Истощение озонового слоя атмосферы - глобальная угроза жизни на планете. Загрязнение воды и пищи ртутью

Подождите немного. Документ загружается.

Ртутный «бум»

Несколько лет тому назад в г. Минимата (Японии) была зарегистрирована

эпидемия отравления ртутью. Ртуть была обнаружена в консервированном

тунце, который в качестве пищи употребляли жертвы этого отравления.

Выяснилось, что один из заводов сбрасывал в Японское море отходы ртути

как раз в том районе откуда появились отравленные люди. Поскольку ртуть

использовалась в краске для судов, ее и раннее постоянно обнаруживали в

мировом Океане в небольших количествах. Однако японская трагедия

позволила привлечь внимание общественности к этой проблеме. Маленькие

дозы, которые и сейчас обнаруживаются в рыбе, в расчет не принимались,

так как в маленьких концентрациях ртуть не аккумулируется. Она

выделяется через почки, толстую кишку, желчь, пот и слюну. Между тем

ежедневное поступление этих доз может иметь токсические последствия.

Производные ртути способны инактивировать энзимы, в частности

цитохромоксидазу , принимающую участие в клеточном дыхании. Кроме

того, ртуть может соединяться с сульфгидрильными и фосфатными группами

и, таким образом, повреждать клеточные мембраны. Соединения ртути более

токсичны, чем сама ртуть.

Угрозу может представлять и питьевая вода - отходы предприятий,

внесенных в список объектов первоочередного внимания, почти в половине

случаев содержат ртуть, - а также дымы мусоросжигателей на заводах, где

используется этот металл. Впрочем, окончательных данных о роли этих двух

возможных путей отравления ртутью пока нет.

В поверхностные воды соединения ртути могут поступать в результате

выщелачивания пород в районе ртутных месторождений (киноварь,

метациннабарит, ливингстонит), в процессе разложения водных организмов,

накапливающих ртуть. Значительные количества поступают в водные

объекты со сточными водами электролизных производств, предприятий,

производящих красители, пестициды, фармацевтические препараты,

некоторые взрывчатые вещества. Тепловые электростанции, работающие на

угле, выбрасывают в атмосферу значительные количества соединений ртути,

которые в результате мокрых и сухих выпадений попадают в водные

объекты.

Понижение концентрации растворенных соединений ртути происходит в

результате извлечения их многими морскими и пресноводными организмами,

обладающими способностью накапливать ее в концентрациях, во много раз

превышающих содержание ее в воде, а также в результате процессов

адсорбции взвешенными веществами и донными отложениями.

В поверхностных водах соединения ртути находятся в растворенном и

взвешенном состоянии. Соотношение между ними зависит от химического

состава воды и значений рН. Взвешенная ртуть представляет собой

сорбированные соединения ртути. Растворенными формами являются

недиссоциированные молекулы, комплексные органические и минеральные

соединения. В воде водных объектов ртуть может находиться в виде

метилртутных соединений.

Содержание ртути в речных незагрязненных и слабозагрязненных водах

составляет несколько десятых долей микрограмма в 1 дм3, средняя

концентрация в морской воде 0,03 мкг/дм3, в подземных водах 1-3 мкг/дм3.

Недавние сообщения о высоком содержании ртути в тунце, подаваемом в

вездесущих суши-ресторанах Нью-Йорка, были встречены в Японии

коллективным зевком. Укиути спокойно относится ко ртути, которая, между

прочим, при высокой концентрации может вызвать серьёзные повреждения

головного мозга, потому что японское правительство исключило тунца из

своих ограничений на содержание ртути в морепродуктах, поскольку он

ловится не возле побережий.

Правила запрещают употреблять и продавать многие дары моря, если

концентрация в них ртути превышает 0,4 промилле. Для более опасной

производной ртути – метила ртути – максимально допустимая концентрация

составляет 0,3 промилле. Это ограничение было установлено в 1970-х гг.

после вспышки массового отравления ртутью, содержащейся в рыбе, в

южном городе Минамата (Minamata).

Жертвы того случая более десяти лет боролись с правительством и

корпорацией «Chisso», которая загрязнила рыбацкие поселения, до тех пор,

пока те не признали отравление и не предоставили массам компенсацию.

Следы ртути, которая также может иметь природное происхождение, можно

обнаружить почти во всех рыбах и моллюсках. Это вещество вырабатывается

у тех рыб и животных, которые питаются другими рыбами или моллюсками,

так что рыбы-хищники, в особенности те, которые уже долго живут,

обладают более высокой концентрацией ртути.

Несмотря на отсутствие ограничений по содержанию ртути в тунце,

должностные лица периодически проверяют эту рыбу. По данным

Организации по поощрению ответственного промысла тунца, Япония

потребляет около 450 тыс. тонн тунца в год – больше, чем где-либо ещё в

мире, а между тем Министерство здравоохранения в 2005 г. обнаружило в

голубом тунце 0,7 промилле ртути, а также была обнаружена поразительная

концентрация в 6,1 промилле, что в 15 раз превышает предел содержания

ртути для других морепродуктов.

Правительство издало рекомендации для беременных женщин и

маленьких детей по ограничению употребления тунца, но кажется, что ртуть

обладает не самым высоким приоритетом у чиновников.

Цикл ртути в окружающей среде

Как и любой другой химический элемент, ртуть, являясь частью Земли, не

может ниоткуда взяться и никуда исчезнуть. В ходе своего круговорота,

находясь в беспрестанном движении, она постоянно изменяет свое

физическое состояние и химическую форму. В результате, чтобы проследить

судьбу ртути в окружающей среде, нужно учитывать все ее физические

свойства, геохимические и биологические реакции в почве, в воздухе, в воде

и в живом организме и специфические условия данной местности.

В земной коре ртуть встречается в среднем в концентрации 0,08 мг на

килограмм породы, хотя гранит в среднем содержит ртуть в концентрации

0,2 мг на килограмм. В результате выщелачивания соединения ртути могут

поступать в почву и в поверхностные воды. В районах ртутных

месторождений, содержащих киноварь, метациннабарит, ливингстонит,

поступление ртути в окружающую среду многократно возрастает.

С конца XVIII столетия, когда ртуть стала интенсивно использоваться

человеком, поступление ртути в окружающую среду многократно возросло.

Анализ донных отложений озер в Швеции показал, что в верхних слоях,

соответствующих периоду индустриализации, концентрация ртути в 5–7 раз

выше, чем в более позднее историческое время. Соответственно, содержание

ртути в атмосфере в индустриальных районах планеты гораздо больше, чем в

сельских. А в северном полушарии, где в основном сосредоточены

промышленно развитые страны, содержание ртути в морской воде, в воздухе

и человеческих волосах гораздо выше, чем в южном полушарии. В

Иркутской области концентрация ртути в воде у левого берега реки Ангары,

где в основном и расположены промышленные предприятия, почти в 4 раза

выше, чем у правого.

По данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ),

приблизительно 10 000 т ртути попадает в окружающую среду каждый год из

естественных и антропогенных источников и концентрация ртути в

атмосфере продолжает увеличиваться на 15 % с каждым годом.

Главным источником загрязнения окружающей среды ртутью являются

тепловые электростанции, работающие на угле. Уголь содержит различные

количества элементарной ртути, и при его сжигании происходит испарение и

выделение паров ртути в атмосферу. В мусоре, который муниципальные

учреждения, медицинские организации и каждый из нас выбрасывают в

мусорный бак — батарейки, электрические приборы, флуоресцентные

лампы, краски, пластик, термометры — присутствуют соединения ртути.

Оказавшись на свалке, ртуть может вырваться на свободу — попасть в

подземные воды или испариться в атмосферу. При сжигании таких отходов

на мусоросжигательных заводах также происходит загрязнение воздуха

ртутью. Даже крематории способствуют загрязнению атмосферы ртутью,

которая выделяется при сжигании трупов со стоматологическими пломбами,

содержащими амальгамы ртути.

В Иркутской области лидером по загрязнению поверхностных вод ртутью

является химическая промышленность, производящая хлор и каустическую

соду с использованием ртути в качестве катода. На 1 т получаемого хлора

предприятия “Усольехимпром” и “Саянскхимпром” используют от 500 до

600 г ртути. Всего за несколько лет своей деятельности эти предприятия

израсходовали 3262 т ртути.

Ртутьсодержащие отходы поступают в водные объекты в составе сточных

вод предприятий, производящих красители, пестициды, фармацевтические

препараты, некоторые взрывчатые вещества. Человек способствует

поступлению ртути в почву, внося туда неорганические и органические

удобрения (если это канализационные отходы и компост промышленного

производства) и применяя пестициды. Загрязнение ртутью может

происходить в результате аварий, халатности или даже из-за случайного

разлива ртути из градусника.

Человек извлек из земных недр много тысяч тонн ртути и использовал их

на свои нужды. После себя он оставил открытые месторождения горных

пород, все еще содержащих ртуть. Это ускорило процесс выветривания, в

результате которого еще большее количество ртути оказывается в атмосфере.

Вырываясь из жерла вулкана, испаряясь с поверхности воды, поднимаясь

в виде газа из разломов земной коры, поступая в природу в результате

человеческой деятельности, элементарная ртуть перемещается по воздуху

как пар или “верхом” на мельчайших частицах пыли. Больше 50 % общего

содержания ртути в воздухе представляет собой элементарную ртуть. В

таком состоянии она может находиться в воздухе от 1 до 2 лет и

переместиться на многие сотни километров от места своего первоначального

нахождения. Постепенно элементарная ртуть окисляется до растворимых в

воде ионов двухвалентной ртути, которые в конце концов вместе с дождевой

водой возвращаются на землю, чтобы либо оказаться в почве, в осадках на

дне морей, океанов и озер, либо снова превратиться в элементарную ртуть и

испариться обратно в атмосферу.

Оказавшись в воде, неорганическая ртуть может раствориться в ней,

осесть в донных отложениях или трансформироваться посредством бактерий

в метилртуть. Бактерии добавляют к атому ртути всего лишь один атом

углерода с тремя атомами водорода (-CH3), но это так изменяет ее свойства,

что она из просто опасной становится дьявольски опасной. Эффективность

метилирования зависит от концентрации ионов хлора и сульфата,

органического углерода, количества растворенного в воде кислорода. Где

содержание кислорода ограничено, например, на большой глубине или под

толстым слоем ила, метилртути образуется гораздо больше. Понижение рН

воды также влияет на этот процесс. Если кислотность воды в водоеме

понижена в результате прохождения кислотных дождей, то скорость

образования метилртути возрастает. Ртуть оседает на частицах глины или

почвы и становиться, таким образом, более доступной для метилирования.

Почему микроорганизмы метилируют ртуть, не совсем понятно.

Вероятно, неорганическая ртуть более ядовита для них, чем метилртуть (ведь

у бактерий нет ни почек, ни печени, ни нервной системы) и метилирование

— один из способов ее обезвредить. Как бы там ни было — это выгодно

бактериям, но становится неприятным для нас. Метилртуть покидает

микроорганизмы и начинает свой марш по пищевой цепи, который получил

название “биоаккумуляция”.

Биоаккумуляция — это процесс, когда токсическое вещество

накапливается в организме (включая человека) быстрее, чем выводится из

него. Если ртуть в течение какого-либо периода не поступает в организм, ее

концентрация постепенно снижается, если же поступление постоянно, то ее

концентрация может достигнуть опасного уровня. Скорость увеличения или

снижения содержания токсического вещества специфична для каждого

организма. Из тела человека ртутные соединения выводятся очень медленно.

Когда люди едят зараженную рыбу, метилртуть задерживается “погостить” в

их организме на довольно продолжительное время. Если они едят рыбу

достаточно часто, метилртуть поступает в организм быстрее, чем успевает

выходить из него. В результате она накапливается в их телах и при

достижении определенного уровня начинает проявлять токсичные эффекты.

Растворившись в воде, метилртуть может быть в такой низкой

концентрации, что ее трудно определить самыми современными

аналитическими методами, однако концентрация ртути на каждом уровне

пищевой цепи возрастает. Одним из первых принимает на себя атаку

метилртути фитопланктон, фильтруя ее из воды. Фитопланктон служит

кормом для зоопланктона, который уже поглощает ртуть в изначально

большей концентрации. В свою очередь, зоопланктон и фитопланктон

поедаются такой рыбой, как сорога, хариус, омуль, лещ, поэтому у них

концентрация метилртути возрастает еще больше. Этими рыбами питаются

хищные рыбы — окунь, щука — которые находятся выше по пищевой цепи

и, соответственно, накапливают в своем организме еще больше метилртути.

Рыбы и сами по себе поглощают метилртуть из воды, когда та проходит

через их жабры. Чем дольше живет рыба, тем больше ртути она накапливает.

В результате по сравнению с содержанием метилртути в воде, в рыбе ее

концентрация увеличивается в 1000–10000 раз, в зависимости от вида рыбы.

Замыкает же пищевую цепочку человек, питаясь рыбой, которая и становится

главным источником его отравления метилртутью. Метилртуть

накапливается в мышцах рыбы, поэтому в отличие от некоторых других

токсичных веществ, которые накапливаются в жировой ткани, ее содержание

практически нельзя снизить в результате кулинарной обработки.

В почве соединения ртути могут подвергаться тем же самым химическим

и биологическим трансформациям, что и в воде. Элементарная ртуть

образует различные соединения с ионами хлорида и гидроксида в почве. Так

же, как и в воде, в почве химический состав и жизнедеятельность живых

организмов влияет на образование и трансформацию органических

соединений ртути. В почве тоже может образовываться и метилртуть,

которая затем вместе с дождевыми или подземными водами опять

оказывается в озерах, реках и морях.

Как мы уже видели выше, метилртуть очень легко проникает в организм

человека через желудочно-кишечный тракт при потреблении рыбы,

содержащей метилртуть. Оттуда она поступает в кровь, вместе с которой

начинает путешествие по всему организму. Предполагают, что в организме

метилртуть связывается с одной из аминокислот, цистеином, в результате

образуется соединение, очень похожее на другую аминокислоту —

метионин, которое с помощью специальных белков, переносящих

аминокислоты, легко пересекает клеточные мембраны и быстро

распространяется по всем органам и тканям.

Одним из убежищ метилртути в организме являются волосы, где ее

концентрация может быть в 250 раз больше, чем в других тканях. Около 10 %

поступившей в организм метилртути концентрируется в центральной

нервной системе, где она остается в своей первоначальной органической

форме, но в других тканях — в почках и печени — она превращается в

соединения неорганической ртути.

Выделение метилртути из организма происходит с фекалиями, с мочой,

слюной и другими секретами желез пищеварительного тракта, но только

после того, как она превратилась в неорганическую ртуть. В день из

организма может выделиться менее 1 % содержащейся в нем метилртути,

поэтому половина этой гадости может быть выведена из организма за 76

дней, если, конечно, за это время не было новых поступлений.

В Минамате родились 23 ребенка с сильной задержкой в умственном и

психическом развитии, потому что их матери ели отравленную метилртутью

рыбу. В то же время у самих матерей наблюдались только слабые проявления

отравления или их не было вообще. Ребенок может родиться внешне

совершенно здоровым, но патологические нарушения могут проявиться

позже как задержка развития, нарушение речи и координации движений.

Основным источником поступления метилртути в организм человека

является потребление зараженной ртутью рыбы. При обычной диете человек

без ущерба для своего здоровья может есть рыбу, у которой максимальный

уровень метилртути не превышает 1 мкг/кг. Однако здесь следует принимать

во внимание, как часто человек ест рыбу и какой вид рыбы предпочитает.

Люди, которые регулярно и часто потребляют большие количества рыбы,

особенно хищных видов, больше накапливающих в себе метилртути,

подвергаются более сильной опасности. Особую осторожность должны

соблюдать женщины детородного возраста. По оценкам ЕРА, от 1 до 3 %

женщин в возрасте от 15 до 44 лет едят достаточное количество рыбы, чтобы

иметь риск родить ребенка, который уже в утробе матери испытал на себе

отрицательное действие метилртути. Поэтому беременным женщинам

рекомендуется избегать есть рыбу, концентрация ртути в которой превышает

0,5 мкг/кг. Если уровень ртути в рыбе колеблется от 0,5 до 1 мкг/кг, то людям

следует ограничить ее потребление и совсем не есть рыбу, если ртути в ней

больше, чем 1 мкг/кг. В России — ПДК ртути в рыбе 0,3 мг/кг для

планктоноядных и 0,6 мг/кг для хищных видов (окунь, щука).

Иногда источником отравления ртутью становится зерно, обработанное

ртутьорганическими препаратами, например, гранозаном.

Этилмеркурхлорид, являющийся действующим веществом гранозана,

обладает большой стойкостью, вследствие чего ошибочное использование

протравленного им зерна или продуктов из него для пищевых или кормовых

целей может привести к тяжелым отравлениям даже спустя много времени

после его переработки. Токсичность зерна в этом случае сохраняется и после

многократного промывания его в воде.

Заключение

Сейчас ядовитость ртути общеизвестна. Из всех ее соединений особенно

опасны легкорастворимые соли, например, хлорид HgCl2 (сулема – раньше

ее широко использовали как антисептик); смертельная доза сулемы при

попадании в желудок составляет от 0,2 до 0,5 г. Опасна и металлическая

ртуть, особенно при регулярном ее поступлении в организм. Но это –

малоактивный металл, с желудочным соком не реагирует и выводится из

желудка и кишечника почти полностью.

Существует несколько способов попадания ртути в организм.

1. Ртуть легко испаряется, а ее пары, попадая в легкие, полностью

задерживаются там и вызывают впоследствии отравление организма, хотя и

не такое быстрое, как соли ртути.

2. Другой возможный источник отравления – органические производные

ртути. Эти чрезвычайно ядовитые производные образуются в результате так

называемого биологического метилирования. Оно происходит под действием

микроорганизмов, например, плесени и характерно не только для ртути, но и

для мышьяка, селена, теллура

3. Отходы предприятий, внесенных в список объектов первоочередного

внимания, почти в половине случаев содержат ртуть, а также дымы

мусоросжигателей на заводах, где используется этот металл.

Для ртутного отравления характерны головная боль, покраснение и

набухание десен, появление на них характерной темной каймы сульфида

ртути, набухание лимфатических и слюнных желез, расстройства

пищеварения. При легком отравлении через 2–3 недели нарушенные

функции восстанавливаются по мере выведения ртути из организма (эту

работу выполняют в основном почки, железы толстых кишок и слюнные

железы).

Список литературы

1. И. К. Ларин, Доктор физико-математических наук

(Институт энергетических проблем химической физики РАН)

Опубликовано в журнале "Наука и жизнь", N 1, 2001 г. Статья «Химия и

алхимия озонового слоя»

2. www.baikalwave.eu.org – электронный экологический журнал "Волна"

№ 22 (1) 2000. Статья «Серебро живое и мертвое - ртуть, здоровье и

окружающая среда».

3. Популярная библиотека химических элементов. Книга 2-я. М., Наука,

1983

4.Трахтенберг Т.М., Коршун М.Н. Ртуть и ее соединения в

окружающейсреде. Киев, 1990

5.Леенсон И.А. Занимательная химия. В 2 частях. М., Дрофа, 1996