TOXICOLOGÍA AMBIENTAL Y SALUD PÚBLICA LICENCIATURA EN CIENCIAS AMBIENTALES UNIVERSIDAD ALFONSO X “EL SABIO”
Toxicología de los metales El plomo Juan José Zabala Calderón NP 53419 29 de Noviembre de 2010
Generalidades de la sustancia El plomo es un elemento químico cuyo símbolo es Pb (del latín
Plumbum )
y su número
atómico es 82. Es un metal pesado de densidad relativa 11’35 g/cm 3, de color plateado con tono azulado. Es flexible, flexi ble, no elástico y se funde con facilidad (327’4 °C). °C). Las valencias químicas quím icas normales son 2 y 4. Es resistente al ataque de H 2SO4 y HCl, aunque se disuelve en HNO 3. Es anfótero, ya que reacciona con ácidos y bases creando sales de plomo. Es considerado como metal pesado por poseer propiedades fisicoquímicas (peso y número atómico, reacción con otros elementos) y toxicológicas características. Tiene la capacidad de formar muchas sales, óxidos y compuestos organometálicos. Los compuestos de plomo más utilizados en la industria son los óxidos de plomo, el tetraetilo de plomo y los silicatos de plomo. El plomo forma aleaciones con muchos metales y, en general, se emplea en esta forma en la mayor parte de sus aplicaciones. Con respecto a sus isótopos solo destacar la existencia de 5 estables: 204Pb, 206Pb, 207Pb, 208Pb y 210Pb. El 204Pb es conocido como Plomo primordial, el resto se forman por el decaimiento radiactivo del Uranio y del Torio, siendo el 210Pb precursor del 210Po. El plomo (Pb) se encuentra en forma natural en la corteza terrestre, de un modo relativamente abundante y fue uno de los primeros metales extraídos por el hombre; es un elemento que no tiene ninguna función fisiológica en el organismo humano y se encuentra en nuestra vida cotidiana. La intoxicación por plomo ha sido descrita desde la Antigua Roma, se le llamó “saturnismo” o “plumbismo” (1).
Epidemiología Vías de exposición La cantidad de plomo liberada al ambiente está estrechamente relacionada con la producción del metal en los últimos 5000 años; aproximadamente la mitad del plomo que se produce se libera como contaminante (1’6 de las 3’4 millones de Tm). Las principales fuentes de exposición a plomo son la gasolina, uso de loza de barro vidriado para cocinar, almacenar y servir alimentos, pinturas de plomo, juguetes, alimentos enlatados, soldaduras de plomo en conducciones, cosméticos y remedios tradicionales, vidrios de alto índice de refracción, pirotecnia, insecticidas, baterías, producción de municiones, cerámica para tecnología de ultrasonidos, lentes laser, protección ante radiaciones ionizantes, acumuladores, forros para cables, elementos de construcción, pigmentos, municiones y plomadas para pesca. Se usan compuestos organoplúmbicos para la fabricación de espuma de poliuretano, pinturas navales anti-incrustaciónes, bactericidas, protección de la madera, anti-mohos y antiparasitarios y minio (anticorrosivo). Se ha empleado tradicionalmente como pantalla protectora para las máquinas de rayos X y debido al aumento del uso de la energía atómica, se han vuelto cada vez más importantes las aplicaciones del plomo como blindaje contra la radiación
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Dosis tóxica •
La dosis letal de plomo absorbida es de unos 0.5 gramos.
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El riesgo de intoxicación crónica se considera a partir de 0.5 µg/día.
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La concentración máxima permisible en el aire, en los puestos de trabajo es de 0.15 mg/m3.
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La DL50 para ser humano es de 1 a 3 mg/kg por vía gastrointestinal.
Toxicocinética Absorción Las vías de entrada del plomo inorgánico en el organismo son fundamentalmente la respiratoria y la digestiva. Por la vía respiratoria se absorbe entre el 30 y el 50% del plomo inhalado. Por la vía digestiva se absorbe el 10% (50% en los niños)
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Distribución y vida media El plomo absorbido es vehiculizado por la sangre y alrededor del 90% se fija en los glóbulos rojos. El plomo en el organismo sigue un modelo tricompartimental: 1. El sanguíneo (el 2 % del contenido total, con una vida media de unas 5 semanas). 2. El de los tejidos blandos (el 8%, con una vida media de unas 6-8 semanas) 3. El óseo (representa el 90% 90% del contenido total y con una vida media que oscila entre los 10 y 28 años).
