Метилртуть - Methylmercury

Метилртуть
Methylmercury.png
Метилртуть-катион-3D-vdW.png
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.223.040 Отредактируйте это в Викиданных
  • Ключ: MJOUBOKSWBMNGQ-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • C [Hg]
Характеристики
CH 3 Hg
Молярная масса 215,63 г / моль
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?) проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы
Структуры двух основных типов комплексов, образованных «метилртутью». X - = анион, L = нейтральное основание Льюиса .

Метилртуть (иногда метилртуть ) представляет собой чрезвычайно токсичный металлоорганический катион с формулой [CH 3 Hg] + . Его производные являются основным источником органической ртути для человека. Это токсикант для биоаккумуляции в окружающей среде .

Строение и химия

«Метилртуть» - это сокращение от гипотетического «катиона метилртути», иногда обозначаемого как «катион метилртути (1+) » или « катион метилртути (II) ». Эта функциональная группа состоит из метильной группы, связанной с атомом ртути . Его химическая формула - C H 3 Hg + (иногда обозначается как MeHg + ). Метилртуть присутствует в качестве заместителя во многих комплексах типа [MeHgL] + (L = основание Льюиса) и MeHgX (X = анион).

Как положительно заряженный ион он легко соединяется с такими анионами , как хлорид ( Cl - ), гидроксид ( O H - ) и нитрат ( N O 3 - ). Он имеет особое сродство к серосодержащим анионам, особенно тиолам (RS - ). Тиолы образуются, когда аминокислота цистеин и пептид глутатион образуют прочные комплексы с метилртутью:

[MeHg] + + RSH → MeHg-SR + H +

Источники

Источники окружающей среды

Структура комплекса «метилртути» и цистеина. Цветовой код: темно-синий = Hg, желтый = S.

Метилртуть образуется из неорганической ртути под действием микробов, обитающих в водных системах, включая озера , реки , водно-болотные угодья , отложения , почвы и открытый океан . Это производство метилртути в первую очередь связано с анаэробными бактериями в отложениях. Значительные концентрации метилртути в толще воды океана тесно связаны с реминерализацией питательных веществ и органических веществ , что указывает на то, что реминерализация может способствовать производству метилртути. Прямые измерения производства метилртути с использованием стабильных изотопов ртути также наблюдались в морских водах, но соответствующие микробы до сих пор неизвестны. Повышенные концентрации метилртути в воде и рыбе были обнаружены после затопления почв, связанных с созданием водохранилищ (например, для выработки гидроэлектроэнергии), и в термокарстовых заболоченных территориях, которые образуются после таяния вечной мерзлоты .

Существуют различные источники неорганической ртути, которые могут косвенно способствовать производству метилртути из микробов в окружающей среде. Природные источники ртути выбрасываться в атмосферу включают вулканы , лесные пожары , испарение из океана и атмосферные воздействия из ртутьсодержащих пород . Антропогенные источники ртути включают сжигание отходов, содержащих неорганическую ртуть, и сжигание ископаемых видов топлива , особенно угля . Хотя неорганическая ртуть является лишь следовым компонентом такого топлива, их крупномасштабное сжигание в коммунальных и коммерческих / промышленных котлах только в Соединенных Штатах приводит к выбросу около 80,2 тонны (73 тонны ) элементарной ртути в атмосферу каждый год. общие антропогенные выбросы ртути в США составляют 158 тонн (144 тонны) в год.

В прошлом метилртуть производилась прямо или косвенно в рамках нескольких промышленных процессов, таких как производство ацетальдегида . Однако в настоящее время в Соединенных Штатах имеется несколько прямых антропогенных источников загрязнения метилртутью .

Эксперименты с экосистемой всего озера в IISD-ELA в Онтарио, Канада, показали, что ртуть, падающая прямо на озеро, оказывает самое быстрое воздействие на водные экосистемы, в отличие от ртути, падающей на окружающую землю. Эта неорганическая ртуть превращается бактериями в метилртуть. Различные стабильные изотопы ртути были добавлены в озера, водно-болотные угодья и возвышенности , имитируя дождь, а затем были проанализированы концентрации ртути в рыбе, чтобы найти их источник. Ртуть, внесенная в озера, была обнаружена у молодняка желтого окуня в течение двух месяцев, тогда как ртуть, внесенная в водно-болотные угодья и возвышенности, имела более медленный, но более продолжительный приток.

Острое отравление метилртутью может происходить либо непосредственно в результате выброса метилртути в окружающую среду, либо косвенно в результате выброса неорганической ртути, которая впоследствии метилируется в окружающей среде. Например, отравление метилртутью произошло в Грасси-Нэрроуз в Онтарио, Канада (см. Болезнь Минамата Онтарио ) в результате высвобождения ртути в процессе хлорно - щелочного производства ртутных элементов , в котором жидкая ртуть используется в качестве электрода в процессе, который влечет за собой электролитическое разложение рассола. с последующим метилированием ртути в водной среде. Трагедия с острым отравлением метилртутью произошла также в Минамата, Япония, после выброса метилртути в залив Минамата и его притоки (см. Болезнь Минамата ). В случае Онтарио неорганическая ртуть, выброшенная в окружающую среду, метилировалась в окружающей среде; тогда как в Минамате, Япония, произошел прямой промышленный сброс метилртути.

Диетические источники

Поскольку метилртуть образуется в водных системах и не легко выводится из организмов, она подвергается биомагнификации в водных пищевых цепочках от бактерий до планктона , через макробеспозвоночных , до травоядных рыб и рыбоядных (питающихся рыбой) рыб. На каждом этапе пищевой цепи концентрация метилртути в организме увеличивается. Концентрация метилртути в высших водных хищниках может достигать уровня в миллион раз выше, чем уровень в воде. Это связано с тем, что период полураспада метилртути в водных организмах составляет около 72 дней, что приводит к ее биоаккумуляции в этих пищевых цепях. Организмы, включая людей, рыбоядных птиц и рыбоядных млекопитающих, таких как выдры и китообразные (то есть киты и дельфины ), которые потребляют рыбу с вершины водной пищевой цепи, получают метилртуть, которая накопилась в результате этого процесса, плюс токсины в их среде обитания. Рыба и другие водные виды являются основным источником воздействия метилртути на человека.

Концентрация ртути в каждой конкретной рыбе зависит от вида рыб, возраста и размера рыбы, а также от типа водоема, в котором она обитает. В целом, рыба-рыба, такая как акула , рыба-меч , марлин , более крупные виды тунца , судака , большеротый окунь и северная щука , имеют более высокий уровень метилртути, чем травоядные рыбы или более мелкие рыбы, такие как тилапия и сельдь . В пределах данного вида рыб более старые и крупные рыбы имеют более высокие уровни метилртути, чем более мелкие. Рыба, которая развивается в более кислых водоемах, также имеет более высокий уровень метилртути.

Биологическое воздействие

Воздействие на здоровье человека

Проглоченная метилртуть легко и полностью всасывается в желудочно-кишечном тракте . В основном он находится в комплексе со свободным цистеином, а также с белками и пептидами, содержащими эту аминокислоту. Комплекс метилртути с цистеинилом распознается и / или аминокислотами, транспортирующими белки в организме, как метионин , другая незаменимая аминокислота . Благодаря этой мимикрии он свободно транспортируется по всему телу, в том числе через гематоэнцефалический барьер и через плаценту , где поглощается развивающимся плодом . Также по этой причине, а также из-за его сильного связывания с белками, метилртуть нелегко удалить. Период полураспада метилртути в крови человека составляет около 50 дней.

Несколько исследований показывают, что метилртуть связана с незначительными нарушениями развития у детей, подвергшихся воздействию в утробе матери, такими как потеря баллов IQ и снижение производительности в тестах языковых навыков, функции памяти и дефицита внимания. Воздействие метилртути на взрослых также связано с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний, включая сердечный приступ . Некоторые данные также свидетельствуют о том, что метилртуть может вызывать аутоиммунные эффекты у чувствительных людей. Несмотря на некоторые опасения по поводу связи между воздействием метилртути и аутизмом, существует немного данных, подтверждающих такую ​​связь. Хотя нет никаких сомнений в том, что метилртуть токсична во многих отношениях, в том числе при воздействии на развивающийся плод, все еще существуют некоторые разногласия относительно уровней метилртути в рационе, которые могут привести к неблагоприятным последствиям. Недавние данные свидетельствуют о том, что токсичность метилртути для развития и сердечно-сосудистой системы может быть уменьшена совместным воздействием омега-3 жирных кислот и, возможно, селена, как в рыбе, так и в других местах.

Было несколько эпизодов, в которых большое количество людей были серьезно отравлены продуктами питания, загрязненными высокими уровнями метилртути, в частности, сброс промышленных отходов, который привел к загрязнению и последующему массовому отравлению в Минамате и Ниигате , Япония, и ситуации в Ираке в 1960-е и 1970-е годы, когда пшеница, обработанная метилртутью в качестве консерванта и предназначенная для использования в качестве семенного материала, скармливалась животным и напрямую потреблялась людьми (см. Басринская катастрофа с отравленным зерном ). Эти эпизоды в результате неврологических симптомов , включая парестезии , потерю физической координации, трудности в речи , сужение поля зрения , нарушения слуха , слепоту и смерти. Дети, которые подверглись воздействию внутриутробно при приеме пищи матерями, также страдали рядом симптомов, включая двигательные проблемы, сенсорные проблемы и умственную отсталость .

В настоящее время облучения такого масштаба наблюдаются редко и ограничиваются отдельными инцидентами. Соответственно, озабоченность по поводу загрязнения метилртутью в настоящее время сосредоточена на более тонких эффектах, которые могут быть связаны с уровнями воздействия, наблюдаемыми в настоящее время у популяций с высоким или умеренным уровнем потребления рыбы с пищей. Эти эффекты не обязательно поддаются идентификации на индивидуальном уровне или не могут быть однозначно распознаваемыми как следствие метилртути. Однако такие эффекты могут быть обнаружены путем сравнения популяций с разными уровнями воздействия. Имеются отдельные сообщения о различных клинических последствиях для здоровья людей, потребляющих большое количество рыбы; однако конкретные последствия для здоровья и схемы воздействия не были подтверждены крупными контролируемыми исследованиями.

Многие правительственные учреждения, наиболее известными из которых являются Агентство по охране окружающей среды США (EPA), Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), Министерство здравоохранения Канады и Генеральный директорат Европейского союза по охране здоровья и защиты потребителей , а также Всемирная организация здравоохранения. Организация здравоохранения (ВОЗ) и Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (ФАО) выпустили руководство для потребителей рыбы, которое призвано ограничить воздействие метилртути в результате потребления рыбы. В настоящее время большая часть этого руководства основана на защите развивающегося плода; однако будущие рекомендации могут также учитывать сердечно-сосудистый риск. В целом, рекомендации по потреблению рыбы пытаются передать сообщение о том, что рыба является хорошим источником питания и имеет значительную пользу для здоровья, но потребители, в частности беременные женщины, женщины детородного возраста, кормящие матери и маленькие дети, должны избегать рыбы с высоким уровнем метилртути, ограничьте потребление рыбы с умеренным уровнем метилртути и потребляйте рыбу с низким уровнем метилртути не чаще двух раз в неделю.

Воздействие на рыбу и дикую природу

Четыре флакона с личинками джорданеллы через месяц в обычной воде для первой партии и в воде, содержащей 0,6ПБП, 1,26ППБ и 2,5ЧПБ (частей на миллиард) метилртути для трех бутылок справа.

В последние годы все шире признается тот факт, что метилртуть влияет на здоровье рыб и диких животных как в сильно загрязненных экосистемах, так и в экосистемах с умеренными уровнями метилртути. В двух обзорах задокументированы многочисленные исследования снижения репродуктивного успеха рыб, рыбоядных птиц и млекопитающих из-за загрязнения водных экосистем метилртутью.

В государственной политике

Сообщаемые уровни метилртути в рыбе, наряду с рекомендациями по потреблению рыбы, могут нарушить привычки людей в еде, рыболовные традиции и средства к существованию людей, участвующих в отлове, распределении и приготовлении рыбы в качестве продукта питания для людей. Кроме того, предлагаемые ограничения на выбросы ртути могут добавить дорогостоящие меры по борьбе с загрязнением на угольные котлы коммунальных предприятий. Тем не менее, существенные выгоды могут быть достигнуты во всем мире путем введения мер по сокращению выбросов ртути, поскольку они снижают воздействие метилртути на людей и диких животных.

Около 30% распределенных поступлений осаждений ртути происходит из существующих антропогенных источников, а 70% - из естественных источников. Категория естественных источников включает повторные выбросы ртути, ранее депонированной из антропогенных источников. Согласно одному исследованию, основанному на смоделированных концентрациях, уровни, связанные с тканями в рыбе до антропоцена, возможно, не сильно отличались от нынешних уровней. Однако, согласно всеобъемлющему набору глобальных измерений, в океане содержится от 60 000 до 80 000 тонн ртути в результате загрязнения, а уровень ртути в верхних слоях океана утроился с начала промышленной революции. Более высокие уровни ртути в мелководных водах океана могут увеличить количество токсичного вещества, накапливающегося в пищевой рыбе, подвергая людей большему риску отравления ртутью.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки