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Universidade Federal de Rondônia Campus Ji-Paraná METAIS PESADOS TÓXICOS Curso: Engenharia Ambiental Disciplina: Química Ambiental A Professor: Marcelo.

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1 Universidade Federal de Rondônia Campus Ji-Paraná METAIS PESADOS TÓXICOS Curso: Engenharia Ambiental Disciplina: Química Ambiental A Professor: Marcelo Bento da Silva

2 -Classe de elementos químicos muitos dos quais venenosos para os seres humanos; p. ex: As, Pb, Cd, Hg. -Locais de fixação final desses metais pesados: Solos e Sedimentos; Características -possuem alta densidade se comparado com outros elementos ou a água; -são transportados de um lugar para outro por via aérea, seja como gases ou como espécies adsorvidas sobre ou absorvidas em material particulado em suspensão;

3 Substânciad (g/mL) Hg13,5 Pb11,3 Cd8,7 As5,8 H2OH2O1,0 Al2,7

4 Toxicidade dos Metais Pesados -nas suas formas de elementos livres não são particularmente tóxicos ; -nas suas formas catiônicas e quando ligados a cadeias curtas de carbonos possuem alta toxicidade, apresentado forte afinidade por cátions de S; -Uma vez ingerido, necessita-se de tratamento médico através de composto que atraia esse metal ainda mais forte que a ligação metal-enzima; - utilização de EDTA (ác. Etilenodiaminotetracético) que possui a propriedade de extrair e solubilizar a maioria dos íons metálicos;

5 Figura 1: Estrutura linear da molécula de EDTA.

6 Bioacumulação de Metais Pesados -processo através do qual os seres vivos absorvem e retém substâncias químicas no organismo, podendo ser de forma direta através do ambiente que os envolve ou indiretamente a partir da alimentação; -na água potável a concentração da maioria dos metais pesados são normalmente pequenas, enquanto que dos alimentos podem ser importantes (produtos químicos orgânicos tóxicos); -a extensão na qual uma substância se acumula no organismo de uma pessoa está diretamente relacionada com sua taxa de ingestão;

7 Mercúrio -utilização do mercúrio elementar (Hg 0 ) em bulbos de lâmpadas fluorescentes ou termômetro; -possui alta volatilidade se comparado com outros metais (~357 0 C), tendo vapor altamente tóxico; -uma vez na forma vapor, apresenta-se estável podendo permanecer na atmosfera por longo tempo; -pode formar sais com cloro, enxofre e oxigênio ou ainda ligar-se covalentemente com átomo de carbono dando origem a compostos de Hg orgânico (metil, etil); -suas emissões acontecem principalmente em usinas tocadas a carvão e óleo combustível ambos contendo traços, podendo atingir centenas de ppm;

8 -lixões municipais se mostram como fontes potenciais de Hg, p. ex: descarte de baterias; -vulcões, plantas de extração de carvão e incineradoras de lixo são considerados fontes importantes de emissões de Hg para atmosfera; -estima-se que a emissão anual de mercúrio no ambiente vindo de todas as fontes, exceda 10 4 Ton; Amálgamas de Hg -soluções ou ligas formadas com outros métais, p. ex: o amálgama dental (Hg, Ag e Sn); -extração de Au e Ag de depósitos minerais utilizando-se Hg o qual forma amálgama com esses metais;

9 -no Brasil, o procedimento de extração é realizado com muita frequência na região Amazônica, trazendo grandes riscos à saúde das pessoas envolvidas e da comunidade; A Formação de Metilmercúrio -capacidade de formar ligações covalentes confere ao íon mercúrico (Hg 2+ ) a possibilidade de se ligar com o ânion metila (CH 3 - ) originando o dimetilmercúrio (Hg(CH 3 ) 2 ), um líquido molecular volátil; -esse processo ocorre nos sedimentos de rios e lagos em condições anaeróbicas quando bactérias e microorganismos convertem Hg 2+ em (Hg(CH 3 ) 2 ); -maior parte do Hg presente em seres humanos encontra-se na forma de metilmercúrio e quase todo ele é proveniente da alimentação do peixe que compõe nossa dieta alimentar;

10 Toxicidade do Metilmercúrio -é solúvel em lipídeos e tem afinidade por átomos de S, possuindo tempo de meia vida t 1/2 = 70 dias; Outras Fontes de Metilmercúrio -utilização na agricultura (fungicida) ou industria de tinta; -processo de lixiviação nas rochas e nos solos sendo introduzidos nos sistemas aquáticos por processos naturais; -áreas devastadas da floresta Amazônica, ou seja, exposição do solo pode vir a introduzir uma quantidade considerável do elemento para o ambiente;

11 O peixe tem sido apontado como a principal via de intoxicação do ser humano por mercúrio. A forma química mais tóxica do mercúrio tem sido identificada como a do metilmercúrio [9]. O mercúrio é transformado em metilmercúrio por ação de bactérias; o peixe absorve o metilmercúrio da água e, também, pela ingestão de organismos aquáticos [13]. Mesmo em regiões com níveis normais de mercúrio na água, podem ser observados níveis altos de mercúrio em peixes, pois ao ser incorporado na cadeia trófica, o mercúrio é biomagnificado e bioacumulado, devido a sua longa meia-vida nos organismos (640 a 1200 dias) [11]. No homem, a absorção intestinal do metilmercúrio é maior que 95% e sua meia-vida biológica para eliminação é em torno de 70 dias. Quando é absorvido, acumula-se nos rins, no fígado e no sistema nervoso central (SNC), atuando como inibidor enzimático. Mercury levels in freshwater fishes from piscicultures estabilished in São Paulo State Marcelo A. Morgano; Priscila C. Gomes; Dilza M. B. Mantovani; Adriana A. M. Perrone; Talita F. Santos

12 Chumbo -sua concentração ambiental tem diminuído substancialmente, resultado de um maior controle de sua utilização; -sua concentração atingiu um máximo de concentração na época dos romanos; -devido ao seu ponto de fusão (327 0 C) possui vasta aplicação na indústria; Os Íons de Chumbo -possui a espécie Pb 2+ como íon estável; -o chumbo não constitui um problema ambiental até que venha a se dissolver e produzir a forma iônica, contrastando assim, com o mercúrio;

13 -não reage sozinho com ácidos diluídos, porém em soldas seladas de lata pode-se dissolver na presença de O 2 ; 2Pb 0 (s) + O 2(g) + 4H + (aq) 2Pb 2+ (aq) + 2H 2 O -tem grande aplicação no processo de esmaltar a cerâmica; PbO (s) + 2H + (aq) Pb 2+ (aq) + H 2 O Sais Insolúveis de Chumbo -a presença de concentrações significativas de chumbo em águas naturais é muito pequena visto que seus sais, como por exemplo, sulfeto e carbonato são altamente insolúveis; PbS (aq) Pb 2+ (aq) + S 2- (aq) PbCO 3(aq) Pb 2+ (aq) + CO 3 2- (aq)

14 -porém em águas com pH ácido, a extensão da reação ocorre com a formação: S 2- (aq) + 2H + (aq) H 2 S (aq) -podemos concluir que em corpos hídricos com pH ácido, concentrações de íons Pb 2+ podem ser significativas caso entrem em contato com minerais de chumbo insolúveis; Íon Pb 4+ -em ambientes altamente oxidantes o chumbo pode formar o íon Pb 4+ ; - na forma de óxido PbO 2 é amplamente utilizado como pigmentos de tintas, especialmente para o ferro para impedir o processo de corrosão;

15 -é utilizado em grande escala na produção de baterias para o setor automotivo, sendo um eletrodo de Pb e outro de PbO 2 ; Pb (s) + SO 4 2- (aq) PbSO 4(s) + 2e - -um íon chumbo no eletrodo de óxido adquire os 2e - e converte- se em Pb 4+ e Pb 2+ também na forma de sulfato; PbO 2(s) + SO 4 2- (aq) + 4H + (aq) + 2e - PbSO 4(s) + 2H 2 O -tendo a reação líquida global com produção de energia: Pb (s) + PbO 2(s) + 2H 2 SO 4(aq) 2PbSO 4(s) + 2H 2 O -atualmente a maior parte das baterias usadas seguem para a reciclagem, porém, existem ainda gargalos que acabam liberando esse material no meio ambiente, contribuindo dessa forma para lançamento de chumbo no ambiente.

16 Chumbo Orgânico Tetravalente -formam compostos covalentes com o grupo metila e etila sendo Pb(CH 3 ) 4 e Pb(C 2 H 5 ) 4 ; -esses compostos foram usados como aditivos da gasolina no passado e atualmente vem sendo proibidos; -são eliminados no processo de combustão como haletos (PbBr 2, PbCl 2 ) sofrendo fotoxidação formando PbO; PbBr 2 Pb Br - 2Pb O 2 2PbO + O 2 -esse PbO na forma de partículas de aerossois pode entrar na cadeia alimentar;

17 Chumbo no Meio Ambiente -em contraste com o Hg, pouca ou nenhuma metilação de Pb inorgânico ocorre na natureza; -chumbo orgânico provém da gasolina; -em muitos países ainda se tem a utilização de Pb na gasolina, tendo como descarte final o ar atmosférico; -se compararmos átomo por átomo, o Pb não é tão perigoso quanto o Hg; -ambos os metais na forma orgânica são mais tóxicos do que cátions inorgânicos; -em termos de concentração no ambiente, o Pb está muito mais próximo (x10) do nível no qual se manifestam sinais de intoxicação.

18 O caso fatídico em Bauru, SP, é um dos exemplos dessa contaminação. A Indústria de Acumuladores Ajax, uma das maiores fábricas de baterias automotivas do país localizada no km 112 da Rodovia Bauru-Jaú, contaminou com chumbo expelido pelas suas chaminés 113 crianças, sendo encontrados índices superiores a 10 miligramas/decilitro (ACEITUNO, ). Foram constatados ainda a contaminação de animais, leite, ovos e outros produtos agrícolas, resultando em um enorme prejuízo para os proprietários. Um dos casos mais interessantes foi o de uma criança de 10 anos, moradora de um Núcleo Habitacional localizado próximo à fonte poluidora. Desde os 7 meses de idade sofria de diarréia e de deficiência mental. Somente após suspeitas dessa contaminação, em 1999, quando amostras do seu sangue foram enviadas a dois centros toxicológicos nos Estados Unidos, é que foi constatada a intoxicação por chumbo, urânio, alumínio e cádmio (ACEITUNO, ).

19 Cádmio -ocorre conjuntamente com o Zn, já que é um subproduto da fusão do zinco; -a combustão do carvão introduz cádmio no ambiente; -tem grande aplicação na indústria de baterias recarregáveis; Cd (s) + 2OH - Cd(OH) 2(s) + 2e - -essas baterias possuem em média ~5g de Cd, sendo grande parte volatilizada e emitida para o ambiente quando essas são incineradas em lixões ou aterros;

20 O Cádmio no Meio Ambiente -a utilização em grande escala na indústria de tintas como pigmentos de sulfeto de cádmio para produção de cores amarelas brilhantes; - é emitido para a atmosfera mediante a incineração de plásticos e outros materiais que utilize esses pigmentos; -o cátion Cd 2+ se apresenta bastante solúvel em água e a menos que estejam presentes íons sulfeto para precipitá-los apenas pequena parcela se dá por ingestão direta de água ou inalação do ar; -exceções a isso, as pessoas que morram nas proximidades de minas de carvão ou grandes fundições de Zn;

21 -fumantes também estão expostos ao Cd, onde esse é absorvido do solo e da água de irrigação pelas plantas de tabaco; -em nossa dieta, encontra-se uma grande exposição ao cádmio: frutos do mar e os órgãos comestíveis (rins); -devido a similaridade com o Zn, as plantas absorvem Cd das águas de irrigação, através do uso de fertilizantes fosfatados que contém Cd iônico e se solubilizam; -outra maneira de inserir Cd na cadeia produtiva de alimentos é através de lodo de esgoto industrial contaminado com cádmio que uma vez emitido pelas industrias aumenta sua concentração no solo e consequentemente nas plantas que crescem sobre ele; -no organismo, a dose letal é 1g, porém os seres humanos estão protegidos contra exposição crônica por uma proteína cuja função é regular o metabolismo de Zn.

22 Arsênio -foram usados amplamente na agricultura como pesticidas antes da era dos compostos orgânicos, sendo ainda hoje essas contaminações um problema ambiental em algumas regiões do planeta; -geralmente o As forma ligações iônicas em vez de covalentes; -as formas de As para o meio ambiente estão relacionadas com o uso continuado de seus compostos como pesticidas, emissão durante a mineração e fundição e Au e combustão do carvão; -lixiviação de minas de Au abandonadas carreiaram As para os corpos hídricos; -os pesticidas comuns baseados em arsênio são o Pb 3 (AsO 4 ) 2, Cu 3 (AsO 3 ) 2 ;

23 -a ingestão de água especialmente subterrânea constitui a principal fonte de arsênio para a maioria das pessoas; -as formas orgânicas comuns do As não estão associadas a grupos orgânicos e sim a ácidos solúveis em água.


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