Patogénesis Mecanismo de toxicidad El plomo tiene gran afinidad por grupos imidazol, sulfhídrico, amino, carboxilo y fosfato. Presenta una fuerte unión a las membranas biológicas. Presenta una fuerte unión a las proteínas y numerosas vías metabólicas como la fosforilación oxidativa y la síntesis de la hemoglobina. La inhibición de la pirimidin-5'-nucleotidasa. Depósitos de ácidos nucleicos en los hematíes ocasionando el punteado basófilo. El plomo es desmielinizante y puede ocasionar degeneración axonal. Tras la absorción y debido a su valencia 2 es asimilado como el calcio en los huesos y se elimina con dificultad. Es especialmente significativa su eliminación en la etapa de lactancia pasando este de los huesos a la leche materna. Se elimina de forma natural de los huesos en su regeneración liberándose en especial ante el padecimiento de osteoporosis
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Cuadro clínico: sintomatología y valoración clínica La intoxicación por plomo presenta dos formas clínicas de acuerdo a su evolución, aguda y crónica (5) (siendo la primera relativamente rara y la crónica más común), y otros efectos:
Intoxicación Aguda Es consecuencia de la ingestión de compuestos de plomo o de la inhalación de vapores del mineral ocasionando astringencia, sed, sabor metálico, náusea, vómito y dolor abdominal intenso. A veces hay diarrea o estreñimiento, se presenta con paresia (ausencia parcial de movimiento voluntario), dolor y debilidad muscular; crisis hemolítica aguda, que causa anemia hasta dañar los riñones ocasionando oliguria (disminución de producción de orina).
Intoxicación Crónica Sus manifestaciones clínicas son anorexia, cefaleas, malestar general, estreñimiento o diarrea, dolor abdominal (o “cólico saturnino”), fatiga, vértigo, ataxia, caídas, insomnio, inquietud, irritabilidad, confusión, convulsiones tónico-clónicas, letargo y coma; es común el ribete de Burton (línea saturnina en borde gingival (de las encías) de color negro, grisácea o azul muy oscuro). La mortalidad es del 25% cuando afecta al sistema nervioso central, cerca del 40% de los sobrevivientes tendrán secuelas neurológicas como retardo psíquico, convulsiones, parálisis cerebral y distonía muscular
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Carcinogenicidad No se ha definido la carcinogenicidad del plomo en los seres humanos, aunque se ha sugerido y se han publicado casos de adenocarcinoma renal en trabajadores de la industria del plomo (7). Su principal daño en lo que al cáncer se refiere radica en que el ADN está registra errores constantemente que son reparados por unas proteínas y son estas las que no se forman correctamente ante la presencia de plomo en el organismo por lo que aunque este no produce cáncer sí que disminuye la fidelidad en la síntesis y reparación del ADN
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Durante el embarazo Las mujeres con concentraciones de plomo en sangre de ≥10 µg/dl tienen 5.8 veces más riesgo de no embarazo, en relación con aquellas con plomo en sangre por debajo de 10 µg/dl. Otros efectos demostrados son aborto espontáneo (9), bajo peso al nacer y ganancia de
peso en el primer trimestre posparto, disminución del perímetro cefálico e inhibición del desarrollo cognoscitivo. cognoscitivo.
Diagnóstico La base para el diagnóstico se basa en: antecedente laboral, historia clínica y de antecedentes acuciosos y exámenes de laboratorio positivos. Los niveles de plomo ≤10 µg/dl se consideran no tóxicos; las concentraciones de 10 a 25 µg/dl se relacionan con deterioro neuroconductual, y valores de ≥100µg/dl con encefalopatía saturnina.
Marcadores El método para la detección de la intoxicación consiste en medir el efecto del plomo sobre el metabolismo de una moléulas llamadas protoporfirinas. También se prueba al encontrar plomo basal en orina tras la administración de EDTA monocálcico disódico (ácido etilendiaminotetraacético en su forma CaNa2EDTA). La plumbemia es un marcador actual de exposición e indica exposiciones recientes. Se consideran plumbemias aceptables hasta 40 µg/dL (10 µg/dL, en niños). Plumbemias tóxicas son aquellas > 4,8 µmol/L. Se considera límite legal de plomo en sangre: 1,45 µmol/L (300 µg/L).
Tratamiento de la intoxicación Las indicaciones de quelación dependen de la concentración sanguínea de plomo y del estado clínico del paciente. Aunque se tiene estipulado que cuando los niveles de plomo exceden 50 µg/dl está indicada la terapéutica quelante. Los principales quelantes son los siguientes: edetato cálcico disódico, dimercaprol, D-penicilamina y succímer.
Tratamiento de la intoxicación aguda La ingesta oral requiere las medidas habituales de descontaminación digestiva (lavado gástrico, carbón activado, etc.). El uso de antídotos se planteará si la plumbosis supera los 20 µg/dL en niños o los 40 µg/dL en adultos. Se utilizará CaNa 2EDTA monocálcico disódico o penicilinamina en función del estado clínico. En los casos de intoxicaciones agudas con componente encefalopático, el tratamiento con CaNa 2EDTA irá precedido por dimercaprol por vía intramuscular, a la dosis única de 3 mg/Kg.
Plomo Tratamiento – Intox. Cronica Debe separarse al paciente de la exposición al plomo, iniciar un tratamiento sintomático sintomáti co y valorar la utilización de quelantes. Para pacientes sintomáticos y con plumbosis superiores a 60 µg/dL, se administrará CaNa 2EDTA como quelante en dosis de 25-75 mgr/kg/día/intravenoso, durante 5 días. Pacientes paucisintomáticos (con pocos síntomas), o con plumbemias entre 40 y 60 µg/dl se administrará D-penicilamina por vía oral: 1-2 gramos/día, durante varias semanas (deben controlarse los posibles efectos secundarios de esta medicación). Como alternativa al EDTA Ca Na2 y a la d-penicilamina: Derivados del dimercaprol, ácido 2,3 dimercaptosuccínico (DMSA) y 2,3-dimercapto-1-propanosulfonato (DMPS).
Casos ilustrativos 210Pb en el tabaco La concentración de 210Pb en fumadores es el doble que la concentración en no fumadores. Esta diferencia se atribuye a la inhalación de 210Pb en el humo del tabaco
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Caída del Imperio Romano Un estudio del Nacional Water Research Institute (USA) atribuye la caída del Imperio Romano a la intoxicación por plomo de los alimentos y especialmente del vino; ya que se estima que el consumo individual de vino hervido en recipientes de plomo era de 1-5 litros por persona por día.
El tetraetilo de plomo en los hidrocarburos En 1878, Harnak probó la capacidad tóxica del tetraetilo de plomo y comprobó que se trataba de un compuesto letal con la cualidad de ser absorbido por la piel, pese a ello la industria automotriz incrementó su producción en la gasolina para aumentar el octanaje. Fue entonces cuando se fabricó en gran escala el tetraetilo, lo que ocasionó que entre 1921 y 1925 murieran varios trabajadores de fábricas industriales (12).
Los carbonatos y óxidos de plomo en las pinturas La intoxicación por plomo en niños fue frecuente antes de la Segunda Guerra Mundial por la ingesta de fragmentos de pintura en edificios viejos; ya que los interiores y los exteriores de las viviendas eran pintadas con materiales hechos a base de carbonato y óxido de plomo; en este tipo de material, el plomo podía constituir 5-40% de los sólidos secos. The American Standards Association especificó en 1955 que las pinturas de juguetes, muebles, e interiores de viviendas no debían contener más de uno por ciento de plomo en los sólidos y hasta 1978 se prohibió utilizar pintura que contuviera más de 0.06% de plomo
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Fundiciones de plomo En un estudio realizado en Chihuahua (México), y estratificando el área, de acuerdo a la cercanía de una fundidora
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, se obtuvieron muestras de sangre y ambientales,
encontrando que las concentraciones de plomo eran directamente proporcionales a la cercanía con la fundidora.
