
О нас \| История и Успехи \| Миссия \| Манифест
Сети МСоЭС

  Члены МСоЭС
  Как стать
  членом МСоЭС
Дела МСоЭС

  Программы МСоЭС
  Проекты и кампании
   членов МСоЭС

СоЭС-издат

  Новости МСоЭС
  "Экосводка"
  Газета "Берегиня"
  Журнал Вести СоЭС
  Библиотека
  Периодика МСоЭС
Предыдущий выпуск | Архив | Следующий выпуск
*******************************************************************
*  П Р О Б Л Е М Ы  Х И М И Ч Е С К О Й  Б Е З О П А С Н О С Т И  *
*******************************************************************
****       Х И М И Я *  И *  Ж И З Н Ь              ***************
*******************************************************************
**                         Сообщение UCS-INFO.871, 22 мая 2002 г. *
*******************************************************************
                                              Очень тяжелые металлы

          ЗАГРЯЗНЕНИЕ РТУТЬЮ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

    Ртуть в атмосфере
    Одним из источников поступления ртути в атмосферу является дегазация
земной коры. В атмосфере постоянно содержится 200-250 т ртути. Ртуть
содержится примерно в равных количествах в виде паров и в аэрозольном
состоянии. Время нахождения ртутных паров в атмосфере колеблется от 0,4
до 3 лет. В слабозагрязненном воздухе концентрация ртути составляет
0,8-1,2 нг/м3, в районах крупных ртутных месторождений - до 240 нг/м3, в
районах газовых месторождений - до 70000 нг/м3, в то время как среднее
содержание ее в атмосфере 0,5-2,0 нг/м3. Содержание ртути в воздухе
вокруг предприятий, производящих или потребляющих ртуть, на расстоянии до
2 км может превышать ПДК в 4-5 и более раз. В радиусе 5 км от
организованного источника выпадает не более 6-10 % валового выброса
ртути, около 60 % переносится на расстояние до 100 км.
    О масштабах ртутного загрязнения воздуха закрытых помещений
свидетельствуют результаты обследования образовательных и медицинских
учреждений. Более чем в половине из охваченных обследованием нескольких
сотен школ имеются источники и очаги ртути. Каждый второй объект из
больниц, поликлиник и стоматологических кабинетов показывает наличие ртути
и ее паров. В жилых помещениях, где разбивался хоть один термометр,
концентрация паров ртути спустя годы превышает ПДК. В связи с этим должна
быть выработана система общегосударственных мероприятий по наблюдению,
контролю и ликвидации ртутных загрязнений.
    В геохимических циклах ртути большую роль играет ее атмосферный
перенос. Из техногенных источников ртуть поступает в окружающую среду
преимущественно с атмосферными осадками. Германскими специалистами
разработаны модели для оценки долговременного переноса и химической
трансформации соединений ртути, с помощью которых определены масштабы
сброса атмосферной ртути в Северное и Балтийское моря. Изучены особенности
поведения неорганических соединений двухвалентной ртути и роль частиц сажи,
осаждающих на себя ртуть. Правильность модели подтверждена измерениями
сброса ртути в Скандинавском регионе: в Северное и Балтийское моря -
5-12 т/год.
    Атмосферные выпадения приводят к тому, что большая часть ртути
осаждается в озерах и других водных объектах. Для изучения этого процесса
в сельских местностях штатов Миннесота, Северная Дакота и Мичиган (США)
были созданы 7 станций, проводивших мониторинг ртутного осаждения.
Трехлетнее исследование показало, что величина ртутного выпадения зависит
от скорости осаждения больших концентраций ртути летом. Оценки ежегодных
выбросов ртути в штате Миннесота показывают, что величины осаждения в
последние годы превышают показатель 1990-1992 гг. приблизительно в 2 раза.
    Одним из основных источников загрязнения атмосферы ртутью является
сжигание различных отходов. В продуктах горения угля около 20-50 %
находится в виде элементарной ртути (Hg(0)), а около 50-80 % - Hg(+2) (в
виде HgCl2). При сжигании других видов отходов соотношение форм Hg(0) и
Hg(+2) составляет 10-20 и 75-86 % соответственно. Распределение ртути между
этими двумя формами в газовых выбросах зависит от концентраций взвешенного
C, HCl и других загрязняющих веществ. Величина и характер выбросов ртути из
источников горения определяются как формами ее существования в газовом
потоке, так и механизмом контроля выбросов, т.е. применяемыми очистными
фильтрами и системами поглощения. Hg(+2) хорошо растворима в воде и поэтому
может удаляться из загрязненной выбросами атмосферы при сухом или мокром
осаждении вблизи источника загрязнения. Сочетание высокого давления пара и
низкой растворимости в воде способствует переносу Hg в атмосфере на дальние
расстояния. Фоновое содержание ртути в атмосфере обусловлено в основном
присутствием Hg(0). Она удаляется из атмосферы при сухом выпадении на
земную поверхность и мокрым осаждением после окисления Hg(0) и ее перевода
в водорастворимую Hg(+2).

