Te aspekty środowiskowe rtęci jest wpływ na środowisko z działalności człowieka, które emitują rtęci , toksyczne we wszystkich jego formach, a ich konsekwencje dla biogeochemicznej rowerowej rtęci. Tak więc w 1988 r. Naturalne emisje oszacowano na 6000 t / rok , w porównaniu z emisjami sztucznymi 1100 t / rok , pochodzącymi w szczególności ze spalania węgla , spalania odpadów zawierających rtęć, nielegalnego wydobycia złota na obszarach tropikalnych i niektóre rodzaje działalności przemysłowej. Pomimo zakazu stosowania rtęci w coraz większej liczbie zastosowań, poziom rtęci w rybach morskich - wskazujący na zanieczyszczenie - nadal rośnie, osiągając bardzo niepokojący poziom u wielu ssaków morskich.
Przydatna jest możliwość różnicowania i śledzenia różnych gatunków rtęci, ponieważ mogą one szybko ewoluować w czasie (metylacja / demetylacja), a ich toksyczność jest bardzo różna, a także mierzyć ją w różnych częściach badanych organizmów.
Z analizy izotopowe łatwiej prześledzić pochodzenie zanieczyszczenia lub skażenia lub sezonowością skażenia lub biokoncentacji rtęci na wejściach rtęci, na przykład w jeziorze
Pomiary bardzo niskich dawek rtęci w powietrzu i wodzie meteorytowej lub lodzie wymagają starannego unikania niezamierzonego skażenia próbek przez pobieranie i sprzęt laboratoryjny.
Jest neurotoksyczny , toksyczny , ekotoksyczny i pełni funkcję zaburzającą funkcjonowanie układu hormonalnego .
Rtęć jest toksyczna we wszystkich swoich formach. Jest biologicznie przyswajalny i bioakumulowalny ; Jest łatwo skoncentrowany w organizmach i w całej sieci pokarmowej (piramida pokarmowa), w szczególności w osadach lub wodach słodkich, ujściowych lub morskich lub w postaci metylortęci (CH 3 Hg), chociaż występuje w niewielkich ilościach w wodzie. jest skoncentrowany nawet 10 milionów razy w organizmach wodnych (w szczególności w omułkach, ostrygach i innych zwierzętach filtrujących). Na szczycie piramidy żywieniowej występuje w dużej koncentracji waleni (delfiny, kaszaloty itp.) Lub drapieżnych ptaków morskich.
W większości krajów jest to jedno z zanieczyszczeń podlegających regulacji w wodzie, powietrzu, glebie, osadach ściekowych, niektórych materiałach (kontakt z żywnością), żywności itp. Ze względu na ochronę zdrowia;
Nie powinna przekraczać 0,5 mg / kg masy ciała (mokra masa) lub około 2,5 mg / kg masy ciała (sucha masa) w diecie;
W większości krajów jest to jeden z 3 lub 4 metali priorytetowych wybranych do monitorowania chemicznego, w tym przez Ramową Dyrektywę dotyczącą wody w Europie (Norma jakości środowiska (EQS) została ustalona na 0,05 μg / L dla wody).
Materiały opakowaniowe do żywności zawierające żywność wilgotną i / lub tłustą muszą zawierać mniej niż 0,3 mg wody możliwej do ekstrakcji na kg materiału.
Rtęć występuje w skorupie ziemskiej, zwykle głęboko lub uwięzione w glebie. Niektóre wychodnie zawierają większe ilości. Są to miejsca, które były wykorzystywane jako kopalnie rtęci, czasami od czasów starożytnych.
Jednym ze źródeł rtęci jest stopniowe odgazowanie skorupy ziemskiej. Zjawisko to jest odpowiedzialne za uwalnianie dużych ilości rtęci. Jednak ze względu na swoją uniwersalność w danej lokalizacji zjawisko to odgrywa niewielką rolę. Bardziej lokalnie, zjawiska wulkaniczne i niektóre gejzery mogą być również źródłem znacznych emisji rtęci do atmosfery. Są głównymi źródłami naturalnymi.
Po części ma pochodzenie naturalne (w pobliżu złóż naturalnych i z niektórych gejzerów lub niektórych pożarów lasów), reszta ma swój początek w działalności człowieka i często przechodzi przez przedział atmosferyczny raz lub nawet kilka razy.
Udział antropogeniczny tej rtęci różni się znacznie w zależności od regionu.
Na morzu, może pochodzić od wyładowań zwłaszcza przemysłowych (lub miejskiej oczyszczalni ścieków) terygenicznego lub korozji z zatopioną amunicją ( starterów z amunicją rtęci piorunianu); Drapieżne ryby słodkowodne i morskie silnie ją bioakumulują ( tuńczyk , marlin , włócznik itp.).
W Ameryce Południowej , płukanie złota jest jednym z głównych źródeł.
W Stanach Zjednoczonych, gdzie rtęć jest jednym z głównych źródeł zanieczyszczenia deszczem, pochodziłaby głównie z emisji z elektrowni węglowych , spalania ropy i gazu (zwłaszcza gazu głębinowego), przemysłu, spalania odpadów i kremacji ;
W Chinach miałby pochodzić z produkcji metali nieżelaznych (w szczególności z wytapiania cynku ), spalania węgla o wysokiej zawartości rtęci oraz niektórych rodzajów działalności przemysłowej ( najważniejsza jest produkcja baterii , świetlówek , cementu ), przyczyniając się do odpowiednio około 45%, 38% i 17% całkowitej emisji rtęci w oparciu o dane z 1999 r.
W débrousaillages przez ogień, pożary lasów i inne pożary biomasy są również źródłem transmisje .
Cała planeta jest dotknięta opadem emisji z głównych krajów uprzemysłowionych (w tym z Chin, które stały się jednym z głównych źródeł), w tym z obszarów polarnych, które są nawet poważnie dotknięte, choć prawie pozbawione ludzkich siedzib .
Zanieczyszczenie to jest zrównoważone (na przykład chińskie badanie wykazało, że 20 lat po zamknięciu zanieczyszczającej fabryki kwasu octowego w Songyuan (prowincja Jilin ) 16,7% włosów mieszkańców nadal zawierało rtęć w stężeniu przekraczającym 1 mg / kg (EPA wartość referencyjna)): rtęć nie ulega biodegradacji (a ta sama cząsteczka może cyklicznie ulegać metylacji i ponownie zanieczyszczać łańcuch pokarmowy).
Rtęć jest jedynym metalem lotnym w temperaturze i ciśnieniu otoczenia, w tym pochodzącym z wody lub zanieczyszczonej gleby), co czyni go najbardziej spontanicznie mobilnym zanieczyszczeniem metalem w środowisku („zanieczyszczenie globalne”) i co komplikuje badanie jego cyklu biogeochemicznego .
W tym kontekście duże znaczenie ekotoksykologiczne mają trzy czynniki , które naukowcy starają się modelować ; To są :
Rtęć transportowana naturalnie drogą lotniczą pochodzi głównie z wulkanów iw mniejszym stopniu z morza (przenoszenie atmosfery i gleby z morza).
Rosnąca i znaczna ilość tzw antropogenicznego rtęci pochodzi z cieplnych i elektrowniach spalających węgiel , olej opałowy, flar dla niektórych gazów, spalarni , niektórych kopalń i fabryk metalurgicznych (w tym huty ), cementu fabryk bo paliw kopalnych w szczególności może zawierać znaczące Rośliny i zwłoki organizmów żywych zawarte w osadach tworzących torf, węgiel i ropę naftową zawierały rtęć w różnych stężeniach. Ten ostatni jest uwalniany podczas spalania tych kopalnych zasobów .
Niektóre zakłady produkujące chlor i wybielacze wykorzystujące proces katody rtęciowej również emitują znaczne ilości.
Wydaje się, że „czas przebywania” rtęci w powietrzu jest dość krótki (średnio 11 dni). Ta atmosferyczna rtęć jest rzeczywiście prawie całkowicie zmywana przez deszcz (a prawie cały deszcz analizowany w Stanach Zjednoczonych zawierał rtęć na poziomach (często znacznie) przekraczających poziomy dozwolone w wodzie pitnej.
Część rtęci sprowadzona na ziemię przez deszcze lub wodę meteorytów (śnieg itp.) Może następnie zostać odparowana z powrotem do atmosfery ze słodkich (jeziora itp.), Słonawych ( ujścia rzek ) lub słonych (z przepływami, które są w szczególności pod wpływem promieni słonecznych UV i tempa rozpuszczonej materii organicznej) lub z gleby, przy czym obserwuje się różnice w zależności od obserwowanego ekosystemu lub agrosystemu (w tym między dwoma typami użytków zielonych na przykład).
