INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI
		OCHRONA GLEB
IV ROK INŻYNIERII ŚRODOWISKA STUDIA DZIENNE GRUPA 44		21.05.2008
METALE CIĘŻKIE W GLEBACH - RTĘĆ AUTOR OPRACOWANIA: Krzysztof Bajan

Charakterystyczną właściwością metali ciężkich jest ich wysoka gęstość oraz bezwzględna toksyczność. Nie biorą one udziału w procesach życiowych, do takich metali zalicza się kadm, ołów i rtęć. Metale te mają największy współczynnik akumulacji, łatwo absorbują się z powietrza, z przewodu pokarmowego, łatwo przechodzą przez łożysko, barierę krew-mózg , łatwo wiążą się z makrocząsteczkami (białka), łatwo uszkadzają strukturę DNA .Ich obecność w organizmie wiąże się z efektem mutagennym. Występowanie metali ciężkich w środowisku wynika zarówno z biogeochemicznego obiegu pierwiastków (naturalne procesy zachodzące w przyrodzie), jak i ze źródeł antropogenicznych. Działanie metali ciężkich na organizmy zależy od ich stężenia. Wysokie koncentracje mogą prowadzić do zaburzeń procesów fizjologicznych, ale nawet przy niskich stężeniach mogą wywoływać niepożądane zmiany na skutek akumulacji. Ostatnio jesteśmy coraz bardziej świadomi, że działalność człowieka może zagrażać środowisku. Niestety nie zawsze udaje się utrzymać równowagę pomiędzy wprowadzanymi technologiami a ochroną zasobów naturalnych. Szybki rozwój techniki i zmiany, jakie zachodzą we współczesnym świecie, w istotny sposób wpływają na środowisko przyrodnicze. Jednym z najgroźniejszych ubocznych skutków rozwoju cywilizacji i przemysłu jest rozprzestrzenianie się pierwiastków śladowych. Ma to ścisły związek z coraz większym wydobyciem złóż mineralnych zawierających te pierwiastki oraz procesami przetwórczymi i spalaniem surowców energetycznych. Obecnie w wyniku znacznego uprzemysłowienia i urbanizacji, możliwość wystąpienia nadmiaru pierwiastków śladowych w środowisku naturalnym zwiększyła się wielokrotnie.

Toksykologia wyróżnia dwa typy oddziaływań substancji szkodliwych na organizmy:

• oddziaływania bliskie (ekspozycja zawodowa - szybka akumulacja substancji toksycznej w organizmie)

• oddziaływania odległe (ekspozycja środowiskowa - powolne zmiany w organizmie).

