Los metales pesados son elementos químicos con las propiedades de los metales (incluidos los semimetales ) y un peso o densidad atómico significativo.
El concepto de "metales pesados" fue propuesto por el químico alemán Leopold Gmelin en 1817 [1] .
Se conocen unas cuarenta definiciones diferentes del término metales pesados , y es imposible señalar una de ellas como la más aceptada. En consecuencia, la lista de metales pesados según diferentes definiciones incluirá diferentes elementos. El criterio utilizado puede ser una masa atómica relativa superior a 50, en cuyo caso se incluyen en la lista todos los metales a partir del vanadio , independientemente de su densidad. Otro criterio comúnmente utilizado es la densidad , aproximadamente igual o mayor que la densidad del hierro (8 g/cm 3 ), luego entran en la lista elementos como el plomo , el mercurio , el cobre , el cadmio , el cobalto y, por ejemplo, el estaño más liviano. sale de la lista. Existen clasificaciones basadas en otros valores de densidad umbral (por ejemplo, la densidad de 5 g/cm 3 [2] [3] ) o peso atómico. Algunas clasificaciones hacen excepciones para los metales nobles y raros , no clasificándolos como pesados, algunas excluyen los metales no ferrosos ( hierro , manganeso ). La mayoría de las veces, el término "metales pesados" no se considera desde un punto de vista químico, sino médico y ambiental [4] . Cuando se incluye en esta categoría, no solo se pueden tener en cuenta las propiedades químicas y físicas del elemento, sino también su actividad biológica y toxicidad , así como la cantidad de uso en la actividad económica [5] .
En relación con la inconsistencia en las definiciones del término descrito anteriormente, su uso en la literatura científica en idioma inglés ha sido criticado durante mucho tiempo y es objeto de acaloradas discusiones. En la literatura científica en idioma ruso, el uso de este término generalmente no es objetable [6] .
Muchos metales pesados , como el hierro , el cobre , el zinc , el molibdeno , intervienen en procesos biológicos y en determinadas cantidades son oligoelementos necesarios para el funcionamiento de las plantas, los animales y los seres humanos . Por otro lado, los metales pesados y sus compuestos pueden tener un efecto nocivo en el cuerpo humano, pueden acumularse en los tejidos, causando una serie de enfermedades. Los metales que no tienen un papel útil en los procesos biológicos, como el plomo y el mercurio , se definen como metales tóxicos . Algunos elementos, como el vanadio o el cadmio , que suelen tener un efecto tóxico sobre los organismos vivos, pueden ser beneficiosos para algunas especies [7] .
Los cationes Pb 2+ , Hg 2+ , Cd 2+ y otros pertenecientes al grupo de los ácidos suaves de Lewis forman fácilmente enlaces covalentes fuertes con los grupos tiol SH en la molécula del aminoácido cisteína . Las enzimas que contienen grupos tiol en su centro activo , bajo la acción de concentraciones incluso bajas de iones de metales pesados, se inhiben , por regla general, de forma irreversible, lo que conduce a un trastorno metabólico grave. [ocho]
Entre los diversos contaminantes, los metales pesados (incluyendo mercurio , plomo , cadmio , zinc ) y sus compuestos se distinguen por su prevalencia, alta toxicidad, muchos de ellos además tienen la capacidad de acumularse en los organismos vivos. Son ampliamente utilizados en diversas producciones industriales, por lo que, a pesar de las medidas de purificación, el contenido de compuestos de metales pesados en las aguas residuales industriales es bastante alto. También ingresan al medio ambiente con las aguas residuales domésticas, con el humo y el polvo de las empresas industriales. Muchos metales forman compuestos orgánicos estables, la buena solubilidad de estos complejos facilita la migración de metales pesados en aguas naturales. Más de 40 elementos químicos se clasifican como metales pesados, pero teniendo en cuenta la toxicidad, la persistencia, la capacidad de acumulación en el medio ambiente y la extensión de la propagación de compuestos tóxicos, el control requiere aproximadamente cuatro veces menos elementos.
Además de las aguas residuales, grandes masas de compuestos de metales pesados ingresan al océano a través de la atmósfera y con la eliminación de diversos desechos en los océanos . El mercurio , el plomo y el cadmio son los más peligrosos para las biocenosis marinas .
El mercurio se transporta al océano con la escorrentía continental (principalmente de la escorrentía de aguas industriales) ya través de la atmósfera. La composición del polvo atmosférico contiene alrededor de 12 mil toneladas de mercurio. Hasta un tercio de esta cantidad está formado por la meteorización de rocas que contienen mercurio ( cinabrio ). El mercurio de origen antropogénico ingresa a la atmósfera principalmente cuando el carbón se quema en las centrales eléctricas. Aproximadamente la mitad de la producción industrial anual de este metal (910 mil toneladas) termina en el océano. Algunas bacterias convierten los cloruros de mercurio tóxicos en metilmercurio aún más tóxico [9] . Muchos organismos marinos y de agua dulce acumulan compuestos de mercurio en concentraciones mucho más altas que en el agua.
El consumo de pescado y marisco ha provocado repetidamente el envenenamiento por mercurio de la población. Entonces, para 1977, hubo 2.800 víctimas de la enfermedad de Minamata , cuya causa fue la entrada a la bahía de Minamata con aguas residuales de desechos de empresas que usaban cloruro de mercurio como catalizador. Los compuestos de mercurio son altamente tóxicos para los humanos.
El plomo es un oligoelemento que se encuentra en todos los componentes del medio ambiente: en las rocas, los suelos, las aguas naturales, la atmósfera y los organismos vivos. Además, el plomo entra al medio ambiente como resultado de las actividades humanas. Antes de la prohibición del uso de tetraetilo de plomo en los combustibles a principios del siglo XXI, los gases de escape de los vehículos eran una fuente importante de plomo en la atmósfera. Con el polvo continental en la atmósfera, el océano recibe entre 20 y 30 mil toneladas de plomo al año [9] .
El plomo ingresa al cuerpo humano tanto con los alimentos y el agua, como desde el aire. El plomo se puede excretar del cuerpo, pero una tasa de eliminación lenta puede conducir a la acumulación en los huesos, el hígado y los riñones.
El cadmio es un elemento traza relativamente raro que se encuentra en la naturaleza en los minerales de zinc. Entra en las aguas naturales como resultado del lavado del suelo, la meteorización de los minerales polimetálicos y de cobre, y con las aguas residuales de las industrias químicas, metalúrgicas y de preparación de minerales. El cadmio está normalmente presente en el cuerpo humano en pequeñas cantidades. Con la acumulación de compuestos de cadmio por parte del cuerpo, el sistema nervioso se ve afectado, se altera el metabolismo del fósforo y el calcio. El envenenamiento crónico conduce a la anemia y la destrucción ósea.
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