Лекция 5. Производство и производственная структура

Ртуть

Ртуть сравнительно легко извлекается из руд и, несмотря на относительно ограниченное практическое применение, широко известна в течение многих веков. Ртуть - своеобразный металл, в нормальных условиях это жидкость. Именно из-за этого ртуть была названа «жидким серебром».

& В эпоху Ренессанса ртуть в основном ценилась своими медицинскими свойствами, а также использовалась в смеси с другими металлами как средство серебрения зеркал. Для средневековых алхимиков ртуть имела особую ценность и играла важную роль в поисках философского камня - таинственного вещества, которое превращает простые металлы в золото. Только в последнее столетие доказано, что ртуть участвует во многих химических реакциях как катализатор.

Благодаря своим свойствам она находит широкое применение в промышленности. Ежегодно в мире получают более 10 тыс. т ртути. Из них примерно 25% используют для производства электродов при получении хлора и щелочей, 20% - в электрическом оборудовании, 15% - при производстве красок, 10% - для производства ртутных приборов, таких, как термометры, 5% - в производстве зеркал, в агрохимии и 3% в качестве ртутной амальгамы при лечении зубов. Еще около 25% производимой ртути используется в других отраслях промышленности: при получении детонаторов, катализаторов (например, для производства ацетальдегида и поливинилхлорида), в производстве бумажной пульпы, фармацевтике и косметике, а также военных целях. Промышленное значение имеют высокотоксичные неорганические соединения ртути, в частности сулема, из которой получают другие ртутные соединения, и которая применяется при травлении стали. Сулема вызывает смертельные отравления при приеме внутрь в количестве 0,2...0,3 г. Органические соединения ртути применяли в качестве фунгицидов при обработке зерна. Однако с тех пор, как стало известно об опасности подобных соединений, во многих странах их использование было запрещено.

Подсчитано, что кроме 10 тыс. т ртути, добываемых в мире при горнорудных разработках, еще 10 тыс. т металла выделяется в окружающую среду при сгорании угля, нефти и газа, добыче пустой породы и других индустриальных разработках. Естественным образом ежегодно от 30 тыс. до 150 тыс. т ртути выделяется при дегазации земной коры и океанов.

Ртуть относится к числу рассеянных в природе микроэлементов. По распространению в земной коре она занимает 62-е место, средняя концентрация составляет 0,5 мг/кг. В природе ртуть находится в 3-х окисленных состояниях: металлическая или атомарная (Hg^о), окисленная со степенью окисления +1 (Hg⁺) и окисленная со степенью окисления +2 (Hg²⁺). Свойства ртути в различных степенях окисления (+1, +2) определяются окислительно-восстановительным потенциалом раствора и присутствием комплексных соединений. Ион Hg²⁺ может образовывать стабильные комплексы с биологическими соединениями, особенно через сульфгидрильные группы. В водном растворе образуются 4 соединения с хлором HgCl⁺, HgCl₂, HgCl₃- и HgCl₄^2-.

i В пищевых продуктах ртуть может присутствовать в 3-х видах: атомарная ртуть, окисленная ртуть Hg²⁺ и алкилртуть - соединения ртути с алкилирующими соединениями.

Случаи загрязнения пищевых продуктов металлической ртутью являются очень редкими. Известно несколько случаев преднамеренного отравления потребителя, например, когда апельсины из Израиля были обработаны металлической ртутью палестинскими активистами в 1978 г. Ртуть плохо адсорбируется на продуктах и легко удаляется с поверхности пищи.

☞ С токсикологической точки зрения ртуть наиболее опасна, когда она присоединена к углеродному атому метиловой, этиловой или пропиловой группы - это алкильные соединения с короткой цепью.

Металлическая ртуть может метилироваться в две стадии:

Hg CH₃Hg⁺ (CH₃)₂Hg

Процесс метилирования ртути является ключевым звеном в ее биокумуляции по пищевым цепям водных экосистем. Метил- ии диметилртуть сорбируются организмом. Если в основных пищевых продуктах содержание ртути менее 60 мкг на кг продукта, то в пресноводной рыбе из незагрязненных рек и водохранилищ, это содержание составляет от 100 до 200 мкг/кг массы тела, а из загрязненных - 500...700 мкг/кг. Среднее количество ртути в морских рыбах составляет 150 мкг на кг их массы.

Ртуть аккумулируют планктонные организмы (например, водоросли), которыми питаются ракообразные. Ракообразных поедают рыбы, а рыб птицы. Концевыми звеньями пищевых цепей нередко бывают чайки и орланы. Человек может включаться на любом этапе и, в свою очередь, тоже становиться

концевым звеном; большей частью это происходит в результате потребления рыбы (рисунок 6).

Рисунок 6 - Микробиологический метаболизм ртути в воде и ее накопление в цепи

питания (Fellenberg C., 1997)

За естественное содержание ртути в рыбах принимают величину 0,1...0,2 мг/кг. ВОЗ предложила считать предельно допустимой концентрацией 0,5 мг/кг; эта величина, вероятно, завышена.

& Поэтому в Финляндии рекомендуется есть рыбу только 1...2 раза в неделю, а беременным женщинам - вовсе ее не употреблять в пищу. Шведские специалисты по гигиене продовольствия требовали снизить допустимую концентрацию ртути в рыбе из Балтийского моря до 0,5 или даже 0,2 мг/кг, так как предел, равный 1 мг/кг, ограждает человека только от симптомов острого отравления, но не предохраняет от других тяжелых последствий поражения ртутью (например, генетических повреждений).

В водной пищевой цепи концентрация метилртути от звена к звену увеличивается, так как метилртуть растворима в жирах, она легко переходит из воды в живые организмы.

В таблице 10 приведены данные о содержании ртути в крови матерей. Уровни ртути наиболее высоки среди людей, которые едят много морепродуктов, особенно на востоке Арктики и в Гренландии. Содержание ртути в крови некоторых женщин соответствует суточным дозам поступления, близким к тем, которые могут быть причиной возможных неврологических нарушений у детей.

Таблица 10 - Уровень ртути в крови матерей

Регион	Ртуть, мкг/л цельной крови
Запад Северо-западных Территорий, Канада Северная и центральная части Северо-западных Территорий, Канада Нунавик (север провинции Квебек), Канада Северо-запад Гренландии Север Швеции Север Норвегии Исландия г. Никель, Россия	1,7 3,5 13,7 19,8 1,6 2,3 2,9 2,3

L Токсическая опасность ртути выражается во взаимодействии с SН-группами белков. Блокируя их, ртуть изменяет биологические свойства тканевых белков и инактивирует ряд гидролитических и окислительных ферментов. Ртуть, проникнув в клетку, может включиться в структуру ДНК, что сказывается на наследственности человека.

L Мозг проявляет особое сродство к метилртути и способен аккумулировать почти в 6 раз больше ртути, чем остальные органы. Было показано, что более 95% ртути в тканях мозга находится в органической форме. В других тканях органические соединения деметилируются и превращаются в неорганическую ртуть. В эмбрионах ртуть накапливается так же, как и в организме матери, но содержание ртути в мозге плода может быть выше.

& Так в 50-х годах в заливе Минамата в Японии районы рыбного промысла из-за промышленных выбросов были загрязнены метилртутью. Концентрация ртути в рыбе и моллюсках в этом заливе составила свыше 29 мг/кг. При употреблении такой рыбы в организм ежедневно поступало 30 мг и более. Трагедия Минаматы заключается в том, что, несмотря на загрязнение залива, меры по предотвращению дальнейшего загрязнения не были приняты и загрязнение продолжалось вплоть до 70-х годов. К февралю 1971 г. общее число случаев отравления составило 121, причем 46 - со смертельным исходом. Наблюдалось 22 случая врожденного отравления, когда у матерей, потреблявших загрязненную рыбу, рождались младенцы с мозговыми отклонениями: паралич, отставание в развитии, нарушение координации движений (больные напоминали «дышащих деревянных кукол»). Подобная эпидемия, происшедшая также в Японии на реке Агано (префектура Ниигата), привела к 49 случаям отравления, из них 6 - со смертельным исходом.

Метилртуть выводится из организма частично через почки, а в основном - через печень и желчь, а далее с фекалиями. Продолжительность выведения соединений ртути из организма - полупериод биологического их распада, по-видимому, составляет около 70 дней, однако при массовых отравлениях населения в Ираке потреблявшего семенное зерно обработанное фенилртутью оказалось, что процесс выведения ртути зависит от особенностей организма каждого человека. У 10% населения период полураспада в организме был свыше 190 дней.

Однако, отказ от питания рыбой тоже не служит надежной защитой от поступления в организм ртути, если вырабатывают рыбную муку и используют ее в качестве корма для домашних животных. Даже растительные продукты могут быть источником ртути, если к компосту добавить средство для улучшения структуры почвы, содержащее ртуть.

Таким образом, определение ртути в пищевых продуктах и других биологических объектах требует особого внимания и точности для исключения ртутного отравления организма.

☞ Допустимое недельное поступление ртути не должно превышать 0,3 мг на человека, в том числе метилртути не более 0,2 мг, что эквивалентно 0,005 мг/кг и 0,0033 мг/кг массы тела за неделю. Более дифференцированные нормы ПДК ртути в соответствии с СанПиН 2.3.2. 1078-01 приведены на рисунке 7.

Дата добавления: 2014-01-03