Rtęć - jest jedynym pierwiastkiem metalicznym ciekłym w normalnej temperaturze. Jej gęstość wynosi - 13,5939 g/m³. Temperatura topnienia- 38,87 ^°C, temperatura wrzenia- 356,58 ^°C. Rozpuszcza ona metale, tworząc amalgamaty (z wyjątkiem żelaza, platyny, wolframu i molibdenu).Wykazuje dużą lotność- w temperaturze 20 ^°C w powietrzu znajduje się 14 mg Hg/m³ w stanie równowagi dynamicznej. Dawka progowa rtęci - czyli stężenie uważane za bezpieczne wynosi 0,05 mg Hg/m³ powietrza, dlatego rozlana rtęć stanowi potencjalne niebezpieczeństwo zatrucia. Dzięki swoim właściwościom znalazła zastosowanie do wypełniania termometrów, barometrów, manometrów i pomp próżniowych. Duże ilości rtęci zużywane są do wydobywania złota i srebra, oraz do elektrolizy litowców i produkcji materiałów wybuchowych. Także jej związki mają szerokie zastosowanie: chlorek rtęci(I)- kalomel- stosowany jest w lecznictwie, do wyrobu elektrod, jako środek ochrony roślin, a chlorek rtęci(II), sublimat - służy jako katalizator w syntezie organicznej, w metalurgii, jako środek dezynfekujący. Alkaliczny roztwór jodortęcianu potasu K₂[HgJ_2­] - odczynnik Nesslera- używany jest do wykrywania amoniaku. Piorunian rtęci(II) Hg(CNO)₂ ma zastosowanie do wyrobu spłonek i detonatorów. Niezależnie od postaci i drogi w jaki sposób rtęć dostanie się do środowiska wodnego, mikroorganizmy metylują ją i w ten sposób powstaje zawsze metylek rtęci. Jest on rozpuszczalny w tłuszczach, a zarazem bardzo toksyczny i trwały. Jest to główna postać rtęci, która dostaje i kumuluje się w żywych organizmach. Wiele ludzkich tragedii było spowodowane właśnie przez organiczne związki tego metalu. Tak było w Japonii, Gwatemali, Iraku, Pakistanie. W każdym przypadku było to spowodowane spożyciem żywności obciążonej związkami rtęci. Na przykład ponad 3000 ludzi zmarło w Iraku w latach 1971-72 w wyniku spożycia pszenicy zaprawionej fenylkiem rtęci. Wchłaniane do organizmu człowieka alkilowe związki rtęci szybko przedostają się poprzez krwiobieg do komórek mózgu, gdzie naruszają barierę krew-mózg, co prowadzi do zaburzeń metabolizmu układu nerwowego. Rtęć tworzy bardzo trwałe połączenia z grupami tiulowymi białek i enzymów, zakłócając ich funkcję. Rtęć występuje w 3 formach: jako rtęć organiczna, nieorganiczna oraz metaliczna. Związki organiczne rtęci powodują zatrucia charakteryzujące się długim okresem utajenia. Wchłaniają się przez błonę śluzową przewodu pokarmowego i przez krew zostają rozprowadzone do wszystkich tkanek, a kumulują się w narządach miąższowych, głównie w nerkach, wątrobie, mięśniach i kościach. W wyniku działania związków alkilortęciowych uszkodzony zostaje ośrodkowy układ nerwowy, a skutki są nieodwracalne. Zaobserwowano, że obecność w diecie szczurów selenu, zmniejsza toksyczne objawy zatrucia rtęcią, co może odbywać się poprzez konkurencję w wiązaniu się z niektórymi białkami i aminokwasami. Rtęć metaliczna bardzo słabo wchłania się przez skórę -0,1 % i z przewodu pokarmowego - 2%. Natomiast bardzo dobrze wchłania się przez układ oddechowy - 80%. Spożycie rtęci z termometru nie powoduje więc żadnych objawów toksycznych, jest wydalana w niezmienionej postaci wraz z kałem. Opary natomiast wykazują znaczną toksyczność. Rtęć wydala się głównie przez nerki wkrótce po jej wchłonięciu, ale powoli i przez dłuższy czas. Metal ten wydala się także prze gruczoły ślinowe i drażni je powodując ślinotok, który jest jednym ze wczesnych objawów zatrucia. Pierwiastek znajduje się również w pocie. Przewlekłe zatrucia rtęcią zdarzają się w zakładach pracy, w których używana jest jej postać metaliczna lub sole. Zatrucia te rozwijają się powoli i w odróżnieniu od zatruć ostrych powodują nieodwracalne zmiany w ośrodkowym układzie nerwowym.

Objawy zatrucia przebiegają w następującej kolejności:
a) zmiany w jamie ustnej - obrzęk ślinianek, dziąseł i języka
b) zęby chwieją się i łatwo wypadają, a w zębodołach tworzą się owrzodzenia
c) w dziąsłach dookoła kieszonek dziąsłowych osadza się czarny ząbek siarczku rtęciowego, wytrącany przez siarkowodór z rozkładu resztek pokarmowych - może się nie tworzyć, kiedy zachowana jest higiena jamy ustnej
d) ślinotok
e) bóle i zawroty głowy
f) wzmożona pobudliwość nerwowa, trudność skupienia myśli, uczucie znużenia
g) drżenia powiek, języka, palców, które w miarę upływu czasu rozszerzają się na całe kończyny
h) trudności w mówieniu
i) nerwica rtęciowa

Rtęć w glebie - silne powinowactwo rtęci do związków z siarką oraz materii organicznej (węgiel, torf, ropa naftowa). Naturalne stężenie rtęci w powierzchniowych warstwach gleb waha się w granicach od 0,05 do 0,3 ppm - najwięcej w glebach organicznych Kanady 0,41 i niektórych wulkanicznych 0,3 ppm. Wartości te są na ogół zwielokrotnione w przypadku gleb zanieczyszczonych. Dopuszczalne zawartości rtęci w glebach użytkowych rolniczo zalecane przez Europejską Komisję Ekonomiczną wynoszą od 0,3 - 5,0 ppm s.m. 10 ppm w odpadach dopuszczalnych do stosowania w rolnictwie. Rozmieszczenie związków rtęci w glebach uzależnione jest od warunków oksydacyjno - redukcyjnych. W glebach o przewadze warunków utleniających dominują formy Hg²⁺, Hg₂²⁺, w glebach o warunkach redukcyjnych występują głównie związki rtęci z siarką, a w glebach o warunkach przejściowych najczęstsze są alkilowe (metylowe) związki rtęci.

---