Seminrio Ambiental - Metais Pesados

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    02-Jul-2015

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Metais Pesados

Dayana Carolina Trombine Ronaldo Junior Fernandes Tatiane Zaratini Teixeira

IntroduoMetais pesados uma classe de elementos qumicos, muitos dos quais venenosos para os seres humanos.So no-degradveis, e podem acumular-se nos componentes do ambiente onde manifestam sua toxicidade.Os locais de fixao final so os solos e sedimentos.

Caractersticas Comuns

Transporte: via area, como gases ou espcies adsorvidas sobre ou em material particulado em suspenso. Exemplo:Grandes Lagos Sucia.

ToxicidadeBioqumico:mecanismo de ao txica resulta da forte afinidade dos ctions pelo enxofre. O SH, ocorrem nas enzimas (controle da velocidade de reaes metablicas de importncia crtica), ligam-se aos ctions ou molculas de metais pesados .A ligao metal enxofre afeta a enzima,afetando a sade humana.

ToxicidadeDepende da forma qumica do elemento,de sua especiao. Hg,PB,Cd,As: nas suas formas livres no so txicos. So perigosos nas suas formas catinicas e ligados as cadeias curtas de tomos de carbono.

TratamentoEnvenenamento por mercrio e chumbo. Antilewisita Britnica (BAL).

__ __ CH2 CH CH2 OH SH SH

TratamentoO -O -O O C-CH2 N-CH2-CH2-N C -CH2 CH2-C CH2-C O OOO

EDTA:cido etilenodiaminotetractico

Bioacumulao de metais pesadosDepende da taxa de ingesto=R e da taxa de eliminao=KC, onde K a constante de velocidade do processo de eliminao. No estado estacionrio KC=R, temos: Cee=R/K Perodo de meia-vida K=0,693/t0,5 Cee= Rt0,5 /0,693 =1,44Rto,5 Quanto maior o tempo de vida de uma substncia, maior o seu nvel de acumulao no estado estacionrio.

Aumento da concentrao de metal ao longo do tempo at atingir a concentrao do estado estacionrio Cee.

CdmioLocalizao na mesma coluna da tabela peridica que o Zn e o Hg.Suas propriedades qumicas esto mais prximas do Zn. encontrado em associao com o Zn na crosta terrestre, obtido da minerao e fundio do Zn (ocorre como um contaminante).Maior fonte difusora ao (Fe/Zn) galvanizado.

CdmioFontes de poluio: deposies de partculas suspensas no ar; fundies Pb, Zn e Cu,combusto do carvo, incinerao de materiais residuais, e fertilizantes comerciais de fosfatos.

CdmioFontes de contaminao: absorvido pelas plantas, devido a sua similaridade com o Zn, que um nutriente essencial. Atravs da deposio atmosfrica recebido pelo solo, a introduo nas plantas se d com a diminuio do pH. Cigarro.

CdmioExposio proveniente da dieta alimentar (Arroz, batata, trigo). Poluio exploraes em minas ou fundies no ferrosas,regio Vale do Rio, no Japo, doena itai-itai. Apresenta toxicidade aguda a dose letal de aproximadamente um grama. Seres humanos possuem proteo, a nveis baixos, atravs da proteina metalotionena, que regulam metabolismo do Zn.

CdmioUsos: eletrodos das baterias recarregveis usadas em calculadoras e aparelhos similares como pigmento na forma de CdS e CdSe utilizados em plsticos coloridos.CdSe dispositivos fotovoitaicos e em monitores de TV. CdS tintas de cores amarelas brilhantes.Eletrodos de baterias recarregveis:

Cd(s) +2 OH

Cd(OH)2(s) + 2

CdmioOs girassis Van Gogh Bateria e pilhas

Arsnio encontrado na natureza em associao com minerais sulfeto (a funo de minrio de ouro, chumbo, cobre e nquel) Fonte difusora de arsnio: Pirita, Sulfeto de Ferro, intemperismo acarreta liberao de arseniato com hidrxidos de sulfato e frrico. O arseniato adsorve o hidrxido ferrico e se deposita no sedimentos dos rios.

ArsnioO Arsenito As2O3, As (III) mais txico -3 que o Arseniato,AsO4 ,As (V), j que se liga mais facilmente aos grupos -SH das protenas. Danifica o DNA das clulas humanas, a baixos niveis inibe os receptores de ativao do hormnio Glucocorticide, que ativa muitos genes supressores de cncer e reguladores de acar no sangue; a arsenicose desencadeadora de diabetes e cncer.

ArsnioArsenicose Banglandesh e West Bengal

CHUMBO

Propriedades do Chumbo ElementarExtrado do mineral galena, PbS, contendo 86% do metal e da cerusita, PbCO3, (77%);

Propriedades do Chumbo ElementarP.F. 327 C; P.E. 1.740 C, EI = 2165,9 kJ mol-1 (Pb - Pb2+); Estrutura cristalina cbica de face centrada. *

Propriedades do Chumbo ElementarAntigamente era usado em tubulaes, panelas e construo de edifcios. Na dcada passada: lacres de botijo de gs; * Hoje usado como uma liga com o estanho para solda de eletrnicos e de latas e em baterias de automveis; Usado tambm como munio chumbada de pescar; *

O on Chumbo (II) Pb2+O Pb(s) estvel em cidos concentrados, mas se dissolve-se se estiver a presena de ar: *2Pb(s) + O2(g) + 4H+(aq) 2Pb2+(aq) + 2H2O(l)

O on Chumbo (II) Pb2+Nas tubulaes o Pb pode se dissolver se gua estiver muito cida ou mole; * Em guas duras no ocorre esse problema; * A ingesto de Pb pela gua representa 1/5 da contaminao. Os restantes so pelos alimentos e pelo ar;

O on Chumbo (II) Pb2+Sais de chumbo fornecem cores estveis e brilhantes; * Pb3O4 cor vermelha brilhante, PbCrO4 amarelo e o Pb3(CO3)2(OH)2 branco fonte de contaminao; * O paradoxo dos sais de chumbo PbS e PbCO3; * Determinao de Pb por Plasma Acoplado Indutivamente; *

O on Chumbo (IV) Pb4+Forma, em geral, compostos covalentes; Tetrametilcumbo e tetraetilchumbo aditivos para gasolina; * Depois da combusto o Pb sai do escape na forma de di-haletos que se converte a PbO na luz na forma de aerossol. *

BateriaA reao lquida global que produz a energia corresponde a:2Pb(s) + PbO2(s) + H2SO4(aq) 2PbSO4(s) + 2H2O(aq)

A reao revertida, durante o processo de recarga que ocorre depois do motor funcionar; Fonte de contaminao ambiental; *

Chumbo no Ambiente e na Sade HumanaPrincipais vias de contaminao com Pb inorgnico ocorre pela ingesto e respirao; Somente os compostos orgnicos de Pb conseguem penetrar atravs da pele alm da ingesto e inalao; A exposio prolongada deve-se a vrias fontes petrleo, processos industriais, tintas, soldas em enlatados, canos de gua, ar, poeira, sujeira das ruas e vias, solo, gua e alimentos.

Chumbo no Ambiente e na Sade HumanaA maior parte do Pb no organismo est no sangue; * Em excesso penetra nos tecidos macios como o crebro; Depois se deposita nos ossos; Crianas absorvem mais Pb que os adultos; * Permanece por vrios anos no organismos;

Chumbo no Ambiente e na Sade HumanaSintomas de intoxicao por Pb: Irritabilidade e agressividade, indisposio, dores de cabea, convulses, fadiga, sangramento gengival, dores abdominais, nuseas, fraqueza muscular, abnubilao mental, perda de memrias, insnia, pesadelos, acidente vascular cerebral inespecfico, alteraes de inteligncia, osteoporose, doenas renais, anemias, problemas de coagulao.

