GEOLOGIA E SADE

G iann i Cor tecc i Pro fessor de Geoqumica do D ipar t imento d i Sc ienze de l la Ter ra e

Geo log ico-Ambien ta le , Un ivers i t deg l i S tud i d i Bo logna

Traduo de Wi lson Scarpe l l i , So Pau lo , Bras i l (w iscar@at tg loba l .ne t ) 1 . INTRODUO Fo i cons t i tu do recentemente um grupo in te rnac iona l de t raba lho de nome COGEOENVIRONMENT (C inc ias Geo lg icas para P lane jamento Ambien ta l ) , que cons idera "Geo log ia e Sade" uma nova d isc ip l ina , adequada para ava l iao dos e fe i tos de fa to res ambien ta is na sade do homem e de an ima is . T ra ta -se de fe r ramenta necessar iamente mu l t id isc ip l inar , com fo r te par t i c ipao das C inc ias Geo lg icas e das C inc ias Md icas . No campo das C inc ias Geo lg icas , g rande a par t i c ipao da Geoqumica , cu jo pape l aumenta p roporc iona lmente s in te rvenes do homem no meio ambien te . Com re fe rnc ia sade, a geoqumica se carac te r iza como Geoqumica Md ica , aparecendo uma nova f igura p ro f i ss iona l , a do Geoqumico Md ico . A ta re fa do Geoqumico Md ico , fundamenta lmente , a de es tudar a compos io qu mica das rochas , do so lo , das guas , dos sed imentos f luv ia is e a vegetao, sempre tendo em v is ta a inc idnc ia de doenas re lac ionadas s reas es tudadas e in te rag i r e f i c ien temente com o md ico e par t i cu la rmente com o ep idemio log is ta . En t re as doenas geoqumicas ma is abundantes do p lane ta , concent rando-se p r inc ipa lmente nas reas sub-desenvo lv idas , es to a f luorao denta l e esque l t i ca o aumento da t i r ide , a podocond iose (e le fan t ase no f i l r i ca) , e toda uma sr ie de pa to log ias causadas pe la ma ior p resena de e lementos e p rodutos qu micos tx icos ou pe la escasss de e lementos e compostos essenc ia is boa sade. Espec ia l cons iderao merece a geoqumica md ica do a rsn io , o qua l ocor re na na tu reza assoc iado a su l fe tos met l i cos e a a lguns x idos e a rg i las . Cons t i tu i ques to pr io r i t r ia em vr ios pa ses , em a lguns dos qua is j es tando documentada a con taminao de guas por As . Depo is das doenas card iovascu la res , o cncer representa a ma ior pa to log ia em cresc imento na soc iedade indus t r ia l i zada. As pesqu isas sobre o cncer base iam-se essenc ia lmente em h ip teses que cons ideram que todas as fo rmas de carc inoma so causadas (a t p rova con t r r ia ) por fa to res ambien ta is . Dessa fo rma, o geoqumico tem impor tan te pape l na e t io log ia do cancer . Menc ione-se apenas os e fe i tos carc inogn icos no es tmago e es fago das concent raes excess ivas de n i t ra tos em guas con taminadas por res tos o rgn icos an ima is e por fe r t i l i zan tes . A t rans fe rnc ia de n i t ra tos do ambien te cor ren te a l imentar , a t a lcanar o homem, cons t i tu i campo fasc inante e es t imu lan te ao geoqumico md ico . De fo rma ampla , a compreenso do percurso geoqumico dos e lementos , se jam essenc ia is , neu t ros ou tx icos , da geos fera b ios fe ra , representa impor tan te desaf io para geoqumicos e b i logos . A con t r ibu io das C inc ias Geo lg icas no campo dos p rob lemas de sade no se l im i ta Geoqumica , a lcanando tambm out ras reas , p r inc ipa lmente a Minera log ia , a Geomor fo log ia e a H id rogeo log ia . Os per f i s dos so los e as compos ies qu micas dos so los e das guas so con t ro lados pe la minera log ia das rochas e dos sed imentos , a fe tados pe lo in temper ismo, pe los escor regamentos por

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grav idade, a lm dos e fe i tos e ros ivos de gua cor ren te e ven tos , dependendo, por tan to , de in te raes en t re a gua, as rochas e os minera is . O presente tex to fo i idea l i zado e escr i to para mot ivar os jovens para a Geo log ia e para as C inc ias da Ter ra . Cons t i tu i -se de uma par te in ic ia l de car te r gera l , segu ido de uma par te descr i t i va de a lguns casos .

F ig . 1 O ge logo md ico , nova a t i v i dade p ro f i ss iona l .

2 . O QUE GEOQUMICA ? A Geoqumica uma das C inc ias da Ter ra que cons t i tuem o corpo da Geo log ia . Es tuda a d is t r ibu io de e lementos e i s topos nos vr ios compar t imentos o rgn icos e inorgn icos do p lane ta , em super f c ie e em pro fund idade, ob je t i vando de f in i r (1 ) a o r igem dos e lementos qu micos nas rochas , sed imentos , so los , guas e vegetao, (2 ) a idade e ambien te gent ico de s is temas fsse is e (3 ) p rocessos responsve is pe la d is t r ibu io dos e lementos , quant i f i cando seus e fe i tos . A d isc ip l ina mu i to d ivers i f i cada em sub-se to res mu i to espec ia l i zados (F ig . 2 ) .

0Fig.2. A Geoqumica e suas pr incipais ar t iculaes com outras discip l inas .

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Os ob je t i vos e os d iagns t icos de po tenc ia l idade d is t inguem a Geoqumica Ambien ta l da Qumica . A Geoqumica Ambien ta l possu i as fe r ramentas capazes de d isc r im inar , nos vr ios s is temas (so los , r ios , lagos , a tmosfera de c idades e a r t igos manufa tu rados) , as con t r ibu ies qu micas de o r igem natura l das de o r igem ant rp icas , con t r ibu indo para o reconhec imento dos mecan ismos de t rans fe rnc ia dos e lementos essenc ia is e dos tx icos da geos fera ( l i tos fe ra , h id ros fe ra e a tmosfera) b ios fe ra . As ap l i caes da Geoqumica em pesqu isas md icas e na p ro teo da sade humana so complexas e normalmente adequadas . 3 . O QUE GEOMEDICINA ? A conexo en t re as C inc ias da Ter ra e a Med ic ina , representada pe la assoc iao en t re Geo log ia e Sade, pode ser s in te t i zada como Geomedic ina . Embora usado desde 1931, s recentemente es te nome adqu i r iu o s ign i f i cado agora empregado, com uma demora de dcadas dev ido a sua na tureza complexa e in te rd isc ip l inar . A Geomedic ina pode ser de f in ida como a c inc ia que se ocupa de fa to res ambien ta is ex te r io res que in f luenc iam a d is t r ibu io geogr f i ca de p rob lemas pa to lg icos e nu t r i c iona is que cond ic ionam a sade de homens e an ima is . Os fa to res in te r io res no so inc lu dos na Geomedic ina e so ob je to da Med ic ina do Traba lho . En t re os fa to res ex te r io res , os c l imt icos in f luenc iam fo r temente a qua l idade ambien ta l , cond ic ionando as compos ies minera lg icas e qu micas dos so los e das guas . A F ig . 3 most ra var iaes de guas de sub-so lo em vr ias s i tuaes de p luv ios idade e tempera tu ra , var iando conforme a la t i tude .

F ig .3 . Compos io qu mica p redominan te das guas de subso lo sob v r i as s i t uaes c l im t i cas .

A Geomedic ina , e com e la a Geoqumica Md ica , comeou a par t i r de observaes de que a lgumas doenas ocor r iam de fo rma pre fe renc ia l em a lgumas reg ies , porm somente desenvo lveu-se aps a aqu is io da base c ien t f i ca que permi t iu es tudos de causa-e-e fe i to en t re os fa to res

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ambien ta is e p rob lemas de sade. So c lss icas as conexes conhec idas h mu i to tempo en t re a sade e de f i c inc ia ou excesso de e lementos como I , F , Se e As . So los e guas de f i c i t r ias em iodo so responsve is pe lo aumento da t i r ide em mi lhes de pessoas em pases do te rce i ro mundo. Na Ch ina , m i lhes de pessoas so f rem de f luorose denta l dev ido a excesso de f luor nas guas consumidas . Def ic inc ias de Se em so lo tm cor re lao pos i t i va com inc idnc ia de miocard i te . Excesso de As em guas beb idas desenvo lve fe r idas genera l i zadas e fenmenos de carc inognese. guas meter icas representam so lues d i lu das f racas , l i ge i ramente c idas , com pH ao redor de 5 ,5 . A in te rao dessas guas com su l fe tos de fe r ro (p i r i ta FeS 2 , p i r ro t i ta Fe n S n - x ou ca lcop i r i ta FeCuS 2 ) , em loca is de minerao desses su l fe tos , aumenta mu i to a sua ac idez . A gua, ma is c ida , a taca ma is as rochas e os minera is , aumentando a porcentagem de meta is pesados com potenc ia l tx ico em so luo, c r iando cond ies para surg imento de so los e guas tx icos . - ox idao de p i r i ta 4FeS 2 (p i r i ta ) + 15O 2 + 8H 2 O >

2Fe 2 O 3 ( l imon i ta ) + 8SO 4 2 - + 16H +

- d isso luo de s i l i ca to 2Ka lS i 3 O 8 ( fe ldspato) + 9H 2 O + 2H + > A l 2 S i 2 O 5 (OH) 4 + 2K + + 4H 4 S iO 4 (cao l in i ta ) - d isso luo de ca lcr io CaCO 3 + H 2 O + 2H + > Ca 2 2 + + 2HCO 3 A p resena de mater ia l em suspenso in f luenc ia a qua l idade qu mica das guas que ocor re por adsoro, absoro e dessoro de ons . M inera is a rg i losos (montmor i l l on i ta , i l l i t a , cao l in i ta ) e matr ia o rgn ica so mu i to e f i c ien tes no t ranspor te em suspenso. O t ranspor te dos ons em so luo pode ocor re r como complexos o rgn icos ou como molcu las inorgn icas de x idos , carbonatos ou su l fa tos . O exemplo do urn io most rado na F ig . 4 , cu jo es tado qu mico em so luo depende das cond ies de ox idao e reduo do meio .

F ig .4 . Espec iao e compor tamen to geoqu mico do u rn io (U ) em amb ien te aqoso ox idan te a redu to r . (CO 3 ) = ca rbona to ; (SO 4 ) = su l f a to ; (UO 2 ) = x ido ;

U 4 + = on em so luo ; ( s ) = m ine ra l ; O 2 = ox ign io mo lecu la r ; e - = e l t ron .

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4. GEOQUMICA E SADE "Os e lementos t raos so mais impor tan tes para a v ida que as v i taminas . So mais c r t i cos porque no podem ser s in te t i zados mas tm que ocor re r no ambien te em fa ixas de concent raes mu i to l im i tadas . Representam o so l surg indo sobre a te r ra e o mar e sem e le a v ida cessar ia (da Crounse e t a l . , 1983) . Nem todos e nem s os e lementos t raos so essenc ia is para a v ida , mas sem dv ida so mais numerosos e , em s i tuaes , a lguns podem ser ma is impor tan tes que os e lementos ma is comuns. Cons iderando as necess idades v i ta is , os e lementos podem ser d iv id idos em macronut r ien tes essenc ia is (~100 mg/d ia : Ca, C l , Mg, P , K , Na, S) e mic ronut r ien tes essenc ia is (10 mg/d ia : Cr , Co, Cu, F , I , Fe , Mn, Mo, Se, Zn , e poss ive lmente N i , S i , Sn , V) . Ass im se con t rapem e lementos ma iores e t raos , devendo-se te r cau te la nas de f in ies de necess idades e de carac te r izaes de tox ic idade. Conforme P.A. Parace lso (1493-1541) : Todas as co isas so venenosas e nada venenoso; s uma ques to de dosagem , con forme most ra a F ig . 5 .

F ig . 5 . Os bene f c i os e ma le f c i os sade de e lemen tos essenc ia i s e no

essenc ia i s , em funo da dosagem. As re laes en t re ambien te e a cor ren te a l imentar humana so con t ro ladas por fa to res geo lg icos ( l i to log ia e minera log ia das rochas , o tempo e o c l ima) e p rocessos geoqumicos re levantes , con t ro ladores da t rans fe rnc ia dos e lementos ao so lo , s p lan tas e aos homens, cons iderando a passagem in te rmed ir ia pe los an ima is . O grau de a l te rao meter ica ma ior para rochas gneas que para rochas metamr f i cas e sed imentares . No so lo , a d is t r ibu io dos e lementos in f luenc iada pe las a rg i las (minera is h id ra tados de A l 2 O 3 e S iO 2 ) e pe la in tens idade de a l te rao. En t re as a rg i las , fo rmam-se in ic ia lmente as do g rupo das esmect i tas , segu idas pe las do g rupo da cao l in i ta e , f ina lmente , por g ibbs i ta (A l 2 O 3 ) . No n ve l das esmect i tas o so lo r i co em e lementos t raos pesados . Com a con t inu idade in tempr ica e t rans fo rmao das a rg i las , o teor desses e lementos d iminu i com o tempo, eventua lmente t rans fo rmando es te r i l i zando o so lo . Os e lementos nu t r i t i vos con t idos nas esmect i tas so fac i lmente d isponve is para as p lan tas , con t ro lando a fe r t i l i dade do so lo . A d ispon ib i l idade de e lementos to rna-se menor com a gradua l enr iquec imento em h id rx idos de Fe-Mn-A l , que absorvem e lementos nu t r i t i vos e essenc ia is e tambm e lementos indese jve is ou no essenc ia is . Em so los la te r t i cos , r i cos nesses h id rx idos , a

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d ispon ib i l i dade de e lementos essenc ia is ba ixa , com in f lunc ia negat iva nos cu l t i vos e na sade humana e an ima l . Quanto ao po tss io , e lemento impor tan te para as cu l tu ras e fe r t i l i dade dos so los , sua d ispon ib i l i dade desenvo lve-se con forme Na F ig . 6 .

F ig . 6 . Fo rmao e evo luo tempora l do so lo mos t rada pe las va r i aes mine ra lg i cas e pe la concen t rao de po tss io em so luo (K + )

A conexo en t re a geoqumica ambien ta l e a cor ren te a l imentar exempl i f i cada na F ig . 7 , segu indo as segu in tes equaes . - ( fe r t i l i dade agr co la c rescente) rocha + H 2 O > esmect i ta + H 4 S iO 4 + K + + Na + + Mg 2 + + Ca 2 + e tc . - (mx ima fe r t i l i dade agr co la mx ima do so lo ) esmect i ta + so lues + vegetao > vegeta is com Mg,K,Fe,Mn,Cu,Zn - ( fe r t i l i dade agr co la decrescente) esmect i ta + H 2 O > cao l in i ta + so lues com

K + , Na + , Mg 2 + , Ca 2 + , Mn 2 + , Cu 2 + , Zn 2 + , Cd 2 + e tc . . - (mmima fe r t i l i dade agr co la do so lo ) cao l in i ta + H 2 O > g ibbs i ta + H 4 S iO 4

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F ig . 7 . Va r i aes mine ra i s e geoqu micas da i n temper i zao dos so los e e fe i t os na p rodu t i v i dade ag r co la .

As guas super f i c ia is e sub ter rneas representam o ma is impor tan te me io de conexo en t re a geoqumica das rochas , o so lo e a f i s io log ia humana. A d is t r ibu io dos e lementos t raos em guas sub ter rneas de g rande impor tnc ia nos pa ses em desenvo lv imento , onde os hab i tan tes es to em conta to e se serv indo d i re tamente das guas e a l imentos d isponve is na na tureza . Dessa fo rma, o es tudo das migrao dos e lementos t raos in te ressa mu i to ma is s popu laes das zonas t rop ica is e sub- t rop ica is que s popu laes dos pa ses desenvo lv idos , a ma ior ia em reg ies moderadas , as qua is tm acesso a a l imentos e guas t ranspor tados por d is tnc ias cons iderve is , a lm de d ispor de d ie tas a l imentares bem var ive is , que ev i tam doenas geoqumicas . Em suma, o conhec imento da d is t r ibu io area l e dos mecan ismos de migrao dos e lementos qu micos , espec ia lmente em reas t rop ica is , so fundamenta is para as pesqu isas geomd icas e ep idemio lg icas . 4 .1 DISPONIBILIDADE GEOLGICA DOS ELEMENTOS QUMICOS Por geod ispon ib i l i dade en tende-se a poro do con tedo to ta l de um e lemento ou composto , par te de um mater ia l geo lg ico , que pode ser l i berada super f c ie ou p rx imo super f c ie , por p rocessos mecn icos , f s i cos ou b io lg icos . O grau de geod ispon ib i l i dade de um e lemento numa rocha depende da susce t ib i l i dade dessa rocha a l te rao in tempr ica e abundnc ia dos minera is que o con tm, a lm de uma sr ie de ou t ros fa to res , como a topogra f ia , o c l ima, a poros idade e permeab i l idade das rochas e a es t ru tu ra geo lg ica . Por sua vez , a susce t ib i l i dade a l te rao funo das p ropr iedades dos minera is ( t ipos , so lub i l idades , d imenses , tex tu ra , impurezas e tc . ) e da geoqumica das guas (pH e po tenc ia l de redox , concent raes in icas , espec iaes a tmicas , l i gaes c in t i cas e tc . )

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4.2 DIFUSIBILIDADE DOS ELEMENTOS QUMICOS Por d i fus ib i l i dade se en tende o g rau de d isperso dos e lementos por ao de p rocessos f s icos . con t ro lada pe la geod ispon ib i l i dade, respe i tada s carac te r s t i cas dos minera is (d imenses , fo rmas, dens idades) , aos agentes e ros ivos (c l ima, topogra f ia ) e de t ranspor te (ven tos , sed imentos de fundo, sed imentos em suspenso) . 4 .3 MOBILIDADE DOS ELEMENTOS QUMICOS Por mob i l idade de uma espc ie qu mica se en tende sua capac idade de permanecer em so luo aquosa aps sua d isso luo. con t ro lada fundamenta lmente por p rocessos qu micos e b ioqu micos , a par t i r das reaes com as rochas , sendo in f luenc iada pe las carac te r s t i cas f s ico-qu micas das so lues e das espec iaes in icas . A mob i l idade dos e lementos quanto a seu po tenc ia l in ico (carga e ra ios in icos) nos ambien tes super f i c ia is sumar izada na F ig . 8 .