    Ртуть в воде
    В Мировом океане накоплено около 50 млн т соединений ртути, а
естественный вынос ртути в океан в результате эрозии составляет 5 тыс. т в
год. При ПДК для поверхностных вод 0,0005 мг/л концентрации растворенной
ртути в природных водах варьируют от нанограммов до микрограммов в литре
(для незагрязненных водных экосистем менее 1 мкг/л). При этом в хорошо
аэрируемых водах, для которых окислительно-восстановительный потенциал
среды Е(h)>0,5, преобладает двухвалентная ртуть (в виде Нg(+2) или CH3Hg+),
а при восстановительных условиях - Hg(0). При интенсивном взаимодействии
ртути с твердыми взвешенными частицами размером менее 0,45 мкм доля
связанной ртути в 10 тыс. раз больше, чем растворенной. В донных отложениях
ртуть практически полностью связана с фракцией частиц диаметром менее 20
мкм. Среднее фоновое содержание растворенной ртути в реках и озерах
составляет 0,09 мкг/л и взвешенной ртути - 0,23 мкг/л.
    Основной путь попадания ртути в водные экосистемы - сбросы сточных вод
в виде гомогенных и коллоидных растворов и взвесей. Количество антропогенной
ртути, поступающей в поверхностные водные экосистемы, составляет 57 тыс. т,
что в 10 раз превышает поступление из природных источников. В водных
экосистемах катионы ртути образуют большое количество устойчивых комплексных
соединений с различными органическими и неорганическими лигандами.
    Закономерностей в распределении Hg по площади не установлено. Содержание
Hg-взвеш зависит от содержания взвешенного вещества. Оно обычно минимально
ранней весной, несколько повышается летом, падает осенью и повышается в
периоды зимних штормов. Основными источниками поступления ртути являются:
региональный привнес в виде мокрых и сухих осадков, поступление из городских
районов, привнес реками, незначительная доля приходится на подземные воды.

    Ртуть в почве
    Загрязнение почв ртутью определяется функционированием предприятий
цветной металлургии, применением ртутьсодержащих фунгицидов, использованием
сточных вод в целях орошения и разработкой месторождений ртути. Накопление
ртути в окружающей среде некоторые авторы связывают с применением соединений
ртути в сельском хозяйстве. В настоящее время соединения ртути в большинстве
стран используются практически только в качестве протравителей семян.
Наиболее широкое применение получили различные соли метилртути,
этилртути, метоксиэтилртути и фенилртути.
    Ртуть в почвенном покрове распределяется неоднородно, концентрации ее
зависят от уровня содержания ртути в почво-образующих породах и колеблется
в пределах 0,005-1,275 мг/кг (Сибирь), 0,005-0,46 мг/кг (США). Распределение
ртути по профилю зависит от свойств почв - гранулометрического,
количественного и качественного состава органического вещества, рН среды,
содержания карбонатов.
    Высокие концентрации ртути наблюдаются в почвах на территории вблизи
ртутных месторождений, особенно находящихся над рудными телами. В почвах
ртутных ореолов рассеяния содержание ртути в 2-3 раза выше фоновых
значений. Большое влияние на закрепление ртути в почве оказывают
органические вещества. В одном и том же элементарном ландшафте ртуть в
большей степени аккумулируется в обогащенных органикой участках. Вниз по
разрезу доля ртути, переходящей в солянокислую вытяжку, увеличивается с
уменьшением количества гумуса. Таким образом, процессы перераспределения
ртути в малом цикле почва - растение усиливают депонирующую роль почвы и
ее информативность для выявления загрязнения окружающей среды.
    В почвах большая часть ртути связана с гуминовыми кислотами и гумином,
которые являются основной Hg-депонирующей фазой. Меньшие количества ртути
найдены в подвижных фракциях гумуса-фульвокислотах (ФК) и свободных
(агрессивных) ФК (СФК). Доля Hg-ФК и Hg-СФК сравнима с Hg-гумином и Hg-ГК
в городских почвах. Городские почвы обогащены подвижными формами Hg.
Среднее содержание Hg в верхних горизонтах почвы составляет 0,23-0,25 мг/кг.
    Влияние гуминовой кислоты (ГК) на загрязнение красной и аллювиальной
почв изучены в Китае. При этом выявлено, что в аллювиальной почве при
содержании ГК >0,2 г/кг в растениях не обнаружена усвоенная ртуть (предел
определения <2,5 мкг/кг), хотя количество вносимой в почву ртути составило
8 мкг/кг. Количество усваиваемой ртути уменьшается с увеличением содержания
ГК в красной почве. В исследованных почвах установлена значительная
положительная корреляционная связь между содержанием ГК и Hg-орг (коэффициент
корреляции для красной почвы - 0,974, для аллювиальной - 0,979), что
объясняется образованием металлоорганических соединений. Увеличение
содержания ГК в почве снижает количество Hg, усваиваемой растениями, именно
из-за связывания последней в органический комплекс; это также значительно
снижает масштаб выноса Hg из почвы. Эта закономерность особенно четко
проявляется в аллювиальной почве с более низким содержанием глинистой
фракции. Использование ГК в качестве вещества, контролирующего перенос Hg
в сильно загрязненных почвах, предотвращает ее попадание в пищевую цепь.
Деятельность микробов может преобразовать металлоорганический комплекс
Hg(II) в Hg(0) с последующей миграцией ртути в атмосферу путем испарения.
Определение формы содержания тяжелых металлов в почве дает возможность
прогнозировать их поведение и разработать методики для очистки
загрязненных почв.
    Органические соединения ртути используются в сельском хозяйстве в
качестве фунгицидов, пестицидов, а также в фармацевтической промышленности.
В основе рекультивации земель, загрязненных ртутью, лежит перевод ртути в
химически и биологически малоактивные формы. Использование биохимического
метода основано на использовании растений - концентратов селена. Они
способствуют "вытягиванию" ртути из более глубоких в верхние горизонты
почвы и затем превращают ее в малорастворимый селенид ртути, не участвующий
в биохимических процессах. Как полагают, эти растения могут найти применение
для перевода ртути в биологически неактивный селенид при лечении ртутных
интоксикаций.

    Ртуть в растениях
    Наличие остаточных токсикантов в почве, в частности, тяжелыx металлов,
может вызвать загрязнение растений, произрастающих на ней. Загрязнение
почвы ртутью оценивается вблизи источника загрязнения, а доступность ртути -
по степени ее поглощения растениями. По валовому количеству ртути в почве
нельзя судить о степени ее поглощения растениями, поскольку доступность
элемента зависит от многих параметров, среди которых рН, количество
органического вещества и карбонатов в почве.
    Растения чаще всего содержат ртуть в меньших количествах, чем почвы,
но в процессе минерализации растительных остатков возможно накопление
ртути в верхних горизонтах. Величина отношения корни/надземная часть обычно
меньше 1. Тонкие корни в большей степени, чем крупные, накапливают ртуть и
играют роль барьера. В дерновом горизонте почв наблюдается отчетливое
увеличение содержания ртути в надземных и корневых органах растений
(0,018-3,0 мг/кг) по мере повышения ее концентрации в почве. Минимальное
содержание Hg (0,01-0,02 мг/кг) накапливается в растениях, произрастающих
на почвах с низкими концентрациями ртути (до 0,10 мг/кг).
    Исследования миграции ртути в системе атмосфера - растение - почва в
Байкальском регионе показали, что ртуть, поступающая из атмосферы в виде
паров, сорбируется хвоей и прочно удерживается ею. При введении ртути в
крону в виде азро-гидрозоля дальнейшее ее поведение определяется степенью
общей минерализации аэрогидрозоля, а не концентрацией в нем ртути. При
низкой минерализации ртуть ведет себя так же, как и газообразная; если
минерализация достаточно высока, то ртуть, связанная хвоей, быстро
распределяется по всему растению и через сутки поступает в заметных
количествах в почву, а из почвы - снова в атмосферу. По санитарным нормам
РФ содержание соединений ртути в растениях (картофель, овощи, зерновые)
лимитируется на уровне 0,02-0,03 мг/кг. Ртуть на организменном, клеточном,
субклеточном, ферментном и молекулярном уровнях вызывает различные
негативные экотоксикологические эффекты - ингибирование клеточного дыхания,
понижение ферментной активности и др.
    Концентрация ртути в листьях и ризомах водорослей Thalassia testudinum
из различных пунктов вблизи побережья Венесуэлы колеблется в пределах 3-6
и 8-15 ч/млн соответственно при ее концентрации в донных отложениях
6-9 ч/млн. На участках с повышенным общим уровнем антропогенного загрязнения
морской среды концентрация ртути в донном грунте достигала 26-37, а в
листьях и ризомах водорослей соответственно 16-30 и 21-47 ч/млн. Из этого
следует, что ризомы водорослей способны накапливать ртуть из загрязненного
ею донного грунта и могут служить ее источником для многих эпифитных
организмов.
    Ртуть в концентрациях более 557 мг/кг обнаружена в корнях и побегах
водных и наземных растений в зоне расположения завода по производству
поташа. Отмечена корреляция содержания в растениях с концентрациями ртути
в почве и воде. Наибольшей устойчивостью к токсическому действию ртути
обладают Cyperus rotundus, Cynodon dacrylon и Chloris barbata (в порядке
увеличения). Среди водных растений максимальная концентрация Hg обнаружена
в корнях и побегах Marsiela sp. и Paspalum scrobiculatum, а минимальная -
у Васора monniera. Большинство наземных растений характеризуется разной
концентрацией Hg в корнях и надземных органах. Биоаккумуляции Hg в растениях
риса, выращенного на прилегающих к заводу полей, не установлено, однако
она определена в капусте и амарантусе, произраставших на одном из наиболее
загрязненных участков. Полученные результаты свидетельствуют о мозаичном
распределении участков повышенного загрязнения Hg в зоне расположения
завода по производству поташа.

    Ртуть в пищевых продуктах и животных организмах
    Наибольшую опасность представляют соединения ртути, которые в некоторых
объектах окружающей среды накапливаются в довольно существенных количествах
и попадают в пищевые цепи человека с водой и пищей (рыба). Примером могут
служить массовые отравления населения Японии (болезнь Минамата) ртутью в
1943-1970 гг. из-за слива заводом Тиссо большого количества сточных вод,
загрязненных солями метилртути.
    Соли двухвалентной ртути, особенно органическая ртуть, легко поглощаются
водными организмами. Водные беспозвоночные, и особенно водные насекомые,
накапливают ртуть в высоких концентрациях. Рыба также поглощает этот металл
и удерживает его в тканях главным образом в виде метилртути. Содержание
ртути в морских животных, обитающих около Атлантического побережья Канады,
характеризуется следующими данными (табл.).

    Таблица. Накопление ртути в организме морских животных

Вид                                   Содержание ртути, мг/кг

Треска                                      0,02-0,23
Крабы                                       0,06-0,15
Сельдь                                      0,02-0,09
Тунец                                       0,33-0,86
Камбала                                     0,07-0,17
Лангуст                                     0,08-0,20
Меч-рыба                                    0,82-1,0
Устрица                                     0,02-0,14
Двустворчатые моллюски                      0,02-0,11

    Приведенные данные свидетельствуют о высоком содержании ртути в рыбе
и организме других животных. Ртуть в количестве 0,1-0,7 мг/кг обнаружена
также в рыбе у берегов Дании, Швеции, Греции, Югославии, Турции, Канады,
Перу, США. В воде озер Северной Америки содержание ртути составляло 0,09-1
мкг/л, а в рыбах (щука, налим) 9,16-12,13 мг/кг. Отмечается, что переход
ртути из воды в организм рыбы сильно зависит от рН воды. При более низком
рН поглощение и накопление соединений ртути в рыбах протекает более
интенсивно. Если при рН 5,0 за определенное время в рыбе накапливается
2,7 мг/кг ртути, то за такое же время при рН 7,5 - всего лишь 0,4 мг/кг.
    Методом атомно-абсорбционной спектрометрии в 1988-1989 гг. установлены
выраженные межвидовые и пространственные различия концентрации ртути в
бентосных беспозвоночных, свидетельствующие о загрязнении водной среды
Гданьского залива и прилегающих вод ртутью, попадающей из диффузных
источников на побережье. Максимальная концентрация общей ртути, достигавшая
0,24 мг/кг, зарегистрирована в мягких тканях моллюсков. В целом концентрация
ртути у отдельных видов растений и животных оставалась в пределах 0,015-0,13
и 0,002-0,02 мг/кг в перерасчете на сухой и сырой вес ткани соответственно,
что сопоставимо с минимальным уровнем загрязнения ртутью тех же видов,
зарегистрированным другими авторами в Балтийском море за пределами
Гданьского залива.
    В 1975-1981 гг. в морской камбале (Pleuronectes platessa)
регистрировались высокие концентрации Hg (0,38 мг/кг) при выраженной
индивидуальной изменчивости загрязнения. После 1982 г. концентрация Hg
снизилась до уровня 0,23 мг/кг, что в целом на 40 % меньше, чем в
предшествующий период. В речной камбале (Platichthys flesus) в ходе
15-летних наблюдений регистрировали устойчивое снижение уровня Hg с
0,18 мг/кг в 1971 г. до 0,06 мг/кг в 1990 г. В 1971-1972 гг. концентрация
Hg в 10 % особей превышала максимально допустимый уровень 0,3 мг/кг (после
1973 г. такие особи не регистрировались). Уровень загрязнения ртутью лиманды
(L. Limanda) на протяжении того же периода оставался практически постоянным
(0,09-0,13 мг/кг), а случаи превышения допустимого уровня не отмечались.
Полученные результаты свидетельствуют о снижении уровня загрязнения ртутью
прибрежных вод.
    В связи с наличием ртути в рыбах и других морских организмах значительные
количества обнаружены в диких птицах, особенно тех, что питаются морскими
организмами. У некоторых перелетных птиц обнаружено от 6 до 97 мкг/кг ртути,
однако подобные концентрации не опасны. Формы, в которых ртуть накапливается
в организмах птиц, разнообразны и зависят от вида, органа и места обитания.
Анализ содержания ртути в перьях морских птиц Северной Атлантики показывает
наличие тенденции к уменьшению концентрации ртути с юго-запада на
северо-восток. Наибольшие концентрации ртути найдены в перьях тупиков
(1,5-11,4 мг/кг) и трехпалых чаек (1,7-6,8 мг/кг) вне зависимости от района
их обитания. Наименьшие количества ртути обнаружены в перьях кайр
(0,5-2,2 мг/кг). Промежуточные значения загрязнения пера ртутью отмечены у
гагарок (0,8-5,8 мг/кг).

    Накопление ртути в биологических средах человека
    При поступлении ртути в организм человека в повышенных концентрациях
она способна накапливаться во внутренних органах - печени, почках,
сердце и головном мозге. В организм человека ежесуточно с пищей и жидкостью
поступает 15 мкг ртути, с воздухом - 1 мкг. Интоксикация происходит в
основном через дыхательные пути, что обусловлено высокой летучестью ртути.
Вдыхаемые элементарная ртуть и ее неорганические соединения всасываются
на 80-85 %. В желудочно-кишечном тракте человека элементарная ртуть
практически не всасывается, а неорганические соли всасываются в количестве
8-15 %, метилртуть - практически полностью. Соли и кислород воздуха,
содержащиеся в крови, способствуют погло щению ртути, ее окислению и
образованию ртутных солей. Токсическое действие оказывают главным образом
ионы ртути и ее органические соединения. Сложные органические соединения
ртути распадаются значительно быстрее, чем простые, и выводятся в основном
с мочой. Биологический период полувыведения неорганических соединений
ртути - 30-60 суток, для ртути, содержащейся в пище, - 70 суток, для
метилртути, содержащейся в рыбе, - 200 суток. Ртуть накапливается в почках
(0,2-2,8 мг/кг), печени (0,2-03 мг/кг), головном мозге (0,1 мг/кг).
Концентрация ртути в цельной крови - 1' 50 мкг/л, плазме - 2-3, женском
молоке - 0,05-18, моче - 3 12, волосах - 0,2-38 мг/кг. Относительное
содержание ртути в эритроцитах одного и того же человека может меняться
более чем в 5 раз. Выводится ртуть в основном с мочой (0-35 мкг/сут.),
с фекалиями выделяется до 10 мкг /сут, с волосами - 0,9 мкг/сут., некоторое
количество - с потом.
     Грановский Э.И., Хасенова С.К., Дарищева А.М., Фролова В.А.
    "Загрязнение ртутью окружающей среды и методы демеркуризации",
     Алматы, 2001, 100 с.

**************************************************************
* Бюллетень выпускается Союзом "За химическую Безопасность"  *
*                       (http://www.seu.ru/members/ucs)      *
* Редактор и издатель Лев А.Федоров.   Бюллетени имеются на  *
* сайте:        http://www.seu.ru/members/ucs/ucs-info       *
* ***********************************                        *
*      Адрес:  117292 Москва, ул.Профсоюзная, 8-2-83         *
*      Тел: (7-095)-129-05-96, E-mail: lefed@online.ru       *
**************************     Распространяется              *
* "UCS-PRESS" 2002 г.    *     по электронной почте          *
**************************************************************
Предыдущий выпуск | Архив | Следующий выпуск
Подпишитесь на электронный бюллетень "Химия и жизнь"