Chumbo no Ambiente e na Sade HumanaO Pb na criana (menor de 7 anos) provoca interferncia no desenvolvimento de seu crebro; As crianas (Austrlia) com 300 ppb de Pb no sangue apresentaram uma diminuio de 4 a 5 pontos no QI, comparado com as que continham 100 ppb;

Chumbo no Ambiente e na Sade HumanaNo to perigoso quanto o Hg, porm mais disseminado;

Polticas de reduo de Pb no ambiente;

MERCRIO

O Elemento LivreO mercrio elementar usado em centenas de aplicaes; Interruptores eltricos, baterias, bulbos de lmpadas fluorescentes, em lmpadas a mercrio, baterias de celular,termmetros e outros dispositivos eltricos; Substituio de lmpadas de mercrio por lmpadas a vapor de sdio; A quantidade de mercrio em uma nica lmpada fluorescente comum capaz de tornar no potvel cerca de 20 mil litros de gua".

O mercrio o mais voltil de todos os metais, e seu vapor e altamente TXICO; O mercrio lquido no altamente txico, isto porque excretado a maior parte da quantidade ingerida; Vapor de mercrio! O mercrio espalha-se dos pulmes para a corrente sangnea, e depois atravessa a barreira sangue-crebro para penetrar no crebro;

Dano ao sistema nervoso, que se manifesta por dificuldades na coordenao, na viso, audio e no sentido do tato;

Intoxicaes leves: dor de estmago, diarria, tremores, depresso, ansiedade, gosto de metal na boca, dentes moles com inflamao e sangramento na gengiva, insnia, falhas de memria, fraqueza muscular, nervosismo, mudanas de humor, agressividade, dificuldade de prestar ateno; Intoxicaes severas: podem levar a inmeros problemas neurolgicos graves, inclusive paralisias cerebrais; Mulheres grvidas, amamentando, crianas e possveis futuras mes, fazem parte da populao de risco com relao a esse tipo de contaminao.

Risco a sade

Alm das emisses naturais nos locais onde se encontra armazenado (depsitos naturais, vulces, fogos florestais), grandes quantidades de vapor de mercrio so lanados ao ar, atravs das emisses antropognicas; Combusto de carvo, leo combustvel e incinerao de lixo, industria farmacutica, na agricultura como inseticidas e fungicidas, entre outros;

Amlgamas de MercrioAmlgamas solues ou ligas com algum outro metal; Amlgama dental-Combinao de mercrio lquido e uma mistura formada principalmente por prata e estanho; Quando colocado em um dente e a obturao estiver envolvida na mastigao da comida, vaporizam-se uma pequena quantidade de mercrio; Obs: Emisso de mercrio elementar para atmosfera durante a cremao de cadveres;

Contaminao geradas em garimpos; O mercrio aquecido e passa a ser inalado pelo garimpeiro (intoxicao por via respiratria); Entra em contato com a pele devido a tcnicas precrias de manuseio do metal (intoxicao por via cutnea); perdido, ou at mesmo jogado fora causando danos ambientais a plantas e animais que quando ingeridos causam doenas as pessoas que os consomem. 1570-1900, foi emitido no ambiente cerca de 200 mil toneladas de mercrio;

A maldio do garimpo Entre os anos 70-90 cerca de 500 toneladas tenham sido lanadas na Amaznia - contaminao dos peixes e conseqentemente em humanos; Estudos demonstraram que determinadas espcies de peixes da regio, como trara, tucunar, pescada e peixe cachorro consumidos pela populao local, apresentaram nveis de mercrio total acima do limite recomendvel para consumo humano pela Organizao Mundial da Sade, isto , superiores a 0,5 g/g.

Bebs sem crebro comeam a nascer em Porto Velho; doenas mal formaes congnitas decorrentes da poluio por mercrio no garimpo do rio Madeira - Rondnia.

O mercrio e o processo Cloro-SodaEntre as fontes poluidoras destaca-se o uso do mercrio como agente catalisador, nas fbricas de cloroalcalis produtoras de cloreto de vinil, acetaldeido e soda custica; Isso ocorre porque nem todo mercrio reciclado, uma pequena parte lanada no ar e vertida no rio; O mercrio lquido no solvel nem em gua nem em cido diludo; O mercrio torna-se acessvel aos peixes por ele ser oxidado at formas solveis mediante a intervenes de bactrias presentes nas guas naturais; 1994 e1995; 7 das 158 toneladas de mercrio emitidos no ambiente nos Estados Unidos tem como responsvel o processo cloro-soda;

O sal nitrato de mercrio(II) solvel em gua e era usado antigamente para tratar o couro utilizado para a fabricao de chapus; Conseqncias da exposio constante ao mercrio para os trabalhadores: tremores musculares, depresso, perda de memria, paralisia e demncia; Os principais orgos-alvos do on Hg so os rins e o fgado;

O Mercrio Inico

A formao de Metilmercrio e DimetilmercrioA toxidade ambiental do mercrio est associada quase inteiramente a ingesto de peixes, 94% e pelos menos 80% na forma de metilmercrio; As bactrias redutoras de sulfato em sedimentos geram Metilmercrio e dimetilmercrio,o liberam na gua; O agente ativo do processo de metilao um constituinte comum dos microorganismos, um derivado da vitamina B12 com um nion CH3 ligado a um cobalto, chamado metilcobalimina; Mercros orgnicos - so compostos menos volteis CH3HgCl e CH3HgOH CH3HgX; CH3HgX uma txina mais forte que os sais de Hg2+;

Maiores concentraes, acima de 1ppm, so encontrados em grandes espcies marinhas e predadoraras e de vida longa, como tubaro, o atum, peixe-espada, truta... Espcies no carnvoras peixes de carne branca; Cientistas prevem um aumento adicional de 50% na concentrao de mercrio no oceano Pacfico at 2050 se as taxas de emisso continuarem nos mesmos nveis! 40% da contaminao por mercrio decorre do atum pescado no oceano Pacfico.

Ciclo do mercrio em lagos de gua doce

Toxicidade do MetilmercrioEm 1977, a pesquisadora americana Karem Wetterhahn, morreu de envenenamento por mercrio vrios meses depois que 2 gotas de dimetilmercrio puro penetraram atravs das luvas de ltex que estava usando enquanto manipulava o composto em experimentos. No passado ocorreram centenas de mortes no Iraque e nos Estados Unidos, em conseqncia do consumo de po preparado com sementes de cereais que tinham sido tratados com metilmercrio, como fungicida, a fim de reduzir as perdas devido a ataque de fungos.

Caso Minamata Japo (1932-1956)1932 instalara-se em Minamata uma grande indstria, a Chisso, que fabricava acetaldedo (usado na produo de material plstico); Seus resduos eram despejados no mar; Anos 50... No dia 21 de abril, uma criana com disfunes do sistema nervoso d entrada no Hospital Shin Nihon Chisso. Em maio de 1956, quatro pacientes foram internados no hospital, com os seguintes sintomas: convulses severas, surtos de psicose, perda de conscincia e coma!

Fator em comum entre as vtimas:todas comeram grandes quantidades de peixes da Baa de Minamata... Mais de 900 pessoas morreram; 2.955 pessoas sofreram da doena de Minamata, destas, 2.265 viveram na costa do mar de Yatsushiro; Fotos de algumas vitimas da irresponsabilidade da Industria Chisso em Minamata, Japo...Tomoko Uemura, de 17 anos, repousa no colo da me. Ela cega, surda e muda. Tem os braos e as pernas deformados. Nasceu em 1955 onde uma gerao inteira cresceu marcada pelo desastre ecolgico. A imagem transformou-se no resumo brutal da tragdia. Tomoko morreu em 1977...

O descaso da empresa atingiu de crianas a adutos, todos os que comeram os peixes ao longo de 24 anos de contaminao...

O envenenamento de Minamata ocupa um dos primeiros lugares na classificao dos principais desastres ambientais dos tempos modernos.

Os efeitos do descaso com o meio ambiente na poca atravessou geraes...

PCN +

Temas EstruturadoresTema 1: Reconhecimento e caracterizao das transformaes qumicas; Tema 5: Qumica e a atmosfera; Tema 6: Qumica e hidrosfera; Tema 7: Qumica e litosfera; Tema 8: Qumica e a Biosfera.

TEMA 1: Reconhecimento e Caracterizao das Transformaes Qumicas

1. Transformaes qumicas no dia-a-dia: transformaes rpidas e lentas e suas evidncias macroscpicas; liberao ou absoro de energia nas transformaes. Reconhecer as transformaes qumicas por meio de diferenas entre os seus estados iniciais e finais. Descrever transformaes qumicas em diferentes linguagens e representaes, traduzindo umas nas outras. Reconhecer transformaes qumicas que ocorrem na natureza e em diferentes sistemas produtivos ou tecnolgicos. Buscar informaes sobre transformaes qumicas que ocorrem na natureza em diferentes sistemas produtivos e tecnolgicos.

TEMA 1: Reconhecimento e Caracterizao das Transformaes Qumicas3. Reagentes, produtos e suas propriedades: caracterizao de materiais e substncias que constituem os reagentes e produtos das transformaes em termos de suas propriedades; separao e identificao das substncias. Identificar uma substncia, reagente ou produto, por algumas de suas propriedades caractersticas: temperatura de fuso e de ebulio; densidade, solubilidade, condutividade trmica e eltrica. Utilizar as propriedades para caracterizar uma substncia pura. Elaborar procedimentos experimentais baseados nas propriedades dos materiais, objetivando a separao de uma ou mais substncias presentes em um sistema (filtrao, flotao, destilao, recristalizao, sublimao).

TEMA 5: Qumica e a Atmosfera3. Perturbaes na atmosfera produzidas por ao humana: fontes e efeitos da poluio atmosfrica. Buscar informaes sobre os agentes perturbadores da atmosfera e suas fontes e compreender suas transformaes e seus efeitos a curto, mdio e longo prazos. Tomar decises com respeito participao individual e coletiva na busca de solues para os problemas de poluio atmosfrica.

Tema 6: Qumica e hidrosfera2. gua e vida: potabilidade, tratamento para consumo humano, solues aquosas e osmose. Reconhecer a gua como veculo de nutrientes, contaminantes e poluentes e compreender seu papel e efeitos nesses transportes. Reconhecer a influncia da presso, temperatura e natureza dos materiais no processo de disperso em gua, tanto na escala macroscpica quanta na microscpica. Compreender a necessidade de tornar a gua potvel, conhecer e selecionar procedimentos apropriados para seu tratamento, aplicando conceitos e processos como separao de sistemas heterogneos, pH de solues aquosas, hidrlise salina, solubilidade, interao cido-base.

Tema 6. Qumica e hidrosfera4. Perturbaes na hidrosfera produzidas por ao humana: poluio das guas. Buscar dados e informaes sobre perturbaes provocadas por ao humana na hidrosfera e compreender o papel das fontes, do percurso e dos sorvedouros dos agentes causadores de poluio (detergentes, praguicidas, metais pesados, etc.) e de contaminao (agentes patognicos). Avaliar as dimenses das perturbaes na hidrosfera provocadas por ao humana para desenvolver aes preventivas ou corretivas, individual ou coletivamente.

Tema 7: Qumica e litosfera3. A litosfera como fonte de recursos materiais: propriedades das rochas, minrios e minerais, seus usos e implicaes scioeconmicas; classificao peridica dos elementos qumicos. Compreender as propriedades e usos de rochas e minerais (xidos, enxofre, sulfetos, sulfatos, fosfatos, carbonatos e silicatos), como materiais de construo e como fontes para obteno de outros materiais, nos sistemas produtivo, agrcola e industrial. Compreender os processos de minerao e produo de metais, como o ferro, alumnio e cobre e suas ligas e seus usos na sociedade. Compreender o parentesco e a classificao dos elementos qumicos e seus compostos por meio de suas propriedades peridicas. Avaliar a produo, os usos e consumo pela sociedade de materiais e substncias obtidos da litosfera.

Tema 7: Qumica e litosfera4. Perturbaes na litosfera: vulcanismo, desertificao, enchentes, terremotos, poluio. Buscar dados e informaes sobre perturbaes naturais e antrpicas como desertificao, terremotos, minerao, construo de barragens, poluio, levando em conta escalas temporais. Compreender e avaliar o papel das fontes, do percurso e dos sorvedouros dos agentes causadores de poluio no solo e subsolo (metais pesados, praguicidas etc.). Avaliar a real dimenso das perturbaes na litosfera para desenvolver aes preventivas ou corretivas, individual ou coletivamente.

TEMA 8: Qumica e a Biosfera1. Qumica e vida: noes bsicas sobre evoluo da vida; compostos qumicos e pr-vida; transformaes dos compostos orgnicos atravs dos tempos. Articular o conhecimento qumico com o biolgico, considerando o aumento de complexidade e diversidade das substncias qumicas e dos seres vivos. 4. Perturbaes na biosfera: perturbaes naturais e produzidas por ao humana. Buscar dados e informaes sobre as perturbaes naturais e antrpicas pragas, desmatamento, uso de combustveis fsseis, ruptura das teias alimentares, indstrias carbo e petroqumica a curto, mdio e longo prazos. Compreender os impactos ambientais dentro da tica do desenvolvimento sustentvel. Avaliar as dimenses das perturbaes na biosfera e propor aes corretivas ou preventivas, individual ou coletivamente.

Referencial Curricular da Educao Bsica da Rede Estadual de Ensino/MS

Pode ser trabalhado no 2 bimestre do primeiro ano e no 3e 4 bimestre do segundo ano.

Referncias BibliogrficasBAIRD, C. Qumica Ambiental. Metais Pesados Txicos. 2 ed., Ed. Bookman: Porto Alegre, 2002. ROCHA, J. C.; ROSA, A. H. & CARDOSO, A. A. Introduo qumica ambiental.Adsoro de Metais em Solos.p. 177-178.2. Edio. Artmed Editora: Porto Alegre, 2009. SPIRO, T. G. & STIGLIANI, W. M. Qumica Ambiental Substncias Qumicas Txicas.Metais Txicos.. 2. edio. Pearson Prentice Hall: So Paulo, 2009. Smith, A. H.; Lingas, E. O.; Rahman,M., Bulletin of the World Health Organization, Bull World Health Organ vol.78 no.9 Genebra 2000. Disponvel em: http://www.scielosp.org/scielo.php?pid=S004296862005000100014&script=sci_arttext Lixo de pilhas e baterias ameaa o meio ambiente (Rede Globo) Disponvel em: http://www.youtube.com/watch?v=w4QY74pgLig.Acesso:23/10/2009. Especial Reciclagem: Lixo eletrnico (5/6). Disponvel em: http://www.youtube.com/watch?v=6Z9oEpXSgq4. Acessado em:23/10/2009. GARDENAL,I.O arsnio como herana.Jornal da Unicamp.198 - ANO XVII 11 a 17 de novembro de 2002. Disponvel em: http://www.unicamp.br/unicamp/unicamp_hoje/ju/novembro2002/unihoje_ju 198pag10a.html. Acessado em: 24/10/2009.

Referncias BibliogrficasBAIRD, Colin. Qumica ambiental; trad. Maria Angeles Lobo Recio e Luiz Carlos Marques Carrera. 2 ed. Porto Alegre: Bookman, 2002. A cintica do chumbo no organismo humano e sua importncia para a sade. Ftima Ramos Moreira & Josino Costa Moreira. Centro de Estudos da Sade do Trabalhador e Ecologia Humana (CESTEH), Escola Nacional de Sade Pblica (ENSP),Fiocruz. Av. Leopoldo Bulhes 1480, Manguinhos, 21041-210, Rio de Janeiro RJ. email: fmoreira@ensp.fiocruz.br Bulletin of The World Health Organization, 2000, 78 (9)