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El talio es un elemento químico del grupo 13 de la tabla periódica representado por el símbolo Tl y el número atómico 81. Es un metal blando, de color blanco grisáceo, perteneciente a la familia de los metales pobres. Se considera “no esencial”, ya que no tiene ningún papel biológico conocido. Sin embargo, posee una alta toxicidad, superando incluso la del mercurio (Hg), plomo (Pb) y cadmio (Cd). En la naturaleza, el talio se encuentra principalmente en forma de sulfuros y silicatos, presentes en ciertas rocas volcánicas. Cuando las rocas madre sufren alteración, el elemento químico 81 se vuelve bastante móvil. Igualmente, su tasa de biodisponibilidad en diferentes medios, como el agua, los suelos, los sedimentos y las arcillas subterráneas, aumenta considerablemente. Además, cabe señalar que los minerales sulfurados de otros metales como hierro, zinc o plomo también pueden contener talio.
Como el elemento químico 81 estaba anteriormente confinado principalmente en las rocas profundas, era raro en la biosfera. Sin embargo, desde el comienzo de la era industrial (alrededor del siglo XVIII), se ha extendido significativamente en el medio ambiente debido a la actividad humana. Sus principales características residen en su geodisponibilidad, su movilidad, su capacidad para dispersarse y su bioaccesibilidad. Asimismo, el talio es conocido por su gran biodisponibilidad y su toxicidad para plantas y animales. Durante algunas décadas, ha sido considerado como un contaminante emergente persistente, suscitando la preocupación de numerosos investigadores en todo el mundo. Se encuentra en el agua, el aire, los suelos, los ecosistemas y los alimentos, incluidos frutas, verduras y productos de origen animal.
En cuanto al número de oxidación del talio, son I y III. Varias de sus sales como los acetatos y los nitratos son extremadamente solubles en agua. También tienen la capacidad de acumularse en organismos vivos. Además, son particularmente reactivas cuando están expuestas a la humedad del aire o del suelo. En condiciones ambientales, pueden liberar dos tipos de iones Tl. El primero es el ion talioso monovalente de alta toxicidad, y el segundo es el ion tálico trivalente, menos nocivo.
Hoy en día, cada vez más países clasifican el elemento químico 81 como “contaminante prioritario”. Diferentes organismos como la Agencia de Protección Ambiental en Estados Unidos y la directiva marco europea sobre el agua también lo consideran como tal. Muchos científicos exigen un refuerzo en la vigilancia de este metal altamente tóxico tanto en el medio ambiente como en la cadena alimentaria. Como su presencia en la biosfera sigue aumentando, es esencial que los gobiernos tomen rápidamente medidas apropiadas.
El químico y físico William Crookes descubrió el talio en marzo de 1861 en Inglaterra. Buscaba telurio en depósitos recogidos en los conductos de evacuación de humos de un horno donde se había tostado mineral de selenio. Usando un espectroscopio, observó una línea verde hasta entonces desconocida, con una longitud de onda de 535 nm. La atribuyó a un nuevo elemento que decidió llamar “talio” debido a su similitud con el color de la vegetación joven. De hecho, este término deriva del griego antiguo “thallos” que significa “brote” o “rama en hierba”.
Inicialmente, Crookes clasificó el Tl en el grupo del azufre 3. En 1862 y 1863, emprendió estudios profundos sobre sus propiedades fisicoquímicas. Otro químico llamado Claude-Auguste Lamy también realizó investigaciones similares y fue el primero en aislarlo en 1862 en Lille. Procedió al aislamiento a partir de lodos provenientes de las cámaras de plomo de una fábrica belga especializada en la producción de ácido sulfúrico. Sus trabajos también permitieron confirmar la naturaleza metálica del talio.
Mientras estudiaba este nuevo elemento, Claude-Auguste Lamy sintió dolores en sus piernas. Estas sensaciones lo llevaron a probar la toxicidad del sulfato de Tl. Para ello, lo administró a perros, patos y gallinas que sucumbieron todos en pocos días. Antes de su muerte, presentaban trastornos intestinales y respiratorios, parálisis periférica y debilidad general.
Por su parte, William Crookes cuestionaba la toxicidad del nuevo elemento. Afirmaba haber consumido varios granos de un compuesto de talio sin sufrir por ello. Sin embargo, en Francia, otros dos investigadores, Paulet en 1863, y luego Louis Grandeau al año siguiente, confirmaron la extrema toxicidad del metal. Sus experimentos demostraron que ésta era incluso superior a la del plomo.
El elemento químico 81 no adquirió valor hasta el siglo XX, más precisamente en los años 1920. Durante este período, servía para fabricar venenos y pesticidas que habían conocido una importante comercialización. Posteriormente, estos productos fueron abandonados progresivamente. Sin embargo, el elemento químico rápidamente encontró nuevas aplicaciones en el campo de la tecnología avanzada.
El talio ya era reconocido como el metal pesado más tóxico. No obstante, durante varias décadas, su impacto ambiental fue descuidado por los investigadores. El elemento suscitó poco interés respecto a las preocupaciones relativas al agua potable, la agricultura y la alimentación. Por ejemplo, en Francia, hubo que esperar al PNSE III (2018-2019) y las inquietudes planteadas por un informe para que se realizaran análisis. Éstos se llevaron a cabo mediante muestras de agua de los departamentos de Orne, Mancha y Calvados. Revelaron que cerca de veinte captaciones de agua potable de Orne y Calvados presentaban un contenido de Tl superior a 0,5 μg por litro.
Estos acuíferos se encuentran en una región donde se juntan las capas geológicas del Bajociense-Bathoniense y el zócalo en los departamentos concernidos. Se trata de una zona naturalmente rica en talio. Para cumplir con las normas reglamentarias, los operadores de captación a menudo deben diluir el agua contaminada con agua limpia según proporciones apropiadas. A modo de precisión, los umbrales aplicados eran de 0,5 μg/L para agua potable.
En los sistemas de distribución de agua, el Tl puede sufrir una oxidación y fijarse a las paredes de los depósitos y/o conductos de agua. Es particularmente susceptible de tomar una forma coloidal y de biofilm bacteriano. Asimismo, es posible que se deposite en forma de partículas o que interactúe con el cloro utilizado para el tratamiento del agua potable. Además, varios fenómenos pueden provocar un aumento de la concentración de talio en las redes durante varias semanas, incluso meses. Incluyen especialmente variaciones en los caudales de extracción, incidentes o trabajos en la red, operaciones de purga de los sistemas de extinción de incendios, etc.
El elemento químico 81 es un metal de color gris, maleable y extremadamente blando hasta el punto de que puede ser cortado con un cuchillo. Presenta similitudes con el estaño y el plomo, y pierde su brillo cuando está expuesto al aire.
Después de su descubrimiento, la clasificación del talio resultó difícil debido a sus propiedades divergentes dependiendo de su estado de oxidación. En la tabla periódica de los elementos, el Tl en estado puro posee características físicas similares al plomo. Éstas conciernen especialmente a su apariencia, su peso volumétrico, su dureza, su punto de fusión y su conductividad eléctrica. Sin embargo, aunque las sales de Tl(I) poseen propiedades químicas que recuerdan a las del plomo, su valencia así como otras especificidades las distinguen claramente.
Por otro lado, el Tl(I) dispone de algunos puntos de semejanza con los metales alcalinos. En efecto, tal es el caso a nivel de los espectros de llama en materia de solubilidad del hidróxido, del sulfato y del carbonato en agua. Además, este elemento está sujeto a una oxidación fácil cuando está expuesto al aire. También puede formar compuestos llamados “alumbres de talio”. Además, algunas de sus sales presentan un isomorfismo con las del potasio, cesio y rubidio. Debido a la ausencia de isomorfismo y a las propiedades divergentes en varias de sus sales comunes, el Tl está excluido de la familia de los metales alcalinos.
El Tl(I) tiene un potencial de oxidación extremadamente bajo (-1,28 V) cuando se transforma en Tl(III). En cuanto a los haluros de Tl(I), poseen una energía de red considerablemente superior a la de los haluros de Tl(III).
Debido a su gran radio iónico y su elevado número de coordinaciones, el talio es considerado como un elemento incompatible. Esta afirmación se basa en los resultados de investigaciones del geólogo Alfred A. Levinson.
En cuanto a su solubilidad, cambia en función de sus sales. El acetato de Tl (de color amarillo claro a blanco), por ejemplo, se disuelve fácilmente en agua, incluso a baja temperatura. En cambio, el cloruro, el yoduro y el hidróxido de talio son poco o nada solubles.
Existen actualmente 37 isótopos conocidos del talio con números de masa que van de 176 a 212 y 42 isómeros nucleares. Solo dos de ellos son estables: el 203Tl y el 205Tl. Representan la totalidad del talio natural en una proporción de 30/70. Los otros isótopos de este metal son o bien radiactivos, o bien presentes en trazas insignificantes. La masa atómica estándar atribuida a este elemento químico es de 204,383 3(2) u.
Existen numerosos derivados organometálicos del elemento químico 81. En condiciones específicas de ausencia de oxígeno (generalmente en los sedimentos), por ejemplo, ciertas bacterias son capaces de convertirlo en dimetiltalio. Con la multiplicación de las zonas marinas muertas y el aumento de las obstrucciones de lodo en los estuarios, la anaerobiosis parece volverse más común en las plataformas continentales.
Según la enciclopedia científica titulada “Van Nostrand’s Scientific Encyclopedia”, el talio no figura entre los 65 productos químicos encontrados en el agua de mar. Se trata de una enciclopedia cuya primera edición fue publicada en 1938. Sin embargo, estudios realizados en el año 2000 revelaron la presencia de dimetiltalio en muestras de agua de mar. Las concentraciones medidas variaban de 0,5 a 3,2 ng/L con un límite de detección de 0,4 ng/L. Estos análisis mostraron que el dimetiltalio representaba entre 3% y 48% del talio total presente en las muestras.
En superficie, la presencia de dimetiltalio estaba estrechamente relacionada con niveles relativamente elevados de clorofila a, un indicador de la actividad de los organismos fotosintéticos. También estaba a menudo asociada con picos de otros compuestos biometilados tales como el sulfuro de dimetilo, el monometilcadmio y el trimetil-plomo. Entre 40 y 200 m de profundidad, una zona de fuerte actividad biológica, se observaba una concentración más importante de dimetiltalio. Finalmente, cantidades significativas de éste se detectaban aún entre 1.000 y 4.000 m de profundidad.
La capacidad de absorción del dimetiltalio por el tracto gastrointestinal en la rata es inferior a la del Tl(I) y del Tl(III). Sin embargo, una vez absorbido, este compuesto organometálico que contiene talio muestra una distribución similar a nivel subcelular, renal y hepático.
Cuando la abundancia de los elementos químicos se representa gráficamente en función de su número atómico, el talio se sitúa entre el plomo y el mercurio.
El talio de origen natural está presente en la corteza terrestre. Sin embargo, se encuentra allí en cantidades relativamente limitadas. Según una estimación, ocupa el puesto 60 en la clasificación de los elementos más abundantes. No obstante, es menos raro que el bismuto o el plomo según otros estudios.
Su concentración media en el subsuelo variaría generalmente entre 0,1 y 3 mg/kg. Sería incluso de 0,71 a 1 mg/kg según Wedepohl (1995). Las rocas ígneas presentan una acumulación más importante que va de 0,05 a 1,8 mg/kg. En cuanto a las rocas siliciclásticas, muestran valores aún más elevados que van de 0,4 a 2,0 mg/kg según Kabata-Pendias y Pendias (2011). En lo que concierne a las rocas sedimentarias arcillosas, contienen más talio en comparación con las rocas sedimentarias arenosas. Los esquistos arcillosos ricos en materia orgánica pueden incluso alcanzar una concentración de 1.000 mg/kg. En cambio, las calizas y dolomitas encierran cantidades relativamente bajas del elemento químico 81 que varían de 0,01 a 0,15 mg/kg.
La proporción del talio de origen natural parece ser estable en el entorno terrestre desde la última gran crisis de extinción. Su ciclo geoquímico natural está principalmente influenciado por la erosión natural, el volcanismo y su absorción en los fondos marinos. En solución, una gran parte del elemento químico 81 se fija en las diminutas hojas de arcilla. Sin embargo, en ambientes fuertemente oxidantes, éste tiende a acumularse en los depósitos manganíferos. Estos últimos podrían contener reservas de mineral acumuladas que superan los 30 mil millones de toneladas. En ambientes fuertemente reductores, se puede observar una ligera concentración de talio en los esquistos carbonosos.
Desde el inicio de la revolución industrial, una cantidad creciente de talio de origen humano ha sido introducida en la biosfera. Proviene de diversas fuentes principales tales como la industria metalúrgica, la producción de ácido sulfúrico y la utilización de fertilizante potásico o derivados de la potasa. También puede emanar de la combustión de hidrocarburos fósiles, de madera y de carbón vegetal, así como de la incineración de desechos que contienen talio. Además, el uso de cenizas y escorias como enmienda del suelo, material de terraplenado o relleno conlleva la liberación de talio en el medio ambiente.
Por otra parte, las actividades de extracción a gran escala son responsables de la dispersión de este elemento químico. Tal es especialmente el caso de la explotación de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo, el gas o las arenas bituminosas y de diversos minerales. A menudo se observan concentraciones importantes de talio en los vertederos, residuos mineros, lagunas de decantación y zonas de drenaje ácido. Superan ampliamente los niveles naturales. Estudios realizados por Zitko (1975), Xiao et al. (2003), Campanella et al. (2016) así como Liu et al. (2019) han confirmado esta situación. Esta presencia aumentada de talio constituye una verdadera amenaza para los ecosistemas y la salud humana.
Finalmente, la erosión de los suelos y su acidificación son procesos que contribuyen a la dispersión del elemento químico 81 en el medio ambiente. Éste es luego solubilizado en forma de catión univalente en el agua.
La distribución respectiva de las fuentes antrópicas y naturales de talio en la red trófica sigue siendo mal comprendida. Generalmente varía en función de las regiones. Sin embargo, los científicos coinciden en el hecho de que los aportes antrópicos difusos y crónicos son significativos. Éstos superan ampliamente los niveles de producción industrial y están en constante aumento. Las principales fuentes de este elemento químico son:
En los suelos de las regiones industriales, las concentraciones de talio pueden alcanzar 73 ppm. En cambio, en las zonas no contaminadas, los niveles varían generalmente de 0,08 a 1,5 ppm.
La producción intencional de talio por la industria metalúrgica es relativamente baja. Alcanza aproximadamente 15 toneladas por año. La mayor parte de las emisiones de este metal en el medio ambiente proviene de otras actividades humanas. Es notablemente más elevada y ha sido estimada entre 2.000 y 5.000 toneladas a finales del siglo XX según Kazantzis (2000). Estos vertidos involuntarios representan en promedio 130 a 330 veces la cantidad de talio producida industrialmente y puesta en el mercado. Esta proporción no deja de aumentar.
Hasta la Segunda Guerra Mundial, el uso principal del elemento químico 81 estaba esencialmente orientado a la producción de pesticidas comercializados en forma de cebos envenenados.
Basándose únicamente en este uso específico que conocía una fuerte expansión en la época, el United States Fish and Wildlife Service proporcionó una estimación. Según esta agencia federal, la industria americana necesitaría 3.500 libras de talio en 1942 y 7.500 libras en 1946. Para responder a esta demanda, una parte del metal era importada de Europa, especialmente de Bélgica, Francia, Alemania y Polonia. El resto era producido localmente (en Estados Unidos), principalmente por la American Smelting and Refining Company. Esta sociedad recuperaba el talio a partir de los polvos de conductos que contenían cadmio provenientes de su fábrica Globe/ASARCO situada en Denver, Colorado. Ésta está hoy catalogada como uno de los sitios gravemente contaminados que figuran en la clasificación de las prioridades nacionales de la ley federal Superfund de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos.
La producción de talio conoció un aumento significativo, haciéndolo disponible para otros usos. Según la información proporcionada por Breuer (1981), los principales países productores en los años 1970 eran:
La producción industrial fue relativamente baja en la época. Incluso en los años 1980, no superaba las 20 toneladas por año, según los datos de Zartner-Nyilas et al. Según las declaraciones de los industriales a las autoridades, habría disminuido para alcanzar 9 toneladas por año en el mundo en 2017. Estos datos fueron revelados en un informe publicado en 2020 por los ministerios del gobierno canadiense “Medio Ambiente y Cambio Climático Canadá” y “Salud Canadá”.
Conviene señalar que el talio, su mineral y sus productos están clasificados como recursos estratégicos para la defensa y la economía. También son considerados como “productos de oferta limitada” de importancia estratégica. En Canadá, por ejemplo, hacia 1980, el país sólo importaba talio proveniente de Estados Unidos. El índice de Herfindahl-Hirschman (IHH) de este metal es elevado.
Cada año, una dosis creciente de talio es liberada en el medio ambiente, donde se acumula como desechos tóxicos en cantidades dispersas (DTQD) y residuo fatal.
A principios del siglo XX, la producción anual de talio se estimaba entre 2.000 y 5.000 toneladas. Sin embargo, ciertamente ha conocido un aumento considerable desde entonces. Numerosas son las razones que explican este aumento.
A pesar de los esfuerzos desplegados por la ONU y diversas colectividades, el consumo creciente de combustibles fósiles no ha cesado de aumentar. Esta situación no concierne solamente al carbón. En las perforaciones de gas de esquisto, por ejemplo, enormes cantidades de agua para la fracturación hidráulica son regularmente inyectadas en los esquistos de Marcellus. Éstos se sitúan a profundidades que van de 4.000 a 8.500 pies, bajo una presión extremadamente elevada. Sin embargo, se ha constatado que el agua de reflujo que sube a la superficie está anormalmente cargada de 58 componentes considerados como problemáticos. Éstos incluyen especialmente metales tóxicos disueltos y radionucleidos.
Desde 2014, se ha establecido que el talio forma parte de ellos, con niveles que superan al menos 10 veces las normas existentes para el agua potable. En este contexto, la toxicidad intrínseca de este elemento químico puede ser exacerbada por otros contaminantes como el bario, el benceno o el dibromoclorometano, entre otros. Éstos también han aumentado en cantidades, del orden de 10 veces superiores con respecto a los umbrales para el agua potable. Los análisis realizados en esta vasta zona subterránea demuestran que las concentraciones de estos productos químicos de origen antrópico están estrechamente ligadas entre sí. No obstante, no representan ninguna correlación con las tasas de cloruro ni con las sustancias inorgánicas, incluyendo los radionucleidos de origen natural.
Hemos de constatar que la demanda de minerales que contienen talio conoce un crecimiento exponencial. Esta situación es particularmente observable con el desarrollo de los vehículos eléctricos y otros aparatos que necesitan baterías de iones de litio de calidad superior. Para responder a esta necesidad, es necesario explotar recursos no convencionales de carbonato de litio (Li2CO3). Este compuesto químico es principalmente extraído de la lepidolita, un tipo de mica que contiene una pequeña cantidad de talio. Ahora bien, esta operación genera residuos ricos en yeso que podrían ser utilizados para producir yeso sintético de alta calidad. Desafortunadamente, éstos están fuertemente contaminados por sales de talio solubles en agua (24,7 ± 0,9 mg/kg), superando más de 20 veces la concentración media en el suelo.
Con el fin de remediar la situación, universitarios han experimentado recientemente la adición de turba, arcilla, biocarbón y tierra vegetal a estos residuos. Su objetivo era neutralizar la presencia de talio en estos últimos. Así, será posible enterrarlos en antiguas galerías de mina o utilizarlos como material de relleno para la rehabilitación de las minas.
Un método de trazado isotópico basado en la relación 87Sr/86Sr puede ser empleado para estudiar la lixiviación de los residuos y las escorrentías asociadas. Los trabajos de investigación han mostrado que entre los cuatro materiales añadidos, ninguno logra inmovilizar completamente y de manera duradera el talio. Sin embargo, la arcilla y la tierra vegetal parecen ser los fijadores más eficaces en los ambientes bien drenados. En cuanto al biocarbón, presenta buenos resultados en los medios poco drenados. Incluso puede inmovilizar hasta 95% del talio soluble después de un período de 7 días.
Durante la incineración de los residuos domésticos e industriales, el elemento químico 81 es liberado a la atmósfera. Puede encontrarse en estado gaseoso o ser adsorbido en los residuos de filtración de humos, cenizas y escorias.
Es posible utilizar el talio para fabricar superconductores, pigmentos, colorantes, elementos de fuegos artificiales así como cohetes de socorro. Asimismo, este metal tiene numerosos usos en bioquímica y en ciertos productos radiofarmacéuticos. También actúa como un trazador isotópico permitiendo seguir contaminaciones. Por otra parte, ayuda a crear antidetonantes de carburante para motor de explosión.
Ciertos compuestos de talio han sido empleados para aumentar el índice de refracción del vidrio utilizado en la fabricación de lentes y piedras preciosas sintéticas. En asociación con el azufre y el arsénico, este elemento químico también puede jugar el papel de un agente fundente reduciendo la temperatura de fusión del vidrio de aproximadamente 150°C. Además, encuentra aplicaciones en la producción de fibra de vidrio.
La incorporación de talio a ciertos metales permite mejorar su resistencia tanto a la deformación como a la corrosión. Además, este elemento químico ha sido utilizado para prolongar la vida útil de los filamentos de tungsteno en las lámparas.
El talio juega un papel importante como catalizador o “intermediario” en la fabricación de productos químicos. También sirve como “sonda” necesaria para imitar las funciones biológicas de los iones de metales alcalinotérreos.
El método de dosificación del flujo de talio por fluorescencia es aplicado con el fin de evaluar la actividad de ciertos canales iónicos. Puede, por ejemplo, ayudar a estudiar las funciones y las particularidades de los canales potásicos. El objetivo es descubrir y caracterizar moduladores de canales iónicos de interés farmacológico.
En el pasado, el acetato de talio era utilizado para aliviar los síntomas de sudoración excesiva en las personas afectadas por tuberculosis. De 1918 a los años 1950, sales de este elemento químico también fueron aprovechadas con el fin de tratar diversos trastornos. Notablemente ayudaron a combatir las enfermedades de transmisión sexual y las infecciones fúngicas de la piel. Por otra parte, la mezcla de mercurio y talio forma un eutéctico que permanece líquido hasta una temperatura de -60°C. Éste sirve de componente en los termómetros destinados a regiones extremadamente frías.
La General Electric Company ha explotado las propiedades semiconductoras del T12S que ve su resistencia eléctrica disminuir en función del aumento de la radiación que recibe. Así, el talio juega un papel esencial en las células fotoeléctricas y actúa como activador en ciertos cristales fotosensibles.
Los haluros de talio tales como el cloruro, el bromuro y el yoduro encuentran numerosas aplicaciones en las tecnologías de infrarrojos. Su transparencia a la radiación infrarroja les permite servir como ventanas de entrada para los detectores infrarrojos.
En sus comienzos, los luminóforos de emisión ultravioleta eran haluros alcalinos activados por el talio. Desde entonces, este último es empleado en ciertas lámparas de haluros metálicos, donde se presenta en forma de yoduro de talio produciendo una luz verde. También encuentra su lugar en las lámparas de arco de mercurio y en ciertos láseres.
El talio juega un papel clave como elemento “activador” en los dispositivos de detección de radiación gamma tales como los centellómetros.
El isótopo radiactivo 201Tl posee una afinidad particular por el músculo cardíaco. Por ello, representa una herramienta preciosa en gammagrafía cardíaca permitiendo evaluar la perfusión y la viabilidad miocárdica.
Los sensores de tipo vidicon y plumbicon utilizados en las cámaras de televisión contienen sales de talio.
Los profesionales en materia de mineralogía se sirven del elemento químico 81 como componente del licor de Clérici. Se trata de una solución necesaria para la separación de diferentes minerales.
El talio juega un papel importante como marcador isotópico en los campos de la geología y del estudio de paleoambientes. Sus isótopos estables authígenos y euxínicos preservados en las rocas sedimentarias ricas en materia orgánica permiten especialmente rastrear los procesos de óxido-reducción de los antiguos océanos. Así, el elemento químico 81 sirve de “proxy paleoredox” proporcionando información sobre eventos geológicos pasados tales como la extinción masiva del Pérmico. Ésta es considerada como la mayor crisis biológica de la historia de la Vida. Probablemente se debe a una anoxia oceánica asociada a una fase de enterramiento de óxido de manganeso.
También se han identificado períodos de reoxigenación transitoria. Han sido seguidos por condiciones anóxicas más graves que han provocado la desaparición de numerosas especies marinas y terrestres. Estudios sobre los esquistos negros marinos también han confirmado la existencia de un sistema océano-atmósfera con bajo contenido de oxígeno durante la crisis de extinción del Mesoproterozoico. Esta utilización del talio ha permitido comprender mejor la respuesta del sistema-Tierra a las fuerzas volcánicas y a las variaciones de los volátiles durante estos períodos.
En 2020, una evaluación canadiense reveló la presencia del elemento químico 81 en productos comercializados destinados a los pacientes. Además, éste ha sido identificado como ingrediente medicinal en ciertos productos de salud autorizados y como componente de ciertos materiales de embalaje alimentario.
Entre los compuestos más utilizados del talio se encuentran:
Según una evaluación llevada a cabo en Canadá, la producción anual de cloruro de talio en el país en 2011 se estimaba entre 100 y 1.000 kg. Sin embargo, el límite de declaración estaba fijado en 100 kg por año.
La concentración media del talio en la corteza terrestre es de aproximadamente 0,7 mg/kg, es decir 10−4 % de su composición total. Este metal se sitúa en la 61a posición en la lista de elementos por orden de importancia. Generalmente se encuentra en dosis bajas que van desde algunos ng/L a µg/L o ng/kg a µg/kg. Los minerales que lo contienen tales como la crockesite, la lorandita, la hutchinsonita o la urbaita son extremadamente raros. Sales de azufre como la jordanita, la esfalerita, la dufrenoisita y la gratonita también pueden ser citadas.
Las zonas industrializadas, incluyendo los ecosistemas terrestres como los humedales, están afectadas por la presencia de talio. Estudios realizados sobre renacuajos y sapos capturados cerca de una fundición de zinc en Polonia han confirmado esta contaminación. A principios del siglo XXI, se estimó que cerca de 5.000 toneladas de este metal eran vertidas en el medio ambiente a escala mundial. Una gran parte de esta cantidad (aproximadamente 1.000 toneladas) proviene de la combustión del carbón. Los trabajos de Galván-Arzate y Santamaria en 1998 y de Querol et al. en 1995 lo han subrayado expresamente. Los sulfuros representan la forma predominante del talio en el subsuelo (cerca del 70%). El resto se encuentra ligado a aluminosilicatos ácidos o a compuestos orgánicos.
Es común encontrar concentraciones elevadas del elemento químico 81 en las escorias y las cenizas de carbón. Cuando este último es quemado para la fusión de metales o la producción de cemento, el talio se oxida a alta temperatura. Luego, se condensa y se fija en la superficie de las partículas de cenizas enfriadas. Por ello, las cenizas volantes presentan niveles de talio dos a diez veces superiores a los del carbón con combustión. Por ejemplo, análisis han mostrado que las cenizas volantes de una cementera polaca contenían entre 18 y 40 mg/kg−1 de este elemento químico. En cuanto a las emisiones gaseosas provenientes de cuatro cementeras austríacas, variaban de 0,1 a 4,5 μg/Nm3. Los filtros de las chimeneas de una fábrica minera-metalúrgica denominada “Bolesław” también presentaron contenidos medios de 882 mg/kg en talio.
Asimismo, estudios brasileños han indicado cantidades oscilando entre 2.100 µg/kg y 64.500 µg/kg en los centros de centrales de carbón. Conviene señalar que numerosas familias utilizan aún este último para la calefacción y la cocción. También se sirven de sus cenizas como abono en los huertos y cultivos circundantes. Sin embargo, éstas pueden contener tasas preocupantes de talio. Concretamente, la concentración de este metal en un medio o en organismos vivos varía en función de diversos factores. Estos últimos pueden ser de origen ambiental, natural o humano, y su impacto está aún en curso de análisis.
En la industria minera, el talio se encuentra en contenidos más elevados en los minerales sulfurados extraídos en gran cantidad. Tal es especialmente el caso del zinc, del cobre, del hierro y del plomo. El elemento químico 81 también está presente en los hidrocarburos fósiles y las emisiones contaminantes de las refinerías. Por otra parte, a menudo está asociado a elementos tóxicos como el arsénico y el antimonio.
A título ilustrativo, concentraciones medias de 1.299 ppm de talio han sido encontradas en las piritas de Sennari. Eran de 1.967 ppm en Canale della Radice y de 2.623 en Fornovolasco en Italia. Este metal está presente en forma de Tl+, Sb3+, As3+ y As- disuelto en la matriz de la pirita. Su liberación durante la recristalización metamórfica de esta última tiene implicaciones significativas en el plano económico y ambiental. Su redistribución en los cuerpos mineralizados y las rocas encajantes también produce el mismo impacto. Además, las cementeras pueden utilizar cenizas de pirita susceptibles de contener cantidades importantes de talio. Son una fuente principal de contaminación por el elemento químico 81 a través de las emisiones de vapores y humos, así como los vuelos de polvo.
Los microplásticos y los nanoplásticos presentes en el agua son capaces de absorber, transportar y relocalizar numerosos elementos traza metálicos tóxicos. El talio forma justamente parte de ellos. Puede ligarse a las partículas de polietileno (PE), de poliestireno (PS) y de polipropileno (PP) tanto en las aguas dulces como en los mares. Su capacidad para fijarse allí varía en función del pH y de los cationes competitivos en el medio. Es más elevada para el poliestireno debido a cierto proceso de complejación de superficie.
Sin embargo, una prepublicación china de 2022 subraya que el aumento del potencial hidrógeno mejora la desprotonación de los grupos funcionales carboxilo presentes en los microplásticos. Según este informe, la capacidad de adsorción de estos últimos para el talio es inferior a la de los minerales naturales como los óxidos de manganeso. Por ello, los microplásticos podrían no ser los principales factores que influyen en el comportamiento ambiental de este elemento químico. En los años 2010, el Instituto de Física del Globo de París (IPGP) afirmó que sus características específicas siguen estando mal conocidas. Tal es especialmente el caso de su especiación, de su movilidad y de su cinética ambiental. Esta situación concierne también a sus interacciones con la materia orgánica natural y los minerales arcillosos. No obstante, estas propiedades particulares del elemento químico 81 son actualmente objeto de investigaciones profundas.
En el agua, existen dos principales estados de oxidación del talio iónico: el talioso monovalente Tl(I) o Tl+ y el tálico trivalente Tl(III) o Tl3+. El primero incluye el TlOH y el Tl2O que son altamente solubles en agua. Conlleva la formación de complejos solubles, móviles y poco reactivos con iones tales como el cloruro, el carbonato, el nitrato o el sulfato. Por ello, representa la forma iónica más frecuente en agua dulce y la más biodisponible en el medio ambiente (ecosistemas acuáticos y terrestres). La precipitación de Tl(OH)3 inerte puede ser un mecanismo eficaz para eliminar el talio del agua. Sin embargo, en condiciones anóxicas, este elemento químico puede ser removilizado a partir de los sedimentos y penetrar en la columna de agua, donde el Tl(III) será reducido en Tl(I).
En cuanto al tálico trivalente, actúa como un potente agente oxidante y se transforma fácilmente en Tl+. Normalmente, el Tl(III) acuoso es relativamente raro, ya que se forma únicamente en condiciones particularmente oxidantes. Precipita rápidamente en forma de hidróxido tálico poco soluble, el Tl(OH)3. Sin embargo, existen excepciones a esta regla, como lo subrayan los estudios de:
En ciertos ambientes marinos, 80% del talio se presenta en forma de Tl(III) ligado a complejos aniónicos estables. Éstos son formados con iones cloruro (Cl-) o hidróxido (OH-). Asimismo, es posible encontrar esta forma en los Grandes Lagos de América del Norte. En estos lugares, el Tl(III) sería el resultado de una oxidación microbiana del Tl(I) en Tl(III). Luego es complejado con sustancias inorgánicas, orgánicas o metiladas con vistas a formar el dimetiltalio.
El talio, ya sea presente en forma de metal disuelto o de organometálico, puede ser captado y bioconcentrado por el plancton. Según ciertas teorías, los organismos vivos absorberían menos Tl(I) en un ambiente rico en potasio. Sin embargo, estudios realizados en 2004 han mostrado que esta hipótesis no se aplica al dimetiltalio. Además, contrariamente a las diatomeas, las Chlorella tienen la capacidad de concentrar el ion Tl(I) y el Tl(III). Por consiguiente, las directrices destinadas a proteger el agua y los ecosistemas del talio deberían tener en cuenta el papel del potasio.
En 2022, China se clasifica entre los países más gravemente afectados por la contaminación con el elemento químico 81. Esta situación se debe principalmente a los accidentes industriales locales tales como los ocurridos en el delta del río de las Perlas. Sin embargo, se ha agravado tras el desarrollo masivo de las actividades extractivas y la utilización intensiva del carbón. Asimismo, se ha degradado debido a la extensión de las zonas agrícolas y arroceras fácilmente contaminadas por el talio.
Los científicos afirman que el control de la contaminación por el elemento químico 81 ha sido ampliamente descuidado a escala mundial. Han basado sus análisis en trazados isotópicos. Además, precisan que esta despreocupación ha conllevado el vertido de numerosos contaminantes que contienen este metal en el medio ambiente. La seguridad del agua potable, la calidad de los suelos agrícolas y la integridad de la cadena alimentaria están así amenazadas. Lo mismo ocurre con la salud humana.
Los estudios consagrados al trazado isotópico del talio ambiental revelan que éste proviene principalmente de capas geológicas más o menos profundas. Resulta de las actividades extractivas humanas como la explotación petrolera, la industria del carbón y otros procesos industriales a alta temperatura. Ciertas aguas hidrotermales contribuyen igualmente a la liberación del elemento químico 81 en la biosfera. En este contexto, los científicos recomiendan vivamente la implementación de un programa de vigilancia basado en el trazado isotópico del talio en el medio ambiente. Este enfoque permitiría cartografiar, controlar y comprender mejor las causas de esta contaminación en diversos escenarios de contaminación elevada por este metal. Los sistemas agrícolas y forestales, las reservas de agua, los sedimentos así como el aire están concernidos por este seguimiento.
Las aguas superficiales y las aguas subterráneas están expuestas a dos fuentes antrópicas mayores y persistentes de contaminación por el talio. Se trata del lixiviado de desechos mineros y del drenaje minero ácido (que favorece la liberación así como la disponibilidad de este metal tóxico). En la región de Yunfu, un estudio ha sido llevado a cabo sobre muestras de sedimentos tomadas en el río Gaofeng. Este último se sitúa aguas abajo de una zona minera activa del sur de China. Los análisis han mostrado una fuerte concentración en talio variando de 1,80 a 16,70 mg/kg.
Por otra parte, una proporción significativa de este elemento químico (de 0,28 a 2,34 mg/kg) se encontraba bajo formas geoquímicamente lábiles, biodisponibles y fácilmente removilizables. Análisis isotópicos han confirmado que una proporción que va del 47 al 76% de este metal provenía de la explotación minera situada aguas arriba, principalmente a partir de piritas. Los autores del estudio subrayan la importancia de un mejor control de esta contaminación. Recomiendan la implementación de medidas de remediación apuntando también a los sedimentos de los cursos de agua contaminados.
El análisis del perfil sedimentario de dos lagos aislados en Canadá revela un aumento significativo de los aportes atmosféricos de talio de origen antrópico a partir de los años 1880. Esta tendencia alcanzó su apogeo en 1960 para el lago Tanaé y en 1980 para el lago Rose. Las tasas eran cerca de diez veces superiores a los niveles anteriores. Informaciones preciosas han sido especialmente proporcionadas por Salud Canadá en 2020. Confirman que las concentraciones crónicas estimadas sin efecto (CESE) del talio en el medio acuático han sido determinadas a partir de estudios de ecotoxicidad fiables. Una recomendación del Consejo Canadiense de Ministros del Medio Ambiente (CCME) de 1999 es idéntica a una CESE destinada a proteger los organismos endogados y las plantas presentes en el medio ambiente. Sin embargo, debido a su vertido por diversos sectores a través de Canadá, el elemento químico 81 puede causar daños ecológicos en los ecosistemas acuáticos.
En Europa, las regiones mineras también sufren impactos, en particular en Polonia donde la combustión del carbón conlleva una contaminación local importante. En los años 1990 y a principios de los años 2000, las aguas fluviales presentaban contenidos de 5 a 17 ng L−1. En cuanto a las aguas marinas, registraban niveles de 10 a 15 ng L−1. Por otra parte, el lago de Ohrid mostraba una tasa media de 0,5 μg L−1, frente a 0,3 μg L−1 para las muestras tomadas cerca de Ljubanista. El agua del grifo de la capital macedonia (Skopje) contenía aproximadamente 0,8 μg L−1 de talio. En lo que concierne a la de Silesia-Cracovia, presentaba variaciones que iban de 0,16 a 3,24 μg L−1. Al otro lado del Atlántico, en Michigan, los ríos Huron y Raisin tenían concentraciones de 21 a 2.621 ng L−1 (escala en nanogramo y no en microgramo).
Una vez en el agua, el talio(III) procedente de los desechos mineros tiende a convertirse en una forma más tóxica, el talio(I). En 2015, Rickwood y Huntsman-Mapila de CanmetMINING llevaron a cabo un estudio sobre el “IC25” de este último. Se trata de una dosis de talio que reduce en un 25% una medida biológica no letal en los organismos utilizados para las pruebas ecotoxicológicas. Éstos incluyen el alga Pseudokirchneriella subcapitata, el invertebrado Ceriodaphnia dubia y el vertebrado Pimephales promelas. Los valores de IC25 más bajos eran más de diez veces superiores a la tasa máxima detectada en el medio ambiente (8 μg/L). Eran incluso más de 100 veces superiores a la recomendación actual (0,8 μg/L).
La presencia de oligoelementos en el agua puede acentuar o atenuar la toxicidad del talio. Por ejemplo, pruebas efectuadas sobre Ceriodaphnia dubia y Pseudokirchneriella subcapitata han mostrado que la falta de potasio en el agua conlleva su aumento significativo. El IC25 se sitúa entonces en el rango de las concentraciones observadas en los medios receptores para el talio (I) y (III). La ausencia de un método preciso y reproducible que permita evaluar la especiación del talio a pequeñas cantidades plantea un problema. Impide llegar a conclusiones definitivas concernientes a la pertinencia de los IC25 para el Tl (III) a las concentraciones presentes en los ambientes receptores. Un estudio reciente ha recomendado que toda prueba de toxicidad del talio(III) sea realizada con soluciones frescas y preparadas diariamente. El objetivo es obtener una buena recuperación y resultados precisos. Basándose en los efectos observados y la exposición, los autores han estimado que la recomendación actual de 0,8 μg/L parece ofrecer cierta protección. Sin embargo, subrayan la importancia de prestar una atención particular a la cantidad de potasio en el medio receptor durante la evaluación de la toxicidad del talio.
El elemento químico 81 se encuentra en dosis bajas (en ng/m3) en los aerosoles y las partículas atmosféricas. Sin embargo, puede estar presente a niveles más elevados en las zonas urbanas e industrializadas, en particular en las regiones metalúrgicas y mineras. En éstas, el talio es emitido al aire en forma de polvos, vapores o líquidos y acaba acumulándose en la atmósfera. Así, en los años 1980, los aerosoles del centro de la ciudad de Katowice contenían en promedio 66 μg m−3. Las concentraciones eran aún más elevadas cerca de las fundiciones de metales. Es importante señalar que la norma de calidad del aire establecida por la OSHA en 2015 es de 0,1 mg m−3. Se trata de un umbral a no superar.
Desde el advenimiento de la era industrial, un aumento de la presencia de talio en los glaciares de alta montaña es observado. A modo de recordatorio, éstos actúan como indicadores de la contaminación atmosférica difusa. Sin embargo, un reciente estudio isotópico llevado a cabo en las cimas alpinas revela que este aumento no resulta de las cementeras. Por otra parte, los niveles de talio en la orina y la sangre conocen un alza en los trabajadores de la industria así como en la población general.
En China y en ciertos países en desarrollo, la utilización del carbón continúa aumentando. Sin embargo, sigue siendo común y estable en numerosos otros países. En 2018, Polonia consumió 74,2 millones de toneladas de carbón, de las cuales 13,5% (es decir 10 millones de toneladas) provenían únicamente de los hogares individuales. Según Eurostat, 226 millones de toneladas de carbón y 370 millones de toneladas de lignito fueron quemadas en la Unión Europea en 2018.
Además de por las estufas y las cocinas de carbón, el aire interior puede ser contaminado por el humo de tabaco. Durante los años 2010, la orina de los fumadores presentaba en promedio una concentración de talio de 10,16 ± 1,82 μg/L. En los miembros de su familia o sus amigos no fumadores-testigos, los niveles eran de 2,39 ± 0,63 μg/L. Además, la duración del tabaquismo está asociada al aumento de la cantidad de talio en la orina. Los fumadores dependientes de opiáceos y de opioides tienen las tasas urinarias más elevadas, alcanzando en promedio 37,5 ± 13,09 μg/L. En esta categoría de personas, el insomnio y la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) son predictores potentes de los niveles de talio en la orina. Tal es igualmente el caso en los fumadores de narguile.
Los fumadores pasivos en los espacios con humo también están afectados debido a las altas tasas de metales pesados en el aire interior de los cafés fumadores. Estos metales están presentes en cantidades aún más importantes en la orina de los empleados de estos últimos expuestos al humo. Además, una correlación positiva y significativa ha sido observada entre los metales urinarios y las dosis de 8-OHdG. A modo de precisión, se trata de un marcador de la degradación del ADN debida al estrés oxidativo. Por consiguiente, ciertos trabajadores pueden ser considerados como presentando un alto riesgo de sufrir daños oxidativos en el ADN. Incluyen especialmente a los empleados de los cafés donde se fuman pipas de agua o cigarrillos.
Un estudio fue realizado en 2007 por los CDC americanos. Se basó en el análisis de 21 muestras de cigarrillos procedentes del tráfico de falsificaciones. Demostró que estas copias contenían más talio que los productos auténticos. La presencia de este elemento químico en el humo de cigarrillos puede ser predicha en función de la cantidad de alquitrán liberada por el cigarrillo. Efectivamente, no se estima según la tasa de nicotina del tabaco. Sin embargo, si un fumador compensa los bajos niveles de nicotina fumando más, sigue estando expuesto al talio y a otros metales pesados tóxicos. Tal es especialmente el caso del plomo y del cadmio. Así, los cigarrillos ultraligeros, ligeros o de sabor completo presentan similitudes tóxicas entre ellos. Esta conclusión es contraria a lo que sugiere el método de la Federal Trade Commission americana.
El talio se encuentra naturalmente en los minerales y las rocas ígneas donde puede reemplazar al potasio. Sus concentraciones varían de 0,05 a 1,7 mg/kg según Lin y Nriagu (1998). Según Tremel et al. (1997), son susceptibles de alcanzar de 1,7 a 55 mg/kg en ciertos tipos de caliza, de marga o de granito. En carbón jurásico y formaciones de pizarras orgánicas, pueden incluso llegar hasta aproximadamente 1.000 mg/kg, según Yang et al. (2005).
El talio es considerado como un elemento altamente incompatible desde el punto de vista geológico. Esta característica implica que sólo se integra en las rocas en etapas avanzadas de la diferenciación magmática, durante la formación de las rocas félsicas. Estas últimas incluyen entre otros los granitos y las pegmatitas. Por esta razón las rocas ígneas alcalinas y ácidas contienen generalmente mucho más talio que las rocas máficas y ultramáficas. Por ejemplo, el granito encierra aproximadamente 0,75 mg/kg de talio, mientras que el basalto sólo contiene en promedio 0,1 mg/kg. El elemento químico 81 se encuentra principalmente en minerales a base de potasio como el feldespato-K, la biotita, la moscovita o la silvita. Los resultados de un análisis publicados en 2018 revelaron concentraciones de más de 20 mg/kg en muestras de feldespato y de mica.
Sin embargo, el talio no puede reemplazar al magnesio (Mg2+) y al hierro (Fe2+) en las redes cristalinas de los minerales máficos dominantes del manto terrestre. Así, la olivina (Mg,Fe)2SiO4 y el piroxeno (Mg,Fe)2Si2O6 son relativamente pobres en este elemento químico con concentraciones que van de 3 a 45 µg/kg. A pesar de su incompatibilidad, este metal puede ser redistribuido durante ciertos eventos ígneos y/o hidrotermales. La deshidratación mineral y la alteración hidrotermal a baja temperatura son especialmente susceptibles de conducir a contenidos elevados en talio.
En las zonas de subducción, el elemento químico 81 sufre interacciones intensas entre los fluidos y las rocas. Esta situación se produce a temperaturas y presiones extremadamente elevadas (de 300 a 550°C y de 1,5 a
3,0 GPa). Explica la integración de este metal en ciertas rocas metamórficas como las observadas en los Alpes.
El talio puede ser atrapado en las rocas profundas que están cercanas a aquellas implicadas en la generación de magmas de arco. Sin embargo, los minerales que sirven de anfitriones a este metal cambian durante la desvolatilización prograda en separaciones fluido-mineral. Cuando el metamorfismo progresivo se produce, las cloritas a base de magnesio así como otros constituyentes mineralógicos menores se descomponen y liberan talio. Una parte de este último puede luego ser incorporada en la fengita, mientras que el resto es transportado hacia otras zonas por los fluidos. Así, conocer la historia de las reacciones minerales progradas es esencial para comprender la retención o la redistribución de elementos raros como aquel portador del número atómico 81.
En el plano geoquímico, el comportamiento del talio es casi similar al del rubidio. Tiende a concentrarse en los magmas residuales. Luego, es encontrado en cantidades significativas en los minerales potásicos de las pegmatitas.
Ciertos sulfuros tienen la capacidad de concentrar talio con niveles alcanzando localmente:
Estas tasas están asociadas a una metalogénesis que se produce a temperaturas inferiores a 200°C. A título ilustrativo, en la pirita, el elemento químico 81 puede ser incorporado en su estructura cristalina en reemplazo del hierro. También es susceptible de formar inclusiones minerales nanométricas o micrométricas. Conviene señalar que el contenido en talio puede variar considerablemente dentro de un mismo mineral y de un mismo yacimiento. Por ejemplo, en El Losar del Barco (Ávila, España), puede variar de 0,064% a 0,266% en peso en los granos de esfalerita. Sin embargo, la galena del yacimiento de Fe-Zn-Pb-Cu de Bleikvassli en Noruega puede presentar concentraciones que van de 26,3 mg/kg a 289 mg/kg.
Los minerales codiciados como fuentes de talio comprenden:
En ciertos casos, el talio puede ser extraído como subproducto como en el yacimiento de antimonio de Krstov Dol en Macedonia del Norte. Se encuentra allí especialmente en la estibina (Sb2S3) y en la berthierita (FeSb2S4) a concentraciones que pueden alcanzar 0,3%.
