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Caratterizzazione dei metalli pesanti e degli elementi in tracce




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Caratterizzazione dei metalli pesanti e degli elementi in tracce


CARATTERIZZAZIONE DEI METALLI PESANTI E DEGLI ELEMENTI IN TRACCE. PROPRIETA’ CHIMICHE



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CARATTERIZZAZIONE DEI METALLI PESANTI E DEGLI ELEMENTI IN TRACCE. PROPRIETA’ CHIMICHE ED EFFETTI SULLA SALUTE E SULL’AMBIENTE



Vanno sotto il nome di metalli pesanti una serie di elementi appartenenti in massima parte al cosiddetto gruppo di transizione, ai quali vengono normalmente aggiunti alcuni altri elementi (metalli come il bario e metalloidi quali arsenico, antimonio e selenio) che, pur non appartenendo a tale gruppo, posseggono proprietà chimico fisiche molto simili. Ad eccezione di ferro ed alluminio ( le cui concentrazioni in suoli e rocce sono generalmente maggiori dello 0,1%) i metalli pesanti vengono anche detti elementi in tracce ed alcuni di essi vanno sotto il nome di micronutrienti o microelementi, in quanto risultano essenziali alla nutrizione e alla crescita di piante ed animali (come ad esempio lo zinco), manifestandosi nocivi solo nel caso in cui le loro concentrazioni superino delle soglie che sono variabili da elemento ad elemento, e a seconda degli organismi. Altri metalli pesanti invece (come ad esempio il cadmio) non svolgono alcun ruolo nello sviluppo della biomassa, e la loro presenza è considerata sempre potenzialmente tossica (Bowen, 1979).

Le principali proprietà dei metalli pesanti sono:

ü     Densità superiore ai 5,0 g cm-3

ü     Bassa solubilità dei loro idrati

ü     Spiccata attitudine a formare complessi

ü     Grande affinità per i solfuri, nei quali tendono a concentrarsi

ü     Diversi stati di ossidazione a seconda delle condizioni di pH

Di seguito sono descrtitte le proprietà e le caratteristiche dei metalli presi in considerazione durante questo lavoro di tesi:

     Alluminio

Simbolo

Al

Numero atomico

13

Massa atomica

26,0 uma

Densità

2,7 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

660 °C

Punto di ebollizione

2519 °C

La presenza di alluminio nella crosta terrestre è stimata essere compresa tra 7,5 e 8,1% e ne fa quindi il più abbondante dei metalli, secondo solo a ossigeno e silicio. In natura si trova sempre combinato con altri elementi ed è presente in numerosi minerali.  Dal punto di vista industriale questo metallo leggero viene prodotto a partire dalla bauxite, roccia rosso bruno-giallastra, diffusa soprattutto negli USA, in Russia, Guyana, Ungheria e  nei territori dell’ex Jugoslavia. L’alluminio è un metallo tenero, leggero ma resistente, con un aspetto grigio argento a causa del leggero strato di ossidazione che si forma rapidamente quando è esposto all’aria e che previene la corrosione. E’ impiegato per la produzione di leghe leggere usate per la costruzione di veicoli, aerei, navi, ecc., nelle vernici e per la carta di alluminio; nella forma di allume (sali che si formano tra il solfato di alluminio ed alcuni cationi monovalenti quali K+, NH4+ e Tl) è utilizzato come mordente nella colorazione di fibre tessili ed impermeabilizzante. Il cloruro di alluminio anidro (Al2Cl6) riveste notevole importanza industriale in quanto viene usato come catalizzatore in grandi quantità nell’industria chimica organica e del petrolio.

Effetti sulla salute

L’alluminio è comunemente noto come composto innocuo. Tuttavia, quando si viene esposti ad elevate concentrazioni, ciò può causare problemi di salute. Gli ioni in forma disciolta hanno effetti nocivi e solitamente si trovano in una soluzione di cloruro di alluminio. L’assunzione di alluminio può avvenire attraverso il cibo, attraverso la respirazione e tramite il contatto con la pelle. Un’assunzione significativamente prolungata di alluminio può provocare seri effetti sulla salute, come:

- danneggiamento del sistema nervoso centrale

- demenza

- perdita della memoria

- indebolimento

- severo tremore

L’alluminio costituisce un rischio in determinati luoghi di lavoro, come le miniere, dove può essere presente nell’acqua freatica. Gli operai che lavorano nelle fabbriche dove si utilizza alluminio durante i processi di produzione possono riscontrare problemi ai polmoni quando ne respirano la polvere. L’alluminio può causare problemi ai pazienti di malattie renali quando entra in circolo durante durante i cicli di dialisi. L’inalazione di polvere finissima di alluminio e di ossido di alluminio è stata indicata come causa di fibrosi polmonare. Questo effetto, noto come malattia del rasoio, è complicato dalla presenza di silicio e di ossidi di ferro nell’aria inalata e può anche essere implicato nella malattia dell’Alzheimer.

Effetti ambientali

Gli effetti sull’ambiente da parte dell’alluminio sono legati soprattutto a problemi di acidificazione. Le concentrazioni di alluminio sembrano essere più alte nei laghi acidificati. In questi laghi il numero di pesci e di anfibi diminuisce a causa delle reazioni degli ioni alluminio con le proteine nelle branchie dei pesci e negli embrioni delle rane. Alte concentrazioni di alluminio causano non soltanto effetti sulla fauna acquatica, ma anche su uccelli e su altri animali che si nutrono di pesci e insetti contaminati. Le conseguenze su tali uccelli consistono nell’assottigliamento dei gusci delle uova e dalla nascita di pulcini sotto peso. Le conseguenze sugli animali che respirano alluminio attraverso l’aria possono essere legate a problemi polmonari, perdita di peso e diminuzione dell’attività riproduttiva. L’alluminio può altesì accumularsi nelle piante che costituiscono la dieta di molti animali. Ci sono forti prove sulla capacità dell’alluminio di danneggiare le radici degli alberi quando sono situate in acqua freatica. Un altro effetto  negativo per l’ambiente è legato alla capacità dei suoi ioni di reagire con i fosfati, inducendoli ad essere meno disponibili per gli organismi acquatici.

Antimonio

Simbolo

Sb

Numero atomico

51

Massa atomica

121,8 uma

Densità

6,7 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

631 °C

Punto di ebollizione

1587 °C

L’antimonio è un semimetallo che si presenta in quattro forme allotropiche diverse. Si stima che l’abbondanza dell’antimonio nella crosta terrestre sia compresa tra 0,2 e 0,5 ppm. L’antimonio è calcofilo, si accompagna spesso allo zolfo, al tellurio e ad alcuni metalli pesanti quali piombo, rame e argento.  In quanto semimetallo, l’antimonio ha l’aspetto di un metallo, ma non ne ha il comportamento tipico chimico e fisico. Reagisce con gli acidi ossidanti e con gli alogeni. Viene usato come agente antifiamma e per produrre vernici, smalti, ceramiche e gomme, nonché un’ampia gamma di leghe metalliche. Le leghe di antimonio sono anche usate in batterie, metalli a bassa frizion e guaine per cavi, tra gli altri prodotti

Effetti sulla salute

L’antimonio e molti dei suoi composti sono considerati tossici. Clinicamente, l’avvelenamento da antimonio è molto simile a quello da arsenico. A piccole dosi provoca mal di testa, confusione e depressione; a dosi più elevate provoca attacchi di vomito violenti e frequenti e porta alla morte nell’arco di pochi giorni. Non è ancora completamente noto se l’antimonio può causare il cancro.

Effetti sull’ambiente

L’antimonio principalmente è un inquinante del terreno mentre in acqua ed ariasi trova in quantità molto piccole. Attraverso l’acqua freatica può raggiungere grandi distanze dalla fonte di emissione.

Arsenico

Simbolo

As

Numero atomico

33

Massa atomica

74,9 uma

Densità

5,73 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

817 °C

Punto di sublimazione

614 °C

Dal punto di vista chimico, l’arsenico è molto simile al suo omologo, il fosforo, al punto da sostituirlo parzialmente in alcune reazioni biochimiche, da cui il suo effetto tossico. L’arsenico ed alcuni suoi composti sublimano passando direttamente dalla fase solida a quella gassosa. Possiede inoltre tossicità maggiore nella forma trivalente che nella pentavalente. E’ un elemento segnalato dalla normativa comunitaria e nazionale per il quale non sono ammesse deroghe allo scarico (D.Lgs. 152/99 e s.m.i.).

Effetti sulla salute

L’arsenico è uno degli elementi più tossici che esistono nonostante, ciò legami di arsenico inorganico si presentano naturalmente sulla terra in piccole quantità. Gli esseri umani possono essere esposti ad arsenico attraverso cibo, acqua ed aria. L’esposizione può anche avvenire attraverso il contatto della pelle con terreno. I livelli di arsenico negli alimenti sono ragionevolmente bassi ma si possono trovare concentrazioni elevate in pesci e frutti di mare, poichè assorbono l’arsenico dall’acqua in cui vivono. Fortunatamente questa è principalmente una forma organica ragionevolmente inoffensiva di arsenico, ma i pesci che contengono quantità significative di arsenico inorganico possono essere un pericolo per la salute umana. Generalmente la dose di arsenico considerata letale è pari a 100 mg kg-1.

L’arseniato di piombo è stato usato fino a buona parte del XX secolo come pesticida sugli alberi da frutto, con gravi danni neurologici per i lavoratori che lo spargevano sulle colture, e ci sono resoconti sull’uso di arseniato di rame nel XIX secolo come colorante per dolciumi. L’applicazione di maggiore pericolo per la salute è probabilmente quella del legno trattato con arsenocromato di rame (“CCA” o “Tanalith”, e la maggior parte del vecchio legno “trattato a pressione”). Il legname CCA è ancora in circolazione e in uso in molti Paesi, ed è stato usato in modo massiccio durante la prima metà del XX secolo per strutture portanti e rivestimenti esterni di edifici in legno, dove c’era il pericolo di marcescenza o di attacchi di insetti. Anche se questo tipo di trattamento del legno è stato proibito nella maggior parte delle nazioni dopo la comparsa di studi che dimostravano il lento rilascio di arsenico nel terreno circostante da parte del legno CCA, il rischio più grave è la combustione di legno CCA, che concentra i composti di arsenico nelle ceneri: sono stati infatti rinvenuti casi di avvelenamento da arsenico di animali e di esseri umani per ingestione di ceneri di legno CCA (la dose letale per un uomo è di 20 grammi di cenere, circa un cucchiaio). Il legno CCA recuperato da costruzioni demolite continua tuttavia ad essere bruciato, per ignoranza, in fuochi domestici o commerciali; lo smaltimento sicuro di suddetto materiale continua ad essere poco praticato e risulta preoccupante in alcune zone massicciamente edificate con legno trattato all’arsenico per la futura demolizione delle costruzioni. Altri usi sono legati alla produzione di vari insetticidi e veleni agricoli nonché di fuochi pirotecnici. La contaminazione dell’aria può realizzarsi anche per emissione, come sottoprodotto da parte di industrie del rame e di asfalti.

L’arsenico organico non può causare nè cancro, nè danni al DNA, ma l’esposizione a quantità elevate può avere certi effetti a salute umana, quali danni nervosi e dolori di stomaco.

Effetti sull’ambiente

Il ciclo dell’arsenico si è ampliato come conseguenza dell’interferenza umana e a causa di ciò grandi quantità di arsenico finiscono nell’ambiente e a contatto con gli organismi viventi. L’arsenico è principalmente emesso dalle industrie produttrici di rame, ma deriva anche dalla produzione di piombo e zinco, e dall’agricoltura. Le piante assorbono abbastanza facilmente l’arsenico, quindi alte concentrazioni possono essere presenti negli alimenti. Le concentrazioni di pericoloso arsenico inorganico che sono attualmente presenti nelle acque superficiali aumentano le probabilità di alterazione del materiale genetico dei pesci. Ciò avviene tramite accumulazione di arsenico nei corpi di organismi d’acqua dolce che si nutrono di piante contaminate. Gli uccelli che si nutrono dipesci che contengono già elevate quantità di arsenico muoiono in conseguenza di avvelenamento da arsenico già decomposto nei loro corpi.

Bario

Simbolo

Ba

Numero atomico

56

Massa atomica

137,3 uma

Densità

3,5 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

727 °C

Punto di ebollizione

1870 °C

Il bario fa parte del gruppo dei metalli alcalino-terrosi e fonde a temperatura molto elevata. E’molto abbondante sulla terra, essendo il quattordicesimo elemento della crosta terrestre. Il suo ossido è detto barata (BaSO4) e si trova soprattutto nel minerale barite: il bario non si trova mai puro in natura a causa della sua forte reattività con l’acqua e con l’ossigeno atmosferico. Reagisce con quasi tutti i non-metalli, formando spesso composti velenosi.

Tali composti si usano in piccole quantità nelle vernici e nella produzione del vetro. L’impiego più comune, sia del bario che delle sue leghe, è come assorbitore (getter) per allontanare le ultime tracce di gas dai tubi elettronici. E’ inoltre contenuto in prodotti che derivano dal petrolio e in funzione di questa origine può essere presente in quantità anche significative negli oli combustibili, ed in quantità minore nei prodotti di distillazione.

Effetti sulla salute

La quantità di bario rilevato negli alimenti e nell’acqua non è solitamente abbastanza alto da diventare una minaccia per la salute.

Le persone soggette a rischio più elevato da esposizione di bario, con conseguenze per la salute, sono quelle che lavorano nell’industria del bario. La maggior parte dei rischi a cui sono sottoposti sono causati dalla respirazione di aria che contiene solfato di bario o carbonato di bario.

I composti di bario che si solubilizzano in acqua possono essere nocivi per la salute umana attraverso l’assorbimento, causando possibili paralisi ed in alcuni casi persino la morte.

Piccole quantità di bario solubile in acqua possono indurre inoltre difficoltà di respirazione, aumento della pressione sanguigna, variazione del ritmo cardiaco, irritazione dello stomaco, debolezza muscolare, cambiamenti nei riflessi nervosi, gonfiamento di cervello e fegato, danni a cuore e reni. Il bario non è stato provato causare il cancro negli esseri umani ne esiste prova che possa causare  problemi di nascita o di sterilità.

Effetti ambientali del bario

Alcuni composti di bario che sono liberati durante i processi industriali si dissolvono facilmente in acqua e si trovano in laghi e fiumi. A causa di questa loro caratteristica questi composti si possono ritrovare a grandi distanze rispetto alla fonte emissiva originale. I composti di bario sono persistenti e rimangono solitamente sulla superfice del terreno, o nei sedimenti dei terreni acquatici a bassi livelli. Questi livelli possono invece essere più alti in siti di rifiuti pericolosi.

Boro

Simbolo

B

Numero atomico

5

Massa atomica

10,8 uma

Densità

2,3 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

2076 °C

Punto di ebollizione

3927 °C

Il boro è un elemento non molto abbondante (10 mg kg-1  nella crosta terrestre) ma assai diffuso in natura dove non compare in forma elementare ma si trova legato in borace, acido borico, chernite, ulexite, colemanite e borati. L’acido borico a volte è trovato in acque di sorgente di origine vulcanica, in giacimenti salini e nell’acqua di mare. Alle temperature standard è un pessimo conduttore elettrico ma è un buon conduttore ad alte temperature.

La maggior parte del boro viene usato come nella produzione di candeggiante (perborato di sodio) e vetroresina. L’acido borico è un composto importante usato nei prodotti dell’industria tessile mentre i suoi composti sono ampiamente usati nella sintesi organica e nella fabbricazione di vetro borosilicato, come conservante per legno. Filamenti di boro sono usati nelle strutture aerospaziali avanzate, grazie alla loro alta resistenza e al peso leggero.

Effetti sulla salute

Gli esseri umani possono essere esposti a boro attraverso frutta e verdura, acqua, aria e prodotti di consumo. Assunzione massiccia di boro attraverso gli alimenti può causare problemi di salute relativi a stomaco, fegato, reni e cervello o più leggere manifestazioni di irritazione a naso gola e occhi. Il consumo di pesce o carne non aumenta il livello di boro nel nostro corpo, in quanto il boro non si accumula all’interno dei tessuti degli animali.

Effetti ambientali

Il boro è un elemento che si presenta in ambiente soprattutto attraverso processi naturali quali erosione e dilavamento. Può anche essere presente nell’acqua freatica in quantità molto piccole.



Le piante assorbono il boro dal terreno, ed attraverso gli animali che si nutrono di queste, esso può finire nel ciclo alimentare.

Cadmio

Simbolo

Cd

Numero atomico

48

Massa atomica

112,4 uma

Densità

8,7 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

321 °C

Punto di ebollizione

767 °C

Il cadmio è un metallo piuttosto raro in natura ed è simile per molti aspetti allo zinco, con il quale si trova spesso associato, oltre che con il piombo. E’ solubile in acidi ma non in alcali.

Circa trequarti del cadmio è utilizzato per batterie (soprattutto batterie Ni-Cd) e la maggior parte del quarto restante è usato soprattutto in pigmenti, rivestimenti e placcature, e come agente stabilizzante per plastica. Ha inoltre la capacità di assorbire neutroni, quindi è usato come barriera per controllare la fissione nucleare. La sua distribuzione sembra essere influenzata dalla presenza di complessi urbani e industriali. Le fonti antropiche principali sono le industrie chimiche e petrolchimiche (produzione di vernici e coloranti), il settore della galvanoplastica, l’utilizzo di fertilizzanti fosfatici e pesticidi, l'incenerimento di rifiuti. Anche il traffico automobilistico è responsabile dell’emissione di cadmio in atmosfera. E’ un elemento segnalato dalla normativa comunitaria e nazionale per il quale non sono ammesse deroghe allo scarico (D.Lgs. 152/99 e s.m.i.).

Effetti sulla salute

L’assorbimento di cadmio da parte degli esseri umani avviene per la maggior parte attraverso il cibo. Le derrate alimentari ricche in cadmio possono notevolmente aumentare la concentrazione di cadmio nel corpo umano. Alcuni esempi sono fegato, funghi, crostacei, mitili, polvere di cacao ed alghe secche. Anche attraverso il fumo si incorre a livelli di esposizione significativamente elevati, così come in prossimità di discariche di rifiuti o di fabbriche che scaricano cadmio nell’aria oin zone adiacenti industrie della raffineria del metallo. La respirazione di cadmio può danneggiare gravemente polmoni e persino causare la morte.

Il cadmio viene trasportato al fegato tramite il sangue dove si lega alle proteine per formare complessi che sono trasportati ai reni. In questo organi si accumula e danneggia i meccanismi di filtrazione. Ciò causa l’escrezione di proteine essenziali e di zuccheri dal corpo e di conseguenza ulteriori danni renali. Occorre molto tempo prima che il cadmio accumulato nei reni sia espulso dal corpo umano. Altri effetti sulla salute che possono essere causati da questo metallo sono:

- Diarrea, mal di stomaco e vomito grave

- Fratture ossee

- Problemi riproduttivi e persino possibilità di infertilità

- Danneggiamento del sistema nervoso centrale

- Danneggiamento del sistema immunitario

- Disordini psicologici

- Possibilità di danni al DNA e sviluppo del cancro

Effetti ambientali

Residui di cadmio possono finire nei terreni attraverso scarichi non autorizzati e in atmosfera  tramite processi di combustione domestica, dei rifiuti e la quella dei combustibili fossili..

Un’altra fonte importante di emissioni di cadmio è la produzione di fertilizzanti artificiali di fosforo. Parte del cadmio finisce nel terreno dopo che il fertilizzante viene applicato sul terreno coltivato, mentre residui di questo elemento sono lisciviati nell’acqua superficiale.

Il cadmio può essere trasportato per grandi distanze quando è assorbito dal fango. Questo fango è in grado di inquinare le acque superficiali così come i terreni in quanto è fortemente assorbito dalla materia organica.

Quando il cadmio è presente nei terreni acidificati si ha un aumento del processo di assorbimento da parte dell’apparato radicale delle piante, andando ad influenzare anche i cicli naturali di vari microrganismi del terreno e minacciando così l’intero ecosistema del suolo.

Negli ecosistemi acquatici il cadmio tende a bioaccumularsi in mitili, ostriche, gamberi, aragoste e pesci. La predisposizione al bioaccumulo del cadmio può variare notevolmente fra gli organismi acquatici. In sistemi acquatici marini gli organismi si dimostrano più resistenti all’avvelenamento da cadmio che gli organismi di acqua dolce.

Cobalto

Simbolo

Co

Numero atomico

27

Massa atomica

58,9 uma

Densità

8,9 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

1495 °C

Punto di ebollizione

2927 °C

Il cobalto è un elemento relativamente poco abbondante nella crosta terrestre e nelle acque naturali, in cui precipita come il sulfido di cobalto altamente insolubile (CoS). Generalmente non si trova come metallo libero ma in forma minerale.

