1. Общие сведения о ртути



Скачать 283.13 Kb.
Дата29.04.2016
Размер283.13 Kb.
1. Общие сведения о ртути.
Ртуть - удивительный химический элемент. Это очевидно хотя бы потому, что ртуть - единственный металл, находящийся в жидком состоянии в условиях, которые мы обычно называемым нормальными. В таких условиях ртуть способна испаряться и формировать ртутную атмосферу. Именно эти свойства определили особое положение ртути в нашей жизни. Ртуть оказала человечеству огромные услуги. Много веков она находит применение в самых разнообразных сферах человеческой деятельности - от киноварной краски до атомного реактора. На использовании различных свойств ртути были созданы самостоятельные отрасли промышленности, в том числе, добыча золота методом амальгамации, производство газоразрядных ртутных ламп, химических источников тока, хлора и каустической соды. Ртуть применяется в медицине, фармацевтике, стоматологии. Она служила теплоносителем в одном из первых реакторов на быстрых нейтронах.

Однако ртуть может быть не только полезной, но и вредной для всего живого. В малых количествах она всегда присутствует в окружающей нас среде. При определенных условиях, особенно в результате промышленной и бытовой деятельности людей, ее концентрации в среде обитания могут заметно возрастать, что способно оказать негативное воздействие на наше самочувствие и состояние здоровья. Одна из самых известных экологических трагедий 20 столетия - болезнь Минамата - вызвана загрязнением окружающей среды ртутью.


1.1. Важнейшие свойства ртути.
Ртуть (Hg) - химический элемент II группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева; атомный номер 80, относительная атомная масса 200,59. Ртуть в обычных условиях представляет собой блестящий, серебристо - белый тяжелый жидкий металл. Удельный вес ее при 20°С 13,54616 г/см3; температура плавления равна -38,89 °С, кипения 357,25 °С. При замерзании (-38,89 °С) она становится твердой и легко поддается ковке.

Даже в обычных условиях ртуть обладает повышенным давлением насыщенных паров и испаряется с довольно высокой скоростью, которая с ростом температуры увеличивается. Это приводит к созданию опасной для живых организмов ртутной атмосферы. Например, при 24 °С атмосферный воздух, насыщенный парами ртути, может содержать их в количестве около 18 мг/м3; такой уровень в 1800 раз превышает ПДК (предельно допустимую концентрацию) ртути в воздухе рабочей зоны и в 60000 раз ПДК в атмосферном воздухе. Ртуть способна испаряться через слои воды и других жидкостей.

При действии на ртутные пары вольтовой дуги, электрической искры и рентгеновских лучей наблюдаются явления люминесценции, флюоресценции и фосфоресценции. В вакуумной трубке между ртутными электродами при электрических разрядах получается свечение, богатое ультрафиолетовыми лучами, что используется в технике при конструировании ртутных ламп. Еще одно замечательное свойство ртути связано с тем, что при растворении в ней металлов образуются амальгамы - металлические системы, одним из компонентов которых является ртуть. Они не отличаются от обычных сплавов, хотя при избытке ртути представляют собой полужидкие смеси. Соединения, получающиеся в результате амальгамирования, легко разлагаются ниже температуры их плавления с выделением избытка ртути, что нашло широкое применение при извлечении золота и серебра из руд. Амальгамированию подвержены металлы, смачиваемые ртутью. Стали, легированные углеродом, кремнием, хромом, никелем, молибденом и ниобием, не амальгамируются.

Ртуть - весьма агрессивна по отношению к различным конструкционным материалам, что приводит к коррозии и разрушению производственных объектов и транспортных средств. Так, в 1970-е гг. довольно актуальной была проблема загрязнения самолетов, в конструкции которых попадала ртуть, вызывающая жидкометаллическое охрупчивание алюминиевых сплавов. Самолеты направлялись в капитальный ремонт и даже списывались с эксплуатации.

На воздухе ртуть при комнатной температуре не окисляется. При нагреве до температур, близких к температуре кипения (300-350 °С), она соединяется с кислородом воздуха, образуя красный оксид двухвалентной ртути HgO, который при дальнейшем нагревании (до 400 °С и выше) снова распадается на ртуть и кислород. Желтый оксид ртути HgO получается при добавлении щелочей к водному раствору соли Hg(II). Существует и оксид ртути черного цвета (Hg2O), нестойкое соединение, в котором степень окисления ее равна +1. В соляной и разбавленной серной кислотах и в щелочах ртуть не растворяется. Но она легко растворяется в азотной кислоте и в царской водке, а при нагревании в концентрированной серной кислоте. Металлическая ртуть способна растворяться в органических растворителях, а также в воде, особенно при отсутствии свободного кислорода. Растворимость ее в воде зависит также от рН раствора. Минимальная растворимость наблюдается при рН=8, с увеличением кислотности или щелочности воды она увеличивается. В присутствии кислорода ртуть в воде окисляется до ионной формы Hg (создавая концентрации до 40 мкг/л).

