Metais - Gerenciamento da toxicidade

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FAUSTO ANTONIO DE AZEVEDO
Farmacêutico Bioquímico pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas da
Universidade de São Paulo, FSC-USP. Mestre em Toxicologia pela Faculdade
de Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo, FCF-USP.
Especialista em Saúde Pública pela Faculdade de Saúde Pública da
Universidade de São Paulo, FCF-USP. Ex-Diretor-Geral do Centro de Recursos
Ambientais, autarquia vinculada à Secretaria do Planejamento, Ciência e
Tecnologia do Estado da Bahia
ALICE A. DA MATTA CHASIN
Farmacêutica-bioquímica pela Universidade Estadual Paulista “Júlio de
Mesquita Filho”. Mestre em Análises Toxicológicas pela Universidade de São
Paulo. Doutor em Toxicologia pela Universidade de São Paulo, USP. Perito
Criminal Toxicologista no Núcleo de Toxicologia Forense do Instituto Médico
Legal do Estado de São Paulo. Professor Titular de Toxicologia e coordenador
do curso de Fármácia da Faculdade de Ciências Farmacêuticas e Bioquímicas
“Oswaldo Cruz”. Integra quadro de orientadores do Curso de Pós-graduação
em Análises Toxicológicas da Faculdade de Ciências Farmacêuticas da
Universidade de São Paulo, FCF-USP
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METAIS: GERENCIAMENTO DA TOXICIDADE
Azevedo, F. A.; Chasin A. A. M.
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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
(Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)
Índices para catálogo sistemático:
1. Metais: Gerenciamento da toxicidade:
Toxicologia: Ciências farmacêuticas: 615.9253
Metais: gerenciamento da toxicidade/ [editores]
Fausto Antonio de Azevedo, Alice A. da Matta Chasin.
— São Paulo: Editora Atheneu, 2003.
Vários colaboradores
1. Metais – Toxicologia I. Azevedo, Fausto Antonio de. II. Chasin,
Alice A. da Matta. III. Título: Gerenciamento da toxicidade.
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Colaboradores
ADELAIDE JOSÉ VAZ
Farmacêutica-bioquímica pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo,
FCF-USP. Doutorado em Imunologia pela Universidade de São Paulo, USP. Livre-docência pela
Universidade de São Paulo, USP. Professor-assistente Doutor do Departamento de Análises Clínicas e
Toxicológicas da Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo, FCF-USP.
Professor de Imunologia e Coordenador do Curso de Bioquímica da Faculdade de Ciências
Farmacêuticas “Oswaldo Cruz”. Titular de Imunologia da Universidade São Judas Tadeu e
Universidade Paulista
ALICE MOMOYO SAKUMA
Graduada em Química pelo Instituto de Química da Universidade de São Paulo, IQ-USP. Mestre em
Química Analítica pelo Instituto de Química da Universidade de São Paulo, IQ-USP. Doutoranda em
Saúde Coletiva, Área Saúde Ocupacional pelo Departamento de Medicina Preventiva e Social da
Faculdade de Ciências Médicas da Universidade de Campinas, Unicamp. Pesquisador Científico Nível
VI do Instituto Adolfo Lutz da Secretaria de Estado da Saúde, IAL-SES-SP
ARLINE S. A. ARCURI
Bacharel em Química pelo Instituto de Química da Universidade de São Paulo, IQ-USP. Doutor em
Ciências, Área de Concentração: Físico-química, Instituto de Química da Universidade São Paulo,
IQ-USP. Diretora Técnica da Fundacentro
CARLOS SÉRGIO DA SILVA
Bacharel e Licenciado em Química, Mestre em Química Analítica — Instituto de Química da
Universidade de São Paulo, IQ-USP, Doutor em Ciências – Área de Química Analítica, Instituto de
Química da Universidade de São Paulo, IQ-USP. Pesquisador da Fundacentro,
Gerente da Coordenação de Higiene do Trabalho da Fundacentro
CLAUDIA REGINA DOS SANTOS
Farmacêutica-bioquímica pela Universidade Federal de Santa Catarina. Mestre em Análises
Toxicológicas pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas de São Paulo, FCF-USP. Doutoranda em
Farmácia, Área Toxicologia e Análises Toxicológicas, pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas da
Universidade de São Paulo, FCF-USP. Professora da Disciplina de Noções em Toxicologia, no curso de
Especialização em Medicina do Trabalho da Universidade Federal de Santa Catarina, UFSC
© Direitos reservados à EDITORA ATHENEU LTDA. VI
EDUARDO MELLO DE CAPITANI
Médico, Mestre em Medicina e Doutor em Saúde Coletiva pela Universidade de Campina, Unicamp.
Especialista em Saúde Pública e Medicina do Trabalho, Professor Assistente do Departamento de
Clínica Médica da Faculdade de Ciências Médicas da Universidade de Campinas, Unicamp.
Coordenador do Centro de Controle de Intoxicaçãoes, Faculdade de Ciências Médicas do Hospital das
Clínicas da Universidade de Campinas, FCM-HC-Unicamp
ELIZABETH DE SOUZA NASCIMENTO
Farmacêutica-bioquímica pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo.
Mestre em Análises Toxicológicas pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade de São
Paulo, FCF-USP. Doutora em Ciências dos Alimentos pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas da
Universidade de São Paulo, FCF-USP. Professora e Coordenadora dos Cursos de Toxicologia do
Departamento de Análises Clínicas e Toxicológicas da Faculdade de Ciências Farmacêuticas da
Universidade de São Paulo, FCF-USP. Vice-coordenadora do Curso de Pós-graduação em Toxicologia
da Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo, FCF-USP
ERASMO SOARES DA SILVA
Farmacêutico-bioquímico pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo,
FCF-USP. Mestre em Análises Toxicológicas pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas da
Universidade de São Paulo, FCF-USP. Professorde Toxicologia da Faculdade de Farmácia da
Universidade Camilo Castelo Branco e da Faculdade de Farmácia da Universidade São Judas Tadeu. 
Perito Criminal Toxicologista do Núcleo de Toxicologia Forense da Superintendência de Polícia
Técnico-científica de São Paulo
IRENE VIDEIRA DE LIMA
Farmacêutica-bioquímica pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo,
Mestre em Análises Clínicas e Toxicológicas na Área de Análises Toxicológicas pela Faculdade de
Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo, FCF-USP. Doutor em Toxicologia pela
Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo, FCF-USP. Professora Adjunta de
Toxicologia, Responsável pelas Disciplinas Toxicologia Industrial e Análises Toxicológicas do Curso de
Farmácia e Bioquímica das Faculdades “Oswaldo Cruz”
ISARITA MARTINS
Farmacêutica-bioquímica pela Escola de Farmácia e Odontologia de Alfenas. Mestre em Farmácia,
Área Toxicologia e Análises Toxicológicas, pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade
de São Paulo, USP. Doutoranda em Farmácia, Area Toxicologia e Análises Toxicológicas, pela
Universidade de São Paulo, USP. Professora Auxiliar na Disciplina de Toxicologia e Análises
Toxicológicas, na Universidade de Guarulhos. Professora convidada do Curso de Medicina do
Trabalho, da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo, USP. Consultor Técnico da
ANVISA, na Unidade de Bioequivalência de Medicamentos Genéricos
JANAINA PESSOA OLIVEIRA
Farmacêutica-bioquímica pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade Federal de
Minas Gerais, UFMG. Mestre em Farmácia, Área de Toxicologia e Análises Toxicológicas pela
Faculdade de Ciências Farmacêuticas pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade de
São Paulo, FCF-USP. Atualmente é Higienista Ocupacional na Volkswagen do Brasil, responsável
pelo gerenciamento dos riscos químicos e pela liberação de produtos químicos sob o aspecto
toxicológico para todas as unidades Brasil
LUÍZA MARIA NUNES CARDOSO
Graduação em Química pelo Instituto de Química da Universidade de São Paulo, IQ-USP. Mestrado em
Química (Química Analítica), Instituto de Química da Universidade de São Paulo, IQ-USP. Doutorado
em Química (Química Analítica), Instituto de Química da Universidade de São Paulo, IQ-USP,
Pesquisador Titular da Fundação Jorge Duprat Figueiredo de Segurança e Medicina
do Trabalho, Fundacentro
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MARIA DE FÁTIMA MENEZES PEDROZO
Farmacêutica-bioquímica formada pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade
de São Paulo, FCF-USP. Mestre em Análises Toxicológicas pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas
da Universidade de São Paulo, FCF-USP. Doutor em Saúde Pública, Área de concentração: Saúde
Ambiental, pela Faculdade de Saúde Pública da Universidade de São Paulo, USP. Exerce a função de
Perito Criminal do Núcleo de Análises Instrumentais do Instituto de Criminalística do Estado
de São Paulo. Professora de Toxicologia e Epidemiologia e Saúde Pública no Centro Universitário São
Camilo e na Farmácia da Faculdade de Ciências Farmacêuticas e Bioquímicas “Oswaldo Cruz”
MONICA MARIA BASTOS PAOLIELLO
Biomédica pela Universidade Estadual de Londrina, UEL. Doutor em Saúde Coletiva pela
Universidade Estadual de Campinas, Unicamp. Professor Adjunto em Toxicologia na Universidade
Estadual de Londrina, UEL. Professor de Toxicologia no ensino de
Pós-graduação em Análises Clínicas na Universidade Estadual de Londrina, UEL
NILDA A. G. G. DE FERNÍCOLA
Farmacêutica-bioquímica. Doutor em Toxicologia pela Universidade de Buenos Aires, Argentina.
Gerente do Setor de Toxicologia Humana e Saúde Ambiental da Companhia de Tecnologia de
Saneamento Ambiental, CETESB, São Paulo, Brasil. Consultora em Toxicologia da Organização
Pan-americana da Saúde/Organização Mundial da Saúde. Professora do curso de Pós-graduação,
Departamento de Análises Clínicas e Toxicológicas da Faculdade de Ciências Farmacêuticas, da
Universidade de São Paulo, FCF-USP
PAULO TIGLEA
Graduado em Química pelo Instituto de Química da Universidade de São Paulo, IQ-USP. Mestre em
Química Analítica pelo Instituto de Química da Universidade de São Paulo, IQ-USP. Pesquisador
Científico do Instituto Adolfo Lutz da Secretaria de Estado da Saúde, IAL-SES-SP.
TAÍS AUGUSTO PITTA GARCIA COTTA
Bacharel em Química pela Universidade Federal do Rio de Janeiro/Universidade de Brasília, UnB.
