Физико-химические особенности ртути, определяющие специфику ртутного загрязнения.

Высокая опасность загрязнения помещений и территорий ртутью, а также сложность проблемы демеркуризации во многом обусловливается ее своеобразными физико-химическими свойствами. Как известно, в обычных условиях ртуть представляет собой серебристо-белый тяжелый жидкий металл. Ртуть испаряется при комнатной температуре с довольно высокой скоростью, которая с ростом температуры увеличивается. Это приводит к созданию опасной для живых организмов атмосферы. Пары ртути не имеют ни вкуса, ни запаха; их наличие в воздухе обнаруживается только с помощь специальной аппаратуры. Пары ртути тяжелее воздуха в 7 раз. Однако следует учитывать, что пары ртути не накапливаются в нижних зонах помещений, а распространяются равномерно. Ртуть легко сорбируется из воздуха отделочными и декоративными материалами: тканями, ковровыми и деревянными изделиями и др., откуда она может снова при изменении условий (механическое воздействие, повышение температуры и т.д.) попадать в помещение за счет процесса десорбции. В воздухе ртуть способна находиться не только в форме ее паров, но и в виде летучих органических соединений, а также в составе атмосферной пыли и аэрозолей твердых частиц. Ртуть в высоких концентрациях присутствует в пылевых выбросах различных промышленных предприятий.

Ртуть способна испаряться через слои воды и других жидкостей. В этом контексте представляются неубедительными рекомендации по хранению ртути под слоем воды. Относительно легко ртуть проникает сквозь многие строительные материалы (различные бетоны и растворы, кирпич, строительные плитки, линолеум, мастики, лакокрасочные покрытия и др.). Так, обследование ряда производственных предприятий, в которых длительное время осуществлялись работы со ртутью, а затем «ртутное» производство было прекращено без выполнения мероприятий по очистке помещений от ртути, показало, что содержание ртути в материале стен и пола соответствует количеству ртути в рудах; стены здания поражены ртутью на всю толщину.Тот факт, что ртуть обладает малой вязкостью и высоким поверхностным натяжением, приводит к следующему. Во-первых, при падении или надавливании она распадается на мелкие шарики, что способствует значительному увеличению площади ее испарения. Во-вторых, высокая подвижность этих частиц затрудняет локализацию ртутного пролива и проведение демеркуризации. Металлическая ртуть способна растворяться в органических растворителях, а также в воде, особенно при отсутствии свободного кислорода. Минимальная растворимость наблюдается при рН = 8, с увеличением кислотности или щелочности воды она увеличивается. Ртуть, представляющая собой в свободном состоянии жидкий металл, обладает свойством растворять многие металлы, в том числе благородные, с образованием амальгам. Ртуть весьма агрессивна по отношению к различным конструкционным материалам, ее воздействие может вызывать межкристаллитную коррозию (ртуть является катодом по отношению к большинству металлов), жидкометаллическое охрупчивание что приводит к разрушению производственных объектов и транспортных средств.

Из химических свойств ртути следует отметить высокий потенциал ионизации, т.е. для преобразования паров металлической ртути в соли и другие соединения необходимо использование сильных окислителей или комплексообразователей. Это обусловливает сложность процесса химической демеркуризации. На воздухе ртуть при комнатной температуре не окисляется. В соляной и разбавленной серной кислотах и щелочах ртуть не растворяется. Но она легко растворяется в азотной кислоте и царской водке, а при нагревании – в концентрированной серной кислоте. Ртуть образует одно-, двухвалентные соединения. Первые из них плохо растворяются в воде; соединения двухвалентной ртути, наоборот, отличаются высокой растворимостью (исключение составляет сернистая ртуть). Соединения ртути в большинстве своем непрочны и разлагаются под влиянием температуры, а некоторые даже под действием света. Ртуть образует многочисленные комплексные соединения как с органическими молекулами, так и с неорганическими ионами. Свойства соединений ртути – способность растворяться в воде и других средах, устойчивость к термическому воздействию - имеют важное значение при выборе средств химической демеркуризации и определении технологии очистки объектов от ртути.

О негативном воздействии ртути и ее соединений на здоровье человека.

Всемирная организация здравоохранения относит ртуть, отличающуюся разнообразным спектром негативного воздействия на живые организмы, к самым распространенным и опасным токсикантам для окружающей среды. Ртуть принадлежит к числу тиоловых ядов, блокирующих сульфгидрильные группы белковых соединений и этим нарушающих белковый обмен и ферментативную деятельность организма. В настоящее время установлено, что, наряду с общетоксическим действием (отравлениями), ртуть и ее соединения вызывают гонадотоксический (воздействие на половые железы), эмбриотоксический (воздействие на зародыши), тератогенный (пороки развития и уродства) и мутагенный (возникновение наследственных изменений) эффекты. С точки зрения патологии человека, ртуть отличается большим разнообразием проявлений токсического действия в зависимости от свойств веществ, в виде которых она поступает в организм (пары металлической ртути, неорганические или органические соединения), путей поступления и дозы. 

Основные пути воздействия ртути на человека связаны с:
- вдыханием паров металлической ртути, находящихся в воздухе;
- использованием пищевых продуктов, содержащих производные ртути;
- потреблением питьевой воды, загрязненной ртутью.

Возможны и другие, случайные, но нередкие в обыденной жизни пути воздействия ртути: через кожу, при купании в загрязненном водоеме и т.д. При вдыхании ртутные пары поглощаются и накапливаются в мозге и почках. В организме человека задерживается примерно 80 % вдыхаемых паров ртути. В желудочно-кишечном тракте происходит практически полное всасывание органических соединений ртути. У беременных женщин ртуть преодолевает плацентарный барьер, поражая плод. Концентрация ртути в плазме матери и новорожденного близки в то время как ее содержание в эритроцитах плода на 30 % выше; в грудном молоке содержание ртути составляет примерно 5 % ее концентрации в крови.

При воздействии ртути на человека возможны:
- острые отравления (проявляются быстро и резко, обычно при больших дозах - более 0,1 мг/куб.м.);
- хронические отравления (вызываются влиянием малых доз ртути в течение относительно длительного времени – не более сотых долей мг/куб.м).

При острых отравлениях соединениями ртути наблюдаются поражения слизистых оболочек пищеварительного тракта, возбуждение, а затем угнетение центральной нервной системы, падение кровяного давления; в последующем развивается тяжелое поражение почек. Вдыхание паров ртути сопровождается симптомами острого бронхита, бронхиолита и (при сильном воздействии) пневмонии. Наблюдаются изменения в крови и повышенное выделение ртути с мочой.

При хронических отравлениях наблюдается общее недомогание, потеря аппетита, поносы, исхудание, раздражительность; развивается апатия, эмоциональная неустойчивость (ртутная неврастения), появляются головные боли, головокружение, бессонница; возникает состояние с повышенной психической возбудимостью (ртутный эретизм), нарушается память. Длительное воздействие характеризуется появлением астеновегетативного синдрома с отчетливым ртутным тремором (дрожание рук, языка, век, даже ног и всего тела), неустойчивым пульсом, тахикардией, психическими нарушениями.

Следует также отметить, что токсический эффект при воздействии малых доз ртути может быть скрытым, и симптомы отравления могут проявиться лишь через несколько лет. Особую опасность представляют органические соединения ртути. Микроорганизмы в загрязненной ртутью воде легко переводят неорганические соединения ртути в ион метилртути. Эти ионы активно абсорбируются и попадают в кровь, мозг, вызывая кумулятивные и необратимые нарушения в организме. Важнейшие признаки отравления ими – тяжелое поражение центральной нервной системы, атаксия (растройство согласованности в сокращении различных групп мышц), нарушения зрения, парастезия (ощущения онемения, покалывания, ползания мурашек и т.д.), дизартрия (растройство речи), нарушение слуха, боль в конечностях.

Нарушения, вызываемые органическими производными ртути, практически необратимы и требуют чрезвычайно длительного лечения. Высокая токсичность метилртути (даже при поступлении в организм малых ее количеств в течение длительного времени) обусловлена ее липидорастворимостью, что позволяет ей легче проходить через биологические мембраны, проникать в головной мозг, спиной мозг, а также пересекать плацентарный барьер и накапливаться в плоде. Учитывая невозможность массового перехода на безртутные технологии, широкую распространенность медицинских и электротехнических ртутьсодержащих изделий, высокую вероятность ртутного загрязнения при неправильном обращении с ртутьсодержащими отходами, необходимо констатировать, что проблема ртутной безопасности является одной из приоритетных экологических, медицинских и социальных проблем.

Источники и причины ртутного загрязнения окружающей среды.

В общем случае распределение ртути и ее соединений в окружающей среде обусловлено деятельностью природных и техногенных, связанных с деятельностью человека источников. Существующий в природе глобальный круговорот ртути в большей степени определяется ее поступлением из природных источников. Техногенные источники, рассматриваемые в настоящей работе, являются наиболее важными с позиций локального загрязнения среды обитания человека этим токсичным элементом. Среди техногенных источников загрязнения ртутью окружающей среды, одними из важнейших являются районы добычи и производства первичной ртути. Следует отметить, что это относится как к действующим горнорудным комбинатам, так и к регионам, в которых добыча и производство ртути в настоящее время прекращены. В районах добычи ртутных руд и производства первичной ртути происходит эмиссия ртути в воздух и сточные воды. Кроме того, ртутные отходы накапливаются на полигонах – специальных хранилищах. О масштабах ртутного загрязнения в районах добычи и производства ртути можно судить по данным, обобщенным в работе. Высокое содержание ртути фиксируется практически во всех компонентах окружающей среды: концентрация паров ртути в воздухе в районе месторождений в среднем в 3 раза превышает фоновое значение; количество ртути в подземных и поверхностных водах выше фонового в 10-50 раз соответственно; в донных отложениях содержание ртути может превышать фоновое значение в сотни раз.

Важным источником загрязнения ртутью окружающей среды являются предприятия цветной металлургии. Ввиду того, что ртуть является обязательным компонентом многих типов руд цветных, редких и благородных металлов, в процессе их добычи, обогащения и металлургического передела она высвобождается в окружающую среду. В настоящее время в глобальном плане этот источник поступления ртути в среду обитания не уступает и даже, по некоторым данным, превосходит собственно ртутное производство. При этом значительные количества ртути аккумулированы в твердых отходах предприятий, в водостоках, значительно загрязнен атмосферный воздух. Так, по экспертным данным, полученным на заводах по переработке цветных металлов (Южный Урал) количество ртути в донных отложениях водостоков в 30 – 50 раз превышают фоновые значения; в материале хвостохранилищ концентрации ртути варьируются в пределах 8,8 – 67,8 мг/кг; концентрация ртути в атмосферном воздухе на территориях комбинатов в десятки раз превышает ПДК, на территории близлежащих поселков – в 1,4 – 14 раз.

Наряду с вышеуказанным, значительное загрязнение окружающей среды ртутью связано с деятельностью предприятий химической промышленности, машиностроения и металлообработки, теплоэнергетики. Ртуть поступает в окружающую среду также при сжигании угля, мазута и других нефтепродуктов. Вместе с тем, формирование зон ртутного загрязнения связано не только с промышленными выбросами, с прямым влиянием «ртутных производств», использующих этот металл или его соединения в своих технологических циклах. Установлено, что ртуть является типоморфным (характерным, постоянно присутствующим) элементом практически любых техногенных геохимических аномалий (зон загрязнения), формирующихся в городах. На заводах, в научных центрах, военных объектах, в медицинских и учебных учреждениях, в быту используется значительное количество ртутьсодержащих изделий, приборов, люминесцентные и ртутные лампы, термометры, гальванические элементы, которые при неправильной утилизации могут стать источниками загрязнения окружающей среды ртутью. Вследствие этого ртуть – типичный компонент различных промышленных и бытовых отходов, присутствующий на полигонах. В районах свалок в окружающей среде всегда отмечаются ее повышенные уровни.

Загрязнение объектов городской среды происходит также при нарушении (в бытовых и производственных условиях) правил эксплуатации и хранения ртутных (ртутьсодержащих) приборов, устройств и изделий, в результате небрежного обращения с металлической ртутью, ртутными соединениями и ртутьсодержащими отходами. Это нередко приводило к возникновению аварийных ситуаций, нередко с трагическими последствиями. Например, в г. Москве до 80% работ подразделений радиационно-химической безопасности МЧС связаны с ликвидацией именно разливов ртути. В г. Санкт-Петербурге в 1992-1998 гг. было зарегистрировано 2176 аварийных случаев, приведших к ртутному загрязнению помещений (в основном муниципальных объектов – школ, детских садов, больниц, квартир, общественных зданий и т. п.). Например, исследования, выполненные в Москве, установили, что примерно в 25-30% обследованных школ и детских садов существуют скрытые («застарелые») источники паров ртути различной интенсивности. В Санкт-Петербурге ртутное загрязнение было обнаружено почти в 50% школ и 30% детских дошкольных учреждений города. Все это определяет высокую вероятность длительного воздействия паров ртути на детей и подростков, т. е., на одну из наиболее чувствительных к ртутной экспозиции категорий населения. 

Вместе с тем, для России проблема ртутного загрязнения имеет особое значение. Несмотря на снижение объемов использования ртути в промышленности, в стране накоплены огромные количества ртутьсодержащих отходов, в обращении находится большое количество ртутных приборов, изделий и устройств, на руках у населения имеется значительное количество ртути и ее соединений. В сущности, в настоящее время в стране сформировался специфический теневой рынок ртути. В средствах массовой информации регулярно сообщается о попытках незаконной продажи металлической ртути в различных регионах страны, причем количество изъятого при этом правоохранительными органами металла изменялось от 10-60 кг до 1,5т. 

Для многих городов и поселков России известны многочисленные случаи разлива ртути в самых различных помещениях, что обусловлено не только неправильным обращением с ртутными приборами или незаконным хранением металлической ртути, но и целенаправленными (часто в преступных целях) ее разливами в жилых помещениях, общественных зданиях и коммерческих организациях. В последние годы ртуть уже неоднократно использовалась с целью умышленного нанесения вреда здоровью людей и совершения терактов (металлическую ртуть целенаправленно разливают в школах, подъездах, на избирательных участках, в офисах коммерческих организаций и т. д.; ртуть обнаруживают в различных пищевых продуктах, сигаретах, детских игрушках).

Таким образом, эмиссия ртути в окружающую среду, связанная с деятельностью предприятий, нарушение правил работы с ртутьсодержащими приборами, правил их хранения и утилизации при широкой распространенности ртутьсодержащих изделий в производстве и в быту, целенаправленные проливы ртути являются причинами ртутного загрязнения окружающей среды. Указанные причины и источники ртутного загрязнения, безусловно, неравноценны по значимости при глобальной оценке ртутной эмиссии. Вместе с тем, каждое конкретное загрязнение ртутью того или иного объекта, ввиду высокой токсичности ртути, вызывают необходимость проведения специальных работ по устранению этого загрязнения – демеркуризации.

Источник : http://www.ekoexpert.ru