Ртуть реагирует с галогенами (хлор, йод, фтор, бром), серой, селеном, фосфором и другими неметаллами. Практическое значение имеют йодная ртуть HgJ, хлористая ртуть (каломель) Hg2Cl2 и хлорная ртутью(сулема) HgCl2. При взаимодействии ртути с серой образуется сульфид ртути HgS - самое распространенное в природе ее соединение, в форме которого добывается почти вся ртуть. Оно известно в трех модификациях: красная (идентичная минералу киноварь), черная (черный сульфид ртути, или метациннабарит) и - β-киноварь (в природных условиях не обнаружена). Из других соединений ртути известны такие, как гремучая ртуть Hg(ONC)2, нитрат Hg(NO3)2, сульфат (HgSO4) и сульфит(HgSO3) ртути, красный и желтый йодид ртути и др.

Существует большое количество ртутьсодержащих органических соединений, в которых атомы металла связаны с атомами углерода. Химическая связь углерода и ртути очень устойчива. Она не разрушается ни водой, ни слабыми кислотами, ни основаниями. С позиций опасности для живых организмов (т.е. с позиций токсикологии - науки о ядах) наиболее токсичными из металлоорганических соединений ртути являются алкилртутные соединения с короткой цепью, прежде всего, метилртуть.
1.2. Распространенность ртути в природе.
Ртуть - редкий элемент. Ее средние содержания в земной коре и основных типах горных пород оцениваются в 0,03-0,09 мг/кг, т.е. в 1 кг породы содержится 0,03-0,09 мг ртути, или 0,000003-0,000009% от общей массы (для сравнения - одна ртутная лампа в зависимости от конструкции может содержать от 20 до 560 мг ртути, или от 0,01 до 0.50 % от массы). Масса ртути, сосредоточенная в поверхностном слое земной коры мощностью в 1 км, составляет 100 000 000 000 т (сто миллиардов тонн), из которых в ее собственных месторождениях находится только 0,02%. Оставшаяся часть ртути существует в состоянии крайнего рассеяния, по преимуществу в горных породах.

Известно более 100 ртутных и ртутьсодержащих минералов. Основным минералом, определяющим промышленную значимость ртутных месторождений, является киноварь.

Ртуть концентрируется не только в ртутных минералах, рудах и вмещающих их горных породах. Согласно закону Кларка-Вернадского о всеобщем рассеянии химических элементов, в тех или иных количествах ртуть обнаруживается во всех объектах и компонентах окружающей среды, в том числе в метеоритах и образцах лунного грунта. В повышенных концентрациях ртуть содержится в рудах многих других полезных ископаемых (полиметаллических, медных, железных и др.). Установлено накопление ртути в бокситах, некоторых глинах, горючих сланцах, известняках и доломитах, в углях, природном газе, нефти.

Типичные природные (фоновые) концентрации паров ртути в приземном слое в атмосферном воздухе обычно составляют 10-15 нг/м3 при колебаниях от 0,5-1 до 20-25 нг/м3. Видимо, именно такие содержания практически безопасны для живых организмов. В зонах загрязнения концентрации возрастают в десятки и сотни раз, а в производственных или загрязненных ртутью помещениях могут достигать экстремально высоких значений (до 1-5 мг/м3). Главной формой ртути в атмосфере являются пары металла (Hg°), меньшее значение имеют ионная форма, органические и неорганические (хлориды, йодиды) соединения. Она также связывается с аэрозолями. В зонах загрязнения концентрации ртути в дождевой воде достигают 0,3-0,5 мкг/л и даже более (при фоне обычно не больше 0,1 мкг/л). В городах наблюдается увеличение количества ртути, переносимой с аэрозолями и атмосферной пылью.

Фоновые уровни ртути в природных почвах зависят от их типа, но в большинстве случаев находятся в пределах 0,01-0,1 мг/кг. Нижние пределы характерны для песчаных почв, верхние - для почв, богатых органическим веществом. Содержания, превышающие эти величины, связаны с влиянием загрязнения. В зонах загрязнения уровни ртути, особенно в верхних горизонтах почв, увеличиваются в десятки - сотни раз, иногда даже в тысячи раз. В почвах ртуть активно аккумулируется гумусом, глинистыми частицами, может мигрировать вниз по почвенному профилю и поступать в грунтовые воды, поглощаться растительностью, в том числе сельскохозяйственной, а также выделяться в виде паров и в составе пыли в атмосферу. При сильном загрязнении почв концентрации ртути в воздухе могут достигать опасных для человека величин.

В поверхностных водах ртуть мигрирует в двух основных фазовых состояниях - в растворе вод(растворенные формы) и в составе взвеси (взвешенные формы). Наиболее высокими концентрациями ртути характеризуются техногенные илы, активно накапливающиеся в реках и водоемах, куда поступают сточные воды промышленности. Уровни содержания ртути в них достигают 100-300 мг/кг и больше (при фоне до 0,1 мг/кг). Известны случаи, когда количество ртути, поступившей со сточными водами и накопившееся в таких илах, составляло десятки и сотни тонн. Нормальное функционирование таких рек и водоемов, их практическое использование возможно только при удалении загрязненных отложений. Использование загрязненных ртутью вод для орошения сельскохозяйственных угодий приводило к ее накоплению в сельхозпродукции до уровней, превышающих ПДК.

