LAVORO E MALATTIE PROFESSIONALI - ESPOSIZIONE PROFESSIONALE A METALLI

ESPOSIZIONE PROFESSIONALE A METALLI

Definizione e classificazione
I metalli possono essere definiti come sostanze a struttura policristallina, dotati di carica elettrica positiva, migranti quindi verso il catodo di un campo elettrico (cationi).
I metalli sono elementi chimici solidi a temperatura ambiente (ad eccezione del mercurio), spesso lucenti, buoni conduttori di elettricità e calore, con elevata malleabilità (idoneità ad essere deformato per urto e/o pressione, a caldo o a freddo, attitudine di un materiale ad essere ridotto in fogli), duttilità (attitudine, derivante dalla malleabilità, alla riducibilità in fili) e tenacità (resistenza a sollecitazioni sia statiche che dinamiche e soprattutto all'urto).
Allo stato puro, quasi tutti i metalli sono instabili termodinamicamente rispetto ai relativi composti, e quindi tendono a reagire e a dare composti stabili, sotto l'azione di vari agenti (quali ossigeno atmosferico, umidità, etc.): questo processo è detto di "corrosione".
Sono definiti “non metalli” gli elementi ai quali mancano pochi elettroni per completare lo stato esterno ed hanno tendenza ad acquistare elettroni e li perdono assai difficilmente (come fluoro, cloro, bromo, iodio, zolfo, selenio, fosforo).
I “semimetalli” (detti anche metalloidi) sono invece elementi con caratteristiche intermedie (come boro, silicio, germanio, arsenico, antimonio).
Sulla base del loro peso specifico (inferiore o superiore a 5 g/cm3) i metalli sono anche classificati come “leggeri” (ad es. K, Na, Cs, Ca, Mg, Ba, Al, etc.) e “pesanti” (ad es. Au, Cd, Hg, Pb, Mo, Fe, Cr, etc.).
In rapporto ai possibili effetti sulla salute degli uomini e degli animali gli elementi possono essere suddivisi in essenziali o tossici; tale distinzione tende a semplificare i rapporti tra organismo e metalli: infatti alcuni metalli sono sia essenziali che tossici, e l'azione biologica (benefica o tossica) dipende dalla dose, dalla via di somministrazione, dalla forma chimica del composto metallico assorbito.
Il concetto di elemento essenziale per la vita è legato al verificarsi delle seguenti condizioni:
* sia presente in tutti i tessuti sani di un organismo vivente;
* la sua concentrazione sia pressocchè costante nei diversi animali;
* la sua carenza induca in tutti gli organismi anormalità riproducibili e accompagnate da modificazioni biochimiche, o danno funzionale;
* la reintroduzione nella dieta in quantità fisiologiche deve prevenire e curare i sintomi da deficienza;
* l'assenza deve impedire la crescita, o il compimento del ciclo vitale dell'organismo;
* l'influenza sul metabolismo di un dato organismo deve essere diretta;
* l'effetto non può essere completamente vicariato dalla sostituzione con un altro elemento.

Gli elementi essenziali sono perlopiù costituiti da ioni metallici, possono assolvere principalmente 4 funzioni: stabilizzatori (Fe nell'eme, cobalto nella vit. B12), elementi strutturali (silicio nei tessuti connettivi), elementi essenziali nelle funzioni ormonali (iodio nella tiroide), infine co-fattori enzimatici (zinco nella carbossipeptidasi).
Gli elementi dei quali non è nota alcuna funzione essenziale (quali Cr, Hg, Al, Pb, Cd), se assorbiti in determinate quantità, possono essere definiti “tossici”; la loro maggiore tossicità deriva dal fatto che nei loro riguardi l’organismo non possiede alcun meccanismo omeostatico (per l’assorbimento, il deposito e l’eliminazione) che ne regoli o limiti l’accumulo corporeo.
Nel caso degli elementi essenziali, sia un aumento che una diminuzione dell'apporto è in grado di determinare la comparsa di effetti sfavorevoli. Per quelli tossici invece solo un eccessivo apporto determina l'insorgenza di effetti sfavorevoli sulla salute in generale tanto più marcati quanto più alta è la dose assorbita.
I metalli che sono anche essenziali, una volta assorbiti hanno minori probabilità di produrre effetti tossici sia per la presenza di meccanismi omeostatici, come il controllo dell'assorbimento intestinale, sia per la presenza di specifiche proteine di trasporto.
La competizione tra elementi essenziali e tossici verso i legami proteici è alla base della tossicità di alcuni di loro; ne consegue che l'effetto tossico è in parte diretto per inibizione del sistema enzimatico; in parte indiretto per alterazione dell'equilibrio dei metallo-ioni essenziali e per ostacolo alla loro disponibilità biologica.
La tossicità e la essenzialità hanno quindi in comune un'ampia interdipendenza, ad es. il cadmio ad alti livelli biologici compete con lo zinco inibendone assorbimento e attività enzimatica; d'altra parte è stata descritta un'azione preventiva dello zinco e dell'alluminio sull'inibizione dell'ALAD eritrocitaria causata dal piombo.
Alcuni metalli, infine, per il loro elevato tenore nell’organismo sono considerati “maggiori” (ad es. Ca, K, Na), altri per la loro bassa concentrazione nell’organismo umano, sono stati definiti “elementi in tracce” (o minori).
Tecnologia industriale
I metalli vengono estratti dai minerali, nei quali si trovano non allo stato puro per la presenza di impurità, frammenti di roccia, etc.
La metallurgia estrattiva comprende:
1. la preparazione del minerale comportante una serie di operazioni allo scopo di ottenere il minerale nella forma fisica e chimica adatta per la successiva estrazione. Tale fase si basa su numerose operazioni fisiche (cernita, frantumazione, macinazione, etc.);
2. l'estrazione del metallo dal minerale che si realizza attraverso 3 diversi tipi di metallurgia:
a. pirometallurgia (ad opera dell'energia termica)
b. elettrometallurgia (ad opera dell'energia elettrica che esplica azione sia di tipo termico che di tipo chimico ed elettrolitico)
c. idrometallurgia (trattamento con una sostanza chimica, quale acido solforico, cianuro, in modo da ottenere un sale solubile del metallo)
Dopo la selezione e la fusione, il metallo sotto varie forme (pani, lingotti) viene inviato in settori diversi per ulteriori lavorazioni che fanno parte dell'industria metalmeccanica.
La trasformazione dei metalli comprende le lavorazioni per deformazione plastica (laminazione, trafilatura, forgiatura o fucinatura) e per asportazione di truciolo.
Operazioni di saldatura sono necessarie per effettuare l'unione di pezzi metallici, per effetto del calore. La saldatura può essere:
- autogena (si ottiene senza apporto di metallo, o con apporto di un metallo dello stesso tipo dei pezzi che si devono unire), per fusione (a gas, elettrica ad arco, alluminotermica, al laser, etc.), o per pressione (a fuoco, a gas, a resistenza elettrica, etc.);
- eterogena, o brasatura (che si ottiene con materiale di apporto differente da quello costituente i pezzi da saldare).
Nell'industria galvanica si procede quindi al rivestimento delle superfici, necessario a conferire ai metalli particolari caratteristiche di durezza, resistenza all'usura e alla corrosione, nonchè un aspetto esteticamente gradevole. Particolare interesse riveste il procedimento di galvanostegia, o elettrodeposizione, basato sulla deposizione di altri metalli o leghe su superfici in una cella elettrolitica.
I metalli vengono inoltre impiegati, a seconda delle proprietà richieste, in differenti cicli di lavorazione.
Tossicocinetica
L’assorbimento di origine lavorativa avviene in prevalenza attraverso la via respiratoria; la via digestiva è secondaria ed in genere legata a scarse misure igieniche o incidenti. L’assorbimento percutaneo è stato dimostrato per il cromo esavalente e per alcuni composti organo metallici quali il piombo tetraetile, ed il metilmercurio.
La distribuzione dei metalli nell’organismo può avvenire in forma libera, o legata a proteine plasmatiche (aspecifiche quali l’albumina; specifiche quali la trasferrina, la metallotioneinma, la ceruloplasmina), per raggiungere l’organo critico (organo che per primo raggiunge la concentrazione critica, ossia la dose-limite, e dove si osservano gli effetti più precoci) dove possono esplicare la loro tossicità (ad es. cadmio-rene), oppure depositarsi (piombo-ossa).
In generale i metalli non vanno incontro a processi metabolici, tranne che le forme organometalliche quali gli alchil-derivati del piombo e gli organo-mercuriali.

L’escrezione avviene principalmente per via renale; la via biliare e quella fecale (in caso di mancato assorbimento del metallo tramite la via digestiva) sono state dimostrate solo per alcuni metalli.