Mestre em Química Analítica e Doutora em Bioquímica Analítica da Universidade de Brasília, UnB.
Professora e Pesquisadora do Instituto de Química da Universidade de Brasília, UnB. Representa o
Brasil no “Global Assessment of Mercury and its Compounds” do Programa para o Meio Ambiente
das Nações Unidas
© Direitos reservados à EDITORA ATHENEU LTDA. VIII
© Direitos reservados à EDITORA ATHENEU LTDA. IX
Dedicatória
Dedicamos este trabalho para a conquista de um
futuro saudável e livre de poluição e a todos que em
seus laboratórios, gabinetes e centros de pesquisa
trabalham determinadamente com este objetivo.
© Direitos reservados à EDITORA ATHENEU LTDA. X
© Direitos reservados à EDITORA ATHENEU LTDA. XI
Agradecimento
Muitos colaboraram para realização deste projeto,
dentre todos, os coordenadores agradecem
especialmente a Moysés Chasin e Marcus Matta, cuja
dedicação, empenho e perseverança tornaram-no
viável.
© Direitos reservados à EDITORA ATHENEU LTDA. XII
© Direitos reservados à EDITORA ATHENEU LTDA. XIII
Apresentação
Coube-me, a pedido de seus autores, o prazer e a honra de apresentar este livro.
Dupla satisfação me invadiu: ver o “sonho de juventude” de um então jovem grupo
de ex-alunos transformado hoje, em obra de referência nacional, e ter oportunidade,
mais uma vez, de realçar a importância da Toxicologia.
Ela é, indiscutivelmente, uma das ciências que com maior ímpeto tem chamado a
atenção das autoridades em saúde pública. E este livro com certeza será alvo constante
de consulta, tanto para profissionais interessados, como para instituições responsáveis
pelo gerenciamento da toxicidade de metais.
O contínuo avanço dos recursos tecnológicos tem exigido especial atenção aos agentes
tóxicos. Estes competem com o homem por um lugar no ambiente em que ele vive.
Torna-se, pois, necessário um conhecimento amplo e profundo do potencial de
toxicidade inerente a cada metal.
Daí o valor deste livro.
À equipe participante desta excelente obra, meus parabéns. O esforço feito no sentido
de apresentar em cada capítulo os aspectos essenciais da ciência toxicológica é digno
de louvor.
Aos coordenadores do livro, Fausto e Alice, o meu especial agradecimento. A iniciativa
de transformar um “jovem sonho” em tão oportuna realidade deixa-me orgulhosa
ao saber que a Toxicologia está em boas mãos.
Muito obrigada.
São Paulo, primavera de 2002
Ester Camargo Fonseca Moraes
Professor Titular de Toxicologia
da Faculdade Ciências Farmacêuticas
da Universidade de São Paulo
© Direitos reservados à EDITORA ATHENEU LTDA. XIV
© Direitos reservados à EDITORA ATHENEU LTDA. XV
O embrião deste livro foi gerado há 25 anos quando um grupo de, então jovens,
recém-formados tinha como pretensão profissional atuar na área do conhecimento
Toxicológico. Começou, portanto, como um sonho de juventude.
A consecução deste sonho passou por muitos caminhos que levaram os autores e
especialmente nós, seus coordenadores a diversas trilhas profissionais que, não
obstante suas diferenças, estiveram sempre atreladas à lide Toxicológica.
Os critérios que nortearam a escolha dos metais aqui abordados foram, no início,
pautados em sua importância como agentes de contaminação ambiental e
posteriormente ampliados pelo papel que desempenham, inclusive a essencialidade.
A harmonização dos capítulos foi embasada em preceitos da Toxicologia, em suasdiversas áreas.
Nossa mais sincera gratidão aos autores dos diversos capítulos, principalmente pelo
empenho da busca, de forma crítica, em tão vasta e dispersa literatura nas várias
mídias que integram os sistemas de rastreamento de dados científicos e que resultou
em informações concisas acerca do conhecimento dos metais abordados.
Todos os esforços foram feitos no sentido de que as informações aqui contidas fossem
oriundas de fontes críveis e que constituíssem o estado da arte no que tange à
recentidade das informações científicas. No entanto, dada à velocidade de produção
do conhecimento científico, encorajamos nossos leitores a nos enviarem as
informações que nos ajudem a atingir nosso intento, qual seja, o de produzir uma
obra brasileira permanentemente atualizada para profissionais e estudiosos
interessados na Toxicologia dos metais.
São Paulo, inverno de 2002
Alice A. da Matta Chasin
Fausto A. Azevedo
Prefácio
© Direitos reservados à EDITORA ATHENEU LTDA. XVI
© Direitos reservados à EDITORA ATHENEU LTDA. XVII
Os metais apresentam uma longa e remota intimidade com a história da humanidade.
A datação desse relacionamento conta-se em milênios. Não fossem eles, seja por
uma beleza encantadora, seja por características imediatamente úteis em cada
momento próprio, é óbvio, não teríamos chegado até aqui, pelo menos na forma
como hoje nos conhecemos.
Presentes nas ferramentas que permitiram grandes saltos evolutivos, presentes em
processos de magia, nas artes também, e depois nas ciências, eles são,
indubitavelmente, parceiros na grande escalada humana. Mas apesar de tanta e tão
extensa convivência, nem todos os registros são positivos. Isto é, muitos dos metais,
ao lado de seus indiscutíveis benefícios, também se mostram associados a um legado
de injúrias e dores, no plano coletivo e no individual. A bem da verdade, esses fatos
negativos não derivaram de malignidades inerentes aos metais, porém de usos
inadequados que, várias vezes, deles foram feitos.
A pergunta que então se explicita é se podem eles, além de suas vantagens, muitas já
bem conhecidas e dominadas, trazer embutidas quantidades de perigo e de ameaça.
A resposta é sim. A pergunta subseqüente automática fica: e como tirar cada proveito
de seu uso impedindo simultaneamente qualquer possibilidade ameaçadora? Aí a
resposta é uma só: conhecimento, o qual precisa ser buscado e atualizado
permanentemente.
Eis o propósito desta obra coletiva. Construir e estimular a inteligência do gerenciamento
do risco asssociado ao uso dos metais. Assim poderíamos resumi-la: trata-se de uma
modesta contribuição para melhor virmos a entender toxicocinética & toxicodinâmica,
ecocinética & ecodinâmica de alguns metais de nosso interesse imediato.
Esses texto, ora entregue à comunidade para uso, observações e críticas, faz parte
do grande esforço geral para se planejar as ações de gerenciamento da presença
segura dos metais em nossos compartimentos de vida. À grafia dessas informações –
enorme esforço de reunião seletiva, em português, do que há de relevância na literatura
crível mundial – devem-se seguir medidas concretas, por parte de todas as autoridades
envolvidas, de determinação, vigilância e de inventário do uso corrente desses metais
e de seus compostos derivados.
Os metais cunharam os destinos da humanidade e prosseguem imanizando nossas
atenções.
Então, vamos a eles!
São Paulo, inverno de 2003
Fausto A. Azevedo
Alice A. da Matta Chasin
Introdução
© Direitos reservados à EDITORA ATHENEU LTDA. XVIII
© Direitos reservados à EDITORA ATHENEU LTDA. XIX
1 Alumínio, 1Cláudia Regina dos Santos
2 Cromo, 35Carlos Sérgio da Silva
3 Manganês, 67Isarita Martins
4 Ferro, 99Irene Videira de Lima
5 Níquel, 127Janaína Pessoa de Oliveira
6 Cobre, 143Maria de Fátima Menezes Pedrozo
7 Zinco, 187Erasmo Soares da Silva
8 Arsênio, 203Alice Momoyo Sakuma
Eduardo Mello De Capitani
Paulo Tiglea
9 Selênio, 239Paulo Tiglea
Eduardo Mello De Capitani
10 Cádmio, 263Alice A. da Matta Chasin
Luisa M. N. Cardoso
Sumário
© Direitos reservados à EDITORA ATHENEU LTDA. XX
11 Mercúrio, 299Fausto Antonio Azevedo
Elisabeth de Souza Nascimento
Alice A. da Matta Chasin
12 Chumbo, 353Monica Maria Bastos Paoliello
Eduardo Mello De Capitani
13 Imunotoxicologia dos Metais, 399Adelaide José Vaz
Irene Videira de Lima
14 Diagnóstico e Tratamento de Intoxicações, 415Eduardo Mello De Capitani
15 Riscos ao Meio Ambiente e Acidentes Relatados, 451Arline S. A. Arcuri
Nilda A.G.G. de Fernícola
16 Gerenciamento dos Resíduos, 493Maria de Fátima Menezes Pedrozo
17 Aspectos Analíticos, 513Taís Augusto Pitta G. Cotta
CAPÍTULO 1 1
© Direitos reservados à EDITORA ATHENEU LTDA.
HISTÓRIA
Reconhecidamente, não existem referências com
relação à existência do alumínio antes do início do sé-
culo XIX. A primeira delas foi em 1808, quando Hum-
phry Davy (britânico) estabeleceu a existência do
alumínio e o nomeou alumium. Em 1821, P. Berthier
(francês) descobriu um material semelhante a uma barra
dura e avermelhada contendo 52% de óxido de alumí-
nio próximo a Les Baux, no sul da França. A este ma-
terial ele chamou de bauxita, o minério mais comum à
base de alumínio. Em 1825, Hans Christian Oersted
(dinamarquês) produziu pequenas quantidades de alu-
mínio utilizando amálgama de potássio diluído para
reagir com cloreto de alumínio anidro, seguido de uma
destilação na qual o mercúrio resultante se livrava de
um resíduo que apresenta uma leve impureza de alu-
mínio. Em 1827, Freidrich Wöhler (alemão) descre-
veu um processo para produção de pó de alumínio por
reação de potássio com cloreto de alumínio. Em 1845,
Wöhler estabeleceu a densidade do componente e uma
de suas propriedades físico-químicas – a leveza98.
A partir de 1850, os estudos rapidamente evoluí-
ram com o objetivo de desenvolver uma via para pro-
dução de alumínio em larga escala. Em 1854, Henri
Sainte-Claire Deville (francês) aperfeiçoou o método
de Wöhler utilizando sódio em vez de potássio, sendo
o mesmo o precursor de métodos que permitiriam a
produção industrial em larga escala. O preço do metal,
inicialmente, era tão alto quanto o do ouro e da plati-
na, caindo rapidamente para algo em torno de 90% nos
10 anos seguintes. No entanto, ainda nesta fase, o pre-
ço era alto o suficiente para inibir a adoção do material
pela indústria98.