Типичные фоновые уровни валовой ртути (растворенные формы) в природных пресных водах составляют 0,03-0,07 мкг/л; в донных отложениях рек и пресноводных озер - 0,05-0,1 мг/кг; в пресноводных растениях - 0,04-0,06 мг/кг сухой массы. Обычно там, где нет указаний на загрязнение ртутью, ее уровни в питьевых водах редко превышают 0,1 мкг/л. Ртуть, прежде всего метилртуть, относится к веществам, которые накапливаются в пищевой цепи, простым образцом которой может быть, например, следующий ряд: личинка - пескарь – окунь - щука - кошка. Это значит, что в каждом последующем организме содержание метилртути обычно многократно выше, нежели в предыдущем. Пищевые продукты, выращенные и полученные при соблюдении необходимых условий, обычно характеризуются допустимым содержанием ртути.
1.3. Добыча, производство и использование ртути.
Месторождения ртути известны более чем в 40 странах мира. Мировые ресурсы ртути оцениваются в 715 тыс. т, количественно учтенные запасы - в 324 тыс. т, из которых 26% сосредоточено в Испании, по 13% в Киргизии и России, 8% - в Украине, примерно по 5-6,5% - в Словакии, Словении, Китае, Алжире, Марокко, Турции. Обеспеченность запасами ртути максимального уровня ее потребления, достигнутого в 1990-е годы, составляет для мира около 80 лет. С начала 1970-х гг. из-за экологических факторов конъюнктура рынка ртути стала заметно ухудшаться. Если в начале 1970-х гг. мировое производство первичной ртути (добыча на рудниках и плавка) оценивалось на уровне 10000 т в год, то к концу 1980-х гг. оно уменьшилось более чем в два раза. Это сопровождалось снижением цен на ртуть: с11-12тыс. долларов США за 1 т. в 1980-1982 гг. до 4-5тыс. долларов в 1994-1996 гг.

Эксперты считают, что в ближайшие годы не произойдет резкого изменения конъюнктуры рынка ртути. В ряде отраслей ее применение будет медленно сокращаться


1.4. Токсичность ртути

(как ртуть влияет на здоровье человека).
В организме среднего человека (массой тела 70 кг) содержится примерно 13 мг ртути, однако она, по-видимому, не выполняет никакой физиологической роли. По крайней мере, жизненная необходимость этого металла для человека и других организмов не доказана. В последнее время в научной литературе стали появляться сообщения о том, что ртуть обладает определенным биотическим эффектом и оказывает стимулирующее действие на процессы жизнедеятельности (в количествах, соответствующих физиологическим, т.е. нормальным для человека, концентрациям). Есть сведения о присутствии в ядерной фракции живых клеток и о значении этого металла в реализации информации, заложенной в ДНК, и ее передаче при помощи транспортных РНК. Говоря проще. Полное удаление ртути из организма, видимо, нежелательно, и те самые 13 мг, «заложенные» в нас природой, должны всегда содержаться в человеке (что, кстати, вполне согласуется с упомянутым выше законом Кларка-Вернадского о всеобщем рассеянии элементов). В то же время надежно установлено, что ртуть (в дозах, превышающих физиологическую потребность, что, к сожалению, легко достигается) токсична для всех форм жизни, причем практически в любом своем состоянии, за редким исключением. Так, проглотить металлическую ртуть сравнительно не опасно, и она выводится через желудочно-кишечный тракт. Но экспериментировать категорически не рекомендуется. А если такое случилось, то надо немедленно обратиться к врачу! Прием внутрь 1 гр ртутной соли смертелен. В пересчете на «чистую» ртуть для этого достаточно 150-300 мг; вредные эффекты проявляются при дозе «чистой» ртути в 0,4 мг.

С точки зрения патологии человека, ртуть отличается чрезвычайно широким спектром и большим разнообразием проявлений токсического действия в зависимости от свойств веществ, в виде которых она поступает в организм (пары металлической ртути, неорганические или органические соединения), путей поступления и дозы. Она оказывает негативное влияние на взрослых и на детей, на мужчин и на женщин. Основные пути воздействия ртути на человека связаны с воздухом (дыхание), с пищевыми продуктами, питьевой водой. Возможны и другие, случайные, но нередкие в обыденной жизни пути воздействия: через кожу, при купании в загрязненном водоеме, при поедании детьми загрязненной почвы, штукатурки и т.п. Особое значение имеет профессиональное воздействие, которое значимо в тех отраслях промышленности, где ртуть используется в технологических процессах. Выведение с мочой и калом - два основных пути выделения ртути из организма. Меньшее значение имеют испарения из легких, пот, слюноотделение.

Ртуть принадлежит к числу тиоловых ядов, блокирующих сульфгидрильные группы белковых соединений и этим нарушающих белковый обмен и ферментативную деятельность организма. Особенно сильно она поражает нервную и выделительную системы. При воздействии ртути возможны острые (проявляются быстро и резко, обычно при больших дозах) и хронические (влияние малых доз ртути в течение относительно длительного времени) отравления. Пары и неорганические соединения ртути вызывают контактный дерматит. При вдыхании ртутные пары поглощаются и накапливаются в мозге и почках. В организме человека задерживаются примерно 80% вдыхаемых паров ртути. В желудочно-кишечном тракте происходит практически полное всасывание метилртути. Есть сведения, что многие формы ртути способны проникать в организм человека через кожу. У беременных женщин ртуть преодолевает плацентарный барьер, поражая плод. Метилртуть попадает и в грудное молоко, накапливаясь до опасных уровней в крови детей.

