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 Ambiente Resíduos

Aspectos ambientais e toxicológicos dos metais pesados

Conheça os aspectos ambientais e toxicológicos de alguns metais pesados.

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Arsênio 

  • Elemento de ocorrência natural na crosta terrestre;
  • Quando puro apresenta-se acinzentado;
  • Encontra-se, geralmente, combinado com: oxigênio, cloro, enxofre etc;
  • Apresenta-se na forma de compostos orgânicos e inorgânicos, oriundos de fontes naturais e/ou antropogênicas.


Propriedades físico-químicas
O Arsênio pertence ao Grupo VA da Tabela Periódica. É um elemento metalóide, cor cinza-prateada e estado sólido cristalino (As) / PA-74,92g/d = 5,72g/cm3 / PF = 817ºC a 28 atm / PE = 613ºC (sublima).

Compostos químicos
Arsenato de Cálcio [Ca3(AsO4)2] e o Arsenito de Cálcio [Ca(AsO2)2] são hidrossolúveis, sendo que o arsenato de sódio (Na3AsO4)e o arsenito de sódio (NaAsO2), possuem solubilidade em água mais elevada. O trióxido de arsênico e o ácido arsênico (H3AsO4), são também solúveis na água, sendo que o trissulfeto de arsênico (As2S3) é praticamente insolúvel na água. Quando aquecidos sofrem decomposição, emitindo fumos arsenicais tóxicos.

A arsina (AsH3), é um gás incolor com odor de alho solúvel na água e pouco solúvel na água, no álcool e em álcalis.

Exposição humana

  • A exposição humana ao Arsênio (As) poderá ocorrer a partir de fontes naturais e antropogênicas;
  • Pela sua ampla distribuição no ambiente, o homem expõe-se a baixos teores do metal;
  • Os alimentos (peixes e crustáceos) constituem-se na principal fonte de exposição ao Arsênio (As) e quantidades menores são oriundas da água potável e do ar;


Fontes naturais de exposição

  •  Regiões com elevadas concentrações de As-inorg. na água;
  •  Solos contendo minas de arsênico; com ingestão do metal sob a forma de partículas por crianças;


Fontes antropogênicas

  • Depósitos finais de rejeitos químicos;
  • Manufatura (fusão) de cobre e outros metais;
  • Combustíveis fósseis;
  • Praguicidas;
  • Raticidas;
  • Usos em tintas, corantes etc.


Toxicocinética

Absorção

Pulmonar: tamanho da partícula, solubilidade e forma química; As+3 é a principal forma presente no material particulado

TGI : superior a 90% tanto como As+3 como As+5

Cutânea: dados da literatura inconclusivos


Distribuição

  • Elevada ligação aos eritrócitos; (3 vezes superiores ao plasma);
  • Baixa ligação às proteínas plasmáticas
  • Deposita-se nos cabelos, unhas (Linhas de Mee's) e pele;
  • As formas inorgânicas atravessam a barreira placentária;
  • Concentrações no cordão umbilical são semelhantes às do sangue materno.

 

Biotransformação

  • Fase I : As +5 Þ As +3
  • Fase II : As+3 Þ As+2-CH3 (AMA) Þ CH3AsCH3 (ADA)
  • O ácido dimetilarsínico é o principal produto de biotransformação;
  • A metilação reduz a toxicidade dos compostos;
  • A toxicidade é resultante da limitação da metilação do As.


Excreção

  • Urina: 10% Arsênico inorgânico; 10-20% Ácido monometilarsínico; 60-80% ácido dimetilarsínico (ácido cacodílico)
  • T1/2 após exposição aguda: 10 horas (As inorgânico), 30 horas (As orgânico);
  • Descamação da pele e suor: Arsênico inorgânico.


Mecanismos de ação tóxica

  • Efeito tóxico do As é devido principalmente a sua forma trivalente;
  • Possui grande afinidade por grupos sulfidrilas de enzimas e proteínas;
  • Admite-se a redução mitocondrial do As+5 Þ As +3 , que exerceria efeitos tóxicos;


Efeito tóxico principal

Inibição da respiração mitocondrial;

Competição com fosfato durante a fosforilação oxidativa;

Inibe a conversão de piruvato a Acetil-COA, pela reação com ácido Lipóico;

Reage com 2-cetoglutárico desidrogenase, impedindo a conversão a Succinil COA, o que desacopla a fosforilação oxidativa e estimula a ATPase mitocondrial.


Sinais e sintomas da intoxicação

Efeitos tóxicos agudos

  • Cardiotoxicidade: arritmias cardíacas com evolução a falência cardiovascular;
  • Toxicidade ao TGI: irritação, náuseas, vômitos; semelhantes à água de arroz com odor aliáceo
  • Toxicidade hematopoiética: anemia e granulocitopenia;
  • Neurotoxicidade: perda da sensibilidade periférica.


Efeitos tóxicos crônicos

  • Hepatotoxicidade: icterícia, cirrose hepática (alterações na estrutura das mitocôndrias);
  • Doença vascular periférica: acrocianose;
  • Neurotoxicidade: periférica e central - alterações sensoriais, parestesia, fraqueza,etc... A neuropatia periférica envolve neurônios sensoriais e motores;
  • Carcinogenicidade: reconhecido com causador de câncer de pele e pulmão em humanos;
  • Outros: Hemangiosarcoma do fígado, adenocarcinoma renal, carcinoma.


Indicadores biológicos de exposição

Sangue: avalia exposição recente apenas nos casos de intoxicação aguda;

Urina: avalia exposição recente nos casos de intoxicação aguda e crônica;

Cabelo: avalia exposição passada, deve-se distinguir de contaminação pelo meio ambiente;

Unhas: avalia exposição passada, deve-se distinguir de contaminação pelo meio ambiente;

Recomendações para coleta: no último dia da jornada de trabalho

IBMP recomendado pela NR-7/MT/Brasil: As inorgânico na urina: 50m g/g de creatinina

VR recomendado pela NR-7/MT/Brasil: As inorgânico na urina: até 10m g/g de creatinina

 


Mercúrio            

Único metal pesado em estado líquido nas CNTP;

Presente no meio ambiente sob a forma de compostos orgânicos e inorgânicos;

Responsável por vários casos de intoxicação humana e animal;

Largamente empregado nos garimpos de ouro da Amazônia;

O mercúrio é largamente usado nos diversos ramos de atividade humana;

Fontes naturais: desgaseificação da crosta terrestre e erupções vulcânicas, queima de combustíveis fósseis;

Fontes Antropogênicas: mineração (amalgamação do ouro), indústrias cerâmicas, farmacêuticas, instrumentos de medição, elétricos, baterias, soda caústica, produção de cosméticos, manufatura de produtos texteis, etc.


Exposição aguda

  • Tentativas de homicídio ou suicídio;
  • Acidentes com aparelhos de precisão.


Exposição crônica

Ocupacional: garimpagem, fábrica de lâmpadas, odontologia etc.

Ambiental: desgaseificação da crosta terrestre, ar e água contendo elevados teores do metal.

Alimentos: peixes contendo teores elevados do metal.

Medicamentos: medicamentos tópicos e amálgama dentário.


Toxicocinética

Absorção

T.G.I. Hg+2 - 7-15%

Hg0 - <0,01%

CH3Hg+ - 90-95%

PULMÃO: Hg+2 - 7-10%

Hg0 - >95%

CUTÂNEA: Hg0 - 15%

CH3Hg+ 50%


Distribuição

  • Amplamente distribuídos pelo organismo humano;
  • Secretado pelo leite materno ( 5% dos teores maternos);
  • Rins possuem elevados teores ( exposição a Hg0 e Hg+2);
  • S.N.C. possui elevados teores de organomercuriais ( córtex);


Passagem pela placenta: Uptake de organomercuriais é 10 a 40 vezes superior aos mercuriais inorgânicos.


Biotransformação

  • Oxidação do Hg0 a Hg+2 pelas catalases;
  • Clivagem da ligação mercúrio - carbono dos organomercuriais.


Excreção

  • Hg0 Pequena fração inalterada no ar exalado
  • Urina: Hg+2 Urina ( principal)
  • Fezes: CH3Hg+ Fezes (90%)
  • Urina: quando ionizado
  • t ½ : metilmercúrio : média de 70 dias
  • mercúrio inorgânico: 35- 90 dias


Mecanismos de ação tóxica

  • Grande afinidade por grupos sulfidrilas constituintes de enzimas e proteínas essenciais ao organismo;
  • Ligação a enzimas microssomais e mitocondriais acarretando injúria celular não específica e morte celular;
  • Patologia de cunho imunológico (glomerulopatia)


Sinais e sintomas de intoxicação

  • Depressão, fadiga, tremores, parestesias, descontrole motor, perda da memória;
  • Estomatite, dentes soltos;
  • Alucinações, febre;
  • Teratogenia;
  • Redução do campo visual.


Avaliação da exposição humana

  • Mercúrio inorgânico
  • Urina: Informação de exposição em andamento
  • Válida em exposição contínua, por no mínimo 12 meses;
  • Valor de referência: 3,5 m g/g de creatinina;
  • IBMP/NR-7/MT: 35m g/g de creatinina
  • Sangue: influenciada pelo consumo de alimentos;
  • IBMP/ACGIH/USA: 15m g/L
  • Organomercuriais;
  • Sangue: atualmente empregado;
  • LTB/ACGIH/USA: 10m g/dL
  • Cabelo: empregado na avaliação de exposição ambiental;
  • distinguir de exposição ocupacional;
  • valores de referência 1,0m g/g




Cádmio            

Elemento naturalmente presente na crosta terrestre;

Coloração branco prateada;

No meio ambiente encontra-se associado ao oxigênio, cloro ou enxofre.


Propriedades físico-químicas

Pertence ao grupo IIB da Tabela Periódica / Possui elevada pressão de vapor;

PF = 320,90C / PE = 7650C/ Oxida-se rapidamente no ar em forma de vapor produzindo CdO / Dissolve-se em soluções ácidas e no NH4NO3;

Sulfetos, carbonatos e óxidos são quase insolúveis na água, ao passo que os nitratos, halogenatos e sulfatos são hidrossolúveis.


Exposição humana ao cádmio

Alimentos: frutas, bebidas, vegetais e batata;

Fumaça do Cigarro: 2 a 40 ppb ( 1-3m g/dia);

Indústrias:

  • Produção de ligas metálicas;
  • Praguicidas;
  • Equipamentos elétricos (transistores, baterias, etc.);
  • Produção e uso de tintas;
  • Produção de plásticos;
  • Trabalhos de Impressão.



Exposição aguda

  • Tentativas de homicídio e suicídio;
  • Ingestão acidental de alimentos e bebidas com altos teores do metal;


Exposição crônica

Ocupacional: galvanoplastia, soldagens, baterias, etc.

Ambiental: Cigarros e ar de regiões contaminadas pelo metal;

Alimentar: carnes, frutas e peixes ( 1- 50 m g/Kg) elevadas concentrações em mariscos.


Toxicocinética

  • Absorção via respiratória:
  • Aerossóis, poeiras e fumos;
  • Absorção estimada em 0,1 a 50%;
  • Influenciada pelo tamanho e propriedades químicas.


Absorção via cutânea:

  • Insignificante, necessita de maiores estudos;
  • TGI, 3 a 7% são absorvidos;
  • Mãos contaminadas e depuração de partículas da via respiratória.

 

Distribuição

  • Eritrócitos ligado a metalotioneínas;
  • Ligação a outras proteínas de elevado peso molecular;
  • 40-80% deposita-se no fígado e rins (1/3);
  • 20% deposita-se nos músculos;
  • t ½ :10 a 30 anos;
  • Pouca passagem pela placenta que possuí


Excreção

  • Urina: principal via de excreção;
  • Fezes: fração não absorvida
  • Mecanismos de ação tóxica
  • Danos renais;
  • Danos ósseos;
  • Danos ao sistema cardiovascular.

 

Sinais e sintomas de intoxicação

Intoxicação aguda: transtornos gastrintestinais, traqueobronquite, pneumonia e edema pulmonar (óbito por doença pulmonar > 20%)

Intoxicação Crônica: transtornos gastrintestinais, anemia, eosinofilia, descoloração dos dentes, enfisema pulmonar, hipertensão arterial, danos ao miocárdio, doença renal.


