In chimica l’espressione heavy metal non si riferisce ad una particolare forma di musica, ma ad elementi chimici, alcuni dei quali velenosi per l’uomo.

I metalli di cui parleremo (in realtà l’arsenico ha prevalentemente caratteristiche chimiche di non metallo) sono: Hg, Pb, Cd, As, Cu, Zn, Cr, Ni e Mn.

Caratteristiche generali:

Sono collocati nella parte inferiore della Tavola Periodica [E] [F] [S]

La loro densità risulta elevata

Non sono completamente degradabili [E] [F]

Tossicità dei metalli pesanti.

Diamo prima alcune definizioni:

Bioaccumulo [E] [F] : la sostanza si accumula sempre di più in un determinato tessuto raggiungendo concentrazioni elevate

Biomagnificazione [E] [F] :la concentrazione aumenta progressivamente nel passaggio attraverso i diversi anelli della catena biologica alimentare.

I metalli pesanti non risultano particolarmente tossici come elementi liberi condensati. Tuttavia tutti e quattro sono particolarmente pericolosi nella loro forma cationica e quando sono legati a brevi catene di atoni di carbonio.

Sotto il profilo biochimico, il meccanismo di attività tossica deriva dalla forte affinità dei cationi metallici per lo zolfo.

Pertanto i gruppi –SH, normalmente presenti negli enzimi [E] [F] [S] che controllano la velocità delle reazioni metaboliche nel corpo umano, si legano facilmente ai cationi dei metalli pesanti ingeriti o alle molecole che contengono tali metalli.

Dato che il complesso M-S che ne risulta interessa tutto l’enzima, questo non può che funzionare male con conseguente danno per la salute dell’uomo e talvolta la morte.

La reazione può essere così sintetizzata:

2R-S-H + M2 che dà R-S-M-S-R+2H+

Un trattamento farmacologico comunemente impiegato nei casi di avvelenamento acuto da metalli pesanti consiste nella somministrazione di un composto che lega il metallo,formando complessi [E] [F] [S] , in modo più forte di quanto non faccia l’enzima es. BAL [E] , EDTA [E] [F] [S].

Il potere tossico dei metalli qui trattati dipende dalla speciazione (forma metallica, ossido, legato a catena organica, n° ox…..)

Geochimica

Suolo e sedimenti sono il 'pozzo' per i metalli pesanti, essi si accumulano nello strato superiore del suolo e per tanto sono facilmente assimilati dalle radici delle piante coltivate. Per tale motivo è importante conoscere la natura di tali sistemi e i loro meccanismi di funzionamento.

Suolo [E] [F] [S] .

La maggior parte del suolo è composta da piccole particelle costituite da minerali di silicato [E] [F] [S]

Nel tempo, possono avvenire reazioni ove il silicio viene sostituito dall’alluminio formando minerali delle argille [E] [F] [S] .

Le piccole particelle argillose colloidali presentano uno strato esterno di cationi legati elettrostaticamente ad uno strato interno dotato di carica elettrica; in base alla concentrazione dei cationi contenuti nell’acqua in cui è immersa la particella argillosa, questi possono scambiarsi con cationi presenti sulla particella.

Oltre ai minerali, le altre importanti componenti del suolo sono la materia organica, l’acqua e l’aria.

Il materiale vegetale non decomposto è costituito principalmente da proteine [E] [F] [S] e lignina [E] [F] [S] , sostanze polimeriche [E] [F] [S] fortemente solubili in acqua.

Il risultato della parziale ossidazione di una parte della lignina sono gli acidi umici e fulvici.

Legame dei metalli pesanti con il suolo e i sedimenti.

I materiali che costituiscono l’humus possiedono una notevole affinità per i cationi dei metalli pesanti, che estraggono dall’acqua che li bagna. Il legame che si forma con i cationi del metallo avviene in seguito alla formazione di complessi con gli ioni del metallo stesso mediante gruppi –COOH presenti negli acidi umici e fulvici (quest’ultimi danno luogo a complessi idrosolubili).

Da quanto emerso, sino ad ora, i metalli pesanti sono trattenuti dal suolo per adsorbimento [E] [F] [S] sulla superficie dei particolati minerali in sospensione e per complessazione da parte della sostanze organiche presenti nell’humus. Va in oltre ricordato il processo di precipitazione per gli ioni mercurio e cadmio sottoforma di solfuri, idrossidi, carbonati e fosfati.