Хроническое отравление ртутью приводит к нарушению нервной системы и характеризуется наличием астеновегетативного синдрома с отчетливым ртутным тремором (дрожанием рук, языка, век, даже ног и всего тела), неустойчивым пульсом, тахикардией, возбужденным состоянием, психическими нарушениями, гингивитом. Развиваются апатия, эмоциональная неустойчивость (ртутная неврастения), головные боли, головокружения, бессонница, возникает состояние повышенной психической возбудимости (ртутный эретизм), нарушается память. Вдыхание паров ртути при сильном воздействии сопровождается симптомами острого бронхита, бронхиолита и пневмонии. Наблюдаются изменения в крови и повышенное выделение ртути с мочой. Многие симптомы отравления парами ртути исчезают при прекращении воздействия и принятии соответствующих мер, но трудно достичь полного устранения психических нарушений. Чрезвычайно острое отравление ртутью вызывает разрушение легких. Как правило, отмеченные синдромы и симптомы и наблюдаются при воздействии паров ртути при их концентрациях в воздухе более 0,1 мг/м3. Но психические расстройства могут возникать и при более низких концентрациях. Так, при длительном воздействии низких концентраций паров ртути в воздухе - не более сотых долей мг/м3 у людей развивается меркуриализм. Обычно его проявления вначале выражаются в снижении работоспособности, быстрой утомляемости, повышенной возбудимости. Затем указанные явления усиливаются, происходит нарушение памяти, появляются беспокойство и неуверенность в себе, раздражительность и головные боли. Возможны катаральные явления в области верхних дыхательных путей, кровоточивость десен, неприятные ощущения в области сердца, легкое дрожание (слабый тремор), повышенное мочеиспускание и др.

Очень токсичны органические производные ртути. Важнейшие признаки отравления ими – тяжелое поражение центральной нервной системы, атаксия (расстройство согласованности в сокращении различных групп мышц), нарушение зрения, парестезия (ощущения онемения, покалывания, ползания мурашек и т. п.), дизартрия (расстройство речи), нарушение слуха, боль в конечностях - установлены и подробно описаны после широко известных отравлений метилртутью в Японии и Ираке. Эти явления практически необратимы и требуют чрезвычайно длительного лечения с целью хотя бы их снижения. Высокая токсичность метилртути (даже при поступлении в организм малых ее количеств в течение длительного периода времени) обусловлена ее липидорастворимостью, что позволяет ей легче проходить через биологические мембраны, проникать в

головной мозг, спинной мозг, в периферические нервы, а также пересекать плацентарный барьер и накапливаться в плоде. Метилртуть полностью разрушает нервные клетки центральной нервной системы.

Анализ последствий заболеваний в Японии и Ираке показал, что у матерей, перенесших легкое отравление ртутью, рождались дети с тяжелым церебральным параличом. Таким образом, внутриутробный период представляет стадию жизненного цикла, очень чувствительную к воздействию ртути.

Сейчас установлено, что наряду с общетоксическим действием (отравлениями) ртуть и ее соединения вызывают гонадотоксический (воздействие на половые железы), эмбриотоксический (воздействие на зародыши), тератогенный (пороки развития и уродства) и мутагенный (возникновение наследственных изменений) эффекты. Есть сведения о возможной канцерогенности неорганической ртути.


1.5. Технические требования, санитарные правила и гигиенические нормативы.
В России составы, условия приемки, анализа, транспортировки и хранения ртути и ее соединений определяются государственными стандартами (ГОСТ 4658-73; ГОСТ 4519-48; ГОСТ 3203-68 и др.) и международным стандартом ИСО 1560-75. Наиболее широко используется ртуть, поставляемая по ГОСТ 4658-73 (см. таблицу), который распространяется на металл, предназначенный для производства полупроводниковых материалов, для использования в вакуумтехнике, электротехнике, электронике, приборостроении, фармацевтической, химической и металлургической промышленности.
Химический состав ртути по ГОСТ 4658-73

Требования к составу

Марка ртути

Р0

Р1

Р2

Р3

Р0у

Ртуть, %, не менее

99,9992

99,999

99,99

99,9

99,9996

Нелетучий остаток, %, не более

0,0008

0,001

0,01

0,1

0,0004

Работы с металлической ртутью необходимо проводить в специально оборудованных помещениях, оснащенных приточно-вытяжной вентиляцией и вытяжными шкафами. Категорически запрещается хранение и прием пищи, а также курение, в помещениях, где имеет место выделение паров ртути и ее соединений. Все работы необходимо выполнять в спецодежде индивидуального пользования: белом халате с длинными рукавами, специальных перчатках и головном уборе. С металлической ртутью нужно работать в очках. При работе в атмосфере с содержанием паров ртути в 5 и более раз превышающими гигиенические нормативы следует пользоваться противортутными респираторами и противогазами, снабженными поглощающими ртутные пары элементами и фильтрами. По окончании работы необходимо принять душ, вымыть лицо с мылом, руки - с мылом и щеткой, рот и зубы прополоскать слабым растром марганцовокислого калия или 2%-ным раствором поваренной соли. При остром отравлении ртутью пострадавшему следует промыть желудок водой с 20-30 г активированного угля или с взбитым яичным белком, после чего дать молоко, слабительное. В любом случае пострадавшего необходимо доставить в медицинское учреждение.