Diagnóstico da intoxicação

Urina: útil após 06 meses de exposição crônica, quando indica a exposição recente;

Sangue:
indica apenas exposição recente;

B2 microglobulina:
evidencia lesões precoces nas células renais;

Metalotioneínas e proteína ligada ao retinol:
faltam estudos complementares;

VR- NR-7/MT/Brasil:
2m g/g de creatinina;

IBMP- NR-7/MT/Brasil:
5m g/g de creatinina;

VR-ACGIH/USA:
0,6 m g/L de sangue;

IBMP- ACGIH/USA: 5 m g/L de sangue.



Chumbo            

Metal largamente empregado pelo homem desde tempos antigos;

As concentrações de chumbo no organismo humano decaíram após a retirada deste da gasolina;

A exposição humana ocorre por fontes naturais e antropogênicas.


Propriedades Físicas e Químicas


É um metal dúctil, maleável, de cor prateada ou cinza-azulada, resistente à corrosão / Pertence ao grupo IV-B da Tabela Periódica;

PA = 207,2g/ d = 11,35g/cm3 a 200C / PF = 327,50C / PE = 17400C;

Em alguns países, o Pb (C2H5) e o Pb (CH3)4 ainda são usados como aditivos de combustíveis, sendo que estes compostos apresentam lipossolubilidade.


Exposição humana ao chumbo

Fontes Naturais:

Fontes Antropogênicas:

  • Mineração, fundição e refino de Pb e outros metais;
  • Indústrias petrolíferas;
  • Indústrias de cerâmicas: utensílios domésticos;
  • Mecânica de veículos;
  • Produção de vidro e produtos de borracha;
  • Produção de tintas ( brinquedos) e produtos cosméticos;
  • Encanamentos de água;
  • Construção civil.



Exposição Aguda

  • Tentativas de homicídio e suicídio;
  • Ingestão acidental de alimentos e bebidas com altos teores.



Exposição Crônica

Ocupacional: galvanoplastia, soldagens, baterias, petrolífera, cerâmica, cabos, tubulações e munições etc.

Ambiental:
tintas, água e ar de regiões contaminadas pelo metal;

Alimentar:
alimentos e água com elevados teores do metal.


Toxicocinética

TGI: adultos estimada entre 5 a 15%; crianças é estimada entre 30 a 40%;

absorção é favorecida pela redução da ingestão de Ca e Fe;

Pulmão: particulado, poeiras e pós;

  • influenciada pelas concentrações no ar e propriedades físico- químicas do material;
  • partículas com diâmetro inferior a 5m m são absorvidas em frações superiores a 90%.

Cutânea: elevada absorção de compostos orgânicos de chumbo


Distribuição

  • Ossos: t ½ de até 20 anos;
  • Elevadas concentrações ( superiores a 50%);
  • Remoção lenta;
  • Aumenta a concentração com o passar da idade;
  • Durante a vida: concentração é de 200 a 500mg;
  • Mobilizado: gravidez, osteoporose, etc.
  • Tecidos moles: reduzida t ½ de 35 dias;
  • Cérebro: hipocampo, cerebelo e medula.


Excreção

  • Filtração glomerular;
  • Há reabsorção tubular;
  • Em elevadas concentrações há transporte transtubular.
  • Mecanismos de ação tóxica
  • Neurotoxicidade;
  • Nefrotoxicidade;
  • Toxicidade para o sangue.


Intoxicação Crônica

Alteração encéfalo - polineurítica: encefalopatia- alterações subclínicas sensoriais e das funções psicomotoras ( disfunção visual, mudança de personalidade, etc)

Alteração astênica: fadiga, dor de cabeça, insônia, dores musculares, parestesia e paralisia dos músculos tensores

Alteração hematológica: anemia hipocrômica moderada com microcitose, reticulocitose e aumento dos pontos basófilos nos eritrócitos

Alteração renal: nefropatia não específica, proteinúria, aminoacidúria, uricacidúria, etc.

Alterações cardiovasculares: miocardite crônica, aterosclerose precoce com alterações cerebrovasculares e hipertensão.

Alterações hepáticas: hepatite tóxica

Alterações gastrintestinais: cólicas satúrnicas (espasmos musculares devido a irritação vagal) anorexia, constipação ou diarréia.

Diagnóstico da intoxicação

Chumbo no sangue: Correlaciona-se com as concentrações no ar;

  • Avalia exposição recente;
  • Valor de referência 40m g/100mL;
  • BMP: 60m g/100mL

Chumbo na urina: Avalia exposição recente;

  • Pouco exato;
  • Interferentes: fatores ambientais, dieta, ingestão de líquidos e função renal;
  • IBMP: 100m g/g de creatinina.

Zinco protoporfirina: Boa correlação com o chumbo no sangue;

  • Tempo elevado entre exposição e aumento nos teores;
  • Após exposição permanece por longo tempo elevada;

Interferentes: anemia hemolítica,deficiência nutricional de Fe, protoporfirina eritropoiética;

  • Valor de referência: 40m g/100mL;
  • IBMP: 100m g/100mL.

ALA Urinário: Indicador biológico de efeito crítico;

Interferentes: porfiria intermitente, tirosinemia hereditária.

  • Valor de referência: 4,5mg/g de creatinina;
  • IBMP: 10,0mg/g de creatinina




Manganês            

É um metal de cor cinza, sendo mais duro e quebradiço que o Fe / Pertence ao Grupo VII-B da Tabela Periódica / PA = 54,938g/ d = 7,21 a 7,40 g/cm3 (dependendo de forma alotrópica) / PF = 1.2600C / PE = 19620C / Apresenta boa solubilidade em ácidos inorgânicos diluídos.

Os óxidos, carbonatos e silicatos são os mais abundantes na natureza; apresentando insolubilidade na água. O MnCl2 é pouco hidrossolúvel .

O composto denominado ciclopentadienila tricarbonila de manganês [MCT, C2H5 - Mn(Co)3] é pouco solúvel na água e muito solúvel na gasolina, óleo e álcool etílico.

O minério de Mn de maior ocorrência na natureza é a pirolusita, com 40% a 80% de MnO2, e, sua extração é uma importante fonte de exposição: ligas Fe/Mn e Fe/ Si/ Mn, fósforo de segurança, pilhas secas, ligas não ferrosas (Cu e Ni), esmalte porcelanizado, fertilizante, fungicidas, rações para animais, eletrodos para solda, catalisadores, vidros, tintas, cerâmica, materiais elétricos e produtos farmacêuticos.

As exposições ocupacionais mais significativas ocorrem pelos fumos e poeiras do Mn.

Nas exposições ocupacionais, a principal via de introdução e absorção de manganês é o trato respiratório.

No sangue, o manganês encontra-se principalmente nos eritrócitos, e sua concentração é cerca de 20 a 25 vezes superior à plasmática. Encontra-se em níveis mais elevados, no fígado, conjugado aos sais biliares.

Também são encontrados níveis relativamente elevados nos pulmões, rins, glândulas endócrinas (tireóide, pituitária, supra-renais), intestino delgado e testículos.

O manganês atravessa a barreira hematoencefálica.

Os ossos e o cérebro são sítios de eliminação mais lenta.

A principal via de eliminação é a biliar, e, ela parece ser o principal mecanismo regulador dos níveis de manganês nos tecidos.

Meia vida biológica de 37 dias.


Mecanismo de ação tóxica

Comprometimento do sistema extrapiramidal;

Semelhança com o parkinsonismo.

Sinais e sintomas de intoxicação

Anorexia, cefaléia, insônia e fraqueza geral;

Manifestações extrapiramidais: distúrbios da fala e redução da habilidade nos movimentos finos;

Alterações neurológicas e psicomotoras: hipertonia muscular, astenia, parestesias, dores musculares, alteração da fala e da libido.


Diagnóstico laboratorial

Determinação da manganúria:

Valores de referência: 1 a 10ug/mL

(Conteúdo das apostilas do Curso Aspectos Ambientais e Toxicologicos dos Metais Pesados, ministrado por Geraldo de Assis Guimarães e José Luiz Vieira (autor das apostilas) realizado na SEPAT-PA do CREA-PA nos dias 15 e 16 de dezembro de 2000).

Autor: Prof. Geraldo de Assis Guimarães



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