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. ¡ ¡ • 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 ¡ 4

• Many ¡metals ¡are ¡essenGal ¡nutrients… ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡-­‑ ¡Human ¡nutrients: ¡ ¡Copper ¡Manganese ¡ ¡Iron ¡ ¡Selenium ¡ ¡Magnesium ¡ ¡Zinc ¡ ¡ ¡ - e.g. Arsenic as medicine ¡ 5

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 ¡ ¡ ¡ ¡ • They ¡react ¡readily… ¡ ¡ ¡-­‑ ¡they ¡can ¡change ¡into ¡a ¡bioavailable ¡form ¡ ¡-­‑ ¡they ¡interact ¡with ¡human ¡biochemistry ¡strongly ¡ 7

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… ¡ 8

Some ¡Metal-­‑Biochemistry ¡Interac=ons ¡ • Lead ¡aTaches ¡to ¡red ¡blood ¡cells ¡ • Lead ¡replaces ¡calcium ¡in ¡bones ¡ • Lead ¡crosses ¡placenta ¡ • Lead ¡stored ¡in ¡muscle ¡Gssue ¡ ¡ targets ¡nervous ¡system ¡ causes ¡direct ¡neurological ¡dysfuncGon ¡ Lead leads ¡to ¡developmental ¡deficits ¡ causes ¡red ¡blood ¡cell ¡failure: ¡anemia ¡ causes ¡kidney ¡failure ¡ 9

Some ¡Metal-­‑Biochemistry ¡Interac=ons ¡ • Arsenic ¡binds ¡to ¡red ¡blood ¡cells ¡ • Adheres ¡to ¡proteins ¡in ¡skin, ¡nails ¡ • Acute ¡and ¡chronic ¡toxin ¡ Arsenic targets ¡peripheral ¡sensory ¡system ¡ causes ¡skin ¡& ¡lung ¡cancer ¡ causes ¡anemia ¡and ¡vascular ¡disease ¡ A wide variety of symptoms … 10

Where ¡do ¡we ¡find ¡metals ¡in ¡products? ¡ • Inten=onal: ¡ Pigments & dyes lead lead cadmium, chromium+ mercury, lead, cadmium … 11 ¡

Where ¡do ¡we ¡find ¡metals ¡in ¡products? ¡ • Not ¡so ¡inten=onal? ¡ Mercury vapor fluorescents Arsenic treated wood Mercury anti-microbial Arsenic poultry feed supplement 12 ¡

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… ¡ Lead ¡poisoning ¡first ¡diagnosed ¡in ¡US: ¡1887 ¡ Lead ¡paint ¡idenGfied ¡as ¡source ¡in ¡US: ¡1904 ¡ Interior ¡use ¡lead ¡paint ¡banned ¡in ¡US: ¡ ¡1978 ¡ • Generally ¡want ¡to ¡minimize ¡exposure ¡where ¡possible ¡ • Recycling ¡opGons ¡exists ¡for ¡metals ¡ • Can ¡test ¡for ¡them ¡fairly ¡easily… ¡ 14 ¡

What ¡can ¡we ¡do ¡to ¡reduce ¡harm? ¡ ¡ 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? ¡ Suggested reference: – How ¡necessary ¡are ¡these ¡funcGons? ¡ – What ¡alternaGves ¡have ¡you ¡invesGgated? ¡ ¡ Further ¡informaGon ¡contact: ¡ ¡ Graham ¡Peaslee, ¡peaslee@hope.edu ¡ Sam ¡Busener, ¡sam@GreenSciencePolicy.org ¡ ¡ 15 ¡