В нашей стране разработаны и утверждены гигиенические нормативы - ПДК (предельно допустимые концентрации) и МДУ (максимально допустимые уровни) ртути в пищевых продуктах, кормах для сельскохозяйственных животных и птицы, в воздухе рабочей зоны и населенных пунктов, в природных водах и почве (см. таблицы).


Продукты

ПДК, мг/кг

Молоко, кисломолочные изделия, фруктовые и овощные соки

Масло сливочное, мясо и птицы свежие и мороженые

Внутренние органы и продукты их переработки

Почки


Яйца

Рыба свежая охлажденная:

Пресноводная хищная

Пресноводная нехищная

Морская

Хлеб, зерно, фрукты



Овощи

0,005


0,03

0,1


0,2

0,02
0,6

0,3

00,4


0,01

0,02

Максимально допустимый уровень ртути в кормах для сельскохозяйственных животных и птицы, мг/кг.

Комбикорма

Зерно, зернофураж, корма микробного синтеза, минеральные добавки, в том числе цеолиты

Грубые и сочные корма, корнеклубне-плоды, корма для производства продуктов детского питания

Свиньи

Птица

Крупный и мелкорог. скот

От-корм

Яйце-носный

От-корм

Молоч-ный

0,1

0,1

0,05

0,1

0,05

0,1

0,05

ПДК ртути в воздухе, природных водах и почве.



Вещество

Воздух, мг/м3

Вода водо-

источников,мг/л



Почва, мг/кг

Рабочей зоны

Атмос-ферный

Водоемов

Рыбо-хозяйственных водоемов




Ртуть металлическая

Соединения ртути*:

амидохлорид

ацетат


бромид

иодид


нитрат

оксид


сульфат

тиоциант


хлорид

0,01
0,2/0,05**

0,2/0,05


0,2/0,05

0,2/0,05


0,2/0,05

0,2/0,05


0,2/0,05

0,2/0,05


0,2/0,05

0,0003
0,0003

0,0003
0,0003

0,0003

0,0003


0,0003

0,0005



0,001

0,001


0,001

0,001
0,001

0,001


2,1

Обычно суточное поступление ртути (с воздухом, пищей, водой) в организм человека составляет менее 20 мкг, что, видимо, является «нормальной» дозой. Более высокие уровни отмечаются в тех местах, где население употребляет в пищу много рыбы. В районах с высоким местным загрязнением суточное поступление ртути может превышать 300 мкг, и именно такие уровни привели к вспышкам отравления метилртутью в Ираке и Японии. По рекомендациям ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения) в организм человека не должно попадать с пищей более З,З мкг метилртути на 1 кг массы тела за неделю. Средние контрольные (допустимые) значения общей ртути индикаторных средах человека, согласно ВОЗ, следующие: цельная кровь - 8 мкг/л; волосы - 2 мкг/г; моча -4 мкг/л; плацента - 10 мкг/г сырой массы.


2. Ртуть и экологические проблемы.
На кораблях Магеллана, отправившихся в знаменитое путешествие, среди товаров присутствовало 20 кинталей (1 кинталь = 46 кг) металлической ртути и 30 кинталей киновари. На островах Пряностей за 55 фунтов киновари или за 55 фунтов ртути испанцы получали один бахар (от 200 до 240 кг) гвоздики. Это был первый случай столь дальней техногенной, т. е. обусловленной деятельностью человека, миграции этого металла. Через четыре столетия техногенная миграция ртути станет для человечества глобальной проблемой.

2.1. Загрязнение окружающей среды ртутью.
Ртуть является одним из самых опасных загрязняющих окружающую среду металлов. Практически во всех странах она входит в «черные списки» химических веществ, подлежащих особому экологическому и гигиеническому контролю. Ртутьсодержащие отходы по степени токсичности относятся к I классу опасности, представляя собой, по образному выражению, химическую бомбу замедленного действия. Ртуть уже отметилась несколькими экологическими трагедиями, наиболее известными из которых являются массовые заболевания и гибель людей в Японии в районе Минаматы в Ираке.

Минамата - небольшой городок на берегу одноименного залива, омывающего юто-западный берег острова Кюсю в Японии. Всему миру этот город стал известен трагическими событиями, связанными с отравлением людей ртутью. В то время сами японцы говорили, что на страну обрушилась третья атомная бомба, сброшенная собственной промышленностью.

В городке Минамата располагались химические заводы, являющиеся филиалом крупного концерна «Тиссо». Один из них производил винилхлорид, другой ацетальдегид, причем в качестве катализатора использовалась ртуть. Сточные воды заводов сбрасывались в залив Минамата. Они содержали ртуть, не только неорганическую, но и метилртуть, образующуюся в ходе технологических процессов. Всего в залив поступило более 300 т ртути, подавляющая часть которой накопилась в донных отложениях. Ртуть накапливалась в воде и донных отложениях, включалась в морскую пищевую цепь, концентрируясь в моллюсках и рыбе. В водной среде начинали активизироваться процессы метилирования неорганической ртути, что еще больше увеличивало опасность. Большинство жителей города и окрестных деревень существовала за счет морского промысла, а морепродукты были их основной пищей. Так метилртуть попадала в организм людей (и животных), вызывая страшные отравления, вплоть до смертельных исходов.

Вспышка массового отравления ртутью в Ираке произошла зимой 1971-1972 гг. Здесь семенное зерно, обработанное метилртутным фунгицидом, было использовано для приготовления домашнего хлеба в сельских местностях по всей стране. Уже в конце декабря 1971 г. в больницу были доставлены первые пострадавшие. Общее число госпитализированных превысило 6000, причем большинство из них поступило в январе 1972 г. В больницах было зарегистрировано более 400 смертельных случаев, обусловленных отравлением метилртутью.

События в Японии и в Ираке инициировали развитие многочисленных исследований по изучению ртутного загрязнения во многих странах. Было установлено, что ртуть поступает в среду обитания не только с выбросами, стоками и твердыми отходами производств, использующих ее в технологических циклах. Она в повышенных концентрациях присутствует в выбросах, сточных водах и отходах многих видов производственной и бытовой деятельности. Ртуть поступает в окружающую среду при сжигании угля, мазута и других нефтепродуктов. Существенным источником загрязнения среды обитания ртутью являются предприятия металлургии и цементной промышленности. В свое время в сельском хозяйстве использовались ртутьсодержащие ядохимикаты (прежде всего, гранозан). Ртуть - типичный компонент различных промышленных и бытовых отходов. В районе свалок в окружающей среде всегда отмечаются ее повышенные уровни.

Формирование зон ртутного загрязнения в Москве связано не только с промышленными выбросами в атмосферу. Хорошо известно, что на предприятиях, в организациях и в быту используется значительное количество ртутьсодержащих изделий и приборов, которые после выхода из эксплуатации очень часто выбрасывались (по крайней мере, до недавних пор) в мусорный бак, а содержащаяся в них ртуть поступала в среду обитания. Так, в Москве ежегодно образуется порядка 7-8 млн. отработанных люминесцентных ламп (ориентировочно в сумме содержащих 0,7-0,8 т ртути), около 250-300 тыс. дугоразрядных, бактерицидных и т. п. ламп (еще около 0,2 т ртути), 15-20 млн. гальванических элементов с содержанием ртути от 0,1 до 1% от массы элемента (при средней массе элемента в 50 г, а именно такие батарейки до недавнего времени преобладали в нашей стране, это дает от 1 до 10 т ртути, среднее значение - 5т). В медицинских, научных и производственных организациях и у населения ежегодно из строя выходит значительное количество ртутных термометров. Например, подсчитано, что в Санкт-Петербурге в год выбрасывается порядка 500 тыс. различных термометров, в сумме содержащих около 1 т ртути. Для Москвы эта цифра, видимо, может быть увеличена в 2-2,5 раза(т.е. около 2,5т ртути). Кроме того, подразделениями Министерства по чрезвычайным ситуациям ежегодно собирается (при различных обстоятельствах) около 1 т металлической ртути. Примерно такое же количество ртути в составе различных изделий (выпрямители, реле, манометры и т. п.) поступает на демеркуризационное предприятие. Таким образом, в сумме получается порядка 10т ртути в год (это очень большая цифра, практически равная годовому потреблению ртути электротехнической промышленностью нашей страны), потенциально способной рассеиваться в окружающей среде, что, безусловно, до недавнего времени и происходило.

Ртуть присутствует в промышленных и бытовых сточных водах. В повышенных концентрациях она содержится в осадках сточных вод практически всех городов, причем для существенной части городов является ведущим поллютантом. Очень высокие содержания ртути в г. Клину связаны с поступлением на очистные сооружения сточных вод завода по производству ртутных термометров. Присутствие ртути в осадках сточных вод свидетельствует о ее вероятном поступлении в реки, в которые сбрасываются сточные воды. Действительно, изучение распределения ртути в отложениях рек показывает, что она является ведущим поллютантом рек Московской области.
2.2. Ртутьсодержащие отходы потребления и их утилизация.
Постоянное присутствие и высокие содержания ртути в городской среде и в различных видах отходов в существенной мере связаны с использованием и периодическим выходом из строя разнообразных ртутьсодержащих изделий (люминесцентные и ртутные лампы, термометры, гальванические элементы, различные приборы и т. п., многие из которых можно увидеть на приводимых фотографиях).

В зависимости от технологии и типа в каждой люминесцентной или специальной ртутной лампе, особенно широко используемых в нашей стране, содержится от 10 до 100 мг ртути, в наиболее распространенных типах - от 20 до 60 мг, а в некоторых лампах ее количество достигает 350-400 мг. В России в эксплуатации единовременно находится 450-500 млн. люминесцентных ламп. Если принять, что в среднем каждая лампа содержит 40 мг ртути, то в них находится около 20 т ртути. Около 100 млн. ламп ежегодно выходит из строя, большая часть которых до недавних пор в лучшем случае выбрасывались в мусорный бак и вывозились на свалку, т.е. в конечном счете в окружающую среду ежегодно поступало примерно 4 т ртути.

