I METALLI PESANTI - ZINCO, RAME, NICKEL, CROMO, ALLUMINIO, COBALTO

Con metalli pesanti ci riferiamo a quei metalli altamente tossici per l'organismo per l'incapacità di quest'ultimo di espellerli. Di conseguenza essi si possono accumulare nei tessuti fino a raggiungere livelli pericolosi.

Lo Zinco disturba il sistema immunitario , e può essere assunto dalle tubature tramite l'acqua potabile, da cibo in contenitori zincati ed é presente anche negli amalgami dentali.

Caratteristiche e proprietà:

È un elemento metallico di colore bianco-bluastro, di simbolo Zn e numero atomico 30; è uno degli elementi di transizione della tavola periodica.
Lo zinco puro è un metallo cristallino, insolubile in acqua e solubile in alcol, in acidi e in sostanze alcaline. È inerte all'aria secca, ma all'aria umida si ossida e si ricopre di uno strato di carbonato che lo protegge dalla corrosione. Fonde a 420 °C, bolle a circa 907 °C, ha densità relativa 7,14 e peso atomico 65,38.

Usi:

 
Lo zinco metallico è usato come rivestimento protettivo (galvanizzazione) per ferro e acciaio; è inoltre un costituente di molte leghe, ad esempio dell'ottone (rame-zinco), e viene usato come piastra per le celle elettrochimiche. L'ossido di zinco, noto come zinco bianco, trova impiego come pigmento e nell'industria dei cosmetici. Il cloruro è utilizzato per proteggere il legno e come fondente; il solfuro è usato in dispositivi che sfruttano fenomeni di elettroluminescenza, di fotoconduttività e di semiconduttività, come i rivestimenti fluorescenti e i tubi catodici collegati allo schermo televisivo.

RAME

Proprietà e usi:

Elemento metallico di colore marrone- rosso, di simbolo Cu e numero atomico 29; appartiene agli elementi di transizione della tavola periodica.

Il rame fonde a circa 1083 °C, bolle intorno a 2595 °C, ha densità relativa 8,9 e peso atomico 63,546. È caratterizzato da elevata conducibilità termica ed elettrica, buona resistenza alla corrosione, malleabilità, duttilità; per il suo aspetto piacevole è anche usato in varie applicazioni decorative. Viene utilizzato soprattutto per realizzare conduttori elettrici: sottili fili estremamente resistenti sono impiegati come cavi esterni, negli impianti elettrici domestici, in lampade e in dispositivi quali generatori, relè, elettromagneti o strumenti per telecomunicazioni.
È sempre stato usato per fabbricare monete e utensili da cucina, contenitori e oggetti ornamentali, e un tempo anche per rivestire il fondo delle navi di legno, proteggendolo dalle falle.

Può essere facilmente galvanizzato, da solo o come base per altri metalli.
Il rame puro è molto morbido, ma può essere indurito con procedimenti opportuni per poter venire lavorato; al contrario le leghe di rame sono dure e robuste, hanno elevata resistenza elettrica, e di conseguenza non si prestano a essere utilizzate come materiale conduttore. Le più importanti leghe sono l'ottone, una lega di zinco, e il bronzo, una lega di stagno; spesso zinco e rame vengono utilizzati nella medesima lega, e di fatto non è possibile fare una netta distinzione fra ottone e bronzo. Il rame viene anche utilizzato in lega con oro, argento e nichel, ed è un importante costituente di leghe come il metallo Monel, il metallo per proiettili e l'argento tedesco.
Il rame forma due serie di composti chimici: i composti rameosi nei quali presenta stato di ossidazione +1, e quelli rameici in cui ha stato di ossidazione +2. I primi vengono ossidati facilmente (anche per semplice esposizione all'aria), trasformandosi in composti rameici, e hanno poca importanza 121h72b dal punto di vista industriale; i composti rameici invece sono stabili. Alcune soluzioni di rame hanno la capacità di sciogliere la cellulosa, e per questo motivo abbondanti quantità di rame vengono utilizzate nei processi di produzione del rayon. Il rame è inoltre un costituente di diversi pigmenti, insetticidi e fungicidi, anche se recentemente si tende a sostituirlo con composti sintetici organici.
Il rame si colloca al venticinquesimo posto per abbondanza nelle rocce della crosta terrestre, anche perché spesso si trova combinato ad altri metalli, come oro, argento, bismuto e piombo, ed è presente soprattutto nelle lave basaltiche

Danni causati dal Rame all'organismo umano:

Antagonista dello zinco. In eccesso, spiazza lo zinco dagli enzimi indebolendo il sistema immunitario e causando patologie dermatologiche, delle unghie e della crescita dei capelli; diminuisce l'energia vitale e può causare lunghi periodi di fatica.

Si trova nei tubi per l'acqua in rame, utensili da cucina di rame o ramati, spirali con rame intrauterine.

