Введение
Ртуть относится к ультрамикроэлементам и постоянно присутствует в организме, поступая с пищей и водой. Ртуть не выполняет никакой физиологической функции в организме человека. Она высокотоксична и кумулятивна. Ртуть широко распространена во всех элементах окружающей среды в силу высокой летучести паров металла, но гигиеническое значение имеют локальные очаги антропогенного загрязнения, к сожалению, встречающиеся часто как на городских территориях, так и в сельской местности.
Источники антропогенного загрязнения окружающей среды ртутью — ТЭЦ, заводы цветных металлов, целлюлозобумажные, цементные. Имеет значение поступление ртути, связанное с применением ртутьсодержащих сельскохозяйственных фунгицидов. Из атмосферного воздуха пары и аэрозоли соединений ртути попадают в водные объекты в результате седиментации и с осадками.
Воздействие ртути на организм
Ртуть в виде неорганических соединений
В первую очередь катионы Hg реагируют с SH-группами белков («тиоловые яды»), а также с карбоксильными и аминными группами тканевых белков, образуя прочные комплексные соединения — металлопротеиды. В результате возникают глубокие нарушения функций центральной нервной системы, особенно высших ее отделов. Для неорганических соединений ртути характерны поражения почек и печени.
Ртуть в виде органических соединений
Наибольшее значение играет метилртуть, которая хорошо растворима в липидных тканях и быстро проникает в жизненно важные органы, и в том числе в мозг. В результате возникают изменения в вегетативной нервной системе, периферических нервных образованиях, в сердце, сосудах, кроветворных органах, печени и др., нарушения в иммунобиологическом состоянии организма. Соединения ртути обладают также эмбриотоксическим действием (приводят к поражению плода у беременных).
Неорганическая ртуть в природных водах способна к метилированию. Необходимо отметить, что патогенез и клинические проявления интоксикации органическими соединениями ртути принципиально отличаются от интоксикации неорганической ртутью. В силу этого гигиенические нормативы для неорганической ртути и ее алкилпроизводных различны, что необходимо учитывать при организации лабораторного контроля качества воды. Считается, что в источнике водоснабжения, загрязненном неорганическими соединениями ртути, метилированная в результате естественных процессов (более токсичная) ртуть составляет 0,1 % общего загрязнения. Из этого следует, что вода, содержащая неорганическую ртуть на уровне гигиенического норматива, будет безопасна и в отношении алкилртути.
Короткий видеоролик ниже наглядно демонстрирует негативное воздействие ртути на клетки мозга и описывает механизм этого воздействия:
Ртуть в гидросфере
Считается, что в Мировом океане к концу второго тысячелетия накопилось около 50 миллионов тон соединений ртути, а естественный вынос ртути в океан в результате эрозии составляет примерно 5 тыс. т в год. Интенсивное связывание ртути с твердыми взвешенными частицами приводит к тому, что фактор концентрирования составляет величину порядка 1,3–1,8?105, то есть доля ртути, связанной со взвешенными частицами (размером менее 0,45 мкм), в 10 тысяч раз больше, чем растворенная доля.
Из имеющихся в литературе немногочисленных данных по загрязнению водных экосистем соединениями ртути бесспорный интерес представляют результаты изучения влияния сточных вод Северобайкальского отделения Байкало-Амурской магистрали на загрязнение озера Байкал. В этом исследовании показано, что в водах Северного Байкала и рек Тыи и Кичеры ртутьсодержащие соединения находятся в концентрации 0,1–0,2 мкг/л. Существенный вклад в загрязнение Байкала ртутью с начала производства на Байкальском целлюлозно-бумажном комбинате (БЦБК) дают сточные воды этого комбината.
В России самое сильное загрязнение наблюдается вблизи металлургических комбинатов на Кольском полуострове и в Норильске, где соответствующие концентрации превышают фоновые уровни в десятки, а кое-где и в сотни раз. Вследствие того, что озерные седименты являются превосходными накопителями тяжелых металлов, возможно, что эти уровни загрязнения останутся высокими в течение многих десятилетий.
Количества ртути во времени увеличиваются не только в озерных, но и в морских донных отложениях. Даже на Северном полюсе в седиментах с глубин от 22 до 3 м концентрации ртути возрастают от 0,03 до 0,13 мкг/кг. Эти данные указывают на увеличивающийся глобальный поток ртути, которая в Арктике осаждается из-за «полярной дистилляции».
Ртуть в атмосфере
По оценке специалистов, в атмосферу из различных антропогенных источников (производство цемента, стали, чугуна, цветных металлов; добыча золота; захоронение отходов; работа стационарных печей) ежегодно поступает всего до 2200 т ртути. Ее среднее содержание в атмосфере колеблется от 0,5 до 2,0 нг/м3 (ПДК= 0,0003 мг/м3). Соотношение вкладов природных и антропогенных источников в суммарное загрязнение атмосферного воздуха зависит от конкретного региона. Так, лидером по общемировым выбросам ртути является Азия, на ее долю приходится 57% поступающей в атмосферу ртути, за ней следует Европа (13%), Африка и Северная Америка (по 11%), Австралия и Южная Америка (5% и 3% соответственно). В атмосфере ртуть содержится примерно в равных количествах в виде паров и в сорбированном аэрозолями состоянии.
В слабозагрязненном воздухе концентрации ртути составляют 0,8–1,2 нг/м3, в районах крупных ртутных месторождений – до 240 нг/м3, в районах газовых месторождений – до 70 тыс. нг/м3. Содержание ртути в воздухе вокруг предприятий (на расстоянии до 2 км), производящих или потребляющих ртуть, может превышать ПДК в 4–5 и более раз. В то же время показано, что в радиусе 5 км от организованного источника выброса выпадает не более 6–10% валового выброса ртути, а около 60% переносится на расстояния до 100 км. Что касается метилртутных соединений, то наиболее типичные концентрации, характеризующие их содержание в атмосфере, находятся в пределах от 2 до 6 нг/м3. В Санкт-Петербурге в 1991–1992 гг. было проведено обследование детских дошкольных учреждений и школ на содержание паров ртути в воздухе. Превышения ПДК в десятки и сотни раз были зарегистрированы примерно в каждом четвертом детском дошкольном учреждении и в каждой второй школе. При этом установлено, что причинами такого интенсивного загрязнения воздуха ртутью является длительное, бесконтрольное применение ртутных приборов, ламп, термометров и тому подобное.
В России выброс ртути в атмосферный воздух от промышленных предприятий составляет примерно 10 тон в год. В принципе – это уровень большинства индустриально развитых стран. В последние годы во всем мире, в том числе и в Российской Федерации, идет активная работа по закрытию наиболее вредных хлорщелочных производств. Однако проблема остаточного, зашкаливающе-высокого уровня загрязнения окружающей среды, остается нерешенной
Ртуть в литосфере
Среднее содержание неорганических производных ртути в земной коре составляет около 50 мкг/кг. в почвах природное содержание ртути обычно принимается в среднем равным 10 нг/кг, однако в загрязненных районах значения концентраций ртути могут быть на два-три порядка выше. Различные соединения ртути в почвенной среде находятся в состоянии динамического равновесия, в котором значительную роль играют обусловленные присутствием микроорганизмов процессы метилирования неорганических производных ртути и деметилирования метилртутных соединений. Образование метильных производных ртути приводит к существенному возрастанию летучести.
Ртуть в живых организмах
Ртуть попадает в растения в основном через атмосферу. Ртуть, поступающая из атмосферы в виде паров, сорбируется хвойными растениями и прочно удерживается в хвое. Миграции в другие органы растения при этом не происходит. Согласно действующим в РФ санитарным нормам ПДК соединений ртути в сельскохозяйственных растениях (картофель, овощи, зерновые) утвержден на уровне 0,02–0,03 мг/кг. В то же время Российские исследования показали, что органические и неорганические производные ртути при таких концентрациях вызывают у растений различные негативные экотоксические эффекты – ингибирование клеточного дыхания, понижение ферментной активности и др.
Одним из наиболее ярких примеров воздействия ртути на живые организмы и человека является печально известный случай массового отравления ртутью в Японском городе Минамата. В специальном исследовании было установлено, что болезнь Минамата обусловлена экотоксикологическими эффектами метилртутных соединений, образующихся в водных экосистемах при биологическом и химическом метилировании неорганических производных ртути. При этом бионакопление соединений ртути в морской биоте достигает значительных уровней. В заливе Минамата концентрации ртути составляли: в крабах – 35,7 мг/кг, в рыбе – 20,0 мг/кг, в креветках – 5,6 мг/кг при японском нормативе 0,4 мг/кг.
Рыбы Братского водохранилища (плотва, карась, лещ и окунь) также содержат значительные количества ртути – от 2 до 6 мг/кг, что, по мнению сибирских специалистов, обусловлено значительным загрязнением ртутью и ее соединениями донных отложений этой водной экосистемы. По мнению комитета по охране окружающей среды Иркутской области, ответственными за это загрязнение являются промышленные предприятия Иркутска, Ангарска, Усолья-Сибирского и Зимы, некоторые из которых за последние 20–30 лет сбросили со сточными водами по 1,5–2,0 тысяч тон ртути.
Пресноводные рыбы (голец, налим и сиг) в арктических водах России содержат ртуть на уровне 0,01 мкг/г сырой массы (отметим для сравнения, что соответствующие значения для вод Норвегии, Финляндии, Гренландии и Канады составляют 0,25, 0,32, 0,99 и 2,49 мкг/г).
В хищных птицах России уровень содержания ртути выше, чем в птицах, питающихся только растительным кормом. Концентрации ртути у тюленей и китов нередко превышают 0,5 мкг/г мышечной ткани (особенно у старых особей). Из самых высоких (до сих пор полученных) значений следует отметить концентрации ртути в печени кольчатых нерп из западных районов канадской Арктики (205 мкг/г) и печени китов у Фарерских островов (280 мкг/г). Что же касается белых медведей, то в их мехе содержание ртути колеблется от 1,6–1,7 мкг/г (в устье лены и на острове Врангеля) до 18,5 мкг/г в заливе Амундсена (опять же у северного побережья Канады, вероятно, как следствие существования в этом регионе естественных геологических источников). Следует отметить, что биоаккумуляция ртути обычно увеличивается с ростом температуры в пределах нормальных физиологических процессов, как это показано, например, для моллюсков.
