Chimica ambientale

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Chimica ambientale

• Rita Giovannetti

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Dipendenza dal pH della solubilità di PbS, CdS e
HgS

Il mercurio, nonostante sia stabilmente legato ai
sedimenti come Hg, può essere convertito dai
batteri anaerobi presenti nel suolo in
metilmercurio, (CH3)2Hg e CH3HgX, che,
deassorbendosi rapidamente dalle particelle del
sedimento, si scioglie nella fase acquosa
entrando, così, nella catena alimentare.
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Dipendenza dal pH della solubilità di PbS, CdS e
HgS

Sebbene i livelli di concentrazione del
metilmercurio in acqua possano risultare
estremamente bassi, dell'ordine di 0,01 ppt,
nella carne di alcuni pesci, attraverso il
meccanismo di bioaccumulo, possono arrivare a
livelli di concentrazione dell'ordine delle ppm,
con un fattore di biomagnificazione di 108.
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Studio dei sedimenti

Uno studio sistematico dei sedimenti può dare
una testimonianza storica sulla contaminazione di
un sito da parte delle varie sostanze in essi
rinvenute tal quali o trasformate in altre da
agenti chimici e/o biologici.
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Fanghi che derivano dai processi di depurazione
delle acque reflue

Un altro sito di accumulo dei metalli pesanti
anche quando si tratta di liquidi derivanti dai
sistemi fognari municipali. Spesso in questi
fanghi vengono riscontrati livelli di
concentrazione, in metalli pesanti, fino a
migliaia di ppm!! Questi fanghi, in passato,
sono stati utilizzati come fertilizzanti di suoli
destinati a colture!!
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PIOMBO

Numero atomico Peso atomico Densità D420 T. fus, C T. eboll. C
82 207,19 11,4 327,5 1740
Il piombo allo stato elementare Dei quattro
metalli pesanti trattati, il piombo è il più
abbondante (0,0016) come presenza nellambiente.
sia perché viene più diffusamente impiegato che
perché, a parte qualche eccezione, viene disperso
nell'ambiente in modo pressoché
incontrollato. L'entrata in vigore di
disposizioni di Legge restrittive in materia di
impieghi del metallo hanno visto, recentemente,
una diminuzione sensibile della sua presenza
nell'ambiente.
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PIOMBO

Il piombo allo stato elementare Grazie alla sua
malleabilità, e la sua resistenza agli agenti
atmosferici è stato usato per millenni nei campi
più svariati utensili foggiati con questo
metallo risalgono al 3800 a.C.
come materiale di sostegno nelle opere
murarie, come materiale per costruire tubature
(negli impianti di distribuzione idrica,
fognature, ecc.), per la copertura
impermeabilizzante delle costruzioni (tettoie,
cupole, ecc.) come insonorizzante, per i
recipienti adibiti alla cottura dei cibi ed altri
usi ancora.
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PIOMBO

L'uso moderno del metallo nella costruzione
degli accumulatori al piombo (elettrodi), nella
costruzione dei "pallini" per le munizioni
destinate alla caccia, per le "zavorre" usate
nella preparazione delle esche per la pesca.
Come leghe con lo stagno nella preparazione di
materiali idonei per la saldatura dei metalli (in
tali formulazioni il piombo può essere presente
anche per il 95).
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PIOMBO

I problemi ambientali legati al piombo metallico
derivano principalmente proprio dall'uso dello
stesso nella caccia e nella pesca i "pallini di
piombo" o le "zavorre" abbandonati nell'ambiente
risultano stabili agli agenti atmosferici, anche
perché il metallo si ricopre di uno strato
d'ossido che lo protegge dai processi di
corrosione.
Qualora, però, vengano ingeriti da volatili o
pesci, possono sciogliersi nell'apparato
digerente e procurare avvelenamento è stato
dimostrato che uccelli da preda (come l'aquila
dalla testa bianca) vanno incontro ad
avvelenamento da piombo se si nutrono di prede
"impallinate" dai cacciatori e che molte
strolaghe muoiono per la stessa ragione se
inghiottono i piombi delle lenze usate nella
pesca.
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PIOMBO

I problemi ambientali Il piombo metallico, di
per se, è molto stabile usato come elettrodo
negli accumulatori è stabile pur in presenza di
acido solforico abbastanza concentrato. Le sue
leghe con lo stagno, invece, sono instabili in
ambiente leggermente acido se è presente
l'ossigeno.
Lo scatolame utilizzato per contenere succhi di
frutta, che veniva sigillato con l'uso di queste
leghe, una volta aperto, dava luogo a processi di
corrosione della banda "stagnata" ad opera degli
acidi presenti nei succhi e dell'ossigeno
dell'aria 2 Pb O2 4 H ? 2 Pb 2
H2O Questo processo permetteva al piombo di
entrare nel ciclo alimentare.
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PIOMBO