Em 1855, uma barra de alumínio, o novo metal
precioso, foi exibida numa exposição em Paris. Em
1885, Hamilton Y. Cassner (norte-americano) otimi-
zou o processo sugerido por Deville, levando a uma
produção anual de 15 toneladas98.
E, finalmente, em 1886, dois jovens cientistas des-
conhecidos, Paul Louis Toussaint Héroult (francês) e
Charles Martin Hall (norte-americano), trabalhando
separadamente e desconhecendo o trabalho um do ou-
tro, inventaram simultaneamente um novo processo
eletrolítico (Hall-Héroult), que atualmente é a base de
toda a produção de alumínio. Eles descobriram que se
eles dissolvessem óxido de alumínio (alumina) em um
banho de criolita liquefeita e passassem por este uma
poderosa corrente elétrica, o alumínio liquefeito se
depositaria no fundo do banho. Dois anos depois o pre-
ço do alumínio atingiu um valor revolucionário com
relação ao dólar. Dar-se-á então início a uma nova era
do metal no mundo118.
IDENTIFICAÇÃO DO METAL E SEUS
COMPOSTOS
Sinônimos e nomes comerciais
• Alumínio (português)
• Alumínio em lasca
• Alumínio desidratado
• Pó de alumínio
• Metana
• Tufo vulcânico microscópico13
Identificadores
• Nome químico: Alumínio
• Do latim alumen, significa alum
Alumínio
Cláudia Regina dos Santos
2 CAPÍTULO 1
© Direitos reservados à EDITORA ATHENEU LTDA.
• Inglês, alemão, francês: Aluminium
• Espanhol: Aluminio
• Italiano: Alluminio
• Fórmula molecular: Al
• No CAS — 7429-90-5
• No NIOSH RTECS — BD 0330000
• No DOT — 1309
• No HSDB— 50713,134
Números e nomes de expedição
• UN 1309 (sólido inflamável) — pó revestido
• UN 1396 (substância que em contato com a água
emite gás inflamável)
• IMDG 4012 (pó revestido) Classe 4.1
• IMDG 4119 (pó pirofórico) Classe 4.2
• IMDG 4142 (pó não-revestido, não-pirofórico)
Classe 4.3
• ICAO/IATA 1309 (pó revestido) Classe 4.1
• ICAO/IATA 1396 (pó não-revestido) Classe 4.351
No CAS de outros compostos
• 7446-70-0 cloreto de alumínio
• 1327-41-9 cloridrato de alumínio
• 21645-51-2 óxido hidrato de alumínio
• 13473-90-0 trinitrato de alumínio
• 1344-28-1 óxido de alumínio ativado
• 7784-30-7 alumínio ortofosfato
• 20859-73-8 fosfato de alumínio
• 7784-18-1 trifluoreto de alumínio
• 10043-01-3 trissulfato de alumínio13
Aspecto e forma
O alumínio na forma elementar é um metal de cor
branca prateada característica, dúctil, maleável, ino-
doro, bom condutor de calor e eletricidade. Apresenta
peso atômico 26,98 e número atômico 13; pertence, na
tabela periódica, ao grupo IIA23,93,213.
O alumínio é o metal mais comum na crosta ter-
restre (8,13%). Ele não é encontrado isolado no estado
natural, mas na forma de vários silicatos. Desses sili-
catos, os mais importantes são a bauxita e a criolita.
Ressalta-se, ainda, que alguns compostos de interesse
são o óxido, o sulfato, o hidróxido, o fluoreto, o clore-
to e o complexo glicol-alumínio144.
A exposição à água, ao oxigênio e a outras subs-
tâncias oxidantes leva à formação de uma camada su-
perficial do óxido de alumínio, o que confere ao metal
alta resistência à corrosão213.
O óxido de alumínio técnico, utilizado na produ-
ção industrial do metal Al, é encontrado sob duas for-
mas químicas, α-Al2O3 e γ-Al2O3, as quais possuem,
sob o ponto de vista toxicológico, diferenças impor-
tantes. As formas que contêm alumínio são altamente
reativas com compostos orgânicos167.
Propriedades físico-químicas
A alta valência do alumínio iônico (+3) e seu peque-
no raio atômico se combinam para a elevada reatividade
do metal. Em solução aquosa, são formados complexos
hidróxidos solúveis em pH alcalino, enquanto em pH ácido
formam-se espécies solúveis hexaidratadas. Muito próxi-
mo ao pH neutro, Al3+ forma espécies raras solúveis e
cuja química é pouco conhecida. São reportados comple-
xos hidroxo mononucleares [Al (OH)2+, Al (OH)+2, Al
(OH)3] e complexos polinucleares [ Aln(OH)m(3n — m)+]167.
O Al 3+ forma também complexos estáveis com ânions,
principalmente o citrato100.
O alumínio elementar é relativamente pouco instá-
vel para oxidação, e normalmente combina-se com me-
tais como Mg, Mn ou Cu para produzir ligas utilizadas
industrialmente. Outros usos incluem Al-polissilicados
como agentes hidrodulcificantes, ainda Al (SO4)3 como
agente floculante (para fosfatos) em tratamentos de água
de esgotos e para facilitar o tratamento de água potável.
Formas comuns de Al inorgânicos utilizadas em labo-
ratórios incluem AlCl3, Al2(SO4)3, KAI(SO4)2, AlBr3,
AlF3, Al(NO3)3 e Al2NO323.
São propriedades físico-químicas relevantes do
alumínio:
• Número atômico: 13
• Massa atômica relativa: 26,98
• Ponto de fusão: 660oC
• Ponto de ebulição: 2.327oC
• Densidade relativa: 2,70
• Pressão de vapor: 1mmHg a 1.284°C
Solubilidade: solúvel em álcalis, ácido clorídrico,
ácido sulfúrico e insolúvel em ácido nítrico concentra-
do, ácido acético aquecido e em água fria ou quente
• Resistência: 6800 PSI13,93
• Calor específico a 100°C: 0,2241 cal/g ou 938 J/kg
• Calor latente para fusão: 400 cal/g ou 1,67 KJ/kg
• Condutividade elétrica a 298K: 2,65 (10-8. Ohm.m)
• Condutividade térmica a 298K: 235 W/m.k
• Refletividade à luz, utilizando filamento de tungs-
tênio: 90%98,134
O alumínio não evapora mesmo em altas tempera-
turas, possui a capacidade de reduzir cátions de muitos
CAPÍTULO 1 3
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metais pesados ao estado metálico. É rapidamente oxi-
dado pela água a 180°C, e conforme demonstrado aci-
ma é considerado bom condutor de calor e eletricidade93.
O sulfato de alumínio existe em diferentes pro-
porções na água, a forma mais comum é Al2(SO4) 3 x
1018 H2O. Este composto é praticamente insolúvel em
álcool anidro, porém é rapidamente solúvel em água.
Decompõe-se a óxido de alumínio a 770°C. Alunitos
são sais duplamente cristalinos compostos de alumí-
nio, sulfato e um cátion monovalente, como potássio,
sódio ou amônio e possui como fórmula geral
M+Al3+SO4 2 x 1012 H2O. Em solução aquosa, os aluni-
tos apresentam todas as propriedades físico-químicas
que os seus componentes têm separadamente88.
A argila de alumínio silicado possui capacidade de
troca de cátions e os variados tipos de argila mineral
presentes no solo determinam suas propriedades físicas,
sendo, por isso, muito convenientes na agricultura214.
O alumínio halogenado, hidretos e álcalis de alu-
mínio reagem violentamente com o oxigênio molecular
e são espontaneamente inflamáveis em contato com o
ar e explosivos com a água. Industrialmente, estes com-
postos são utilizados como co-catalisadores em sínteses
orgânicas e de compostos organometálicos, bem como
intermediário de vários processos de produção30,193.
OCORRÊNCIA E CICLO BIOGEOQUÍMICO
Ciclo e ocorrência na natureza
O alumínio é o terceiro elemento mais abundante
na crosta terrestre. Ele não ocorre naturalmente no es-
tado elementar, metálico, porém é amplamente distri-
buído na crosta terrestre combinado com oxigênio,
flúor, silício e outros constituintes. A ocorrência deste
metal se dá na forma de silicatos como o feldspato e a
mica, complexados com sódio e fluoreto como a crio-
lita e pedra de bauxita, a qual é composta por óxidos
de alumínio hidratado, hidróxidos de alumínio e impu-
rezas como sílica livre213. Em geral, a redução do pH
como resultado da chuva ácida ou da liberação de áci-
dos minerais aumenta a mobilidade de formas mono-
méricas de alumínio13.
Nas Figs. 1.1 e 1.2, é possível visualizar como são
encontradas na natureza a criolita e a bauxita, respec-
tivamente182.
As reservas brasileiras de bauxita correspondem a
17% das mundiais, só perdendo em extensão para as
da Austrália e da África Equatorial. A bauxita pode
ser encontrada no Pará: Oriximiná, Distrito de Porto,
Trombetas e Distrito de Carajás; em Minas Gerais:
Poços de Caldas e Ouro Preto e no Rio de Janeiro: em
Resende134.
A maior parte da liberação antropogênica de alu-
mínio se dá de maneira indireta, por exemplo, através
da emissão de substâncias acidificadas como o dióxido
sulfúrico e os óxidos de nitrogênio presentes na atmos-
fera. Desta forma, a chuva ácida e a composição do solo
contribuem para dissolução do alumínio no solo213.
Produção, importação e exportação
Praticamente, todo o alumínio é obtido da bauxita e
da criolita. A bauxita é constituída de mais de 55% de
alumina (óxido de alumínio) e de outros vários minerais
de origem secundária, como a gipsita (triidrato de alu-
mínio) e a boehmita (monoidrato de alumínio), por exem-
plo. Já a criolita é um fluoreto duplo de alumínio53.
O processo clássico e quase único de produção de
alumínio a partir da bauxita foi descrito por Karl Jose-
ph Bayer. Nesse caso, a bauxita, depois de britada e
Fig. 1.1 — Forma natural da criolita182.
Fig. 1.2 — Forma natural da bauxita182.
