Metales pesados y su toxicología

INTRODUCCIÓN

La toxicología ambiental siempre ha sido una preocupación para el humano y los efectos que ha tenido en la salud del mismo, la mayoría de los metales pesados han sido restringidos severamente. El medio ambiente siempre posee riesgos, pero a través de la historia humana, siempre se le ha dado  el énfasis a la salud y los primeros esfuerzos de las agencias de salud publica fueron directamente contra las enfermedades. Los daños que han degradado al medio ambiente a través de las practicas de la industria, consecuencias de sustancias toxicas en las comidas, malas prácticas en la agricultura, efecto invernadero, deforestación, contaminación de suelos y ríos, entre otras han acelerado extinción de especies, mutación de otras tantas y por consiguiente daños a la salud. El riesgo no es fácilmente reducido ya que todos estos elementos se combinan y crean un medio ambiente aterrador lleno de químicos tóxicos desgraciadamente por efectos antropógenicos. (Alejo, 2004)

1. METALES PESADOS

1.1 Fuentes de metales pesados y su toxicología

Los metales pesados normalmente aparecen en el agua superficial procedentes de las actividades comerciales e industriales y tienen que eliminarse si el agua residual se va a reutilizar.

Metales pesados son elementos metálicos con gran peso atómico, por ejemplo: mercurio, cromo, cadmio, arsénico, plomo, cobre, zinc y níquel. A bajas concentraciones pueden afectar a los seres vivos y tienden acumularse en la cadenaalimentaria.

Los metales pesados son elementos que tienen pesos atómicos entre  63.546 y 299.590 con una gravedad especifica mayor a 4.0, (Ramírez, 1999).

La mayoría de los elementos de la tierra están ampliamente distribuidos en la litósfera, la hidrósfera y la atmósfera. El hombre está expuesto a estos elementos cuando come sus alimentos, bebe agua y respira el aire. Algunos de esos  elementos son benéficos y esenciales para sus procesos vitales, aunque solo se encuentran en cantidades muy pequeñas en los tejidos del cuerpo en cantidades trazas como cobalto, cobre, hierro, manganeso, molibdeno, vanadio, estroncio y zinc; otros son muy tóxicos. Los metales pesados no esenciales de interés particular para los sistemas acuíferos superficiales son cadmio, cromo, mercurio, plomo arsénico y antimonio etc.

Todos los metales pesados existen en las aguas superficiales en forma coloidal, de partículas y en fases disueltas, pero, las concentraciones en disolución son bajas generalmente. El metal en partículas y coloidal puede encontrase  en 1) hidróxidos, óxidos, silicatos o sulfuros, o 2) adsorbidos en la arcilla, en el sílice  o en la materia orgánica. Las formas solubles generalmente son iones, quelatos o complejos organometálicos no ionizables. La solubilidad de trazas de metales en las aguas superficiales esta controlado predominantemente por el  pH, por el tipo de concentración de los ligandos en los cuales el metal puede absorberse, y por el estado de oxidación de los componentes minerales el ambiente rédox del sistema.

Todos los metales tienen niveles óptimos de concentración, por encima de los cuales resultan tóxicos. La toxicidad de un metal depende de su vía de administración y del compuesto químico al que esta ligado. La combinación de un metal con un compuesto orgánico puede aumentar o disminuir sus efectos tóxicos sobre las células. En cambio, la combinación de un metal con el azufre, en forma de sulfuro, da lugar a un compuesto menos tóxico que el hidróxido u óxido correspondiente, debido a que el sulfuro es menos soluble en los humores corporales que el óxido.
La toxicidad suele resultar:

• Cuando el organismo se ve sometido a una concentración excesiva del metal durante un periodo prolongado.
• Cuando el metal se presenta en una forma bioquímica.
• Cuando el organismo lo absorbe por vía inusitada.

Ha ido aumentando la exposición del hombre a contaminantes metálicos introducidos en su medio ambiente por la producción industrial.

El problema esencial que plantean los metales pesados es el de que muchos de ellos se han utilizado durante siglos y son fundamentales para industria importantes, pero pueden perjudicar la salud humana y transformar el equilíbrio de los sistemas ambientales si se permite que alcancen concentraciones excesivas en el agua, suelo y aire.

Existen tres tipos principales de fuentes de emisión de metales en el medio ambiente. El más evidente es el proceso de extracción y purificación:  minería, fundición y refinación. El segundo, menos conocido, es la emisión de metales al quemarse combustibles fósiles como:  el carbón. Tales combustibles contienen cadmio, plomo, mercurio, níquel, vanadio, cromo y cobre. La tercera fuente, la más diversa, es la producción y utilización de productos industriales  que contienen metales, que aumenta al descubrirse nuevas tecnología y aplicaciones.

Los metales siguen muchas vías y ciclos en el medio ambiente, y algunos de ellos experimentan transformaciones. Algunas plantas y animales invertebrados acumulan metales hasta niveles potencialmente tóxicos. Cuando se formulan juicios sobre la inocuidad de una determinada descarga con contenido metálico en el medio ambiente, es preciso considerar la posibilidad  de que se produzca tal acumulación y transformación. En este trabajo se estudia la acción y efectos diversos de ocho elementos de metales pesados de acuerdo a la Norma NOM-001-ECOL-1996 (arsénico, cadmio, cobre, cromo, mercurio, níquel, plomo y zinc).

2. Mercurio

El mercurio (Hg) es un elemento de gran utilidad, dado que es el único que se encuentra en el estado líquido a temperaturas normales y posee una gran conductividad eléctrica. Por desdicha, los compuestos mercuriales son venenosos para todos los sistemas vivientes. La mayor parte del mercurio se obtiene de un mineral que contiene Cinabrio, HgS, calentándolo al aire. El calentamiento convierte el HgS en mercurio metálico y dióxido de azufre:

HgS  +  Energía Calorífica.—-> Hg  +  SO2  

El mercurio se usa en una gran variedad de procesos industriales y en diferentes productos como pinturas, fungicidas, aparatos eléctricos y termómetros.

La mayor aplicación de este elemento es en la elaboración electrolítica del cloro y el hidróxido de sodio. La segunda aplicación más importante del mercurio es la de los aparatos eléctricos, como lámparas de vapor de mercurio, tubos e interruptores electrónicos y baterías de mercurio.

El mercurio entra al medio ambiente en la forma elemental como pérdida de los procesos industriales y de equipos convertidos en chatarra, así como en la forma de compuestos de mercurio debido a las actividades industriales y agrícolas. El mercurio también penetra en el medio ambiente debido a fuentes inesperadas. Hay cantidades importantes de mercurio en las aguas negras, como resultado  del uso  que hace un gran  número de personas de compuestos químicos, farmaceúticos y pinturas que tienen un pequeño contenido de mercurio. Parece ser que otra fuente de este elemento es la combustión del carbón, el petróleo y la gasolina. Estos combustibles fósiles contienen pequeñas cantidades de mercurio; sin embargo, ya que se emplean en grandes cantidades, (Dickson, 1999).

El mercurio se incorpora a los alimentos que como el hombre a través de los usos agrícolas y los abastecimientos de agua. Es tóxico en la forma metálica y también lo es en el estado combinado. Las dos formas generales de mercurio combinado son el inorgánico y el orgánico, tabla 4.1,. Dentro del medio ambiente las diversas formas de mercurio se interconvierten. En efecto, parece ser que el mercurio metálico y el inorgánico se convierten en mercurio metilado por medio de procesos biológicos que se producen en el agua en que se encuentran desechos de el. Además, el mercurio metilado (dimetil mercurio, Hg(CH3)2, y el ion metilo de mercurio (HgCH3 +) los absorbe el tejido de organismos vivos. Una vez que se produce esta absorción, estas formas de mercurio pueden permanecer en organismos durante largos periodos. Conforme un animal se come a otro, el mercurio se puede incorporar a la cadena alimenticia y producir la concentración biológica de mercurio dentro de esta. Por ejemplo, las algas absorben mercurio del agua, un pequeño pez come las algas, un pez mayor se come al más pequeño. Esta concentración biológica hace que los animales de la parte superior de la cadena alimenticia tengan cantidades mayores de lo normal (superiores a nivel de fondo) de mercurio ya incorporado a sus tejidos. Las plantas pueden incorporar compuestos de mercurio del suelo y de recubrimientos de semillas con contenido de dicho elemento. El mercurio penetra en el cuerpo del hombre mediante plantas y animales que ingiere y el agua que bebe y, por tanto, se incorpora  a sus tejidos. La Administración  de Alimentos y Drogas de Estados Unidos (FDA) ha establecido concentraciones máximas de 0.5 partes por millón  de mercurio en los peces y  0.005 partes por millón de mercurio en el agua, (Dickson, 1999).

El contenido excesivo de mercurio en el sistema del hombre puede producir el envenenamiento por mercurio que puede ser fatal o causar daños permanentes en el cerebro. En Japón muchas enfermedades, muertes y defectos genéticos se han atribuido directamente a los alimentos marinos con altos contenidos de mercurio. Alrededor de cien personas que vivían en la Bahía de Minimata, en Japón, fueron afectados por una enfermedad misteriosa; muchos de ellos murieron. Se descubrió que la principal dieta de las víctimas la constituían peces de la bahía contaminada de mercurio. El mercurio había sido vaciado en la bahía en el agua de desecho de una fábrica de plásticos. El gobierno Japonés impuso de inmediato reglamentos estrictos para la eliminación del mercurio. En la cuenca del lago de Chapala, quienes también tienen como dieta básica los productos del lago, ha sido necesario limitar en forma muy estricta el uso del mercurio y los compuestos de este elemento a empresas industriales, sectores agrícolas y pesqueros, (Dickson, 1999).

La manifestación principal del envenenamiento con sales de mercurio es daño gastrointestinal, hepático y renal. Los síntomas de un envenenamiento agudo  con mercurio son pérdida de apetito, insensibilidad  en las extremidades, sabor metálico, diarrea, problemas de visión, problemas en el habla y el oído, así como inestabilidad mental. Los daños que el envenenamiento con mercurio provoca en el cuerpo casi son permanentes. Según, (Krasovsky, 1981), además de producir efectos tóxicos generales, el mercurio también es causa de efectos gonadotóxicos y mutagénicos y altera el metabolismo del colesterol. No se ha obtenido evidencia de que el mercurio inorgánico ser carcinógeno.  Por último, el contenido de mercurio en los alimentos, el agua  y el aire se debe controlar de modo muy minucioso. 

En la mayoría de las aguas superficiales, el hidróxido y cloruro de mercurio son los compuestos de mercurio que predominan, y sus niveles son, por lo general, menores de 0.001 mg/litro. En los ríos y lagos contaminados, se han registrado niveles de hasta 0.03 mg/litro. Las aguas  mediterráneas del interior de Alemania  contienen mercurio en concentraciones de alrededor de 400 mg/L, mientras que en los ríos  se hallaron valores que fluctúan entre 100 y  1800 mg/L, (Robertson, 1988).

Por lo general, los niveles de mercurio en el agua potable son muy bajos, por ejemplo, los niveles medios en diversas provincias del Canadá son aproximadamente 0.0002 mg/litro. El mercurio inorgánico puede ser controlado durante el tratamiento del agua mediante la coagulación con hierro y alumbre; de 700 muestras de agua,  en agua potable en Alemania, sé encontró que el agua de mayor pureza contenía menos de 0.00003 mg/Litro, (Dickson, 1999).

3. Plomo

El plomo (Pb) que es un metal pesado como el mercurio, constituye un elemento tóxico que se acumula en el cuerpo conforme se inhala del aire o se ingiere con los alimentos y el agua. El plomo se ha empleado durante muchos siglos para fabricar tuberías de agua y utensilios de cocina. En realidad, el plomo es un elemento bastante raro en la litosfera. El porcentaje de plomo en la corteza terrestre es de alrededor de 0.00002 %, (INEHM, 1992).  Sin embargo, los depósitos de mineral de plomo presentes en la galena, PbS, se utilizan como fuentes para obtener este elemento. El plomo tiene un bajo punto de fusión y es un metal bastante suave. Esta maleabilidad permite que se vacíe y se le dé forma con suma facilidad. Se puede mezclar con otros metales para formar aleaciones útiles. Este metal se usa en una gran variedad de productos incluyendo baterías de almacenamiento, compuestos químicos antidetonantes para la gasolina, pigmentos, pinturas  y vidriados cerámicos, La mayor parte de este metal se emplea en baterías y en gran parte se recupera, de tal manera que el plomo se puede reutilizar. La amenaza ambiental proviene de la que se usa en los compuesto químico, (Dickson, 1999).
La dosis mortal de plomo absorbido se calcula en 0.5. La acumulación y toxicidad  aparecen si se absorben más de 0.5 mg por día. La vida media del plomo en los huesos  es de 32 años y en el riñón de 7 años. El límite de exposición para el plomo en la atmósfera es de 0.15 mg/m3. El límite de exposición del plomo en la comida es de 2.56 mg/Kg, (Robertson, 1988).
Desde 1972, a 3,350,000 niños de 1 a 5 años de edad, se les ha determinado las concentraciones sanguíneas de plomo. De estos, 6.6 % tienen una concentración sanguínea de plomo en el rango tóxico. La causa principal era la exposición a pinturas a partir de plomo y pigmentos. Las principales manifestaciones de la intoxicación con plomo son trastornos gastrointestinales y anemia, (Robertson, 1988). 
 
Envenenamiento agudo (por ingestión de compuestos de plomo solubles o rápidamente absorbidos): sabor metálico, dolor abdominal, vomito, diarrea, evacuaciones, colapso y coma, (Robertson, 1988).

Envenenamiento crónico (por inhalación de partículas que contienen plomo, ingestión o absorción cutánea): el diagnóstico debe ser considerado y se presentan síntomas tempranos, más avanzados y/o intensos, con manifestaciones desde la pérdida de peso, vómitos, falta de coordinación, parálisis de nervios craneales, convulsiones y coma. El riesgo de encefalopatía es mayor con valores sanguíneos de plomo superiores a 80 g/100ml; un valor de 100 g/100ml deberá considerarse como una emergencia, y un valor de 200 a 250 g/100ml puede causar hasta la muerte. El envenenamiento debido al plomo constituye una posibilidad si la concentración de este en la sangre es de 0.8 partes por millón en los adultos o 0.4 partes por millón en los niños, (Robertson, 1988).

Puesto que el plomo es un veneno acumulativo, es importante investigar continuamente las cantidades de este metal que entran al medio ambiente, que constituye una amenaza para la salud humana, (Dickson, 1999).

4. Cadmio

El cadmio (Cd) es un metal tóxico que debe vigilarse, ya que también se esta distribuyendo ampliamente en el medio ambiente a consecuencia de las actividades del hombre. Casi todo este cadmio se origina como subproducto de la refinación del zinc a partir de sus minerales que contienen algo de cadmio, solo una pequeña cantidad de este se recicla. Los fertilizantes fosfatados contienen algo de cadmio que las plantas pueden absorber. Algo de ese metal entra también a los abastecimientos de agua debido a las tuberías que se usan. Parece haber solo pequeñas cantidades de este elemento en el aire, el agua y los alimentos; sin embargo, el cuerpo humano puede absorberlo y permanece en el durante largos periodos. Las cantidades excesivas de cadmio pueden provocar daños en el hígado, los riñones, y el bazo. Además existen evidencias de que el cadmio tiene cierta relación con la hipertensión (alta presión sanguínea), que puede originar enfermedades cardiacas, (Dickson, 1999).

La dosis letal por ingestión es desconocida. La ingestión de cantidades tan pequeñas como 10 mg causa la aparición de síntomas notables. Se han producido muertes después de una exposición a las emanaciones de cadmio el límite es de 0.05 mg/m3, (Robertson, 1988). El cadmio es dañino para todas las células del organismo. Los hallazgos patológicos en los casos mortales por ingestión de cadmio, son: inflamación gastrointestinal intensa, así como lesión hepática y renal o la presencia de efisema. El problema con el cadmio consiste en que las cantidades que se localizan en el organismo pueden provocar problemas desconocidos, por lo que es importante estar consciente de los altos niveles de cadmio que se detecten en el medio ambiente y que podrían representar un peligro importante para la salud, (Robertson, 1988).

Se han llevado a cabo numerosos estudios experimentales realizados con animales, a los que se aplicó dosis de cadmio. Después de periodos prolongados de exposición oral a bajos niveles se comprobó hipertensión, así como efectos: mutágenos y carcinógenos posteriores cuando se inyectaron dosis alta. Se ha encontrado que la administración de cadmio en el agua potable por periodos  breves, a un nivel de 10 mg/litro, causa inhibición parcial de la absorción gastrointestinal del hierro, (Krasovsky, 1981),  en un trabajo, señala efectos generales, tanto tóxicos como gonadotóxicos, debidos al cadmio, (INHEM, 1992).

Hay indicios que sugieren una relación entre la ingestión de cadmio y la hipertensión en el hombre, sin embargo, de momento, tal relación no ha sido concluyente, (INHEM, 1992).

5. Cromo

El cromo (Cr) es usado en síntesis en la industria del acero, en galvanoplastia, en el curtido del cuero y como anticorrosivo en radiadores, (Robertson, 1988).

La evaluación nutricional del cromo se dificulta por el hecho de que no todo se encuentra presente  en los alimentos, en una forma biológicamente activa. La bioasimilación del cromo inorgánico en ellos es muy baja. El cromo trivalente es la forma útil nutricionalmente, mientras que el exavalente  no lo es. Por ello, el contenido total de cromo en los alimentos constituye un indicador válido de la contribución que los mismos hacen a los requerimientos nutricionales del hombre. De igual forma, su contenido en los tejidos del organismo es impreciso por lo inadecuado de los métodos analíticos. Es generalmente aceptado, no obstante, que las concentraciones son muy bajas., (INHEM, 1992).

La ingestión estimada como adecuada es de 50-200 microg/día. Su toxicidad esta en correspondencia con sus valencias; al cromo en forma trivalente no se le atribuye efectos tóxicos,  mientras que es reconocida la toxicidad de la forma hexavalente, la que es causa de irritación y corrosión, (INHEM, 1992).

Se han reportado niveles de cromo en agua que oscilan entre 0.45 y 112 microg/L como valor medio, por lo que su contribución puede ser desde insignificante hasta de 224 microg/dia. Se estima una contribución diaria probable de 17 microg de cromo, o sea, un 22 % de los requerimientos. En ocasiones, cuando el agua contiene 50 microg de cromo por litro, el aporte puede ser superior al brindado por los alimentos. En todos los casos es necesario, siempre que se detecte su presencia en el agua, identificar si se trata de la forma nutricionalmente útil o de cromo hexavalente, (INHEM, 1992).

La dosis letal de un cromo soluble, como el cromato de potasio, el bicromato de potasio o del ácido crómico, es de aproximadamente 5 g. La toxicidad de los compuestos de cromo depende de la valencia del metal. El límite de exposición al polvo metálico y a las sales de cromo de valencia 2 o 3 es de 0.5 mg/m3. Los compuestos más solubles e insolubles de valencia 6 tienen un límite de exposición de 0.05mg/m3, e incluyen el ácido crómico, cromatos, bicromatos, cromato de cinc, cromato de plomo y cromito mineral, (Robertson, 1988).

El cromo y los cromatos son irritantes y destructores para todas las células del organismo. En las muertes por envenenamiento agudo, se encuentra nefritis hemorrágica, (Robertson, 1988).

La manifestación principal del envenenamiento con cromo es la irritación o corrosión.

Envenenamiento agudo (por ingestión): vértigo, sed intensa, dolor abdominal, vómito. La muerte es por uremia, (Robertson, 1988).

Envenenamiento crónico (por inhalación o contacto cutáneo): El contacto cutáneo repetido produce dermatítis que cicatriza con lentitud. La inhalación de vapores de cromo por largos periodos causa ulceración indolora, hemorragia y perforación del tabique nasal. También se han observado conjuntivitis, lagrimo y hepatitis aguda, (Robertson, 1988).

La frecuencia del cáncer pulmonar se halla incrementada hasta 15 veces más que lo normal, en trabajadores expuestos al polvo de cromita, óxido crómico y minerales de cromo. Todos los compuestos en los cuales el cromo tenga valencia de 6 son considerados como carcinógenos, (Robertson, 1988).

           
El límite de exposición se debe observar constantemente. Los polvos y vapores crómicos deben ser controlados. Las soluciones de cromatos no deben tener contacto con la piel, (Robertson, 1988).

6. Arsénico

El arsénico (As) se encuentra en la corteza terrestre en combinación con otros metales, principalmente en forma de sulfuros. En general, el arsénico presente en el ambiente es As (V) y el añadido como contaminante As (III). Los compuestos arsenicales se clasifican en el orden siguiente de menor a mayor toxicidad: As (V), oxido de As (III). Como fuentes de contaminación se encuentran la producción de aceros especiales, pinturas, esmaltes, residuos de usos agrícolas (herbicidas, fungicidas), suplementos minerales en los piensos, emisiones a la atmósfera producidas por combustión del carbón y gases industriales, etc.

El arsénico (As) se utiliza en venenos, insecticidas, herbicidas, pinturas, papel tapíz, cerámica y vidrio. La acción de los ácidos sobre los metales en presencia de arsénico forma el gas arsina. Las aleaciones como el ferro silicón pueden desprender arsina al contacto con agua, ya que el primero puede estar contaminado con arsénico, (Robertson, 1988).

La dosis letal de trióxido de arsénico es de aproximadamente 120 mg. En E.U.A., la cantidad de residuo permisible en los alimentos se limita por la Ley Federal, a 1.4 mg/Kg. Él limite de exposición para la arsina es de 0.5 partes por millón o 0.002 mg/m3; para el arsénico, ácido arsénico, arsenatos, arsenitos y otros compuestos de arsénico es de 0.5mg/m3, (Robertson, 1988).

El arsénico probablemente produce intoxicación combinándose con los grupos sulhidrilo (SH-) de las enzimas e interfiriendo con el metabolismo celular, (Robertson, 1988).

Las manifestaciones principales del envenenamiento con arsénico son trastornos gastrointestinales, La manifestación principal del envenenamiento por arsina es la hemólisis.

Envenenamiento agudo (ingestión): Después de la ingestión de cantidades excesivas de arsénico (10 veces mas de la dosis mínima letal), los síntomas iniciales son los de una gastroenteritis muy grave. La muerte ocurre por insuficiencia circulatoria. Las convulsiones y el coma son los signos terminales, (Robertson, 1988).

Envenenamiento crónico (por ingestión o inhalación): Los órganos o sistemas se afectan en forma variable. El arsénico y sus compuestos son carcinógenos para la piel y posiblemente para otros sistemas orgánicos, (Robertson, 1988).

7. Zinc

El zinc (Zn) es un metal que tiene muchos usos en la industria. Puede encontrarse en forma pura o mezclado con otros metales para formar aleaciones como bronce. También puede encontrarse combinado con otras sustancias químicas, como el cloro (cloruro de zinc).

Los compuestos de zinc se encuentran en forma natural en el aire, el suelo y el agua, y están presentes en todas las comidas. El zinc es un elemento esencial en la comida que necesita el cuerpo en dosis bajas. El no consumir suficiente zinc en la dieta puede provocar una salud pobre y una respuesta inmune baja. El zinc también puede ser dañino si se ingiere mucho (Ramírez,  1999).

La exposición a cantidades pequeñas de compuestos de zinc sucede en forma natural cada día cuando comemos alimentos que los contienen. El zinc también se encuentra como mineral natural en muchas aguas para beber. La exposición a niveles altos de zinc puede ocurrir del agua para beber o de otros líquidos que se almacenan en recipientes de metal galvanizados, flujo a través de tuberías galvanizadas, o que están contaminadas por desechos de zinc provenientes de fuentes industriales o sitios de desechos tóxicos. También pueden ocurrir exposiciones a niveles altos de zinc por la toma de mucho zinc en los suplementos alimenticios.

El zinc entra al cuerpo a través del tracto digestivo cuando una persona come alimento o bebe agua conteniéndolo. También puede entrar a los pulmones cuando se inhala el polvo de zinc o humos de los fundidores de zinc o de las operaciones de soldado en las áreas de trabajo. La cantidad de zinc que pasa directamente a través de la piel es relativamente pequeña. La ruta más importante de exposición cerca de los sitios de desechos parece ser a través del agua contaminada con zinc. Normalmente, el zinc abandona el cuerpo mediante la orina y en las heces.

La importancia del zinc en la nutrición humana fue reconsiderada a partir de 1962, cuando se observaron deficiencias nutricionalas atribuidas al mismo.

El zinc esta muy difundido en los alimentos comúnmente consumidos, en especial en los de origen animal, particularmente de procedencia marina. La recomendación dietética admisible (RDA) del zinc es de 15 mg/dia. En estudios realizados por la EPA se han encontrado niveles de zinc en agua que oscilan entre 100 y 245 microg/L, (INHEM, 1992).

Los mecanismos de absorción de este nutriente son insuficientemente conocidos, pero aparentemente pueden ser regulados. El zinc posee una baja toxicidad oral; los mayores efectos tóxicos se asocian con una insuficiente ingestión de cobre. Se ha reportado que el zinc disminuye la toxicidad del cadmio, y que en presencia del calcio la bioasimilación del zinc, (INHEM, 1992).

Si asumimos una concentración media de 200 microg/L en el agua de bebida, por esa vía se aportaría 0.4 mg, o sea, aproximadamente el 3 % de los requerimientos diarios, lo que representa un aporte mínimo. No obstante, cuando existe una deficiente ingestión en la dieta, este potencial no debe ser ignorado. En aguas con concentraciones máximas, el aporte a la nutrición mineral puede llegar alcanzar hasta un 20 %  de los requerimientos, (INHEM, 1992).

Los niveles de zinc que producen efectos a la salud son generalmente mucho mayores que los recomendados para una dieta normal, para el zinc es de 15 mg/dia (para hombres) y 12 mg/dia (para mujeres). Si se ingieren dosis grandes de zinc (de 10 a 15 veces mayor a lo recomendado), aun por corto tiempo, pueden ocurrir problemas estomacales y digestivos. Demasiado zinc puede también interferir con el sistema inmune del cuerpo y con la habilidad del cuerpo para asimilar y usar otros minerales esenciales como el cobre y el hierro. Cuando se inhalan grandes cantidades de zinc (como polvo de zinc o humos de fundición o soldado), puede ocurrir una enfermedad o síndrome especifica a corto plazo llamado fiebre de humo del metal. Se conoce muy poco acerca de los efectos  a largo plazo de respirar polvos o humos. Se desconoce si el zinc puede o no causar cáncer o defectos de nacimiento, (Ramírez, 1999).

8. Níquel

El níquel (Ni) es un elemento metálico de color blanco plateado  perteneciente al grupo VIII b de la Tabla Periódica, resistente a los álcalis, pero, que generalmente se disuelve en ácidos oxidantes  diluidos. La solubilidad de los compuestos de níquel en agua, que es un importante factor en todas las rutas de absorción, es variable, así los cloruros, sulfatos y nitratos de níquel son solubles en agua, mientras que los carbonatos, sulfuros y óxidos de níquel no lo son. El carbonilo de níquel, que es el compuesto más rápido y extensamente absorbido por las membranas biológicas es un liquido volátil que se descompone a 50 °C. En los sistemas biológicos el níquel disuelto, puede formar complejos y ligarse a la materia orgánica. Este elemento y sus diferentes  compuestos, se encuentran ampliamente distribuidos en el ambiente, incluyendo plantas y animales usados para el consumo humano, (INHEM, 1992).

Diversos efectos tóxicos han sido relacionados con la exposición  a níquel o sus compuestos. Estos pueden ser de tipo agudo o crónico, relacionados con el tipo de compuestos y las características de la exposición.

El contacto dérmico puede dar lugar  a dermatitis  en los sitios de piel descubierta y la inhalación ocasiona irritación del tracto respiratorio y asma. Aunque algunas,  y quizás todas las formas de níquel pueden ser carcinógenas, con los niveles normales de exposición en muchos sectores de la industria de este metal hay un riesgo pequeño o no detectable, entre ellos se encuentran  algunos procesos que en el pasado estaban asociados  con un riesgo elevado de cáncer pulmonar y nasal. Se ha reportado que exposiciones prolongadas a níquel soluble  a concentraciones del orden de 1 mg/m3 puede causar marcado incremento en el riesgo relativo de cáncer pulmonar, pero el riesgo relativo en trabajadores expuestos  a niveles medios de níquel metálico de cerca de 0.5 mg/m3 es de aproximadamente 1.0, (INEHM, 1992).

El riesgo de cáncer, para un nivel de exposición dado, parece ser superior para los compuestos de níquel metálico y posiblemente para otras formas.  

El níquel es un elemento que se encuentra por doquier, los suelos típicos contienen entre 10 y 100 mg de níquel por Kg. Muchas sales de níquel son solubles en el agua, por lo que puede dar origen a la contaminación de este recurso; ha habido problemas importantes relacionados con la descarga industrial de efluentes que contienen compuestos de níquel, en cursos de agua. Se tienen informes de niveles de níquel que han alcanzado hasta 1 mg/L (1ppm) en aguas superficiales.

El tratamiento convencional del agua remueve algo de níquel, de manera que los niveles de agua tratada son generalmente más bajos que los de agua sometida a tratamiento. En algunos estudios globales se han podido identificar los niveles de níquel, especialmente cuando las instalaciones interiores se emplean piezas niqueladas. En muy raras ocasiones se hallaron niveles en el agua potable que llegaron a los 0.5 mg/L. Si se supone que el consumo de agua es de 2 litros al día, la exposición humana al níquel por esta vía no excedería de ordinario de 10-20 microg/dia, (INEHM, 1992).

El níquel es un elemento relativamente tóxico, pero el nivel que suelen hallarse en los alimentos y el agua no se consideran como una amenaza seria para la salud. Sin embargo, en estudios preliminares realizados con animales, se ha comprobado que las dosis elevadas(1600 mg/Kg en la dieta) producían efectos tóxicos mínimos (disminuyo él número de crías de ratones destetados). Dichos efectos no pudieron ser verificados en otros estudios posteriores efectuados sobre la reproducción de tres generaciones, durante las cuales las ratas y ratones bebieron agua potable que contenía 5 mg de níquel por litro durante todo su ciclo vital, sin que se presentaran efectos adversos, (INEHM, 1992).

Se  ha comprobado que ciertos compuestos de níquel son carcinógenos, en experimentos con animales. No obstante, normalmente no se considera que los compuestos solubles de níquel sean carcinógenos  ni para las personas ni para los animales. Al igual que ocurre con otros cationes bivalentes, el níquel puede reaccionar con el DNA, y cuando las concentraciones son altas, puede producirse daño que afecte a este. Como quedo demostrado en pruebas de mutagenicidad realizadas en vitro, (INHEM, 1992).

En 1987-1988, en la región de Moa, extremo oriental de cuba, se estudiaron las concentraciones de níquel en el agua de cinco fuentes de abasto para consumo de la población. Las medianas de las concentraciones detectadas fueron de 0.017-0.045 mg/L. La norma vigente en el país establece una CMA = 0.02 mg/L, por lo que los niveles, en general, fueron altos, (INEHM, 1992).

9. Cobre

El cobre (Cu) fue uno de los primeros metales usados por el hombre en estado puro, por la fácil extracción de sus minerales. La contaminación ambiental por cobre es poco frecuente. Se ha detectado en aguas que discurren próximas a yacimientos, así como terrenos y plantas cercanas o sometidas a tratamientos agrícolas con sales cúpricas, dadas sus aplicaciones como: pesticidas, herbicidas y plaguicidas.

El cobre puede determinarse fácilmente en muestras contaminadas mediante la técnica de absorción atómica en llama y por emisión por plasma (ICP). Sin embargo, en numerosas muestra ambiental el cobre se presenta a concentraciones inferiores al limite de detección de esta técnica,

El cobre es un nutriente esencial. Existen evidencias de que la ingestión de cobre es inferior a la requerida para una optima nutrición humana. La concentración del cobre en la superficie terrestre se estima en 50  mg/Kg. La forma química en que se encuentra el mismo en el agua no esta totalmente determinada, se presume que se encuentre en forma oxidada, Cu+2 (ion cúprico) combinado con diferentes enlaces orgánicos. Su concentración, tanto en agua como en alimentos, es extremadamente variable. En algunos estudios se ha reportado un contenido medio de 60-150 microg/L en las aguas, (INHEM, 1992).

Aunque no esta definida una RDA para el cobre, se ha estimado por varios autores como adecuada una ingestión de 2-3 mg/dia. La ingestión de 1.3 a 2 mg puede ser suficiente para mantener el balance nutricional en niñas adolescentes y en adultos de ambos sexos, según reportes de la National Academy of Sciencies de los Estados Unidos, (INHEM, 1992).

El tracto gastrointestinal constituye una excelente barrera a la toxicidad del cobre por la vía oral. Si asumimos una concentración de cobre de 0.1 mg/L en el agua de bebida, un hombre ingiere 0.2 mg de cobre, que equivalen a una contribución entre 6 y 10 5 de lo estimado como adecuado. En aguas con concentraciones mayores, esta puede aportar hasta un 40 % de los requerimientos, (INHEM, 1992).

10. Norma Oficial Mexicana

La Norma Oficial Mexicana, PROY-127-SSA1-250-2007, modifica a la Norma NOM-127-SSA1-1994-SALUD. Para uso y consumo humano establece límites máximos permisibles de la calidad del agua (www.cofemermin.gob.mx).

Cuadro: Límites máximos permisibles de metales y metaloides en agua
PRY-NOM-SSA1-250-2007

        Cuadro: Contaminantes inorgánicos comunes que causan enfermedades.

CONCLUSIONES

La contaminación por metales pesados esta asociada usualmente con las descargas municipales, agrícolas e industriales que van directamente hacia los ríos y lagos de cuencas hidrológicas. Sin embargo también se relacionan con la lixiviación de desechos inorgánicos, descargas sólidas de residuos peligrosos y basuras domesticas e industriales, que afecta a los cuerpos de agua.

Es urgente que se realice el saneamiento de las cuencas hidrológicas evitando que la industria tire sus desechos a la misma y que sus plantas de tratamiento sean adecuadas  al tipo de desecho industrial ya que en la actualidad son obsoletas algunas de ellas, el crecimiento  de la población humana a rebasado los limites de contaminación, quedando una gran reflexión y un gran compromiso para ello.

BIBLIOGRAFÍA

1. Alejo. M.L., (2004). director de Tesis, Dr. Gómez Reyna José Antonio. Tesis para obtener el grado de Doctor en Ingeniería y Tecnología. “Estudio de la presencia de metales pesados en peces en el Lago de Chapala”, Universidad de Guadalajara, Guadalajara, Jalisco, pp 105-113.
2. Dickson, T.R. (1999). “Química con enfoque ecológico”, Editorial Limusa, México, Distrito Federal, México, pp 96-263.
3. INHEM. (1992). “Agua y Salud”, Editorial Ciencias Medicas. Instituto Nacional de Higiene Epidemología y microbiología. La Habana, Cuba, pp 20-59.
4. Krasovsky, G.N. (1981). “The need for revising the existing higiene standard for mercury in water”, Gigieena sanitarija, pp 1-20.
5. Ramírez, M.W. (1999). director de Tesis. Dr. Juan Villalvazo Naranjo. Tesis para obtener el grado Maestría en Ingeniería de Proyectos. “Diseño de un modelo de saneamiento de suelos contaminados con metales pesados derivados de la explotación minera”, Universidad de Guadalajara, Guadalajara, Jalisco. México, pp 8-17.
6. Robertson, W.O. , Dreisbach, R.H. (1988). “Toxicología clínica”, Editorial el Manual  Moderno, México, Distrito Federal, México, pp 205-231.
7. http://www.cofemermin.gob.mx

Por: *Mtro. José Ángel luna Encinas
*Ing. Gustavo Barajas Pérez
*Escuela Politécnica de Guadalajara
Sistema de educación media superior
Universidad de Guadalajara

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