Inquinamento/Metalli pesanti

I metalli pesanti sono gli elementi chimici metallici caratterizzati da un'elevata densità e generalmente non essenziali per la vita dell'uomo (quindi tossici anche se presenti a basse concentrazioni). I più conosciuti sono:

• Mercurio (Hg)
• Piombo (Pb)
• Cadmio (Cd)
• Arsenico (As)
• Cromo (Cr)
• Tallio (Tl)
• Rame (Cu)
• Selenio (Se)  
• Zinco (Zn)
• Nichel (Ni)

Sorgenti

I metalli pesanti sono presenti naturalmente nella crosta terrestre, nei terreni, nelle acque e nell’atmosfera in concentrazioni relativamente basse (in tracce).

Le loro fonti antropiche possono essere di diverso tipo: il cadmio e lo zinco ad esempio possono derivare da attività industriali (impianti), il rame e il nichel possono originarsi da processi di combustione, mentre una delle principali sorgenti di piombo è costituita dalle emissioni dei veicoli, nelle quali viene emesso sotto forma di piccole particelle.

Caratteristiche ed effetti

I metalli pesanti entrano nel nostro corpo in piccole concentrazioni attraverso l'assunzione alimentare, l’aria o l'inquinamento di acque potabili. Quest'ultimo caso può verificarsi a causa di scarichi industriali o addirittura per per effetto delle piogge acide che possono rilasciare questi elementi nelle masse d'acqua (fiumi, laghi, mari, falde ecc.).

Come già detto, la maggior parte non sono essenziali per il metabolismo del corpo umano, quindi risultano tossici anche a basse concentrazioni. Tuttavia, anche gli elementi essenziali, come rame e zinco, risultano essere tossici a concentrazioni elevate. La caratteristica che li rende molto pericolosi per la salute degli organismi, infatti, è la loro tendenza a bioaccumularsi, ovvero ad accumularsi in alcuni tessuti con una velocità nettamente superiore rispetto a quella di metabolizzazione. Gli effetti nocivi sulla salute umana sono diversi: ad esempio, il cadmio può essere cancerogeno e causare effetti nocivi ai reni, il cromo può colpire il sistema nervoso, mentre il piombo viene assorbito e accumulato nei polmoni, nel circolo sanguigno, nei reni, nel fegato, nei muscoli e nel cervello, provocando vari problemi tra cui anemia, danni al sistema nervoso centrale, ai sistemi riproduttivi, ecc.

Essi non causano solo rischi per la salute umana, ma per tutto l’ambiente in cui vengono rilasciati.

I metalli pesanti più inquinanti e pericolosi sono il cadmio, il mercurio e il piombo.

Principali metalli pesanti

Cadmio

Cadmio (Cd)

Il cadmio è un metallo pesante che si trova nei cibi e quindi può essere assimilato e assorbito in piccole concentrazioni dal nostro organismo e trattenuto nel fegato e nei reni. Si stima inoltre che ogni giorno vengano assunti 0,15 µg di cadmio dall’aria e 1 µg dall’acqua. Esso viene utilizzato nelle batterie di nichel/cadmio (come fonte di energia riciclabile a lunga durata), come rivestimento avendo una buona resistenza alle corrosioni, nei fertilizzanti, detersivi e prodotti petroliferi.

Uno dei suoi principali effetti è quello di attivare alcuni enzimi, ma sempre se preso in piccole concentrazioni. È definito biopersistente, quindi se assorbito può rimane in circolo nel nostro organismo per molto tempo; nell’essere umano la sua presenza prolungata porta a diversi effetti negativi sulla salute, tra cui disfunzioni renali, problemi polmonari, cancro polmonare, problemi alle ossa sia nell’uomo che negli animali e per ultimo un aumento elevato della pressione sanguigna. Questi effetti derivano dalla sua tossicità e somiglianza chimica allo zinco.

Mercurio

Mercurio (Hg)

Il mercurio è un elemento dalle caratteristiche particolari, essendo l'unico metallo che si presenta in forma liquida a temperatura ambiente. È inoltre estremamente tossico, in particolare a livello neurologico, e causa biomagnificazione (ovvero la sua concentrazione in un organismo aumenta man mano che si sale lungo la catena alimentare).

Concentrazioni relativamente elevate di mercurio possono trovarsi anche in alcune zone artiche. Una review pubblicata nel 2015 ha preso in considerazione ad esempio la distribuzione e gli effetti del mercurio sulla fauna selvatica dell'artico canadese. Per quanto riguarda i pesci, in generale non è presente in concentrazioni preoccupanti nei pesci d'acqua dolce, ad eccezione di individui che abitano in alcuni laghi della zona nordorientale nei quali sono state rilevate quantità relativamente elevate di mercurio nei muscoli. Nei pesci marini la concentrazione è inferiore, ma organismi predatori come lo squalo della Groenlandia hanno presentato concentrazioni di mercurio nei loro tessuti a livelli tali da causare effetti tossici. Tali livelli non erano invece superati nel tessuto cerebrale di mammiferi come beluga e orsi polari, ma si potevano osservare dei lievi cambiamenti neurochimici che possono precedere la neurotossicità. Vista la pericolosità di questo elemento e l'insufficienza delle informazioni in possesso sul suo impatto sulla fauna selvatica dell'Artico canadese, è importante quindi continuare ed estendere gli studi biologici in questo ambito.

Piombo

Piombo puro (Pb)

Il piombo è conosciuto e utilizzato dall'uomo da molti secoli; già gli antichi Greci e Romani infatti lo utilizzavano per costruire le tubazioni e per conservare alcuni alimenti.

Ad oggi è uno dei metalli più riciclati, mostrando una crescita costante della sua produzione secondaria. Possiede proprietà fisiche e chimiche molto vantaggiose per diversi scopi: la sua malleabilità, duttilità e facilità di lavorazione, infatti, lo rendono particolarmente adatto per settori come l'edilizia e la chimica. Tra i suoi impieghi più diffusi e noti (anche se alcuni ormai obsoleti) sono munizioni, batterie, additivi per benzina, leghe e pigmenti.

Le possibili sorgenti di piombo nell'ambiente sono sia naturali che dovute all'uomo; si può assumere questo elemento per lo più per via alimentare, ma possono essere fonti rilevanti anche acque potabili, l'aria in caso di vicine emissioni e particelle di suoli e vernici.

Gli effetti del piombo sulla saluta umana sono molto vari e dipendono dalla dose, dalla durata di esposizione e dall'età dell'individuo (dove gli adulti sono meno sensibili rispetto a bambini e adolescenti). L'esposizione a concentrazioni moderate può comportare lievi effetti, specialmente sullo sviluppo neuropsicologico nei bambini (ad esempio, il QI dei bambini può abbassarsi di qualche punto in caso di aumento di livelli di piombo nel sangue). Elevate concentrazioni di piombo possono invece causare effetti biochimici tossici non solo per il sistema nervoso, ma anche a livello renale, gastrointestinale, del sistema riproduttivo e nella sintesi dell'emoglobina. Tuttavia, oggi un avvelenamento cronico da piombo è abbastanza raro.

Diffusione negli ambienti polari

Antartide

Antartide

L'Antartide è un continente relativamente non contaminato, ma con il passare degli anni il rischio di contaminazione sta aumentando all'aumentare del numero di visitatori e per motivi climatici. Tra i livelli più elevati di inquinanti ci sono quelli dei metalli pesanti, soprattutto rame, piombo e mercurio. Questi inquinanti derivano soprattutto da perdite di petrolio, dall’incenerimento di rifiuti o anche dallo smaltimento di acque reflue e nelle acque marine da cadute fognarie o discariche abbandonate, ma possono derivare anche da fonti naturali, come gli escrementi animali, polveri crostali o vulcanismo. Le temperature ambientali estreme dell’Antartide sono un fattore che influenza negativamente il processo di recupero naturale, dato che le basse temperature rendono molto più lenti i processi di bonifica naturali.

Come detto, i metalli pesanti possono essere bioaccumulati o biomagnificati nella rete alimentare marina, colpendo quindi vari organismi come le foche e i pinguini. Questi ultimi sono fra gli animali più caratteristici dell’Antartide, utilizzati come indicatori dell’inquinamento e dei cambiamenti climatici in quanto molto sensibili alle variazioni del ghiaccio marino. Altri indicatori sono i licheni, utilizzati come biomonitori dei metalli pesanti, e le alghe, per la loro rapida risposta ai cambiamenti ambientali e per la loro capacità di accumulano dei metalli pesanti; per questo, il monitoraggio dei livelli di questi inquinanti e dell’abbondanza di alghe viene utilizzato come indicatore di allarme per l'ambiente.

Artide

Orso polare in Alaska

Come l'ambiente antartico, anche quello artico non è un ambiente con livelli elevati di inquinamento, ma è una zona immune agli inquinanti e ai loro effetti nocivi. L'inquinamento in questa zona deriva principalmente dal trasporto e l'estrazione del petrolio e dalle attività industriali nell'emisfero boreale. Gli inquinanti vengono trasportati e rilasciati nell'ambiente in diversi modi: dalle circolazioni atmosferiche (come il vento che li trasporta sotto forma di particelle e li deposita per precipitazione), dalla corrente delle acque dove essi sono disciolti, attraverso il suolo e dalla fusione del ghiaccio terrestre e marino (che porta anche all'aumento della loro concentrazione negli ambienti acquatici marini). I metalli pesanti sono uno degli inquinanti più presenti e vengono depositati sulla neve e sulla superficie del mare; nel secondo caso vengono poi assorbiti dal fitoplancton e poi successivamente accumulati in altri organismi, che si nutrono di questi microrganismi. Ad esempio, grazie alle analisi svolte in queste zone (Groenlandia, Isole Svalbard e America Settentrionale), sono stati rilevati livelli relativamente elevati di cadmio e mercurio accumulati nel grasso delle foche, ma anche in altri animali come balene e orsi.