Metais Pesados

Dayana Carolina TrombineRonaldo Junior FernandesTatiane Zaratini Teixeira

Introdução� Metais pesados é uma classe de

elementos químicos, muitos dos quaisvenenosos para os seres humanos.Sãonão-degradáveis, e podem acumular-se nos componentes do ambiente ondemanifestam sua toxicidade.Os locaisde fixação final são os solos e sedimentos.

Características Comuns

�Transporte: via aérea, como gases ou espécies adsorvidas sobre ouem material particulado emsuspensão. Exemplo:Grandes Lagos Suécia.

Toxicidade� Bioquímico:mecanismo de ação tóxica

resulta da forte afinidade dos cátionspelo enxofre. O –SH, ocorrem nasenzimas (controle da velocidade de reações metabólicas de importânciacrítica), ligam-se aos cátions oumoléculas de metais pesados .A ligaçãometal enxofre afeta a enzima,afetando a saúde humana.

Toxicidade

�Depende da forma química do elemento,de sua especiação.

�Hg,PB,Cd,As: nas suas formaslivres não são tóxicos.

�São perigosos nas suas formascatiônicas e ligados as cadeiascurtas de átomos de carbono.

Tratamento� Envenenamento por mercúrio e chumbo.

Antilewisita Britânica (BAL).

CHCH2 CH2

OH SH SH

__ __

Tratamento

CH2

OO

O

O

O

O

O

O

C

CC

C-CH2

-CH2-

-CH2

-N

CH2-

CH2-

-

-N

-

-

EDTA:ácido etilenodiaminotetracético

Bioacumulação de metais pesados� Depende da taxa de ingestão=R e da taxa de

eliminação=KC, onde K é a constante de velocidadedo processo de eliminação.

� No estado estacionário� KC=R, temos: Cee=R/K� Período de meia-vida K=0,693/t0,5

� Cee= Rt0,5 /0,693 =1,44Rto,5

� Quanto maior o tempo de vida de uma substância, maior é o seu nível de acumulação no estadoestacionário.

Aumento da concentração de metal ao longo do tempo até atingir a concentração do estado estacionário Cee.

Cádmio� Localização na mesma coluna da tabela

periódica que o Zn e o Hg.Suaspropriedades químicas estão maispróximas do Zn.

� É encontrado em associação com o Zn nacrosta terrestre, obtido da mineração e fundição do Zn (ocorre como um contaminante).Maior fonte difusora é aço(Fe/Zn) galvanizado.

Cádmio

� Fontes de poluição: deposições de partículas suspensas no ar; fundiçõesPb, Zn e Cu,combustão do carvão, incineração de materiais residuais, e fertilizantes comerciais de fosfatos.

Cádmio� Fontes de contaminação: É absorvido

pelas plantas, devido a sua similaridadecom o Zn, que é um nutriente essencial.

� Através da deposição atmosférica érecebido pelo solo, a introdução nasplantas se dá com a diminuição do pH.

� Cigarro.

Cádmio� Exposição proveniente da dieta alimentar

(Arroz, batata, trigo…).� Poluição explorações em minas ou fundições não

ferrosas,região Vale do Rio, no Japão, doençaitai-itai.

� Apresenta toxicidade aguda a dose letal é de aproximadamente um grama. Seres humanospossuem proteção, a níveis baixos, através daproteina metalotioneína, que regulammetabolismo do Zn.

Cádmio� Usos: eletrodos das baterias

recarregáveis usadas em calculadoras e aparelhos similares como pigmento naforma de CdS e CdSe utilizados emplásticos coloridos.CdSe dispositivosfotovoitaicos e em monitores de TV. CdStintas de cores amarelas brilhantes.

� Eletrodos de baterias recarregáveis:

-Cd(s) +2 OH Cd(OH)2(s) + 2é

Cádmio� Os girassóis Van Gogh� Bateria e pilhas

Arsênio� É encontrado na natureza em associação

com minerais sulfeto (a função de minériode ouro, chumbo, cobre e níquel)

� Fonte difusora de arsênio: Pirita, Sulfetode Ferro, intemperismo acarreta liberaçãode arseniato com hidróxidos de sulfato e férrico. O arseniato adsorve o hidróxidoferrico e se deposita no sedimentos dos rios.

Arsênio� O Arsenito As2O3, As (III) é mais tóxico

que o Arseniato, ,As (V), já que se ligamais facilmente aos grupos -SH das proteínas.

� Danifica o DNA das células humanas, a baixos niveis inibe os receptores de ativação do hormônio Glucocorticóide, queativa muitos genes supressores de câncer e reguladores de açúcar no sangue; a arsenicose é desencadeadora de diabetes e câncer.

AsO4-3

Arsênio� Arsenicose Banglandesh e West Bengal

CHUMBO

Propriedades do Chumbo Elementar

� Extraído do mineral galena, PbS, contendo 86% do metal e da cerusita, PbCO3, (77%);

Propriedades do Chumbo Elementar

� P.F. 327 ºC; P.E. 1.740 ºC, EI = 2165,9 kJ mol-1 (Pb -› Pb2+); Estrutura cristalina cúbica de face centrada. *

Propriedades do Chumbo Elementar

� Antigamente era usado em tubulações, panelas e construção de edifícios. Na década passada: lacres de botijão de gás; *

� Hoje é usado como uma liga com o estanho para solda de eletrônicos e de latas e em baterias de automóveis;

� Usado também como muniçãochumbada de pescar; *

O Íon Chumbo (II) – Pb2+

� O Pb(s) é estável em ácidos concentrados, mas se dissolve-se se estiver a presença de ar: *

2Pb(s) + O2(g) + 4H+(aq)→ 2Pb2+

(aq) + 2H2O(l)

O Íon Chumbo (II) – Pb2+

� Nas tubulações o Pb pode se dissolver se água estiver muito ácida ou “mole”; *

� Em águas “duras” não ocorre esse problema; *

� A ingestão de Pb pela água representa 1/5 da contaminação. Os restantes são pelos alimentos e pelo ar;

O Íon Chumbo (II) – Pb2+

� Sais de chumbo fornecem cores estáveis e brilhantes; *

� Pb3O4 cor vermelha brilhante, PbCrO4 éamarelo e o Pb3(CO3)2(OH)2 é branco –fonte de contaminação; *

� O paradoxo dos sais de chumbo PbS e PbCO3; *

� Determinação de Pb por Plasma Acoplado Indutivamente; *

O Íon Chumbo (IV) – Pb4+

� Forma, em geral, compostos covalentes;� Tetrametilcumbo e tetraetilchumbo –

aditivos para gasolina; *� Depois da combustão o Pb sai do escape na for-ma de di-haletos que se converte a PbO na luz na forma de aerossol. *

Bateria� A reação líquida global que produz a

energia corresponde a:

2Pb(s) + PbO2(s) + H2SO4(aq) → 2PbSO4(s) + 2H2O(aq)

� A reação é revertida, durante o processo de recarga que ocorre depois do motor funcionar;

� Fonte de contaminação ambiental; *

Chumbo no Ambiente e na Saúde Humana

� Principais vias de contaminação com Pb inorgânico ocorre pela ingestão e respiração;

� Somente os compostos orgânicos de Pb conseguem penetrar através da pele além da ingestão e inalação;

� A exposição prolongada deve-se a várias fontes – petróleo, processos industriais, tintas, soldas em enlatados, canos de água, ar, poeira, sujeira das ruas e vias, solo, água e alimentos.

Chumbo no Ambiente e na

Saúde Humana

� A maior parte do Pb no organismo está no sangue; *

� Em excesso penetra nos tecidos macios como o cérebro;

� Depois se deposita nos ossos;

� Crianças absorvem mais Pb que os adultos; *

� Permanece por vários anos no organismos;

Chumbo no Ambiente e na Saúde Humana

� Sintomas de intoxicação por Pb: Irritabilidade e agressividade, indisposição, dores de cabeça, convulsões, fadiga, sangramento gengival, dores abdominais, náuseas, fraqueza muscular, abnubilação mental, perda de memórias, insônia, pesadelos, acidente vascular cerebral inespecífico, alterações de inteligência, osteoporose, doenças renais, anemias, problemas de coagulação.

Chumbo no Ambiente e na Saúde Humana

� O Pb na criança (menor de 7 anos) provoca interferência no desenvolvimento de seu cérebro;

� As crianças (Austrália) com 300 ppb de Pb no sangue apresentaram uma diminuição de 4 a 5 pontos no QI, comparado com as que continham 100 ppb;

Chumbo no Ambiente e na Saúde Humana

� Não tão perigoso quanto o Hg, porém mais disseminado;

� Políticas de redução de Pb no ambiente;

MERCÚRIO

O Elemento Livre� O mercúrio elementar é usado em centenas de aplicações;� Interruptores elétricos, baterias, bulbos de lâmpadas

fluorescentes, em lâmpadas a mercúrio, baterias de celular,termômetros e outros dispositivos elétricos;

� Substituição de lâmpadas de mercúrio por lâmpadas a vapor de sódio;

� “A quantidade de mercúrio em uma única lâmpada fluorescente comum é capaz de tornar não potável cerca de 20 mil litros de água".

� O mercúrio é o mais volátil de todos os metais,e seu vapor e altamente TÓXICO;

� O mercúrio líquido não é altamente tóxico, isto porque é excretado a maior parte da quantidade ingerida;

� Vapor de mercúrio!� O mercúrio espalha-se dos pulmões para a

corrente sangüínea, e depois atravessa a barreira sangue-cérebro para penetrar no cérebro;

� Dano ao sistema nervoso, que se manifesta por dificuldades na coordenação, na visão, audição e no sentido do tato;

Risco a saúde� Intoxicações leves: dor de estômago, diarréia, tremores,

depressão, ansiedade, gosto de metal na boca, dentes moles com inflamação e sangramento na gengiva, insônia, falhas de memória, fraqueza muscular, nervosismo, mudanças de humor, agressividade, dificuldade de prestar atenção;

� Intoxicações severas: podem levar a inúmeros problemas neurológicos graves, inclusive paralisias cerebrais;

� Mulheres grávidas, amamentando, criançase possíveis futuras mães, fazem parte da população de risco com relação aesse tipo de contaminação.

� Além das emissões naturais nos locais onde se encontra armazenado (depósitos naturais, vulcões, fogos florestais), grandes quantidades de vapor de mercúrio são lançados ao ar, através das emissões antropogénicas;

� Combustão de carvão, óleo combustível e incineração de lixo, industria farmacêutica, na agricultura como inseticidas e fungicidas, entre outros;

Amálgamas de Mercúrio� Amálgamas – soluções ou ligas com algum outro metal;

� “Amálgama dental”-Combinação de mercúrio líquido e uma mistura formada principalmente por prata e estanho;

� Quando colocado em um dente e a obturação estiver envolvida na mastigação da comida, vaporizam-se uma pequena quantidade de mercúrio;

� Obs: Emissão de mercúrio elementar para atmosfera durante a cremação de cadáveres;

� Contaminação geradas em garimpos;� O mercúrio é aquecido e passa a ser inalado pelo garimpeiro

(intoxicação por via respiratória);� Entra em contato com a pele devido a técnicas precárias de

manuseio do metal (intoxicação por via cutânea);� É perdido, ou até mesmo jogado fora causando danos

ambientais a plantas e animais que quando ingeridos causam doenças as pessoas que os consomem.

� 1570-1900, foi emitido no ambiente cerca de 200 mil toneladas de mercúrio;

� A maldição do garimpo

� Entre os anos 70-90 cerca de 500 toneladas tenham sido lançadas na Amazônia - contaminação dos peixes e conseqüentemente em humanos;

� Estudos demonstraram que determinadas espécies de peixes da região, como traíra, tucunaré, pescada e peixe cachorro consumidos pela população local, apresentaram níveis de mercúrio total acima do limite recomendável para consumo humano pela Organização Mundial da Saúde, isto é, superiores a 0,5µg/g.

� Bebês sem cérebro começam a nascer em Porto Velho; doenças mal formações congênitas decorrentes da poluição por mercúrio no garimpo do rio Madeira - Rondônia.

O mercúrio e o processo Cloro-Soda� Entre as fontes poluidoras destaca-se o uso do mercúrio

como agente catalisador, nas fábricas de cloroalcalisprodutoras de cloreto de vinil, acetaldeido e soda cáustica;

� Isso ocorre porque nem todo mercúrio é reciclado, uma pequena parte é lançada no ar e vertida no rio;

� O mercúrio líquido não é solúvel nem em água nem em ácido diluído;

� O mercúrio torna-se acessível aos peixes por ele ser oxidado até formas solúveis mediante a intervenções de bactérias presentes nas águas naturais;

� 1994 e1995; 7 das 158 toneladas de mercúrio emitidos no ambiente nos Estados Unidos tem como responsável o processo cloro-soda;

O Mercúrio Iônico� O sal nitrato de mercúrio(II) é solúvel em água e

era usado antigamente para tratar o couro utilizado para a fabricação de chapéus;

� Conseqüências da exposição constante ao mercúrio para os trabalhadores: tremores musculares, depressão, perda de memória, paralisia e demência;

� Os principais orgãos-alvos do íon Hg são os rins e o fígado;

A formação de Metilmercúrio e Dimetilmercúrio

� A toxidade ambiental do mercúrio está associada quase inteiramente a ingestão de peixes, 94%

e pelos menos 80% na forma de metilmercúrio;� As bactérias redutoras de sulfato em sedimentos geram

Metilmercúrio e dimetilmercúrio,o liberam na água;� O agente ativo do processo de metilação é um constituinte

comum dos microorganismos, um derivado da vitamina B12 com um ânion CH3 ligado a um cobalto, chamado metilcobalimina;

� Mercúros orgânicos - são compostos menos voláteis CH3HgCl e CH3HgOH – CH3HgX;

� CH3HgX é uma tóxina mais forte que os sais de Hg2+;

� Maiores concentrações, acima de 1ppm, são encontrados em grandes espécies marinhas e predadoraras e de vida longa, como tubarão, o atum, peixe-espada, truta...

� Espécies não carnívoras – peixes de carne branca;

� Cientistas prevêem um aumento adicional de 50% na concentração de mercúrio no oceano Pacífico até 2050 se as taxas de emissão continuarem nos mesmos níveis!

� 40% da contaminaçãopor mercúrio decorredo atum pescado no oceano Pacífico.

Ciclo do mercúrio em lagos de água doce

Toxicidade do Metilmercúrio� Em 1977, a pesquisadora americana Karem Wetterhahn, morreu

de envenenamento por mercúrio vários meses depois que 2 gotas de dimetilmercúrio puro penetraram através das luvas de látex que estava usando enquanto manipulava o composto em experimentos.

� No passado ocorreram centenas de mortes no Iraque e nos Estados Unidos, em conseqüência do consumo de pão preparado com sementes de cereais que tinham

sido tratados com metilmercúrio, como fungicida, a fim de reduzir as perdas devidoa ataque de fungos.

Caso Minamata – Japão (1932-1956)

� 1932 instalara-se em Minamata uma grande indústria, a Chisso, que fabricava acetaldeído (usado na produção de material plástico);

� Seus resíduos eram despejados no mar; � Anos 50...� No dia 21 de abril, uma criança com disfunções do

sistema nervoso dá entrada no Hospital Shin NihonChisso. Em maio de 1956, quatro pacientes foram internados no hospital, com os seguintes sintomas: convulsões severas, surtos de psicose, perda de consciência e coma!

� Fator em comum entre as vítimas:todas comeram grandes quantidades de peixes da Baía de Minamata...

� Mais de 900 pessoas morreram;� 2.955 pessoas sofreram da doença de Minamata, destas,

2.265 viveram na costa do mar de Yatsushiro;

� Fotos de algumas vitimas da irresponsabilidade da Industria Chisso em Minamata, Japão...

�

Tomoko Uemura, de 17 anos, repousa no colo da

mãe. Ela é cega, surda e muda. Tem os braços e as

pernas deformados. Nasceu em 1955 onde uma

geração inteira cresceu marcada pelo desastre

ecológico. A imagem transformou-se no resumo

brutal da tragédia. Tomoko morreu em 1977...

O descaso da empresa atingiu de crianças a

adutos, todos os que comeram os peixes ao

longo de 24 anos de contaminação...

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

Os efeitos do descaso com o meio ambiente na época atravessou gerações...

PCN +

Temas Estruturadores

Tema 1: Reconhecimento e caracterização das transformações químicas;

Tema 5: Química e a atmosfera;Tema 6: Química e hidrosfera;Tema 7: Química e litosfera;Tema 8: Química e a Biosfera.

TEMA 1: Reconhecimento e Caracterização das Transformações Químicas

1. Transformações químicas no dia-a-dia:transformações rápidas e lentas e suas evidências macroscópicas; liberação ou absorção de energia nas transformações.

� Reconhecer as transformações químicas por meio de diferenças entre os seus estados iniciais e finais.

� Descrever transformações químicas em diferentes linguagens e representações, traduzindo umas nas outras.

� Reconhecer transformações químicas que ocorrem na natureza e em diferentes sistemas produtivos ou tecnológicos.

� Buscar informações sobre transformações químicas que ocorrem na natureza em diferentes sistemas produtivos e tecnológicos.

TEMA 1: Reconhecimento e Caracterização das Transformações Químicas

3. Reagentes, produtos e suas propriedades: caracterização de materiais e substâncias que constituem os reagentes e produtos das transformações em termos de suas propriedades; separação e identificação das substâncias.

� Identificar uma substância, reagente ou produto, por algumas de suas propriedades características: temperatura de fusão e de ebulição; densidade, solubilidade, condutividade térmica e elétrica.

� Utilizar as propriedades para caracterizar uma substância pura.� Elaborar procedimentos experimentais baseados nas

propriedades dos materiais, objetivando a separação de uma ou mais substâncias presentes em um sistema (filtração, flotação, destilação, recristalização, sublimação).

TEMA 5: Química e a Atmosfera3. Perturbações na atmosfera produzidas por ação

humana: fontes e efeitos da poluição atmosférica.

� Buscar informações sobre os agentes perturbadores da atmosfera e suas fontes e compreender suas transformações e seus efeitos a curto, médio e longo prazos.

� Tomar decisões com respeito à participação individual e coletiva na busca de soluções para os problemas de poluição atmosférica.

Tema 6: Química e hidrosfera

2. Água e vida: potabilidade, tratamento para consumo humano, soluções aquosas e osmose.

� Reconhecer a água como veículo de nutrientes, contaminantese poluentes e compreender seu papel e efeitos nesses transportes.

� Reconhecer a influência da pressão, temperatura e natureza dos materiais no processo de dispersão em água, tanto na escala macroscópica quanta na microscópica.

� Compreender a necessidade de tornar a água potável, conhecer e selecionar procedimentos apropriados para seu tratamento, aplicando conceitos e processos como separação de sistemas heterogêneos, pH de soluções aquosas, hidrólise salina, solubilidade, interação ácido-base.

Tema 6. Química e hidrosfera

4. Perturbações na hidrosfera produzidas por ação humana: poluição das águas.

� Buscar dados e informações sobre perturbações provocadas por ação humana na hidrosfera e compreender o papel das fontes, do percurso e dos sorvedouros dos agentes causadores de poluição (detergentes, praguicidas, metais pesados, etc.) e de contaminação (agentes patogênicos).

� Avaliar as dimensões das perturbações na hidrosfera provocadas por ação humana para desenvolver ações preventivas ou corretivas, individual ou coletivamente.

Tema 7: Química e litosfera

3. A litosfera como fonte de recursos materiais: propriedades das rochas, minérios e minerais, seus usos e implicações sócio-econômicas; classificação periódica dos elementos químicos.

� Compreender as propriedades e usos de rochas e minerais (óxidos, enxofre, sulfetos, sulfatos, fosfatos, carbonatos e silicatos), como materiais de construção e como fontes para obtenção de outros materiais, nos sistemas produtivo, agrícola e industrial.

� Compreender os processos de mineração e produção de metais, como o ferro, alumínio e cobre e suas ligas e seus usos na sociedade.

� Compreender o “parentesco” e a classificação dos elementos químicos e seus compostos por meio de suas propriedades periódicas.

� Avaliar a produção, os usos e consumo pela sociedade de materiais e substâncias obtidos da litosfera.

Tema 7: Química e litosfera4. Perturbações na litosfera: vulcanismo, desertificação,

enchentes, terremotos, poluição.

� Buscar dados e informações sobre perturbações naturais e antrópicas como desertificação, terremotos, mineração, construção de barragens, poluição, levando em conta escalas temporais.

� Compreender e avaliar o papel das fontes, do percurso e dos sorvedouros dos agentes causadores de poluição no solo e subsolo (metais pesados, praguicidas etc.).

� Avaliar a real dimensão das perturbações na litosfera para desenvolver ações preventivas ou corretivas, individual ou coletivamente.

TEMA 8: Química e a Biosfera

1. Química e vida: noções básicas sobre evolução da vida; compostos químicos e pré-vida; transformações dos compostos orgânicos através dos tempos.

� Articular o conhecimento químico com o biológico, considerando o aumento de complexidade e diversidade das substâncias químicas e dos seres vivos.

4. Perturbações na biosfera: perturbações naturais e produzidas por ação humana.

� Buscar dados e informações sobre as perturbações naturais e antrópicas –pragas, desmatamento, uso de combustíveis fósseis, ruptura das teias alimentares, indústrias carbo e petroquímica – a curto, médio e longo prazos.

� Compreender os impactos ambientais dentro da ótica do desenvolvimento sustentável.

� Avaliar as dimensões das perturbações na biosfera e propor ações corretivas ou preventivas, individual ou coletivamente.

Referencial Curricular da Educação Básica da Rede Estadual de Ensino/MS

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

Referências Bibliográficas� BAIRD, C. Química Ambiental. Metais Pesados Tóxicos. 2ª ed., Ed. Bookman:

Porto Alegre, 2002.� ROCHA, J. C.; ROSA, A. H. & CARDOSO, A. A. Introdução à química

ambiental.Adsorção de Metais em Solos.p. 177-178.2ª. Edição. ArtmedEditora: Porto Alegre, 2009.

� SPIRO, T. G. & STIGLIANI, W. M. Química Ambiental Substâncias Químicas Tóxicas.Metais Tóxicos.. 2ª. edição. Pearson Prentice Hall: São 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. Disponívelem: http://www.scielosp.org/scielo.php?pid=S0042-96862005000100014&script=sci_arttext

� Lixo de pilhas e baterias ameaça o meio ambiente (Rede Globo) Disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=w4QY74pgLig.Acesso:23/10/2009.

� Especial Reciclagem: Lixo eletrônico (5/6). Disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=6Z9oEpXSgq4. Acessado em:23/10/2009.

� GARDENAL,I.O arsênio como herança.Jornal da Unicamp.198 - ANO XVII -11 a 17 de novembro de 2002. Disponível em: http://www.unicamp.br/unicamp/unicamp_hoje/ju/novembro2002/unihoje_ju198pag10a.html. Acessado em: 24/10/2009.

Referências Bibliográficas� BAIRD, Colin. Química ambiental; trad. Maria

Angeles Lobo Recio e Luiz Carlos Marques Carrera. – 2ª ed. – Porto Alegre: Bookman, 2002.

• A cinética do chumbo no organismo humano e sua importância para a saúde. Fátima Ramos Moreira & Josino Costa Moreira. Centro de Estudos da Saúde do Trabalhador e Ecologia Humana (CESTEH), Escola Nacional de Saúde Pública (ENSP),Fiocruz. Av. Leopoldo Bulhões 1480, Manguinhos, 21041-210, Rio de Janeiro RJ. e-mail: fmoreira@ensp.fiocruz.br

� Bulletin of The World Health Organization, 2000, 78 (9)