Ближе, чем вы думали: пермские ученые раскрыли секреты «соседства» с ртутью

Ртуть, химический элемент с атомным номером 80, считается одним из самых необычных и противоречивых веществ на нашей планете. Этот серебристый металл, обозначаемый символом Hg (от лат. Hydrargyrum – «живое серебро»), уникален тем, что остается в жидком состоянии при комнатной температуре. 

— Ртуть относится к веществам первого класса опасности. Это связано с ее высокой токсичностью, способностью накапливаться в организме и вызывать серьезные повреждения нервной системы, почек и других органов. Даже небольшие дозы могут привести к хроническим заболеваниям, — отметил Дмитрий Макрушин, ассистент кафедры химических технологий Пермского Политеха.

Рождение жидкого металла

В природе ртуть встречается в чистом виде – вкраплениями небольших капель в ртутных минералах или на их поверхности. Но большая часть этого жидкого металла, используемая людьми, извлекается из руды, названной киноварью (HgS).

— Добыча киновари осуществляется как открытым, так и шахтным способом в зависимости от глубины залегания породы. Затем руда дробится и измельчается до мелких фракций. Это необходимо для увеличения площади поверхности, что облегчает последующий процесс извлечения. Чтобы получить чистую ртуть, киноварь нагревают в потоке воздуха. Кислород объединяется с серой в руде, формируя газ двуокиси серы и оставляя ртуть, — рассказал Дмитрий Макрушин.

Ртуть многоликая

Жидкий металл способен образовывать опасные органические соединения: метилртуть (CH₃Hg⁺) и этилртуть (C₂H₅Hg⁺). Оба соединения высокотоксичны, но первое считается более опасным.

— Дело в том, что метилртуть обладает высокой способностью накапливаться в тканях, особенно в мозге и нервной системе. Она преодолевает гематоэнцефалический барьер — защитную систему мозга, что делает ее особенно опасной для нервных клеток. Кроме того, она выводится из организма значительно медленнее и соответственно может оставаться в нем дольше, оказывая продолжительное токсическое воздействие, — предупреждает эксперт Пермского Политеха Дмитрий Макрушин.

Соль ртути в каплях для носа

Тимеросал исторически использовался в качестве консерванта в составе некоторых назальных капель. Консервант добавляют в лекарственные препараты для предотвращения размножения микроорганизмов (бактерий, грибков) и увеличения срока их хранения. 

— Исследования показали, что даже малые дозы этого вещества могут быть потенциально опасными для здоровья, в том числе для детей и беременных женщин. Возможны побочные эффекты в виде аллергических реакций, раздражения кожи и слизистых оболочек, а также неврологических нарушений при длительном воздействии, — рассказывает Дмитрий Макрушин.

В настоящее время производители лекарств стремятся использовать более безопасные альтернативные консерванты. Однако важно знать состав таких препаратов и лучше избегать лекарств, содержащих тимеросал, особенно при длительном применении.

Ионы ртути можно встретить в старых антисептиках

Кажется, что безобидная жидкость не может таить в себе угрозу. Все дело в том, что соединения ртути обладают противомикробными свойствами, то есть они способны убивать или подавлять рост бактерий и грибков. Это обусловлено тем, что металл связывается с белками микробных клеток, нарушая их структуру и функции.

— Да, некоторые антисептики содержат меркурохром (красный оксид ртути) и мертибромат (органическое соединение ртути). Сейчас применение этих веществ ограничено из-за потенциального вреда для здоровья. Они могут проникать через кожу и слизистые оболочки, вызывая отравление. Поэтому современные обеззараживающие средства обычно не содержат подобные соединения, — поясняет эксперт Пермского Политеха.

Зубная пломба с содержанием ртути

Амальгаму – сплав ртути с другими металлами, более ста лет используют в стоматологии, хотя в последнее время ее популярность снижается. Медицинский материал для пломбирования состоит из серебра (для прочности и защиты от коррозии), олова (для пластичности сплава), меди (против коррозии и бактерий), цинка (смягчение остальных компонентов) и ртути (в качестве основного реагента).

— Амальгама обладает хорошими механическими свойствами и долговечностью, но есть опасения относительно возможного высвобождения паров ртути из таких пломб. Хоть их выделяемое количество невелико, долгосрочное воздействие может представлять риск для здоровья, особенно для людей с ослабленной иммунной системой или склонных к аллергиями, — говорит Дмитрий Макрушин.

Ртуть накапливается в живых организмах и почве

Процесс биоаккумуляции означает, что ртуть, попадая в организм человека или животного, может оставаться там длительное время, медленно выводиться и постепенно накапливаться в тканях. Особую опасность представляет органическая форма жидкого металла — метилртуть, которая легко проникает через клеточные мембраны и скапливается в органах и тканях, особенно в нервной системе.

— В окружающую среду ртуть попадает от промышленных предприятий или мест добычи полезных ископаемых. Элемент может попадать в почву с дождевой водой, стоками или выбросами в атмосферу, после чего он проникает в грунтовые воды и растения, тем самым снова возвращаясь в пищевую цепочку и продолжая свое токсичное путешествие, — говорит Дмитрий Макрушин, ассистент кафедры химических технологий Пермского Политеха.

