5. Меркурій
Меркурій — хімічний елемент ІІ групи періодичної системи, атомний номер 80, атомна маса 200,59. У природі існують 7 стаб-ільних ізотопів з мас. ч. 196, 198 — 202, 204. Вміст у земній корі — 4,5·10-10 % за масою. Найважливіші мінерали: кіновар HgS, самородна ртуть, лівінгстоніт HgS·2Sb2S3, колорадоїт НgТе. Ртуть — рідкий сріблясто-білий метал, помітно леткий вже при кімнатній температурі, кристалічна гратка ромбоед-рична, густина твердої ртуті — 14,193 г/см3, рідкої — 13,5 г/см3 (200С), температура плавлення — -38,86 0С, температура кипіння — 356,66 0С, Ср — 27,99 Дж/моль·К, ΔНпл — 2,295 кДж/моль,ΔНвип — 59,2 кДж/моль; S0298— 75,90 Дж/моль·К.
Ступінь окислення — +1, +2. У сухому повітрі або кисні не окиснюсть-ся, у вологому повітрі покривається плівкою оксидів, легко взаємодіє з сіркою і галогенами. Реагує з царською суміш-шю, нітратною і гарячою сульфатною кислотами.
3 металами утворює амальгами. Одержують окиснюваль-ним випалюванням кіноварі: шляхом розчинення сульфіду меркурію в сульфіді натрію з наступним відновленням Мер-курію з Na2[HgS2] алюмінієм. Застосовується ртуть для ви-готовлення рідких катодів, в яких розчиняється утворений в процесі електролізу метал, як катод у процесі одержання з хлориду натрію гідроксиду і хлору, а також для полярографів, у виробництві ртутних вентилів, газорозрядних джерел світла (люмінісцентних і ртутних ламп), високовакуумних насосів, контрольно-вимірювальннх приладів (термометрів, манометрів, барометрів), для визначення чистоти фтору і його концент-рації в газах.
Світове виробництво ртуті за кордоном більше 5000 т/рік (1976).
Окремі сполуки Меркурію знайшли застосування у меди-цині: амідохлорид меркурію (ІІ), HgNH2Cl, олеат меркурію (II), [СН33(СН2)7СН=СН(СН2)7СОО]2Нg і хлорид меркурію (II), НgС12 (сулема) — антисептики (у дуже малих концентраці-ях).
Через високу токсичність наявність сполук Меркурію, у складі харчових продукті в у кількостях, які перевищують норми ГДК, неприпустима. У харчові продукти сполуки Мер-курію можуть потрапити з риби, молюсків, водоплавної птиці, рослин, які виросли на забруднених Меркурієм полях зро-шення.
Джерела забруднення довкілля. Викиди Меркурію внас-лідок людської діяльності співрозмірні з викидами, які утво-рюються у природі за рахунок випаровування зі всієї по-верхні суші, сублімації Меркурію зі сполук, які залягають у товщі земної кори на великій глибині, а також діяльності вулканів.
Навантаження Меркурію на одиницю площі суші Землі на протязі 20 ст. збільшилось з 0,7 до 6 г/км2, що складає зрос-тання майже у 9 разів. За станом на 1 січня 1975 р. в атмосфе-ру щорічно надходить 0,5 тис.т Меркурію, що складає 50% всієї кількості яка виділяється у результаті дегазації мантії Землі. 70% всієї кількості металу, якнй виробляється у світі (це складає 10 — 15 тис.т) втрачається бсзповоротно і тільки 15% вдається використати повторно. Джерелами забруднення довкілля Меркурієм служать процес пірометалургійного одер-жання металу і всі процеси, у яких використовується Мер-курій, металургійні процеси, особливо підприємства кольоро-вої металургії, спалювання любого виду органічного палива (вугілля, торф, нафтопродукти, газ, деревина); коксування вугілля, сублімація деревини, термічні процеси з нерудними матеріалами. Втрати Меркурію у металургії складають 5 — 7% від загального обсягу виробництва цього металу. На кожну 1 т виплавленої чорнової міді в атмосферу викидається у складі пилу до 42 кг ртуті. Ртуть також надходить в атмосферу при спалюванні сміття і неправильній утилізації ртутних ламп. Стічні води є теж одним з небажаних джерел забруднення Меркурієм навколишнього середовища.