I problemi ambientali Processi analoghi possono
avvenire nelle giunzioni delle tubature di piombo
utilizzate nelle reti di distribuzione idrica
acque troppo "leggere" ricche in anidride
carbonica e ossigeno costituiscono un ambiente
abbastanza acido da consentire la reazione
vista. Una durezza ed una alcalinità abbastanza
elevate consentono però la precipitazione
dell'eventuale piombo ionico sotto forma di
ossidi e carbonati.
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PIOMBO ALLO STATO IONICO Pb

Pb rappresenta la forma ionica stabile del
piombo ed è in questa forma che esso è presente
in natura nei minerali da cui viene estratto. La
principale fonte di estrazione del piombo è
rappresentata dalla galena, in cui il metallo è
presente come PbS, altamente insolubile in acqua.
Il Pb può essere assunto dall'uomo, dagli
altri animali e dalle piante perché presente
nell'aria, nel suolo e nell'acqua.
L'acqua, contiene quantità molto basse
dell'elemento, se confrontate con l'aria ed il
terreno il piombo presente nell'acqua viene
interamente assorbito dall'organismo.
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PIOMBO ALLO STATO IONICO Pb

L'OMS ha stabilito, per le acque destinate
all'alimentazione, il limite di 50 ppb di
piombo Solo raramente tali limiti vengono
raggiunti o superati ciò, soprattutto, nei paesi
dove la rete idrica è ancora costituita da tubi
di piombo. In questi paesi, vengono spesso
utilizzati sistemi di potabilizzazione domestica
che riescono ad abbattere notevolmente i livelli
di piombo contenuti nelle acque potabili.
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PIOMBO ALLO STATO IONICO Pb
Una fonte di intossicazione può essere
costituita dai recipienti in ceramica,
vetrificati con una forma di PbO, materiale
solido di color giallo, usato sin dall'antico
Egitto per impermeabilizzare e dare lucentezza ai
contenitori in terracotta. Se applicato in modo
scorretto, tale materiale, in presenza di
alimenti acidi, può cedere Pb a livelli che
possono arrivare fino a migliaia di ppm PbO(s)
2 H ltgt Pb H2O Tale problema è, ancora
oggi, sentito, particolarmente, nei paesi in via
di sviluppo.

Altra fonte di contaminazione ambientale da
Pb, in passato, era costituita dall'uso
dell'arseniato di piombo, Pb3(AsO4)2, come
pesticida.
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PIOMBO ALLO STATO IONICO Pb

L'uso di composti del piombo 2 come pigmenti
colorati o come additivi per vernici
anticorrosive è stato ed è ancora oggi una
delle fonti di inquinamento da non trascurare per
le possibili intossicazioni che possono derivarne
piombo bianco", Pb3(CO3)2(OH)2 è stato
utilizzato fino alla metà del secolo come
componente principale delle vernici per interni
(oggi è sostituito da TiO2) viene ancora
utilizzato per le vernici per esterni bambini
che, dato il sapore gradevole, ingerivano la
vernice distaccata dalle pareti di case
fattiscenti, dipinte con tali vernici, presentano
elevati livelli ematici di piombo. Nel
passato, dato il sapore gradevole conferito dal
piombo, venivano addirittura usati come additivi
coloranti di alimenti
il cromato di piombo (PbCrO4) è il pigmento
giallo usato per verniciare gli scuolabus e per
le strisce sul manto stradale il "piombo
rosso" o "minio" (Pb3O4) si presenta di color
rosso brillante e viene usato come pigmento per
vernici da usare come rivestimento del ferro, per
le sue proprietà anticorrosive pigmenti a base
di piombo vengono usati anche nella stampa su
carta patinata o sugli involucri per gli
alimenti. "
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PIOMBO ALLO STATO IONICO Pb4

In ambiente fortemente ossidante il piombo
assume lo stato di ossidazione 4 può dar luogo
alla formazione di biossido di piombo PbO2
ossidi misti come Pb2O3 e Pb3O4 (piombo
rosso). Il biossido di piombo viene utilizzato,
insieme al piombo metallico, per la costruzione
degli elettrodi degli accumulatori al piombo.
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PIOMBO ORGANICO

A differenza del piombo allo stato di ossidazione
2, Il piombo allo stato di ossidazione 4
forma facilmente composti covalenti,
metalloorganici. In tali composti il piombo
presenta le caratteristiche chimiche proprie
degli elementi del IV gruppo del Sistema
periodico (C, Si, Ge e Sn).
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PIOMBO ORGANICO

Venivano aggiunti alla benzina piccole quantità
di dibromuro e di dicloruro di etilene che
combinandosi col piombo evita che questo
depositandosi sulle pareti del motore possa
provocare seri danni. Si formavano composti
volatili che potevano essere allontanati insieme
ai gas di scarico. Dispersi nell'atmosfera i
composti del piombo PbBrCl, PbBr2 e PbCl2
subivano una trasformazione in PbO ad opera
delle radiazioni solari !!!
Sotto la forma di PbO il piombo perdura nel
particolato disperso in atmosfera anche per
giorni.. pertanto può venir trasportato anche in
località distanti dalla rete stradale ed
entrare in contatto con l'ambiente e finire anche
nella catena alimentare.
I composti organici del piombo che rivestono
importanza sia dal punto di vista commerciale che
ambientale sono il piombotetrametile Pb(CH3)4 il
piombo tetraetile Pb(CH2-CH3)4. Utilizzati
soprattutto come additivi delle benzine come
antidetonanti.
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PIOMBO ORGANICO

I composti tetraalchilici del piombo, PbR4,
sono volatili e evaporando dalle benzine,
contaminano l'ambiente e possono essere assorbiti
attraverso la cute. A livello del fegato, questi
composti si trasformano in ioni PbR3, forme
ancora più tossiche dei composti originali !!!
PbR3 agiscono come neurotossine per la loro
capacità di attraversare la barriera
emato-encefalica. In dosi considerevoli causano
una sintomatologia simile alla psicosi dosi
massive provocano la morte.
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PIOMBO conseguenze nellambiente

Al contrario del mercurio, la trasformazione del
piombo in composti metilati non avviene o
avviene in misura limitatissima pertanto tutto
il piombo tetraalchilico deriva dall'uso delle
benzine.
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PIOMBO conseguenze nellambiente
Sotto il profilo biochimico, interviene
interferendo con gli enzimi nei meccanismi che
presiedono alla formazione dell'eme, la proteina
che è responsabile del trasporto dell'ossigeno
nel sangue a concentrazioni elevate può
manifestarsi l'anemia saturnina caratterizzata
dalla carenza di questa proteina.
Il Pb, avendo dimensioni simili al Ca,
entra nel meccanismo di formazione del tessuto
osseo tanto più nei bambini e nei soggetti che
presentano un deficit di calcio.
La maggior parte del piombo assunto dall'uomo,
inizialmente, è presente nel sangue dove
raggiunge una concentrazione costante da qui il
piombo passa nei tessuti molli, compresi gli
organi e, particolarmente, il cervello. Infine va
a depositarsi nei tessuti ossei dove sostituisce
il calcio.
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PIOMBO conseguenze nellambiente

Il piombo attraversa facilmente la barriera
emato-encefalica !! passa facilmente dalla madre
al feto e nel cervello di quest'ultimo
interferendone con il suo normale sviluppo questo
può essere causa di aborti spontanei, nascita di
feti morti o danneggiamenti al normale sviluppo
del cervello.
Livelli elevati di piombo possono provocare
disfunzioni renali, aumento della pressione
arteriosa danni permanenti a carico del
cervello. I feti ed i bambini al di sotto dei
sette anni rappresentano gli individui a maggior
rischio in quanto il piombo viene assorbito più
facilmente dagli alimenti e va a depositarsi nel
cervello proprio nel periodo di rapida crescita.
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CADMIO A 0,000015
Numero Atomico Peso atomico Densità D420 T. fus, C T.eboll. C
48 112,41 8,64 320,9 765
Il cadmio allo stato elementare Essendo un
metallo molto resistente all'ossidazione, trova
applicazioni industriali come materiale
protettivo di altri metalli, specie se a contatto
con acqua di mare.
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CADMIO
Il cadmio viene anche utilizzato come
stabilizzante nella fabbricazione di materie
plastiche come il cloruro di polivinile,
PVC. L'uso più frequente del cadmio nella
fabbricazione delle batterie ricaricabili "nicad"
(nichel/cadmio) Ogni elemento di queste batterie
contiene diversi grammi di cadmio
Diventa un grave problema il disfarsi delle
batterie esaurite gettandole nei rifiuti
destinati all'incenerimento. La loro combustione
porta alla dispersione del cadmio nell'ambiente
atmosferico!!!
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CADMIO
Ma la maggior parte di cadmio disperso
nell'atmosfera viene generato dai processi di
fusione dello zinco, del piombo e del rame con
i quali si trova, in genere, associato in
natura. Anche la combustione del carbone genera
un piccolo contributo alla dispersione di cadmio
nell'ambiente.
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CADMIO allo stato ionico
Come per lo zinco, il solo ione formato dal
cadmio e Cd. il suo uso principale è nella
preparazione dei pigmenti colorati. Sia il CdS
(solfuro) che il CdSe (seleniuro) vengono
abbondantemente utilizzati per colorare le
materie plastiche. Il CdSe viene utilizzato anche
nel campo dei semiconduttori, nelle celle
fotovoltaiche e negli schermi televisivi.
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CADMIO allo stato ionico
Dato che il solfuro di cadmio CdS cambia colore
in una ampia gamma di tonalità a seconda delle
dimensioni delle particelle, per oltre un secolo
e mezzo, i pittori hanno usato pigmenti a base
di questo composto per ottenere il giallo
brillante ed hanno continuato ad usarlo
nonostante fosse stato proibito.
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CADMIO nellambiente
Viene rilasciato in prossimità delle miniere e
delle fonderie che producono zinco o dagli
inceneritori che bruciano materie plastiche ed
altri materiali che contengono cadmio o come
stabilizzante o come pigmento colorato gli stessi
materiali ferrosi placcati con cadmio rilasciano
facilmente l'elemento se portati a temperature
elevate.
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CADMIO nellambiente
Il Cd, per la sua somiglianza chimica con lo
zinco, è solubile in acqua se non è presente
lo ione solfuro quindi può entrare nel ciclo
alimentare di piante ed animali.
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CADMIO nellambiente
L'uso di fertilizzanti a base di fosfati,
contenenti cadmio come contaminante naturale, o
dei fanghi provenienti da impianti di depurazione
contaminati da cadmio, incrementa il livello di
tale elemento nel suolo e di conseguenza nelle
piante che vi crescono. Bassi valori di pH
facilitano l'assunzione di cadmio da parte delle
piante perciò le piogge acide danno un ulteriore
contributo alla gravità del problema.
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CADMIO nellambiente
L'uomo, inizialmente, è protetto dall'esposizione
al cadmio in quanto produce una proteina, la
metallotioneina, che è alla base della
regolazione del metabolismo dello zinco. Questa
proteina per la presenza di molti gruppi
solfidrilici, è in grado di complessare il
cadmio e ne permette l'eliminazione attraverso
le vie urinarie.
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CADMIO nellambiente
Se, però, la quantità di cadmio supera le
capacità complessanti della metallotioneina, il
metallo viene trattenuto nel fegato e nei reni!!
Può scambiare gli ioni calcio nel tessuto osseo
che, col tempo, assume un aspetto poroso e può
fratturarsi facilmente.
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MERCURIO A 0,00005
Numero Atomico Peso Atomico Densità D420 T. fus, C T.eboll. C
80 200,59 13,55 -38.87 356,58
Il mercurio allo stato elementare Metallo liquido
a temperatura ambiente, con un ottimo
coefficiente di dilatazione lineare e con una
densità piuttosto elevata, comunemente utilizzato
nella costruzione di termometri e barometri. in
moltissime applicazioni quali contatti elettrici
mobili, lampade fluorescenti e lampade a vapori
di mercurio.
Tutte queste applicazioni, se mal gestite,
possono essere fonte di inquinamento !!! specie
se questi manufatti vengono gettati nei rifiuti
che finiscono all'incenerimento, data anche
l'elevata tensione di vapore che caratterizza
l'elemento.
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MERCURIO
Si estrae dal cinabro, un minerale costituito da
HgS di color rosso vermiglio. I vapori di
mercurio presentano una elevata tossicità
riescono a superare la barriera
emato- encefalica a penetrare nel cervello con
gravi danni al sistema nervoso centrale che si
manifestano con difficoltà al coordinamento,
della vista e della sensibilità al tatto.

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MERCURIO
Quantità notevoli di mercurio vengono immesse
nell'atmosfera con la combustione del carbon
fossile e dell'olio combustibile che lo
contengono a livelli di diverse centinaia di
ppm. I vulcani contribuiscono ad immettere
nell'atmosfera vapori del metallo. I vapori di
mercurio, che solo minimamente sono legati al
particolato aereosospeso, possono essere
trasportati per lunghe distanze prima di andare a
depositarsi sul terreno o nelle acque
superficiali.
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Amalgami del MERCURIO
Il mercurio scioglie facilmente gli altri metalli
con formazione di soluzioni o leghe dette
"amalgami" gli unici tre metalli che non
vengono sciolti il quantità considerevole sono il
ferro, il cobalto ed il nichel. L'"amalgama
dentale" è un impasto formato, soprattutto, da
mercurio, argento e stagno usato per riempire le
cavità dentarie. Fino al secolo scorso,
l'amalgama era una via per la ricopertura degli
oggetti con metalli preziosi come l'oro o
l'argento.
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Usi industriali del MERCURIO
Il processo industriale cloro-soda consiste nel
trattamento elettrolitico di soluzioni di NaCl
per ottenere cloro gassoso, idrogeno gassoso e
idrossido di sodio. In principio, il processo è
semplice, in quanto le reazioni agli elettrodi
sono 2 H2O 2 e- ltgt H2(g) 2 OH- 2 Cl-
ltgt Cl2(g) 2 e- Reazione globale 2 H2O
2 Na 2 Cl- ltgt Cl2(g) H2(g) 2
Na 2 OH- La soluzione contiene ancora NaCl
!!!
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Usi industriali del MERCURIO
Il processo industriale, per ottenere l'idrossido
di sodio puro, si avvale dell'uso di un catodo
di mercurio sul quale, anziché l'acqua, si
scarica lo ione Na formando un amalgama di Na
(il sodio metallico nell'amalgama non è reattivo
nei confronti dell'acqua così come il sodio
puro) Na(aq) e- ltgt Na(Hg)
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Usi industriali del MERCURIO
Il mercurio contenente sodio metallico viene
fatto passare in una seconda cella elettrolitica,
priva di NaCl, dove funge da anodo Na(Hg) ltgt
Na(aq) e- mentre al catodo avviene la
riduzione dell'acqua vista sopra. La reazione
globale sarà 2 H2O 2 Na(Hg) ltgt 2
Na(aq) 2 OH- H2(g) Hg(l)
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Usi industriali del MERCURIO
Il mercurio metallico viene recuperato e rimesso
in ciclo, come catodo, nella cella elettrolitica
precedente. Il riciclaggio del mercurio, non è
mai completo ed una parte di esso si disperde
nell'ambiente atmosferico o nelle acque
utilizzate per il raffreddamento e quindi
scaricate nei corpi idrici superficiali.
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Usi industriali del MERCURIO
Il mercurio metallico come tale non passa in
soluzione in quanto non si ossida anche in
presenza di acidi diluiti. Può, però, essere
ossidato da batteri presenti nelle acque naturali
trasformato nella forma ionica, può entrare nel
ciclo alimentare dei pesci e, infine, dell'uomo.
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MERCURIO ionico
il mercurio presenta, comunemente, lo stato di
ossidazione 2, anche se può esistere nella
forma stabile Hg2 allo stato di ossidazione
1. allo stato di ossidazione 1 si presenta
stabile specie in ambiente ricco in ioni clururo,
con formazione del composto poco solubile
"calomelano", Hg2Cl2. L'Hg2 non rappresenta una
forma particolarmente tossica dell'elemento e
nello stomaco dell'uomo, l'alto contenuto in
acido cloridrico ne diminuisce la pericolosità.
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MERCURIO ionico
L'Hg, anche se in misura inferiore ai vapori
del mercurio metallico, è in grado di colpire il
sistema nervoso centrale dell'uomo ed, in
particolare, può causare danni rilevanti nel
fegato e nel rene. Se presente nelle acque
naturali, può formare composti covalenti, come
l'HgCl2, che è un composto volatile e, quindi,
può disperdersi nell'atmosfera. può anche
adsorbirsi sul materiale particolato sospeso e
venire depositato nei sedimenti del corpo idrico.
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MERCURIO ionico
Il pesce assume il mercurio sia sotto forma di
composti organoclorurati che come metilmercurio
ma mentre gli organoclorurati, si accumulano nei
tessuti adiposi, il metilmercurio, legandosi
alle proteine del pesce, si distribuisce per
tutto il corpo.
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MERCURIO ionico
Il metil mercurio si accumula nel tessuto
muscolare biomagnificandosi fino a raggiungere
valori che, nei confronti dell'acqua in cui vive,
può assumere rapporti maggiori di 100 1 Le
concentrazioni più elevate vengono riscontrate
nelle specie predatrici sia di mare che di acqua
dolce come gli squali i pesci spada o il pesce
persico ed il luccio.
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Formazione del metil mercurio
Con anioni capaci di formare legami covalenti
più di quanto non lo siano gli ioni nitrato,
ossido e solfato, lo ione mercurio Hg2 forma
molecole covalenti piuttosto che uno ione
solido ne è un esempio l'HgCl2, composto
molecolare volatile. Come gli ioni Cl- formano
un composto covalente con Hg 2 così si comporta
