Истощение озонового слоя атмосферы – глобальная угроза жизни на планете

   Введение

   Ртуть — химический элемент, переходный металл

               Группа IIB  Тяжёлая жидкость серебристо-белого цвета.  

   Ртуть – один из семи металлов, известных  с древнейших времен. Несмотря на то, что ртуть относится к рассеянным элементам и в природе ее очень мало (7·10–6% в земной коре, примерно столько же, сколько и серебра), она встречается в свободном состоянии в виде вкраплений в горные породы. Кроме того, ее очень легко выделить из основного минерала – сульфида (киновари). Пары ртути легко конденсируются в блестящую, как серебро, жидкость. Ее плотность настолько велика (13,6 г/см3), что ведро со ртутью обычный человек даже не оторвет от пола.

   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. В чем же ее опасность? Оказывается, 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. При этом происходят специфические биохимические реакции, окисляющие ртуть. Ионы ртути прежде всего реагируют с SH-группами белковых молекул, среди которых – важнейшие для организма ферменты. Ионы Hg2+ реагируют также с белковыми группами –СООН и NH2 с образованием прочных комплексов – металлопротеидов. А циркулирующие в крови нейтральные атомы ртути, попавшие туда из легких, также образуют соединения с белковыми молекулами. Нарушение нормальной работы белков-ферментов приводит к глубоким нарушениям в организме, и прежде всего – в центральной нервной системе, а также в почках.

   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. Ртуть и ее неорганические соединения, которые широко используются на многих производствах, со сточными водами попадают на дно водоемов. Обитающие там микроорганизмы превращают их в диметилртуть (CH3)2Hg, которая относится к числу наиболее ядовитых веществ. Диметилртуть далее легко переходит в водорастворимый катион HgCH3+. Оба вещества поглощаются водными организмами и попадают в пищевую цепочку; сначала они накапливаются в растениях и мельчайших организмах, затем – в рыбах. Метилированная ртуть очень медленно выводится из организма – месяцами у людей и годами у рыб. Поэтому концентрация ртути вдоль биологической цепочки непрерывно увеличивается, так что в рыбах-хищниках, которые питаются другими рыбами, ртути может оказаться в тысячи раз больше, чем в воде, из которой она выловлена. Именно этим объясняется так называемая «болезнь Минамата» – по названию приморского города в Японии, в котором за несколько лет от отравления ртутью умерло 50 человек и многие родившиеся дети имели врожденные уродства. Опасность оказалась так велика, что в некоторых водоемах пришлось приостановить лов рыбы – настолько она оказалась «нашпигованной» ртутью. Страдают от поедания отравленной рыбы не только люди, но и рыбы, тюлени.

   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).

   Если  поступление ртути в организм происходит малыми дозами, но в течение  длительного времени, наступает  хроническое отравление. Для него характерны прежде всего повышенная утомляемость, слабость, сонливость, апатия, головные боли и головокружения. Как видно, эти симптомы очень легко спутать с проявлением других заболеваний или даже с недостатком витаминов. Поэтому распознать такое отравление непросто. Из других проявлений ртутного отравления следует отметить психические расстройства. Раньше их называли «болезнью шляпников», так как для размягчения шерсти, из которой изготовляли фетровые шляпы, использовали нитрат ртути Hg(NO3)2.

   А вот лампы дневного света представляют определенную опасность: каждая из них  содержит до 0,2 г жидкой ртути, которая, если трубку разбить, начнет испаряться и загрязнять воздух. 

   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.