У впливі на довкілля сполуки Меркурію, які утворюються за рахунок технологічних процесів, набагато небезпечніші, ніж природні, бо мають геохімічну рухливість (вони розчинні або леткі). Природні сполуки — це переважно сульфіди, вони трудно розчинні, нелеткі, а тому геохімічно малорухливі.
Пара ртуті, яка надійшла в атмосферу сорбується аерозоля-ми, вимивається атмосфсрними опадами, адсорбується грун-том. Потім ця пара включається у кругообіг у грунті та воді (іонізується, перетворюється у солі, зазнає метилування, зас-воюється рослинами і тваринами). У процесі аерогенної, водної, грунтової і харчової міграції Hg0 перетворюється в Hg2+. Час перебування Нg0 в атмосфері оцінюється від декількох місяців до двох років, цей же показник для Hg2+ складає від декількох місяців до декількох тижнів. Конпентрація пари ртуті в атмосфері експоненціально зменшується зі збільшенням віддалі від джерела забруднення. Домінування пароподі-бної форми ртуті (співвідношення пари та аерозолю у вики-дах складає 12:1 і в міру віддалення від джерела надходження зростає) призводить до того, що вона переноситься на дуже великі віддалі від джерела надходження, включається у гло-бальний цикл Меркурію. У радіусі до 5 км випадає 6% вало-вого викиду пари ртуті, на віддалі до 100 км — 60%.
У домашніх умовах джерелом забруднення ртуттю є ме-дичні термометри та розбиті люмінесцентні ртутні лампи. Якщо випадково розбився термометр, або ртуть пролилася у лабора-торії, то краплини ртуті потрібно негайно посипати порош-ком сірки і зібрати суміш в окремий скляний посуд, який слід герметично закупорити і тримати до повного переходу ртуті у сульфід.
Вплив Меркурію на довкілля проявляється в різних при-родних харчових колах. Якщо препаратами Меркурію про-труюють посівне зерно, то після його висіву частину зерна поїдають дикі птахи — голуби, сірі куріпки, вівсянки і отру-юються ним. Хижі птахи, які харчуються зерноїдними птаха-ми, пустельга, яструб, сокіл-сапсан, сови, орлан-білохвіст далі накопичують Меркурій, внаслідок цього кількість цих ко-рисних птахів різко зменшується. Зайці, які живляться про-ростками протруєного зерна, зазнають отруєння Меркурієм і часто гинуть. При надходженні стічних вод хімічних підприємств у річки Меркурій виноситься в озера, моря та океани, де поглинається водоростями. 3 останніх Меркурій потрапляє в організм білої риби, а з неї у хижу рибу. Особливо активно Меркурій накопичується в тілі щуки, причому, чим більша її маса, тим більша величина питомого поглинан-ня Меркурію одиницею маси. Зі стічних вод сполуки Мерку-рію поглинає очерет, у ньому вони відновлюються до вільної ртуті, яка випаровується в атмосферу, де у вигляді пари пере-носиться на великі відстані.
Вплив Меркурію на довкілля проявляється перш за все у водному середовищі і зводиться до пригнічення життєдіяль-ності одноклітинних морських водоростей (при концентрації 0,1 мкг/л), порушення фотосинтезу, асиміляції нітратів, фос-фатів, амонію, а також до зміни структури і функціональних характеристик природних спільнот (при концентрації 1 мкг/л). Зазначені концентрації Меркурію (0,1 — 1 мкг/л) є токсичними і пороговими для водних безхребетних (чутливість для яких знижується у ряду: ракоподібні, молюски, черв'яки, мшанки. У концентраціях 5 — 10 мкг/л і вище Меркурій токсичний для риби, що проявляється у порушенні життєдіяль-ності на ранніх стадіях розвитку риб, зниженні швидкості їх росту, пригніченні нюху, порушенні клітинного дихання у жабрах і ферментативної активності печінки.
Біологічна роль. Меркурій належить до мікроелементів, які постійно перебувають у тілі людини. Якщо Меркурій потра-пив в організм у складі НС1, при одноразовому отруєнні, то найбільша його кількість виявляється у нирках, потім у печінці і селезінці. Якщо сталось смертельне отруєння парою ртуті, то Ртуть у максимальній кількості виявлялась у мозкові, нир-ках, печінці та серці.
Меркурій виділяється з організму всіма залозами шлунко-во-кишкового тракту, нирками, потовими і молочними зало-зами, легенями. Меркурій навіть при разовому надходженні виводиться з організму нерівномірно і дуже довго (~70-190 днів). Цей елемент накопичується переважно у ядрі клітини, а його шкідлива дія поширюється на всі субклітинні структу-ри.
Меркурій належить до ферментативних токсикантів і відзна-чається високою токсичністю для любих форм життя, має кумулятивні властивості.
Пара ртуті володіє фітотоксичністю, яка проявляється у при-гніченні росту гілок і коренів рослин і прискоренні їх старін-ня.
Патологічний прояв токсичності Меркурію відзначається широким спектром і великою різноманітністю клінічних оз-нак. Токсичність дії залежить від властивостей речовин, у вигляді яких метал надходить в організм (пара, неорганічні, органічні сполуки), шляху надходження і дози.
Меркурій блокує біологічно активні групи білкових моле-кул (сульфгідрильні, амінні, карбоксильні ін.), а також низь-комолекулярні сполуки з утворенням оборотних комплексів, які містять нуклеофільні ліганди.
Меркурій (ІІ), як встановлено, включається у молекулу транс-портної РНК, яка виконує провідну роль у процесі біосинте-зу білків.
У початкові терміни впливу малих концентрацій Меркурію має місце значний викид гормонів надниркових залоз і акти-вування їх синтезу, у мітохондральній фракції печінки спос-терігається зростання моноамінооксидазної активності печін-ки, а також ряд інших порушень діяльності печінки.
Неорганічні сполуки Меркурію стимулюють розвиток склеротичних явищ, але це виражено не дуже різко.
Пара ртуті проявляє нейротоксичність, особливо до вищих відділів нервової систсми.
На початку цього прояву збудливість кори великих півкуль підвищується, а потім виникає інертність коркових процесів. У подальшому розвивається позамежне гальмування.
Для неорганічних сполук Меркурію встановлена нефроток-сичність. Сполуки Меркурію проявляють також гонадоток-сичну, ембріотоксичну та тератогенну дію.
Гострі отруєння людей металічною ртуттю можливі внаслі-док грубих порушень техніки безпеки або аварійних ситуацій на ртутних підприємствах. Вже чсрез 8 — 24 г з'являються клінічні ознаки отруєння: загальна слабкість, головний біль, болі при ковтанні, підвищена температура. катаральні явища з боку дихальних шляхів (риніт, фарингіт, деколи бронхіт). Трохи пізніше розвивається геморагічний синдром, болючість ясен, різко виражені запальні зміни у порожнині рота, біль у животі, шлункові розлади, ознаки ураження нирок, рідше за-палення легень.
Відомий випадок, коли перші ознаки гострого отруєння відмічались вже після 25 — 30 хв після початку роботи з рідкою ртуттю. Розлади шлунково-кишкового тракту (нудота, бага-торазове блювання, рідкий стул з домішкою крові, колькопо-дібний біль в епігастрії) розвивались на фоні загального нездужання, головного болю, тремтіння рук.
В інших випадках гострого отруєння парою ртуті пошкод-жувався слух, концентрично звужувалось поле зору, наступа-ла атаксія і периферійна нейропатія (симптоми тремору і по-шкодження нирок були відсутні).
У важких випадках гострі отруєння парою ртуті закінчува-лись смертю.
При хронічному отруєнні вираженість і швидкість розвитку клінічної картини захворювання визначається інтенсивністю ртутного впливу, індивідуальними особливостями організму, а також хімічним складом вживаних харчових продуктів. При концентраціях ртуті 0,2 — 1,3 мг/м3 (протягом половини року) або 0,036 мг/м3 (протягом 3-х років) спостерігали нерізко виражену хронічну інтоксикацію.
Початкова стадія хронічної інтоксикації перебігає за типом неврастенії і вегетативно-судинної дистонії, тоді як виражена стадія протікає за типом астено-вегетативного (психоневро-логічного) синдрому.
В умовах ртутного виробництва у крові робітників з'явля-ються підвищені кількості ферментів лізосом. Цей показник має високу чутчливість до токсичного впливу ртуті, а тому він запропонований як тест для діагностики отруєнь ртуттю.
Ознаки хронічного отруєння ртуттю, які проявляються при тривалому впливові на людину низьких концентрацій ртуті (порядку сотих долей мг/м3 і нижче) називають мікромерку-ріалізмом. Перший ступінь мікромеркуріалізму виражається переважно зниженням працездатності, швидкою втомлювані-стю, підвищеною збудливістю. На другому ступені цього от-руєння названі явища виражені більше, тут наростає послаб-лення пам'яті, спостерігаються неспокій, невпевненість у собі, роздратованість і головні болі.
Поряд з цим можливі катаральні явища верхніх дихальних шляхів, запалення слизової оболонки порожнини рота, кро-воточивість ясен, деякі інші розлади.
Ознаки мікромеркуріалізму третього ступеня подібні до та-ких при хронічному меркуріалізмі, але виражені слабіше.
Мікромеркуріалізм нерідко виявляється серед співробітників науково-дослідних установ в умовах впливу малих концент-рацій ртуті (на рівні ГДК або трохи виших) на протязі 8-10 років. Основні прояви отруєння виражались у вигляді не-врастенічного синдрому і порушеннях з боку психічної сфе-ри.
Хронічне отруєння значними кількостями ртуті називають меркуріалізмом, першими ознаками якого є втомлюваність, слабкість, сонливість, апатія, смоційна нестійкість, головні болі, запаморочення (так звана "ртутна неврастенія"). Одно-часно розвивається тремтіння ("ртутний тремор"), спочатку рук, язика, повік, а у важких випадках — ніг і, на кінець, всього тіла. Далі розвивається стан підвищеної психічної збуд-ливості (ртутний еретизм), який проявляється соромливістю, боязкістю, лякливістю, загальною пригніченістю. Якшо про-цес отруєння прогресує, то хворі надзвичайно дратівливі, по-хмурі. Плачуть.
Часто пам'ять в отруєних ртуттю послаблена, ртуть негативно впливає на вегетативну нервову систему. 3 цим пов'я-зані такі розлади як гіперсалівація, порушення секреторної функції шлунка, синюха, пітливість, сповільнення або при-швидшення серцевої діяльності, пришвидшені поклики на сечовиділення. Захворювання периферійної нервової системи протікають за типами численних невралгій. При отруєнні ртугттю важливий симптом — послаблення сили розгиначів на пе-реважно працюючій руці.
При контакті з ртуттю підвищена захворюваність на турбе-кульоз і смертність від нього.
Ртуть особливо шкідлива для жінок, бо викликає пато-логічні явища з боку функції статевих органів, викликає са-мовільні викидні, передчасні роди, мастопатії.
Гострі отруєння розчинними сполуками Меркурію (ІІ) (хло-рид, нітрат) відомі при помилковому прийманні або викорис-танні їх у суїцидних випадках. Такі отруєння проявлялись головними болями, салівацією, почервонінням, набуханням і кровоточивістю ясен, появою на них темної облямівки суль-фіду меркурію, стоматитом, набуханням лімфатичних і слин-них залоз, диспептичними явищами, колітом, тенезмами. Тем-пература часто буває підвищена. Якщо випадок легкий, то через 2 — 3 тижні порушені функції відновлюються. Якшо ви-падок важкий — розвиваються різкі і необоротні зміни нирок (некротичний нефроз), а через 5 — 6 днів наступає смерть. Крім нирок, Меркурій пошкоджує систему травлення, тканини го-ловного і спинного мозку.
При хронічному отруєнні сполуками Меркурію клінічна кар-тина схожа на ту, яка є при гострому отруєнні, але має деякі особливості, які залежать від природи сполуки.
Для металічної ртуті ГДК хімічної речовини в повітрі робочої зони — 0,01 мг/м', ГДК середньодобової концентрації хімічної речовини в повітрі населених місць 0,0003 мг/м3, ГДК у воді водоймища — 0,0005 мг/л, ГДК водоймищ для водного господарства — 0,001 мг/л, ГДК в орному шарі ґрунту— 2,1 мг/кг, клас небезпеки 1. Для нітрату меркурію (І) і (ІІ) ГДК - 0,2/0,5 (у знаменнику середньозмінна норма) мг/м3, ГДК — 0,001 мг/л, клас небезпеки 1; для хлориду мерку-рію (І) і (ІІ) ГДК — 0,2/0,05 (у знаменнику середньозмінна норма) мг/м3, клас небезпеки 1.
При роботі з ртуттю необхідна повна герметизація апарату-ри і посуду.