anche l'anione metile CH3-, che dà luogo al
liquido volatile molecolare dimetilmercurio,
Hg(CH3)2 .
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Formazione del metil mercurio
Il processo di formazione del dimetilmercurio
si svolge nei sedimenti fangosi dei fiumi e dei
laghi, soprattutto in presenza di condizioni
anaerobie, allorché i batteri e i microrganismi
anaerobi convertono Hg2 in Hg(CH3)2
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Formazione del metil mercurio
Nel processo di metilazione l'agente attivo è
un comune costituente dei microrganismi, la
metilcobalammina, un derivato della vitamina
B12 in cui un anione CH3- è legato al cobalto.
A causa della sua volatilità, il
dimetilmercurio evapora dall'acqua in modo
relativamente rapido a meno che non venga
trasformato, dalle condizioni di acidità, nel
monometile.
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Formazione del metil mercurio
le vie di produzione e il destino del
dimetilmercurio e di altre specie chimiche
contenenti mercurio in un corpo idrico.
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Formazione del metil mercurio
I composti miscelati meno volatili CH3HgCl e
CH3HgOH, spesso indicati complessivamente come
CH3HgX, denominato metilmercurio si formano
con le stesse modalità del dimetilmercurio e
persino più rapidamente.
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Formazione del metil mercurio
In soluzioni acquose acide o neutre, la
produzione del metilmercurio eccede la formazione
del dimetilmercurio. Il metilmercurio risulta
un tossico più potente di quanto non siano i sali
di Hg 2 per la sua solubilità nei tessuti
adiposi degli animali dove subisce una
bioaccumulazione e una biomagnificazione.
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Formazione del metil mercurio
Una volta ingerito, il composto CH3HgX si
converte in altri composti in cui la X è un
amminoacido contenente zolfo in alcune di
queste forme esso risulta solubile nel tessuto
biologico può così attraversare sia la barriera
emato-encefalica che quella placentare
dell'uomo, presentando un duplice rischio.
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Formazione del metil mercurio
Il metilmercurio rappresenta infatti la forma
di mercurio più rischiosa, seguita dal vapore
dell'elemento stesso. Lo ione mercurio, Hg 2
non risulta molto tossico dato che, nello
stomaco, si combina con lo ione cloruro
producendo Hg2Cl2.
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Formazione del metil mercurio
Il mercurio è presente nell'uomo in gran parte
sotto forma di metilmercurio, assunto quasi
interamente attraverso un'alimentazione a base
di pesce, nella quale almeno l'80 del mercurio
si trova sotto forma di metilmercurio. Il
pesce introduce questa sostanza solubile
nell'acqua assorbendola con le branchie, oltre
che con l'alimentazione. Il metilmercurio è in
grado di legarsi al gruppo solfidrilico delle
proteine così da essere distribuito per tutto il
pesce per tale motivo è praticamente
impossibile asportare le parti contenenti il
mercurio prima che il pesce venga mangiato.
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Formazione del metil mercurio
Le concentrazioni più elevate si riscontrano
in genere nelle grosse specie predatrici marine,
a vita lunga, come gli squali e i pesci spada e
ancora nelle specie d'acqua dolce come il pesce
persico e il luccio. Le specie non carnivore,
non accumulano grosse quantità di mercurio
dato che la biomagnificazione attraverso la
catena alimentare risulta, in questi pesci, di
gran lunga inferiore rispetto a quanto avviene
nei pesci carnivori.
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Formazione del metil mercurio
Nei laghi, il contenuto di mercurio dei pesci
risulta in genere superiore nelle acque acide,
probabilmente perché la metilazione del
mercurio è più rapida in presenza di bassi
valori di pH. Pertanto l'acidificazione delle
acque naturali aumenta indirettamente
l'esposizione al metilmercurio da parte di
coloro che si nutrono di pesce.
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Altre fonti di metil mercurio
Composti organici del mercurio Fungicidi in
agricoltura Nelle industrie A contatto con il
suolo Demolizione Mercurio intrappolato come
composto insolubile per lattacco dei gruppi
sulfurei dellargilla e della materia organica
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Altre fonti di metil mercurio
Il mercurio viene lisciviato dalle rocce nei
sistemi idrici dai processi naturali, alcuni
dei quali vengono accelerati dall'intervento
dell'uomo, inondazioni di zone coltivate
favoriscono la liberazione del mercurio nelle
acque.
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Altre fonti di metil mercurio
Altro metilmercurio si formava dal contatto
dell'Hg2 legato al suolo con i batteri anaerobi
prodotti dalla decomposizione del materiale
organico sommerso in tal modo, il mercurio
inorganico precedentemente insolubile veniva
trasformato in metilmercurio facilmente solubile
in acqua. Successivamente questo composto
entrava nella catena alimentare attraverso
l'assimilazione da parte dei pesci.
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Hg nei conservanti

• Per la conservazione delle vernici in barattolo
• Per evitare la formazione di muffa dopo
  lapplicazione di pitture a base di lattice
• Ione fenilmercurio C6H5H con acetato e nitrato
  come anione
• meno tossico del metil-mercurio

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Hg come medicinale

• Antisettico per uso topico
• In prodotti cosmetici
• In passato anche in alcuni medicinali

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ARSENICO A 0,0005
Numero Atomico Peso Atomico Densità D420 T. fus, C T. eboll.C
33 74,92 5,73 817 613
Le sue proprietà lo fanno somigliare più ad un
metallo che ad un non-metallo in quanto forma più
facilmente legami ionici piuttosto che
covalenti. In natura si trova combinato con altri
metalli, principalmente con rame, piombo, zinco,
nichel, ferro, argento ed oro dove è presente
come solfuro o come ossido.
63
ARSENICO
forma composti nei due stati di ossidazione 3
e 5 diversamente dal fosforo, tende a formare
legami ionici piuttosto che covalenti mostrando
caratteristiche prettamente metalliche. L'arsenico
3 risulta più tossico dell'altro probabilmente
perché, legandosi ai gruppi solfidrilici, viene
trattenuto più a lungo nel corpo.
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ARSENICO
I composti dell'arsenico hanno trovato un largo
impiego come pesticidi prima che venissero
introdotti come tali dei composti
organici vengono ancora impiegati in alcune parti
del mondo e continuano, quindi, a rappresentare
un serio problema ambientale.
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ARSENICO
Liberazione involontaria durante i processi di
estrazione e fusione delloro, piombo, rame,
nichel nei cui minerali è comunemente
presente Processi di produzione del ferro e
dellacciaio Combustione del carbone di cui è
contaminante
66
ARSENICO
Rimozione dallacqua in cui è presente come
arseniato AsO43- Si fa scorrere lacqua sopra
lallumina (ossido di alluminio) sulla cui
superficie rimane adsorbito Come per il calcio e
magnesio, può essere eliminato per precipitazione
in uno dei suoi sali insolubili Fe3 AsO43- ?
FeAsO4 spesso As è presente nelle acque di falda
come As(III) (condizioni riducenti del
sottosuolo) per cui è necessaria la sua
ossidazione a As(V)
67
ARSENICO
Forme organiche Non sono semplici derivati
metilici (come per Pb e Hg) ma come acidi
idrosolubili che possono così essere eliminati
dallorganismo. Nellacqua come acido H3AsO4
(OH)3AsO o come una delle sue forme deprotonate
La metilazione mediata dalla metilcobalamina
interessa la sostituzione dei gruppi OH con
quelli CH3
68
ARSENICO
Forme organiche La monometilazione che avviene
nel fegato e nei reni delluomo converte lAs
inorganico in (CH3)(OH)2AsO e poi nel
corrispondente dimetile composti che vengono
escreti.
69
ARSENICO
Composti neutri di As(III) Arsina
AsH3 Trimetil-arsina As(CH3)3 prodotto in
condizioni di umidità tra le muffe nella colla
della carta da parati e il pigmento verde
contenente arsenico CuHAsO3 Le forme più
tossiche dellAs
70
ARSENICO
Episodi di avvelenamento Da arsina gassosa
liberata quando soluzioni acquose di As(III)
come HAsO2 vengono in contatto con un metallo
ossidabile come Al o Zn Con conseguente riduzione
dellAs 2Al(s) HAsO2 6H ? 2 Al3 AsH3 2
H2O
71
CROMO

• Di norma è presente in forma di ioni inorganici
• I suoi stati di ossidazione 3 e 6
• In condizioni ossidanti (aerobiche)
• Il cromo è presente nello stato 6
• Ione cromato CrO42- (ossianione)

72
CROMO

• In condizioni debolmente acide
• Lo ione cromato (CrO42-) è protonato
• H CrO42- ? HCrO4-
• Ossianioni del cromo
• Debolmente idrosolubili

73
CROMO

• Colore giallo
• CrO42- HCrO4-
• Impartiscono colore gialla allacqua già a
  livelli di 1 ppm

74
CROMO

• A concentrazioni elevate
• Lo ione cromato dimerizza
• Ione dicromato Cr2O72-
• Forte agente ossidante usato nei laboratori

75
CROMO

• In condizioni riducenti (anaerobie)
• Il Cr esiste allo stato (III)
• In soluzione acquosa Cr3
• La solubilità non è elevata
• Spesso precipita a formare Cr(OH)3 in condizioni
  alcaline, neutre o debolmente acide
• Cr 3 3 OH- ? Cr(OH)3

76
CROMO

• Ione disciolto o precipitato
• Cr(III) o Cr(VI)
• Dipende dallambiente dallambiente acquoso se
  ossidante o riducente.

77
CROMO

• Differenza assai importante per la differente
  tossicità
• Cr(VI) tossico e cancerogeno
• Cr(III) meno tossico e in tracce agisce come
  nutriente

78
CROMO

• Lo ione CrO42-
• Penetra rapidamente nelle cellule viventi
• Struttura simile allo ione solfato
• Allinterno della cellula
• Lo ione è in grado di ossidare le basi del DNA e
  dellRNA.

79
CROMO

• Dato che il Cr(VI)
• Più tossico
• Più solubile
• Più mobile
• Fattore di rischio per la salute

80
CROMO

• Contaminazione
• Usato
• Galvanoplastica
• Protezione contro la corrosione
• Concia della pelle
• Si lega alle proteine della cute animale formando
  un pellame resistente allacqua, al calore e ai
  batteri

81
CROMO

• Contaminazione
• Emissioni industriali
• Comune inquinante dellacqua
• Secondo contaminante inorganico delle acque di
  falda sottostanti le discariche per rifiuti
  pericolosi

82
CROMO

• Rimozione
• Mentre gran parte dei metalli pesanti possono
  essere rimossi
• aumentando il pH di tali acque
• Il Cr(VI) non precipita a nessun valore di
  pH

83
CROMO

• Rimozione
• Considerando la bassa solubilità del Cr(III)
• e quindi la bassa mobilità del Cr(III),
• il sistema più semplice per estrarre Cr(VI)
  dallacqua
• Usare un agente riducente al fine di convertire
  Cr(VI) in Cr(III)
• CrO42- 3e- 8H ? Cr 3 H2O

84
CROMO

• Rimozione
• Agenti riducenti usati
• SO2
• Solfito di sodio (Na2SO3)
• Per decontaminare acque reflue
• Ferro nella forma Fe(II)
• Base per favorire la precipitazione del Cr(III)

85
CROMO

• Rimozione
• Barriera
• Ferro elementare a grana fine in pareti
  permeabili sotterranee disposte a barriera lungo
  la taiettoria del flusso delle acque di falda
  contaminate
• Il Ferro riduce il Cromo
• Come Fe(III) forma un composto insolubile
  Fe(III)-Cr(III)
• Tale processo può avvenire spontaneamente nel
  suolo per la presenza di Fe(II) o C organico come
  riducente.

86
CROMO

• Cr(VI) nel suolo
• Piuttosto mobile
• Non viene assorbito saldamente dai vari tipi di
  terreno
• Può essere ridotto nella forma trivalente dalle
  sostanze umiche del suolo ricche di materia
  organica

87
CROMO

• Arseniato Cromato di Rame CCA come preservante
  del legno
• 10 della massa del legno
• Fonte di Cr significativa per lambiente
• Usata per proteggere le strutture in legno usato
  in ambienti acquatici
• Rilasciano Cr, As e Cu

88
CROMO

• Arseniato Cromato di Rame CCA come preservante
  del legno
• Si usa inizialmente il Cr(VI)
• Durante un periodo di fissazione di settimane dal
  trattamento
• Ridotto a Cr(III) con il carbonio presente nel
  legno.

89
CROMO

• Arseniato Cromato di Rame CCA come preservante
  del legno
• Si formano così complessi insolubili
• che si liberano dal legno trattato con estrema
  lentezza.
• La liberazione dei metalli pesanti
• inizia a verificarsi lentamente dopo alcuni mesi
  dal trattamento con perdita maggiore di As
  rispetto al Cr.

90
COMPOSTI ORGANOSTANNICI

• Sebbene i composti inorganici dello stagno (Sn)
  siano relativamente privi di tossicità
• il legame fra questo metallo e una o più catene
  di carbonio
• porta alla formazione di sostanze tossiche.

91
COMPOSTI ORGANOSTANNICI

• I composti organostannici vengono sfruttati in
  alcuni comuni impieghi,
• come additivi per stabilizzare le materie
  plastiche a base di PVC
• come fungicidi nella conservazione del legno
• per tale ragione essi sono di interesse
  ambientale.

92
COMPOSTI ORGANOSTANNICI

• Lo stagno forma una serie di composti con formula
  generale R3SnX
• queste sono sostanze ioniche (R3Sn) (X-)
• R gruppo idrocarburico
• X anione monoatomico.
• Composti equivalenti come (R3Sn)2O
• si ottengono quando l'anione ha carica doppia.

93
COMPOSTI ORGANOSTANNICI

• la maggior attività tossica per i funghi,
• si ottiene quando ciascuna catena idrocarburica
  presenta quattro atomi di carbonio in una catena
  non ramificata, cioè quando R è un il gruppo
  n-butilico,
• L'ossido di tributilstagno (R3Sn)2O, dove R è
  n-C4H9, e il fluoruro corrispondente sono stati
  impiegati come fungicidi.
• essi vengono comunemente aggiunti come agenti
  antivegetativi (antiincrostazione) alle
  vernici utilizzate per le banchine, per lo scafo
  delle barche, per le reti da pesca ecc.,
• allo scopo di evitare l'accumulo di organismi
  marini

94
COMPOSTI ORGANOSTANNICI

• Negli ultimi anni il tributilstagno è stato
  aggiunto ai rivestimenti polimerici usati per gli
  scafi delle barche
• in questo modo viene a formarsi un sottile
  strato di questo composto intorno allo scafo.
• In queste applicazioni i composti dello stagno
  hanno sostituito l'ossido di rame (I) (Cu2O),
• dato che la loro efficacia dura per più di una
  stagione.
• Purtroppo parte del composto di tributilstagno si
  libera nelle acque superficiali a contatto con i
  rivestimenti o le vernici, soprattutto nei porti
  dove sono ormeggiate le barche

95
COMPOSTI ORGANOSTANNICI

• Tale composto penetra nella catena alimentare
  attraverso i microrganismi che vivono in
  prossimità della superficie.
• Ciò comporta la sterilità e persino la morte dei
  pesci e di alcuni tipi di ostriche e di molluschi
  che si nutrono di tali microrganismi.
• Alcuni Paesi hanno limitato l'uso dei composti
  del tributilstagno alle grosse navi,
• tuttavia, nonostante le precauzioni, la sostanza
  inquinante si concentra ancora nelle regioni
  costiere come quelle del Mare del Nord.

96
COMPOSTI ORGANOSTANNICI

• Gli scienziati temono che la presenza dei
  composti del tributilstagno in queste acque
• possa ripercuotersi sulla riproduzione della
  fauna ittica.
• Gli organismi superiori possiedono la capacità di
  scindere, per via enzimatica, il tributilstagno
  in modo abbastanza rapido
• per tale motivo questi composti non si rivelano
  molto tossici per l'uomo.
• Per tali motivi, dal 2003 la International
  Maritme Organization
• ha proibito luso del tributilstagno per nuovi
  trattamenti delle imbarcazioni di qualsiasi
  dimensione.