4 CAPÍTULO 1
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moída, é levada a autoclaves onde, sob pressão e tem-
peratura elevada, é atacada por solução alcalina. Des-
se tratamento, resulta metaluminato de sódio e lama
vermelha, que é o resíduo insolubilizado formado pe-
las impurezas e pela alumina não-digerida. Por decan-
tação e filtragem, elimina-se a lama vermelha, enquanto
o metaluminato de sódio é posteriormente decompos-
to em alumina hidratada e soda cáustica, que volta ao
ciclo de produção. A alumina hidratada é, então, leva-
da a fornos especiais para calcinação, transformando-se em alumina anidra, matéria-prima imediata para a
obtenção de alumínio. Este alumínio, então, é encami-
nhado aos processos industriais para a obtenção de
peças à base de alumínio. Da bauxita de boa qualidade
são necessárias, em média, duas toneladas para a pro-
dução de uma de alumina35.
A Fig. 1.3 ilustra esquematicamente como ocorre a
produção do alumínio, desde a extração nas minas de
bauxita até a fundição e fabricação de peças acabadas98.
A história da produção de alumínio no Brasil co-
meça na década de 1930. Com uma produção da or-
dem de 1,2 milhão de toneladas, o Brasil é o sexto pro-
dutor mundial de alumínio primário, precedido por
Estados Unidos, Rússia, Canadá, China e Austrália. O
marco do desenvolvimento da indústria primária deu-
se na década de 1980, com a auto-suficiência atingida
pelo notável aumento da capacidade instalada, passando
de uma produção de 238 mil toneladas, em 1979, para
mais de 1,2 milhão de toneladas em 1996132.
A produção total de alumínio primário e de alu-
mina, em 1992, é sumarizada nas Tabelas 1.1 e 1.2,
respectivamente, considerando diferentes áreas geográ-
ficas do mundo99.
A indústria brasileira faturou US$ 5,5 milhões em
1995, com importante participação no PIB, investindo
cerca de um bilhão. Na década de 1980, os investimen-
tos foram da ordem de US$ 4,1 bilhões. Nos anos 90, os
investimentos já atingiram US$ 3,3 bilhões até 1995132.
As exportações de alumínio e seus produtos atin-
giram um volume em torno de 800 mil toneladas em
1995, cujo valor de US$ 1,6 bilhão representou 3,3%
do total das exportações brasileiras. Em 1996, o volu-
Fig. 1.3 — Esquema ilustrativo da produção de alumínio, sob a forma de peças fundidas98.
Mina de bauxita
Refino da alumina
Fusão do alumínio Processamento
Reciclagem
Protrusão
Laminação
Peça fundida
CAPÍTULO 1 5
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me foi praticamente mantido, com um valor em torno
de US$ 1,5 bilhão, decorrente da queda dos preços do
alumínio no mercado internacional. Em 1996, a ex-
portação de produtos semi e manufaturados represen-
tou 12% do total das exportações de alumínio132.
As importações de alumínio e seus produtos atin-
giram um volume de 83 mil toneladas em 1996, repre-
sentando um valor em torno de US$ 300 milhões. Esse
volume é cerca de quatro vezes maior que as importa-
ções registradas em 1990, de 21 mil toneladas132.
O perfil do consumo brasileiro de alumínio por
setores no ano 2000, segundo a Associação Brasileira
de Alumínio, ABAL, pode ser observado na Fig. 1.4.
É possível perceber que entre os setores que mais con-
somem alumínio está o de embalagens, seguido pelo
de transportes1.
Principais usos e aplicações
Dotado de extrema versatilidade, o alumínio me-
tálico apresenta possibilidades potenciais de aplica-
ção praticamente ilimitadas. O primeiro setor
industrial em importância na utilização desse metal é
o de transportes, no qual se destacam as indústrias
automobilísticas, aeroespacial, material ferroviário e
naval. Nas indústrias elétrica e eletrônica, serve para
a produção de cabos e condutores destinados à trans-
missão de energia. As indústrias de embalagem, uten-
sílios domésticos, de ligas metálicas e de construção
civil também utilizam o alumínio em muitos dos seus
procedimentos13,175.
O pó de alumínio é utilizado em tintas e como re-
vestimento em fogos de artifício. O cloreto de alumí-
nio é utilizado na fabricação de borrachas, lubrificantes
e preservativos para madeira. O isopropóxido de alu-
mínio é utilizado em roupas impermeáveis. O silicato
de alumínio é um componente do “cimento” dentário.
E, finalmente, o trióxido de alumínio é utilizado como
absorvente, abrasivo ou material refratário13.
A utilização de alumínio é permitida como aditi-
vo alimentar, sendo utilizado no refino do açúcar nas
concentrações de aproximadamente 1,5%, e o uso de
sulfato potássio de alumínio é permitido em confeitos
à base de cereja, no Reino Unido desde 1980 através
do UK Food Regulations Act 198013,203,216. Seu uso na
alimentação também pode ser evidenciado no tratamen-
to de água potável como agente floculante, na forma
de alumínio e sulfato de alumínio13.
O uso medicinal de alumínio é muito antigo e está
relacionado à sua ação no combate à disenteria e no
alívio das manifestações de úlcera gástrica23.
Atualmente, o principal uso medicinal do alumí-
nio ocorre sob a forma de hidróxido de alumínio, que
apresenta leve função antiácida, razão pela qual é apli-
cado nos tratamentos sintomáticos para úlceras gástri-
cas e duodenais, esofagite de refluxo e para reduzir a
absorção de fosfatos, condição clínica muito comum
nos pacientes com insuficiência renal crônica13,216.
Vários outros compostos à base de alumínio (fosfatos,
carbonatos e silicatos) também são utilizados como
antiácidos13.
Devido às suas propriedades antiperspirantes e
adstringentes, compostos de alumínio são utilizados
também em desodorantes e talcos216.
Transporte, distribuição e
transformação no meio ambiente
O alumínio não é encontrado como um metal li-
vre devido à sua reatividade. Possui somente um esta-
do de oxidação (+3); desta forma, seu transporte e sua
distribuição no meio ambiente dependem da constitui-
ção química e das características do local específico.
Tabela 1.1
Produção Total de Alumínio Primário em 1992
Área geográfica Toneladas (milhões)
África 617
América do Norte 6.016
América Latina 1.949
Leste e sul da Ásia 1.379
Europa 3.319
Oceania 1.483
Total 14.763
Fonte: IPAI, 199399
Tabela 1.2
Produção Total de Alumina em 1992
Área geográfica Toneladas (milhões)
África 604
América do Norte 5.812
América Latina 7.627
Leste e sul da Ásia 2.360
Europa 5.565
Oceania 11. 803
Total 33.771
Fonte: IPAI, 199399
6 CAPÍTULO 1
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A partição do alumínio entre as fases sólida e líquida
por reações e complexações com moléculas de água e
ânions ricos em elétrons resulta na formação de clore-
tos, fluoretos, sulfatos, nitratos, fosfatos e grupos fun-
cionais com cargas negativas presentes no material
húmico e argila213.
Em um pH maior que 5,5 ocorrem naturalmente
compostos de alumínio predominantemente não dissol-
vidos, como a gipsita [Al (OH)3], ou como silicatos
de alumínio. Exceto na presença de altas quantidades
de material orgânico como ácido fúlvico, os quais se
ligam ao alumínio e podem acusar um aumento nas
concentrações de alumínio dissolvido em ribeirões e
lagos13.
Muitos processos influenciam a mobilidade e seu
subseqüente transporte através do ambiente, estes in-
cluem a especificação química, vias de fluxo hidroló-
gico, outros fatores espaciais e temporais relacionados
com a interação solo-água e a composição dos mate-
riais geológicos76.
Transporte ambiental e distribuição
AR
O alumínio atinge a atmosfera como o maior
constituinte particulado, derivado de poeiras do solo
em função de processos de erosão e particulados ori-
ginados da combustão do carvão vegetal76. Além dos
processos naturais, a atividade humana, como a mi-
neração, as indústrias e a agricultura têm contribui-
ção importante56,60.
Vários estudos correlacionaram dados de alumí-
nio atmosférico nas águas de rios e lagos na tentativa
de esclarecer este transporte. Eisenreich (1980)56 ava-
liou os níveis atmosféricos de alumínio próximos ao
Lago de Michigan, EUA, e concluiu que o alumínio
geralmente estava associado com partículas largas (>
2µm de diâmetro) e que estas se depositavam próxi-
mas à fonte. O alumínio total atmosférico no lago foi
calculado em 0,86 kg/ha por ano. A região mais in-
dustrializada ao sul do lago contribuiu com 75% des-
te total.
Ottley e Harrison (1993)150 calcularam um fluxo
de 7.300 toneladas/ano. Eles sugeriram que o menor
valor estimado foi devido à monitorização do ar maisextensiva e apropriada.
Guieu e col. (1991)79 compararam níveis atmosfé-
ricos de alumínio com os do rio no Golfo de Lion (Fran-
ça). Os níveis atmosféricos apresentaram 11% de
alumínio. A água da chuva também foi analisada e nesta
somente 19% foram encontrados como fração dissol-
vida (<0,4µm).
Losno e col. (1993)121 monitoraram alumínio nas
águas da chuva e na neve e detectaram grandes varia-
ções na solubilidade do alumínio. Estas variações pa-
recem estar relacionadas ao pH, menores valores de
pH aumentam a solubilidade do alumínio. Cálculos
termodinâmicos revelaram que em pH maior que 5,0,
há uma limitação na solubilidade entre o equilíbrio com
a gipsita ou uma forma alcalina trivalente de alumínio
que é insolúvel. Já em baixos valores de pH, o alumí-
nio pode manter equilíbrio com o sal hidroxisulfato.
As concentrações de alumínio no ar, em diversas
regiões do mundo, são sumarizadas na Tabela 1.3, e a
faixa de variação destas concentrações foram de
0,5ng/m3 na Antártica > 1.000ng/m3 em áreas indus-
triais213.
Fig. 1.4 — Perfil do consumo de alumínio no ano 2000, por setores, segundo a Associação Brasileira de Alumínio, ABAL1.
Máquinas e
equipamentos
3,6% Outros
11,0% Construção civil
16,9%
Transportes
20,3%
Indústria de
eletricidade
9,9%
Bens de consumo
9,1%
Embalagens
29,2%
CAPÍTULO 1 7
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Tabela 1.3
Concentrações de Alumínio no Ar
Área Ano Tamanho da Concentração de Referência
partícula (µm) alumínio (ng/m3) bibliográfica
Antártica 1970 NR 0,57 ZOLLER et al. (1974)
(0,32– 0,81)
Ártico (Colinas do Alasca) 1976-1978 NR 25 RAHN (1981)
Hawaí 1967 > 0.15 2-40 HOFFMAN et al. (1969)
Oceano Atlântico NR 8-370 DUCE et al. (1975)
NR 95 WINDOM (1981)
(41-160)
Oceano Atlântico próximo NR 102-184
à costa dos EUA
Mar do Norte 1988-1989 NR 294,5 CHESTER & BRADSHAW
(21-887) (1991)
1988-1989 NR 197 OTTLEY & HARRISON
(17-903) (1993)
1985-1986 NR 210 KERSTEN et al. (1988)
(64-600)
Mar Báltico 1985 NR 218 HÄSÄNEN et al. (1990)
(47-800)
Alemanha 1981-1983 NR 394 SCHNEIDER (1987)
(68-720)
Áreas industriais EUA 1975-1977 < 3.5 48-1983 STEVENS et al. (1978)
> 3.5 331-8678
Nova York, EUA 1968-1969 NR 1.000-8.000 PILLAY & THOMAS (1971)
Sul do Arizona
(área urbana) 1974 NR 5.700 MOYERS et al. (1977)
Sul do Arizona (área rural) NR 1.200
Charleston 1976 < 3.5 74 LEWIS & MACIAS (1980)
Oeste da Virginia > 3.5 1.100
Reino Unido 1972-1973 NR 27-640ng/kg CAWSE (1974)
(áreas não-urbanas)
Birkenes 1978-1979 NR 80 AMUNDSEN et al. (1992)
Sul da Noruega 1985-1986 NR 73 AMUNDSEN et al. (1992)
NR = não reportado
Fonte: WHO, 1997213
ÁGUA DOCE
Alumínio dissolvido
Em sistemas subterrâneos ou superficiais, é pos-
sível a ocorrência de alumínio dissolvido. A solubili-
dade do alumínio em equilíbrio com a fase sólida
Al(OH)3 é altamente dependente do pH. O complexo
aquoso Al(H2O)63+ predomina em pH baixo (4,0).
Neste momento, o pH da solução aumenta para entre
4,0 e 6,0 e/ou eleva a temperatura, e ainda a carga
positiva força a hidrólise da água ligante produzindo
8 CAPÍTULO 1
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o íon Al(OH)(H2O)52+. O grau de hidrólise aumenta o
pH da solução, resultando em uma série de complexos à
base de AlOH como Al(OH)2+, Al(OH)2+, Al(OH) 4- 168.
Íons fluoreto, similares em tamanho aos íons hi-
droxila, são rapidamente substituídos por estes com-
plexos. Em um pH menor que 5,5, a concentração molar
do alumínio em certas áreas excede as concentrações
dos íons fluoretos e forma numerosos complexos pou-
co ligantes. A concentração dos complexos Al-F nes-
tas condições é limitada pela concentração total de íons
fluoreto. Já em um pH maior que sete, complexos AlOH
predominam em águas e são pouco dissolvidos em
matéria orgânica e silicatos. Ressalta-se ainda que, sob
condições ácidas, sulfatos também formam complexos
com alumínio. Mesmo que as concentrações de sulfa-
to sejam tipicamente maiores que as de fluoretos na
águas superficiais, complexos a base de Al-SO42- são
significantes somente em altas concentrações de sul-
fato e baixos valores de pH44.
O alumínio também pode ser polimerizado quan-
do o pH de uma solução ácida aumenta consideravel-
mente, acima de 4,5. Em um primeiro momento, este
evento implica duas hidrólises conjuntamente por dois
átomos de alumínio, ou seja:
2 Al(OH)(H2O)52+ → Al2(OH)2(H2O)84+ + 2 H2O
Posterior e gradualmente, a polimerização dará
origem a estruturas maiores, eventualmente levando à
formação de policátion à base de Al1389,151,152. Como os
polímeros se unem, eles aumentam a massa molecular
relativa e, eventualmente, são grandes o suficiente para
precipitar hidróxido de alumínio da solução. A solubi-
lidade do precipitado diminui com a idade do mesmo37.
Alumínio adsorvido a partículas
Alguns estudos avaliaram os teores de alumínio
adsorvido a partículas suspensas e a sua relação com o
pH da água, uma vez que sabidamente o pH é um poten-
te agente determinante da solubilidade do alumínio e,
portanto, da presença de partículas suspensas também.
Goenaga e col.73 realizaram coletas de água da re-
serva de Llyn Brianne, Gales. As análises das amos-
tras de água mostraram correlação positiva entre as
concentrações de alumínio monomérico e de alumínio
total no conteúdo sólido suspenso. Cerca de 13 a 50%,
respectivamente, puderam ser removidos utilizando-
se membranas com poros de 0,4µm de diâmetro, de-
pendendo da origem do material sólido suspenso.
Posteriormente, Goenaga e Williams (1988)72 cal-
cularam a quantidade de alumínio adsorvido em sóli-
dos suspensos por medida do alumínio monomérico
antes e após a separação por filtração (poros de
0,015µm de diâmetro). O alumínio adsorvido foi me-
nor (<20µg/L) durante períodos secos; contudo, a fra-
ção adsorvida foi muito significativa (>40µg/L) para
amostras ricas em sólidos suspensos (>20mg/L) cole-
tadas de regiões montanhosas durante tempestades.
Tipping e col.199 estudaram a adsorção do alumínio
em vários rios acidificados no norte da Inglaterra. Eles
perceberam que a adsorção do alumínio por partículas
aumenta em função do alumínio total, pH e concentra-
ção de partículas. Além disso, utilizando uma equação
de adsorção, foi possível sugerir que para o alumínio
adsorvido há uma significativa proporção (>10%) em
relação ao alumínio monomérico nestas águas.
Alumínio em águas acidificadas
As amplas variações nas concentrações de alumí-
nio de águas de regiões montanhosas são regidas pelos
controles da terra e hidrológico, sendo assim as águas
mais ácidas apresentam as maiores concentrações de
alumínio. As variações nas concentrações de alumínio
em águas de rios e de solo seguem a ordem crescente:
regiões de caça seminaturais, florestas de coníferas, flo-
restas recentemente ceifadas, e podem ser explicadas
pelas reações de troca de íons relacionadas às mudan-
ças nas concentrações de ânions através dos sistemas,
bem como do desgaste das rochas caídas pela erosão139.
Lawrence e col.115 observaram que as variações no
tipo de vegetação e na profundidade mineral do solo
são fatores determinantes na química do alumínio.
Fisher e col.63 monitoraram as concentrações de
alumínio em águas acidificadas da floresta experimen-
tal de Hubbard Brook, em Hampshire, EUA, de 1964
a 1966 e verificaram níveis de alumínio na água cal-
culados entre 0,9 e 2,4kg/ha em três rios. A deposição
ácida, nesta região, foi induzida por uma série de res-
postas geoquímicas. Primariamente, pela neutraliza-
ção da acidez dos íons hidrogênio através da dissolução
com a alumina encontrada no solo e secundariamente
pela neutralização da acidez dos íons hidrogênio e alu-
mínio através de reações com silicatos102.
Cosby e col.42 apresentaram um modelo matemá-
tico denominado MAGIC (Model Acidification of
Groundwater in Catchments)que utilizava descrições
quantitativas dos processos químicos no solo para es-
timar as alterações químicas em longo prazo que ocor-
rem no solo, em águas do solo e em águas superficiais
de reservatórios em resposta às mudanças na deposi-
ção atmosférica. O modelo era baseado nas trocas dos
cátions do solo, na dissolução do hidróxido de alumí-
nio e da solução de dióxido de carbono.
A resposta do modelo em longo prazo era contro-
lada em função da adsorção de sulfato e pela erosão
das rochas através dos cátions dos reservatórios do solo.
O modelo foi aplicado no Parque Nacional de She-
nandoah, Virgínia, EUA, e indicou que a alcalinidade
das águas superficiais reduziu algo em torno de 50%
CAPÍTULO 1 9
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nos últimos 140 anos. As concentrações de alumínio
encontradas em água doce, em diferentes regiões, em
função da variação do pH e do tamanho das partículas,
estão descritas na Tabela 1.4213.
ÁGUA DO MAR
Contrariamente à água doce, a água do mar (sali-
nidade >32%) tem um pH constante de aproximada-
mente 8,2213.
Hydes97 sugeriu que o fundo do mar e os sedimen-
tos argilosos suspensos, provavelmente, são os agen-
tes responsáveis pela origem do alumínio na água do
mar. Vale ressaltar, contudo, que a remoção do alumí-
nio através da solubilidade da argila é, provavelmente,
resultado de atividade biológica.
Hydes e Liss95 reportaram que cerca de 30% do
alumínio dissolvido existente no Estuário de Conwy,
Gales, aparentemente é removido durante a mistura na-
tural da água do mar. Esta remoção ocorre durante os
estágios iniciais de mistura e é virtualmente concluída à
medida que a salinidade atinge 8%. Os autores concluí-
ram que muito provavelmente o mecanismo responsá-
vel envolve a captura do alumínio adsorvido na superfície
de finas partículas de argila que entram com a água doce,
bem como aquelas partículas que são coaguladas irre-
versivelmente na mistura com a água salina.
Hydes96 relatou que a distribuição do alumínio dis-
solvido em águas oceânicas é provavelmente contro-
lada pela solução de alumínio de partículas atmosféricas
e pelo balanço no sedimento através do silício gerado
pela morte de organismos aquáticos.
Chou e Wollast36 avaliaram o perfil vertical de alu-
mínio dissolvido em oito pontos do Mar Mediterrâ-
neo. Eles constataram que o alumínio dissolvido é
menor em águas superficiais se comparadas com águas
profundas. As altas concentrações de alumínio em
águas profundas podem ser originadas a partir do flu-
xo de águas porosas do sedimento. Estes autores ainda
sugeriram que o alumínio é possivelmente removido
por processos biológicos na zona eutrófica.
Algumas das concentrações de alumínio em dife-
rentes mares, em função da profundidade, da salinida-
de e do tamanho das partículas estão sumarizadas na
Tabela 1.5213.
SOLO E SEDIMENTO
Em solo, a fase sólida do alumínio pode ser en-
contrada nas estruturas entrelaçadas dos minerais, nos
sítios intercamadas da argila mineral, e em menor quan-
tidade nos minerais ordenados de composição variá-
vel (alofano e óxidos hidratados). A acidificação natural
resulta no aumento da solubilidade do alumínio. Em
níveis moderadamente ácidos (pH 5,5), o alumínio apa-
rece como troca catiônica inicialmente como íons hi-
dróxido polinucleares e, subseqüentemente, como íons
mononucleares simples. Os íons alumínio retiram o
cálcio permanentemente dos sítios de troca15.