Ртутьсодержащие лампы представляют особую опасность с позиций локального загрязнения среды обитания токсичной ртутью. Так, скорость испарения металлической ртути в спокойном воздухе при температуре окружающей среды 20 °С составляет 0,002 мг с 1 см2 в час, а при 35-40 °С на солнечном свету увеличивается в 15-48 раз и может достигать 0,036 мг/с м2 в час. При разбивании ртутной лампы, содержащей 80 мг металла, образуется свыше 11 тыс. шариков ртути диаметром 0,01 см с общей суммарной поверхностью 3,53 см. Этого количества ртути, при условии ее полного испарения, достаточно для того, чтобы загрязнить до уровня ПДК помещение объемом в 300000 м2 . Естественно, что в процессе эксплуатации часть (возможно, значительная) парообразной ртути сорбируется стеклом и люминофором, тем не менее существенное ее количество попадает в воздух.

Значительные количества ртути, как мы уже знаем, попадает в среду обитания при выбрасывании вышедших из строя ртутных термометров. В США, например, таким образом ежегодно теряется 50 тонн ртути. Во многих странах длительное время значительное количество ртути расходовалось на производство различных химических источников тока (гальванических элементов). В России в начале 1990-х гг. в мусор ежегодно выбрасывалось более 800 млн. гальванических элементов, а с ними около 50 тонн ртути, 20 тыс. тонн железа, 15 тыс. тонн диоксида марганца, 7,5тыс. тонн оксида цинка, 5 тыс. тонн щелочи.

Экологические проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды ртутью, обусловили развитие целой промышленности по производству из ртутьсодержащих отходов вторичной ртути.

В России известно несколько предприятий, специализирующихся на утилизации (демеркуризации) ртутьсодержащих отходов потребления, главным образом, люминесцентных ламп. Одним из таких предприятий является 000 НПП «Экотром», которое в 2006 г. успешно переработало около 4,5 млн. вышедших из строя люминесцентных ламп, а также другие ртутьсодержащие изделия.

Переработка (утилизация и обезвреживание) люминесцентных ламп в 000 НПП «Экотром» осуществляется на оригинальной установке «Экотром-2»(патент № 2050051). Процесс переработки основан на разделении ламп на главные компоненты: стеклобой, алюминиевые цоколи, ртутьсодержащий люминофор. Для очистки воздуха, отводимого в атмосферу, применяется многоступенчатая система, последовательно включающая: циклон - рукавный фильтр - производственный адсорбер - цеховой адсорбер – санитарный адсорбер. Стеклобой и алюминиевые цоколи являются конечными продуктами переработки.

В ООО НПП «Экотром» разработана технология обезвреживания ртутьсодержащего люминофора путем обработки его препаратом Э-2000.

Экспериментальные исследования по санитарно – гигиенической оценке получаемого продукта, выполненные специалистами НИИ «Экологии человека и гигиены окружающей среды Российской академии медицинских наук», показали, что промышленный отход – люминофор – после демеркуризации относится к IV классу опасности (малоопасные) и может быть размещен на полигоне или использован для получения вторичной ртути.

В настоящее время ясно, что бесконтрольное обращение с вышедшими из строя ртутьсодержащими изделиями, металлической ртуть и ее соединениями приводит к загрязнению окружающей среды. Особенно серьезные проблемы, создающие прямую угрозу здоровью людей, происходит при загрязнении ртутью производственных, служебных, общественных и жилых помещений. Это потребовало развития специальных технологий и служб, занимающихся демеркуризацией зараженных ртутью объектов. Обычно организации, занимающиеся переработкой ртутьсодержащих изделий, специализируются и на демеркуризации объектов городской среды.


2.3. Демеркуризация объектов городской среды.
Проблема загрязнения ртутью жилых и общественных зданий актуальна для любого города. Например, в Санкт-Петербурге ртутное загрязнение обнаружено в 50% школ и 30% детских дошкольных учреждений. Выборочные исследования в Москве показали, что в 15% обследованных школ и детских садов наблюдалось загрязнение ртутью. Видимо, такая ситуация типична и для многих старых строений, особенно больниц, поликлиник, научных учреждений, организаций по ремонту бытовой техники и т п. В большинстве случаев вторичными источниками загрязнения помещений ртутью являются зараженные ею поверхности, различные приборы, мебель, а также наличие микроскопических капелек металлической ртути в пустотах строительных конструкций, межэтажных перекрытиях и т.д. Это определяет необходимость проведения специальных работ, получивших название демеркуризации помещений и объектов городской среды.

Подходы к демеркуризации различных помещений в каждом конкретном случае имеют свои особенности и определяются специалистами. Традиционный механический способ демеркуризации помещений основан на использовании вакуума или амальгамированных медных пластинок в сочетании с гидроструйной или дробеструйной обработкой. При химической обработке применяются различные растворы (перманганата калия, хлорного железа, гипохлорита натрия, а также хлорная вода и др.).

В общем случае в условиях города демеркуризация включает в себя: обследование объектов, направленное на выявление источника и интенсивности загрязнения, проведение обработки помещений и предметов, удаление и переработку загрязненных ртутью материалов и продуктов, образующихся в ходе демеркуризации.

Понятно, что успех демеркуризационных работ в значительной степени определяется правильным выбором демеркуризационных препаратов, используемых для обработки загрязненных объектов. Эффективность препаратов определяется:

- характером преобразования ртути, т. е. степенью извлечения поллютанта из загрязненных материалов и прочностью его связывания с веществом демеркуризационного препарата;

- агрессивностью демеркуризационных препаратов по отношению к материалам, подлежащим обработке, т. е. препарат, очищая объект от ртути, не должен при этом вызывать разрушение поверхностей (пола, стен и т.д.) и оказывать негативное воздействие на людей;

- свойствами конечных продуктов демеркуризации (их устойчивостью, растворимостью и т. п., что в конечном счете обусловливает их безопасную транспортировку и эффективность последующей утилизации или вторичной переработки).

