I metalli sono costituenti naturali della crosta terrestre e non tutti i sono inquinanti per l’ambiente o tossici per gli organismi viventi.
In ogni caso gli elementi comunemente chiamati metalli pesanti sono quelli più pericolosi per gli ecosistemi: non sono degradabili da attività biologica o fotochimica e possono permanere per centinaia di anni nell’ambiente in cui sono stati rilasciati. Fra le 80 sostanze inquinanti a cui L’Agenzia per la Protezione Ambientale degli Stati Uniti d’America pone maggiore attenzione ci sono 10 metalli pesanti.
Comunemente sono definiti metalli pesanti gli elementi con numero atomico superiore a quello del ferro; questi elementi hanno elevata densità e sono spesso causa di inquinamento per l’ambiente e tossicità per gli esseri viventi:
- Densità superiore a 5,0 g/cm3
- Spiccata attitudine a formare complessi
- Affinità verso i solfuri
- Comportarsi genericamente come cationi
- Formare idrati con bassa solubilità
Nella letteratura scientifica e nella legislazione vigente vengono normalmente considerati metalli pesanti gli elementi: alluminio, arsenico, argento, bario, berillio, bismuto, cadmio, cobalto, cromo, ferro, manganese, mercurio, molibdeno, nichel, piombo, rame, stagno, selenio, tallio, vanadio e zinco.
Alcuni di essi sono indispensabili per gli esseri viventi ma risultano tossici per gli organismi al di sopra di determinate concentrazioni: ferro, cobalto, cromo, rame, manganese, molibdeno, selenio e zinco. La linea di demarcazione fra carenza alimentare di tali elementi e tossicità è molto sottile; risulta evidente quanto sia importante conoscere la presenza e l’utilizzo di tali elementi nella vita quotidiana.
Altri metalli sono prevalentemente tossici ed inquinanti: alluminio, arsenico, berillio, cadmio, mercurio, nichel e piombo. Quelli maggiormente responsabili di danni ambientali ed effetti tossici sugli esseri viventi sono: mercurio, cadmio, cromo e piombo.
Fenomeni naturali come le eruzioni vulcaniche e le maree contribuiscono alla ciclizzazione naturale dei metalli ma le attività antropiche spesso ne alterano il ritmo di rilascio e trasporto fino ad aumentare di alcuni ordini di grandezza le emissioni.
L’uso intensivo di questi elementi da parte dell’uomo ha portato ad una progressiva loro distribuzione nell’ambiente, causando un aumento della percentuale di inquinanti che entra in contatto diretto o indiretto con l’umano.
Questi elementi possono penetrare nel corpo umano attraverso l’acqua, il cibo e l’aria. Dentro ad un organismo possono legarsi alle strutture cellulari danneggiando lo svolgimento di essenziali funzioni biologiche. I metalli, ad esempio, si legano facilmente ai gruppi sulfidrici presenti negli enzimi che controllano la velocità delle reazioni metaboliche: il complesso metallo-enzima che si forma può portare alla perdita dell’attività catalitica dell’enzima.
L’eliminazione dei metalli da un organismo è spesso molto lenta e ciò può causare un bioaccumulo; questo è definito come l’aumento nella concentrazione di un inquinante in un organismo biologico col passare del tempo. I residui si accumulano quando sono assimilati ed immagazzinati più velocemente di quanto siano scomposti, e quindi metabolizzati, o espulsi.
Le acque potabili possono essere contaminate sia durante il trasporto, se le tubazioni utilizzante sono obsolete, che in sito. In quest’ultimo caso le piogge acide possono portare in soluzione gli inquinanti presenti nel terreno; questi possono finire nelle acque sotterranee o in fiumi e laghi.
I metalli possono contaminare l’aria mediante il particolato atmosferico originato da molteplici fonti antropiche: attività minerarie, fonderie, raffinerie, inceneritori di rifiuti e utilizzo di combustibili fossili: carbone, petrolio e suoi derivati (benzina e diesel).
I metalli pesanti possono entrare nella catena alimentare mediante l’assunzione di alimenti o acqua che ne contengono elevante concentrazioni. Il bestiame, ad esempio, può accumulare questi elementi nel proprio organismo se pascola in terreni contaminati o assume mangimi che ne contengono elevate quantità.
Metalli pesanti :
Antimonio (Sb)
Arsenico (As)
Controlli sui livelli di questo elemento nell’acqua potabile in territori vulcanici ricchi in minerali, come l’Italia, hanno rilevato spesso valori superiori al limite UE; questi casi sono generalmente trattati dai media locali e nazionali.
L’assunzione prolungata di arsenico inorganico è associata lesioni cutanee, cardiopatie e alcune forme di cancro.
Alluminio (Al)
Bario (Ba)
La tossicità di questo elemento è relativamente bassa a meno che non venga ingerito o sia presente in aerosol.
L’inalazione di bario può causare l’irritazione temporanea dei polmoni. L’ingestione, ad esempio attraverso acqua contaminata, può provocare diarrea, vomito e dolori addominali.
Cadmio (Cd)
Tra le patologie associate all’assunzione di cadmio ci sono: diarrea, vomito, danni immunitari e disordini psicologici. L’esposizione prolungata a dosi elevate del metallo può causare disfunzioni renali, osteoporosi e osteomalacia. È stato identificato come potenziale causa di cancro al polmone per gli esseri umani. Per questi motivi, nelle acque destinate al consumo umano, è stabilito un limite legislativo del cadmio a 5 µg/l; tale concentrazione è tra le più basse previste per i metalli nelle acque potabili.
Cromo (Cr)
In molti organismi animali e vegetali questo elemento è naturalmente presente ma non è chiaro se svolga un ruolo biologico rilevante. I composti più tossici sono quelli di cromo esavalente che possono provocare il cancro nell’apparato respiratorio, dermatiti e ulcerazioni della pelle. L’esposizione a lungo termine può causare danni al fegato, ai reni, all’apparato circolatorio e al sistema nervoso.
Rame (Cu)
Il rame fa parte della catena alimentare visto che si trova naturalmente in molti alimenti e nell’acqua potabile; è infatti un oligoelemento indispensabile per la salute umana. Tuttavia, l’esposizione prolungata a concentrazioni elevate, può causare irritazione delle vie aeree, emicrania, dolori di stomaco, vomito, diarrea, danni al fegato e danni ai reni.
Piombo (Pb)
Il piombo, insieme al mercurio, è il re dei metalli pesanti. Vista l’enorme diffusione che ha avuto in passato, il piombo è ormai entrato nella catena alimentare. Nelle zone più inquinate si è accumulano nei terreni agricoli, nelle acque superficiali e nelle acque sotterranee usate per l’irrigazione. La contaminazione, spesso, si è estesa e si può estendere a molti alimenti tra cui frutta, verdura, cereali, carne e vino. Questo metallo può contaminare l’acqua destinata al consumo umano trasportata in vecchie tubazioni contenenti piombo. Per questi motivi il metallo, oltre ad essere normato nei terreni e nelle acque potabili, reflue, superficiali e sotterranee, ha un limite legislativo anche in molti alimenti, come indicato nel Reg. CE 1881/2006.
Manganese (Mn)
È un elemento essenziale per tutte le specie; molti mammiferi ne contendono naturalmente fino a 5 mg/kg nei loro tessuti; per questo è un oligoelemento essenziale tossico: è necessario per la sopravvivenza degli esseri umani ma è dannoso a concentrazioni elevate. Alcuni degli alimenti più ricchi in manganese sono frumento, riso, uova, olio d’oliva e fagioli.
Mercurio (Hg)
Il mercurio, insieme al piombo, è il re dei metalli pesanti. È l’unico metallo che in condizioni atmosferiche standard (20°C e pressione atmosferica) è liquido. Questo metallo è ormai definitivamente condannato come un elemento ad altissima tossicità per cui, attualmente, i suoi utilizzi sono molto scarsi. Lo sviluppo tecnologico ha permesso di sostituirlo con altri componenti di più sicura tollerabilità.
Nichel (Ni)
Piccole quantità di nichel sono necessarie al corpo umano ma in quantità eccessive diviene tossico; un’esposizione acuta (sia per contatto che per ingestione) può causare allergie mentre un’esposizione di lunga durata si manifesta con irritazioni cutanee, danni al fegato e al cuore. Questo metallo può accumularsi in ambiente acquoso ma la sua presenza non è amplificata nei cicli alimentari.
Selenio (Se)
La fonte di selenio per l’uomo è l’alimentazione: fegato, pesce, molluschi, latte e derivati, noci, arachidi, frutta, riso e carne. È fondamentale per il funzionamento di alcuni enzimi (seleno-proteine) che esplicano la loro azione essenzialmente nel metabolismo tiroideo. Un quantitativo eccessivo di metallo nel corpo umano, soprattutto se accumulato a seguito di un’esposizione cronica, può portare al danneggiamento del sistema nervoso, ad affaticamento, perdita delle unghie e dei capelli, danneggiamento di fegato, reni e del tessuto circolatorio.
Tallio (Tl)
Il tallio è abbastanza solubile in acqua e può contaminare le acque di falda se il suo quantitativo nei terreni è rilevante.
È fortemente inquinante per l’ambiente perché tossico per gli animali e le piante.
