Войти
Источники и химический состав ртутного загрязнения океана Ртуть - это токсичный тяжелый металл, который циркулирует в атмосфере, воде и почве в различных формах в разные части мира. Из-за этого естественного цикла, независимо от того, в какой части мира выделяется ртуть, он может повлиять на совершенно другую часть мира, делая загрязнение ртутью глобальной проблемой. Загрязнение ртутью теперь определено как глобальная проблема, и повысилась осведомленность о международном плане действий по минимизации антропогенных выбросов ртути и очистке от ртутного загрязнения. В Глобальной оценке ртути 2002 года был сделан вывод о том, что «международные действия по решению глобальной проблемы ртути не следует откладывать». Среди многих сред, подверженных воздействию ртутного загрязнения, океан - это та, которой нельзя пренебрегать, поскольку он способен действовать как «кладовая» для ртути. Согласно недавнему модельному исследованию, общее количество антропогенной ртути, выбрасываемой в океан, оценивается примерно в 80 000-45 000 метрических тонн, и две трети этого количества, по оценкам, находятся в водах на глубине менее 1000 м, где Многие потребляемые в пищу рыбы живут. Ртуть может накапливаться в морских пищевых цепях в виде высокотоксичной метилртути, которая может представлять опасность для здоровья потребителей морепродуктов. Согласно статистическим данным, около 66% мирового потребления рыбы поступает из океана. Поэтому, важно отслеживать и регулировать уровни ртути в океане, чтобы предотвратить попадание все большего и большего количества ртути в человеческое население через потребление морепродуктов.
Выброс ртути происходит как в результате естественных, так и антропогенных процессов. Природные процессы в основном геогенные, такие как вулканическая деятельность и выбросы в почву через почву. При извержении вулканы выделяют ртуть из подземных резервуаров. Выбросы в почву обычно наблюдаются в регионах, близких к тектоническим границам плит, где почвы обогащены такими минералами, как киноварь ( сульфид ртути (HgS)). Эта ртуть выделяется, обычно в виде соли, либо в результате естественного выветривания горных пород, либо в результате геотермальных реакций. Хотя на природные явления приходится определенный процент современных выбросов, одни только антропогенные выбросы увеличили концентрацию ртути в окружающей среде в три раза. В Global Mercury Assessment 2013 говорится, что основными антропогенными источниками выбросов ртути являются кустарная и мелкомасштабная золотодобыча, сжигание ископаемого топлива и первичное производство цветных металлов. Другие источники, такие как производство цемента, отходы потребительских товаров, крематории, загрязненные участки и хлорщелочная промышленность, также вносят свой вклад в относительно небольшом проценте.
Меркурий попадает в океан по-разному. Атмосферные выпадения являются крупнейшим источником ртути в океанах. Атмосферное выпадение приносит в океан три типа ртути. Газообразная элементарная ртуть (Hg0) попадает в океан в результате обмена воздух-вода. Неорганическая ртуть (Hg2 + / HgII) и ртуть, связанная с частицами (Hg (P)), проникают через влажное и сухое осаждение. Кроме того, ртуть попадает в океан через реки, устья, осадки и гидротермальные источники и т. Д. Эти источники также выделяют органические соединения ртути, такие как метилртуть. Оказавшись в океане, они могут подвергнуться множеству реакций, в первую очередь сгруппированных как; окислительно-восстановительные реакции (получение или потеря электронов), процессы адсорбции (связывание с твердыми частицами), метилирование и деметилирование (добавление или удаление метильной группы).
Ртуть может попадать в моря и открытый океан в результате движения вниз по течению и повторного осаждения загрязненных отложений из городских устьев. Например, высокое общее содержание Hg до 5 мг / кг и в среднем около 2 мг / кг наблюдается в поверхностных отложениях и кернах отложений приливной реки Мерси, Великобритания, из-за сбросов из исторических промышленных предприятий, расположенных вдоль берегов приливной реки. включая такие отрасли, как исторически сложившаяся хлорно-щелочная промышленность. Также было показано, что в отложениях вдоль 100-километрового участка устья Темзы общее содержание ртути достигает 12 мг / кг, в среднем 2 мг / кг, причем самые высокие концентрации обнаруживаются на глубине в Лондоне и вокруг него. Постепенное и статистически значимое снижение содержания ртути в осадках в Темзе происходит в результате большего расстояния от исторических и нынешних точечных источников, сорбции и отложения в реке грязевых участков, а также разбавления морскими песками с юга севера. Море. Напротив, отложения, поступающие в океан из болотных ручьев Восточного побережья США и мангровых зарослей, окаймляющих Южно-Китайское море, обычно содержат умеренную осадочную ртуть (lt;0,5 мг / кг).
Фотохимия ртути на океанических аэрозолях 
Микробные химические превращения ртути Восстановление и окисление ртути в основном происходит ближе к поверхности океана. Они вызваны либо солнечным светом, либо микробной активностью. Под действием УФ-излучения элементарная ртуть окисляется и растворяется непосредственно в океанской воде или связывается с другими частицами. Обратная реакция восстанавливает некоторое количество ртути Hg2 + до элементарной ртути Hg (0) и возвращается в атмосферу. Мелкодисперсные аэрозоли в атмосфере, такие как капли воды в океане, могут действовать как небольшие реакционные камеры в этом процессе, обеспечивая особые требуемые условия реакции. Окисление и восстановление ртути в океане - не очень простые обратимые реакции. Ниже показан предлагаемый путь фотохимии ртути океанских аэрозолей, предполагающий, что он происходит через реактивный промежуточный продукт:
Предполагается, что фотоокисление вызвано ОН. радикальное и сокращение вызвано ветром и возмущениями поверхностного слоя. В темноте окислительно-восстановительные реакции ртути продолжаются из-за микробной активности. Биологические преобразования различны и имеют меньшую скорость по сравнению с процессами, вызванными солнечным светом, описанными выше. Неорганическая ртуть Hg2 + и метилртуть обладают способностью адсорбироваться частицами. Положительная корреляция связывания наблюдается для количества органического вещества по сравнению с концентрацией этих видов ртути, показывая, что большинство из них связывается с органическими веществами. Это явление может определять биодоступность и токсичность ртути в океане. Некоторое количество метилртути сбрасывается в океан со стоком рек. Однако большая часть метилртути, обнаруженной в океане, производится на месте (внутри самого океана). Метилирование неорганической ртути может происходить биотическими и абиотическими путями. Однако более преобладают биотические пути. Реакции, проиллюстрированные на упрощенной схеме ниже, на самом деле являются частями сложных ферментативных метаболических путей, происходящих внутри микробных клеток.
В абиотических реакциях гуминовые вещества действуют как метилирующие агенты, и поэтому этот процесс происходит на мелководье, где разлагающееся органическое вещество доступно для соединения с неорганической ртутью Hg2 +.9 Исследования метилирования ртути в полярных регионах также показали положительную корреляцию между метилированием и содержанием хлорофилла. в воде, что указывает на возможность существования биогенных путей образования метилртути. Образовавшаяся метилртуть накапливается в микробах. Из-за высокой проницаемости и отсутствия разложения метилртути у других видов, зависящих от этих микробов, это очень токсичное соединение подвергается биомагнификации через морские пищевые цепи главным хищникам. Человеческое население потребляет многие виды морских рыб, которые являются главными хищниками в пищевых цепочках, что подвергает их здоровье большой опасности. Поэтому поиск возможных решений для минимизации дальнейших выбросов ртути и очистки уже существующего ртутного загрязнения чрезвычайно важен.
Загрязнение океана ртутью представляет серьезную угрозу для здоровья человека. Агентство США по охране окружающей среды (EPA) утверждает, что потребление ртути людей всех возрастов может привести к потере периферического зрения, ослабленные мышц, нарушение слуха и речи, и ухудшались координация движений. Младенцы и развивающиеся дети сталкиваются с еще более серьезными рисками для здоровья, поскольку воздействие ртути тормозит правильное развитие мозга и нервной системы, нарушая память, когнитивное мышление, языковые способности, внимание и мелкую моторику. Случай болезни Минамата, который произошел в заливе Минамата в Японии в 1950-х годах, продемонстрировал устрашающие эффекты воздействия чрезвычайно высоких концентраций ртути. Взрослые пациенты испытали сильное слюноотделение, деформацию конечностей, необратимую дизартрию и потерю интеллекта. У детей и плодов (подвергшихся воздействию ртути в результате употребления матерью зараженных морепродуктов) наблюдались обширные поражения мозга, и пациенты испытывали более серьезные последствия, такие как церебральный паралич, умственная отсталость и примитивные рефлексы. Во избежание токсических эффектов воздействия ртути Агентство по охране окружающей среды США рекомендует предельную дозу ртути на уровне 0,1 мкг / кг / день.
Помимо здоровья человека здоровью животных также серьезно угрожает ртутное загрязнение океана. Влияние высоких уровней ртути на здоровье животных было обнаружено в результате тяжелого отравления ртутью в заливе Минамата, в котором многие животные вели чрезвычайно странное поведение и высокий уровень смертности после употребления загрязненных морепродуктов или поглощения ртути из морской воды. Популяция кошек практически исчезла из-за того, что кошки тонули в океане и просто падали замертво, и стало обычным явлением наблюдать за птицами, падающими с неба, и рыбами, плавающими кругами.
Синтетические кораллы Очистка существующего загрязнения ртутью может быть утомительным процессом. Тем не менее, в настоящее время проводятся многообещающие исследования, дающие надежду на решение этой сложной задачи. Одно из таких исследований основано на нанотехнологиях. Он использует синтезированные наночастицы оксида алюминия (Al2O3), имитирующие структуру кораллов. Эти структуры эффективно поглощают токсины тяжелых металлов благодаря высокому соотношению площадь / объем и качеству поверхности. В природе уже давно наблюдается, что кораллы могут поглощать ионы тяжелых металлов из-за своей структуры поверхности, и этот новый метод используется в нанотехнологиях для создания «синтетических кораллов», которые могут помочь очистить океан от ртути. Реакции, участвующие в синтезе этого материала:
Другой новый материал (заявка на патент: PCT / US15 / 55205) все еще исследуется, в котором рассматривается возможность очистки ртутного загрязнения с использованием апельсиновой корки в качестве сырья. Эта технология производит серный полисульфид лимонена (предлагаемый материал) с использованием серы и лимонена. Использование промышленных побочных продуктов для производства этого полимера делает его очень экологичным подходом. Ученые говорят, что 50% содержания ртути можно снизить за одну обработку этим полимером.
В дополнение к процессам очистки, минимизация использования угольной энергии и переход на более чистые источники энергии, сокращение мелкомасштабной кустарной добычи золота, надлежащая обработка промышленных ртутных отходов и реализация политики являются разумными подходами к сокращению выбросов ртути в долгосрочной перспективе. масштабный план. Осведомленность общественности имеет решающее значение для достижения этой цели. Надлежащая утилизация ртутьсодержащих предметов, таких как медицинская упаковка и термометры, использование безртутных ламп и батарей, покупка потребительских товаров с нулевым или минимальным выбросом ртути в окружающую среду может существенно повлиять на восстановление мировых экосистем от загрязнения ртутью, оставляя минимальное наследие ртути загрязнение океана для наших будущих поколений.