O sistema de troca catiônica de solos ácidos tem
sua origem na grande reserva de alumínio iônico, os
quais conduzem soluções quando sais se infiltram pelo
solo. Substâncias ligantes como os fluoretos e ânions
orgânicos, que formam complexos à base de alumínio,
se combinam com o alumínio e são os responsáveis pela
manutenção dos altos níveis de alumínio que são espe-
rados, especialmente quando o pH está entre 5 e 714.
No solo, a maior parte da forma solúvel de alumí-
nio sob condições ácidas é formada pelos compostos
orgânicos não-silicatos ligados ao alumínio; desta for-
ma, o hidróxido de alumínio amorfo é mais solúvel
que as formas cristalinas13,180.
Litaor119 estudou a química do alumínio na bacia
hidrográfica alpina na extensão frontal do Colorado,
EUA. Foi observado que a solubilidade do alumínio
na água intersticial é complexa e controlada por solu-
tos orgânicos, H4SiO4 e pelo pH. Contudo, nem o pH
nem as concentrações de sulfeto são correlacionáveis
com as concentrações de alumínio. O equilíbrio quí-
mico era controlado pelo aluminossilicato amorfo.
Nilsson e Bergkvist142 avaliaram a acidificação do
solo e a química do alumínio em três reservatórios ad-
jacentes na costa oeste sueca. A concentração de alu-
mínio orgânico apresentou correlação linear com as
concentrações de carbono. O porcentual de espécies
orgânicas do alumínio dissolvido diminuiu com o au-
mento da profundidade de mais de 90% nas cama-
das superficiais para menos de 10% quando avaliadas
regiões abaixo de 55cm. Em contrapartida, a concen-
tração média de alumínio total aumentou com a pro-
fundidade, sendo de 3,3 a 9,8µmoles/L em 5cm, e de
95,3 a 115µmoles abaixo de 55cm.
A ação ácida atmosférica tem curioso impacto na
química do alumínio em solos arenosos ácidos com
pequenas concentrações de cátions básicos. A satura-
ção base destes solos é pequena e a razão de cátions
básicos não aumenta sob condições de aumento da aci-
dez. Nenhuma deposição ácida adicional é neutraliza-
da pelo alumínio137.
Subramanian e col.195 mediram metais pesados em
sedimentos assentados e materiais particulados do es-
tuário de Ganges, Índia. As concentrações médias de
alumínio assentado no sedimento variaram de 56 a
526mg/kg e, de 70 a 222mg/kg, nos sedimentos sus-
pensos.
Benninger e Wells22 encontraram concentrações de
alumínio entre 2,1 e 4,9mmol/g, equivalentes a 10,7 e
25% de óxido de alumínios em sedimentos do estuário
de Neuse, na Carolina do Norte, EUA, entre 1982 e 1990.
A partição do alumínio da água para o sedimento
e material particulado ocorre principalmente em pHs
10 CAPÍTULO 1
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Tabela 1.4
Concentrações de Alumínio em Águas Doces
Área Ano pH Tamanho Concentração LD Referência
partícula de alumínio (µg/L) bibliográfica
(µm) (µg/L)
Reservatório do lago 1981 4,0-6,4 < 0,45 300-2.500 LEE (1985)
de Gardsjon, Suécia
Lagos suecos 1980 5,7-8,8 69 (10-243) 10 BORG (1987)
Galloway, Escócia 1979-1980 4,63 < 1,0 400 CAINES et al. (1985)
Águas florestais
Águas superficiais 1979-1980 6,62 < 1,0 25
Reservatório de Llyn 1984-1985 4,6-5,3 < 0,45 120-430 GOENAGA &
Brianne, Gales WILLIAMS (1990)
1984-1985 4,87 42µEq/L WHITEHEAD et al. (1988)
5,2 18µEq/L
6,9 7µEq/L
Reino Unido
Rios Esk e Duddon,
Cumbri,
(Fluxo moderado) 1983-1984 4,3-7,2 20-940 BULL & HALL (1986)
(Baixo fluxo) 1983-1984 4,8-7,5 5-245
Fontes montanhosas 1990 6,96 64 MERSCH et al (1993)
de Vosges, França 4,6-5,7 185-351
Lago do pântano 1984-1986 3,4-3,9 < 0,4 150-3.770 20 COURTIJN et al. (1987)
1984-1985 > 0,4 3.200-65.000
1984-1986 6,0 < 0,4 < 20 20
1984-1985 > 0,4 78 (100-145) 100
Águas superficiais,
Califórnia, EUA < 0,45 15 7 SILVEY (1967)
Rio St. Lawrence 1974-1976 7,6-8,0 < 0,4 64 YEATS & BEWERS (1982)
> 0,4 946
Águas superficiais,
Sul Flórida Central 1969 200-300 DANTZMAN & BRELAND
(1969)
Drenos altos,
Luisiânia 1990 412 (250-1.270) MADIGOSKY et al. (1992)
Águas superficiais
do norte da
Califórnia 1972 5-10 JONES et al. (1974)
Lagos Shield,
Ontário e Quebec 1982 4,4-7,1 46-372 STOKES et al. (1985)
Rio do Zaire 1976 6,8 < 0.45 28-44 VAN BENNEKOM & JAGER
Rio Negro 6,7 3-6 (1978)
Reservatório de 1991 14 (5-210) 2 PITCHAI et al. (1992)
Madras, Índia
Rio Orange, Sul
da África 1958-1959 6,4-8,1 36-1.080 DE VILLIERS (1962)
Rio Yodo, Japão 1981-1990 10-1.150 YAGI et al. (1992)
Fonte: WHO, 1997213.
CAPÍTULO 1 11
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Tabela 1.5
Concentrações de Alumínio em Águas de Mar (WHO, 1997)213
Área Ano Profundidade Salinidade Tamanho Concentração Referência
(m) (%) partícula de alumínio bibliográfica
(µm) (µg/L)
Oceano Atlântico
Mar aberto 1980-1982 15,2 e 25,4 KREMLING, (1985)
nmol/kg
Norte/Leste 1982 < 150 35-37 16-32 nmol/L HYDES, (1983)
> 1.000 6-11 nmol/L
Ilhas Caribenhas 1974 300-1.100 0,3-4,26 ALBERTS et al. (1976)
Mackenzie 1977-1978 0-2730 33-37 0,51-2,41 STOFFYN &
MACKENZIE, (1982)
Costa dos EUA 1951-1952 0-10 SIMONS et al. (1953)
Golfo do México 1951-1952 > 0,45 2,0 (0,2-10,2) FEELY et al. (1971)
2-5 SIMONS et al. (1953)
Oceano Pacífico < 0,45 1 SACKETT & ARRHENIUS,
na Costa dos > 0,45 0,2-27 (1962)
EUA 0,3 45 9,8 (3,7-166) SILVEY, (1967)
Mar Weddel, < 0,45 1 SACKETT & ARRHENIUS,
Antártica > 0,45 4-120 (1962)
Mar do Norte 1988 6 34-35 < 0,4 10,2-49,2 HYDES & KREMLING,
nmol/L (1993)
Mar 1976-1977 0-1.500 35-38 1,0-4,8 STOFFYN &
Mediterrâneo MACKENZIE, (1982)
Fonte: WHO, 1997213
próximos a valores neutros. As concentrações de alu-
mínio no sedimento são sumarizadas na Tabela 1.6, e
as concentrações se apresentaram em uma faixa de
20.000 a 80.000mg/kg213.
Bioacumulação e Biomagnificação
Pelo fato de as plantas serem consideradas produ-
toras primárias e servirem como alimento para um gran-
Tabela 1.6
Concentrações de Alumínio no Sedimento (WHO, 1997)213
Área Ano Concentração de alumínio (mg/kg) Referência bibliográfica
Rio Goksu, Turquia NR 20.800 a 26.600 SANIN et al. (1992)
Delta Tasucu, Turquia NR 30.150 a 42.875
Lago de Tadenac, Ontário 1979 31.000 a 64.800 WREN et al. (1983)
Lago de Turkey, Ontário 1981-1982 31.000 a 56.300 JOHNSON et al. (1986)
Hamilton, Ontário 1986-1987 25.941 a 68.870 IRVINE et al. (1992)
Lago de Fontana, Carolina do Norte 1978 36.400 a 84.600 ABERNATHY (1984)
NR = não reportado
Fonte: WHO, 1997213
12 CAPÍTULO 1
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de número de espécies, são tidas como importante rota
para exposição relacionada à cadeia alimentar187.
A mobilização do alumínio como resultado da chu-
va ácida resulta em mais alumínio para as plantas13.
As espécies de plantas e as formas de cultivo para as
mesmas espécies geram uma diferença considerável
na habilidade de resgatar e de deslocar alumínio para
as regiões acima do solo104.
As plantas podem ser vagamente distinguidas
como acumuladoras quando as concentrações tecidu-
ais excedem 1.000mg/kg e ainda como hiperacumula-
doras quando excedem 5.000mg/kg83. No entanto, uma
série de estudos mostra que as concentrações devido à
acumulação variam muito em função de vários fatores
relacionados ao tipo de solo, à forma de cultivo, nos
quais determinadas plantas se encontram16,117,209.
Considerando que o pH e a espécie da planta se-
jam fatores não completamente claros é considerado,
portanto, que o alumínio não se bioconcentra nas plan-
tas, ou ainda que a concentração de alumínio no solo é
muito maior que nos tecidos das plantas13.
A biomagnificação do alumínio na cadeia alimen-
tar terrestre não é considerável com base em um estu-
do que mostrou que os coeficientes de transferência
permaneceram em torno de 0,0002 dia/kg no leite e de
0,0015 dia/kg na carne. Como estes coeficientes re-
presentam a fração diária que através do alimento é
transferida para a carne ou para o leite, aparentemente,
por estas vias não são esperadas altas concentrações
nestas matrizes avaliadas16.
O potencial para acumulação do alumínio nas es-
pécies aquáticas também vem sendo estudado. E, da
mesma forma que para as plantas, observou-se que a
bioconcentração de alumínio em peixes varia princi-
palmente em função da qualidade da água (pH e car-
bono total orgânico). Em um estudo conduzido com
trutas comuns, foi observado que há maior acúmulo de
alumínio (através da medida dos resíduos nos tecidos)
em pH 5,6-5,7 se comparado com pH 6,5-6,6. Neste
mesmo estudo, foi observado que o alumínio total no
organismo tende a diminuir quando o peixe passa da
forma larval para a forma juvenil. Estes resultados su-
gerem que na forma de larvas há uma redução na razão
do resgate do alumínio ou ainda que a razão da elimi-
nação de alumínio excede o resgate. E, ainda, que a
redução no alumínio total observada no peixe quando
em estado juvenil possa estar relacionada com o cres-
cimento e com a diluição pelo fato de nos tecidos mus-
culares existir menor acúmulo de alumínio quando
comparado com outros tecidos41.
