Вещества, загрязняющие продукты питания и корма

С хлором ртуть  взаимодействует на холоде, образуя хлорид ртути, или сулему:

Нg + Сl₂ = НgCl₂.

Легко взаимодействует  ртуть с порошкообразной серой, образуя очень прочное соединение - сульфид ртути:

Нg + S = НgS.

Эту реакцию  используют для связывания разлитой ртути: место, где предполагают наличие  разлитой ртути, посыпают порошком серы.

В воде и щелочах ртуть не растворяется. Она растворяется в кислотах-окислителях; в концентрированной серной кислоте при нагревании, а в азотной - на холоде. В зависимости от количества ртути образуются соли ртути в степени окисления +1 и +2:

Нg + 2 Н₂SO₄ = НgSO₄ + SO₂ + 2 Н₂O;

3 Нg + 8 НNО₃ = 3 Нg(NО₃)₂ + 2 NО + 4 Н₂О;

Нg + Нg(NО₃)₂ = Нg₂(NО₃)₂.

Ртуть (II) в хлориде  НgСl₂, восстанавливается металлической ртутью до ртути (I):

НgСl₂ + Нg = Нg₂Сl₂ (каломель).

Ртуть не растворяется в растворах кислот, не обладающих окислительными свойствами, но растворяется в царской водке и азотной кислоте, образуя соли двухвалентной ртути. При растворении избытка ртути в азотной кислоте на холоде образуется нитрат Hg₂(NO₃)₂.

Из элементов II Б группы именно у ртути появляется возможность разрушения очень устойчивой 6d¹⁰ - электронной оболочки, что приводит к возможности существования соединений ртути (+4). Так, кроме малорастворимого Hg₂F₂ и разлагающегося водой HgF₂ существует и HgF₄, получаемый при взаимодействии атомов ртути и смеси неона и фтора при температуре 4К.

Получение ртути.

Ртутные руды (или рудные концентраты), содержащие ртуть в виде киновари, подвергают окислительному обжигу

HgS + O₂  = Hg + SO₂

Обжиговые газы, пройдя пылеуловительную камеру, поступают в трубчатый холодильник  из нержавеющей стали или монель-металла. Жидкая ртуть стекает в железные приёмники. Для очистки сырую  ртуть пропускают тонкой струйкой через  высокий (1-1,5 м) сосуд с 10%-ной HNO₃, промывают водой, высушивают и перегоняют в вакууме.

Возможно  также гидрометаллургическое извлечение ртути из руд и концентратов растворением HgS в сернистом натрии с последующим вытеснением ртуть алюминием. Разработаны способы извлечения ртуть электролизом сульфидных растворов.

Источники загрязнения и основные повреждающие эффекты.

Ртуть широко используется в электротехнической промышленности и приборостроении, на хлорных производствах, как легирующая добавка, теплоноситель, катализатор при синтезе пластмасс, в лабораторной и медицинской практике, сельском хозяйстве. Основными источниками загрязнения окружающей среды этим элементом являются: пирометаллургические процессы получения металла, сжигание органических видов топлива, сточные воды, производство цветных металлов, красок, фунгицидов и т.д. Наиболее опасным соединением ртути является метилртуть. Выбросы ртути в окружающую среду в результате деятельности человека весьма значительны. Общая (природная и антропогенная) эмиссия ртути в атмосферу составляет свыше 6000 тонн ежегодно, причем менее половины — 2500 тонн составляют поступления от естественных источников. 
Соединения ртути попадают в водную среду, где активно аккумулируются планктонными организмами, представляющими пищу для ракообразных, а последние поедаются рыбами, которых поедают птицы, в печени которых ртуть обнаруживается в больших количествах. 
Ртуть обладает широким спектром токсических эффектов на теплокровных: нарушение биосинтеза белков и окислительного фосфорилирования в митохондриях почек и печени; возникновение биохимических сдвигов в организме; нейротоксическое, гонадотоксическое, генотоксическое, эмбриотоксическое и тератогенное воздействие. Под действием токсических концентраций органических соединений ртути происходит нарастание интенсивности процессов свободнорадикально окисления. Особо чувствительными к действию ртути являются эмбрионы. Несмотря на достаточную изученность, экологическая опасность ртути и последствий ее действия представляет собой сегодня серьезную проблему в экотоксикологии.

Источники отравления ртутью.

В окружающей среде, за исключением редких геологических  провинций, содержание ртути невелико, однако её токсичные соединения весьма подвижны и могут легко переходить государственные границы.

Ртуть 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.

Техногенные источники ртути.

Их рассматривают, как важнейший фактор в её распространении.

• Ртутно-цинковые гальванические элементы (батареи)
• Ртутные лампы (ДРЛ, ДРШ и др.)
• Сжигание газа в промышленности и быту (он содержит незначительные, но значимые при сжигании больших объёмов, количества ртути)
• Промышленные источники — потери в ртутных насосах, манометрах, термометрах, электрических выключателях, реле. Большая часть такого оборудования устарела, и в настоящее время заменяется оборудованием, не содержащим ртуть.
• Процессы амальгамирования, золочения и др. В настоящее время практически не используются.
• Взрывы ртутных вентилей в электросетях (до 50 кг ртути (разогретой) в одном мощном ртутном игнитроне).
• Разложение ртутьсодержащих пигментов при нагревании или освещении (разложение киновари).

Другие  источники.

В настоящее  время в США рассматривают  три главных источника заражения  ртутью для детей: ртутьорганические  соединения в морской рыбе (для  беременных максимальная рекомендованно-допустимая недельная доза мяса щуки или тунца - не более 100 г.), которую ест мать, материнские амальгамные пломбы и детские вакцины. В странах СНГ амальгамные пломбы сегодня практически не применяются.

Поведение ртути в морской  экосистеме.

Среди токсических металлов ртуть является одним из наиболее опасных загрязнителей  и поэтому представляет собой  большой интерес для экотоксикологии. Накопление монометилртути в морской  среде – важная проблема, касающаяся здоровья человека, так как воздействие  метилртути на организм человека происходит главным образом через употребление в пищу морских продуктов. Ртуть  существует в морской среде в  виде множества физических и химических форм с огромным разнообразием свойств, которые определяют сложный механизм ее распространения, накопление в живых организмах и отравляющий эффект. Наиболее важные химические формы ртути – это элементарная ртуть (Hg), неорганическая ртуть (Hg²⁺), монометилртуть (CH3Hg⁺), диметилртуть (CH₃HgCH₃). Эти формы в биогеохимическом цикле ртути могут перемещаться в атмосферу, в водную среду, а также в континентальные экосистемы.

За последнее  десятилетие внедрение усовершенствованных  методов сбора образцов, их обработки, появление более чувствительных и специализированных аналитических  приборов, а также более глубокие исследования загрязнения ртутью экосистем  значительно улучшили имеющиеся  знания по биогеохимическому циклу. Однако большая часть эколого-географических исследований по ртути за последние  десятилетия выполнена для водоемов суши, в то время как морским  экосистемам уделялось гораздо  меньше внимания. Известно, что данные по отдельным формам ртути в морской  среде редки, и это создает  большие сложности, связанные с  определением содержания, общих объемов  и потоков различных форм ртути  в морской экосистеме.

Глобальный  биогеохимический цикл ртути: влияние  антропогенного фактора. Ртуть попадает в окружающую среду из различных  природных и антропогенных источников. Подсчитано, что антропогенные выбросы  в атмосферу составляют около 50-70% от ежегодного поступления (6000-7700 т) ртути в атмосферу Земли. Антропогенные источники – сжигание топлива, бытовых и промышленных отходов, промышленное производство (например, обогащение руды, выплавка металлов и их сплавов и другие стадии металлургии) – являются основными статьями глобального потока ртути в природную среду. Вместе они составляют ежегодный объем 3600 - 4500 т. Природные источники представляют собой поступление ртути из океанских вод, в процессе дегазации мантии, вулканической деятельности, из геотермальных источников и районов, содержащих большие скопления ртутных минералов. Вместе эти источники составляют 3000 т в год, из которых 1000 т – континентального происхождения, 2000 т – морского происхождения. Глобальные выбросы ртути растут, возможно, из-за сжигания газа и угля, добычи руды и выплавки металлов, промышленного производства и сжигания отходов. Важно заметить, что кругооборот ртути на земном шаре, особенно в океанской части, продлевает влияние и активный «период жизни» ртути антропогенного происхождения (повторное включение в цикл). Примерно 1/3 общего потока поступающей в круговорот ртути (2000 т) циркулирует из океана в атмосферу и назад в океан, и большая часть этих поступлений из океана состоит из мигрирующей в кругообороте антропогенной ртути.

В распределении  различных форм ртути в океанской  экосистеме имеются некоторые закономерности. Например, концентрации растворенной ртути в прибрежных зонах океана значительно выше, чем в открытых частях. Также высоки они и в  глубоководных зонах с недостатком  кислорода, где процессы аккумуляции  ртути идут более интенсивно за счет растворения частиц взвеси. Метилированные формы ртути были обнаружены в  глубинных слоях открытых частей океана, в продуктивных зонах –  там наблюдались самые высокие  концентрации монометилртути и диметилртути. В общем метилированные формы  ртути составляют 10% от общего объема ртути в природной среде. Элементарная ртуть обнаружена в активном слое и в более глубоких слоях океана.

Биогеохимическое  поведение ртути. Основные пути трансформации  различных форм ртути в отдельных  природных компонентах уже определены, хотя механизмы реакции среды  и биологические виды, вовлеченные  в процесс превращения форм ртути  в океане, остаются неопределенными. Бактериальное превращение неорганической ртути в монометилртуть является важной особенностью круговорота ртути  в любой морской экосистеме, так  как оно – первая стадия во всем процессе биоаккумуляции. Процесс метилирования  происходит как в водной толще, так  и в осадках пресных водоемов и эстуариев и осуществляется главным образом благодаря сульфатредуцирующим  бактериям. В чисто морской среде  преобладающей формой является диметилртуть, а монометилртуть в этой среде  получается путем разложения диметилртути. Хотя еще одна точка зрения на этот процесс заключается в том, что  оба процесса играют роль в образовании  монометилртути в морских водах.

Вертикальный  разрез толщи показывает следующее  преобладающее распределение форм ртути: пониженные концентрации Hg , ионов Hg²⁺ и метилированных форм в активном слое и увеличение концентраций этих форм под термоклином. Механизм взаимопревращения форм ртути в морской среде следующий: Hg²⁺ превращается в элементарную ртуть и поступает в атмосферу или оседает на взвешенных частицах и постоянно депонируется в осадках.

Небольшие концентрации элементарной ртути Hg и  диметилртути в активном слое –  это результат газовой адсорбции  из атмосферы, а осажденная на взвеси метилртуть попадает в активный слой океана с поверхностным стоком с  суши. Интересно, что метилированные формы ртути имеют максимальную концентрацию под слоем термоклина.