Six Classes 6. Some Heavy Metals Dr. Graham - - PowerPoint PPT Presentation

Six ¡Classes ¡ ¡

• 6. ¡ ¡Some ¡Heavy ¡Metals ¡

¡ ¡ ¡ ¡

• Dr. ¡Graham ¡F. ¡Peaslee ¡

¡ Department ¡of ¡Chemistry ¡ Hope ¡College ¡ ¡

3 ¡

Metals ¡

• Make ¡up ¡the ¡majority ¡of ¡elements ¡on ¡the ¡periodic ¡table ¡
• They ¡are ¡defined ¡by ¡their ¡properGes: ¡

¡ ¡ ¡-­‑ ¡metallic ¡bonding ¡ ¡-­‑ ¡conduct ¡electricity/heat ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡-­‑ ¡ducGle/malleable, ¡etc. ¡ ¡ 4

• They ¡react ¡readily ¡with ¡other ¡elements… ¡

¡-­‑ ¡Oxygen, ¡Sulfur, ¡Silicon: ¡ ¡most ¡occur ¡as ¡“ores” ¡ ¡-­‑ ¡Acids: ¡turn ¡metals ¡into ¡ions ¡that ¡are ¡bioavailable ¡ ¡-­‑ ¡Carbon: ¡some ¡metals ¡become ¡bioavailable ¡this ¡way ¡

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• Many ¡metals ¡are ¡essenGal ¡nutrients… ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡-­‑ ¡Human ¡nutrients: ¡ ¡Copper ¡Manganese ¡ ¡Iron ¡ ¡Selenium ¡ ¡Magnesium ¡ ¡Zinc ¡

¡ ¡

• e.g. Arsenic as medicine ¡

Metal ¡Proper=es ¡of ¡Concern ¡

• They ¡are ¡elements… ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡-­‑ ¡they ¡never ¡go ¡away… ¡they ¡just ¡change ¡state ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡-­‑ ¡they ¡can ¡bioaccumulate ¡

¡ ¡ ¡ ¡

6

Metal ¡Proper=es ¡of ¡Concern ¡

• They ¡are ¡elements… ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡-­‑ ¡they ¡never ¡go ¡away… ¡they ¡just ¡change ¡state ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡-­‑ ¡they ¡can ¡bioaccumulate ¡

¡ ¡ ¡ ¡

7

• They ¡react ¡readily… ¡

¡-­‑ ¡they ¡can ¡change ¡into ¡a ¡bioavailable ¡form ¡ ¡-­‑ ¡they ¡interact ¡with ¡human ¡biochemistry ¡strongly ¡

Human ¡Health ¡Risks ¡of ¡Metal ¡Exposure ¡

• All ¡substances ¡can ¡be ¡toxic ¡at ¡high ¡doses, ¡but ¡some ¡

metals ¡display ¡toxicity ¡at ¡extremely ¡low ¡doses… ¡ ¡ ¡

• Thus ¡the ¡concern ¡with ¡a ¡few ¡“heavy ¡metals”: ¡ ¡

¡lead, ¡arsenic, ¡mercury, ¡chromium, ¡cadmium… ¡ ¡

• Metals ¡can ¡be ¡both ¡“acute” ¡and ¡“chronic” ¡toxins… ¡

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Some ¡Metal-­‑Biochemistry ¡Interac=ons ¡

• Lead ¡aTaches ¡to ¡red ¡blood ¡cells ¡
• Lead ¡replaces ¡calcium ¡in ¡bones ¡
• Lead ¡crosses ¡placenta ¡
• Lead ¡stored ¡in ¡muscle ¡Gssue ¡

¡

9 targets ¡nervous ¡system ¡ causes ¡direct ¡neurological ¡dysfuncGon ¡ leads ¡to ¡developmental ¡deficits ¡ causes ¡red ¡blood ¡cell ¡failure: ¡anemia ¡ causes ¡kidney ¡failure ¡ Lead

Some ¡Metal-­‑Biochemistry ¡Interac=ons ¡

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• Arsenic ¡binds ¡to ¡red ¡blood ¡cells ¡
• Adheres ¡to ¡proteins ¡in ¡skin, ¡nails ¡
• Acute ¡and ¡chronic ¡toxin ¡

targets ¡peripheral ¡sensory ¡system ¡ causes ¡skin ¡& ¡lung ¡cancer ¡ causes ¡anemia ¡and ¡vascular ¡disease ¡ Arsenic A wide variety of symptoms…

Where ¡do ¡we ¡find ¡metals ¡in ¡products? ¡

• Inten=onal: ¡

11 ¡

Pigments & dyes lead mercury, lead, cadmium… lead cadmium, chromium+

Where ¡do ¡we ¡find ¡metals ¡in ¡products? ¡

• Not ¡so ¡inten=onal? ¡

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Mercury anti-microbial Mercury vapor fluorescents Arsenic poultry feed supplement Arsenic treated wood

Take ¡Home ¡Points ¡

• Metals ¡are ¡everywhere…human ¡exposure ¡is ¡generally ¡bad ¡
• Although ¡they ¡change ¡form, ¡they ¡do ¡not ¡go ¡away… ¡
• Their ¡biochemistry ¡is ¡different ¡– ¡a ¡wide ¡range ¡of ¡disorders ¡
• A ¡long ¡love-­‑hate ¡relaGonship ¡with ¡them… ¡
• Generally ¡want ¡to ¡minimize ¡exposure ¡where ¡possible ¡
• Recycling ¡opGons ¡exists ¡for ¡metals ¡
• Can ¡test ¡for ¡them ¡fairly ¡easily… ¡

14 ¡

Lead ¡poisoning ¡first ¡diagnosed ¡in ¡US: ¡1887 ¡ Lead ¡paint ¡idenGfied ¡as ¡source ¡in ¡US: ¡1904 ¡ Interior ¡use ¡lead ¡paint ¡banned ¡in ¡US: ¡ ¡1978 ¡

What ¡can ¡we ¡do ¡to ¡reduce ¡harm? ¡

¡

¡ 15 ¡

Suggested reference:

Do ¡we ¡need ¡them? ¡ – Are ¡there ¡metals ¡in ¡the ¡products ¡you ¡manufacture, ¡ sell, ¡or ¡use? ¡ ¡Do ¡you ¡test ¡for ¡them? ¡ – What ¡funcGons ¡do ¡they ¡serve? ¡ – How ¡necessary ¡are ¡these ¡funcGons? ¡ – What ¡alternaGves ¡have ¡you ¡invesGgated? ¡ ¡ Further ¡informaGon ¡contact: ¡ ¡ Graham ¡Peaslee, ¡peaslee@hope.edu ¡ Sam ¡Busener, ¡sam@GreenSciencePolicy.org ¡ ¡