NICKEL

Caratteristiche, proprietà e usi:

Il Nickel è un elemento metallico bianco-argenteo di simbolo Ni e numero atomico 28, appartenente agli elementi di transizione della tavola periodica.
È un metallo duro, duttile, malleabile e lucidabile; fonde a 1455 °C, bolle a 2950 °C, ha densità relativa 8,9 e peso atomico 58,71. A temperature inferiori ai 345 °C presenta spiccate caratteristiche magnetiche.

Esiste in cinque forme isotopiche stabili. Il nichel metallico non è molto attivo dal punto di vista chimico; è solubile in acido nitrico diluito e si passiva (cioè diventa non reattivo) in acido nitrico concentrato; non reagisce con gli alcali.

Il nichel forma principalmente composti bivalenti, sebbene esistano esempi di composti con grado di ossidazione da -1 a +4. La maggior parte dei sali di nichel, come il cloruro (NiCl₂), il solfato (NiSO₄) e il nitrato (Ni(NO₃)₂), sono di colore verde e blu, e si trovano in forma idrata.

Il nichel viene utilizzato per formare rivestimenti protettivi e ornamentali per i metalli, in particolare per ferro e acciaio, che sono particolarmente sensibili alla corrosione. Lo strato di nichel è depositato sulla superficie degli oggetti per elettrolisi. Viene usato anche come catalizzatore in vari processi, tra cui il più importante è l'idrogenazione degli oli.

L'impiego più importante, tuttavia, si ha sotto forma di leghe. L'acciaio al nichel, che contiene dal 2 al 4% del metallo, è usato per fabbricare parti di automobili come i semiassi, l'albero motore, il cambio, le valvole, macchinari di vario tipo e anche corazze. Alcune delle leghe più importanti contenenti nichel sono l'argento tedesco, l'Invar, il metallo Monel, il nichel-cromo e il Permalloy. Le monete usate abitualmente sono di solito realizzate con una lega composta dal 25% di nichel e dal 75% di rame. Il nichel è inoltre uno dei componenti principali delle batterie al nichel-cadmio.

Danni causati dal Nickel all'organismo umano:

In alta concentrazione abbassa l'attività enzimica, l'attività della RNA-Polimerasi e della ATPasi . Può rompere la catena del DNA, e formare complessi ternari stabili con DNA e proteine. Passa la barriera placentare.

Fonti di inquinamento sono l'aria inquinata, alimenti (acqua "potabile", latte, birra, cioccolata, verdure, sigarette).

CROMO

Proprietà e usi:

Il cromo è un elemento di transizione della tavola periodica di simbolo Cr e numero atomico 24.

Il cromo puro è di colore grigio lucente, ha densità relativa 7,19 e peso atomico 51,996; fonde a 1875 °C e bolle a 2672 °C.
Il cromo è presente in natura nella crosta terrestre e, in piccole quantità, in organismi vegetali e animali; può inoltre sostituire l'alluminio o il ferro in molti minerali, ai quali conferisce particolari colorazioni. La sua più importante fonte di estrazione è la cromite, di formula FeCr₂O₄.
Nei composti l'elemento manifesta principalmente numeri di ossidazione +2, +3 e +6. L'ossido, di formula Cr₂O₃, è impiegato come pigmento verde mentre il dicromato di potassio K₂Cr₂O₇, è un solido rosso-arancio solubile in acqua che, mescolato con la gelatina, permette di ottenere superfici fotosensibili usate nei processi fotografici.

I cromati sono solitamente gialli; il più noto è il cromato di piombo (PbCrO₄), un solido insolubile usato come pigmento sia puro (giallo cromo) che in miscela con il blu di Prussia (verde cromo).

In campo metallurgico il cromo viene usato come componente di molte leghe di ferro, nichel o cobalto alle quali conferisce elevata durezza; negli acciai inossidabili, ad esempio, è presente in concentrazione del 10%. Nell'industria automobilistica è impiegato nella produzione di superfici cromate dure, resistenti alla corrosione ed estremamente lucide. L'alto punto di fusione, il ridotto coefficiente di espansione termica e l'elevata stabilità strutturale consentono inoltre un largo utilizzo della cromite come materiale refrattario.

È pure importante l'uso dei composti del cromo in conceria e in tintoria, in particolare nella produzione di pigmenti.

Danni causati dal Cromo all'organismo umano:

In alta concentrazione l'assorbimento di cromo, che può avvenire attraverso polmoni, intestino e pelle, può causare disturbi del metabolismo dei glucidi e dei lipidi, arteriosclerosi , aumento delle HDL-lipoproteine , patologie polmonari di vario tipo e delle mucose in genere. Può passare la placente se in forma organica.

Fonti di inquinamento sono pesci, molluschi, aria inquinata, acqua.

Viene usato come pigmento nelle vernici, nelle fotocopiatrici fotomeccaniche, come anticorrosivo nell'industria del petrolio, in coloranti e schiarenti tessili, nastri magnetici (1200 tonnellate annue).

ALLUMINIO

Caratteristiche e proprietà:

L'alluminio è un elemento metallico di simbolo Al e numero atomico 13, appartenente al gruppo IIIA (o 13) della tavola periodica
È leggero e argenteo, di peso atomico 26,9815; fonde a 660 °C, bolle a 2467 °C e ha densità relativa 2,7. Dal punto di vista chimico è estremamente reattivo, possiede elevata elettropositività ed è quindi un forte agente riducente.

A contatto con l'aria, si ricopre rapidamente di un velo di ossido trasparente e molto resistente che protegge la superficie dall'effetto di agenti corrosivi e dalla formazione di ruggine.

Riduce vari composti metallici allo stato fondamentale e questa proprietà è sfruttata in alcuni processi industriali tra i quali, ad esempio, il processo Thermit per la saldatura del ferro: riscaldando la termite, una miscela di ossido di ferro e alluminio in polvere, l'alluminio rimuove rapidamente l'ossigeno dal ferro e quest'ultimo fonde per effetto del calore sviluppato dalla reazione.
Tra i più importanti composti dell'alluminio sono da citare l'ossido, noto come allumina, l'idrossido, un precipitato bianco che manifesta proprietà anfotere (cioè si comporta sia come gli acidi, sia come le basi), il solfato, detto anche allume, e alcune miscele di composti di zolfo. Molte gemme, quali ad esempio il rubino e lo zaffiro, sono costituite principalmente da ossido di alluminio allo stato cristallino. Il cloruro anidro, infine, è utilizzato nell'industria petrolchimica.

Usi:

Essendo un metallo particolarmente leggero, di costo modesto, duttile e malleabile, e con buone caratteristiche di resistenza alla corrosione è utilizzato nell'industria meccanica, aeronautica, e automobilistica, per la fabbricazione di parti di aerei, di vagoni ferroviari e di veicoli a motore. Inoltre presenta notevole resistenza alla corrosione per effetto dell'acqua salata e trova quindi impiego anche nell'industria navale, per la produzione di scafi per le barche e altri mezzi acquatici. L'elevata conducibilità termica rende l'alluminio un materiale adatto alla fabbricazione di utensili da cucina e ne permette l'impiego nei motori a combustione interna. Caratterizzato da buona conducibilità elettrica, esso viene spesso utilizzato in sostituzione del rame nella trasmissione di elevati voltaggi a lunghe distanze. Conduttori in alluminio, estremamente leggeri, sono oggi usati per trasmettere tensioni di oltre 700.000 volt.
L'alluminio sta diventando sempre più importante anche dal punto di vista architettonico, sia per scopi industriali sia ornamentali. Intelaiature di alluminio, finestre e fogli sono eccellenti isolanti. Il metallo viene utilizzato nei reattori nucleari a bassa temperatura perché, nonostante i limiti di impiego dovuti al basso punto di fusione, presenta una buona capacità di assorbire neutroni. Inoltre acquista maggiore resistenza, pur mantenendo la medesima durezza, in seguito a raffreddamento e per questo motivo è usato negli impianti criogenici. Fogli di alluminio spessi 0,018 cm, ormai diffusi in tutte le case, vengono utilizzati per conservare cibo e altre sostanze. Grazie alla leggerezza, alla facilità di plasmatura e alla compatibilità con cibi e bevande, l'alluminio viene largamente impiegato nella fabbricazione di contenitori, imballaggi e lattine. Il riciclaggio di questi contenitori è estremamente importante per la conservazione delle risorse.

Importante è pure l'uso di alluminio sotto forma di leghe che presentano migliori caratteristiche meccaniche rispetto al metallo puro. Leghe speciali vengono usate per le corazze dei carri armati e di altri mezzi di trasporto militari.

Danni causati dall'alluminio all'organismo umano:

Causa problemi neurologici quali demenza precoce - sindrome di Alzheimer .

Fonti di intossicazione sono contenitori del cibo, specialmente se con contenuto acido, pentole, posate, e infinite altre fonti ambientali.

COBALTO

Caratteristiche e proprietà:

Il cobalto è un elemento metallico di colore bianco-argenteo, con spiccate proprietà magnetiche, di simbolo Co e numero atomico 27; appartiene agli elementi di transizione della tavola periodica.

A temperatura ambiente è un metallo poco resistente, che presenta scarsa duttilità, ma quest'ultima aumenta a temperature elevate. Fonde a circa 1495 °C, bolle a circa 2870 °C, ha densità relativa 8,9 e peso atomico 58,933.

Tra i numerosi isotopi conosciuti, il più importante è il cobalto 60, che decade con emissione di raggi gamma, e ha un tempo di dimezzamento di circa 5,7 anni. Il cobalto 60 trova applicazione in vari settori dell'industria ed è usato nelle terapie mediche radioisotopiche, in particolare per la cura dei tumori (cobaltoterapia).

Usi:

La più importante applicazione del cobalto è nella fabbricazione di leghe particolarmente resistenti al calore, note come superleghe, che vengono usate nel settore industriale e nella produzione di motori per aerei. Inoltre, una lega con l'acciaio, commercializzata come acciaio al cobalto, è utilizzata per realizzare magneti permanenti; il carboloy, una lega di cobalto e carburo di tungsteno, e la stellite, una lega con il cromo, sono materiali caratterizzati da elevata durezza, impiegati per tagliare e ridurre in fogli sottili l'acciaio. Il cobalto è anche usato come pigmento per ceramica, come essiccativo per vernici e come catalizzatore.