China es el país que posee las mayores reservas probadas del elemento químico 81. Éstas se estiman en aproximadamente 16.000 toneladas y están repartidas en diferentes provincias. Sin embargo, el yacimiento más notable en términos de riqueza en minerales de sulfuro Sb-As-Tl parece ser el de Allchar. También es conocido con los nombres de Alsar o Alšar y se sitúa en Macedonia del Norte. Ya ha revelado la presencia de 45 minerales raros que contienen talio, entre los cuales la lorandita, la jankovicita, la picotpaulita, la rebulita y la simonita.
El talio es responsable de la contaminación de los suelos y de las aguas subterráneas en numerosos contextos. Estos últimos incluyen especialmente aquellos que están ligados a la explotación minera, a la industria y a la utilización intensiva de los combustibles fósiles. Por ejemplo, en Polonia, cantidades a veces elevadas del elemento químico 81 están presentes en la tierra vegetal muestreada sobre los terraplenes. Su valor mediano es de 22,9 mg kg-1. En Corea del Sur, un estudio realizado en 2015 ha indicado que los suelos cercanos a las cementeras contenían de 1,20 a 12,91 mg kg-1. Este contenido es superior al de los suelos cercanos a las minas y a las fundiciones que encerraban de 0,18 a 1,09 mg kg-1. Cerca de Olkusz, bajo un montón de desechos mineros de 100 años de antigüedad, el suelo presentaba en 2004 una concentración media de 43 mg kg-1. Los valores alcanzaban localmente 78 mg kg-1.
En China, la situación es aún más preocupante. Por ejemplo, en el distrito de Lanmuchang, las calizas y las argilitas pueden contener hasta 330 mg/kg de talio. Esta región alberga también un importante yacimiento de mineral de mercurio-talio-arsénico. Las tasas van de 100 a 35.000 mg/kg en los minerales sulfurados. Además, los carbones que se encuentran en esta zona presentan niveles comprendidos entre 12 y 46 mg kg-1. Éstos son 15 veces más elevados que el contenido medio en talio del carbón estimado en 3 mg/kg por Koljonen en 1992.
Los minerales secundarios provenientes del lixiviado de los suelos contaminados también pueden encerrar de 25 a 1.100 mg kg-1 de este elemento químico. En cuanto a los estériles de las minas, presentan concentraciones variando de 32 a 2.600 mg kg-1. Asimismo, las rocas alteradas pueden contener de 39 a 490 mg kg-1 de talio. Para las rocas en superficie, las tasas van de 6 a 330 mg kg-1.
En la zona minera, los suelos son susceptibles de albergar de 40 a 124 mg kg-1 de este elemento químico. En lo que concierne a los materiales de lixiviado de las pendientes naturales, generalmente contienen de 20 a 28 mg kg-1. Los niveles están comprendidos entre 14 y 62 mg kg-1 en los depósitos aluviales aguas abajo y a distancia. A modo de comparación, los suelos naturales no perturbados de la región presentan concentraciones de 1,5 a 6,9 mg kg-1 (Xiao et al., 2004).
Además, las piritas de origen hidrotermal pueden encerrar una gran cantidad de talio. Hasta 188 mg kg-1 de este metal han sido especialmente encontrados en la pirita de las rocas dolomíticas. Estas últimas están situadas a lo largo de las fuentes termales fósiles de la región de Lodares, en el centro de España. Finalmente, es importante mencionar que ciertas plantas raras, llamadas “dolomíticas”, pueden bioacumular el talio así como otros metales.
En región calcárea, la mineralización en el sustrato geológico carbonatado constituye una importante fuente de talio en la capa arable (0-20 cm). Es favorecida por el aumento de la temperatura así como por la acidificación de los suelos y de las lluvias. Éstas están actualmente en alza debido al calentamiento climático.
Por ejemplo, en las zonas más afectadas, concentraciones del elemento químico 81 que van de 100 a 1.000 mg/kg han sido encontradas. En el subsuelo, los niveles pueden incluso subir hasta 6.000 mg de talio por kg de roca carbonatada mineralizada. Por otra parte, formas minerales secundarias de este metal han sido identificadas en los horizontes de suelo que contienen roca alterada. Resultan de una alteración por mineralización sulfurada Tl–As–Fe encajada en la roca carbonatada a partir de la cual el suelo se ha desarrollado. Incluyen especialmente la jarosita y la avicennita parcialmente sustituidas por Tl(I) (Tl2O3). Además, ciertos minerales carbonatados representan una fuente de talio durante mucho tiempo subestimada. A título ilustrativo, un estudio de 2022 llevado a cabo en China ha indicado que un mineral carbonatado de PbZn contenía generalmente más de 65,7% de talio. Los suelos circundantes a esta zona minera también se han revelado fuertemente contaminados por este elemento químico así como por otros metales pesados y metaloides tóxicos. Presentaban tasas medias de 3.655 mg/kg de plomo y de 7.820 mg/kg de zinc. Asimismo, encerraban 100,1 mg/kg de arsénico, 27,3 mg/kg de cadmio y 29,9 mg/kg de antimonio. Así, estos suelos se han vuelto peligrosos para los adultos y los niños. Conviene señalar que estos elementos, incluyendo el talio, el manganeso y el cobalto, están principalmente presentes bajo formas móviles y biodisponibles. Por ello, el riesgo de exposición es más aumentado.
La comprensión de la cinética ambiental y del ciclo geoquímico del talio está todavía incompleta. Sin embargo, se sabe que en las tierras emergidas, los minerales arcillosos juegan un papel crucial en el ciclo ambiental de este elemento químico.
En los años 2010, varios estudios han demostrado la poca afinidad de los óxidos de hierro por el talio. Sin embargo, se ha observado que bajo forma de talio(I), este último puede ser capturado por ciertas fases minerales. Según Martin y sus colegas en 2018, el orden es el siguiente: MnO2 > illita > esmectita ~ ferrihidrita ~> Al2O3 ~ goethita > SiO2.
La sorción por arcillas, en particular la illita, parece ser el mecanismo predominante para la fijación del talio en los materiales de la capa arable. Es probable que esta situación se deba a la superación de la capacidad de absorción de estos minerales por las cargas de talio del suelo. Respecto a las otras fases minerales que contienen talio, las arcillas se clasifican como sigue: MnO2 > illita > esmectita ∼ ferrihidrita ≥ Al2O3 ∼ goethita > SiO2.
Sin embargo, las interacciones intercambiables y reversibles entre Tl+ y los sitios reactivos de las arcillas sugieren que el elemento químico 81 podría ser liberado en solución. Este mecanismo es susceptible de producirse en condiciones cambiantes.
Por otra parte, también se ha observado que bajo forma de Tl(III), el talio es principalmente inmovilizado en los óxidos de manganeso. Los niveles de concentración de este metal en las muestras de CaCl2 10 mM aumentan con el crecimiento de su tasa en el suelo. También se elevan con la acidificación de este último (disminución del pH). Sin embargo, no conocen variaciones drásticas según la Especiación química del talio.
Ciertas catástrofes naturales pueden conllevar una contaminación suplementaria de la superficie terrestre por metales tóxicos. Tal es especialmente el caso de las erupciones, los sismos, los huracanes, los maremotos y las inundaciones. Así, en Nueva Orleans en Luisiana, 43% (9/21) de los suelos de los patios de escuela muestreados contenían más de 400 mg/kg de plomo antes del huracán Katrina. Sin embargo, después del huracán Rita, dos de ellos presentaban niveles superiores a 1.700 mg/kg. Además, los umbrales reglamentarios de la USEPA-RSL para el talio eran superados en todas las muestras tomadas en cinco patios de escuela después de esta catástrofe natural. Por otra parte, los suelos de los bosques y de las praderas no se libran. En República Checa, por ejemplo, Vanek y sus colegas encontraron concentraciones de 0,56 a 1,65 mg kg-1 en bosque en 2009. Las tasas eran de 1,1 a 2,06 mg kg-1 en pradera.
La agricultura industrial intensiva y las prácticas de laboreo asociadas han engendrado una degradación considerable de la materia orgánica (M.O) de los suelos a través del mundo. Provocan incluso a veces fenómenos de salinización y de desertificación. Un estudio fue realizado en China en 2012 con el fin de analizar los efectos de esta pérdida de M.O. En los suelos rojos y sobre todo en los loess, especialmente, ésta conlleva la desorción del Tl+ previamente atrapado en la materia.
La liberación del elemento químico 81 es más pronunciada en los suelos que tienen una concentración inicial más elevada. Cuando la M.O de un suelo rojo es artificialmente destruida, aproximadamente 24,7% del talio que contenía es liberado (y 28,2% para un loess). En consecuencia, la capacidad del loess para fijar este metal disminuye un 20% en promedio. Concretamente, la materia orgánica contribuye a altura de 39,2% a la adsorción del Tl+ por el loess y de 32,8% en el caso del suelo rojo. Cuando la cantidad inicial de Tl+ es de 20 mg/L, la tasa de desorción aumenta hasta 60,8% para el suelo rojo. Alcanza incluso 65,5% para el loess. Además, los fenómenos de acidificación de las lluvias y de los suelos favorecen la liberación de este elemento químico. Así, lo vuelven más biodisponible como para los otros metales y metaloides.
El talio posee una toxicidad aumentada cuando se encuentra en forma de sulfato, de acetato, de carbonato o de nitrato/nitrito. Sin embargo, su nocividad es menor cuando se presenta en forma de sulfito o de yodina (baja solubilidad, por tanto menos fácilmente biodisponibles).
En los años 1920, el grupo Bayer desarrolla un potente rodenticida conocido con el nombre de “pasta Zelio” o “gránulos Zelio”. Éste contenía aproximadamente 2% de sulfato de talio. Esta fórmula ha inspirado la creación de otro rodenticida en Estados Unidos. Éste era llamado “Thalgrain” y presentaba una concentración del elemento químico 81 reducida a la mitad (1% de sulfato de talio). Sin embargo, era igualmente eficaz y distribuido por agencias oficiales en diez condados de California. Su producción era lanzada en el marco de un programa destinado a erradicar los espermofilos de este Estado del oeste de Estados Unidos. El otospermophilus beecheyi es especialmente una especie de ardilla considerada como dañina en los campos donde mostraba una resistencia sorprendente a la estricnina. Asimismo, el Thalgrain ha encontrado una aplicación en la lucha contra el Perro de la pradera.
Sin embargo, esta campaña ha conllevado una epidemia de envenenamientos humanos por este rodenticida. Por otra parte, los pacientes que se han servido de los productos farmacéuticos o cosméticos que contienen talio han presentado todos o una parte de los síntomas asociados. Tal ha sido también el caso de las personas que han estado en contacto con el Thalgrain. La producción de este último ha conocido un ligero crecimiento hasta 1928. Luego, ha disminuido después de la introducción en el mercado de una alternativa más segura, el coumafeno (warfarina, C19H16O4). Asimismo, esta bajada se ha explicado por la constatación de que este veneno mataba a numerosas especies no objetivos. En efecto, éste era también responsable de la muerte de ciertos animales de cría, de aves salvajes y de especies de caza.
Además, los animales necrófagos y los descomponedores podían ser gravemente envenenados por el talio, que no es biodegradable. Los pesticidas que contienen este metal han sido progresivamente asociados a casos de suicidios y de homicidios, ya sean intencionales o no.
Un estudio farmacológico profundo sobre el elemento químico 81 fue emprendido en 1924 por el Bureau of Biological Survey. Tenía como objetivo comprender su mecanismo tóxico a través de experimentos en animales. Gracias a él, los efectos nefastos del talio fueron identificados y un antídoto fue descubierto. Durante los años 1930, varias investigaciones sobre la talotoxicosis fueron publicadas en el Journal of the American Medical Association (JAMA). Sin embargo, en el siglo XIX, Marme, así como Swain y Bateman ya habían demostrado que el elemento químico 81 era un veneno acumulativo.
Además, conviene precisar que la utilización médica y cosmética del talio ha causado la muerte de al menos 600 personas (casos científicamente documentados). También ha envenenado a numerosos otros individuos, algunos de los cuales sufrieron graves secuelas físicas y/o mentales. En los años 1920, la depilación general de los niños pre-púberes en buena salud era una práctica médica corriente para tratar las tiñas y otras afecciones dermatofíticas. Durante algún tiempo, los doctores estimaban que una dosis de 8 mg/kg estaba justificada y bien tolerada por esta categoría de personas. Ésta debía ser administrada en forma de comprimidos para ingerir, que contenían acetato o nitrato de talio cuyas cantidades son cuidadosamente medidas. Sin embargo, un estudio publicado en 1947 cuestionó este enfoque.
El elemento químico 81 se encuentra en el carbón (incluidas sus cenizas), en numerosos efluentes industriales y en los desechos mineros. A menudo está asociado a otros metales extremadamente tóxicos tales como el plomo, el arsénico, el mercurio y el cadmio. Ahora bien, millones de familias e individuos a través del mundo utilizan aún carbón como fuente de calefacción en viviendas mal ventiladas. Algunos incluso se sirven de él para cocinar sus alimentos. Además, las cenizas de esta materia combustible sólida son frecuentemente empleadas como enmienda para los huertos.
Estas prácticas exponen a los habitantes a una mezcla nociva de plomo, de cadmio, de arsénico y de talio. Ésta también es conocida con el nombre de “efecto cóctel”. Ha permanecido ampliamente desconocida durante más de un siglo. Sin embargo, dos estudios polacos publicados en 2018 y en 2021 han atraído la atención sobre este peligro. El primero ha revelado especialmente una concentración media de 500 µg de talio por kilogramo de ceniza.
En cuanto al segundo, ha mostrado niveles elevados de arsénico, de cadmio, de plomo y de talio. También ha indicado correlaciones entre las tasas de estos elementos tóxicos, el pH y la calidad del carbón. De hecho, se ha basado en 52 muestras de cenizas provenientes de diferentes tipos de carbón utilizados por los hogares individuales. Los contenidos alcanzaban 50.900 µg/kg de ceniza para el arsénico y 43.500 µg/kg para el cadmio. Se elevaban a 128.900 µg/kg para el plomo y a 6.660 µg/kg para el talio. Estos niveles son comparables a los de los desechos industriales peligrosos. Además, deben ser puestos en relación con la cantidad de carbón consumida por las cocinas y las calderas individuales en Polonia en 2018. Ésta equivale a aproximadamente 10 millones de toneladas por año.
En el Hombre, administrado a dosis baja, el talio provoca un conjunto de síntomas variados que caracterizan la talotoxicosis. Una alopecia (pérdida de cabello) se manifiesta generalmente a las dos o tres semanas después de una intoxicación aguda. Trastornos digestivos como una estomatitis y una gastroenteritis pueden sobrevenir. Van acompañados de vómitos, diarreas y estreñimiento, doblados de una pérdida de apetito y de peso (anorexia). Asimismo, es posible que otras manifestaciones se constaten:
Los síntomas de la “talotoxicosis” pueden también incluir la cianosis, la hipertensión con taquicardia y bradicardia así como convulsiones. En algunos casos graves, la intoxicación con el elemento químico 81 provoca un coma y la muerte puede sobrevenir.
También ha sido reportado un aumento anormal de la salivación, y después de algunos días, una “pigmentación cutánea” puede aparecer. Por otra parte, estudios han establecido un vínculo entre el talio y ciertos tipos de diabetes. Investigaciones llevadas a cabo en 2020 se orientan hacia una correlación entre el talio y el TDAH. Este último es generalmente causado por una carencia en dopamina.
Un caso publicado en 2020 en la literatura médico-legal relata la historia de una pareja hospitalizada en Milán que fue descubierta afectada por talio. La investigación judicial ha probado que sólo la suela de los zapatos del marido revelaba trazas de polvo de Tl. Su hijo ha empleado de manera ilegal este elemento en una parcela cultivada donde iba cada día para ayudarlo. Así, habría involuntariamente contaminado su hogar, provocando su autointoxicación así como la de su mujer.
El talio, reducido a polvo, se ha presentado como un veneno. Sus sales carecen de color y de olor y presentan una dosis letal infinitamente baja. Menos de 5 mmol, es decir ligeramente superior a 1,5 mg/kg de peso corporal basta para causar la muerte de un individuo. Los usos del Tl como formicida, insecticida y raticida disminuyen, especialmente desde que su efecto nefasto sobre el Hombre ha sido puesto en evidencia. Sin embargo, a escalas locales, su uso perdura. Por consiguiente, persiste en el medio ambiente sin biodegradarse ni alterarse.
Los huesos, el sistema nervioso, el hígado y los riñones del organismo humano son los órganos más afectados por el talio. Trastorna las funciones de varias enzimas vitales y el metabolismo de los ácidos grasos. Entre los trastornos, se pueden constatar polineuropatías así como diversos disturbios tales como hemorragias internas y lesiones miocárdicas potencialmente mortales. En las mujeres embarazadas, un aumento de los niveles de talio está asociado a un riesgo acrecentado de bajo peso del bebé al nacer. También puede acompañarse de daños irreversibles a nivel de las funciones intelectuales, en particular sobre la memoria y la inteligencia cognitiva.
Los efectos del elemento químico 81 sobre los mamíferos son similares a los observados en el Hombre (estrés oxidativo, apoptosis, inflamación, etc.). Un experimento llevado a cabo en 2022 sobre la perca del Nilo parece confirmar que es capaz de provocar agresividad. Durante dos meses, los peces fueron expuestos a una concentración subletal de talio (41,9 μg/L, es decir un décimo de la CL50 a 96 horas). Los resultados revelaron un aumento del comportamiento agresivo de los peces. Estaba asociado a una disminución de los niveles de serotonina, de GABA y de neurotransmisores en el cerebro. Asimismo, una reducción de la actividad de la Na+/K+-ATPasa y de las acetilcolinesterasas (AchE) ha sido señalada. Por otra parte, los marcadores de estrés oxidativo (proteína carbonilo, MDA, PC y malondialdehído) se multiplicaron en las percas. Lo mismo ocurre para la expresión de los genes ligados al estrés en su cerebro (P53, Caspasa-3 y HSP70). Paralelamente, la actividad de la catalasa (CAT) disminuyó. Sin embargo, se ha constatado que la administración simultánea de extractos de astrágalo redujo notablemente los efectos tóxicos del elemento químico 81. Se trata de una planta utilizada en medicina tradicional china que fue introducida en la alimentación de los peces a altura de 0,30% durante el experimento.
En los años 2010, las consecuencias de la intoxicación crónica por dosis bajas de talio sobre el organismo humano han sido insuficientemente documentadas y mal comprendidas. Sin embargo, al igual que para el plomo, parece que los niños son más vulnerables a estos efectos. Sus funciones renales, hepáticas y cardíacas presentan un riesgo más elevado de sufrir daños graves, incluso a niveles señalados considerados como “subclínicos”.
Niños han sido seguidos durante cuatro años después de un tratamiento que redujo su tasa de excreción urinaria de talio por debajo de 5 μg/L. El análisis ha mostrado una atenuación de las repercusiones indeseables sobre el hígado y los riñones, aunque estos órganos no se habían restablecido completamente todavía. En cambio, los efectos negativos sobre el corazón han persistido, incluso se han acentuado con el tiempo.
Hasta 2020, la OMS reveló no disponer de datos suficientes para apreciar de manera cierta los riesgos para los niños que tienen 5 a 500 μg/L de talio en la orina. Sin embargo, los autores del estudio anterior afirman que incluso un umbral de 5 μg/L presenta un peligro para la salud de los más jóvenes. Subrayan que: “es urgente establecer límites de seguridad más estrictos para este metal“. Además, teniendo en cuenta el aumento de la exposición de la población mundial al talio, exhortan a la OMS a “conceder más atención a los efectos nefastos del talio sobre la salud de los niños“
En adultos que han sobrevivido a una intoxicación tardíamente tratada en el hospital, algunos han presentado un entumecimiento crónico de los miembros inferiores. En un caso único, se ha asistido al desarrollo de una trombosis venosa profunda de la pierna. Algunos casos de secuelas mentales, como la esquizofrenia, también han sido mencionados.
En caso de intoxicación en el niño, las secuelas pueden afectar al hígado y a los riñones, pero principalmente al corazón. Un estudio in vitro que data de 1978 ha demostrado la toxicidad del ion Tl+ sobre los músculos esqueléticos. Provoca un bloqueo selectivo del nervio frénico o de la unión neuromuscular sobre la fibra muscular. Según su autor, los daños causados al corazón pueden ser potencialmente irreversibles.
Los registros ambientales revelan una presencia creciente del elemento químico 81 en el aire y la biosfera, con picos locales alarmantes. Concentraciones elevadas son especialmente constatadas en los alimentos cultivados cerca de las cementeras alemanas. Las de las zonas industriales alcanzan o superan ya niveles críticos en términos de toxicidad. Por ejemplo, en el lago Michigan, niveles de talio yendo de 5,9 a 70 ppm han sido detectados en 2001. Las truchas grises (Salvelinus namaycush) tenían contenidos (~0,6 nmol g-l de peso húmedo) potencialmente peligrosos para los consumidores regulares.
La combustión de carbón y de carburantes fósiles constituye una de las principales fuentes de la liberación de este metal en el medio ambiente.
Además de ser un elemento-no esencial, el Tl es aún más nocivo para el hombre que el cadmio, el mercurio o el plomo. Su dosis letal media (DL50) oral varía considerablemente según las especies, yendo de 5 a 150 mg/kg. Se estima en 8 mg/kg para los humanos. Las normas reglamentarias han establecido una concentración máxima admisible de 0,1 mg/ml para el talio.
El elemento químico 81 presenta una afinidad por los grupos sulfhidrilo de las proteínas. Por ello, conlleva perturbaciones en la producción de la adenosina trifosfato (ATP). Se trata de una molécula vital para todas las especies animales conocidas. Desde su descubrimiento en 1861, este metal pesado está asociado a numerosos casos de intoxicaciones profesionales, terapéuticas, accidentales o criminales. Al igual que el mercurio y el plomo, actúa como un neurotóxico acumulativo sobre el sistema nervioso central de los mamíferos. A dosis baja (sub-tóxica), puede causar una disfunción muscular en los animales. Además, ha sido identificado como reprotóxico (afectando la espermatogénesis), cardiotóxico y hepatotóxico en el hombre.
En laboratorio, el talio muestra una interacción negativa con los fosfolípidos membranosos de los liposomas. Esta característica sugiere que puede alterar las propiedades físicas de las membranas celulares. También es susceptible de contribuir a sus efectos neurotóxicos.
En el plano químico, este elemento presenta similitudes con la plata, el plomo, y ciertos metales alcalinos como el potasio, el rubidio y el cesio. En los organismos, el ion talio(I) (Tl+) tiene una afinidad con el ion potasio K+ y lo reemplaza fácilmente. La similitud de los radios iónicos entre el Tl+ y el K+ es aparentemente el principal responsable de la toxicidad del Tl y de sus compuestos. Esto perturba o dificulta los procesos metabólicos esenciales que dependen del potasio. Puede engendrar una peroxidación de los lípidos y una disfunción mitocondrial. Por otra parte, el talio genera un estrés oxidativo significativo.
En los medios acuáticos naturales, el elemento químico 81 se presenta esencialmente en forma de catión monovalente altamente soluble. Los peces son particularmente sensibles a su presencia. En efecto, su solubilidad en el agua es superior a la de los otros metales pesados. Estos cationes son fácilmente transportados a través de los diferentes compartimentos del medio ambiente y de la cadena alimentaria. Los vertidos provenientes de las minas de metales de base contribuyen a esta contaminación. Sin embargo, los métodos tradicionales de tratamiento de los metales pesados en las aguas residuales son poco eficaces para la eliminación del talio. Nuevas técnicas de depuración del elemento químico 81 están actualmente desarrolladas y experimentadas. Algunos expertos estiman que el Tl representa uno de los peligros potenciales, latentes pero inquietantes para el medio ambiente y la salud.
La detección de solamente 0,5 mg de talio por 100 g de tejidos debe ser considerada como un signo de intoxicación al talio. Esta estimación de F.F Heyroth (1947) se basó en el hecho de que en tiempo normal, el elemento químico 81 no se encuentra en los tejidos sanos. Aunque mínima, una cantidad comprendida entre 0,5 y 10,0 mg por 100 g de tejidos indica una intoxicación subaguda a mortal.
El umbral de seguridad para el talio ambiental está fijado en:
El elemento químico 81 tiene un impacto sobre el sistema endocrino y la salud reproductiva.
Constataciones han tenido lugar en las mujeres chinas de la provincia de Zhejiang. El riesgo de menopausia prematura ha sido vinculado a un contenido elevado en talio en las orinas. Las tasas séricas de la hormona foliculoestimulante y de la hormona luteinizante también son elevadas. En cambio, la hormona antimulleriana y el estradiol han disminuido significativamente.
En los años 1980, estudios en la rata macho han puesto en evidencia el efecto reprotóxico del talio. Una atrofia y una toxicidad testicular seguidas de la alteración de la espermatogénesis han sido observadas, como lo ha reportado A. Buschke en 1922.
En 1990, los datos sobre los aspectos específicos de los compuestos del talio y del talio-metal eran muy insuficientes. No han podido permitir la evaluación de los riesgos para estos tres peligros potenciales. Los estudios se han orientado más hacia la toxicidad elevada del talio y de sus sales.
La mutagenicidad del talio y de sus compuestos es objeto de controversia. Sin embargo, este metal presenta propiedades teratógenas bien definidas, especialmente en lo que concierne a la formación del cartílago y del hueso. Embriones de pollo han sido expuestos a dosis de sulfato de talio de 0,4 a 1,2 mg durante los 4 a 11 días de su incubación. Los resultados han mostrado casos de acondroplasias en los pollitos. Estas anomalías están aparentemente asociadas a una inhibición de la síntesis de los mucopolisacáridos. Sin embargo, la incidencia es menor en los mamíferos.
En 2022, los estudios in vivo e in vitro realizados atestiguan un efecto mutágeno, aunque de baja intensidad. Los compuestos del talio han modificado la progresión del ciclo celular. Sin embargo, en esta etapa, ninguna prueba sólida permite afirmar la existencia de daños primarios e irreversibles en el ADN ni de daños cromosómicos. Además, ningún efecto mutágeno ha sido reportado en los linfocitos de los pacientes expuestos al 201Tl por la medicina nuclear.
En 2012, Rodríguez-Mercado y Agustín han demostrado que las diferentes formas de talio tienen reacciones sobre el genoma de las células eucariotas y procariotas. Sin embargo, estos resultados necesitan ser más profundizados.
En 2017, estos mismos investigadores han expuesto linfocitos humanos (in vitro) a diferentes tasas de talio I y III. Las pruebas de anomalía cromosómica han revelado que el sulfato de talio(I) reducía el índice mitótico a todos los contenidos experimentados: 0,5, 1, 5, 50 y 100 μg/mL. En cuanto al cloruro de talio(III), se ha revelado tóxico a tasas superiores o iguales a 1 μg/mL. El tratamiento bajo estas dos formas ha aumentado significativamente los errores cromosómicos estructurales (con o sin lagunas) y el porcentaje de células aberrantes sin lagunas.
Estas observaciones indican que las dos formas de oxidación del elemento químico 81 tienen efectos cito/genotóxicos: clastógenos y aneuploidógenos. Respectivamente, generan roturas del ADN y un número anormal de cromosomas en la célula. Esto podría sugerir un potencial efecto cancerígeno.
En 2021, pruebas realizadas sobre el modelo animal Drosophila melanogaster han revelado una genotoxicidad del acetato de talio y del sulfato de talio. Sin embargo, este carácter sólo se ha manifestado a dosis elevadas [600 μM] de Tl2SO4, con una recombinación somática de 87,6%. Estas dos sales han trastornado la división celular, lo que atestigua los efectos citotóxicos esperados. Sin embargo, los investigadores precisan que “Los riesgos genotóxicos debidos a niveles elevados de metales por bioacumulación de Tl+1 o de sus compuestos necesitan una evaluación más profunda con otras pruebas in vivo e in vitro“.
Actualmente, los estudios pertinentes sobre los efectos del elemento químico 81 sobre los humanos y los animales de laboratorio son aún insuficientes. Por ello, es difícil determinar su cancerogenicidad. Sin embargo, algunos experimentos han sugerido que el tricloruro de talio, que es la única sal trivalente estable de este metal, podría tener una actividad antitumoral.
Los niveles comúnmente observados de talio en el aire inhalado se sitúan generalmente entre 5 y 10 ng/g. En 2015, Ghaderi y sus colegas constataron un aumento significativo de la presencia de este elemento químico en el cuerpo de los consumidores de opioides. La concentración media era de 21 μg/l en estos individuos y de 1 μg/l en el grupo testigo.
En el siglo XXI, según Wallace (2015), un adulto medio ingiere aproximadamente 2 ppb de talio por día. Para R. Blain (2022) el consumo es inferior a 5 μg/d, a partir de los alimentos.
Según Lansdown (2013), el contenido corporal medio en Tl en un americano es de aproximadamente 0,1 miligramo, es decir 0,051 mg/kg de masa corporal.
Las tasas de este metal en ciertos órganos son las siguientes:
El elemento químico 81 tiende a almacenarse principalmente en los órganos periféricos, especialmente en los faneros. Estos últimos pueden continuar la eliminación de una parte del talio ingerido, como lo hacen para el plomo y el mercurio.
La mayor parte del talio no ligado en el cuerpo es excretada por la orina y a veces por las heces, en menor cantidad.
El análisis de la orina es un método útil y corriente para conocer el grado de contaminación de una persona, reciente o crónica. En general, la concentración de talio urinario es inferior a 1 μg/g de creatinina. Es detectado en la orina una hora después de la exposición y puede persistir allí hasta dos meses.
Se recomienda recoger la orina durante un período de 24 horas. En efecto, hay que tener en cuenta las variaciones diurnas y los hábitos de hidratación y de consumo que influyen sobre la excreción. Un nivel superior a 20 μg/l indica una exposición excesiva. Más allá de 200 μg/l, se habla de envenenamiento.
La orina de un Europeo medio contiene aproximadamente 0,066 μg/l de talio.
En los Canadienses, las tasas medias y las del percentil 95 de talio en la orina son respectivamente de 0,21 μg/g y 0,55 μg/g de creatinina.
En la rata de laboratorio en buena salud, la vida media biológica del 204Tl ha sido estimada entre 3 y 4 días. En el Hombre, su presencia en la orina y las heces puede persistir varias semanas después de su absorción.
En 1994, Sabbioni y sus colegas propusieron un rango de referencia provisional para el talio urinario: 0,019 a 0,170 μg.
La tasa sanguínea de talio evalúa generalmente la exposición reciente o crónica a esta sustancia.
En 1994, Sabbioni y sus colegas sugirieron una horquilla de referencia provisional para el talio sanguíneo: 0,014 a 0,190 μg/l. Según Lansdown (2013), la toxicidad es establecida a partir de 100 μg/l. Los valores de referencia calculados para el Tl se sitúan generalmente entre 0,15 y 0,63 μg/l en la sangre y entre 0,02 y 0,34 μg/l en el suero. La tasa sanguínea media de un Europeo es de aproximadamente 0,063 μg/l.
En una persona no expuesta, las uñas contienen tres veces más talio que los cabellos. Estos últimos son considerados como un indicador menos fiable de una contaminación en curso que la orina. La tasa de talio en los faneros reproduce el medio ambiente y/o la alimentación de la persona. Sin embargo, la medida del talio en los cabellos puede ser difícil en caso de exposición muy débil del organismo.
Según el manual de toxicología de Robyn Blain (edición 2022), los cabellos presentan la más fuerte concentración de talio entre todos los tejidos en los sujetos no expuestos. En la rata, hasta 60% de la carga corporal restante ha sido encontrada en los pelos. Esta constatación ha sido hecha 21 días después de la administración de talio por vía parenteral u oral.
La solubilidad del fosfato de talio es 50 veces más elevada que la del fosfato de calcio. Sin embargo, contrariamente al plomo, el elemento 81 no se acumula de manera significativa en el hueso.
Las sales de este metal son capaces de penetrar fácilmente en la piel así como en las mucosas digestivas y respiratorias. Estudios realizados en conejos y perros han demostrado que el sulfato de talio comienza a ser absorbido a nivel del esófago. Dos horas después de la ingestión, es detectado en la orina. Apenas algunos minutos después de su administración por vía intravenosa, los pulmones de los conejos lo rastrean.
Otros estudios indican que los riñones, el páncreas, los músculos y el bazo pueden encerrar cantidades más elevadas de Tl por unidad de peso que los otros órganos.
El proceso de eliminación del talio es relativamente lento en el hombre y los animales. Durante una epidemia de intoxicación en California, por ejemplo, los pacientes presentaban aún este metal en su orina incluso tres semanas después de la exposición. En dos de ellos, los niveles alcanzaron 2,39 mg/L.
La presencia del Tl en las personas intoxicadas crónicas perdura aproximadamente dos meses. En los envenenamientos mortales en el hombre, las concentraciones van de 3 a 11 partes por millón en ciertos órganos: riñones, hígado, corazón, intestinos, pulmones, huesos y bazo. Un hombre presentó 3,3 mg por 100 g de hígado, 5 mg por 100 g de orina y 1,6 mg por 98 g de riñón.
Además, análisis espectroscópicos realizados por Olmer y Tian han revelado la presencia de una parte de talio por 50 millones en el líquido cefalorraquídeo de un hombre gravemente intoxicado. Después de eliminar las células de la muestra por centrifugación, la concentración del Tl fue reducida a un décimo de su valor inicial. Éste se concentra también en pequeñas cantidades en la piel y los cabellos.
Según los trabajos de Shaw y Lansbury, las ratas expuestas a dosis subletales repetidas eliminan cada día aproximadamente 0,4 mg de talio por kilogramo de peso corporal. Además, las hembras lactantes intoxicadas por una dosis letal producen leche que contiene suficiente Tl. La tasa es suficiente para perturbar el crecimiento de los pelos e inhibir el crecimiento y el desarrollo de las crías, sin embargo matarlas. Gansos envenenados por el elemento químico 81 a razón de 20 mg/kg de peso corporal murieron 15 días después. Sus tejidos encerraban todavía 35 a 70% de la cantidad ingerida. En el perro, la eliminación de aproximadamente 60% del talio por la orina toma en promedio 36 días.
En principio, el talio puro es raro en la superficie de la Tierra debido a su fuerte propensión a oxidarse y a disolverse en el agua. Quisefit y sus colegas señalaron su presencia por primera vez en 1989 en sublimados de emisiones gaseosas volcánicas. Se encuentra bajo diversas formas de compuestos inorgánicos tales como:
Entre los numerosos compuestos órgano-taliados, los derivados disustituidos (R2TlX) son considerados como los más estables. En las minas de carbón y los meteoritos, el elemento químico 81 puede ser encontrado a concentraciones elevadas. Ciertas formaciones geológicas, tales como los granitos, las rocas volcánicas y la arcilla detrítica son susceptibles de contenerlo.
En las profundidades del océano, los sedimentos y los nódulos de manganeso submarinos constituyen “sumideros naturales” de talio. Sin embargo, su comportamiento en las zonas costeras y las aguas oceánicas abiertas sigue siendo poco conocido. Investigaciones recientes han revelado que las bacterias contenidas en los sedimentos juegan un papel importante en el ciclo marino del elemento químico 81.
En medio muy ácido (pH < 3), el talio permanece principalmente bajo forma libre en el agua. Sin embargo, tiende a adsorberse rápidamente cuando el pH alcanza aproximadamente 6,5, en función de su estado de oxidación. Cerca de 1 a 5% del Tl total en los medios marinos se encuentra bajo forma de Tl3+. En un rango de pH que va de 2 a 12, en presencia de condiciones de potencial redox elevado, el Tl3+ puede formar un precipitado insoluble de Tl(OH)3.
En 2004, Rehkämper y Nielsen demostraron que el Tl+ sufre una oxidación reversible en Tl3+ bajo la influencia de la luz. En 2006, los trabajos de Karlsson y de sus colegas indicaron que el Fe3+ podía también ser foto-reducido en Fe2+. Así, el estado redox del talio en los sistemas de agua dulce parece ser regulado por el ciclo del hierro que está a menudo asociado a bacterias.
El elemento químico 81 considerado como no esencial y extremadamente tóxico en el medio marino, era antaño juzgado como estable en este ambiente. Una idea que investigadores alemanes han cuestionado en los años 2010. Han demostrado que las tasas de talio disuelto (Tldiss) varían considerablemente (aproximadamente 25-60pM) en la columna de agua. Sin tener ninguna relación con la salinidad, están en correlación con el manganeso y el molibdeno presentes. Las fluctuaciones varían en función de las zonas, de las mareas y de las estaciones. Han sido observadas a lo largo de las costas alemanas cerca de Spiekeroog, tales como la bahía de Jade, el estuario y las regiones offshore adyacentes. En términos de balance másico, el talio disuelto disminuye hasta -50% cuando la marea está baja. Esta reducción es inversamente proporcional al manganeso disuelto (Mndiss), salvo en verano.
Estas variaciones son detectadas hasta más de 40 km de la costa, hasta Heligoland. Resultan de un fenómeno de absorción/desorción rítmico del Tl de las aguas intersticiales del sedimento. Este último está ligado a la química redox del talio que sigue estando mal comprendida. Los sedimentos anóxicos podrían actuar como un sumidero para el Tldiss, donde se combinaría con el sulfuro de hierro. Inicialmente, los científicos pensaban que la reducción del talio en las aguas intersticiales se producía únicamente en condiciones anóxicas y sulfúricas. Sin embargo, estudios más recientes sugieren que el ciclo del Tl también está influenciado por condiciones ligeramente reductoras (suboxicas). Está probablemente en relación con fases de reducción microbiana del manganeso en los sedimentos.
En 2021, un experimento en mesocosmos fue realizado para analizar la estacionalidad del fenómeno de disminución significativa del talio disuelto. Ha demostrado que ésta podría ser causada por una complejación temporal del elemento químico 81 por la materia orgánica procedente de los blooms planctónicos estacionales. Tomado de la columna de agua, el metal es momentáneamente mantenido por fases portadoras orgánicas (ligandos, algas en descomposición, bacterias, etc.) e inorgánicas. Luego, es depositado y eventualmente fijado en los sedimentos sulfurados. Entre 4 y 20% del talio total disuelto de la columna de agua serían así eliminados de manera regular, pero provisional. En mesocosmos, se ha constatado que las diatomeas no parecen jugar un papel significativo en este proceso. Sin embargo, los blooms de Phaeocystis sp., sobre todo en el estadio colonial de formación de hidrogel, conllevan pérdidas notables del talio disuelto, a razón de 27% por día.
En 2021, durante un estudio realizado por investigadores alemanes, concentraciones elevadas de talio en el agua intersticial de diversos sedimentos han sido constatadas. Han sido seis veces superiores a lo normal y han estado estrechamente ligadas a la degradación aerobia de la materia orgánica. En cambio, el metal se ha disipado de este medio cuando este último se ha vuelto muy poco reductor (con una cantidad de manganeso o de hierro superior a 1 µM).
Las variaciones estacionales y espaciales del hierro disuelto así como las tasas de Mg influyen en la distribución del talio en las zonas intermareales. Los investigadores piensan que esta liberación rápida y cíclica del elemento químico 81 en el agua es el resultado de una combinación de fenómenos. Incluye la degradación de la MO, la desorción del talio adsorbido temporalmente en las partículas sedimentarias y/o la reoxidación. De manera inversa, la desaparición cíclica del Tl del agua estaría aparentemente relacionada con la presencia de trazas de sulfuro disuelto.
Los sedimentos intermareales son generalmente considerados como un sumidero para el talio, el uranio y el renio, sobre todo en las condiciones esencialmente anóxicas durante el verano. Sin embargo, en invierno, su oxigenación siendo óptima, pueden convertirse en una fuente neta del elemento químico 81. Los autores de este estudio alemán de 2021 han indicado el orden de eliminación de estos metales en el agua intersticial siguiente: Tl > Re > U > Mo.
La comprensión de los mecanismos de sumidero y de fuentes de talio en el medio marino sigue estando incompleta. Además, las estimaciones de flujo de Tl pueden no aplicarse a los sedimentos permeables de las playas de arena. Otros tipos de sedimentos que presentan condiciones ligeramente sulfuradas también son susceptibles de cuestionarlas. Por otra parte, experimentos ex-situ han probado que la reacción mecánica del talio en las aguas intersticiales de los granos de arena de las playas es rápida.
En el marco del cambio climático que impacta la temperatura, la erosión y la oxigenación del agua, es esencial considerar estos nuevos descubrimientos. No deben ser descuidados en los modelos oceanográficos, en particular en los estuarios que están sujetos a atascamientos de lodo.
Las principales fuentes naturales de talio en las tierras emergidas son esencialmente los géiseres, el volcanismo y ciertos sistemas hidrotermales. Asimismo, están asociadas a la erosión de las rocas que contienen Tl y a la proximidad de afloramientos geológicos ricos en metales pesados.
Durante los años 2020, los científicos se esfuerzan en modelizar y prever el comportamiento del elemento químico 81 en el medio ambiente. Buscan especialmente comprender las interacciones dinámicas de este metal con las interfaces sólido-agua. Para ello, han tomado en cuenta diversos parámetros tales como la temperatura, el pH, la dureza del agua, la oxigenación y los factores bióticos/abióticos.
En 2011, un estudio realizado en el suroeste de Inglaterra evaluó el nivel del talio en diferentes muestras de agua. Las concentraciones en Tl disuelto más bajas (<20 ng L−1) han sido observadas en:
En cambio, niveles pudiendo alcanzar aproximadamente 450 ng L−1 han sido medidos en las aguas de cuencas hidrográficas parcialmente mineralizadas. En las zonas donde actividades mineras han tenido lugar, la constatación ha sido la misma (hasta 1.400 ng L−1 en una de ellas). Contrariamente a los otros elementos metálicos en estado de traza estudiados, el Tl no se combina fácilmente con las partículas en suspensión. El estudio también reveló que los tratamientos clásicos de las aguas mineras (precipitación de hidróxidos) no han podido tomar en cuenta este metal.
En 2010, en una región hullera de Trzebinia en Polonia, muestras de agua presentaban niveles de talio extremadamente elevados. Estaban evaluados a 20 a 30 veces superiores a los de las aguas de superficie típicas del país. Esta fuerte concentración ha sido observada en los sedimentos de fondo y de suelo provenientes de las llanuras inundadas de los arroyos Wodna y Luszowka.
En superficie, el elemento químico 81 es principalmente retenido en las materias en suspensión. Esta situación conduce a contenidos alarmantes (aproximadamente diez veces más elevados que los de los minerales de zinc-plomo). Las aguas coloreadas del Mioceno han mostrado especialmente una mediana de talio soluble diez veces superior a la de las aguas de superficie del río Warta. Se trata de una fuente de preocupación mayor. En efecto, una débil proporción de Tl soluble conlleva una fuerte concentración de este elemento en el agua (mediana de 0,11 μg L−1).
La cantidad de talio disuelto en las aguas subterráneas aumenta progresivamente con la profundidad.
También está influenciada por el contexto geológico. Habitualmente, se sitúa entre 20 y 24 μg L−1, pero puede alcanzar al menos 1.100 μg L−1 a mayor profundidad. Estas aguas subterráneas constituyen pues una fuente significativa de contaminación por el elemento químico 81. Es posible que los contenidos allí sean 2 a 3 veces superiores a los de las aguas de superficie.
Cerca de Pietrasanta, en Toscana (Italia), el acuífero naturalmente ácido del barrio de Valdicastello Carducci, ha sido contaminado por antiguas minas de pirita. En las galerías mineras, el agua contenía hasta 9.000 μg/L de talio. En 2014, las tasas en el agua del grifo variaban de 2 a 10 μg/L.
En 2016, en la misma región, cientos de muestras de cabellos y de orina han sido tomadas en los habitantes. Los resultados de análisis han revelado valores de 1 a 498 ng/g. Para las personas no expuestas (grupo testigo), las concentraciones de Tl variaban entre 0,1 y 6 ng/g. El estudio se basó en los niveles presentes en el agua del grifo de la zona de residencia de las personas así como en su modo de vida. El umbral de referencia europeo para la orina es de 0,006 μg/L, mientras que las tasas tomadas mostraban 0,046 a 5,44 μg/L. Los habitantes recibieron la orden de no beber más esta agua.
Los sedimentos de los arroyos que se forman a partir de los suelos naturalmente lixiviados encierran dosis muy limitadas de talio. Por ejemplo, los de los depósitos de arena y de gravas fluvio glaciares en Polonia contienen entre 0,02 y 0,17 mg/kg de Tl.
Los sedimentos de las regiones industriales encierran cantidades alarmantes de Tl, como lo atestigua un estudio reciente llevado a cabo en el sur de China en 2022. Examinó la naturaleza y la cantidad de los isótopos ε205Tl presentes en los sedimentos de un río aguas abajo de una fundición de plomo-zinc. Los resultados constataron un fuerte aumento de este isótopo, bajo forma disuelta y bajo forma de partículas ultrafinas (~μm). Los valores recibidos son similares a los constatados en los desechos de la fundición. Los investigadores concluyeron que esta última era responsable de aproximadamente 80% de la contaminación en talio del río y de sus sedimentos.
El ambiente inmediato de los yacimientos geológicos, tales como las minas de piritas, encierran talio al cual los organismos vivos están expuestos permanentemente. Ciertas comunidades bacterianas se han más o menos aclimatado, dependiendo de la concentración en Tl y de los parámetros geoquímicos: pH, S, Fe y TOM. Los investigadores han observado que el elemento químico 81 forma e influencia su distribución vertical. Los ensamblajes microbianos en estas zonas están principalmente dominados por bacterias con propiedades:
Los ciclos del hierro, del manganeso y del azufre en el suelo juegan un papel estrecho en el ciclo biogeoquímico del talio. Esta característica sugiere la posibilidad de utilizar microbios indígenas para la biorremediación de los suelos contaminados por el Tl.
Los vegetales tienen la capacidad de absorber el elemento químico 81 del suelo y del agua del suelo. También lo asimilan vía los depósitos húmedos como las precipitaciones, el rocío, la nieve y la escarcha. Por otra parte, el talio puede ser captado a través de los depósitos secos, especialmente los polvos, las nanopartículas, las partículas y las micropartículas presentes en la atmósfera.
Los contenidos en Tl en el fitoplancton de agua dulce, tales como los macrófitos terrestres, fluctúan considerablemente en función de varios parámetros:
La tasa del elemento químico 81 en el medio ambiente también es considerada.
En Polonia, a principios del siglo XXI, las plantas presentaban generalmente concentraciones de talio del orden de 0,05 mg/kg, con variaciones significativas. Así, los tréboles de las regiones supuestamente no contaminadas contenían entre 0,008 y 0,01 mg/kg. Las gramíneas mostraban tasas yendo de 0,02 a 0,6 mg/kg. En los hongos, los niveles son mucho superiores, alcanzando hasta 5,5 mg/kg, es decir cerca de 20 veces más que los de las verduras infectadas. Por otra parte, los hongos tienen la capacidad de bioacumular los metales tóxicos.
Los contenidos en Tl más consecuentes han sido registrados en la región de Bukowno-Olkusz, entre Katowice y Cracovia. Un complejo de extracción y de fusión de zinc-plomo se encontraba allí. Los brotes de abedul contenían 9,4 a 12,6 mg/kg de Tl, y las hojas encerraban en promedio 18,5 mg/kg. Las gramíneas presentaban cantidades aún más importantes, con 25,5 mg/kg. La savia de abedul consumida por el hombre contenía de 89 a 145 μg/L. Las plantas del género Brassica, en particular la col, la col rizada y la colza, son conocidas por acumular este metal. Asami et al. lo han subrayado expresamente en 1966.
Otros estudios han mostrado que, como para otros metales tóxicos, la absorción de Tl por las plantas aumenta con la acidez del suelo. Numerosas regiones industriales han sido expuestas a lluvias ácidas, y las zonas mineras a menudo se enfrentan al drenaje minero ácido
Según investigadores chinos, la disponibilidad rápida del potasio y el potasio total del suelo impactan mucho sobre la biodisponibilidad del talio en los suelos cultivados. Sin embargo, la degradación del suelo acentúa la acumulación del Tl en las verduras. Sorprendentemente, la tasa de MO no parece tener una consecuencia significativa sobre la movilidad del Tl en la mayoría de los suelos de lechugas. En este mismo caso, los óxidos de hierro y de manganeso han tenido poco efecto sobre esta disposición característica del talio. Según este estudio, el consumo de coliflor o de lechuga no constituiría una fuente de contaminación al talio.
Ciertos vegetales, en particular los árboles resinosos, tienen la capacidad de bioconcentrar y de bioacumular el elemento químico 81.
Ciertos vegetales, en particular los árboles resinosos, tienen la capacidad de bioconcentrar y de bioacumular el elemento químico 81.
En el sur de Polonia, un estudio ha sido hecho sobre los anillos del pino silvestre (Pinus sylvestris L.). Estaba plantado cerca de una fábrica de fusión del zinc en Olkusz. El análisis se ha orientado sobre la distribución y la composición isotópica del talio, del zinc, del cadmio, del plomo y del potasio. También se ha basado en las del calcio, del magnesio y del manganeso. Los anillos del pino encerraban 0,8 mg/kg de Tl, corroborando así la capacidad de las coníferas para bioacumular este metal. Aunque pueden servir de indicador alternativo de contaminación crónica al talio, no permiten un seguimiento temporal preciso de esta contaminación. En efecto, el comportamiento del talio en la madera de pino es atípico con respecto a los otros elementos traza metálicos.
Mientras que la presencia del zinc y del cadmio en los anillos está estrechamente ligada a los depósitos en el suelo, esta correlación parece menos pronunciada para el Tl. Esta divergencia podría explicarse por aportes provenientes de las hojas o de la corteza más que de las raíces. También sugiere la implicación de las variaciones de la absorción radicular a lo largo del tiempo, en función del clima, de la actividad micorrícica, etc. Además, los efectos de la translocación lateral del talio del duramen hacia la madera pueden ser desiguales. Por consiguiente, la utilización de los anillos como indicador de la contaminación por este metal es limitada.
Fenómenos similares han sido observados en varias especies de árboles, con el arsénico que se parece químicamente al fósforo. En este caso, el análisis de la composición isotópica del plomo en los árboles y el suelo circundante ha confirmado que la fábrica de fusión era la principal fuente de contaminación. El estudio de las tasas de nutrientes (Mg, Mn, Mg) en la madera ha revelado variaciones ambientales relativas a los depósitos ácidos. Por consiguiente, el seguimiento dendrométrico del Tl en los anillos de los árboles parece no ser apropiado, al igual que para el arsénico. En efecto, no proporciona información precisa sobre la cronología de los depósitos de talio en el ambiente del árbol.
Durante los incendios que afectan a los bosques resinosos, el talio atrapado en los árboles es liberado en el medio ambiente por la emisión de humos. Además, la descomposición de la madera libera el Tl acumulado durante su crecimiento en la red trófica. Esto explica la fuerte contaminación que se observa en los hongos. Igualmente, el aire se vuelve contaminado cuando la madera resinosa es utilizada como fuente de energía como combustible.
Las fábricas de fabricación de pasta de papel y de papel/cartón a base de fibras celulósicas de pinos y otras resinosas están concernidas. Producen efluentes gaseosos, sólidos y líquidos probablemente contaminados por el elemento químico 81. En Ontario, 27 fábricas de papelería han sido seguidas de cerca durante un año en 1990. Los contenidos en Tl en sus efluentes variaban de 890 a 70.000 ng/L, durante los seis primeros meses. El semestre siguiente, estaban comprendidos entre 6.920 y 230.000 ng/L.
En una fábrica de fabricación de cartón ondulado, las cantidades de talio en los efluentes eran de 52.780 ng/L a 230.000 ng/L. El límite de 200 ng/L fijado para el agua potable era ampliamente superado. En comparación, en el mismo establecimiento, se registraron los niveles medios del mercurio, del cadmio y del plomo. Respectivamente, estaban a 400 ng/l, 20.800 ng/L y 130.000 ng/L.
Hasta finales de los años 1980, el Tl fue desdeñado en la vigilancia de los efluentes gaseosos, líquidos y sólidos provenientes de los sectores de la siderurgia y de la papelería. Sin embargo, un estudio comparativo entre las concentraciones de este metal y las del plomo, del cadmio así como del mercurio ha revelado una tendencia regular. En efecto, los niveles de talio eran sistemáticamente superiores o equivalentes a los de los otros contaminantes considerados como prioritarios desde hace décadas: Tl ≥ Pb > Cd > Hg.
Los efluentes acuosos provenientes de siete fábricas del sector de la siderurgia en Ontario, han sido analizados. Presentaban contenidos en Tl yendo de 10,1 a 23,6 kg/día (es decir un promedio de 18,7 kg/día). Estos valores superan ampliamente los del mercurio (0,05 kg/día), del cadmio (4,0 kg/día) y del plomo (21 kg/día). La mayoría de las fábricas mostraban tasas de talio de 0,0 a 60.000 ng/L en sus aguas residuales. Sin embargo, en una fábrica especializada, las concentraciones eran de 10.000 a 220.000 ng/L. Excedían amplia y regularmente el umbral fijado a 200 ng/L para la calidad del agua en Ontario. Así, se puede afirmar que a principios del siglo XXI, el elemento químico 81 era un contaminante ambiental mayor ampliamente subestimado.
El talio es extremadamente bioasimilable y altamente tóxico para los animales de sangre caliente (entre los cuales el Hombre) y los animales de sangre fría. Una cantidad mínima o un simple contacto con su forma metálica puede ser nefasto. Por ello, ciertos insecticidas encerraban o contienen aún sales del Tl. También ha sido utilizado en productos para envenenar a las ratas.
Ciertos peces migradores han sido encontrados con niveles de talio que van de 0,2 a 12 nmol g−1. Tal es especialmente el caso de los salmónidos (Salvelinus namaycush) que se desplazan entre el lago Michigan y el centro del océano Pacífico. En el lago Hazen (isla de Ellesmere, Nunavut, Canadá), las truchas alpinas (Salvelinus alpinus) mostraban concentraciones de 0,07 a 0,61 nmol g−1. En lagos que reciben aguas residuales de tratamiento del uranio, los lucios grandes (Esox lucius) presentaban altos niveles de Tl. Eran cuatro a cinco veces más elevados que los de los peces que viven en lagos no contaminados de la misma región.
En las zonas contaminadas por el talio estudiadas, los músculos de los peces encerraban aproximadamente 470 nmol g−1 en los años 1950. Sin embargo, las tasas eran de 575 nmol g−1 en los años 1970. Efectos tóxicos han sido señalados en los jóvenes salmones atlánticos expuestos a 0,15 μmol L−1 de Tl disuelto. Se trata de la dosis más baja. Según Pickard et al. (2001), 50% de los peces perecen cuando los contenidos en talio se sitúan entre 20,9 y 294 μmol L−1. Esta situación ha sido especialmente constatada en la trucha arcoíris, el gardí y la perca.
La reproducción de los anfibios puede constituir una fuente de contaminación mayor por el Tl para los depredadores. Esto ha sido constatado en la región de Bukowno-Olkusz en Polonia, entre las ciudades de Katowice y Cracovia. Los anfibios mismos también están concernidos. En los sapos adultos de Bukowno, una acumulación importante de talio en su hígado ha sido observada. Las cantidades medias variaban de 3,98 mg kg-1 (en peso seco) a 18,63 mg kg-1. Por otra parte, más de 96,5% de los hígados contenían más de 1,0 mg kg−1 de talio, lo que constituye una intoxicación severa.
Mochizuki et al. llevaron a cabo un estudio en Japón en 2005. Midieron los niveles de talio en el hígado y los riñones de cinco especies de patos de superficie. También se hizo un análisis en tres especies de patos buceadores. Las concentraciones de Tl se situaban entre 0,0049 a 0,14 μmol g−1 en peso seco. Eran cuatro veces más elevadas en los patos de superficie que en los patos buceadores. Esta diferencia puede explicarse por los comportamientos alimentarios distintivos de las dos especies en un mismo cuerpo de agua.
En 1906, W. Luck utilizó talio para envenenar una gallina. Luego, alimentó ratas con su carne, provocando la muerte de once de ellas. A su vez, ciertos depredadores y especies necrófagas, como el jabalí (tendencia necrófaga), pueden ser víctimas de envenenamiento. Además, piezas de caza que han consumido cebos raticidas pueden estar contaminadas por el talio. Ponen entonces en peligro la salud de aquellos que las comen.
En 192, P.G Shaw examinó las cantidades de elemento químico 81 presentes en los tejidos. Concluyó que la ingestión de carne de caza de plumas habiendo comido un cebo rodenticida al talio podría conllevar una intoxicación secundaria. Además, dosis significativas de talio pueden estar presentes en el feto de animales grávidos envenenados.
Investigaciones más recientes han proporcionado estimaciones sobre las concentraciones típicas de Tl en los tejidos musculares de otros animales. Estos últimos son criados, pescados o cazados para el consumo humano. Los contenidos son especialmente de:
En 2015, un estudio del INRA fue publicado en la revista Production animale. Subrayó la falta de datos concernientes al riesgo de contaminación de los animales salvajes o de la caza así como de la cadena alimentaria. La contaminación puede haber tenido lugar tras la aplicación de materias fertilizantes de origen residual (MAFOR) que encierran talio.
En 2015, un estudio de vigilancia fue llevado a cabo en dos regiones industriales de Polonia que presentan diferentes niveles de contaminación por diversos metales tóxicos. El objetivo era evaluar la contaminación de la red alimentaria por el plomo, el cadmio y el mercurio. Para ello, indicadores biológicos tales como el corzo (un herbívoro) y el jabalí (un omnívoro y necrófago) fueron utilizados. Los resultados del análisis revelaron tasas preocupantes de Pb, Cd y Hg en las muestras de hígado, de riñón y, en menor medida, de músculo. Estos niveles de contaminación representan un riesgo para la salud de los consumidores de los animales estudiados. Compararon estos datos con los del distrito de los lagos de Mazuria, considerado como exento de actividad industrial.
Los investigadores también evaluaron los factores de concentración medios de los metales en los tejidos animales. Los compararon con su cantidad en el contenido gástrico o ruminal. Los resultados indicaron claramente que la zona afectada por las actividades de fusión presentaba una contaminación más elevada que la zona de extracción de lignito. Niveles elevados de plomo, de cadmio y de mercurio en las vísceras de caza pueden representar una amenaza para los consumidores de venado.
Investigaciones efectuadas por el INRA en los años 1990 en Francia han puesto en evidencia la presencia del elemento químico 81 en los agroecosistemas.
El envenenamiento por talio, también conocido como talotoxicosis, permaneció durante mucho tiempo desconocido. Este fenómeno resulta principalmente de la toxicidad (incluso a dosis extremadamente bajas) de este metal y de su dificultad para ser detectada. Las primeras descripciones de esta intoxicación comenzaron a surgir en los años 1930.
Con el riñón, el hígado constituye uno de los principales órganos que eliminan las toxinas. Regula las tasas de ácidos grasos y de lípidos en el organismo. Para asegurar correctamente su papel, necesita varias mitocondrias funcionales. Ahora bien, la función hepática puede ser alterada por el Tl(I) y el Tl(III). Esta degradación se manifiesta generalmente por efectos sobre el hígado. Estudios sobre ratones han sido llevados a cabo sobre ratones en 2022. Han sido expuestos a 10 ppm de Tl(I) o de Tl(III) durante 15 días. Los resultados han mostrado que esta intoxicación no ha afectado ni su peso ni su comportamiento alimentario. Sin embargo, una parte del talio se ha acumulado en el hígado, provocando una congestión de los senos hepáticos y una necrosis de los hepatocitos. Al fijarse en este órgano, el talio ha conllevado perturbaciones del metabolismo así como cambios a nivel de la tasa de ácidos grasos. El Tl(I) sobreexpresa los genes ligados a:
El Tl(III) sobreactiva más bien los genes ligados a la vía de oxidación de los ácidos grasos (CYP4A10 y CPT1A). Así, el talio, al actuar sobre la producción de ácidos grasos, conlleva un agotamiento energético del hígado.
Las consecuencias de una exposición precoz al talio durante el embarazo son poco conocidas. Este metal es cada vez más extendido en el medio ambiente, aunque a muy bajas concentraciones. Incluso los glaciares y las nieves de la Antártida encierran talio. Este elemento químico siendo fácilmente asimilado por los organismos, su presencia en estos lugares sugiere una contaminación de las cadenas alimentarias. El talio es muy soluble en la sangre. Franquea sin grandes dificultades las barreras pulmonares e intestinales. Sin embargo, penetra un poco menos bien la barrera placentaria.
La exposición de una mujer embarazada al talio es detectable en la sangre del cordón umbilical y en el líquido amniótico. En los mamíferos, las sales de este elemento son capaces de atravesar la placenta y de alcanzar el feto. Sin embargo, las concentraciones encontradas en este último y en el embrión siguen siendo netamente inferiores a las del plasma materno. En efecto, la placenta limita el paso de los iones de Tl. Un estudio reciente que abarca a 816 personas ha sido realizado en China en 2016. Ha puesto de relieve la correlación entre el aumento de la tasa urinaria de talio durante el embarazo y el riesgo de tener un bebé de bajo peso al nacer.
Contrariamente al mercurio, el elemento químico 81 no provoca malformaciones congénitas. Sin embargo, como con el plomo, una exposición in utero a este metal tiene un impacto sobre la inteligencia del niño a nacer. Una exposición
de la madre durante el segundo trimestre aumenta el riesgo de trastornos neurocomportamentales en el niño, observables a la edad de tres años. Estos comportamientos son más pronunciados en los niños. Parecen más sensibles a la neurotoxicidad ligada al Tl durante el período fetal que las niñas.
Un estudio chino publicado en 2022 ha modelizado las ventanas críticas de la neurotoxicidad del talio. Sus resultados han indicado niveles más elevados en el primer trimestre del embarazo. Estos contenidos están asociados a puntuaciones más bajas en el dominio del índice espacial visual (VSI). Sin embargo, cuando la exposición sobreviene durante el tercer trimestre, las puntuaciones en las pruebas del WISC (Wechsler Intelligence Scale for Children) son particularmente malas. Tal es especialmente el caso para los aspectos FRI (índice de razonamiento fluido) y PSI (índice de tratamiento de la información). Los autores del estudio concluyeron que la exposición in utero al talio está muy probablemente ligada a un desarrollo cognitivo menos favorable en los niños.
William Bechtel, un reservista del SDECE, se habría servido del elemento químico 81 para envenenar a Félix Moumié, un combatiente nacionalista camerunés, en Ginebra en 1960. Con unos sesenta años de edad, se hacía pasar por un periodista y habría echado una primera dosis mortal en el aperitivo de Moumié. Este último no lo consumió, pues encontró el sabor desagradable. Posteriormente, Bechtel habría añadido una segunda cantidad de talio en un vaso de vino que Moumié bebió al final de la comida. El combatiente camerunés bromeó luego sobre el hecho de no dejar el aperitivo no consumido y lo ingirió. Habría comprendido rápidamente que había sido envenenado.
Según el ex ministro de Asuntos Exteriores iraquí, Hamed Jabori, Houari Boumédiène habría sido intoxicado con Tl por los servicios iraquíes.
Durante el envenenamiento presunto de Alexandre Litvinenko en 2006, el talio fue primero sospechado debido a la pérdida de cabello observada. Sin embargo, trazas de polonio 210 fueron luego descubiertas en las orinas de la víctima.
Una vez establecido el diagnóstico, el médico tratará de favorecer la eliminación acelerada del metal tóxico. En este caso, diferentes antídotos pueden ser utilizados como la hemodiálisis o ciertos quelantes, tales como el dimercaptosulfonato de sodio. El azul de Prusia tomado por vía oral será entonces asociado al tratamiento. Actúa absorbiendo el cesio y el Tl en el tubo digestivo. Estos dos elementos se vuelven insolubles e indisponibles para el organismo. Luego serán eliminados en las heces que tomarán un color azul oscuro. Incluso en las excreciones, el talio sigue siendo no biodisponible para las plantas y los otros organismos vivos.
La metalotioneína es conocida por su papel en la captura de metales y de radicales libres en los animales. Esta proteína azufrada de bajo peso molecular ha sido inyectada a ratas macho de laboratorio durante una experimentación llevada a cabo en 2010. Los roedores fueron luego envenenados con acetato de Tl por vía intraperitoneal. Los resultados mostraron una disminución de la cantidad de talio acumulada en el hígado proporcionalmente a la dosis de metalotioneína en los animales tratados. Los niveles de antioxidantes así como el contenido en H2O2 habían vuelto a la normalidad. Además, los investigadores constataron una bajada de la peroxidación lipídica. La integridad de los hepatocitos y de las estructuras membranosas en el interior de las células estaba preservada. Otros estudios llevados a cabo en 2020 y 2021 han confirmado la eficacia de esta molécula, sola o en combinación con el azul de Prusia. La metalotioneína actúa positivamente sobre el estrés oxidativo causado por el talio y disminuye la toxicidad sistémica de este metal.
Las sales del Tl generalmente no tienen ni sabor, ni color, ni olor característico. Por consiguiente, el diagnóstico es a menudo tardío. Interviene habitualmente en el momento en que aparece la alopecia, el síntoma más típico de una intoxicación por talio. Los tratamientos deben pues ser implementados lo más pronto posible para optimizar su eficacia.
La ecotoxicidad del talio está asociada a su toxicidad intrínseca. También resulta de su comportamiento geoquímico y de su movilidad que imitan los del potasio.
A principios de los años 2020, los conocimientos sobre la ecotoxicología concernientes al talio son aún muy fragmentarios. Esta laguna se explica por la falta de estudios que traten específicamente de los efectos de las exposiciones prolongadas y a bajas dosis de este elemento. Asimismo, las investigaciones sobre sus mecanismos dinámicos de migración, de transformación, de bioacumulación y de biomagnificación en diversos hábitats y ecosistemas son casi inexistentes. Su presencia natural en cantidades extremadamente limitadas en la biosfera hace que su dosificación y su seguimiento sean bastante difíciles. Herramientas de microextracción eficaces y de medida muy sensibles son necesarias para cuantificar el talio en matrices complejas. Una fase de preconcentración debe ser realizada previamente. Por otra parte, en medio acuático, la separación efectiva del Tl(III) y del Tl(I) sigue siendo un desafío tecnológico, en particular en el agua de mar.
Los contenidos en talio en el fitoplancton y los macrófitos varían en función de varios parámetros. Dependen del tipo de organismo, de la duración de exposición, de las cantidades en Tl en el medio ambiente así como de las tasas de potasio de la zona de contaminación. Además, el pH juega un papel importante en esta fluctuación. En efecto, el elemento químico 81 es mejor absorbido cuando el pH está comprendido entre 6 y 10. Su biodisponibilidad disminuye en medio ácido.
La acumulación de talio en las plantas raramente resulta de una difusión pasiva. La ocurrencia de este fenómeno es poco significativa. De hecho, la fijación de este elemento en el organismo de los vegetales está estrechamente ligada al metabolismo de éstos. Según los estudios de Kwan y Smith (1991), exponiendo Lemna minor a 0,1 a 100 μmol L-1 de Tl, esta especie alcanza un umbral de saturación. En ausencia de luz, la absorción del elemento químico 81 baja un 91%. Manifestaciones similares han sido observadas en 1991 con el alga Chlorella y la diatomea Stephanodiscus hantzschii contaminadas por Dimetiltalio (DMT). El talio se sirve de los sistemas de transporte del potasio con facilidad, sobre todo cuando el medio presenta una carencia en K+.
En 2007, Julie Dumas concluyó que la transferencia trófica del Ni y del Tl se produce fácilmente. Estimó que estos dos metales pueden sin dificultad encontrarse en la cumbre de la cadena alimentaria. Sus investigaciones se basan en el talio almacenado en los gránulos intracelulares y los escombros celulares de los tubifex así como de las larvas de quironómidos. Los resultados obtenidos han indicado que el talio también puede ser asimilado por el Sialis.
En 2021, estudios han revelado que Caenorhabditis elegans es capaz de absorber fácilmente el acetato de Tl. Este invertebrado es frecuentemente manipulado en ecotoxicología, pues es representativo de numerosos nemátodos y organismos que viven en el suelo. El talio conlleva la muerte de una parte de las larvas de este gusano, incluso a dosis relativamente bajas (entre 100 y 1.000 μM). Por otra parte, inhibe el desarrollo de las larvas restantes. Incluso una exposición de corta duración se revela reprotóxica para este nemátodo. El talio inhibe la formación de huevos en el útero de C. elegans. Además, modifica el comportamiento de esta especie. Activa las vías antioxidantes a nivel del organismo de este gusano.
La depuración de efluentes gaseosos o la potabilización del agua permite la descontaminación de los medios infectados por el elemento químico 81. Las otras opciones posibles son el saneamiento de los suelos y la descontaminación de los desechos.
Este proyecto necesita métodos similares a los empleados para otros metales pesados tóxicos tales como el plomo, el mercurio o el cadmio. Los científicos se esfuerzan activamente en mejorar la eficacia de estas técnicas.
El desarrollo de estrategias apropiadas para eliminar los residuos de talio en las plantas de tratamiento del agua potable se ha convertido en una prioridad. Tales han sido las conclusiones de Xiaoliu Huangfu y de sus colegas del laboratorio de Estado chino encargado de los recursos en agua para las ciudades. Los datos disponibles hasta 2020 sugieren que la adsorción es el mecanismo más eficaz para capturar el talio y para retirarlo de las aguas contaminadas. Por otra parte, este método es el más utilizado a escala industrial. Los científicos están pues a la búsqueda de nuevos adsorbentes. Se concentran particularmente en análogos del azul de Prusia, biosorbentes innovadores y óxidos metálicos que han sido objeto de experimentaciones.
Sin embargo, la eliminación del Tl(I) en medios sólidos o acuosos plantea siempre un problema. En efecto, éste se encuentra a muy bajas concentraciones en las aguas residuales. Además del peligro que representa, la extracción del talio es difícil debido a los múltiples iones de impurezas que lo acompañan. Varios compuestos orgánicos macrocíclicos tienen un fuerte potencial de retención del Tl(I). Ciertos desechos líquidos que contienen nanomateriales no aglomerados y de gran superficie específica de intercambio presentan también las mismas capacidades. Según pruebas experimentales de 2022, la utilización de pirolusita de mala calidad es eficaz para descontaminar un agua contaminada por talio. Asimismo, los residuos de pirólisis provenientes de lodos aceitosos sirven para purificarla.
Además, otras pistas de potabilización del agua han sido exploradas.
Estudios llevados a cabo en China en 2014 han probado que algunos óxidos metálicos modificados pueden eficazmente atrapar y neutralizar el Tl(I) disuelto. Para ello, lo adsorben y lo oxidan en Tl(III) en ciertas condiciones de pH (ácido). Entre estos óxidos metálicos, el dióxido de manganeso hidratado amorfo (HMO) ya ha sido reconocido por su eficacia en la retención de otros metales tóxicos. Ha mostrado una gran selectividad de sorción para el Tl(I) en laboratorio, incluso en presencia de concentraciones elevadas de calcio(II) competidor.
Xiaoliu Huangfu y sus colegas han añadido especialmente nanodióxido de manganeso amorfo (nMnO2) en un agua simulada. El contenido en talio ha pasado allí de 0,5 μg/L a 0,1 μg/L residual. Sin embargo, esta disminución no ha sido observada a nivel de las aguas de superficie naturales como los ríos y los embalses de presas. La razón reside probablemente en la presencia de cationes competitivos Ca2+. Ajustar el pH del agua a condiciones alcalinas y preoxidar el Tl(I) en Tl(III) pueden mejorar la extracción del talio. Además, la regeneración de las partículas de HMO una vez que están saturadas es posible. Basta con utilizar una solución binaria de NaOH – NaOCl que contiene 7,8% de alcalinidad y 5,0% de cloro activo. Sin embargo, la presencia natural de ácido húmico en numerosos tipos de aguas de superficie puede comprometer la eficacia de esta coagulación mejorada por el nMnO2.
En 2015, investigaciones han indicado que el Florisil permite extraer el Tl(I) de un medio acuoso. Para ello, este silicato de magnesio sintético está impregnado de líquidos iónicos bajo ultrasonidos. Los líquidos iónicos funcionalizados parecen ser alternativas interesantes para la adsorción de los iones talio a baja concentración. Han sido eficaces en la captura de otros metales pesados. Entre los probados para aprisionar el elemento químico 81, los a base de fosfonio se revelan más eficientes que los a base de imidazolio. La utilización de los ultrasonidos aumenta la rapidez de la preparación rápida del adsorbente. Con esta técnica, las ventajas de los líquidos iónicos son mantenidas y combinadas con las del soporte sólido. Además, reduce la cantidad de líquido iónico utilizada, sin disminuir la del extractante en la fase acuosa.
Por su parte, Wang y sus colegas se sirvieron de nanomateriales a base de titanio en 2020.
López y su equipo han desarrollado un material compuesto adsorbente considerado como respetuoso con el medio ambiente en 2021. Éste combina un derivado del azul de Prusia y nanopartículas de magnetita. Posee varias ventajas, tales como una preparación fácil, un coste reducido y una reutilizabilidad. Además, puede ser recuperado fácilmente con la ayuda de un electroimán. En laboratorio, este material ha demostrado una capacidad de recuperación que alcanza hasta 117 mg de Tl(I) por gramo de compuesto después de 21 horas de interacción. Ha reducido la concentración de talio en el medio hasta 28 veces por debajo del umbral autorizado para las aguas residuales. Aunque presenta ligeras interferencias con ciertos iones típicos, no ha sido afectado por las variaciones de pH. Además, su facilidad para adsorber otros metales indeseables como el cobre (Cu) o altamente tóxicos como el plomo (Pb) ha sido probada.
Los ensayos para capturar el elemento químico 81 en los medios acuosos en 2022 han sido numerosos:
La mayoría, incluso todos estos procedimientos, necesitan recursos tecnológicos, energéticos y financieros que no son accesibles a numerosos países y comunidades.
Ciertos microorganismos son capaces de descontaminar los suelos y los sustratos de cultivo contaminados por el talio. Algunas plantas metalófitas también pueden bioacumular y bioconcentrar cantidades significativas de este elemento químico sin sufrir daños mortales. Tal es especialmente el caso de los géneros Iberis y Biscutella. Iberis intermedia, por ejemplo, contiene hasta 0,4% de Tl (es decir 4.000 mg/kg) en su materia seca. Biscutella laevigata (Brassicaceae) encierra más de 1,5%, principalmente en los márgenes de los limbos foliares y en las hojas intermedias. El contenido en talio es sin embargo menos importante en los tallos y las raíces. Según un estudio llevado a cabo en 2022, las semillas de esta planta toleran la presencia del elemento químico 81. Su absorción por estas últimas no es ni inhibida ni estimulada por el potasio.
Los efluentes industriales, en particular los de tipo acuoso, están frecuentemente contaminados por talio así como por otros metales y contaminantes. Con el fin de volver estos desechos reutilizables o eliminarlos con toda seguridad en el medio ambiente, es necesario descontaminarlos del Tl. Sin embargo, las tecnologías clásicas de depuración no son suficientemente eficaces para realizar esta operación. Diferentes enfoques de tratamiento están en curso de exploración, cada uno presentando sus propias ventajas, límites e inconvenientes. Estos métodos se basan principalmente en la utilización de:
Uno solo de estos métodos no basta para eliminar el elemento químico 81 a niveles seguros (algunos microgramos por litro). Así, combinar varios de ellos ofrece la posibilidad de obtener una eficacia suficiente y un rendimiento sostenible a gran escala. El talio extraído y los materiales de adsorción agotados deben pues ser tratados y gestionados de manera segura. Actualmente, se despliegan esfuerzos para recuperar este metal bajo formas reutilizables y poco voluminosas. Este enfoque apunta a mejorar la sostenibilidad y la rentabilidad de los procesos de descontaminación.
Diferentes técnicas analíticas son empleadas para estudiar diversas matrices como el agua, el aire, el suelo y los sedimentos. Muestras provenientes de minerales, de vegetales, de hongos y de animales han sido examinadas gracias a diferentes métodos tales como:
Un nuevo instrumento portátil de determinación rápida del talio en el agua también ha sido propuesto y probado en 2017. Ha sido concebido asociando un descargador luminiscente de cátodo a un espectrómetro de fibra óptica. En condiciones optimizadas, presenta un límite de detección (LOD) de 11,8 ng mL−1 para el talio (desviación estándar: 3,2%).
El elemento químico 81 es un veneno acumulativo que puede ser absorbido por la red trófica. Penetra en el organismo humano por inhalación o por ingestión (agua y otras bebidas fácilmente contaminadas por este metal). La concentración atmosférica en Tl es más elevada en las regiones industriales y en las zonas donde el carbón es comúnmente utilizado por los hogares. Por otra parte, en las plantaciones situadas cerca de explotaciones mineras, es posible medir el contenido en talio en las uvas y el vino. Sin embargo, pocos datos están actualmente disponibles sobre este tema.
La contaminación difusa es un problema mundial. Sin embargo, ciertos puntos específicos son identificados como siendo zonas muy contaminadas tales como las fundiciones así como ciertos incineradores y fábricas. Las regiones donde fundiciones de metales no ferrosos están asociadas a importantes cuencas mineras también son consideradas como puntos calientes de contaminación por talio. Asimismo, los sitios actuales e históricos de extracción de mineral de sulfuro metálico forman parte de ellos. Éstos engloban especialmente aquellos situados en Suiza, Francia, Estados Unidos (Iron Mountain) y el norte de la República de Macedonia (Allchar). Una cartografía de la distribución del talio puede ser realizada recogiendo datos sobre el terreno suficientemente precisos y numerosos. El estudio ESTEBAN llevado a cabo en Francia metropolitana vigila de cerca la exposición de la población local a este metal.
Las restricciones concernientes al uso de cebos envenenados por las personas que luchan contra las plagas (cazadores, agricultores, sindicatos, etc.) han sido implementadas tardíamente. Por ejemplo, en Suiza, hubo que esperar hasta 1973 para prohibir este modo de utilización del talio. Sin embargo, incluso después de esta medida, casos de intoxicación humana persistían durante años, sobre todo cerca de las fronteras. En efecto, estos venenos estaban aún disponibles en el mercado en Alemania, Francia o Italia. Todos los países europeos empleaban estos cebos en los años 1970. En 1980, eran comercializados libremente en América del Sur, en Asia e incluso en ciertos Estados del sur de Estados Unidos. Sin embargo, en California, la toma de conciencia sobre los peligros que representaban para los seres humanos y los animales domésticos y de cría había emergido mucho antes.
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