Z wód meteorytowych rtęć przechodzi z powietrza do wody. Występuje on w jezior i strumieni (w tym polarnych obszarach, w których wpływ na zdrowie ludzkie), w którym następnie ma tendencję do gromadzenia i osad powierzchnie napływowe i odwadniania umywalki . Występuje również w wodach przybrzeżnych, gdzie do rtęci rozpuszczonej w wodzie morskiej z atmosfery dodaje się substancje terytorialne.
Część rtęci (pochodzenia naturalnego lub nie) jest w sposób ciągły ponownie wprowadzana do wody w wyniku erozji basenu, a także opadu atmosferycznego (opary, zanieczyszczony pył atmosferyczny). Zakwaszenie mórz i wód słodkich ( głównie przez CO 2 ) ułatwia desorpcję rtęci i jej cyrkulację w ekosystemach, pogarszając jej działanie i bioakumulację (w szczególności u ryb, w tym ryb obficie spożywanych przez ludzi, takich jak pstrągi , ryby czy nawet u ryb położonych „niżej” w piramidzie troficznej, takich jak okoń, wpływając na ich zdrowie reprodukcyjne
Rtęć uwalniana do środowiska (z wyraźnymi efektami sezonowymi, w szczególności ze względu na meteorologię, która wpływa na osady (śnieg, deszcz) lub ponowne parowanie (ciepło); na obszarach zimnych lub na dużych wysokościach zjawiska takie jak topnienie śniegu również wyjaśniają nagłe i cykliczne zmiany w wlotach rtęci). Obserwuje się cykle sezonowe (w szczególności w strefie polarnej w zależności od wysokości słońca na horyzoncie) dla osadów i uwolnień, ale także dobowe / nocne, na przykład podczas topnienia śniegu na słońcu, co wpływa na zawartość rtęci. Ta rtęć może następnie krążyć między dużymi przedziałami środowiska (woda / powietrze / gleba), migrując w swoich formach jonowych (rzadziej metalicznych) i transportowana przez organizmy żywe ( bioturbacja ).
Kiedy pH kwaśnych wód wynosi od pięciu do siedmiu (kwasowość), stężenie rtęci w wodzie wzrasta z powodu zwiększonej mobilizacji rtęci z gleby lub osadów. Osady gromadzą się i ostatecznie uwalniają historyczne zanieczyszczenie rtęcią w sieci hydrograficznej, na terenach podmokłych i na najbardziej wrażliwych poziomach wód gruntowych. Jeśli osad jest całkowicie beztlenowy, rtęć jest tymczasowo uwięziona w postaci siarczku rtęci HgS i zabezpieczona przed metylacją (Stein i in., 1996). W innych miejscach różne rodzaje dwuwartościowej rtęci mogą zostać zredukowane do Hg 0 i przeniesione z powrotem do układu wodnego i zaangażowane na dłuższą metę w cykle metylacji - demetylacja / bioturbacja / zanieczyszczenie.
Przejście z jednego przedziału do drugiego jest mierzone za pomocą specjalnych „komór”, rozmieszczonych na miejscu i umożliwiających pomiar przepływu rtęci z jednego ośrodka do drugiego.
Z synergii możliwe między węglowodorów lub cząsteczek są toksyczne z syntetycznej chemii organicznej (pestycydów dotn chloropiryfos lub dieldryna na przykład) i innych zanieczyszczeń obecnych w glebie lub osadzie , włącznie z rtęcią. Im więcej wody spływa z gór i jest blisko ujść rzek, tym bardziej jest obciążona złożonym koktajlem zanieczyszczeń, które mogą wchodzić w interakcje ze sobą iz żywymi organizmami.
Działalność człowieka (w tym stosowanie niektórych nawozów i osadów ściekowych lub uwalnianie oparów rtęci i / lub ścieków skażonych przez przemysł) przyczynia się do nasilenia emisji rtęci bezpośrednio do powietrza, gleby i wody.
Woda, tereny podmokłe i lasy to pierwsze środowiska, w których gromadzi się rtęć i metylortęć.
Zatoki i estuaria są również zbiornikami zanieczyszczeń miejskich i portowych, a także wpływów terytorialnych (z zlewni) przenoszonych przez rzeki, a czasem przez wody gruntowe.