Важно отметить, что не только в промышленность загрязняет окружающую среду. Частично ртуть попадает в воду в результате вулканической деятельности, выветривания скальных пород и просто из земной коры. 

Морепродукты

По словам эксперта, попав в водную среду, металл под воздействием микроорганизмов преобразуется в органическую форму — метилртуть. Этот процесс называется метилированием, он происходит в донных отложениях, где обитают анаэробные бактерии.

Метилртуть легко поглощается микроскопическими водорослями, которые являются основой пищевой цепи в водных экосистемах. Фитопланктон потребляется зоопланктоном (мелкими животными). Он, в свою очередь, поедается рыбами, которые становятся добычей более крупных хищных представителей. По мере продвижения по пищевой цепочке концентрация элемента в организмах увеличивается. Этот процесс называют биомагнификацией или бионакоплением. Получается, что морские животные, находящиеся на вершине пищевой цепи, могут содержать высокие концентрации метилртути, потому что они потребляют большое количество мелких рыб, которые уже накопили опасное вещество.

— Наибольшей осторожности заслуживают тунец (свежий или консервированный), макрель, меч-рыба, белуга и северная щука — в них содержится до одного миллиграмма ртути на килограмм. Чтобы снизить риск отравления химическим элементом при употреблении морепродуктов, рекомендуется отдавать предпочтение рыбе с низким содержанием ртути, например, лососю, хек, камбале, сардинам, сельди и треске — в них не более 0,3 миллиграмма на килограмм, — сообщил эксперт Пермского Политеха.

Тепловая обработка не избавит продукт от ртути

Польза Омега-3, витаминов D и группы B, фосфора, селена, хрома и других микроэлементов, которые содержатся в рыбе, неоспорима. Совсем отказываться от морепродуктов было бы опрометчиво. Но важно понимать, что даже тепловая обработка продуктов не устраняет ртуть полностью.

— Метилртуть, которая содержится в рыбе липофильна, то есть растворима в жирах, а еще прочно связывается с белкам, поэтому варка, жарение или запекание не снижают содержание вредного вещества значительно. При нагревании молекулы органической формы ртути не распадаются на безвредные компоненты, — отметил Дмитрий Макрушин, ассистент кафедры химических технологий Пермского Политеха.

Разбитый градусник — это беда

Некоторые люди по-прежнему с недоверием относятся к электронным термометрам, предпочитая им традиционные ртутные.

— В термометре содержится примерно два грамма ртути. Если разбить градусник, то она вытекает и распадается на мелкие шарики, которые легко испаряются при комнатной температуре. При падении с высоты человеческого роста без дополнительного ускорения очаг заражения обычно достигает от 3 до 5-6 м². Вдыхание этих паров приводит к серьезным отравлениям. Кроме того, жидкий металл может легко распространиться по всему дому, оседая на мебели, коврах и одежде, создавая долгосрочную угрозу для здоровья. Поэтому разбитый градусник требует незамедлительных действий по сбору его содержимого, чтобы предотвратить опасные последствия для домочадцев, — сказал Дмитрий Макрушин.

При случившейся ситуации стоит позвонить по номеру «112», оператор подскажет, что делать дальше. Или можно сразу вызвать специальные службы по демеркуризации – это процесс удаления ртути и ее соединений из окружающей среды, оборудования или материалов, а также их безопасной нейтрализации.

Утилизация раскатившихся по полу металлических шариков требует крайней осторожности. По словам эксперта, ни в коем случае нельзя использовать пылесос, так как он измельчит ртуть на мельчайшие частицы и распространит их по воздуху. Сначала необходимо надеть перчатки и маску, открыть окно и проветрить помещение, не устраивая сквозняка. Затем нужно аккуратно собрать шарики с помощью листка бумаги, жесткой кисточки или резиновой груши, поместив их в стеклянную банку с плотной крышкой, предварительно наполнив ее водой. После этого собрать все стеклянные осколки и поместить их в ту же банку, чтобы отнести в пункт приема опасных отходов. Адреса ближайшего к вам центра демеркуризации можно найти в интернете или уточнив по телефону 112.

Где металл применяют сегодня?

Из-за высокой токсичности ртуть используется ограниченно, но все еще находит применение в ряде областей. 

— В электронике металл в жидком состоянии остается компонентом некоторых типов батарей, ламп и измерительных приборов – термометрах и манометрах, хотя и постепенно вытесняется электронными аналогами. В химической промышленности ртуть применяется в качестве катализаторов в определенных процессах. В медицине этот элемент по-прежнему присутствует в некоторых диагностических инструментах и препаратах, в горнодобывающей промышленности его приспособили для извлечения золота из руды методом амальгамации, — отметил Дмитрий Макрушин.

Ртуть — это не просто жидкий металл, а элемент с целым набором необычных свойств, которые сделали ее важной частью науки и технологий. В то же время ее токсичность напоминает нам о необходимости осторожного и ответственного отношения к этому загадочному веществу.

ПНИПУ

916 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше