Come si verifica l'inquinamento da metalli pesanti nell'acqua

Tra il 1800 e il 1945 i primi prodotti chimici iniziarono a essere fabbricati e utilizzati esponenzialmente man mano che la popolazione cresceva. La maggior parte di questi prodotti erano composti da metalli o derivati. Aumentando nel contempo l'uso di sostanze chimiche aumenta anche il suo aspetto nelle acque. I metalli pesanti provengono principalmente dalla natura ma quando la loro struttura viene modificata o entrano in contatto con esseri viventi possono causare effetti sulla salute e persino la morte e destabilizzare gli ecosistemi acquatici. In spiegheremo come si verifica la contaminazione da metalli pesanti nell'acqua .

Metalli pesanti: definizione ed esempi

I metalli pesanti sono un gruppo di elementi chimici i cui pesi atomici sono compresi tra 63, 55 (rame) e 200, 59 g / mol (mercurio) e la loro densità varia tra 4 e 7 g / cm3. I metalli pesanti più utilizzati e noti per i loro problemi ambientali sono:

  • Piombo (Pb)
  • Mercurio (Hg)
  • Zinco (Zn)
  • Cadmio (Cd).
  • Rame (Cu).
  • Molibdeno (Mo).
  • Manganese (Mn).
  • Nickel (Ni), tra gli altri.

Altri elementi tossici più leggeri sono inclusi anche come:

  • L'alluminio (Al).
  • Berillio (Be).
  • L'arsenico (As).

I metalli pesanti provengono da una grande varietà di fonti, sia naturali che artificiali:

  • Le fonti naturali corrispondono a minerali ricchi di metalli provenienti dalla roccia madre o dai vulcani.
  • Le fonti antropiche o artificiali corrispondono a depositi minerari, industrie e fonti energetiche e tutto ciò che riguarda il loro trasporto.

Numerosi metalli pesanti sono essenziali per il corretto funzionamento dell'ecosistema. Metalli come ferro, rame, zinco e molibdeno sono necessari per piante e animali in quanto fanno parte di enzimi e altre proteine. Ad esempio, l'emocianina, una proteina del plasma sanguigno responsabile dello scambio di gas nei crostacei, nei molluschi e negli aracnidi, contiene rame. Soprattutto in mare, ma anche in acqua dolce, il ferro agisce come una limitazione della produzione primaria, mentre il molibdeno agisce come una limitazione della velocità di fissazione dell'azoto. Questi metalli devono essere presenti in natura a basse concentrazioni, ma se si trovano in concentrazioni più elevate, anche se leggermente, possono essere tossici. Altri metalli pesanti come arsenico, cadmio, piombo e mercurio sono semplicemente tossici e non sono richiesti nelle attività biologiche.

Inquinamento da metalli pesanti in acqua

L'inquinamento ambientale da metalli pesanti appare quando l'estrazione e l'uso di questi si intensifica . Lo sviluppo urbano ha anche contribuito all'entrata di metalli pesanti nel mezzo, perché per urbanizzare è necessario trasformare il suolo e la roccia madre sottostante. Inoltre, anche le acque reflue non trattate, la lisciviazione delle discariche o l'abbandono dei rifiuti nell'ambiente sono fonte di contaminazione da metalli pesanti.

L'attività industriale e mineraria è responsabile del rilascio nell'ambiente di piombo, mercurio, cadmio, arsenico e cromo, dannosi sia per la salute umana che per gli altri esseri viventi.

Gran parte del piombo viene rilasciato dal riciclaggio di batterie e detriti industriali come saldature, metalli, rivestimenti di cavi, ecc. Il piombo contamina l'acqua per mezzo di sali idrosolubili che si generano principalmente nell'industria delle vernici e dei prodotti pirotecnici, nella produzione di ceramiche smaltate, nella fototermografia e nelle tecniche di colorazione del vetro, nella produzione di prodotti chimici come piombo tetraetile (antidetonante nella benzina) e nel settore minerario, tra gli altri.

Il mercurio ha la caratteristica speciale che in uno stato ambientale si trova in uno stato liquido. Tuttavia, questo non è tossico come i suoi vapori e derivati. Alcuni composti del mercurio provengono da polivinilcloruro (PVC) e altri composti clorurati, vernici fungicide e pesticidi, esplosivi e detonatori di materie plastiche, per attività estrattive come l'estrazione di cinabro (minerale di solfuro di mercurio), oro e argento e per le raffinerie di petrolio.

Una piccola parte della contaminazione delle acque con mercurio deriva dall'attività biologica . Alcuni batteri anaerobici che vivono sul fondo del lago sono in grado di trasformare mercurio e altri derivati ​​inorganici in composti organici di mercurio mediante processi di metilazione (aggiunta di gruppi -CH3).

Un altro metallo particolarmente tossico è il cadmio, che tende a formare composti acquosi. I composti di cadmio più comunemente usati nell'industria sono i complessi ad alogenuri, cianuri e ammine. Il cadmio inquina l'acqua, principalmente a causa degli scarichi di acque reflue non trattate provenienti da industrie come la finitura dei metalli, l'elettronica, le leghe di ferro e la produzione di ferro e zinco, la produzione di pigmenti (vernici e coloranti), da batterie (cadmio, nichel), stabilizzanti plastici, fungicidi, trattamenti come l'elettrodeposizione e il loro uso nei reattori nucleari.

Alcuni derivati ​​del cadmio sono usati come catalizzatori e i loro sali di acidi organici (laurato, stearato o cadmio benzoato) sono usati come stabilizzatori di luce e temperatura nella plastica . Questi stabilizzanti possono contaminare il cibo se conservati in materie plastiche che li contengono.

I cianuri, provenienti dall'industria galvanica, dalle raffinerie e dalla pulizia dei metalli, vengono scaricati nelle acque reflue, contaminando gli ecosistemi acquatici. Altri metalli come arsenico, rame e cromo sono ampiamente usati come conservanti del legno e le ceneri di carbone contengono tracce di molti metalli pesanti.

In generale, i metalli pesanti, ad eccezione di arsenico, molibdeno e selenio, sono scarsamente solubili in acque alcaline (pH> 7) e possono legare particelle organiche. In questo modo, i metalli possono apparire in concentrazioni tossiche molto elevate in acque apparentemente pure, incontaminate e chiare, come le acque oligotrofiche di un fiume in montagna. Le concentrazioni di metalli pesanti possono essere particolarmente elevate nelle acque dolci che scorrono attraverso aree con minerali di zolfo o rifiuti di estrazione.

Metalli pesanti e salute: conseguenze

I metalli pesanti sono agenti potenti che hanno effetti significativi sugli ecosistemi di acqua dolce. Questi metalli si trovano in genere a basse concentrazioni, in parti per milione (ppm) o parti per miliardo (ppb), quindi sono difficili e costosi da rilevare.

Ci sono alcuni bioindicatori come i macroinvertebrati acquatici che possono accumulare metalli pesanti nel tuo esoscheletro, anche per settimane e mesi. Ad esempio, le larve di plecópter sono buoni bioindicatori della concentrazione media di metalli come cadmio e molibdeno nei torrenti di montagna colpiti dal rilascio di acque reflue di estrazione.

Sebbene i metalli siano a basse concentrazioni, hanno una serie di conseguenze sugli ecosistemi, che spiegheremo di seguito.

Effetti letali e subletali sugli organismi

Gli effetti dei metalli pesanti possono essere classificati come acuti o cronici . Gli effetti acuti si verificano in un breve periodo di tempo e di solito finiscono per uccidere o danneggiare gravemente gli organismi. Gli effetti subletali tipici sono la diminuzione del tasso di crescita e i cambiamenti nel comportamento o nello sviluppo.

D'altra parte, gli effetti cronici sono quelli che si verificano a lungo termine. Molti metalli sono:

  • Cancerogeno : causano il cancro.
  • Teratogeno : hanno effetti negativi sullo sviluppo.
  • Mutageno : danneggia il DNA.
  • Neurotossico : influisce negativamente sulle funzioni neuronali e cognitive.
  • Interferenti endocrini : agiscono come o interferiscono con gli ormoni.
  • Possono persino danneggiare il sistema immunitario degli organismi.

bioaccumulazione

I metalli pesanti hanno anche effetti indiretti sugli esseri viventi perché si bioaccumulano negli organismi e si muovono attraverso le reti trofiche. Molti dei metalli, come i composti organici del mercurio, sono lipofili, cioè sono più solubili nel grasso che nell'acqua e quindi tendono ad accumularsi nel tessuto adiposo dell'animale. Sebbene molti metalli si trovino a basse concentrazioni, dell'ordine delle parti per trilione (ppt), possono o meno essere tossici direttamente per gli esseri viventi, tuttavia, a causa del bioaccumulo, possono accumularsi a livelli molto tossici negli organismi.

biomagnificazione

La biomagnificazione è il processo mediante il quale i metalli lipofili ascendono nella catena trofica, dalla preda al predatore. Ad esempio, il fitoplancton durante il filtraggio dell'acqua accumula metalli lipofili nel tuo corpo, e quindi la concentrazione di metalli diventerà più alta nel corpo che nell'acqua. Quando lo zooplancton consuma il fitoplancton, una parte di questi metalli viene trasferita ai grassi dello zooplancton, il che a sua volta aumenta la sua concentrazione rispetto a quella del fitoplancton. Questo processo continua verso il vertice della catena alimentare. Una regola molto comune afferma che ogni livello trofico è in grado di accumulare fino a dieci volte più tossicità rispetto al livello trofico precedente.

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