Ртуть

Человек всегда использовал  окружающую среду в основном как  источник ресурсов, однако в течение  очень длительного времени его  деятельность не оказывала заметного  влияния на биосферу. Лишь в конце  прошлого столетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на себя внимание ученых. В  первой половине нынешнего века эти  изменения нарастали и в настоящее  время лавиной обрушились на человеческую цивилизацию. Стремясь к улучшению  условий своей жизни, человек  постоянно наращивает темпы материального  производства, не задумываясь о последствиях. При таком подходе большая  часть взятых от природы ресурсов возвращается ей в виде отходов, часто  ядовитых или непригодных для  утилизации. Это создает угрозу и  существованию биосферы, и самого человека.   Мы  рассмотрели   тяжелый металл ртуть, и его влияние  на организм человека.

Экологическая опасность

Среди вредных химических веществ, загрязняющих окружающую среду, особое место принадлежит ртути. Согласно ГОСТу 17.4.1.02-83 "Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнений" (М., Госстандарт, 1983) ртуть, наряду с другими высокотоксичными элементами, принадлежит к первому классу опасности веществ, загрязняющих почву. Ртуть включена в список приоритетных загрязняющих веществ международных программ ВОЗ, программы ООН по окружающей среде, Международной программы химической безопасности и ряда других программ. Она относится к чрезвычайно стойким загрязнителям, поскольку скорость ее поступления в антропогенные ландшафты несоизмерима со скоростью естественных процессов разложения и выноса ртути. Период полувыведения ртути, составляет около 250 лет для почв и более 10000 лет для илистых фракций донных отложений. В непроизводственных условиях основные пути воздействия ртути на человека связаны с воздухом, пищевыми продуктами, питьевой водой. Возможны и другие, нередкие в обыденной жизни пути влияния, - через кожу, при купании в загрязненной воде, при контакте с загрязненными поверхностями и т. д.

История изучения  проблемы

К сожалению, есть у ртути и свои "черные" страницы. Токсические  свойства ртути известны с глубокой древности. Соединения ртути — киноварь, каломель и сулема — применялись для разных целей, в том числе и в качестве ядов. С древних времён известна также и металлическая ртуть, хотя её токсичность поначалу сильно недооценивалась. Ртуть и её соединения стали особенно широко применяться в средние века, в частности при производстве золота и серебряных зеркал (с помощью амальгам), а также при изготовлении фетра для шляп, что вызвало поток новых, уже профессиональных отравлений. Хроническое отравление ртутью в то время называли «болезнь старого шляпника». Использовалась ртуть и в антисептических целях, и даже для умышленного отравления.

В 20 веке тысячи погибших в  результате массовых ртутных отравлений в Японии и Ираке заставили  на новом уровне оценить токсические  свойства ртути и проблемы "ртутной  опасности". В последние 10-тилетия  становится все более очевидным, что эта проблема значима не только для персонала, работающего с  ртутью в производственных условиях, но и для большинства городского населения. Не случайно, что хронические  отравления парами ртути в конце XX века, по мнению медиков, перешли из разряда профессиональных заболеваний  в болезнь популяции. Несмотря на огромные усилия, предпринимаемые для замены ртутьсодержащих изделий на более безопасные, полностью избавиться от ее применения человечеству вряд ли удастся. Поэтому у нас нет другой альтернативы, как научиться держать ртуть под контролем и знать, где может подстерегать "ртутная опасность".

Источники поступления  в окружающую среду 

Ртуть крайне слабо распространена в земной коре (-0,1 х 10-4 %), однако удобна для добычи, так как концентрируется в сульфидных остатках, например, в виде киновари (НgS). В этом виде ртуть относительно безвредна, но атмосферные процессы, вулканическая и человеческая деятельность привели к тому, что в мировом океане накопилось около 50 млн.т этого металла. Естественный вынос ртути в океан в результате эрозии 5000 т/год, еще 5000 т/год ртути выносится в результате человеческой деятельности. Первоначально ртуть попадает в океан в виде Нg2+, затем она взаимодействует с органическими веществами и с помощью анаэробных организмов переходит в токсичные вещества метилртуть (СН3Нg)+ и диметилртуть (СН3-Нg-СН3), Ртуть присутствует не только в гидросфере, но и в атмосфере, так как имеет относительно высокое давление паров. Природное содержание ртути составляет ~0,003-0,009 мкг/м3.  Ртуть характеризуется малым временем пребывания в воде и быстро переходит в отложения в виде соединений с органическими веществами, находящимися в них. Поскольку ртуть адсорбируется отложениями, она может медленно освобождаться и растворяться в воде, что приводит к образованию источника хронического загрязнения, действующего длительное время после того, как исчезнет первоначальный источник загрязнения. Мировое производство ртути в настоящее время составляет более 10000 т в год, большая часть этого количества используется в производстве хлора. Ртуть проникает в воздух в результате сжигания ископаемого топлива. Загрязнение ртутью может быть уменьшено в результате запрещения производства и применения ряда продуктов. Нет сомнения, что загрязнение ртутью всегда будет острой проблемой. Но с введением строгого контроля за отходами производства, содержащими ртуть, а также за пищевыми продуктами можно уменьшить опасность отравления ртутью.

Соли двухвалентной ртути, особенно органические, легко поглощаются  водными организмами: водные беспозвоночные накапливают ее в высоких концентрациях, рыбы также поглощают этот металл и удерживают его в тканях главным  образом в виде метилртути. Поступление ртути в организм рыбы сильно зависит от рН воды: в кислой среде этот процесс протекает более интенсивно. Доказано, что поступающая в водную экосистему ртуть аккумулируется и трансформируется в каждом последующем звене водной пищевой цепи, достигая максимального содержания на ее вершине: простейшие и бактерии, фито- и зоопланктон, бентосные организмы, рыбы, рыбоядные птицы и звери. В большей степени токсическому воздействию ртути подвержены самцы. Стимуляция отдельных биологических процессов, характерная для начальных этапов накопления ртути водными животными, постепенно переходит в фазу угнетения важных для жизни и воспроизводства функций, а главное, резко снижает жизнеспособность потомства. Данный процесс является общебиологическим, т.е. имеет принципиальное значение для всех видов животных. Основным источником поступления ртути и ее соединений в организм человека является рыба. Так, исследования показали, что у тех, кто не ест рыбы, уровень ртути в крови составляет примерно 2 мкг/л, а у тех, кто ест рыбу три раза в неделю, этот уровень достигает 10 мкг/л. При поступлении ртути в организм человека в повышенных концентрациях она способна накапливаться во внутренних органах: почках, печени, головном мозге; в крови, грудном молоке, моче и волосах. Относительное содержание ртути в эритроцитах одного и того же человека может меняться более чем в 5 раз. 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 на 8–15%, метилртуть – практически полностью. Соли и кислород воздуха, содержащиеся в крови, способствуют поглощению ртути, ее окислению и образованию ртутных солей. Многие формы ртути способны проникать в организм человека через кожу. Ртуть принадлежит к числу тиоловых ядов, нарушающих белковый обмен и ферментативную деятельность организма. Она токсична для человека практически в любом своем состоянии и отличается широким спектром и разнообразием проявлений вредного действия. Наряду с отравлениями ртуть и ее соединения влияют на половые железы, воздействуют на зародыши, вызывают пороки развития и уродства, приводят к генетическим изменениям. Особенно сильно ртуть поражает нервную и выделительную системы. Воздействие ртутьорганических соединений приводит к тяжелым поражениям центральной нервной системы, мышечным расстройствам, нарушению зрения и слуха, расстройству речи, боли в конечностях. Эти явления практически необратимы и требуют длительного лечения, хотя бы для их снижения. К тому же, они проявляются спустя месяцы, и даже годы после воздействия метилртути на человека, высокая токсичность малых доз которой обусловлена ее способностью проходить через биологические мембраны, проникать в головной и спинной мозг, в периферические нервы, преодолевать плацентарный барьер и накапливаться в плоде. У матерей, перенесших легкое отравление ртутью, рождались дети с церебральным параличом, поскольку внутриутробный период представляет стадию жизненного цикла, чувствительную к воздействию этого металла. У кормящих матерей метилртуть попадает в грудное молоко и затем в кровь младенцев. При воздействии паров ртути возможны острые (проявляются быстро, обычно при относительно больших дозах) и хронические (влияние малых доз ртути в течение достаточно длительного периода) отравления. Для непроизводственных условий наиболее типичны именно хронические отравления людей. В данном случае, как правило, источники ртутного загрязнения, существующие в помещениях, носят скрытый характер, влияют на людей постоянно или в течение очень длительного времени и всегда требуют специальных усилий для своего выявления и последующей ликвидации.

Гигиенические критерии  нормирования поступления ртути.

Гигиеническими стандартами  допустимого содержания ртути и  ее соединений являются:

• максимальная разовая предельно допустимая концентрация (далее – ПДК) в воздухе рабочей зоны для металлической ртути – 0,01 мг/м³; среднесменная ПДК – 0,005 мг/м³; среднесуточная ПДК для атмосферного воздуха – 0,0003 мг/м³;
• максимальная разовая ПДК в воздухе рабочей зоны для двухлористой ртути и других неорганических соединений ртути – 0,2 мг/м³;
• максимальная разовая ПДК в воздухе рабочей зоны для органических соединений ртути – 0,005 мг/м³;
• ПДК в воде водоемов для неорганических соединений ртути – 0,005 мг/л, для органических соединений – 0,0001 мг/л.

Циркуляция распределения  веществ в живой и не живой  природе.

Распределение и миграция ртути в окружающей среде осуществляются в виде круговорота двух типов. Во-первых, глобального круговорота, включающего  циркуляцию паров ртути в атмосфере (от наземных источников в Мировой  океан и наоборот).  Во-вторых, локального круговорота, основанного  на процессах метилирования неорганической ртути, поступающей, главным образом, из техногенных источников. Многие этапы локального круговорота еще  недостаточно ясны, но полагают, что  он включает циркуляцию в среде обитания диметил ртути. Именно с круговоротом второго типа чаще всего связано  формирование опасных с экологических  позиций ситуаций.  Содержание паров ртути в воздухе возрастает с увеличением поверхности испарения. Эта поверхность особенно велика, когда ртуть разбивается на большое количество мелких капель (капля ртути диаметром 1 см при разбивании распадается на капли диаметром 1 мм, увеличивая при этом поверхность испарения в 9–10 раз).

Физиологическое действие веществ

Пары ртути и ее растворимые  соединения ядовиты. В организм человека ртуть попадает преимущественно  через органы дыхания, частично через  кожные покровы и желудочно-кишечный тракт. Ртуть способна кумулироваться в паренхиматозных органах, в мозге и костях, откуда поступает в кровь. Но прежде всего она накапливается в почках, прочно связывается с белками почечной ткани, образуя депо и сохраняясь в организме очень долго, иногда годами. Выделяется из организма продолжительное время через желудочно-кишечный тракт и почки, в меньшей степени со слюной и желчью.

В норме концентрация ртути  в моче – до 0,001–0,005 мг/л, в крови  – 0,001 мг/100 мл. Повышение концентрации ртути в этих средах расценивается  как признак увеличения опасности  интоксикации, приводящей к заболеванию, получившему название меркуриализм. Высокая температура воздуха и работы, связанные с вибрацией, усиливают токсический эффект ртути. В основе механизма действия ртути на организм лежит ее взаимодействие с SH-, NH2и COOH-группами белков, приводящее к инактивации их функциональных групп и резкому изменению ферментативной, гормональной и иммунологической активности. Ртуть обладает выраженным нейротоксическим действием, вызывает нарушения функции паренхиматозных органов, особенно почек, влияет на сердечнососудистую систему, эндокринные железы (особенно щитовидную) и на гонады. Органические соединения ртути оказывают, кроме того, эмбриотоксический и тератогенный эффекты. Структурные нарушения в органах и тканях под воздействием паров ртути характеризуются дистрофическими изменениями в головном мозге и внутренних органах, явлениями полнокровия, отека, набухания стенок сосудов и продуктивно-пролиферативной клеточной реакции в легких, а также гемодинамическими и сосудистыми расстройствами. При воздействии неорганических соединений ртути преобладают дистрофия и некроз эпителия почечной ткани.

Клиническая картинка интоксикации

Различают острые и хронические  интоксикации ртутью. Последние в зависимости от степени выраженности клинических проявлений дифференцируют на отравления легкой (функциональная стадия), средней (органическая, психоорганическая стадия) и тяжелой (токсическая энцефалопатия) степеней.

Острые отравления парами ртути и ее соединений возникают, как правило, в производственных условиях при аварийных ситуациях или грубом нарушении техники безопасности либо в быту при несчастных случаях. Острые отравления возможны при концентрации паров ртути в воздухе 0,1–0,5 мг/м3, а воздействие концентраций паров в количестве 0,5–8 мг/м3 приводит к летальному исходу или развитию крайне тяжелых форм отравления. Острые отравления проявляются через 8–24 ч и характеризуются симптомами острого воспаления верхних дыхательных путей (ринит, трахеит, бронхит), стоматита, нередко сопровождаемого язвенными процессами, гингивита, нарушений нервной системы, к которым впоследствии присоединяются тяжелые поражения почек и кишечника. Характерными симптомами острого отравления также являются медно-красная окраска слизистых рта и глотки, металлический вкус во рту, слабость, головная боль, боли по ходу желудочно-кишечного тракта, рвота с кровью, затрудненное глотание и чувство страха. Нарушается деятельность почек вплоть до о Лигурии, в крови повышается содержание остаточного азота. Почечная недостаточность может привести к смертельному исходу уже в первые сутки, но чаще пострадавший погибает на 10–30-е сутки. Возможны и молниеносные формы отравления, при которых смерть наступает спустя 0,5–1 ч после попадания яда в организм.

В зависимости от тяжести  отравления различается следующая  симптоматика:

• при легкой степени отравления ведущими признаками являются тошнота, слюнотечение, снижение аппетита на фоне общей слабости при сохранении работоспособности;
• при средней степени – рвота, единичные послабления стула, тупые боли в подложечной области;
• при тяжелой степени – резкие схваткообразные боли в животе, многократная рвота, выраженные почечные и печеночные боли, беспокойное поведение больного.

Хроническое отравление ртутью (меркуриализм) проявляется в основном поражением нервной системы.

Функциональная стадия интоксикации (стадия “ртутной” неврастении) характеризуется астенией, сочетающейся с неврологическими расстройствами и нарастающими явлениями психоорганического синдрома. Характерны вегетативные нарушения (потливость, тахикардия, артериальная гипертензия), возможен субфебрилитет. Особенностью астении являются упорные головные боли, головокружения, стойкие нарушения сна (бессонница, поверхностный сон с кошмарными сновидениями, сонливость днем). Отмечаются крайняя раздражительность, вспыльчивость, плаксивость, эмоциональная неустойчивость, пугливость и конфузливость (ртутный эретизм). При появлении посторонних людей болезненные явления усиливаются, больной не способен выполнить простые действия. В ряде случаев отмечается изменчивое настроение, особенно вечером, при усилении астении – с приступами тревожного аффекта, сопровождаемого потливостью, дрожью, побледнением лица. Щитовидная железа нередко увеличена, с признаками гиперфункции. Характерны трофические нарушения – ломкость ногтей, выпадение волос. Функциональные нарушения деятельности сердца проявляются миокардиодистрофией, а желудочно-кишечного тракта – болями в эпигастрии, тошнотой, иногда рвотой с кровью, водянистыми испражнениями с кровью и слизью.