Z mikroorganizmów (bakterii redukujących siarczan głównie beztlenowych osadów) przekształcania rtęci Hg metylortęć CH 3 Hg + znacznie bardziej toksyczny , ulega akumulacji w organizmach niż czysta rtęci, a także może do skażenia wody i powietrza. Biotransformacji sprzyja wysokie pH . W środowisku kwaśnym następuje większa redukcja rtęci w postaci jonów Hg 2+ .
W pewnych warunkach środowiskowych istnieje również dodatkowa metylacja abiotyczna .
Te rośliny absorbują; Według Grigala (2003) prawie cała rtęć znajdująca się w nadziemnych częściach roślin pochodzi z czynników atmosferycznych. 90% do 95% rtęci mierzonej w liściach, a 30% do 60% rtęci znajdującej się w korzeniach pochodzi z atmosfery (Mosbæket al., 1988). Na obszarach polarnych, pustynnych i morskich cykl rtęci jest inny ( osady suche i mokre, z powtórnym odparowaniem lub ługowaniem).
Te rośliny ( mchów i porostów włącznie) zbierania i / lub absorbuje rtęć gdy jest mokry, ale może również pozwolić mu wyschnąć na powietrzu.
Do grzybów , takich jak rośliny, może skoncentrować rtęci w glebie lub pewną ilość osadu.
Do wodnych jedzenie internetowych przyczynia się do biokoncentracji rtęci, która znajduje się w ilościach tym bardziej ważne, jak ryb lub ssaków morskich są duże i stare i umieszczony na szczycie piramidy żywieniowej.
Niektóre mikroorganizmy (bakterie, zwłaszcza środowiska beztlenowe ) mogą przekształcić rtęć, która dociera do wód powierzchniowych, w „metylortęć” i większość organizmów biologicznych szybko ją wchłania. Metylortęć jest również znana ze swojej toksyczności neurologicznej. Ryby należą do organizmów pobierających metylortęć z wody w dużych ilościach. W rezultacie metylortęć gromadzi się w organizmie ryb i łatwo dostaje się do łańcucha pokarmowego, w szczególności dlatego, że jest skoncentrowana w miąższu, a nie - jak czysta rtęć - w wątrobie i nerkach, które są w niewielkim stopniu konsumowane przez człowieka. Wśród szkodliwych skutków spożywania rtęci przez ryby drapieżne są zaburzenia rozrodczości (rtęć jest substancją zaburzającą funkcjonowanie układu hormonalnego ), uszkodzenie jelit, perforację żołądka, uszkodzenie DNA i uszkodzenie nerek.
Rtęć koncentruje się, przesuwając się w górę łańcucha pokarmowego. Mówimy o bioakumulacji . Zjawisko to doprowadziło do wielu zatruć na dużą skalę: możemy przytoczyć na przykład tragedię w Minamacie i skażenie niektórych populacji indiańskich narażonych na rtęć przez poszukiwaczy złota, w tym w Gujanie .
Duże gatunki ryb, takie jak tuńczyk lub włócznik, są zwykle bardziej narażone niż mniejsze gatunki, ponieważ rtęć gromadzi się na szczycie łańcucha pokarmowego. W Stanach Zjednoczonych Agencja ds.Żywności i Leków (FDA) zaleca kobietom w wieku rozrodczym i dzieciom całkowite wykluczenie z diety miecznika, rekinów i makreli oraz ograniczenie spożycia kraba i tuńczyka do 6 uncji (0,187 kg ) lub mniej tygodniowo. . Nie ma jednak dowodów na to, że umiarkowane spożycie ryb w Stanach Zjednoczonych niesie ze sobą znaczne zagrożenie dla zdrowia. Niedawne badanie przeprowadzone w Harvard Medical School na matkach i małych dzieciach sugeruje, że korzyści dietetyczne wynikające z jedzenia ryb przeważają nad potencjalnymi wadami metylortęci. W badaniu każda dodatkowa tygodniowa porcja ryb spożywanych przez matkę w czasie ciąży wiązała się z równoległym wzrostem poziomu poznawczego dziecka.
Ze względu na swoją zmienność jest trudny do zobojętnienia (chyba że zostanie połączony , co spowodowałoby inne problemy). Jednak zapasy rtęci rosną ze względu na wycofywanie z rynku wielu produktów, które ją zawierały, oraz odzyskiwanie rtęci z różnych rodzajów odpadów.
Chemicy wciąż poszukują rozwiązań, które pozwolą na jej lepsze i trwalsze zestalenie się i / lub zobojętnienie .
Chociaż wiele się o tym dowiedziano, cykl biogeochemiczny rtęci jest nadal niedokładnie poznany.
Naukowcy próbują stworzyć i wykorzystać modele matematyczne i komputerowe do wyjaśnienia przenoszenia rtęci w powietrzu, przewidywania ewolucji skażenia osób lub ekosystemów lub ryzyka przekształcenia rtęci metalicznej w bardziej toksyczne gatunki chemiczne w zależności od parametrów biotycznych i abiotycznych środowiska. (w tym temperatura i zakwaszenie, które już zaczęły ewoluować w wyniku zaburzeń klimatycznych lub sztucznej formy rozwoju cieków wodnych).
Podobnie staramy się stworzyć systemy analizy ryzyka ( często na skalę wododziałową ), zarządzanie ryzykiem i jego łagodzenie oraz lepsze zrozumienie roli naturalnych antyoksydantów, które niektóre rośliny lub zwierzęta syntetyzują lub ulegają bioakumulacji.
Modele te są również niezbędne do analiz perspektywicznych , na przykład w celu próby oceny potencjału globalnych emisji rtęci do 2050 r. Na podstawie trendów z lat 2000. oraz według różnych scenariuszy (tych z IPCC ) i hipotez dotyczących rozwoju. technologiczne lub regulacyjne.
Zgodnie z modelami i trendami dostępnymi w 2005 roku, wydaje się prawdopodobne, że emisje rtęci pogorszą się w latach 2005-2050. Oczekuje się, że do 2050 r. Globalna emisja rtęci spadnie z 2480 Mg w 2006 r. Do emisji w przedziale 2390 Mg do 4860 Mg (tj. wzrost z 4% do + 96% w zależności od wybranych scenariuszy).
Główną siłą napędową pytanie będzie w zasadzie ekspansja górnictwa węgla kamiennego i elektrowni węglowych elektrowni w krajach rozwijających się i tak zwanego rozwoju , szczególnie w Azji , które od końca XX th century jest krajem, gdzie zużycie węgla wzrosły najbardziej.
Na początku XXI th wieku , zdolność producentów do powstrzymania lub ograniczenia wzrostu emisji rtęci w powietrzu jest nadal ograniczona przez stosunkowo nisko efektywnych technologii wychwytywania przy odpowiedniej liczbie koszt rtęci emitowanej z instalacji spalania, spalarni, a zwłaszcza węgla elektrownie opalane. W porównaniu ze spalarniami odpadów, elektrownie węglowe najmniej poprawiły swoją wydajność; ich emisje rtęci na tonę spalonego węgla spadły tylko o 10% w Stanach Zjednoczonych w ciągu 15 ns (od 1990 do 2005), podczas gdy spalarnie odpadów medycznych zmniejszyły je o 98%, a spalarnie odpadów z 96% w tym samym okresie
Powszechne stosowanie odsiarczania gazów spalinowych i wdrażanie na dużą skalę technologii opartych na absorpcji lub adsorpcji rtęci (takich jak wtryskiwanie węgla aktywnego ) byłoby konieczne, aby zmniejszyć emisje do 2050 r., Ale technologie usuwania rtęci z dużych ilości gazu nie zostały jeszcze wprowadzone na rynek; Dzięki nim udział rtęci elementarnej w całkowitej emisji siarki mógłby się zmniejszyć (z ~ 65% obecnie do ~ 50 - 55% w 2050 r.), Natomiast udział rtęci dwuwartościowej wzrośnie, co będzie implikować zmiany w transporcie dalekobieżnym unoszącej się w powietrzu elementarnej rtęci oraz w lokalnych składowiskach rtęci. W najgorszym przypadku emisje obu gatunków mogą wzrosnąć.
Rada Prezesów Programu Narodów Zjednoczonych ds. Ochrony Środowiska (UNEP) z dnia20 lutego 2009 przyjęła zasadę wiążącego traktatu w ciągu czterech lat, aby ograniczyć zanieczyszczenie tym toksycznym metalem.