MICRORGANISMOS
Os estudos dos efeitos do alumínio nos inverte-
brados têm focalizado a avaliação de crustáceos, em
alguns moluscos e estágios imaturos de insetos. A adi-
ção de 400 a 500µg/L de alumínio em uma faixa de pH
de 4,0 a 4,3 causam efeitos negligenciáveis relaciona-
dos à mortalidade para Psidium sp., Hyallela sp., Am-
nicola sp., Physella sp., Enallagma sp., Lepidostoma
sp. e Pycnopsyche sp.32
Similarmente, nem as concentrações de 350µg/L,
nem as de 1.000µg/L, nos mesmos pHs discutidos an-
teriormente, afetam a sobrevivência das formas larvais
dos insetos bênticos85,148.
Aparentemente, o alumínio afeta a regulação de
íons e de cálcio nos microrganismos. Um estudo con-
duzido com Daphnia magna expostas a baixo pH (<5,0)
e elevada concentração de alumínio (>320µg/L) mos-
trou perdas de Na+ e Cl- quando comparadas a uma
situação de baixo pH, porém sem alumínio86. Já a re-
captação de cálcio por lagostins (Orconetes virilis) re-
duziu-se em 70% quando o pH foi diminuído de 7,0
para 5,5 com redução adicional de 10%, quando 200µg/L
de alumínio foram adicionados122.
Um estudo conduzido por France e Stokes66 ava-
liou em longo prazo o efeito do alumínio nas concen-
trações de 0,05 a 0,70mg/L, durante oito dias para
Hyalella azteca. As concentrações de alumínio de 0,25
e 0,40mg/L em pH 4,8 e 0,40mg/L em pH 4,3 aumen-
taram significativamente a mortalidade quando com-
parada com a referência de 0,05mg/L. A razão de
mortalidade não se alterou para os grupos que recebe-
ram 0,25 e 0,40mg/L (pH 4,8) e 0,40mg/L (pH 4,3).
Com base nestes resultados, os autores sugeriram que
a mortalidade é, provavelmente, determinada, inicial-
mente, pelos íons hidrogênio e, secundariamente, pelo
alumínio, em uma faixa de pH 4,3 a 5,3.
PLANTAS E ANIMAIS AQUÁTICOS
Na prática, é difícil distinguir se a toxicidade para
plantas e organismos aquáticos é devido ao alumínio
ou à acidez, isto porque há relação entre a solubilidade
do alumínio e o pH. Muitos são os estudos que utili-
zam águas de pHs conhecidos e avaliam os efeitos com
e sem alumínio187.
Helliwell e col.87 estabeleceram que a toxicidade
máxima para o crescimento de algas é atingida em pH
de 5,8 a 6,2 e concentrações de alumínio livre de 5µg/L.
Foi constatado ainda que a forma Al(OH)2+ é a espécie
de alumínio com maior toxicidade para algas. Resulta-
dos similares foram observados por Parent e Campbell
(1994); contudo, eles concluíram que formas polime-
rizadas de alumínio também apresentam toxicidade
para algas.
Genter e Amyot71 expuseram algas bênticas a con-
centrações de alumínio de 50, 100 e 500µg/L (sob a
forma de sulfato de alumínio) em pH 4,8 em fontes
artificiais. Durante os 28 dias de estudo, o alumínio
em água acidificada inibe a abundância de diatomáce-
as e de cianobactérias, mais do que o mesmo efeito
CAPÍTULO 1 13
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atribuído apenas à acidez. O alumínio em níveis acima
de 500µg/L diminui os níveis de clorofila de modo in-
comparável aos efeitos em função da ação apenas da
acidez.
Peixes quando expostos ao alumínio desenvolvem
asfixia, relacionada com a regulação iônica, ou combi-
nação de ambos os tipos de estresse140,156.
A asfixia se dá pelo aumento da razão ventilação/
volume nas guelras, CO2 sangüíneo, lactato sangüíneo
e pela redução na tensão de O2. Estasalterações são
ainda acompanhadas pelo aumento na produção de
muco nas guelras, tosse e pelo dano tecidual da guel-
ra141. Aparentemente, a asfixia é o mecanismo de ação
tóxica predominante em uma faixa de pH de 6,5 a 5,5
e é resultante da ação de dois fatores: o primeiro é a
precipitação do Al(OH)3 na superfície das guelras cau-
sando mucificação e inflamação e o segundo a forma-
ção de Al(OH)x e de complexos Al3+ que provocam
uma resposta bioquímica indefinida140.
Schofield e Trojnar170 expuseram trutas Salveli-
nus fontinalis ao alumínio (0,1-0,5mg/L) em vários
níveis de pH (4,0-5,2). Em pH 4,0, o índice de sobre-
vivência dos peixes não mostrou relação com a pre-
sença de alumínio. Contudo, em pH > 4,4 a mortalidade
e o aumento das concentrações de alumínio mostra-
ram uma correlação linear positiva. Em pH 4,9 e 5,2
nem a acidez nem 0,1mg/L de alumínio afetaram a
mortalidade dos peixes.
Já em um trabalho realizado por Gunderson e col.80,
trutas Oncorhynchus mykiss foram expostas a alumí-
nio em pHs que variaram de 7,97 a 8,56 durante 96
horas. Nenhuma evidência significativa relativa à
mortalidade foi verificada em pH 8,33 ou menos e as
concentrações de alumínio quantificadas foram
0,52mg/L ou menos. Contudo, 100% de mortalidade
foram observados em pH 8,58 e a concentração de alu-
mínio filtrado foi 1mg/L. Os valores para CL50 (96h)
variaram de 0,36 a 0,79mg de alumínio filtrado/L em
pHs alcalinos.
Estudos que avaliam a toxicidade do alumínio para
os peixes levam em consideração aspectos relaciona-
dos com a exposição em longo prazo. Hickie e col.90
expuseram trutas Oncorhynchus mykiss a alumínio
durante 23-26 dias após acerto do pH para 5,8 e 4,9. A
CL50 (144h) para o alumínio total foi maior que 1.050
e 91µg/L nas duas faixas de pH, respectivamente. Uma
CL50 de 1,17µg/L foi calculada para peixes expostos
de 16 a 19 dias após acerto do pH em 4,9.
Da mesma forma que para peixes, a toxicidade do
alumínio para anfíbios é dependente da espécie, do
estágio de desenvolvimento, mas principalmente do pH
e da composição química da água187. Um estudo con-
duzido em 1995 mostrou claramente a diferença entre
a acidez e a toxicidade do alumínio. Girinos de perere-
cas verdes (Hyla cinerea) foram expostos a alumínio
em concentrações que variaram de 0 a 400µg/L em
pHs 7,0; 5,5 ou 4,0. Foi realizada também avaliação
em função somente da variação dos mesmos pHs.
Baixos pHs não apresentaram efeito na mortalidade,
comprimento total ou velocidade no nado. Altas con-
centrações de alumínio, especialmente em pH 4,5 au-
mentaram a mortalidade, reduziram o peso corpóreo e
retardaram a velocidade do nado103.
PLANTAS E ANIMAIS TERRESTRES
Existem numerosos estudos que avaliaram a toxi-
cidade do alumínio em plantas expostas à solução nu-
triente ou areia cultivada. É consenso que tal exposição,
de ambas as formas, causam diminuição no crescimento
e desenvolvimento da raiz, redução na capacidade da
planta de resgatar nutrientes (fósforo, cálcio e magné-
sio, notavelmente) e parada no crescimento da planta
como um todo17,18,27,74. O efeito do alumínio nas plan-
tas é complexo e está diretamente relacionado com os
processos celulares da planta196 ou indiretamente com
a nutrição da planta163,196.
Aves são praticamente expostas da mesma forma
ao alumínio, através de suas dietas. Alguns organis-
mos que servem de dieta para as aves podem apresen-
tar concentrações de alumínio suficientes para
desenvolver toxicidade. Pouco se sabe a respeito da
disponibilidade do alumínio através de dietas naturais,
mas o pH do intestino das aves pode ser o suficiente
para promover a dissolução e presumivelmente a assi-
milação do alumínio ingerido. Através de estudos de
dieta controlada, verificou-se que a maior parte do alu-
mínio ingerido pelas aves é excretado nas fezes187.
Uma dieta rica em alumínio para aves pode afetar
o fluxo da produção de ovos. Hussein e col. realizaram
alguns trabalhos avaliando a resistividade dos ovos e
outros parâmetros que possivelmente variam ante esta
exposição. Em um deles, estes pesquisadores alimen-
taram galinhas com uma dieta contendo alumínio (sul-
fato de alumínio) nas concentrações de 0,05; 0,1 ou
0,15% durante 28 dias. A busca por alimento, o peso
corpóreo, a fragilidade da tíbia e os níveis plasmáticos
de fósforo foram significativamente reduzidos no gru-
po tratado com 0,15%. A produção de ovos só foi sig-
nificativamente reduzida após 21 dias para o grupo que
recebeu 0,15%, enquanto a resistência à quebra dos
ovos não foi afetada94. Estudos mostram ainda que uma
dieta rica em alumínio exacerba um efeito negativo em
uma dieta com baixos níveis de cálcio e fósforo, em
patos pretos e selvagens. Esta, por sua vez, é possivel-
mente uma explicação para as alterações observadas
em aves expostas ao alumínio185,186.
À semelhança das aves, a via típica natural de ex-
posição dos mamíferos ao alumínio é a ingestão do
metal com alimentos, através da dieta. O principal efeito
de níveis aumentados de alumínio em mamíferos é
perda do apetite, redução no ganho de peso nos ani-
mais jovens ou peso menor nos adultos, redução dos
14 CAPÍTULO 1
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níveis séricos de magnésio e fósforo e aumento das
concentrações de alumínio em alguns tecidos187.
Cordeiros alimentados com 1,4g/kg de alumínio e
17mg/kg de cálcio apresentaram redução pela busca
de alimento em 19% e o ganho de peso em 45%, quan-
do comparados com grupos controles. Para estes ani-
mais, os níveis séricos de fósforo, renais de fósforo e
magnésio e nos ossos reduziram, enquanto os níveis
de cobre aumentaram162.
A aparente depressão nos níveis séricos de mag-
nésio, em função de uma dieta rica em alumínio, pode
resultar em tetania fatal para os ruminantes. Esta do-
ença é caracterizada por fasciculações musculares,
galope alterado, convulsões, hipersensibilidade, epi-
sódios de aumento de volume de urina, seguidos de
morte10. Os níveis capazes de causar a morte em fun-
ção da tetania em ruminantes ficaram em torno de 1,6g
a 3,4g/kg161.
FONTES DE CONTAMINAÇÃO AMBIENTAL E
PADRÕES PARA CONTROLE DA EXPOSIÇÃO
HUMANA
Fontes naturais de aporte ambiental
Devido à alta reatividade, o alumínio não é en-
contrado na natureza como um metal livre25. O alu-
mínio apresenta somente um estado de oxidação, (+3);
desta forma, seu comportamento ou destino e trans-
porte no ambiente dependem da coordenação quími-
ca e das características locais do meio. A partição do
alumínio entre as fases sólida e líquida por reações e
complexações com moléculas de água e ânions ricos
em elétrons, como cloretos, fluoretos, sulfatos, nitra-
tos, fosfatos e grupos funcionais em material húmico
e argila13.
A solubilidade é o principal fator determinante para
o transporte e a partição. Sendo assim, em geral, a di-
minuição do pH resulta no aumento da mobilidade da
forma monomérica do alumínio, e está relacionado com
a ocorrência das chuvas ácidas e sua ação na drena-
gem de minas ácidas72.
No solo, a forma mais solúvel de alumínio, sob
condições ácidas, é o alumínio ligado a compostos não-
silicatos orgânicos137, enquanto a forma mais solúvel
de hidróxido de alumínio é a forma amorfa Al(OH)3,25.
Em águas subterrâneas ou sistemas de águas su-
perficiais, um equilíbrio com a fase sólida é estabele-
cido, e a dissolução de extensões de controle do
alumínio pode ocorrer. O mineral gipsita Al(OH)3 é
um comum controle da solubilidade do alumínio em
muitos meios geoquímicos25.
Em água sulfatadas ácidas como resultado da dre-
nagem das minas, a gipsita e a caolinita não são está-
veis, e os minerais jurbanita (Al(SO 4) (OH)•H 2 O) ou
alunita (KAl 3 (SO 4)2 (OH)6) podem controlar as con-
centrações de alumínio60.
O cultivo e a espécie das plantas diferem conside-
ravelmente na habilidade de resgatar e translocar o alu-
mínio de regiões profundas104. A plantade chá,
Symplocos spicata, cresce em solos muito ácidos e age
como um receptor de alumínio; os níveis acumulados
são superiores a 10.000mg/kg em algumas situações117.
Aparentemente, o alumínio se concentra nos tecidos
da raiz104.
Fontes antropogênicas de
contaminação ambiental
A maior parte das fontes antropogênicas é indire-
ta, por exemplo, através da emissão de substâncias aci-
dificantes, como dióxido de enxofre e óxidos de
nitrogênio na atmosfera. Estes acidificam a chuva e o
solo contribuindo para dissolução do alumínio no solo.
O maior impacto antropogênico do movimento do alu-
mínio no ambiente ocorre através da erosão promovi-
da por ventos e água, mormente observado em terras
cultivadas213.
As fontes antropogênicas diretas de compostos à
base de alumínio são primariamente a atmosfera asso-
ciada com processos industriais, como a metalurgia.
Contudo, o uso de alumínio e compostos à base de alu-
mínio em processos industrias, embalagens, estocagem
de produtos alimentares e ainda como floculantes no
tratamento de água potável pode contribuir para sua
presença na água e nos alimentos13.
Risco de exposição ambiental
Ar
A maior fonte de partículas de alumínio no ar é o
fluxo de poeiras oriundas de minérios e materiais ro-
chosos da superfície terrestre116,183.
As fontes destas poeiras podem ser processos na-
turais, como a liberação de aluminossilicatos de mate-
rial da crosta183, e ainda a atividade humana, como a
mineração e a agricultura56,60. Em adição, significante
quantidade desta poeira pode ser gerada por atividade
vulcânica. Cerca de 13% do alumínio atmosférico é
atribuído a emissões antropogênicas114.
As emissões de poeiras cujas origens são proces-
sos industriais também merecem relevância. Que Hee
e col.158 observaram que o alumínio era um dos princi-
pais elementos quantificados nas emissões de chami-
nés de carvão de grupos motopropulsores localizadas
ao leste e ao oeste dos EUA. Adicionalmente, nas ci-
dades dos EUA, as emissões dos motores dos veículos
contribuem em proporções cujas estimativas variam de
0,9 a 9% das concentrações de alumínio observadas na
atmosfera147.
CAPÍTULO 1 15
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Água e efluentes
O alumínio ocorre de forma natural nas águas. Os
níveis de alumínio em águas superficiais podem au-
mentar direta ou indiretamente pela atividade humana
através do contato com a superfície, da afluência tri-
butária, das nascentes profundas, dos efluentes indus-
triais e municipais e pela umidificação e secagem do
depósito atmosférico. Por exemplo, o volume do de-
pósito de alumínio na base sul do lago de Michigan
(algo em torno de 3,7 milhões de kg/ano) tem influên-
cia da agricultura e da atividade industrial (principal-
mente pela manufatura de cimento), é o maior da região,
compreendendo cerca 74% do total atmosférico (algo
em torno de cinco milhões de kg/ano) do alumínio nas
bases norte e sul do lago56.
O run off do minério de sulfetos expostos à at-
mosfera de minas inativas libera grandes quantidades
de ácido sulfúrico e metais como alumínio60. Este au-
mento na acidez, seja pela drenagem das minas, ou pela
chuva ácida, eleva os níveis de alumínio dissolvido nas
águas dos arredores destas minas29,60.
Solo e lodo de esgoto
O alumínio presente no solo é o maior constituin-
te de refugos de minas, bem como de refugos sólidos
da combustão do carvão e da fundição do alumínio69,112.
As concentrações de alumínio no solo variam
amplamente, e esta diferença muitas vezes é sur-
preendente. Shacklette e Boerngen171 verificaram
concentrações de alumínio nos solos dos EUA, em
uma faixa de 700 a 100.000mg/kg com uma média de
72.000mg/kg. Já Beavington e Cawse20 analisaram so-
los da Baguada, Nigéria, e encontraram níveis de alu-
mínio de 24.000µg/g (peso seco).
Uma possível explicação está relacionada com a
composição e o pH do solo. Os complexos inorgâni-
cos de alumínio mais importantes são as mononuclea-
res e em menor extensão as espécies hidróxido
polinucleares. A formação destes complexos é direta-
mente ligada ao pH e, em menor extensão, às cadeias
iônicas. O cátion hexaidróxido de alumínio (Al(H2O)63+)
predomina em baixos pHs, enquanto as espécies mo-
nonucleares diidróxidos (Al(OH)2+) são mais impor-
tantes em pHs neutros. O ânion tetraidróxido de
alumínio (aluminato, Al(OH)4-) é a espécie predomi-
nante em pH alto, e é responsável pelo aumento na
solubilidade do alumínio em pH 6,2. Já os complexos
de alumínio polinucleares são espécies predominantes
em soluções com ampla variação de pH, são formadas
sob condições não específicas de equilíbrio e, portan-
to, são difíceis de serem previstas76.
Risco de exposição ocupacional
Os trabalhadores que apresentam maior risco de
exposição ocupacional são aqueles cuja atividade pro-
fissional está ligada a serviços médicos e a outras áre-
as da saúde, impressão e pinturas, montagem de peças
automobilísticas em várias de suas etapas (fundição,
soldagem), fabricação de produtos metálicos, papéis e
produtos afins, produtos químicos e indústrias de me-
tal primário13.
A exposição ocupacional considera principalmente
a exposição a partículas (em geral <1µm) que normal-
mente encontram-se, no processo industrial, associada
a óleos e solventes cuja ação está relacionada com a de
agentes oxidantes213.
O alumínio inalado do ar é primariamente sob a
forma de aluminossilicatos juntamente com partículas
advindas de poeiras110.
Um estudo que relatou nove casos de trabalhado-
res expostos a óxido de alumínio (exposição média de
25 anos) observou radiografia anormal de tórax, bem
como função pulmonar patológica em três casos. Foi
realizada biópsia destes três pacientes cuja análise por
microscopia eletrônica e microprobe revelou como
principal achado histopatológico fibrose intersticial101.
Relatos de cerca de 35 anos atrás consideram uma
forma potencialmente persistente de asma relacionada
primariamente com a inalação de alumínio, sob a for-
ma de partículas irritantes e fumos compostos por crio-
lita (sódio, alumínio e fluoreto, gases hidrogênio e
fluoreto) e outros elementos adsorvidos ao alumínio.
Nestes casos, foram descritos sintomas reversíveis, li-
mitação do fluxo aéreo e aumento na sensibilidade
brônquica146.
A bronquite crônica associada à exposição a poei-
ras de alumínio também vem sendo ao longo dos anos
avaliada. Na Itália, estes sintomas foram observados
em 39% dos 119 trabalhadores expostos e em 13% dos
119 indivíduos do grupo-controle. No exame radioló-
gico, foi evidenciado um tipo de pneumoconiose com
pequenas e irregulares opacidades ou acentuação dos
marcadores broncopulmonares em 29% dos expostos
e em 15% dos controles164.
Outro estudo de caso que avaliou 2.086 trabalha-
dores de uma companhia de alumínio de grande porte
em Arkansas revelou que o alto índice de acúmulo ante
a exposição prolongada a poeiras de alumínio está re-
lacionado com a redução da atividade pulmonar para
aqueles trabalhadores ativos no refino da bauxita204.
De acordo com Capitani35, a aluminose, que seria
a doença pulmonar resultante da exposição ocupaci-
onal aos compostos de alumínio, não ocorre freqüen-
temente, a menos que o indivíduo se exponha a
grandes concentrações de poeira de alumínio. Essa
doença parece ter baixa prevalência e, provavelmente,
está associada a algumas condições muito peculiares
de exposição57,184.
A exposição ocupacional ao alumínio considera
ainda uma série de efeitos neurológicos incluindo fun-
16 CAPÍTULO 1
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ção cognitiva parcial, disfunção motora e neuropatia
periférica, porém os resultados observados nos estu-
dos realizados não são muito esclarecedores213.
Soldadores expostos a fumos de alumínio durante
13 anos evidenciaram mais sintomas neuropsiquiátri-
cos (resposta erradas ao questionário aplicado) com re-