Metalli pesanti: inquinamento, danni

I metalli pesanti sono metalli che hanno un numero atomico maggiore di 20 e densità superiore a 5  g · cm^{− 3} che sono tossici o velenosi a basse concentrazioni.

Partendo dal presupposto che pesantezza e tossicità siano correlate, i metalli pesanti includono anche semimetalli, come l’arsenico, che sono in grado di indurre tossicità a bassi livelli di esposizione. Negli ultimi anni si è assistito ad una crescente preoccupazione ecologica e di salute pubblica globale associata alla contaminazione ambientale da parte di questi metalli. Inoltre, l’esposizione umana è aumentata drammaticamente a seguito di un aumento esponenziale del loro utilizzo in diverse applicazioni industriali, agricole, domestiche e tecnologiche

Sebbene i metalli pesanti siano elementi presenti in natura che si trovano in tutta la crosta terrestre, la maggior parte della contaminazione ambientale e dell’esposizione umana derivano da attività antropogeniche come operazioni di estrazione e fusione, produzione e uso industriale e uso domestico e agricolo di metalli e composti contenenti metalli.

Le fonti industriali includono la lavorazione dei metalli nelle raffinerie, la combustione del carbone nelle centrali elettriche, la combustione del petrolio, le centrali nucleari e le linee ad alta tensione, la plastica, i tessuti, la microelettronica, la conservazione del legno e gli impianti di lavorazione della carta.

La contaminazione ambientale può verificarsi anche attraverso la corrosione dei metalli, la deposizione atmosferica, l’erosione degli ioni metallici nel suolo e la lisciviazione di metalli pesanti, la risospensione dei sedimenti e l’evaporazione dei metalli dalle risorse idriche al suolo e alle falde acquifere

Classificazione dei metalli pesanti

Sono classificati in due categorie: metalli pesanti essenziali e non essenziali.

Quelli essenziali sono richiesti dagli organismi viventi per svolgere i processi fondamentali come la crescita, il metabolismo e lo sviluppo di diversi organi. Micronutrienti come Cu, Fe, Mn, Co, Zn e Ni sono richiesti dalle piante in quanto formano cofattori che sono strutturalmente e funzionalmente vitali per enzimi e altre proteine.

Esercitano funzioni biochimiche e fisiologiche nelle piante e negli animali. Sono costituenti importanti di diversi enzimi chiave e svolgono un ruolo importante in varie reazioni di ossidoriduzione.  Il rame, ad esempio, funge da cofattore essenziale per diversi enzimi legati allo stress ossidativo, tra cui catalasi, superossido dismutasi, perossidasi, citocromo c ossidasi, ferrossidasi, monoamino ossidasi e dopamina β-monoossigenasi.

I metalli pesanti non essenziali come Cd, Pb, Hg, Cr e Al non sono richiesti dalle piante, nemmeno in tracce, per nessuno dei processi metabolici.

Essi diventano tossici solo quando è superato un limite di concentrazione. Sono anche classificati come cancerogeni per l’uomo (noti o probabili) secondo la US Environmental Protection Agency e l’Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro.

Danni dei metalli pesanti

Alcuni metalli pesanti sono segnalati o sospettati di essere cancerogeni come cromo esavalente, arsenico, cobalto, nichel, antimonio, vanadio, mercurio.

Altri sono mutageni come arsenico e vanadio, teratogeni come l’arsenico o interferenti endocrini come argento, rame, zinco, selenio.

Il nichel è un allergenico e circa il 15-20 % della popolazione ha allergia al nichel che può essere scatenata da orecchini, collane e orologi, da altri oggetti metallici come monete e stoviglie o addirittura da alcuni saponi, cosmetici e detersivi.

Altri elementi come il tallio provocano alterazioni neurologiche e comportamentali e può causare disturbi del ritmo cardiaco.

Metalli pesanti come mercurio, piombo, tallio, manganese e stagno danni al sistema nervoso centrale.

Il cadmio può provocare danni al midollo osseo e osteoporosi. Manganese eptavalente, mercurio e cadmio sono epatotossici e nefrotossici mentre il piombo può influenzare negativamente il sistema immunitario

Inquinamento

L’inquinamento ambientale da metalli pesanti sta diventando sempre più un problema ed è motivo di grande preoccupazione per gli effetti negativi. Questi inquinanti inorganici sono scaricati nelle acque, nel suolo e nell’atmosfera a causa della rapida crescita dell’agricoltura e delle industrie metallurgiche, dello smaltimento improprio dei rifiuti, dei fertilizzanti e dei pesticidi.