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O desenvolvimento da Tabela Periódica de Elementos Químicos é uma das realizações mais significativas na ciência e um conceito científico unificador, com amplas implicações para a prática moderna da química, física, biologia e muitas outras ciências naturais. O Ano Internacional da Tabela Periódica de Elementos Químicos em 2019 coincide com o 150º aniversário da descoberta do Sistema Periódico por Mendeleev em 1869 – uma época para considerar a sua aplicação e progresso para permitir uma maior exploração do nosso ambiente natural e de impacto humano. É uma ferramenta única, permitindo aos cientistas prever o aparecimento e as propriedades da matéria na Terra e no Universo. No entanto, mesmo que a Tabela Periódica de Elementos Químicos esteja relativamente bem definida, alguns termos controversos ainda estão em uso. De facto, o termo “metal pesado” é um termo comum utilizado durante décadas nas ciências, e ainda mais nas ciências ambientais (Figura 1), particularmente em estudos de impactos da poluição. Como a utilização do termo parece ter aumentado (anualmente 8% a 10% nestes últimos dez anos, Figura 2), salientamos a relevância da utilização do termo “Elemento(s) potencialmente tóxico(s)” (PTEs) , que necessita de uma aprovação mais explícita, e ilustramos os elementos químicos que precisam de ser considerados.
Em 1980, Nieboer e Richardson já tinham proposto a substituição deste termo não descritível por uma classificação biológica e quimicamente significativa. Além disso, de acordo com a União Internacional de Química Pura e Aplicada, o termo “metal pesado” é considerado impreciso na melhor das hipóteses e sem sentido e enganador na pior das hipóteses. A utilização deste termo é fortemente desencorajada, especialmente porque não existe uma definição estandardizada. Em 2004, Hodson considerou-os como “bogey men” geoquímicos. Em 2007, Chapman propôs pela primeira vez manter este termo para música e não para ciência. Em 2010, Hübner et al. propuseram passar da semântica à pragmática, enquanto Madrid recorda a controvérsia de longa data e por vezes esquecida. Nikimnaa e Schlenk insistiram ainda mais no termo mal definido. Em 2012, Chapman continuou a escrever na cacofonia e não na sinfonia em torno de “metais pesados” e Batley et al. apresentaram ainda uma discussão detalhada sobre a sua utilidade. No entanto, alguns autores ainda propuseram alguma forma de definição. Em 2010, Appenroth definiu-os em ciências vegetais , e em 2018, Ali e Kahn propuseram a sua própria definição “abrangente”. Mais recentemente, Pourret e Bollinger questionaram o uso do termo “metais pesados” – para usar ou não usar?- e Pourret propôs claramente a proibição deste termo da literatura científica, mas porquê?
Overall, o termo “metal pesado” baseia-se na categorização por densidade ou massa molar (zinco ou cobre têm densidade e massa molar relativamente baixas em comparação com lantanídeos e actinídeos). É frequentemente utilizado como nome de grupo para metais (ou seja, metais de transição do vanádio para o zinco) que estão associados à contaminação e toxicidade potencial. A lista de “metais pesados” não está claramente definida e frequentemente mistura metais, metalóides e não metálicos sem uma definição clara. Eventualmente, a conotação pejorativa de “pesados” associados à toxicidade do metal induz uma espécie de medo na sociedade. Todos os chamados “metais pesados” e os seus compostos podem ter uma toxicidade relativamente elevada (por exemplo, chumbo ou cádmio). No entanto, os metais nem sempre são tóxicos e alguns dependem de facto da dose e dos níveis de exposição e do organismo/população receptora, o equilíbrio entre o essencial ou tóxico pode inclinar-se (por exemplo, níquel ou zinco).
Neste parecer apresentado ao Jornal Internacional de Investigação Ambiental e Saúde Pública, analisamos o progresso das ciências ambientais e da medicina dentro de uma população de amostras restrita. Entre os 167 artigos com o termo “heavy metal” no título e os 996 com ele no assunto, que identificámos a partir de um total de 12.700 artigos publicados no International Journal of Environmental Research and Public Health nas bases de dados amplamente utilizadas do Scopus e da Web of Science utilizando o termo de pesquisa “heavy metal” (dados consultados a 10 de Outubro de 2019), encontramos chumbo (Pb), cádmio (Cd) e zinco (Zn) como os três elementos mais estudados (69%, 67% e 62%, respectivamente, ao considerar o termo “metal pesado” no título (n = 167), e 32%, 30% e 23%, respectivamente, ao considerar o termo no assunto (n = 996); Tabela 1 e Figura 4). Além disso, estes elementos estão mais frequentemente associados à monitorização baseada em concentrações totais ou extraíveis nos solos, sedimentos ou água, a fim de caracterizar a poluição, realizar uma avaliação dos riscos e identificar a exposição ambiental e os perigos para a saúde (Figura 3). Para além destes elementos químicos, a palavra-chave “China” apareceu então em 44% dos artigos (73/167) e 58% dos artigos foram co-autores por investigadores de instituições chinesas (97/167), reflectindo em parte o surgimento de uma intensa actividade de investigação sobre questões ambientais generalizadas na região. Também os relatórios emergentes em revistas de língua inglesa, talvez tenham reforçado o crescimento do termo, resultado da perpetuação da abordagem a uma prática estabelecida e de longa data.
Tabela 1
Ocorrência dos primeiros 10 elementos em palavras-chave do artigo com “heavy metal” ou “elemento potencialmente tóxico” no assunto dos artigos publicados no International Journal of Environmental Research and Public Health (proveniente da Scopus, dados acedidos a 10 de Outubro de 2019).
Rank | “Heavy Metal” (n = 996) | Rank | “Potencialmente Elemento Tóxico” (n = 131) | |||||
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Element | n | % | Element | n | % | |||
1 | Pb | 321 | 32 | 1 | Pb | 72 | 55 | |
2 | Cd | 298 | 30 | 2 | Cd | 70 | 54 | |
3 | Zn | 228 | 23 | 3 | Zn | 58 | 44 | |
4 | Cu | 225 | 23 | 4 | 4 | Cu | 57 | 44 |
5 | As | 208 | 21 | 5 | As | 47 | 36 | |
6 | Cr | 193 | 19 | 6 | Cr | 44 | 34 | |
7 | Ni | 158 | 16 | 7 | Ni | Ni | 38 | 29 |
8 | Hg | 141 | 14 | 14 | 8 | Hg | 29 | 22 |
9 | Mn | 107 | 11 | 9 | Mn | 23 | 18 | |
10 | Fe | 85 | 9 | 10 | Co | 20 | 15 |
Em ciência ambiental, a especiação química (forma molecular) dos elementos é frequentemente negligenciada . O facto de a especiação química ser raramente considerada pode ser devido ao facto de ser relativamente cara (tempo e recursos) e inerentemente difícil de medir directamente. Por vezes, é realizada uma análise de fraccionamento, tal como a extracção química sequencial, para identificar a acessibilidade de porções do conteúdo total da amostra. No entanto, os elementos são na sua maioria julgados como tóxicos devido à evidência relacionada com a toxicidade de apenas algumas das espécies químicas em que ocorrem, muitas vezes devido a exposição aguda baseada em laboratório. Uma vez que as suas características físicas, químicas e biológicas dependem da estrutura molecular e não dos seus constituintes elementares, o mesmo acontece com a sua toxicidade. De facto, a toxicidade destes PTEs, tal como o chumbo e o cádmio, depende da sua especiação e concentração não só quantitativa mas também qualitativa. A bioacessibilidade e/ou a biodisponibilidade devem ser consideradas. Em geral, a exposição humana ao chumbo pela adição de chumbo tetraetilo à gasolina como agente anti-detonante, ou à tinta de chumbo, está bem documentada. No entanto, a bateria de chumbo-ácido não representa uma ameaça directa para os seres humanos através da sua utilização, mas pode gerar resíduos perigosos para o ambiente .
Por isso, é essencial que os estudos ambientais considerem melhor as espécies presentes em vez do constituinte elementar, a fim de criar dados significativos. Torna-se assim mais claro que a não consideração adequada da especiação química dos elementos pode levar a uma má avaliação dos riscos e a uma má utilização da legislação. Leis e regulamentos baseados em simples análise elementar podem erradamente considerar os meios ou produtos ambientais como tóxicos e agrupá-los no termo “metais pesados”.