Plomo en neonatos E n la Ciudad de México (muy contaminada por el plomo de los hidrocarburos con 5’5 millones de vehículos), no existen cifras que permitan estimar los niveles de plomo para la población global; sin embargo, los datos emanados del Binomio Madre-Hijo que se llevó a cabo en nueve hospitales de esa ciudad estimaron que, para 1993, hasta 48% de las madres y 44% de los niños tenían niveles de plomo sanguíneo por arriba de los 10 µg/dl. Ese es el
límite de seguridad que ha fijado los CDC lo cual implica que un número considerable de niños nacidos en el Distrito Federal está en riesgo de sufrir los efectos tóxicos del plomo
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Efectos neuronales del plomo por sexo (Artículo recomendado) De enero de 2001 a febrero de 2004 se realizó un estudio de la Universidad de Cracovia (Polonia) en 457 recién nacidos. Los niveles de plomo en sangre umbilical revelaban una media de 1’21 µg/dL pero se detectó una especial incidencia en el desarrollo neuronal de los niños con respecto a las niñas según los datos de los test MDI (Mental Development Index) realizados a los 12, 24 y 36 meses. Una explicación probable es la menor abundancia de receptores de estrógenos en varones, los cuales protegen de la asimilación del plomo
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Contaminación por plomo debido al proceso de potabilización (Artículo recomendado) El cambio de Cl por NH 2Cl como desinfectante en una planta potabilizadora en Washington, DC, produjo una intoxicación por plomo en la población (con casos de hasta 5000ppb) al disolver el NH 2Cl algunas soldaduras de plomo de las tuberías de suministro. En Durham y Greenville (USA) el cambio de AlCl 3 a FeCl3 produjo la corrosión de tuberías y soldaduras de plomo. plomo. En Maine (USA) un nuevo intercambiador aniónico para eliminar el arsénico natural del agua en los pozos causó un aumento de los niveles hasta 1000ppb. Según la ley de 1991 de regulación de plomo y cobre, las compañías de agua deben controlar los niveles, no así los pozos privados (muy usados)
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Estudio sobre la conducta En el 2007, Rick Nevin demostró que la exposición al plomo (tomando el nivel en sangre de plomo) por parte de un 60% de los niños y adolescentes conlleva un bajo nivel de coeficiente intelectual, carácter agresivo y antisocial con tendencia criminal. Este estudio fue realizado a lo largo de varios años y en 9 países diferentes
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Plomo en el medio ambiente Los crustáceos e otros invertebrados, son muy sensibles al plomo (dado que el plomo cuando se encuentra en exceso se deposita en los huesos y al no poseerlos queda retenido en su organismo), y en muy pequeñas concentraciones les causan graves mutaciones. Asimismo causa alteraciones graves en la propiocepción, equilibriocepción, nocicepción y electrocepción, magnetocepción, ecolocalización en ciertos animales.
Legislación Internacional No existen tratados internacionales concretos.
Comunitaria: 2002/95/CE La directiva 2002/95/CE de “Restricción de Sustancias Peligrosas en aparatos eléctricos y electrónicos” fue adoptada en febrero de 2003 por la Unión Europea y entró en
vigor el 1 de julio de 2006. Restringe el uso de seis materiales peligrosos en la fabricación de varios tipos de equipos eléctricos y electrónicos. Restringe el uso de las siguientes seis sustancias: Plomo , Mercurio, Cadmio, Cromo VI (Cromo hexavalente), PBB y PBDE (retardantes de llama). En el caso del plomo, la concentración máxima fijada (mediante la enmienda 2005/618/CE) es de 0.1% el peso en materiales homogéneos. La directiva responsabiliza al productor de su cumplimiento y se aplica tanto a productos fabricados en la UE como productos importados. También hay leyes en China que están aplicando restricciones similares. Las críticas a esta directiva se refieren al hecho de restringir el contenido de plomo en las soldaduras para electrónica lo que requiere cambios costosos en nuevas herramientas para las líneas de ensamblaje, y recubrimientos distintos para los terminales de las partes electrónicas. Además un posible problema si se aceptan las normativas es el rápido desecho de estos metales tóxicos, lo que podría provocar aun más contaminación que durante su uso en la industria, ya que esos desechos volverían a la tierra y al agua, lo que hace inviable la posibilidad de restringir por completo el uso de estos metales.
Nacional: R.D. 1073/2002 y R.D. 208/2005 El R.D. 1073/2002, de 18 de octubre, sobre “Evaluación y gestión de la calidad del aire ambiente en relación con el SO 2, NO2, NOX, partículas, plomo, benceno y monóxido de carbono” establece en su Anexo IV el valor límite para el plomo en condiciones ambientales estableciéndolo en 0,5 µg/m 3 así como un margen de tolerancia de 0,3 µg/m 3 y de 0,5 µg/m 3 en las inmediaciones (<1000m 2) de fuentes de emisión concretas. En España la Directiva 2002/95/CE ha sido transpuesta al R.D. 208/2005. Establece en su anexo II una serie de excepciones a su prohibición: •
En el vidrio de los tubos catódicos, componentes electrónicos y tubos fluorescentes.
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Como elemento de aleación en acero hasta el 0,35 %, en aluminio que contenga 0,4 % y en las aleaciones de cobre que contengan hasta el 4 %.
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En soldaduras del tipo de alta fusión (es decir, soldaduras de aleación estaño-plomo que contengan más de 85 % de plomo).
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En soldaduras para servidores, sistemas y redes de almacenamiento.
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En soldaduras de equipos de infraestructura de redes de conmutación señalización, transmisión, así como redes de telecomunicación.
•
En componentes cerámicos para aplicaciones electrónicas.
Bibliografía
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