F ig . 8 . Mob i l i dade dos e lemen tos qu mi cos em amb ien tes supe r f i c i a i s , em funo da ca rga e do ra io i n i cos

4 .4 BIODISPONIBILIDADE DOS ELEMENTOS QUMICOS. Por b iod ispon ib i l i dade en tende-se a poro de uma espc ie qu mica que es t d isponve l para inges to , ina lao ou ass imi lao por um organ ismo v ivo . Normalmente representa uma par te pequena da quant idade in ic ia lmente con t ida no mater ia l geo lg ico , sendo funo da geod ispon ib i l i dade, da d i fus ib i l i dade e da mob i l idade da espc ie qu mica , a lm de carac te r s t i cas do organ ismo v ivo . A b iod ispon ib i l idade p r-requ is i to mas no de te rminante para causar tox ic idade de um

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e lemento , a qua l somente pode ser p roc lamada aps documentao de e fe i tos negat ivos nas funes b io lg icas dos o rgan ismos receptores . Conexes e re laes en t re concent raes dos e lemento em mater ia is geo lg icos e e fe i tos tx icos po tenc ia is sobre os o rgan ismos so i lus t radas na F ig . 9 .

F ig . 9 . Re laes en t re geod ispon ib i l i dade dos e lemen tos qu micos e e fe i t os t x i cos sob re os o rgan i smos .

5 . BIODISPONIBILIDADE E FATORES DE CONTROLE Como menc ionado, uma d ie ta adequada ind ica inges to d i r ia de mu i tos e lementos qu micos . A Tabe la I , na p rx ima pg ina , apresenta as doses d i r ias recomendadas e a ao b io lg ica dos e lementos ma is recomendados para uma boa sade. E fe i tos tx icos ne fas tos para a sade humana por par te de e lementos qu micos , comprovados em es tudos ep idemio lg icos e em exper inc ias de labora t r io com mam fe ros , inc lus ive humanos, so apresentados na F ig . 10 . Ta is e fe i tos so cor re lac ionve is d i re tamente b iod ispon ib i l i dade dos e lementos e ind i re tamente a fa to res geoqumicos , qu micos e b io lg icos que os in f luenc iam.

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Tabe la I Doses d i r ias recomendadas para boa sade de uma pessoa adu l ta .

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Elemento USRDA Ao Biolgica Ca Clcio

800 1.200 mg

Necessrio para fortalecimento de ossos e dentes. Empregado nos mecanismos de contrao e relaxamento muscular, na coagulao do sangue, na regulagem da permeabilidade celular e na transmisso de impulsos nervosos.

Cl Cloro

750 3.600 mg

Presente sobretudo na forma inica. Necessrio para o balano hdrico e controle da presso osmtica. Participa da digesto e assimilao dos alimentos.

Cr Cromo

50 200 g Importante para o metabolismo dos acares. Sintomas de falta de cromo (intolerncia a glicose, resistncia insulina, crescimento lento, neuropatia perifrica, reduo da fertilidade dos espermatozides) so encontradas em crianas mal-nutridas e indivduos com diabetes.

Co Cobre

1,55 3 mg Essencial para o metabolismo energtico, sendo componente de enzimas oxidantes. Necessrio para a sntese da hemoglobina, para funes neuro-cerebrais e para queratizao e pigmentao da pele e do cabelo. Sintomas de falta de cobre so osteoporose, deficincia de glbulos brancos e a reduo de defesa imunolgica.

F Fluor

1,5 4 mg Presente nos ossos e dentes. Evita crie dentria e osteoporose.

I Iodo

150 g Presente sobretudo na tiride e como constituinte do hormnio tiroidal. Necessrio para controle da temperatura corprea, o metabolismo, a reproduo e o crescimento.

Fe Ferro

10 15 mg Constituinte da hemoglobina e da mioglobina (molcula que fixa e transporta oxignio no sangue e nos tecidos) e de complexos enzimticos. Necessrio para a gerao de energia a nvel celular e para a integridade do sistema imunolgico.

Mg Magnsio

280 350 mg Presente principalmente nos ossos. Participa do mecanismo de contrao muscular e indispensvel para a ao de numerosos enzimas.

Mn Mangans

2 5 mg Promove o crescimento, o desenvolvimento e as funes celulares. parte integrante de ossos e cartilagens e fator essencial nas reaes enzimticas que envolvem os metabolismos protico, lipdico e glucdico.

Mo Molibdnio

75 250 g Constituinte de enzimas que participam de importantes reaes de xido-reduo (oxidao de aldedos e outros). De certa forma, o papel do Mo anlogo ao do Mn.

P Fsforo

800 1.200 mg

Essencial para boa sade dos ossos e produo de energia. Participa de quase todas as reaes qumicas que ocorrem no organismo.

K Potssio

2.000 3.500 mg

Regula o balano dos fluidos corpreos. Atua tambm nas contraes musculares e na transmisso de impulsos nervosos.

Se Selnio

55 70 g Tem papel importante na preveno de algumas doenas cardiovasculares e neoplasias. Evita oxidao por radicais livres, retardando o processo degenerativo de envelhecimento.

Na Sdio

500- 2.400 mg Tem papel importante na manuteno do equilbrio hidrossalino do organismo. Atua na transmisso dos impulsos nervosos e no transporte dos metabolitos.

Zn Zinco

12 15 mg Ocorre em todos os tecidos corpreos, em particular em ossos, msculos e pele. Protege o fgado de danos qumicos. Necessrio para integridade do sistema imunolgico. Regula o crescimento.

F ig . 10 . E lemen tos qu micos com e fe i t os cance r genos , t e ra togn i cos e

embr ioc idas . 5 .1 FATORES GEOQUMICOS Raramente so comprovadas re laes no ambguas en t re a concent rao to ta l de meta is no ambien te e a l imentos e a concent rao to ta l de meta is nos o rgan ismos v ivos . Conseqentemente , a b iod ispon ib i l i dade dos e lementos no funo somente de sua concent rao nos mater ia is geo lg icos , es tando c la ro que essa concent rao representa o l im i te super io r de b iod ispon ib i l i dade. An l i ses comparadas de meta is em sed imentos , guas e tec idos b io lg icos most ra que a ass imi lao e acumulao por p lan tas e an ima is pode var ia r cons iderave lmente de um ambien te para ou t ro . Es tudos de impac tos ambien ta is de p i lhas de re je i tos de minerao, com As, Pb, Cu, Zn e Cd, most rou em a lguns casos f racas cor re laes en t re teores a l tos dos meta is nos re je i tos e teores ba ixos em an ima is se lvagens desses loca is , enquanto que em out ros casos houve c la ra cor re lao en t re os teores dos re je i tos e os teores de an ima is e p lan tas . Na F ig . 11 es to esquemat izados os p rocessos geoqumicos ambien ta is , e b io lg icos , responsve is pe la red is t r ibu io dos meta is em so lues aquosas en t re os vr ios s is temas acumuladores .

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F ig . 11 . Red is t r i bu i o de me ta i s d i sso l v idos em gua e a tuao de p rocessos o rgn i cos e i no rgn i cos .

A fo rmao de sa is minera is pode favorecer fo r temente a b iod ispon ib i l i dade dos meta is . A fo rmao de sa is de chumbo caso exemplar , com d ispon ib i l idade aumentando na segu in te o rdem:

Pb-carbonato e Pb-oxa la to > Pb-ace ta to > Pb-su l fe to e Pb-su l fa to Em conseqnc ia , a seqnc ia de b iod ispon ib i l i dade pode d i fe r i r da re la t i va geod ispon ib i l i dade, d i fus ib i l i dade o mob i l idade de um e lemento qu mico em par t i cu la r . A b iod ispon ib i l idade dos meta is inger idos pe los homens e an ima is funo das carac te r s t i cas de so lub i l idade do minera l ou da subs tnc ia que os con tm. Todav ia , a c in t i ca de so lub i l i zao de um composto espec f i co no apare lho d iges t i vo pode ser d i fe ren te da observada em labora t r io . in te ressante o caso dos teores surpreendentemente ba ixos de chumbo em jovens expos tos a so los r i cos em chumbo, em reas de lav ra do meta l , o que a t r ibu do a ba ixa so lub i l idade dos minera is p lumb fe ros e ao pH quase neut ro das guas da rea . Pe lo con t r r io , o n ve l de chumbo mais e levado observado em jovens de cen t ros u rbanos ou na v iz inhana de meta lu rg ias deve-se ina lao de chumbo em fo rma mais so lve l para o o rgan ismo, cor respondendo te t rae t i la , in tensamente usada a t pouco tempo como ad i t i vo gaso l ina . 5 .2 FATORES QUMICOS A compos io qu mica das guas e as p ropr iedades espec f i cas dos e lementos qu micos , cond ic ionam sua b iod ispon ib i l i dade qu mica para os o rgan ismos an ima is e vegeta is e , ind i re tamente , ao homem. A b iod ispon ib i l idade dos c t ions , como A l , Cd, Pb e Hg, ma ior em guas c idas que em guas bs icas . Ass im, nos so los a b iod ispon ib i l i dade GEOMEDICINA, po r P ro f . G iann i Cor tecc i 12

var ia inversamente com a var iao de pH. O pH c ido favorece , a lm da d isso luo dos minera is , a manuteno em so luo de ons s imp les , ma is fac i lmente absorv ve is pe los o rgan ismos que os complexos in icos . Ao con t r r io dos c t ions , os meta is em fo rma an in ica (por exemplo , MoO 4 - ) so ma is d ispon ib i l i zados em meio bs ico . A dureza da gua, essenc ia lmente con t ro lada pe lo con tedo de c lc io e magns io , tambm in f luenc ia sens ive lmente a b iod ispon ib i l i dade e eventua lmente a tox ic idade dos e lementos qu micos . Em gera l , os meta is to rnam-se mais tx icos em guas pouco duras , com menos de 75 mg/L Ca+Mg, p rovave lmente dev ido a que com ba ixas concent raes de c lc io aumenta a permeab i l idade da membrana ce lu la r para os ou t ros c t ions . O es tado de ox idao tambm impor tan te , como no caso dos ons mo l ibda to (V I ) e c romato (V I ) , os qua is so mu i to ma is tx icos que os ons Mo ( I I ) e Cr ( I I I ) , e do As , cu ja tox ic idade aumenta em funo do es tado de va lnc ia , como As (0 ) < As ( I I I ) < As (V) . Como j menc ionado an ter io rmente , os e fe i tos da d ie ta qu mica sobre o es tado de sade no dependem tan to e somente da geod ispon ib i l i dade dos e lementos mas par t i cu la rmente da b iod ispon ib i l i dade e , em par t i cu la r , da espec iao pe la qua l um e lemento se co loca d isponve l ao o rgan ismo recebedor . As fo rmas qu micas e f s icas (espec iao) de um e lemento , se ja nas guas , nos sed imentos ou nos so los , depende de uma sr ie de fa to res ambien ta is , como o pH, as cond ies de redox , a t ipo log ia e a d ispon ib i l i dade de agentes complexantes , a fo rmao de complexos e a tuao de processos b iogeoqumicos . Em so luo aquosa, a b iod ispon ib i l i dade do cobre para as ra zes das p lan tas depende fo r temente da espec iao do e lemento com molcu las l igan tes o rgn icas , como a g l i c ina (g ly ) e o EDTA.

b iod ispon ib i l idade [Cu(OH) 2 ] 2 + > [Cu( I I ) (g ly )2 ] >> [Cu( I I )EDTA] - Nos so los e sed imentos , as concent raes dos meta is so ma iores nas par t cu las s l idas que na gua in te rs t i c ia l . Nesses s l idos , os meta is ocor rem nas segu in tes fo rmas: (1 ) adsorv idos em arg i las , x idos e h id rx idos , (2 ) em complexos o rgn icos (que la tos) , (3 ) d ispersos nos re t cu los c r i s ta l inos de minera is p r imr ios e secundr ios e (4 ) inc lu dos em res tos b io lg icos e compostos inorgn icos amor fos . As re laes en t re a espec iao qu mica e os p rocessos de t rans fe rnc ia de massa so most radas na F ig . 12 .

F ig . 12 . Fo rmas de oco r rnc ia dos e l emen tos qu micos nas i n te raes en t re

so lues e me io s l i do . GEOMEDICINA, po r P ro f . G iann i Cor tecc i 13

5.3 FATORES BIOLGICOS En t re os fa to res b io lg icos p rpr ios do o rgan ismo humano, a moda l idade e o tempo de expos io , a capac idade de ass imi lao, a p resena de ou t ros meta is , a idade e o es tado de desenvo lv imento corpreo tm pape is mu i to impor tan tes na de f in io da b iod ispon ib i l i dade de um e lemento em espec ia l . As fo rmas na tura is de expos io do homem aos meta is compreende a ina lao, inges to e absoro a t ravs da pe le . A ina lao de meta is pode aumentar a p red ispos io s in feces da v ia resp i ra t r ia , reduz i r a de fesa imuno lg ica e favorecer o aparec imento de carc inomas pu lmonares . A inges to de meta is tx icos e ou t ros acontece normalmente com os a l imentos e com a gua, a lm de d i re tamente do cho, no caso de c r ianas , que pem a mo su ja na boca. A ep iderme exc lu i e f i c ien temente a gua, as par t cu las s l idas , as espc ies qu micas inorgn icas e as subs tnc ias de a l to peso mo lecu la r ; no en tan to permeve l a subs tnc ias l iposso lve is e a lguns compostos o rgano-met l i cos . O tempo de permannc ia no corpo humano var ia con forme os e lementos . O chumbo par t i cu la rmente tx ico s c r ianas , que o ass imi lam mui to ma is rp ido que os adu l tos . Ao con t r r io , a acumulao de cdmio no corpo humano g radua l e chega a a lcanar a l ta concent rao nos adu l tos . As par t cu las a tmosfr icas podem ser pequenas (2 ,5 mm) ; em ambien te de a t i v idade an t rp ica so gera lmente pequenas . No caso de par t cu las de

gua, sed imento e so lo . So envo lv idas uma sr ie de d isc ip l inas , desde a qu mica pedo log ia , bo tn ica , zoo log ia , mic rob io log ia e c inc ia ve te r inr ia . Mapas geoqumicos so usados para iden t i f i ca r anomal ias pos i t i vas e negat ivas de e lementos t raos em reas com prob lemas de sade, con forme most ra a F ig . 13 .

F ig . 13 . Mapas geoqu micos de chumbo e z inco nos sed imen tos de d renagem

na bac ia do R io Se rch io , na reg io se ten t r i ona l da Toscn ia . Nem sempre poss ve l es tabe lecer cor re laes seguras e a pesqu isa no campo da geomedic ina tem pape l impor tan te , con t r ibu indo para as dec ises que as au tor idades de sade devem tomar em reas de r i sco , a f im de reduz i r a expos io da popu lao a e lementos qu micos t raos po tenc ia lmente per igosos . J h re laes con f i rmadas en t re a geoqumica e a sade, como as que envo lvem I , F , As e ou t ros e lementos . 6 .1 GEOQUMICA DO IODO E DOENAS POR DEFICINCIA DE IODO O iodo ( I ) fo i o p r ime i ro e lemento a ser reconhec ido como essenc ia l sade humana e impor tan te em te rmos geoambien ta is . O de f ic inc ia de iodo na d ie ta a l imentar a causa mais comum de pa to log ias de re ta rdamento menta l como, por exemplo , o c re t in ismo. Com re fe rnc ia a es ta doena, cerca de 1 ,5 mi lhes de pessoas es to em r isco no mundo, com 50 mi lhes de men inos a fe tados e aparecem 10.000 novos casos todos os anos . A de f i c inc ia de iodo em grande par te responsve l por h iper t ro f ia da t i r ide , g lndu la s i tuada na base do pescoo, fo rmando pape i ra . A inc idnc ia da doena ma ior em pases subdesenvo lv idos , p r inc ipa lmente da zona t rop ica l ( nd ia , Indons ia , Nepa l , Sr i Lanka e V ie tnam) , enquanto que nos pa ses indus t r ia l i zados o p rob lema e ev i tado pe la var iedade de a l imentos , inc lus ive pe la ad io de iodo aos a l imentos , na fo rma de sa l , e pe la ra ra ocor rnc ia de fa to res que l im i tam a

GEOMEDICINA, po r P ro f . G iann i Cor tecc i 15

b iod ispon ib i l i dade do e lemento . Na na tureza , 70% do iodo encont rado em sed imentos de or igem mar inha, com teores md ios de 0 ,8 a 2 ,7 mg/kg . Dev ido a sua a l ta vo la t i l i dade, e le p ra t i camente ausente de rochas magmt icas e metamr f i cas , com 0 ,24 mg/kg . A gua do mar r i ca em iodo , com 58 ppb, e representa a p r inc ipa l fon te de iodo no mbi to con t inen ta l (F ig . 14) .

F ig . 14 . C i c lo do i odo na na tu reza . ( I - = on de i odo ; I 2 = i odo mo lecu la r ; IO 3 -

= on i oda to ; CH 3 I = me t i l a to de i odo )

A f reqente ocor rnc ia de c re t in ismo e h iper t ro f ia da t i r ide em pases como Indons ia e Sr i Lanka most ra como a b iod ispon ib i l i dade do iodo es t con t ro lada por ou t ros fa to res a lm da geod ispon ib i l i dade. Nas reg ies t rop ica is de a l ta p luv ios idade e g rande ve loc idade de in temper izao o so lo in tensamente l i x i v iado de seu iodo . Out ro fa to r de g rande impor tnc ia a ao in ib idora das funes da t i r ide por subs tnc ias o rgn icas con t idas em a lguns vegeta is , como repo lho e couve, e inorgn icas , como arg i lo -minera is , que re tm iodo e o sub t raem da cade ia a l imentar . Es tas subs tnc ias in te r fe rem com o uso do iodo por par te da t i r ide e , por tan to , com o p rocesso de s n tese hormona l , inc i tando reaes negat ivas sobre a t i r ide e p rovocando sua h ipera t i v idade e seu engrossamento , na fo rma de pape i ra . A F ig . 15 most ra pessoa com pape i ra .

GEOMEDICINA, po r P ro f . G iann i Cor tecc i 16

F ig . 15 . Pape i ra , caso de h ipe r t ro f i a da t i r i de dev ido a de f i c i nc ia de i odo nos

a l imen tos . 6 .2 GEOQUMICA DO FLUOR E DOENAS POR EXCESSO DE FLUOR O on f luor (F - ) essenc ia l para a sade humana, p r inc ipa lmente para a boa preservao de ossos e dentes . No obs tan te , quando inger ido em excesso provoca uma sr ie de s in tomato log ias c lass i f i cadas como f luorose denta l , que to rna os dentes manchados e f rge is , e f luorose do esque le to , causador de dores nas cos tas e no pescoo e a t de fo rmaes permanentes dos ossos . Por ou t ro lado , a de f i c inc ia de f luor aumenta a vu lnerab i l idade dos dentes car ie . As re laes en t re a concent rao de f luor em gua e p rob lemas san i t r ios es to apresentadas na Tabe la I I .

Tabe la I I E fe i tos do on f luor , d isso lv ido em gua, sobre a sade humana

Concent rao

em mg/L E fe i tos sobre a sade

0 ,0 L imi taes do c resc imento 0 ,0 0 ,5 No ev i ta cr ie denta l 0 ,5 1 ,5 Ev i ta en f raquec imento dos dentes , com e fe i tos

benf icos sobre a sade 1 ,5 4 ,0 F luorose denta l (manchas nos dentes) 4 ,0 10 ,0 F luorose denta l . F luorose esque l t i ca (dores

nas cos tas e ossos do pescoo) > 10 ,0 F luorose de formante

D i fe ren temente de ou t ros e lementos t raos essenc ia is boa sade, o f luor essenc ia lmente inger ido com a gua. es ta a razo fundamenta l da a l ta inc idnc ia de f luorose em pa ises como nd ia , Gana, Tanzn ia . Sr i Lanka, Qun ia , Senega l e p r inc ipa lmente na Ch ina , nos qua is rochas magmt icas r i cas em f luor so abundantes e o abas tec imento de gua fe i to a t ravs de poos que a t ingem o n ve l f re t i co , r i co em f luor . Nessas GEOMEDICINA, po r P ro f . G iann i Cor tecc i 17

reg ies a geoqumica do f luor em guas de subso lo tem grande impor tnc ia soc ia l , dev ido f luorose , cu jos e fe i tos so pers is ten tes e incurve is . O f luor pode a inda ser in t roduz ido no ambien te por p r t i cas humanas indus t r ia is (gs f reon , f luore tos o rgn icos , ou t ros) e agr co las ( fe r t i l i zan tes fos fa tados podem conter a t 3 a 4% de f luor ) . A F ig . 16 most ra o c ic lo geoqumico s imp l i f i cado do f luor em reg ies semi - r idas .

Concrees carbonticas ricas em

fluor

Dissoluo de carbonato e liberao

do fluor

gua superficial rica em fluor

Possvel precipitao

de fluorita (CaF2) Pedognese e

liberao do fluor

Enriquecimento de fluor na gua

superficial

gua de nascente, pobre em fluor

Rocha com minerais fluorferos

Fontes de nascente, ricas em fluor

Extrao seletiva de

fluor pela vegetao

F ig . 16 . F luo r em amb ien tes supe r f i c i a i s , i nc lus i ve em p rodu tos ag r co las . O aspec to ma is sa l ien te da geoqumica do f luor a fac i l idade com que e le subs t i tu i o n ion h id rx ido (OH - ) nos minera is , inc lus ive as h id rox i -apat i tas (Ca(PO 4 )3OH) , que so conver t idas em f luor -apat i tas (Ca 5 (PO 4 )3F) . As h id rox i -apa t i tas so componentes p r inc ipa is de dentes e ossos tan to do homem quanto dos an ima is . Os dados ep idemio lg icos so dramt icos : ma is de 100 mi lhes de pessoas no mundo todo so f rem de f luorose , com 40 mi lhes a fe tadas por f luorose dentr ia e 2 a 3 mi lhes de f luorose esque l t i ca s na Ch ina . 6 .3 GEOQUMICA DO ARSNIO E PROBLEMAS DE TOXICIDADE A WHO (Wor ld Hea l th Organ iza t ion Organ izao Mund ia l da Sade) , rgo das Naes Un idas , recentemente reduz iu o va lo r mx imo ace i tve l para a rsn io em gua po tve l de 50 ppb a 10 ppb, reconhecendo sua a l ta tox idade ao homem. O s in tomato log ia de envenenamento por a rsn io aparece como con jun t i v i te , me lanose, desp igmentao e quera tose ( fe r idas) . So tambm re lac ionados ao arsn io tumores na bex iga , f gado, pu lmes e r ins . Os casos me lhor documentados de envenenamento es to na nd ia , Ta iwan, Ch ina , Mx ico e Ch i le . A inges to de apenas 100 mg de t r ix ido de arsn io (As 2 O 3 ) capaz de ser le ta l a uma pessoa. A fon te do a rsn io essenc ia lmente geoqumica , por ox idao supergn ica de su l fe tos met l i cos (a rsenop i r i ta , p i r i ta , p i r ro t i ta , ca lcop i r i ta e ou t ros . Na I t l ia , h p rob lemas de con taminao de guas em reas de minerao na Sardenha e Toscn ia . Nas guas , o a rsn io ocor re com va lnc ia V , como arsenatos , ou com va lnc ia I I I , como arsen i tos , com concent raes de 1-10 ppb em guas no con taminadas e 100-5 .000 ppb em guas con taminadas , em zonas de minerao. A tox ic idade do e lemento depende do es tado de ox idao: as fo rmas reduz idas (va lnc ia I I I ) so ma is tx icas que as ox idadas (va lnc ia V) . Na nd ia , em Benga la e em Bang ladesh, mi lhes de pessoas es to em r isco dev ido a l ta GEOMEDICINA, po r P ro f . G iann i Cor tecc i 18

concent rao de a rsn io , super io res a 50 ppb, em guas de subso lo , co lh idas a t ravs de poos e usadas na a l imentao. Nessas reg ies , o a rsn io p r imr io ocor re em p i r i tas das rochas de subso lo . A g rande dens idade demogr f i co levou a in tenso bombeamento das guas do subso lo , causando aba ixamento do n ve l f re t i co das guas de subso lo e in tens i f i cao da in temper izao dos c r i s ta is de p i r i tas que f i ca ram ac ima do n ve l f re t i co . I sso levou g rande con taminao das guas de subso lo . 6 .4 GEOQUMICA DO SELNIO E IMPLICAES SOBRE A SADE O se ln io cons iderado e lemento essenc ia l para o homem dev ido a uma sr ie de funes metab l i cas e , em par t i cu la r , como componente de enz imas com aes an t i -ox idan tes e p revent ivas de doenas degenera t i vas de membranas b io lg icas . Doses d i r ias menores de 0 ,04 mg so cons ideradas insu f i c ien tes , enquanto que doses super io res a 0 ,1 mg podem ser cons ideradas tx icas . O se ln io envo lv ido na or igem de vr ias doenas , como o cancer , a esc le rose muscu la r e a d is t ro f ia muscu la r . H re lao c la ra en t re se ln io e doenas degenera t i vas dos ossos e do corao. A s ndrome de Keshan, comum em vr ias reg ies da Ch ina , uma card iomiopat ia c rn ica p rovave lmente dev ido de f ic inc ia em se ln io . Por ou t ro lado , o se ln io parece re ta rdar o enve lhec imento e es t imu la r o s is tema imuno lg ico . Pesqu isas recentes sobre a A IDS sugerem que a es t ru tu ra gent ica do v i rus HIV contm gem cu jo func ionamento depende da d ispon ib i l i dade de se ln io , de fo rma que o aparec imento de pa to log ias dev ido ao v i rus HIV pode ser re ta rdada com inges to de a l imentos pobres em se ln io . De um ponto de v is ta geoqumico , o compor tamento do se ln io s im i la r ao do enxof re , com o qua l e le se encont ra assoc iado em compostos geo lg icos na tu ra is . Como o enxof re , o se ln io possu i qua t ro es tados de ox idao ( -2 , 0 , +4 e +6) , sendo capaz de es ta r p resente em grande nmero de subs tnc ias . A p r inc ipa l fon te de se ln io a a l te rao supergn ica de su l fe tos a su l fa tos e se len ia tos so lve is , e gases vu lcn icos r i cos em c ido su l f d r i co e an id r idos su l fu rosos . A concent rao de se ln io em so lo es t em gera l en t re 0 ,01 e 2 ,0 mg/g (10 a 2 .000 ppm) , a md ia mund ia l sendo de 0 ,4 mg/g (400 ppm) . A b iod ispon ib i l i dade para as p lan tas con t ro lada pe la espec ia l i zao do e lemento nas guas in te rs t i c ia is do so lo e , por tan to , pe lo pH e pe lo Eh (F ig . 17) . As fo rmas qu micas com se ln io (V I ) so so lve is e , por tan to , ma is d isponve is s p lan tas que as fo rmas com se ln io ( IV) , o qua l fo rma complexos mui to es tve is com x idos e h id rx idos de fe r ro ( I I I ) .

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F ig . 17 . Espec iao do se ln io no so lo em funo das cond i es de Eh e pH da

gua i n te rs t i c i a l . Os campos de es tab i l i dade da espc ie qu mica so c i r cunsc r i t os ao campo de es tab i l i dade O 2 /H 2 O da gua .

Em guas super f i c ia is e sub ter rneas , a concent rao de se ln io e normalmente mu i to ba ixa , ra ramente superando o l im i te de 10 mg/L recomendado pe la WHO para gua po tve l . 6 .5 GEOQUMICA DO NITROGNIO E ASPECTOS CANCERGENOS En t re as p r inc ipa is fon tes de po lu io das guas usadas para consumo des tacam-se os res duos o rgn icos de o r igens humana e an ima l con tendo n i t rogn io , que as de ter io ram fo r temente , tan to em super f c ie quanto em subso lo , c r iando sr ios p rob lemas de sade. Nesse con tex to , os fe r t i l i zan tes n i t rogenados , com NH 3 , NH 4 NO 3 , (NH 4 ) .2HP 2 O 5 e (NH 2 ) .2CO, tm pape l p roeminente . No so lo o on amn ia (NH 4 - ) re t ido por adsoro por minera is s i l i c t i cos , enquanto o on n i t ra to (NO 3 - ) to rna-se in te i ramente so lve l na gua in te rs t i c ia l e abundantemente d isponve l para p lan tas e cu l tu ras . A dependnc ia de fa to res geoqumicos dos n i t r i tos e n i t ra tos na gua mu i to l im i tada . Embora o on n i t ra to se ja no to r iamente pouco tx ico ao homem, e le pode ser reduz ido no organ ismo (no es tmago, in tes t ino ou f gado) a ons n i t r i tos , com e fe i tos negat ivos para a sade, causando prob lemas de metemog lob inemia em cr ianas (ox idao do fe r ro I I da hemog lob ina a fe r ro I I I e , conseqentemente , ao g rave prob lema de h ipo-ox igenao do sangue) . O va lo r f i xado pe la WHO (Word Hea l th Organ iza t ion) para NO 3 N na gua po tve l de 10 ppm. No corpo humano, o on NO 2 - pode reag i r com subs tnc ias como as aminas , resu l tando em n i t rosoamina (F ig . 18) , a qua l fo i reconhec ida em exper imentos de labora t r io com an ima is como agente cancer geno po tenc ia l .

GEOMEDICINA, po r P ro f . G iann i Cor tecc i 20

F ig . 18 . D iag rama i l us t ra t i vo da conve rso dos ons n i t r a to (NO 3 - ) e n i t r i t o (NO 2 - ) em n i t rosoamina , po tenc ia lmen te cance r gena .

No se pode conc lu i r por conexo d i re ta com o cancer humano, mesmo com a observao numa sr ie de pesqu isas ep idemio lg icas de cor re laes pos i t i vas en t re concent raes de n i t ra to em guas e cancer do es tmago, es fago e f gado. 6 .6 OUTRAS RELAES DE INTERESSE GEOMDICO Uma re lao ex t raord inr ia en t re a dureza das guas (con t ro lada essenc ia lmente por c lc io e magns io ) e a inc idnc ia de doenas card iovascu la res fo i cons iderada em base a uma cor re lao negat iva , a inda que f raca , en t re esses do is parmet ros , em vr ias reg ies do mundo indus t r ia l i zado e no indus t r ia l i zado. O e lemento responsve l por essa re lao parece ser o magns io , que nas guas examinadas era p resente com mais de 10%. A lm d isso , o teor de magns io no miocrd io de pac ien tes mor tos por en fa r to e que em v ida hav iam beb ido gua re la t i vamente leve , resu l tou ser , na md ia , 6% mais ba ixo , que nos pac ien tes en far tados que em v ida hav iam consumido gua re la t i vamente dura . Por f im, pac ien tes mor tos por en fa r to apresentaram teores de magns io nos tec idos card acos es ta t i s t i camente menores que pac ien tes mor tos por ou t ras causas . De qua lquer fo rma, poss ve l que ha ja ou t ros fa to res de con t ro le , como a re lao Mg/Ca na gua e /ou um maior con tedo de e lementos t raos benf icos em guas duras , em re lao a guas leves . Nem sempre as re laes so l ineares , sendo suger ido que a a l imentao, o fumar e os exerc c ios f s icos podem ser igua lmente ou mesmo mais impor tan tes que a dureza da gua na s in tomato log ia card iovascu la r . Uma s i tuao geomdica de in te resse para as popu laes a f r i canas de reg ies de so lo vermelho r i co em arg i las e x idos de fe r ro , der iva da re lao observada en t re podocon iose (e le fan t ase no- f i l r i ca) e carac te r s t i cas qu mico-minera lg icas encont radas nos ndu los l in f t i cos

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femora is dos pac ien tes . As d imenses das par t cu las de p (0 ,3 6 mm) re t i radas nos ndu los so comparve is s das par t cu las do so lo (

met i l -mercr io , o qua l causou a mor te de mu i tas pessoas , das qua is ma is de 700 es to permanentemente para l i sadas . O met i l -mercr io penet ra no crebro e o desgas ta , causando os s in tomas c i tados , a t a comple ta para l i s ia . No mar , o mercr io met i l i zado pe la a t i v idade de mic roorgan ismos em met i l -mercr io (con forme F ig . 20) , l i berados na gua e acumulando-se gradua lmente nos pe ixes . O envenenamento ocor reu por ser a d ie ta dos hab i tan tes de Minamata baseada pr inc ipa lmente em pe ixes e mo luscos tomados da ba a . No tocante a mercr io , um pescado comest ve l no deve te r ma is de 0 ,05 mg/kg do meta l .

F ig . 20 . D i s t r i bu i o qu mica do merc r i o (Hg ) em so los , sed imen tos , gua e a tmos fe ra . (CH3HgCH3) = d ime t i l -merc r i o ; (CH 3 Hg + ) = on me t i l -merc r i o ;

Hg 2 + = on merc r i o ; HgS = su l f e to de merc r i o ( rea lga r ) ; HgC l 2 = c lo re to de merc r i o ; Hg = merc r i o me t l i co .

bem conhec ido tambm o envenenamento por cdmio (Cd) , tambm no Japo, com a fe taes sr ias sade, representadas por casos de en f raquec imentos e amolec imento de ossos , acompanhados por fo r tes

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dores , e danos aos r ins (doena I ta i - I ta i ) , reg is t rado com uma popu lao que duran te a Segunda Guer ra Mund ia l a l imentou-se com comida r i ca em cdmio , p r inc ipa lmente a r roz . O caso ocor reu com os hab i tan tes de uma v i la s i tuada no va le do r io Z in tsu , aba ixo de uma mina de chumbo e z inco , que u t i l i za ram a gua do r io para consumo e para i r r igao dos a r roza is . A re lao en t re a pa to log ia I ta i - I ta i e cdmio , o qua l ocor re assoc iado com o z inco no minera l es fa le r i ta (ZnS) e com o chumbo no minera l ga lena (PbS) , base ia -se no a l to teor de cdmio no sangue, na u r ina e nos rgos dos doentes e na g rande inc idnc ia da doena em r ins dos t raba lhadores empregados na meta lu rg ia do cdmio . A ass imi lao de cdmio em uma d ie ta normal da o rdem de 0 ,2 -0 ,4 mg/semana, va lo r semelhante ao mx imo recomendado pe la WHO (Wor ld Hea l th Organ iza t ion) , que de 0 ,45-0 ,5 mg/semana. Fumantes so par t i cu la rmente expos tos ao cdmio , dev ido ao a l to con tedo do meta l no tabaco, com 20 c igar ros cor respondendo a 0 ,04 mg, dose dup la da espec i f i cada para consumo semana l . O cdmio uma tox ina fo r te e em casos de expos ies con t inuadas podem ocor re r en f i semas pu lmonares , perda de o l fa to , d is t rb ios vascu la res e h iper tenso. 8 . FUNES BIOLGICAS DOS ELEMENTOS ESSENCIAIS MAIS

COMUNS Enquanto as imp l i caes geoqumicas so de ordem menor para os macronut r ien tes essenc ia is , e las so impor tan tes e fundamenta is quanto aos mic ronut r ien tes essenc ia is , de f in indo suas geod ispon ib i l i dades e b iod ispon ib i l i dades . Es ta par te ser l im i tada a uma breve descr io das p ropr iedades v i ta is para o homem de a lguns impor tan tes mic ronut r ien tes met l i cos , como Fe, Cu, Zn , Cr e Mn, e da tox ic idade po tenc ia l de e lementos comuns no ambien te , como Pb e A l . 8 .1 FERRO (Fe) Uma pessoa adu l ta con tem 4-5 g de Fe , das qua is 60-70% f i xadas em hemoglob ina , uma pro te na loca l i zada nos g lbu los vermelhos do sangue e u t i l i zadas para o t ranspor te do ox ign io dos pu lmes aos tec idos do corpo . O fe r ro tem do is es tados de ox idao, fe r roso (Fe I I ) e f r r i co (Fe I I I ) , es te l t ima sendo a fo rma qu mica essenc ia l para o o rgan ismo humano. Um adu l to perde d ia r iamente cerca de 1 mg de fe r ro , por v ia gas t r in tes t ina l ou a t ravs da pe le . A dose inger ida d ia r iamente da o rdem de 10-20 mg, das qua is s 10% so ass imi ladas . A de f i c inc ia de fe r ro normalmente deve-se a d ie ta pobre . So r i cos em fe r ro os rgos an ima is , os ovos , as fa r inhas in tegra is e a lgumas verduras como o esp ina f re . En t re o a l imentos pobres em fe r ro , o le i te , que i jos , ba ta tas e quase todas a f ru tas . Nas guas minera is , pode es ta r p resente na fo rma fe r rosa , reduz ida e ma is absorv ve l . A d ispon ib i l idade de fe r ro nos a l imentos depende mui to de fa to res geoqumicos , no sen t ido de que ba ixo teor de fe r ro nos so los e na gua repercu te d i re tamente na cade ia a l imentar . Uma de f ic inc ia de fe r ro pode acar re ta r anemia g rave e anormal idade imuno lg ica , p red ispondo o o rgan ismo a in feces . O excesso de fe r ro parece con t r ibu i r para carc inognese. O fenmeno da geofag ia ( inges to de a rg i las ) pode ser l i gado a de f i c inc ia de fe r ro na d ie ta a l imentar .

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8.2 MANGANS (Mn) O mangans sem dv ida um e lemento essenc ia l para uma grande var iedade de an ima is , que o con tm em enz imas organo-met l i cas b io log icamente fundamenta is v ida . No homem, a inda no fo ram ver i f i cadas s ndromes de de f ic inc ia de mangans . Uma pessoa adu l ta con tem normalmente 10-20 mg de mangans , s i tuado pr inc ipa lmente nos ossos , no f gado e nos r ins . O nd ice de ass imi lao de aprox imadamente 3% do con t ido nos a l imentos . Ocor re nos cerea is , nas f ru tas e nas verduras e tambm nas guas minera is c idas . O excesso de mangans parece con t r ibu i r para casos de oc luses coronr ias e em ar t r i te reumat ide ; fo ram encont rados a l tos teores de mangans no sangue de pac ien tes com essas s in tomato log ias . Envenenamento por mangans ocor re por asp i rao, em t raba lhadores de a t i v idades indus t r ia is espec f i cas , podendo causar d is t rb ios neuro lg icos e ps iqu i t r i cos . 8 .3 CROMO (Cr) Cromo t r i va len te e lemento essenc ia l para os homens e os an ima is . Tem funo b io lg ica com os complexos organo-met l i cos envo lv idos na s n tese de insu l ina e no con t ro le dos nd ices de co les te ro l e de t r ig l i c r ides no sangue. Ocor re p r inc ipa lmente nos ovos , la t i c n ios , temperos , carnes , pe ixes e cerea is . A poro d i r ia para an ima is e homens de 50-200 mg. Um adu l to con tem cerca de 6 mg de c romo. O c romo absorv ido no ambien te gas t r in tes t ina l em porcentagem ba ixa ; o c romo (V I ) absorv ido p re fe renc ia lmente ao c romo ( I I I ) , mas b io log icamente ina t i vo como e lemento essenc ia l . Nas guas , o c romo ocor re em so luo como Cr (V I ) , podendo causar de f i c inc ias que podem e devem ser combat idas com d ie tas ba lanceadas ou por v ia p ro f i l t i ca . O excesso de c romo tx ico e no caso par t i cu la r do c romo (V I ) pode ser mutagn ico a n ve l ce lu la r , com o c romo podendo reag i r com o DNA, induz indo er ros de le i tu ra duran te a dup l i cao da cade ia nuc leo t d ica do c ido nuc le ico . A expos io a ps de c romo pode ser responsve l de pa to log ias de tumores no pu lmo. 8 .4 COBRE (Cu) No corpo humano, o cobre s i tua-se p r inc ipa lmente no f gado, nos r ins , no corao e no crebro , com 100-150 mg. A essenc ia l idade do cobre der iva de sua presena em complexos o rgano-met l i cos responsve is de p rocessos b ioqu micos v i ta is . Def ic inc ia de cobre pode provocar anemia , deminera l i zao dos ossos , danos de tec idos muscu la res e ou t ros ma les . O cobre bem d i fund ido em a l imentos e guas , de fo rma que so mu i to ra ros p rob lemas de sade l igados a de f i c inc ia de cobre . Em conseqnc ia , os fa to res geoqumicos tm pape l marg ina l em pa to log ias de fa l ta de cobre . Prob lemas de tox ic idade por excesso de cobre so l im i tados a s i tuaes ambien ta is par t i cu la res , como reas de minerao, meta lu rg ia e usos de fung ic idas . O uso excess ivo de su l fa to de cobre em agr icu l tu ra pode con taminar so los , guas e p roduo agr co la ; sendo as pa to log ias ma is comuns prob lemas gas t r in tes t ina is e , em esca la menor , anemias emol t i cas e compl icaes hepato- rena is . O cobre reage com out ros meta is p resentes na d ie ta (Zn , F , Pb , Mo) ,

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compet indo com e les e poss ive lmente induz indo a desba lanc iamentos a n ve is f i s io lg icos . Nesse con tex to , os fa to res geoqumicos so impor tan tes para de f in i r as re laes dos meta is b iod isponve is , p r inc ipa lmente em popu laes com d ie ta pobre e montona. Na e t io log ia de doenas card acas , z inco usado para reduz i r a ass imi lao de cobre , que e l im inado em excrees , p reven indo-se ma l func ionamento card aco ou reduz indo a inc idnc ia de mor te por co lapso card aco . 8 .5 ZINCO (Zn) O corpo humano contem 2-3 mg de Zn, p r inc ipa lmente no f gado e nos ossos . O z inco c r t i co para g rande nmero de funes b io lg icas , a t ravs de enz imas organo-met l i cas . No homem, a de f i c inc ia no s is temt ica de z inco pode provocar d is t rb ios compor tamenta is , gas t r in tes t ina is , perda de cabe lo , i r r i taes cu tneas , anemia e inapetnc ia . Em d ie tas c ron icamente de f ic ien tes em z inco ocor rem nan ismo, h ipogonad ismo e imatur idade sexua l . Ev idnc ias exper imenta is sugerem cor re laes en t re de f i c inc ia de z inco no homem e cancerognese, de f i c inc ia imuno lg ica , doenas vascu la res , d is funes sexua is e ma l fo rmaes congn i tas . Por ou t ro lado , de f i c inc ia de z inco ev i ta a fo rmao de a f lo toss ina , que poss ve l causa de cancer no f gado. O z inco abundante nos a l imentos , p r inc ipa lmente em carnes , f gado, mo luscos , ovos , fa r inhas in tegra is e le i te . A ad io ar t i f i c ia l de z inco a um so lo pobre no meta l aumenta mu i to a p roduo das cu l tu ras e me lhora a sade dos an ima is , dev ido n t ima re lao espac ia l en t re o so lo , a fo r ragem dos an ima is e os teores de z inco . 9 . DOIS ELEMENTOS TXICOS MUITO COMUNS 9 .1 CHUMBO (Pb) O chumbo no um e lemento essenc ia l para a v ida humana, mas sobre tudo um e lemento tx ico quando sua concent rao supera um pouco os va lo res normais . O chumbo comum na c ros ta te r res t re e , por tan to , bem d isponve l ao homem. A indus t r ia l i zao aumentou mui to a expos io humana ao chumbo (gaso l ina ad i t i vadas com Pb, ba te r ias , inds t r ias de t in tas e vern izes , componentes mecn icos e e l t r i cos) , tan to que no mundo indus t r ia l i zado os n ve is de f in idos como normais dever iam em rea l idade ser cons iderados anmalos para a sade humana.

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F ig . 21 . C i c lo geoqu mico s imp l i f i c ado do chumbo , i nc lu indo con t r i bu i o an t ropogn ica .

No l t imos anos , o chumbo en t rou na a tmosfera p r inc ipa lmente com os gases de descarga dos au tomve is a gaso l ina (gaso l ina que era ad i t i vada com compostos con tendo chumbo, ho je p ro ib idos) , a lm de fumaas emi t idas por ins ta laes indus t r ia is . As a tmosferas u rbanas so par t i cu la rmente r i cas em chumbo assoc iados a p . O chumbo inger ido p r inc ipa lmente com os a l imentos e a gua; nes tas v ias o e lemento menos ass imi lve l que no caso que se ja tomado pe las v ias resp i ra t r ias . A pa to log ia ma is f reqente no caso de envenenamento por chumbo (sa tu rn ismo) representada por desordens neuro lg icas mu i to g raves , a lm de uma grande sr ie de s in tomas. En t re essas , a ence fa lopa t ia par t i cu la rmente per igosa nas c r ianas e pode levar a danos i r revers ve is do crebro . O sa turn ismo mui to fo i comum na an t iga Roma, p r inc ipa lmente com os ma is r i cos , dev ido ao chumbo nos ta lheres , nos copos de beber e nos aquedutos . No caso do chumbo, a conexo en t re a geoqumica e a sade humana f rg i l , dada a con taminao a n ve l g loba l , ocor rendo a t nas ma is remotas reg ies do p lane ta . 9 .2 ALUMNIO (Al ) O a lumn io no e lemento essenc ia l para o homem, apesar de sua abundnc ia na c ros ta te r res t re e em todo o s is tema so la r . Com re fe rnc ia sade humana, a inges to de h id rx ido de a lumn io por v ia o ra l , como an t ic ido , pode d iminu i r s ign i f i ca t i vamente a ass imi lao de fos fa to e de f luor , causando h ipo fos fa temia e deminera l i zao de ossos . Tem s ido cons iderado que a doena de A lzhe imer se ja cor re lac ionve l com acmulo de a lumn io em reg ies c r t i cas do crebro e com a fo rmao de l igaes a lumn io -DNA. Pac ien tes com sr ios p rob lemas rena is e t ra tados por hemod i l i se desenvo lveram d is t ro f ia ssea, poss ive lmente pe los a l tos teores de a lumn io (>15 mg/L) em gua usada na d i l i se .

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10. O PROBLEMA DO AMIANTO O amian to , ou asbes tos , minera l na tu ra l , com es t ru tu ra f ib rosa e f i l amentosa . con tado que an t igos res tauran tes romanos usavam toa lhas de mesa de amian to : e ram jogadas d i re tamente ao fogo , que que imava os res duos orgn icos , aps o que as toa lhas vo l tavam s mesas . A p roduo de mater ia is em base de amian to , p r ime i ro nos Es tados Un idos e depo is Europa, tomou p de mane i ra sensac iona l nos comeos do scu lo XX. Na dcada de 1930 o minera l fo i cons iderado ino fens ivo , tan to que nas fbr icas a quant idade de p era to g rande de fo rma a imped i r a v iso a poucos met ros de d is tnc ia . A par t i r da l i e a t a dcada de 1960 fo i sendo perceb ida pau la t inamente a per icu los idade do mater ia l , com os p r ime i ros es tudos ep idemio lg icos encont rando en t re t raba lhadores das minas e das fbr icas v t imas de doenas pu lmonares (asbes tose) , que degeneravam em tumores pu lmonares . Na dcada de 1970, a ex t rao e a indus t r ia l i zao de amian to so f reu uma fo r te queda, mas a p roduo no fo i suspensa. L im i ta -se a uma reduo dos r i scos tan to nas fases de p roduo quanto nas de u t i l i zao, sem renunc ia r comple tamente ao per igoso mater ia l que a na tu reza co locou d ispos io do homem. Os pa ses da Comunidade Europ ia ban i ram mater ia is con tendo amian to , com Espanha, Por tuga l e Grc ia devendo adaptar -se a essa norma em 2004. Em 1991, o Pa lc io Ber laymont , em Bruxe las , s mbo lo da Europa e sede da Comisso Europ ia , fo i abandonado dev ido g rande quant idade de amian to usada em sua cons t ruo, aprox imadamente 3 .000 tone ladas . Espera-se que os t raba lhos de e l im inao de amian to do pa lc io se jam conc lu dos a t 2003. O nome comerc ia l de amian to compreende uma grande var iedade minera lg ica : c r i so t i la , amos i ta , c roc ido l i ta , ac t ino l i ta , an to f i l i ta e t remol i ta . Do ponto de v is ta qu mico , t ra ta -se de s i l i ca tos de Mg Ca Fe . Do ponto de v is ta c r i s ta logr f i co , a c r i so t i la per tence ao g rupo das serpent inas , enquanto os demais fazem par te dos an f ib l ios (F ig . 22) .

F ig . 22 . Va r iedades mine ra lg i cas do amian to

O x i to do amian to deve-se ao fa to de que pode ser reduz ido em f ios , no que ima ao fogo e res is te a a l tas tempera tu ras . A lm do mais , res is te a quase todos os agentes qu micos , inc lus ive os c idos . En t re os p rodutos de amian to , o ma is impor tan te o amian to-c imento (e te rn i t ) , ob t ido mis tu rando amian to com c imento : um mater ia l leve , GEOMEDICINA, po r P ro f . G iann i Cor tecc i 28

mecan icamente res is ten te , no combust ve l , es tve l qu imicamente , ina tacve l pe los agentes a tmosfr icos , impermeve l , bom iso lan te t rmico e acs t i co . U t i l i zado em cons t rues , inds t r ia qu mica , inds t r ia mecn ica , inds t r ia e l t r i ca , t ranspor tes e p roduo de tec idos no in f lamve is . En t re as d i fe ren tes var iedades de amian to , o c r i so t i la o ma is pesqu isado e u t i l i zado. A expos io ao amian to pode provocar do is t ipos de tumores ma l ignos , o cancer do pu lmo e uma fo rma de tumor incomum denominada mesote l ioma, que a taca pr inc ipa lmente a p leura (F ig . 23) . No pr ime i ro caso , a doena causada por ina lao acumulada de amian to , a tacando pre fe renc ia lmente os t raba lhadores das minas , das inds t r ias onde u t i l i zado e em loca is onde u t i l i zado. Em pac ien tes fo ram encont rados cerca de 1 g de amian to .

F ig . 23 . T ipos de amian to e e fe i t os re levan tes na sade humana .

No caso do mesote l ioma, a doena aparece depo is que expos ies re la t i vamente cur tas , e acumulaes menores de 1 mg podem ser fa ta is . Os pac ien tes nes te caso no so t raba lhadores do se to r , mas s im fami l ia res ou v iz inhos aos cen t ros de minerao e indus t r ia is . Tanto para o cancer pu lmonar quanto para o p lur ico h uma s inerg ia c la ra com fumaa de c igar ros . O tempo en t re a ex ib io e o aparec imento do cancer var ia de 15 a 50 anos , com md ia de 40 anos . O mesote l ioma causado mais pe la f ib ras de c roc ido l i ta , p r inc ipa lmente as cur tas , duras e qu imicamente ma is iner tes , do que pe las f ib ras de ou t ros t ipos , como a c r i so t i la . As f ib ras da c r i so t i la so esp i ra ladas e tendem a desagregar -se nos pu lmes pe la perda de magns io . 10 AGRADECIMENTOS Gra to , mu i to g ra to e mu i ta aprec iao Sra . Pa t r i z ia Fer ra res i pe los t raba lhos g r f i cos . Um agradec imento a fe tuoso Dra . Sabr ina Cor tecc i pe los aspec tos b io -md icos do t raba lho .

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11. MATERIAL DOCUMENTAL CONSULTADO

O'Ne i l P . , 1985. Env i ronmenta l Chemis t ry . G. A l len & Unwin , London, 232 pp .

App le ton J .D. , Fuge R. & McCal l G.J .H. (ed i to rs ) , 1996. Env i ronmenta l Geochemis t ry and Hea l th (w i th spec ia l re fe rence to deve lop ing count r ies ) : Geo l . Soc . Sp . Pub l . N . 13 . The Geo log ica l Soc ie ty , London, 264 pp .

Thorn ton I . (ed i to r ) , 1983. App l ied Env i ronmenta l Geochemis t ry . Academic Press Geo logy Ser ies , London, 501 pp .

Dissanayake C.B. & Chandra j i th R. , 1999. Med ica l geochemis t ry o f t rop ica l env i ronments . Ear th -Sc ience Rev iew 47 , 219-258.

Smi th K .S. & Huyck H.L .O. , 1999. An overv iew o f the abundance, re la t i ve mob i l i t y , b ioava i lab i l i t y , and human tox ic i t y o f meta ls . In : (P lumbee G.S. & Logson G.S. , eds) Rev iew Vo lume 6 : The Env i ronmenta l Geochemis t ry o f M inera l Depos i ts ; Par t A : Processes , Techn iques , and Hea l th Issues . Soc . Econ. Geo l . , pp . 29-70 .

Bel l F .G. , 2001. Geo log ia Ambien ta le ( teor ia e p ra t i ca) . Zan iche l l i , Bo logna, pp .424.

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