Il cobalto è usato in molte leghe (superleghe, per parti nei motori delle turbine a gas dei velivoli, leghe resistenti alla corrosione, acciai ad alta velocità, carburi cementati), nei mezzi magnetici per la registrazione e come catalizzatore per l’industria chimica e petrolifera, come agente essiccante per vernici e inchiostri. Il blu cobalto è una componente importante della gamma di colori usati per la porcellana, ceramica, vetro macchiato, mattonelle e smalti per gioielleria. Il suo isotopo radioattivo, il cobalto-60, è usato nelle cure mediche ed anche per irradiare gli alimenti a fini conservativi.

Effetti sulla salute

Dal momento che il cobalto è ampiamente disperso nell’ambiente gli esseri umani possono essere esposti ad esso respirando aria, bevendo acqua e magiando alimenti che contengono cobalto. Anche il contatto con terreno o acqua che contengono cobalto può aumentare il fenomeno di assorbimento, pur non essendo questo elemento principalmente disponibile.

Il cobalto è essenziale per gli esseri umani perché è parte della vitamina B12 e la sua assunzione giornaliera può essere pari a 1 mg anche se quasi tutto passa attraverso l’organismo senza essere assorbito, tranne quello complessato nella vitamina B12.

 I terreni in prossimità di miniere ed impianti di fusione possono contenere quantità molto elevate di cobalto, di conseguenza l’assorbimento dagli esseri umani attraverso l’ingestione di piante può avere degli effetti sulla salute tra cui possibili danni alla tiroide.

Effetti sulla salute possono anche essere causati attraverso radiazione degli isotopi radioattivi di cobalto. E da ricordare che l’associazione internazionale per la ricerca contro il cancro (IARC) colloca il cobalto ed i composti di cobalto all’interno del gruppo 2B (agenti che possono essere cancerogeni per gli esseri umani). L’ACGIH (American Conference of Industrial Hygienists) ha collocato il cobalto ed i suoi composti inorganici nella categoria A3 (cancerogeno per gli animali da laboratorio) così come in Germania.

Effetti ambientali

Il cobalto è un elemento presente naturalmente in atmosfera, in acqua, nel terreno, nelle rocce, in piante e negli animali.

Gli esseri umani contribuiscono all’immissione di cobalto in atmosfera attraverso processi di combustione, estrazione mineraria del carbone, trattando dei minerali contenenti cobalto e produzione ed uso di prodotti chimici a base di questo metallo.

Gli isotopi radioattivi del cobalto non sono naturalmente presenti nell’ambiente, ma sono rilasciati attraverso il funzionamento di impianti di energia nucleare. E’ da sottolineare però che questi isotopi posseggono periodi radioattivi relativamente brevi e  sono particolarmente pericolosi.

Il cobalto non può essere distrutto una volta presente nell’ambiente, ed è attaccato solamente in condizioni acide, ma può reagire con altre particelle o essere assorbito dal terreno o nei sedimenti.

Cromo

Simbolo

Cr

Numero atomico

24

Massa atomica

52,0 uma

Densità

7,2 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

1907 °C

Punto di ebollizione

2672 °C

Il cromo è un elemento segnalato dalla normativa comunitaria e nazionale per il quale non sono ammesse deroghe allo scarico (D.Lgs. 152/99 e s.m.i.). Gli utilizzi principali del bicromato di potassio sono nelle leghe come l’acciaio inossidabile, nella placcatura di cromo e nella ceramica metallica. Il cromo è impiegato sia nell’industria metallurgica, per fornire resistenza alla corrosione dei rivestimenti lucidi, sia nell’industria tessile per  tinture.

I minerali di cromo, quali ad esempio la cromite (FeCr2O4), sono oggi estratti in Sudafrica, Zimbabwe, Finlandia, India, Kazakhstan e Filippine. Un totale di 14 milioni di tonnellate di minerali di cromo vengono estratti ogni anno e si stimano riserve dell’ordine di 1 miliardo di tonnellate con  depositi non sfruttati in Groenlandia, Canada e Stati Uniti.

Effetti sulla salute

Il cromo è un metallo altamente tossico ed i rischi per la salute umana dipendono dal suo stato di ossidazione. Il cromo esavalente è la forma più pericolosa, principalmente per chi lavora nell’industria tessile e siderurgica. Il cromo VI è noto causare vari effetti sulla salute tra cui:

- Eruzioni cutanee

- Problemi di stomaco e ulcera

- Problemi respiratori

- Indebolimento del sistema immunitario

- Danni a fegato e polmoni

- Alterazione del materiale genetico

- Cancro ai polmoni

- Morte

L’ente internazionale per ricerca sul cancro (IARC) ha classificato il cromo metallico ed i relativi composti trivalenti all’interno del gruppo 3 (ossia l’agente non è classificabile quanto alla relativa carcinogenicità per gli esseri umani).

Effetti ambientali

Esistono varie forme di cromo che differiscono nei loro effetti sugli organismi. Il cromo è emesso in aria, acqua e nel terreno in forma di cromo (III) e cromo (VI) formato attraverso processi naturali  ma anche dalle attività umane.

Le attività antropiche principali che aumentano le concentrazioni di cromo (III) sono la lavorazione di acciaio, cuoio e tessuti. Anche attraverso la combustione del carbone si ha immissione di cromo in atmosfera. Altre fonti antropiche che aumentano le concentrazioni di cromo (VI) sono la lavorazione di sostanza chimiche, tessuti e cuoio, l’elettropittura ed altre applicazioni industriali. Queste applicazioni aumentano soprattutto la concentrazione di cromo nei sistemi acquatici. Nell’acqua il cromo viene assorbito dai sedimenti e diventa immobile. Solo una piccola parte che finisce in acqua e passa in forma disciolta, mentre nel terreno si attacca fortemente alle particelle del suolo e di conseguenza non si muove verso l’acqua freatica.

Il cromo non è noto accumularsi nei tessuti dei pesci, ma alte concentrazioni di cromo, dovuto alla deposizione di prodotti metallici in acque superficiali, possono danneggiare le gli apparati branchiali di pesci che nuotano in prossimità del punto di scarico.

 

    Ferro

Simbolo

Fe

Numero atomico

26

Massa atomica

55,8 uma

Densità

7,8 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

1536 °C

Punto di ebollizione

2750 °C

Il ferro è il metallo più abbondante sulla terra ed è considerato essere il decimo elemento più abbondante nell’universo. E’ il quarto elemento per abbondanza nella crosta terrestre (5,7%) e, come l’alluminio, ha prevalentemente origine litogena. La maggior parte di tale ferro si trova in vari ossidi, come le ematite, la magnetite e la taconite. Il nucleo della terra è ritenuto essere formato in gran parte da una lega metallica di ferro-nichel. Il ferro è essenziale per gli esseri viventi, dai microorganismi agli esseri umani. La produzione mondiale di ferro nuovo è pari a oltre 500 milioni di tonnellate l’anno mwentre di ferro riciclato se ne ottengono 300 milioni tonnellate. Le riserve economicamente sfruttabili di minerali ferrosi superano i 100 miliardi di tonnellate. L’acciaio è la lega migliore del ferro ma sono noti e molto utilizzati altri composti che includono ghisa, ferro di getto, acciaio al carbonio, ferro modellato, acciai legati e ossidi di ferro.

