Metales Pesados Y La Salud Humana

1 de mayo de 2007
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Metales Pesados y la Salud Humana

No existen muchas formas alternativas de mantener lo que “actualmente” llamamos “civilización” en el mundo occidental sin los metales y un sinnúmero de compuestos químicos utilizados en la industria. Como la actitud natural en el ser humano es casi siempre la de solucionar los problemas por eliminación de los mismos, proponemos aquí el siguiente ejercicio mental: pensemos por un instante que sería de nuestra vida cotidiana si eliminásemos la actividad industrial. Entre muchos ejemplos (y sólo señalaremos los relacionados con los denominados metales pesados), los edificios se vendrían abajo (eliminamos el acero), no podríamos tener acceso a la electricidad (eliminamos los cables de cobre), los coches no se podrían fabricar (eliminamos el acero, el aluminio, el cobre), las baterías y pilas serían inviables (eliminamos el plomo, el níquel, el cadmio, el mercurio), los aparatos electrodomésticos no existirían (eliminamos el acero, el cobre), y lo mismo vale para el material científico y médico. Mientras no se desarrollen tecnología alternativas, seguiremos necesitando los metales, incluso aquellos que representan un riesgo real para la salud humana y el medio ambiente.
¿Existen soluciones para los problemas ambientales relacionados con la industria moderna? sí, definitivamente las hay, porque hoy por hoy existen tecnologías que permiten minimizar el riesgo ambiental derivado de la actividad industrial y además existen legislaciones y agencias gubernamentales, que por lo menos en principio, velan porque estos problemas.
Metales pesados
Se habla mucho de los metales pesados, sin indicarse sin embargo, qué son, y específicamente, el cómo y por qué son peligrosos. Se denomina metales pesados a aquellos elementos químicos que poseen un peso atómico comprendido entre 63.55 (Cu) y 200.59 (Hg), y que presentan un peso específico superior a 4 (g cm-3). Cabe destacar que en esta categoría entran prácticamente todos los elementos metálicos de interés económico, por tanto, de interés minero.
Lo que hace tóxicos a los metales pesados no son en general sus características esenciales, sino las concentraciones en las que pueden presentarse, y casi más importante aun, el tipo de especie que forman en un determinado medio. Cabe recordar que de hecho los seres vivos “necesitan” (en pequeñas concentraciones) a muchos de éstos elementos para funcionar adecuadamente. Ejemplos de metales requeridos por el organismo incluyen el cobalto, cobre, hierro, hierro, manganeso, molibdeno, vanadio, estroncio, y zinc. El caso del hierro es notable entre éstos, siendo vital para la formación de hemoglobina.
Límites de toxicidad
La Agencia de Protección Ambiental (EPA) de los Estados Unidos ha determinado una serie de límites para las concentraciones de metales pesados. Por encima de éstos los metales pueden causar graves trastornos en los seres vivos, y finalmente ocasionar la muerte. A continuación mostraremos dichos límites en distintos medios y las dosis máximas para la ingesta en los humanos.
Consumo por los seres humanos:
As0.05 mg/l (+)
Cd10 Ìg/l (*)
Cr0.05 mg/l (+)
Cu1.0 Ìg/l (#)
Hg144 ng/l (*)
Ni632.0 Ìg/l (*)
Pb50.0 Ìg/l (*) (adultos)
Zn5.0 Ìg/l (*)
*: criterios para el agua;
+: máximo nivel de contaminación;
#: nivel que jamás debe ser superado

Algunos metales pesados de muy alta toxicidad
A continuación nos centraremos en el estudio de los problemas ambientales y de salud humana relacionados con cuatros casos concretos: plomo, arsénico, mercurio, y cadmio.
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Plomo
Su uso es muy antiguo. Desde el año 2500 antes de Cristo se conocen sus efectos. Pero la tasa histórica de emisión de plomo parece haber tenido un salto marcado con la Revolución Industrial. El plomo forma parte de numerosos procesos industriales, destacándose su presencia en la industria automovilística, específicamente en la fabricación de baterías. Otra fuente de plomo relacionada con el transporte es la gasolina. Se trata de compuestos alquilados, de mayor toxicidad y difusión orgánica que el plomo metálico. Estos aditivos se usan como antidetonantes y las cifras tolerables se están reduciendo en el mundo, impactando favorablemente en los niveles de plomo ambiental y en su toxicidad. Asimismo, la existencia de sistemas catalíticos ha impuesto el uso de bencinas sin plomo. El plomo no posee ninguna función fisiológica en el organismo.
En la industria se encuentra en forma de metal en revestimientos, serpentines, bombas. También se utiliza en la fabricación de distintos compuestos químicos, tuberías, recubrimiento de conductores eléctricos y acumuladores de baterías. En aleaciones con Antimonio (Sb) en imprenta, con estaño (Sn) en soldaduras, con Arsénico en perdigones de metralla y en pinturas antioxidantes. También es usado en colorantes para base de pintura y barnices (blancos: Albayalde, cerusa y amarillos), como acetato de Plomo en la industria cosmética (Grecian 2000), en gasolinas como antidetonante (Plomo tetraetilo), como Arseniato en Insecticidas agrícolas, como carbonato en el estudio de huellas dactilares.
Efectos:
El particulado fino de plomo (10-100 µm) puede ser extremadamente peligroso por las siguientes razones:
• Se adhiere más fuertemente a la piel.
• Es más soluble que el particulado grueso en el tracto gastrointestinal.
• Es fácilmente absorbible a través del sistema respiratorio.
El plomo es un metal carente de valor biológico, es decir, no es requerido para el funcionamiento normal de los seres vivos. Debido a su tamaño y carga, el plomo puede substituir al calcio (Pb2+: 0.84 Å; Ca2+: 0.99 Å), y además de manera preferente, siendo su sitio de acumulación, los tejidos óseos. Esta situación es particularmente alarmante en los niños, que debido a su crecimiento incorporan altas cantidades de calcio. Altas dosis de calcio hacen que el plomo sea "removido" de los tejidos óseos, y que pase a incorporarse al torrente sanguíneo. Una vez ahí puede inducir nefrotoxicidad, neurotoxicidad, e hipertensión. Niveles de plomo en sangre de 0.48 µg/l pueden inducir en los niños:
• Daño durante el desarrollo de los órganos del feto.
• Daño en el sistema nervioso central.
• Reducción de las habilidades mentales e iniciación de desordenes del comportamiento.
• Daño en las funciones del calcio (anteriormente mencionado).
• A su vez, niveles del orden de 1.2 µg/l pueden inducir:
• Descenso del coeficiente intelectual (CI). Problemas de desarrollo cognitivo y del comportamiento.
• Déficit neurológicos que pueden persistir hasta la adolescencia.
• Elevación de los umbrales auditivos.
• Peso reducido en recién nacidos. Desarrollo cognitivo temprano anormal.
En adultos que trabajan en ambientes expuestos a la contaminación con plomo, el metal puede acumularse en los huesos, donde su vida media es superior a los 20 años. La osteoporosis, embarazo, o enfermedades crónicas pueden hacer que éste plomo se incorpore más rápidamente a la sangre. Los problemas relacionados con la sobre exposición al plomo en adultos incluyen:
• Daño en los riñones.
• Daño en el tracto gastrointestinal.
• Daño en el sistema reproductor.
• Daño en los órganos productores de sangre.
• Daños neurológicos.
• Abortos.
Arsénico
El arsénico ocupa el lugar número 20 entre los elementos más abundantes en la corteza terrestre. En general, se encuentra en cantidades de 2 mg/kg. En la II Región se encuentra en promedio de 3,2 mg/kg. Sin embargo, hay sitios con concentraciones de 637,5 mg/kg. (Salar del Carmen, Antofagasta) ó 372 mg/kg. (Río Loa, Quillagua). Estas elevadísimas cifras están determinadas por la estructura geomorfológica de la zona. Si bien las condiciones geológicas de la zona han concentrado en los suelos y aguas de esta región grandes cantidades de arsénico, pudiéndose hablar de una arsenicismo endémico “natural”, no es menos real que la explotación minera de esos suelos ha liberado a la atmósfera y al agua, cantidades significativas de este metal, aportando un fuerte componente social al fenómeno natural. Una solución importante ha sido el abastecimiento de agua con bajos niveles de arsénico, pero dentro de la minería siguen existiendo aún niveles de contaminación y de exposición notables. Los compuestos de arsénico se utilizan frecuentemente en la fabricación de cerámica, vidrio y como compuesto de insecticidas y rodenticidas
Las formas solubles metiladas del arsénico (e.g. ácidos metil arsónico [MMA] y dimetil arsínico [DMA]) son fuertemente tóxicas. La ingestión de grandes dosis lleva a problemas gastrointestinales, cardiovasculares, disfunciones del aparato nervioso, y finalmente a la muerte. Recordemos que el arsénico ha sido uno de los venenos de largo plazo más utilizados en la historia de la humanidad, siendo Napoleón (el emperador de Francia), la víctima más famosa. Dosis bajas pero sostenidas (e.g. causas laborales) superiores a 0.75 mg m-3 por año (e.g. 15 años con concentraciones de 50 µg m-3) pueden llevar al desarrollo de cánceres. Resumiendo, entre los principales problemas de salud humana podemos mencionar:
• Problemas gastrointestinales
• Cardiovasculares
• Disfunciones en el sistema nervioso
• Efectos cancerogénicos en vejiga y del aparato reproductor femenino
• Queratosis
Mercurio
Se puede encontrar en estado metálico puro en los termómetros, en las clínicas dentales e instrumentos de precisión. La absorción es a través de la inhalación de vapores. Por su baja presión de vapor, se evapora a temperatura ambiente. Eso lo constituye en riesgo para la salud cuando se almacena en grandes cantidades. Si se ingieren pequeñas cantidades (cuando un niño se traga el mercurio del termómetro) la absorción intestinal del mercurio metálico no representa riesgo, ya que es muy baja. Pero en caso de ingerir accidentalmente grandes cantidades, por ejemplo, un trabajador de la industria de instrumentos de precisión, puede llegar a ser un grave accidente laboral.
El mercurio posee una de las peores reputaciones entre los metales pesados. El incidente de la Bahía de Minamata (Japón, años 50s-60s) bastó para que este elemento infundiese alarma pública en todas las regiones del mundo donde podía haber fuentes de contaminación. Consideraciones económicas aparte, todas las investigaciones indican claramente que el mercurio puede constituir una amenaza para la salud humana y la vida silvestre. El riesgo viene determinado por los siguientes factores:
• El tipo de exposición al mercurio.
• La especie de mercurio presente, ya que algunas son más tóxicas que otras, por ejemplo, las formas metiladas de mercurio.
• Los factores geoquímicos y ecológicos que influencian la forma de migración del mercurio en el medioambiente, y los cambios que puede sufrir durante dicha migración.
De todas las especies de mercurio conocidas, la más peligrosa es sin duda el metilmercurio (CH3Hg
El metilmercurio daña al organismo de las siguientes maneras:
• Afecta al sistema inmunológico
• Altera los sistemas genéticos y enzimáticos
• Daña el sistema nervioso: coordinación, sentidos del tacto, gusto, y visión.
• Induce un desarrollo anormal de los embriones (efectos teratogénicos); los embriones son 5 a 10 veces más sensibles a los efectos del mercurio que un ser adulto.
En este momento es además tema de debate si otro compuesto mercurial, el thimerosal (C9H9HgNaO2S, un aditivo preservante en muchas vacunas) puede inducir a cuadros de autismo en los niños.
Cadmio
Debido a su toxicidad, el cadmio se encuentra sujeto a una de las legislaciones más severas en términos ambientales y de salud humana.
En el caso de los humanos, el cadmio se puede adquirir por dos vías: ingestión e inhalación. Sus efectos pueden ser divididos en dos categorías:
Agudos: fiebre de vapores de metal (metal fume fever) causada por una exposición severa; los síntomas son equivalentes a los de la gripe; en 24 horas se desarrolla generalmente un edema pulmonar agudo, el que alcanza su máximo en 3 días; si no sobreviene la muerte por asfixia, el problema puede resolverse en una semana.
Crónicos: la consecuencia más seria del envenenamiento por cadmio es el cáncer. Los efectos crónicos que primero se observan son daño en los riñones. Se piensa que el cadmio es también el causante de enfisemas pulmonares y enfermedades de los huesos (osteomalcia y osteoporosis). Los problemas óseos han sido observados en Japón (recordar también el problema con metilmercurio; Incidente Minamata), donde se les denominó como la enfermedad itai-itai (por consumo de arroz contaminado con cadmio; causa: irrigación). Otros problemas incluyen anemia, decoloración de los dientes, y pérdida del sentido del olfato (anosmia).
Cromo
Afecciones locales: sobre la piel causan dermatitis, sensibilización de la piel, es irritante de la piel y mucosas Afecciones generales: produce tos, bronquitis crónica, ulceraciones del tabique nasal y piel, dolores respiratorios y de cabeza, hemorragia nasal, dermatitis, etc. Zinc, Manganeso, Cobre, Bismuto, Plata y Níquel:
Son también sustancias tóxicas, que producen de las más diversas alteraciones a la salud humana, como por ejemplo el cobre, su toxicidad está relacionada a hemólisis.
Causas de la presencia de metales en alimentos y aditivos.
Los metales que se encuentran en alimentos y aditivos, deben su presencia a diferentes causas, que van desde su obtención o cultivo, hasta su industrialización y distribución. Otras fuentes considerables son los recipientes para cocinar, comer o almacenar vino, productos enlatados, tuberías para agua, pinturas, aparatos para destilar, soldaduras de latas, sales para vidriado, joyería etc. Tomaremos como ejemplo la presencia de plomo en alimentos y aditivos
a) Presencia de plomo en alimentos
Se estima conservadoramente que se ingiere aproximadamente 0.35 mg de Pb (en los Estados Unidos de América) de los cuales 0.31 mg provienen de los alimentos, principalmente de vegetales que lo han adquirido por deposición. Un factor que influye la concentración de plomo en un vegetal, es su localización respecto a zonas industriales o carreteras. Estudios relacionados con el contenido de plomo en alimentos dan algunas cifras interesantes, como el de los chiles en vinagre con 1.74mg/kg, para jugo de frutas de 0.65 mg/kg, para coliflor, jitomate, col, fresa y naranja cultivadas en las cercanías de carreteras altamente transitadas, mostraron un contenido inferior a 1mg/kg. La Organización Mundial de la Salud reporta diferentes contenidos de Pb para condimentos: 1.5 mg/kg; pescado 0.2 -2.5 mg/kg; carne y huevo 0.0-0.37 mg/kg, cereales 0.0-1.37 mg/kg; vegetales 0.0-1.3 mg/kg; vinos 0.3 mg/kg.
b) Presencia de plomo en aditivos
Tomaremos como ejemplo la presencia de Pb en los colorantes. La principal causa de la presencia de Pb en un colorante, es debido a que en el proceso de síntesis orgánica para la obtención del colorante se emplean materias primas grado técnico o industrial en lugar de grado alimenticio. En el próximo número hablaremos de las pérdidas económicas que ocasiona un Recall debido al empleo de materias primas contaminadas con algún metal pesado.

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