Danni causati dal cobalto all'organismo umano:

Causa allergie e patologie autoimmunitarie.

TITANIO

Caratteristiche e proprietà:

Il Titanio è un elemento di transizione della tavola periodica di simbolo Ti e numero atomico 22; è un metallo di colore argenteo, usato principalmente nella produzione di leghe leggere e resistenti.
Il titanio è molto resistente alla corrosione e non viene intaccato né dall'acqua né dall'acido nitrico; è tuttavia solubile nell'acido solforico e nell'acido cloridrico concentrati, ma soprattutto nell'acido fluoridrico che rappresenta il suo migliore solvente. La presenza di impurezze, anche in piccola quantità, rende il metallo fragile e non lavorabile; al contrario, il titanio puro è molto resistente, duttile e malleabile. Fonde a circa 1660 °C, bolle a 3260 °C, ha densità relativa 4,51 e peso atomico 47,90.

Usi:

Il titanio è molto usato come componente delle leghe metalliche; ad esempio la lega di titanio, alluminio e vanadio trova applicazioni nell'industria aerospaziale, nella produzione di pareti tagliafiamma, rivestimenti esterni, componenti dei carrelli d'atterraggio, tubazioni idrauliche e supporti dei motori. Il titanio viene anche usato nella costruzione dei missili e delle capsule spaziali. Importanti materiali sono poi la lega madre ferro-carbonio-titanio, ottenuta dalla riduzione dell'ilmenite con il coke in una fornace elettrica, e il cuprotitanio e il manganotitanio, prodotti per riduzione del rutilo in presenza rispettivamente di rame o di manganese.
La relativa inerzia del titanio lo rende adatto, in ambito chirurgico, come materiale per protesi e pacemaker cardiaci. Il titanio, inoltre, viene impiegato negli scambiatori di calore degli impianti di desalinizzazione. In metallurgia, le leghe di titanio vengono impiegate come disossidanti e denitrificanti, data l'affinità di questo elemento per l'ossigeno e l'azoto. L'ossido di titanio è un pigmento bianco (bianco di titanio) usato nella produzione di vernici, materie plastiche, tessuti, carta e gomma.

Danni causati dal titanio all'organismo umano:

Causa allergie e patologie autoimmunitarie.

MERCURIO

Caratteristiche e proprietà:

È un elemento metallico che fa parte degli elementi di transizione della tavola periodica.

Un tempo noto come "argento liquido"[9]. Venne riconosciuto come elemento dal chimico francese Lavoisier , nel corso delle sue analisi sulla composizione dell'aria.

Ha una tensione superficiale[11] tanto elevata che aderisce più a se stesso che alla superficie con cui é a contatto.

A temperatura ambiente è l'unico metallo sotto forma liquida. È denso, di colore argenteo, leggermente volatile. Comparato agli altri metalli non è un buon conduttore di calore, mentre conduce bene la corrente elettrica.

Presenza nell'ecosistema:

Il mercurio è presente nel suolo, nell'atmosfera e nelle acque in equilibrio geochimico che tende a mantenerne costanti le singole concentrazioni ed i vari composti organici ed inorganici.

L'enorme sviluppo dell'impiego del mercurio a livello industriale ha sconvolto notevolmente nel corso di questi decenni l'equilibrio preesistente, rendendo assai complesso, proprio per le caratteristiche stesse del metallo, il controllo a livello

ambientale e problematica la valutazione dell'esposizione individuale.

Per quanto riguarda l'Italia, la maggior fonte di inquinamento è senza dubbio rappresentata dagli impianti di cloro-soda. Tale processo elettrolitico non dovrebbe comportare consumo di mercurio: tuttavia si registrano notevoli perdite con le sostanze prodotte, nei liquidi di scarico e attraverso i sistemi di ventilazione.

È stato calcolato negli Stati Uniti che fino al 1970 le perdite di mercurio per ogni tonnellata di cloro prodotta, variavano da 45 a 250 grammi, con una perdita mondiale annua di 400 tonnellate.

Dal 1970, mediante il riciclo delle acque di scarico e l'installazione di bacini e vasche di sedimentazione, la riduzione degli scarichi di mercurio è stata mediamente dell'86%.

Non è da sottovalutare poi la limitata ma misurabile liberazione di mercurio nell'atmosfera dalla combustione di carbone o di derivati del petrolio.

La concentrazione atmosferica di mercurio nelle grandi città industriali è stata valutata in circa 1mg per m³ d'aria.

Il risultato globale è che circa 2.000 tonnellate di mercurio sono state disperse annualmente nell'ambiente negli anni tra il '60 e il '70, quattro volte di più rispetto al periodo tra il 1900 e il 1940.

La conseguenza più grave di tali dispersioni è costituita dall'assunzione del mercurio nella catena alimentare attraverso due vie: l'acqua e gli alimenti animali e vegetali.

La contaminazione alle acque accelera il processo di contaminazione degli alimenti animali, poiché il mercurio e i suoi composti si concentrano negli organismi acquatici viventi ad un tasso di 103-105 rispetto a quello libero nelle acque.

A ciò si aggiunge il fatto che per azione di microrganismi anaerobici presenti nei fanghi dei corsi d'acqua, il mercurio è trasformato in metilmercurio e praticamente lo si ritrova nella fauna acquatica interamente come metilmercurio.

Questa connessione di eventi ha determinato la gravissima epidemia che in un villaggio presso la Baia di Minamata (Giappone) interessata agli scarichi di un impianto per la produzione di acetaldeide, ha colpito dal 1953 al 1960, 121 persone, di cui 46 decedute, a seguito dell'ingestione di pesce contaminato.

Significativi sono anche, per quanto riguarda l'ltalia, i dati relativi ad una analoga zona costiera con analoghi problemi di scarichi industriali, la Baia di Vada (Livorno).

Infatti nel 1973 le concentrazioni medie di mercurio totale in pesci di tipo diverso arrivavano ai 2.1 mg/Kg di peso umido, rappresentate per più del 90% da metilmercurio.

Da notare che il tasso di mercurio nel pesce destinato all'alimentazione umana non può superare in Italia, solamente però per il pesce spada, squalo congelato e il pesce importato, i 0,7 mg/kg di peso umido.

Non è poi da sottovalutare la possibilità che composti del mercurio possano passare dai disinfestati per le sementi alle piante e agli animali e all'uomo.

Gravissimi episodi di intossicazione collettiva da ingestione di cereali trattati con alchilmecuriali si sono verifica Guatemala, Pakistan e soprattutto in Iraq (6530 persone ospedalizzate nel 1971-72 di cui 459 decedute).

Preparazione dell'elemento:

Il mercurio è un elemento piuttosto raro in natura, si trova sia in forma pura che combinato con l'argento, ma soprattutto sotto forma di solfuro nel minerale cinabro (HgS), da cui può essere estratto per riscaldamento.

Quando il cinabro é arrostito, il mercurio distilla dalla fornace e condensa in liquido:

HgS(s) + O2(g) <=> Hg(l) + SO2(g)

Normalmente, dall'arrostimento del solfuro si dovrebbe ottenere l'ossido; l'ossido di mercurio é però termicamente instabile e si decompone alla temperatura della fornace.

La produzione mondiale si attesta attorno alle 7000 tonnellate all'anno.

Usi:

Il mercurio viene usato nella costruzione dei termometri, dato che ha coefficiente di dilatazione termica[12] praticamente costante (subisce, cioè, la stessa variazione di volume per ogni grado di temperatura), ma anche in altri apparecchi scientifici, come le pompe a vuoto, i barometri (grazie alla sua densità) e gli interruttori. Le lampade a vapori di mercurio vengono utilizzate come fonte di raggi ultravioletti per uso domestico e per sterilizzare l'acqua. I vapori di mercurio sono, inoltre usati nei bollitori di alcuni motori a reazione. È usato in batterie miniaturizzate e quindi adatto per apparecchi acustici, negli orologi da polso o nelle navicelle spaziali.

Il mercurio puro è poco reattivo all'aria o con l'acqua e con acidi non-ossidanti.

Si combina con tutti i metalli più comuni, ad eccezione di ferro e platino, per formare leghe dette amalgama[13].

Un metodo di estrazione dell'oro e dell'argento sulla loro combinazione con mercurio, che viene poi rimosso mediante distillazione[14].

Si scioglie nell'acido nitrico[15] o solforico concentrato ma è resistente agli alcoli .

È pericoloso con i metalli alcalini, può reagire violentemente con alluminio, può incendiarsi con ammoniaca. Se lasciato a lungo contatto con bromo e cloro può produrre un solido e splosivo.

Il mercurio forma composti monovalenti e bivalenti, tra i quali importanti sono: il solfuro di mercurio (noto antisettico); il cloruro mercurico o sublimato di mercurio, potente veleno usato come fungicida e in fotografia; il cloruro di mercurio o calomelano, usato negli elettrodi e un tempo in medicina; il fulminato di mercurio, largamente usato negli inneschi.

Alcuni composti organici , come ad esempio il mercurocromo, sono usati in terapia.

L'aria satura di vapori di mercurio a 20°C, ne contiene a livelli già fortemente eccedenti la soglia di tossicità e il pericolo aumenta con l'aumentare della temperatura; è quindi importante maneggiare il mercurio con cautela.

Danni causati dal mercurio all'organismo umano:

Tra i derivati più inquinanti del mercurio si ricorda il nitrile di metilmercurio o cianuro di metilmercurio, sostanza usata come fungicida nei semi del lino, del cotone e dei cereali.

Il mercurio si può trovare in tre modi diversi: mercurio metallico, mercurio inorganico e mercurio organico.

Il mercurio organico, per esempio il metilmercurio, dopo aver reagito velocemente con i gruppi solfidrici, passa rapidamente attraverso le membrane biologiche in quanto divenuto liposolubile.

Il mercurio metallico è rapidamente ossidato ed i composti organici mercuriali sono anch'essi variamente degradati.

Da tempo è noto da esperimenti in vitro che il mercurio metallico è rapidamente ossidato a Hg⁺⁺ a livello degli eritrociti[17] ed un intossicazione cronica da questo ione si estrinseca con danni a livello renale, mentre l'intossicazione cronica da inalazione di vapore di mercurio metallico si manifesta anche con danni al sistema nervoso centrale.

Questo apparente paradosso si spiega con il fatto che il passaggio del mercurio in forma liposolubile dal sangue al tessuto nervoso è estremamente rapido.

I composti a breve catena alchilica[18] provocano danni a livello neurologico, mentre i composti inorganici esplicano la loro manifestazione tossica a livello renale.

Il mercurio attraversa rapidamente la placenta, e a seconda della forma chimica, può verificarsi un'uguale concentrazione di questo tossico fra feto e madre.

Contrariamente al mercurio inorganico, quello organico, è assunto prevalentemente per via fecale, tramite secrezione biliare da un lato, ed un esfoliazione delle cellule dell'epitelio[19] intestinale, dall'altro, che spingono il mercurio nel lume intestinale.

Come il piombo, anche il mercurio è tossico a livello di numerosi organi e sistemi i più colpiti dei quali sono il sistema nervoso centrale ed i reni.

Il mercurio provoca effetti strani, quali il tremore, timidezza, insonnia, instabilità emotiva con depressioni ed irritabilità. Nell'intossicazione da metilmercurio intervengono numerosi altri effetti quali paralisi e riflessi anormali.

Altri danni sono rilevabili per l'esposizione cronica a vapori di mercurio, questi sono riassumibili in stomatiti[20], gengiviti, eccessiva salivazione e sensazione di sapore metallico in bocca.

Possono sopraggiungere poi, in casi di elevate esposizioni, irritazioni polmonari per azione diretta del metallo sugli alveoli.

Nel caso di intossicazione da sali inorganici di mercurio assunti per via orale si verifica infiammazione acuta della bocca, dell'esofago e dello stomaco e in un secondo tempo anche dell'intestino, in quanto il mercurio assorbito tende a localizzarsi in questa mucosa.

Il mercurio inorganico provoca nei bambini, disturbi neuropsichiatrici, effetti periferici vascolari, disturbi sensori alle estremità, stomatiti ed altri segni piuttosto aspecifici.

L'avvelenamento cronico da mercurio, che insorge quando piccole quantità dei suoi sali liposolubili, in particolare il metilmercurio, vengono ingerite per lunghi periodi, causa danni irriversibili al cervello, al fegato e ai reni.

Il mercurio causa patologie al sistema nervoso centrale e periferico.    

Fonte di inquinamento: otturazioni dentali in amalgama, che liberando lentamente mercurio raggiungono il cervello, depositandosi nell'ipofisi, causando disturbi ormonali, immunosoppressione ed infertilità.

I suoi vapori sono molto tossici, come i suoi composti, soprattutto organici, per cui veniva usato come fungicida e insetticida prima che se ne scoprisse l'estrema pericolosità.

Controllo ambientale:

Il campionamento e l'analisi del mercurio atmosferico sono particolarmente complessi a causa delle numerose forme in cui il mercurio può essere presente nell'ambiente lavorativo. Le interconversioni nelle diverse forme che il metallo subisce complicano ulteriormente il campionamento e l'analisi.

Il mercurio metallico non è molto reattivo, ma forma numerosi composti di variabile stabilità termica e chimica. La scelta del metodo di analisi è, quindi, largamente dipendente dalle tecniche di campionamento. In un impianto di cloro-soda, per es., possono determinarsi intensi campi magnetici come conseguenza di alti flussi di corrente. La presenza di campi magnetici può alterare gli strumenti di lettura diretta, se non si prendono precauzioni.   Ulteriori complicazioni derivano dalla mobilità del mercurio, dal ciclo lavorativo e dalle condizioni atmosferiche. La configurazione degli impianti, la loro ubicazione ed anzianità sono altre variabili interessate.

Diversi sono stati i tentativi per mettere a punto sistemi, strumenti e campionamenti utili per un monitoraggio personale della concentrazione media ponderata (TLV) individuale.

Recentemente è stato messo a punto un dosimetro personale a cristallo piezoelettrico che permette la valutazione delI'esposizione totale integrata a vapori di mercurio.

Numerosi studi sono stati compiuti per stabilire correlazioni tra le concentrazioni atmosferiche di mercurio e l'incidenza e la gravità dei sintomi e dei segni di intossicazione.

A seguito degli studi effettuati da Smith (1970) e ad una revisione della precedente documentazione, nel 1971 l'ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists) ha proposto che il TLV per il mercurio elementare e inorganico e per i composti organici non alchilati fosse abbassato da 0.10 mg/m³ a 0,05 mg/m³ per esposizioni di 8 ore lavorative per 5 giorni settimanali per l'intera vita lavorativa.

Anche l'ANSI (American National Standards Institute) nel 1972 si è uniformata allo stesso valore, come pure la Società Italiana di Medicina e Igiene del Lavoro.

In URSS, già da più di 30 anni, è stato adottato un valore limite di 0.01 mg/m³.

Per quanto riguarda la possibilità di una contaminazione della catena alimentare, il Comitato Misto FAO/OMS di esperti di additivi alimentari ha fissato temporaneamente la dose settimanale tollerabile di mercurio totale in 0,3 mg per persona, di cui non più di 0,2 sotto forma di metilmercurio.

Quest'ultima quota corrisponde ad un valore di 0.03 mg di MeHg/70 kg/die, ottenuto moltiplicando il livello di concentrazione minima sufficiente a causare la comparsa di sintomi nei soggetti a più elevata suscettibilità (0.3 mg MeHg/Kg 70/die), per 10-1, fattore di correzione dovuto alla variabilità individuale.

Per quanto riguarda i composti organici è stato proposto per una esposizione di 8 ore giornaliere consecutive per una vita lavorativa un livello di 0,01 mg Hg/m³ di sali di metil ed etil-mercurio, pari ad una concentrazione ematica di 10 mg Hg/100 ml di sangue.

PIOMBO

Caratteristiche e Proprietà:

Elemento metallico denso, con colore grigio-bluastro, di simbolo Pb e numero atomico 82; appartiene al gruppo IVA (o 14) della tavola periodica.

Probabilmente uno dei più antichi metalli conosciuti, il piombo veniva utilizzato dai romani per costruire tubi per la distribuzione di acqua; molto usate erano anche le leghe con lo stagno.

Il piombo metallico è tenero, malleabile, duttile e, se riscaldato leggermente, può essere fatto passare attraverso piccoli fori. È poco resistente alla trazione ed è un cattivo conduttore di elettricità. Se esposto all'aria, varia rapidamente aspetto e assume una colorazione blu-grigiastra piuttosto opaca, molto diversa dalla consueta lucentezza metallica. Fonde a 328 °C, bolle a 1740 °C, ha densità relativa 11,4 e peso atomico 207,20.

È solubile in acido nitrico, ma poco attaccabile dall'acido cloridrico e dall'acido solforico a temperatura ambiente. Reagisce lentamente con l'acqua, in presenza d'aria, per formare idrossido di piombo, un composto leggermente solubile.

Esistono otto isotopi naturali del piombo, quattro dei quali sono stabili. Il piombo 206, il piombo 207 e il piombo 208 sono rispettivamente i prodotti finali del decadimento di uranio, attinio e torio; il piombo 204, anch'esso stabile, non ha precursori radioattivi naturali.

Di seguito sono indicati i principali composti dil Piombo:

Il carbonato basico di piombo, (PbCO₃)₂· Pb(OH)₂, comunemente detto piombo bianco o biacca, usato come pigmento fin dall'antichità, trova tuttora impiego come componente di smalti e pigmenti. Tuttavia, visti i pericoli derivanti dall'avvelenamento, recentemente si è ridotto l'uso di vernici al piombo, in modo particolare per gli interni e per le stoviglie. Il più antico metodo di preparazione del piombo bianco è il cosiddetto processo Dutch: frammenti di piombo e acido acetico vengono immessi in recipienti di terracotta, avvolti in pezzi di corteccia ricca di tannini[21], e lì inizia una reazione di fermentazione della corteccia con l'acido acetico, che dura globalmente circa 90 giorni. Esistono metodi più rapidi, di maggior peso dal punto di vista industriale: ad esempio l'elettrolisi, o la miscela forzata di aria calda e diossido di carbonio in cilindri che contengono polvere di piombo e acido acetico.

Il monossido di piombo (PbO), una polvere cristallina gialla ottenuta scaldando piombo in corrente d'aria, è usato per preparare i vetri flint[22], come essiccante per gli oli e le vernici, e nella produzione di insetticidi.

Il piombo rosso, o minio (Pb₃O₄), una polvere cristallina di colore rosso, preparata ossidando il monossido di piombo, è il pigmento contenuto nelle vernici antiruggine per ferro o acciaio.

Il cromato di piombo, o giallo cromo (PbCrO₄), viene preparato dalla reazione fra acetato di piombo e bicromato di potassio, e utilizzato come pigmento giallo; il rosso cromo, il giallo-arancio e il giallo-limone sono alcuni dei pigmenti ottenuti da questo composto.

Il piombo (II) acetato (Pb (C₂H₃O₂)₂· 3H₂O), una sostanza bianca detta zucchero di piombo a causa del suo sapore dolciastro, è preparata sciogliendo il monossido nell'acido acetico. Trova impiego come mordente nei coloranti, come essiccante per vernici e smalti, e per preparare diversi composti di piombo.

Il piombo (IV) tetraetile[23] (Pb(C₂H₅)₄) è il componente principale degli additivi antidetonanti contenuti nella benzina ed è considerato uno dei maggiori inquinanti dell'aria.

Diffusione:

Il piombo è abbondantemente diffuso in tutto il mondo sotto forma di solfuro, nel minerale chiamato galena e in minerali di secondaria importanza come la cerussite e l'anglesite. Viene estratto mediante un processo di arrostimento e riduzione, che consiste nella conversione del piombo a ossido e nella successiva riduzione con carbone coke in fornace. Un altro metodo prevede l'arrostimento in fornace a riverbero, finché parte del solfuro è convertita in ossido o solfato; quindi, rimuovendo l'aria e innalzando la temperatura, il solfuro di piombo iniziale si combina con il solfato e con l'ossido, producendo piombo metallico e biossido di zolfo.

I materiali di scarto, recuperati da vari processi industriali e quindi fusi, costituiscono una fonte importante di piombo. Poichè spesso la galena contiene altri minerali, nel piombo ottenuto sono presenti impurità come rame, zinco, argento e oro. Il recupero di metalli preziosi dai minerali di piombo è importante almeno quanto la sua produzione. Argento e oro si recuperano attraverso il processo Parker, che utilizza una piccola quantità di zinco, mescolata al piombo fuso, per sciogliere i metalli preziosi; la lega fusa risale alla superficie e viene rimossa, mentre lo zinco è separato tramite distillazione. Il piombo impuro viene spesso purificato mescolando il piombo fuso in presenza di aria: con questo procedimento gli ossidi delle impurità metalliche risalgono alla superficie e possono essere eliminati. I più alti gradi di purezza vengono raggiunti elettroliticamente.

Usi:

Il piombo è usato in enormi quantità nelle batterie e come rivestimento di cavi elettrici, tubi, serbatoi, e negli apparecchi per i raggi X. Per la sua elevata densità e la grande sezione di cattura, il piombo trova impiego come sostanza schermante per i materiali radioattivi. Numerose leghe contenenti un'alta percentuale di piombo sono utilizzate nella saldatura, per i caratteri da stampa, per gli ingranaggi. Una quantità considerevole di composti di piombo è inoltre consumata nella formazione di composti, specialmente per vernici e pigmenti.

Danni provocati dal piombo all'organismo:

L'ingestione di piombo risulta per l'organismo notevolmente tossica, e causa una forma di avvelenamento dai sintomi caratteristici, detta saturnismo[26]. Tali manifestazioni si verificano soltanto dopo che l'organismo ha accumulato una determinata quantità di questo metallo, e comprendono anemia, aumento della pressione sanguigna, debolezza, stipsi, coliche e, spesso, paralisi degli arti a livello dei polsi e delle caviglie. Il piombo può inoltre provocare fenomeni di amnesia, ovvero di perdita della memoria; se l'avvelenamento colpisce bambini, può ritardarne lo sviluppo motorio e causare problemi all'udito e all'equilibrio. Il trattamento dell'avvelenamento da piombo include la somministrazione di un sale del composto detto EDTA (acido etilendiamminotetracetico): questo sale, il calcio disodio etilendiamminotetracetato, reagisce con il piombo; ciò determina la formazione di un complesso piombo-EDTA (azione chelante), che precipita e viene espulso mediante l'urina.

L'inquinamento da piombo in Ticino:

Le terre ticinesi sono esposte ad un alto livello d'inquinamento del suolo, ma le analisi non sembrano risultati allarmanti. Il processo di contaminazione risale agli inizi della rivoluzione industriale e la vicinanza dell'area industriale lombarda insieme alle condizioni climatiche contribuiscono all'incremento del problema. Le sostanze tossiche sono veicolate dall'atmosfera e dall'agricoltura (infatti: L'iquinamento da piombo è per lo più di origine atmosferica (traffico veicolare), ma può anche essere di origine industriale.). Per esempio negli agglomerati i gas di scappamento provocano depositi di piombo.

L'accumulazione di grandi quantità di metalli pesanti nel terreno e nell'aria riduce la fertilità del terreno e favorisce un'eventuale contaminazione della catena alimentare; comunque la presenza di piombo riscontrata negli ortaggi coltivati in località inquinate risulterebbe tollerante.

Nei terreni del Ticino il piombo si trova esclusivamente in forma insolubile, mentre la sua frazione solubile, quella che potrebbe contaminare acque, erba e raccolti, rientrerebbe perfettamente nella norma.

Effetti dei gas di scarico:

Gli effetti della massiccia emissione di gas di scarico da parte degli autoveicoli costituiscono un campo di studi di interesse sempre crescente. Infatti, benchè i combustibili contenenti piombo siano ormai quasi totalmente in disuso, i loro sostituti, le cosiddette benzine senza piombo, contengono comunque benzene e altri composti altamente tossici per ottenere un effetto antidetonante. Lo studio di combustibili meno dannosi e di qualità migliore rappresenta un importante settore di ricerca della chimica ambientale.

CADMIO

Un accumulo di cadmio nel fegato e nei reni porta a danno dell'organo.

Operai esposti ad alte dosi di cadmio spesso sviluppano cancro alla prostata, polmoni e pancreas.

Le fonti di inquinamento sono inceneritori, depositi di spazzature, fumo di sigaretta.

---