Effetti sulla salute

Il ferro è un costituente essenziale dell’emoglobina in quanto è l’agente che colora il sangue di rosso e trasporta l’ossigeno in tutto il corpo. L’inalazione cronica di concentrazioni eccessive dei  suoi vapori e delle polveri del relativo ossido possono provocare lo sviluppo di pneumoconiosi benigna, detta siderosi. Nessun danno fisico alla funzione polmonare è associato alla siderosi. L’inalazione di concentrazioni eccessive di ossido di ferro può aumentare il rischio di sviluppo del cancro polmonare in operai esposti agli agenti cancerogeni.

Effetti ambientali

Il Ferro (III)-O-arsenite pentaidrato può essere pericoloso per l’ambiente.

  Litio

Simbolo

Li

Numero atomico

3

Massa atomica

6,94 uma

Densità

0,53 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

181 °C

Punto di ebollizione

1342 °C

Il litio è il primo degli alcali nella tavola periodica ed in natura si trova come miscela degli isotopi Li6 e Li7 ed è il metallo solido più leggero. Il litio è un elemento moderatamente abbondante ed è contenuto nella crosta terrestre in 65 ppm. Partecipa ad un numero enorme di reazioni, con organici così come con composti inorganici. L’uso industriale principale del litio è in forma di stearato di litio, come addensatore di grasso lubrificante. Altre applicazioni importanti dei suoi composti sono nelle ceramiche, in particolare nella glassa di porcellana,  come additivo per estendere le prestazioni delle pile alcaline e nelle saldature con ottone.

Leghe di litio e alluminio, cadmio, rame e manganese sono utilizzate per realizzare parti di velivoli ad alte prestazioni.

Effetti sulla salute

Il litio tende ad essere molto reattivo a contatto con l’acqua formando idrogeno altamente infiammabile e vapori corrosivi di idrossido di litio, mentre il suo riscaldamento può causare combustione con la formazione di vapori tossici o esplosione violenta.

Effetti ambientali

Il litio metallico reagisce con azoto, ossigeno e vapore acqueo presenti nell’aria. L’idrossido di litio costituisce un potenziale pericolo per l’ambiente in quanto estremamente corrosivo. E’ opportuno porre particolare attenzione allo scarico di questo composto per evitare danni agli organismi acquatici.

Manganese

Simbolo

Mn

Numero atomico

25

Massa atomica

54,9 uma

Densità




7,43 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

1247 °C

Punto di ebollizione

2061 °C

Il manganese è uno dei metalli più abbondanti nel terreno, in cui è presente in forma di ossidi e idrossidi, passando attraverso i suoi vari stati di ossidazione. In natura è uno dei metalli meno tossici e risulta essenziale per la vita delle piante e per moltissime reazioni enzimatiche negli organismi animali essendo un oligoelemento. La sua presenza nell’ambiente non dovrebbe dipendere da attività antropiche.  Alcuni organismi, quali diatomee, molluschi e spugne, accumulano manganese. Organismi superiori, quali i pesci possono accumulare fino a 5 ppm di manganese nei tessuti, i mammiferi fino a 3 ppm, sebbene normalmentcontenuta è di circa 1 ppm. L’industria siderurgica costituisce la maggior parte della richiesta del manganese, attualmente tra l’85% ed il 90% della richiesta totale.

Altri composti che trovano impiego sono ossido del manganese (MnO) e carbonato di manganese (MnCO3): il primo  è usato nei fertilizzanti e nell’industria della ceramica, il secondo è un materiale di avvio per la produzione di altri composti di manganese.

Effetti sulla salute

Nonostante la sua importanza per gli organismi viventi il manganese, se assunto in dosi elevate, risulta essere nocivo. Quando l’assorbimento è troppo elevato si verificano anche seri problemi di salute. Questo fenomeno di accumulo da parte degli esseri umani principalmente avviene attraverso gli alimenti, quali spinaci, tè ed erbe. Le derrate alimentari che contengono le concentrazioni più elevate sono frumento e riso, soia, uova, dadi, olio di oliva e fagioli.

Effetti ambientali

Gli esseri umani aumentano la concentrazione di manganese presente in atmosfera attraverso le attività industriali e bruciando i combustibili fossili. Il manganese che deriva dalle fonti antropiche può anche essere immesso nell’acqua superficiale, nell’acqua reflua e nell’acqua freatica.

Nelle piante gli ioni del manganese sono trasportati alle foglie dopo l’assorbimento dal terreno. Altresì, quando troppo poco manganese è assorbito dalle radici nel terreno, si verificano dei problemi ai meccanismi di regolazione ossigeno-idrogeno di cui il metallo gioca un ruolo importante. Il manganese può quindi causare sia i sintomi di carenza che di tossicità nelle piante.

Nichel

Simbolo

Ni

Numero atomico

28

Massa atomica

58,7 uma

Densità

8,9 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

1453 °C

Punto di ebollizione

2913 °C

La maggior parte del nichel presente sulla terra è inaccessible perché è intrappolato nel nucleo fuso ferro-nichel del pianeta, che è formato dal 10% di nichel. Il materiale organico ha una notevole capacità di assorbire il metallo, ciò spiega perchè il carbone e l’olio ne contengono quantità considerevoli. 

L’impiego principale di nichel è nella preparazione delle leghe, note per la loro duttilità e resistenza alla corrosione ed al calore. Circa il 65% del nichel consumato nel mondo occidentale viene utilizzato per fare acciaio inossidabile, la cui composizione può variare, ma  tipicamente è  formata da 18% di cromo e 8% di nichel. Il 12% di tutto il nichel consumato va a finire nelle superleghe. Il 23% restante è diviso tra acciai legati, batterie ricaricabili, catalizzatori e gli altri prodotti chimici, di coniatura, di fonderia e di placcatura.

Effetti sulla salute

Il cibo contiene naturalmente piccole quantità di nichel. Le piante sono note accumulare il nichel e di conseguenza l’assunzione alimentare attraverso il consumo di verdure è rilevante. I fumatori sono soggetti ad un più alto assorbimento tramite l’apparato polmonare. Infine, il nichel può essere rintracciato nei detersivi.

Questo elemento è essenziale in se assunto in piccoli importi, ma quando l’assorbimento è troppo alto può essere un pericolo per la salute umana.

Il nichel e determinati suoi composti sono stati elencati nel National Toxicology Program (NTP), dal National Institutes of Health statunitense, come composti quasi cancerogeni. L’agenzia internazionale per ricerca sul cancro (IARC) ha collocato i composti del nichel all’interno del gruppo 1 (esiste evidenza sufficiente di carcinogenicità per gli esseri umani) ed il nichel elementare all’interno del gruppo 2B (agenti che possono essere cancerogeni per gli esseri umani). E’ un elemento segnalato dalla normativa comunitaria e nazionale italiana per il quale non sono ammesse deroghe allo scarico (D.Lgs. 152/99 e s.m.i.).

Effetti sull'ambiente

Il nichel è rilasciato nell’atmosfera dalle centrali elettriche e dagli inceneritori di rifiuti. Occorre solitamente molto tempo perchè venga rimosso dal comparto aria. Può anche finire nelle acque superficiali attraverso le acque reflue. La maggior parte dei composti di nichel che sono liberati nell’ambiente vengono sequestrati nei sedimenti e di conseguenza diventare non disponibili. Nei terreni silicei tuttavia, il nichel diventa più mobile e spesso  finisce nelle falde acquifere.

Alte concentrazioni in terreni sabbiosi possono danneggiare visibilmente le piante e mentre nelle  acque superficiali diminuiscono i tassi di crescita delle alghe.

Palladio 

Simbolo

Pd

Numero atomico

46

Massa atomica

106,4 uma

Densità

11,9 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

1560°C

Punto di ebollizione

2927°C

Palladio, insieme a rodio, rutenio, osmio, iridio ed al platino formano il gruppo fanno parte degli elementi noti come i metalli del gruppo del platino (PGM). Il palladio è un elemento raro sulla crosta terrestre (0,015 mg kg-1) e forma molti composti, inclusi ossidi, cloruri, fluoruri, sulfuri, fosfati e parecchi sali complessi. Ha la grande capacità di assorbire idrogeno (fino a 900 volte il suo volume). Se a partire dai primi anni ’90 la maggior parte delle marmitte catalitiche impiegavano il  platino per ridurre le emissioni degli scarichi delle automobili, oggi sebbene questo sia ancora un componente importante, è invece il palladio il principale ingrediente, in quanto è ancora più efficiente nel rimuovere gli idrocarburi incombusti o parzialmente combusti.

Effetti sulla salute

Tutti i composti del palladio dovrebbero essere ritenuti altamente tossici e cancerogeni, nonostante raramente siano stati rinvenuti negli organismi umani. Il cloruro di palladio è tossico, dannoso se ingoiato, inalato o assorbito attraverso la pelle. Nonostante ciò in passato, il palladio veniva usato per trattare la tubercolosi, con la dose di circa 1 mg kg-1, senza troppi evidenti effetti negativi.  

Effetti ambientali

Non è consentito scaricare il materiale nell’ambiente senza un permesso statale.

   Piombo

Simbolo

Pb

Numero atomico

82

Massa atomica

207,2 uma

Densità

11,3 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

327 °C

Punto di ebollizione

1755 °C

Il piombo è presente naturalmente nell’ambiente, tuttavia, la maggior parte di questo metallo che si trova in ambiente è prodotto da attività umane e attraverso l’impiego di piombo tetrametile (TML) e tetraetile (TEL) nelle benzine come antidetonante, si è formato un ciclo artificiale del piombo. La  sua combustione nei motori delle automobili produce formazione di sali di cloro, bromo e ossidi. Questi sali di piombo sono introdotti direttamente nell’ambiente attraverso gli scarichi delle automobili; le particelle più grandi finiscono immediatamente sul terreno o nell’acqua superficiale inquinandola, mentre le particelle più piccole vengono trasportate anche a lunga distanza persistendo nell’atmosfera finchè una parte di questo piombo ricade sul terreno attraverso la deposizione atmosferica. Il piombo è inoltre il maggiore costituente delle batterie ad acido di ampiamente utilizzate in campo automobilistico e viene utilizzato come elettrodo nei processi di elettrolisi. Altri usi sono nella costruzione di cavi elettrici, materiale per saldature, vetri in cristalli al piombo, munizioni, cuscinetti e nei pesi dell’attrezzatura sportiva.

Effetti sulla salute

Il piombo è uno dei tre metalli che hanno gli effetti più negativi sulla salute umana, insieme a cadmio e mercurio. Può entrate nel corpo umano attraverso l’assunzione di cibo (65%), acqua (20%) ed aria (15%).

Alimenti come frutta, verdura, carne, grano, frutti di mare, bibite analcoliche e vino possono contenere significative quantità di piombo così come le sigarette.

La sua tossicità è dovuta all’affinità dimostrata nei confronti dei gruppi sulfidrilici delle proteine. I danni maggiori dovuti ad esposizione di piombo sono a carico del sistema eritropoietico, nervoso, gastrointestinale e renale. Il maggior compartimento di deposito sono le ossa, dove si trova circa il 90% del piombo corporeo e dove ha un’emivita biologica di 20 anni.

Il piombo può essere assorbito dal feto attraverso la placenta della madre e può causare seri danneggiamenti del sistema nervoso e del cervello in via di sviluppo.

Effetti ambientali

Hanno contribuito all’aumento di piombo nell’ambiente, oltre l’impiego nel passato di benzine, anche altre attività umane, come la combustione nei processi industriali e quella di rifiuti solidi. Il piombo è immesso in acqua e nel terreno attraverso la corrosione di tubature degli impianti di distribuzione dell’acqua e dalle corrosioni delle vernici al piombo. Non può essere distrutto e può essere soltanto convertito in altre forme. Gli effetti di avvelenamento da piombo possono avvenire anche in presenza di concentrazioni molto basse e possono causare diversi problemi al metabolismo degli organismi coinvolti,  entrando a far parte addirittura dell’intera catena alimentare.

  Platino

Simbolo

Pt

Numero atomico

78

Massa atomica

195,1 uma

Densità

21,4 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

1772 °C

Punto di ebollizione

3800 °C

La fonte primaria di platino è, come per altri minerali metallici, connessia con le rocce eruttive di base. Nella crosta terrestre è presente circa 0,01 mg kg-1di platino. Ha molti usi grazie alle sue caratteristiche di resistenza all’appannamento e all’usura. Il platino e le sue leghe sono usati in attrezzi chirurgici, negli utensili da laboratorio, nei cavi elettrici di resistenza. È usato per il 30% circa come catalizzatore nelle marmitte catalitiche, un componente opzionale del sistema di scarico della benzina-esausta delle automobili. Il maggiore uso (50%) del platino è nella gioielleria, mentre il restante 20% è usato nell’industria aeronautica chimica, elettrica e del vetro, ciascuna delle quali consuma circa  10 tonnellate del metallo all’anno.

Effetti sulla salute

Il platino è n metallo nobile e le sue concentrazioni nell’ambiente sono minime. Gli effetti del platino sulla salute sono fortemente dipendenti dal tipo di legami che si formano, e dal livello di esposizione e di immunità delle persone che vi sono esposte. Come metallo non è molto pericoloso, ma lo possono essere i suoi sali.

Effetti ambientali

L’uso del platino nei prodotti metallici non è noto causare problemi ambientali. L’introduzione in atmosfera di questo metallo attraverso i gas di scarico delle automobili, può provocare livelli in aria più elevati in certe zone, per esempio garage, trafori e sui terreni di aziende di trasporto su camion.

Gli effetti del platino su animali e ambiente non sono ancora stati ricercati nel dettaglio e l’unica cosa risaputa è la capacità di accumularsi nelle radici delle piante dopo l’assorbimento, ma non è ad oggi noto se il consumo delle radici di queste piante possa arrecare danni agli esseri umani ed agli animali. Alcuni microrganismi sono in grado di convertire i composti del platino in sostanze più pericolose all’interno dei suoli, ma anche su questo argomento esistono poche informazioni.

  Rame

Simbolo

Cu

Numero atomico

29

Massa atomica

63,5  uma

Densità

8,9 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

1083 °C

Punto di ebollizione

2595 °C

Il rame è una sostanza molto comune che si presenta naturalmente in ambiente e si diffonde in esso attraverso fenomeni naturali. L’ampio utilizzo di questo metallo ha aumentato la sua presenza nell’ambiente durante le ultime decadi. La produzione mondiale di rame è infatti in continua crescita. Il rame ha una bassa reattività chimica e presenza di aria umida forma lentamente una pellicola superficiale verdastra denominata patina e questo rivestimento protegge il metallo da ulteriore attacco. Può essere scaricato nell’ambiente sia da sorgenti naturali che da attività umane. Esempi di fonti naturali sono la polvere soffiata dal vento, vegetazione decadente, incendi boschivi e nebulizzazione di spray marini. Alcuni esempi legati alle attività antropiche che contribuiscono al rilascio di rame sono l’estrazione, la produzione di legno da fertilizzanti a base di fosfati, e soprattutto la produzione di materiale elettrico.

Effetti sulla salute

Il rame è un metallo scarsamente tossico per gli animali e per l’uomo e lo si trova in molti tipi di alimenti, nell’acqua potabile ed in aria. L’assorbimento di rame è necessario in quanto oligoelemento indispensabile per la salute umana. Anche se gli esseri umani possono gestire concentrazioni proporzionalmente elevate di questo metallo, troppo rame può causare gravi problemi di salute (danni a fegato e reni e perfino la morte).

Effetti ambientali

Il rame non decade nell’ambiente e può accumularsi nelle piante per le quali può essere tossico. La sua presenza nel terreno può influenzare seriamente la produzione di determinate colture, in base  all’acidità del terreno e alla presenza di materia organica. Nonostante ciò, concimi contenenti rame sono ancora utilizzati. Conseguentemente quando i terreni coltivabili sono inquinati da rame, gli animali assorbono concentrazioni dannose per la loro salute. Il rame è un elemento segnalato dalla normativa comunitaria e nazionale per il quale non sono ammesse deroghe allo scarico (D.Lgs. 152/99 e s.m.i.).

   Rodio

Simbolo



Rh

Numero atomico

45

Massa atomica

102,9 uma

Densità

12,4 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

1970 °C

Punto di ebollizione

3727 °C

Il rodio come già detto per palladio appartiene al gruppo di elementi degli elementi del platino (PGM). Scarso in natura, è presente nell’ordine di qualche microgrammo nella crosta terrestre, ed è impiegato per la maggior parte (85%) nelle marmitte catalitiche delle automobili. L’uso principale del metallo è in leghe con platino ed iridio alle quali conferisce una maggiore resistenza a temperature elevate ed una migliore resistenza all’ossidazione (industria galvanica).

Effetti sulla salute

Non sono stati riportati casi di esseri umani affetti da patologie legate a questo elemento. Tutti i composti di rodio comunque dovrebbero essere considerati altamente tossici e cancerogeni (danni marcati a livello epidermico).

 

Effetti ambientali

Non è consentito rilasciare il materiale nell’ambiente senza opportuni permessi statali. Il rodio è troppo raro nei suoli e nelle acque naturali per essere valutato, ed il suo effetto sull’ambiente si può considerare nullo. Analisi sulle piante hanno provato che è l’elemento meno tossico tra i membri del PGM.

  Selenio 

Simbolo

Se

Numero atomico

34

Massa atomica

79,0 uma

Densità

4,8 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

217 °C

Punto di ebollizione

688 °C

Il selenio è fra gli elementi più rari sulla superficie del nostro pianeta anche più dell’argento. A causa delle sue proprietà fotovoltaiche e fotoconduttive, il selenio è usato in elettronica, per fotocellule, esposimetri e pile solari. Il secondo più grande uso di selenio è nell’industria del vetro. Il terzo uso maggiore, ammontante a circa il 15%, è selenite di sodio per l’alimentazione degli animali e per integratori alimentari. E’ inoltre usato per migliorare la resistenza all’abrasione in gomme vulcanizzate.

Effetti sulla salute

Gli esseri umani possono essere esposti a selenio in vari modi. L’esposizione a selenio avviene principalmente attraverso gli alimenti, perché è naturalmente presente in grano, cereali e carne. Gli esseri umani devono assorbire determinate quantità di selenio al giorno, per mantenere una buona salute essendo un oligoelemento essenziale. Gli alimenti contengono solitamente abbastanza selenio da prevenire malattie causate dalla sua carenza.

L’assorbimento del selenio attraverso gli alimenti può essere in molti casi superiore al normale, perché in passato molti fertilizzanti ricchi di selenio venivano applicati sul terreno coltivabile.

Quando l’assorbimento di questo oligoelemento è troppo alto è probabile che si manifestino effetti sulla salute (accumulo di liquido nei polmoni, bronchite, polmonite, asma bronchiale, nausea, febbre, emicrania, gola irritata, congiuntivite, vomito, dolori addominali, fegato ingrossato). La gravità di questi effetti dipende dalle concentrazioni di selenio negli alimenti ed ogni quanto tempo questo alimento viene consumato.

Effetti ambientali

Basse concentrazioni di selenio possono finire nei suoli o nelle acque superficiali attraverso l’erosione delle rocce o nell’atmosfera legato al particolato fine. Il comportamento del selenio nell’ambiente dipende molto dalle sue interazioni con altri composti e dalle condizioni ambientali. Anche il selenio è un elemento segnalato dalla normativa comunitaria e nazionale per il quale non sono ammesse deroghe allo scarico (D.Lgs. 152/99 e s.m.i.).

   Stronzio

Simbolo

Sr

Numero atomico

38

Massa atomica

87,6 uma

Densità

2,6 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

769 °C

Punto di ebollizione

1384 °C

Lo stronzio è presente comunemente in natura, costituendo in media lo 0,034% di tutta la roccia eruttiva ed è trovato principalmente sottoforma di minerale, come solfato celestite (SrSO4) e come strontianite di carbonato (SrCO3). Dei due, la celestite si presenta molto più frequentemente in depositi sedimentari in dimensioni sufficienti da rendere economicamente attraente lo sviluppo di impianti estrattivi.

Anche se lo stronzio ha applicazioni simili a quelle di calcio e bario, è raramente usato a causa del suo più elevato costo estrattivo. Gli usi principali dei composti di stronzio sono in campo pirotecnico, per il colore rosso brillante nei fuochi d’artificio e nei razzi di avvertimento. Piccole quantità sono usate come degasatore nelle valvole elettroniche per rimuovere le ultime tracce di aria.

Effetti sulla salute

Per la maggior parte delle persone, l’assorbimento dello stronzio è moderato. L’unico composto dello stronzio che è considerato un pericolo per la salute umana, anche in piccola quantità, è il cromato di stronzio (anche se la tossicità del composto è legata principalmente alla presenza di cromo).

Effetti sull’ambiente

Lo stronzio nella sua forma elementare si presenta in molti ambienti, comprese le rocce, suoli, bacini imbriferi e conseguentemente nelle acque superficiali e nelle polveri in atmosfera. I composti dello stronzio possono muoversi abbastanza facilmente attraverso l’ambiente, dal momento che molti di questi sono solubili in acqua.  Le concentrazioni presenti in atmosfera sono aumentate dalle attività umane, come la combustione di carbone e petrolio, e ricadono sul terreno attraverso le deposizioni atmosferiche.

 Tallio

Simbolo

Tl

Numero atomico

81

Massa atomica

204,4 uma

Densità

11,7 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

1800 °C

Punto di ebollizione

4200 °C

Il tallio non è un elemento particolarmente raro (0,6 mg kg-1 nella crosta terrestre) ed è ampiamente disperso, soprattutto nei minerali di potassio come silvite e pollucite.

Il tallio è parzialmente solubile in acqua e di conseguenza può essere presente nell’acqua freatica se i terreni contengono i grandi quantità di tale componente. Esiste evidenza che il tallio è abbastanza mobile all’interno dei terreni, soprattutto quelli fangosi ed argillosi.

Viene inoltre impiegato per produzione di vetro speciale a basso punto di fusione, per lenti altamente riflettenti ed i  suoi sali sono usati come reagenti nella ricerca chimica. Il solfato di tallio ancora oggi è venduto nei Paesi in via di sviluppo, in cui è ancora consentita la sua applicazione come antiparassitario.

Effetti sulla salute

Il corpo umano assorbe il tallio molto facilmente, soprattutto attraverso la pelle, gli organi respiratori ed il tratto digestivo.

L’avvelenamento da tallio principalmente è causato dall’assunzione accidentale di veleno per topi, che contiene grandi quantità di solfato di tallio.

Effetti sull’ambiente

L’elemento ed i suoi composti sono tossici e devono essere maneggiati con cura.

Il tallio inoltre ha effetti negativi sulle piante facendo cambiare il colore alle foglie e disturbandone lo sviluppo.

   Vanadio

Simbolo

V

Numero atomico

23

Massa atomica

50,9 uma

Densità

6,1 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

1910 °C

Punto di ebollizione

3407 °C

Il vanadio è uno degli elementi più abbondanti, essendo presente sulla crosta terrestre per circa 130 mg kg-1. E’ presente nella bauxite ed nel carbone contenuto nei depositi di  petrolio greggio, carbone, argillite petrolifera e sabbie bituminose. Circa l’80% del vanadio prodotto è usato come ferro-vanadio o come additivo per l’acciaio. Le leghe del vanadio sono anche usate nei reattori nucleari, in quanto il metallo ha una bassa capacità di assorbimento dei neutroni e non si deforma a temperature elevate. L’ossido del vanadio (V2O5) è usato come catalizzatore nella produzione di acido solforico ed anidride maleica e per fare la ceramica.

 Tuttavia raramente è presente in minerali primari, e pochi minerali lavorabili ne contengono più del 2%. La maggior parte dei petroli greggi contiene vanadio di solito sino a un massimo dello 0,07% in peso, anche se alcuni petroli del Venezuela ne contengono quantità maggiori.

Recentemente le leghe a base di vanadio vengono utilizzate nel settore aereospaziale e dell’energia nucleare. Il pentossido di vanadio è largamente usato come catalizzatore nella produzione di vari intermedi organici.

Effetti sulla salute

Tutti i composti del vanadio sono potenzialmente tossici, in particolare attraverso l’inalazione di polvere di pentossido di vanadio  e nell’uso di catalizzatori o nella rimozione di ceneri o fuliggine da caldaie si possono verificare gravi disturbi all’apparato respiratorio.

In generale comunque i composti di vanadio non sono considerati molto pericolosi. I rischi per la salute, connessi ad esposizione a vanadio, dipendono dal suo stato di ossidazione.

 

Effetti ambientali

Nell’ambiente il vanadio può essere trovato in alghe, piante, invertebrati, pesci ed in molte altre specie. Si accumula notevolmente in granchi e mitili, i quali possono contenere nei loro tessuti concentrazioni circa 105-106 volte più elevate delle concentrazioni che si trovano in acqua di mare.

Il vanadio causa l’inibizione di certi enzimi negli animali, e ciò può avere notevoli effetti neurologici.

   Zinco

Simbolo

Zn

Numero atomico

30

Massa atomica

65,4 uma

Densità

7,1 g cm-3 a 20°C

Punto di fusione

420 °C

Punto di ebollizione

907 °C

Lo zinco è un metallo molto comune che si trova in natura e molti alimenti ne contengono notevoli concentrazioni. Tuttavia tali concentrazioni nell’ambiente stanno aumentando in modo innaturale (fonte: The United Nations Environment Programme (UNEP), a causa dell’utilizzo a livello industriale di questo metallo (estrazione, combustione di carbone e rifiuti e lavorazione dell’acciaio). Le fonti secondarie principali sono alcuni fertilizzanti e pesticidi, gli inceneritori ed il traffico veicolare.

Lo zinco viene usato principalmente per la galvanizzazione del ferro; più del 50% di zinco metallico finisce nella galvanizzazione dell’acciaio, ma è anche importante nella preparazione di determinate leghe, per esempio metallo antifrizione, ottone, argento tedesco ed a volte bronzo. È usato per le piastre negative in determinate batterie elettriche.

L’ossido di zinco è usato come pigmento bianco nei colori ad acqua o nelle vernici e come attivante nell’industria della gomma fungendo da catalizzatore durante la produzione. E’ un elemento segnalato dalla normativa comunitaria e nazionale per il quale non sono ammesse deroghe allo scarico (D.Lgs. 152/99 e s.m.i.).

Effetti sulla salute

Lo zinco è un elemento in tracce essenziale per la salute umana e la carenza di tale oligoelemento può persino causare difetti di sviluppo del feto. Altresì concentrazioni troppo elevate possono causare problemi a pancreas e disturbare il metabolismo delle proteine causando arteriosclerosi.

 

Effetti sull’ambiente

La produzione mondiale di zinco, come già detto, è ancora in aumento. Ciò significa che sempre più zinco finisce nell’ambiente. Acque reflue non adeguatamente depurate  concentrano depositi di zinco in fanghi e lungo le rive con possibili diminuzioni nei valori di pH. Alcuni pesci possono bioaccumulare zinco nei loro tessuti successivamente questo è in grado di biomagnificare nel ciclo alimentare.

Effetti estremamente negativi si riflettono anche su piante e microrganismi presenti nel suolo provocando un rallentamento significativo dell’organicazione della materia organica.

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Appunti su: produttore di stearato metallico atossico,







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