В 000 НПП «Экотром» было выполнено исследование эффективности действия используемых в настоящее время демеркуризационных препаратов - растворов хлорного железа, перманганата калия, препаратов на основе йода, сульфида и полисульфида натрия и некоторых других. Было установлено, что этим демеркуризаторам свойственны практически неустранимые недостатки. Во-первых, многие из них отличаются неполным преобразованием ртути (при использовании перманганата калия, хлорного железа, тиосульфата натрия и др. значительное количество ртути оставалось в свободной форме). Во-вторых, для некоторых препаратов характерна высокая агрессивность (например, газообразные галогены отличаются высокой токсичностью для людей и оказывают негативное воздействие на различные поверхности, приборы и аппаратуру).

Это обусловило необходимость разработки более эффективного демеркуризационного препарата, который был назван «Э-2000». Использование его для демеркуризации объектов позволяет обеспечить содержания паров ртути в обработанных помещениях на уровнях ниже ПДК при одновременном достижении (при соблюдении санитарных правил) практически бессрочного эффекта очистки от ртутного загрязнения. В процессе демеркуризации ртуть, загрязнявшая объекты, переходит в сульфид ртути, представляя собой искусственную киноварь, т. е. наиболее устойчивое в природе соединение этого металла. Препарат «Э-2000» отличается высокой проникающей способностью и, например, позволяет извлечь ртуть из щелей и зазоров пола и стен, диспергирует жировые загрязнения, содержащие ртуть, и обеспечивает благоприятные условия для протекания процесса демеркуризации. Важен и тот факт, что разработанная технология демеркуризации с использованием препарата «Э-2000» проста в исполнении и не требует специального оборудования. Препарат «Э-2000» не оказывает негативного воздействия на людей, а при его использовании необходимы лишь резиновые перчатки, защищающие кожу рук. Демеркуризационный комплект, включающий препарат «Э-2000», сопутствующие принадлежности (перчатки, салфетки и т. п.) и инструкцию по проведению демеркуризации, в настоящее время производится 000 НПП «Экотром».
3. Аналитические методы определения ртути.
Для определения ртути в природных объектах и искусственных материалах используются различные приборы, в основе которых лежат физические и химические методы анализа: атомные абсорбция и флюоресценция, химические, спектральные, гравиметрические, электрохимические, рентгеновские, масс-спектрометрические и др. Для селективного определения метилртути или других органических компонентов, особенно в биологических объектах, используется газовая хроматография. Довольно часто для определения общего содержания ртути применяется нейтронная активация, позволяющая исследовать ее распределение в любых средах. Это очень точный и чувствительный метод, используемый обычно как эталонный.

Непосредственно в практике работ природоохранных, санитарно-эпидемиологических, ртутометрических и демеркуризационных организаций наибольшее распространение получили атомно - абсорбционные анализаторы АГП-01, и Ртуть-101 (Ртуть 102).

В настоящее время выпускается модификация анализатора АГП-01М, предназначенная для определения ртути в воздухе, жидкостях, почве, пищевых продуктах и кормах. Его комплектация включает, кроме анализатора, поисковый щуп, блоки питания аккумуляторный и сетевой, зонд-воздухозаборник, приставку ПАР-3 (позволяющую определять ртуть в других средах), устройство возгонки УВ-1 с комплектом стандартных образцов.




ЛАМПЫ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ РТУТНЫЕ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ



ЛАМПЫ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ РТУТНЫЕ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ



ЛАМПЫ РТУТНЫЕ

ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ





РТУТНО – КВАРЦЕВЫЕ ЛАМПЫ ВЫСОКОГО И СВЕРХВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ



РТУТНО – КВАРЦЕВЫЕ ЛАМПЫ ВЫСОКОГО И СВЕРХВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ



ТЕРМОМЕТРЫ РТУТНЫЕ СТЕКЛЯННЫЕ



ТЕРМОМЕТРЫ СТЕКЛЯННЫЕ РТУТНЫЕ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНЫЕ (ТПК) И ТЕРМОРЕГУЛЯТОРЫ (ТРК)



РТУТЬСОДЕРЖАЩИЕ СОСТАВЫ И ПРИБОРЫ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ



РТУТЬСОДЕРЖАЩИЕ ПРИБОРЫ ШКОЛЬНЫХ, УЧЕБНЫХ И НАУЧНО – ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ЛАБОРАТОРИЙ



РТУТНО – КВАРЦЕВЫЕ ЛАМПЫ ВЫСОКОГО И СВЕРХВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ



РТУТЬСОДЕРЖАЩИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА



РТУТЬСОДЕРЖАЩИЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ



ИГНИТРОНЫ ЦЕЛЬНОМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ С РТУТНЫМ КАТОДОМ



ИГНИТРОНЫ ЦЕЛЬНОМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ С РТУТНЫМ КАТОДОМ



ИГНИТРОНЫ ЦЕЛЬНОМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ С РТУТНЫМ КАТОДОМ










База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал