Приложение М

Загрязнение ртутью: причины и последствия

Глобальная хозяйственная деятельность человечества приводит к существенным изменениям естественных циклов многих элементов. Такие циклы становятся природно-антропогенными и характеризуются определенными нарушениями в отлаженном миллионами лет механизме функционирования биосферы. Это в полной мере относится и к ртути. Ниже приводится статья ученого из МГУ им. М. В. Ломоносова Петросяна В. С. [61].

О ртути. В настоящее время наиболее распространенными в окружающей среде являются: металлическая ртуть Нg⁰, ее неорганические соединения — соли двухвалентной ртути типа HgX₂ и органические производные — ртутьорганические соединения типаRHgX. Другие возможные формы, например, неорганические соли одновалентной ртути типа каломели Hg₂ X₂ или полные ртутьорганические соединения типа R₂ Hg, безусловно, менее типичны, однако, как будет видно ниже, также могут вызывать экотоксикологические эффекты, что иногда приводит к летальному исходу.

Нg⁰ — жидкий металл с температурой кипения 357⁰ С, летучий (в одном кубометре насыщенного при 25⁰С воздуха может содержаться до 20 мг Нg), почти нерастворим в воде (максимум 0,28мкМ/л при 25⁰С).

Токсичность металлической ртути обусловлена тем, что при ее вдыхании ртутные пары легко абсорбируются в почках, мозге и других внутренних органах с последующим бионакоплением, преодолением плацентарного барьера, что приводит к острому отравлению и разрушению легких. В тканях живых организмов металлическая ртуть претерпевает процессы окисления, превращаясь в основном в соединения двухвалентной ртути.

Типичным представителем солей двухвалентной ртути является сулема HgCl₂ - негидролизующееся соединение с ковалентными связями. Ее температура плавления ~ 277⁰С, растворимость в воде 69 г/л, а в органических растворителях — весьма высокая. Сулема достаточно реакциоонноспособна по отношению к биологически активным молекулам, давая с белками соединения типа RSHgSR, приводя к агглютинации (склеивание) эритроцитов и ингибированию ферментов, чем и обусловлена известная токсичность HgCl₂. Соединения этого типа легко накапливаются в почках, но, в отличие от металлической ртути, не могут эффективно преодолевать кровяной или плацентарный барьер. Острые отравления солями ртути вызывают осаждение белков из мукомембран желудочно-кишечного тракта, обусловливая боль, рвоту и расстройство желудка. Если отравившийся все же выживает, то решающий удар наносится по печени, вызывая гемолиз эритроцитов.

В метилртутных солях типа CH₃ HgX связь Нg-С весьма устойчива, не разрушается водой и слабо взаимодействует с кислородсодержащими основаниями и кислотами, но при замене СН₃ на С₆ Н ₅ или CH₃ OCH₂ CH₂ связь Hg- C разрывается достаточно легко.

При взаимодействии с галогеноводородными кислотами или содержащими азот, фосфор и серу основаниями реакции протекают достаточно энергично, чем и объясняется высокая токсичность метилртутных солей по отношению к живым организмам. Метилртутные соли примерно на пять порядков (в 100 тыс. раз!) более токсичны, чем неорганические соли ртути HgX₂ , и привели к эпидемиологическим нейротоксическим заболеваниям и массовым смертям в Японии в 1950 - 60 гг. и в Ираке в 1972 г. вследствие потребления населением этих стран отравленных метилртутными соединениями рыбы и зерна.

Максимальной токсичностью, (на шесть порядков, т.е. в миллион раз! большей, чем метилртутные соли), обладает трудно обнаруживаемая в окружающей среде диметилртуть CH₃ HgCH₃ , от отравления которой погибли не только химики, впервые синтезировавшие ее в 1865г, но и некоторые из тех, кто контактировал с ней в наши дни.

До осуществленной человеком научно-технической революции ртуть и ее соединения существенно не влияли на окружающую среду, так как их концентрации в природе были крайне малы (8,3х10^-6 %). По мере развития цивилизации применение ртути и ее соединений становилось все более интенсивным, мировая промышленность в последнее время ежегодно производит около 9 000 т металлической ртути, а всего в двадцатом столетии было произведено примерно 500 тыс. т, из которых значительная часть в итоге оказалась в окружающей среде. Это антропогенное влияние существенно нарушило нормальный биогеохимический цикл ртути (рисунок 1), в результате чего биосфера наряду с влиянием других экотоксикантов стала испытывать и негативные эффекты ртути и ее производных.