Twoja wyszukiwarka

ZBIGNIEW P. ZAGÓRSKI
NIEBEZPIECZNE ŻYWE SREBRO
Wiedza i Życie nr 11/2000
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 11/2000

Któż z nas nie bawił się rtęcią z rozbitego termometru? Kogo nie fascynowały kulki "żywego srebra", które pod wpływem najmniejszego nacisku dzielą się na mniejsze i znowu łączą w większe krople? Taka zabawa jest groźna dla zdrowia.

To, co widzimy, to srebrzyste kulki rtęci - dziwnego metalu, ciekłego w temperaturze pokojowej. Ale rtęć - czego nie widać i o czym nie wiemy - nieustannie paruje. Jeżeli rozprysnęła się na podłodze i zalega w każdej szczelinie, wysycenie powietrza jej parami następuje szybko - w ciągu kilku godzin. Przy temperaturze powietrza 40°C, łatwo osiągalnej w nasłonecznionym pokoju latem, mamy do czynienia z takim stężeniem, że trzeba rozcieńczyć skażone powietrze 3 tys. razy, by móc w nim pracować 8 godz. dziennie. Stężenie niebezpieczne dla zdrowia łatwo więc osiągnąć, "wąchając" rozdrobnioną rtęć. A tak właśnie dzieje się, gdy dziecko bawi się kulkami "żywego srebra".

Podstępny metal

Pomijam niemądre pokazy, którymi bawi się turystów w kopalniach hiszpańskich, polegające na sprawdzeniu, jak trudno zanurzyć rękę w kuble z rtęcią. Zgodnie z prawem Archimedesa trzeba pokonać opór odpowiadający ciężarowi wypartej przez rękę rtęci, czyli nawet 20 kg! Gdyby ktoś kiedyś Państwu to zaproponował - proszę nigdy tego nie robić. Pomijam też przestępcze metody pozyskiwania złota w Brazylii, polegające na amalgamowaniu złota w piaskach złotonośnych niektórych rzek. W ten sposób skażono ogromne połacie kraju . Pomijam też problemy przemysłowe z parami rtęci, np. w fabrykach produkujących świetlówki.

Zwykłym ludziom najbardziej zagrażają rozbite termometry rtęciowe, popularne bateryjki (niektóre wciąż jeszcze zawierają duże ilości rtęci) i wypełnienia dentystyczne, czyli - mówiąc prościej - plomby amalgamatowe. Zacznijmy więc od termometru, który w końcu XX wieku jest nadal przedmiotem powszechnie używanym w domach i szpitalach.

Kilka lat temu przeżyłem na londyńskim lotnisku Heathrow przygodę związaną z termometrem. Bez trudu, dzięki rutynowemu prześwietleniu, wykryto w mej podróżnej torbie ten pospolity przedmiot i łatwo udowodniono, że naruszyłem przepisy wydrukowane zresztą na bilecie: rtęci nie wolno przewozić w samolocie. Jako chemik muszę przyznać, że zakaz jest słuszny. Przypomniałem sobie wtedy o Polakach podstępem walczących podczas II wojny światowej z Niemcami. Zmuszeni do niewolniczej pracy w fabrykach samolotów, działali zgodnie z instrukcjami podziemia, wpuszczając kropelki rtęci w świeże odlewy aluminiowe i wykonane ze stopu aluminium i cynku. Tworzący się amalgamat jest niewidoczny, jednak zadziwiająco szybko reaguje z wodą, tworząc obfity biały osad wodorotlenku glinu. Ta błyskawiczna korozja przeżera przedmiot wykonany z aluminium na wylot, jeśli sprzyjają temu czas i dostatek wilgoci.

Jakie inne zagrożenia może stwarzać termometr rtęciowy w samolocie? W razie rozbicia spowoduje skażenie powietrza, które krąży w obiegu zamkniętym i jest tylko w niewielkim stopniu uzupełniane świeżym z zewnątrz.

Wojna wydana termometrom rtęciowym jest podyktowana przede wszystkim względami zdrowotnymi. Dziś można je już zastąpić innymi urządzeniami, m.in. elektronicznymi . Ich wadą jest wysoka cena, toteż długo jeszcze termometry rtęciowe będą stosowane w domach i szpitalach. A nieuchronny koniec życia takiego przedmiotu to jego rozbicie. Francuzi oceniają u siebie liczbę tłuczonych rocznie termometrów na 5 mln sztuk! Ile rozbija się ich w Polsce - nie wiadomo. Wiemy, że najczęściej zdarza się to w placówkach służby zdrowia, więc na zatrucia parami rtęci najbardziej narażony jest personel medyczny.

Jest jednak szansa, że termometry rtęciowe zostaną wkrótce wyparte przez termometry nie zawierające tego metalu. Taki termometr wygląda i działa jak klasyczny, rtęciowy. Można go już kupić w aptekach, choć na razie jest droższy. Upowszechnią się również termometry jednorazowe wykorzystujące polimery termiczne . Wkłada się je na minutę do ust i odczytuje temperaturę. Plastikowy pasek jest sterylny i do chwili użycia zaklejony jak plaster opatrunkowy. Po odczytaniu temperatury taki termometr wyrzuca się jak strzykawkę jednorazowego użytku.

Groźne bateryjki

Równie powszechnym, co termometry, zagrożeniem są bateryjki. Te, które wykorzystują ogniwa cynkowe (ogniwa Leclanchégo - technologia XIX wieku!), zawierają około 1 g rtęci. Ponieważ naga elektroda cynkowa rozpuszczałaby się w elektrolicie jeszcze przed pobraniem prądu, przez długie dziesięciolecia nie znajdowano lepszego sposobu chroniącego cynk przed szybką korozją niż dodawanie do elektrolitu chlorku rtęciowego. Podobnie jak sole złota reagują szybko z rtęcią, tak mniej szlachetny cynk reaguje z chlorkiem rtęciowym, pokrywając się warstewką amalgamatu rtęciowego skutecznie chroniącą przed korozją. Narażenie rtęciowe zaczyna się po zużyciu cynku, zwłaszcza po pozostawieniu cieknącej bateryjki w latarce, radiu lub innym urządzeniu. Producenci ostrzegają użytkowników, żeby wyjmowali zużyte bateryjki, ale na ogół jesteśmy głusi na te apele. Bywamy za to srogo ukarani, ponieważ wyciekający elektrolit uszkadza urządzenie.

Zużyte bateryjki w wielu przypadkach zalegają szuflady, często trują oparami rtęci. Czynią to samo na wysypisku śmieci, rozcieńczone innymi truciznami. Pozostawienie starej bateryjki swemu losowi niesie za sobą jeszcze jedno niebezpieczeństwo: duża liczba związków organicznych powoduje częściowe przetworzenie metalicznej rtęci w lotne związki metaloorganiczne, znacznie bardziej trujące od niej samej. Kłopotliwa, ale pożyteczna segregacja odpadów pomaga je bezpiecznie lokalizować. Archeologowie następnych epok nie będą mieli kłopotów z datowaniem znaleziska na XX wiek.

Kosztowne wysiłki badawcze w ostatnich dziesięcioleciach doprowadziły do opracowania bezrtęciowego sposobu ochrony cynku przed korozją. Łatwo rozpoznać takie bateryjki po wyższej cenie i napisach w zielonym kolorze 0% Hg. Powszechne ich stosowanie wraz z innymi typami ogniw, np. litowych, rozwiąże ostatecznie problem rtęci bateryjkowej i umożliwi wykorzystanie tego odpadu na przykład jako źródła pierwiastków śladowych, dodawanych do nawozów sztucznych.

Niepokój budzą też amalgamatowe plomby, czyli - jak mawiają dziś dentyści - wypełnienia ubytków w zębach. Znakomite własności amalgamatów - zwłaszcza srebrowych - łatwość ich przygotowania przez wymieszanie, szybkie wiązanie po wypełnieniu ubytku zadecydowały o upowszechnieniu tego materiału. Ciekawe, że lekarze specjalnie nie protestowali, chociaż to oni właśnie byli najbardziej narażeni na pary rtęci w czasie przygotowywania wypełnień. Ale tego zagrożenia nie widzi się ani nie czuje.

Odejście od stosowania amalgamatów dentystycznych będzie prawdopodobnie najtrudniejszym etapem pozbywania się rtęci. Rzut oka na najnowsze publikacje w fachowych czasopismach poświęconych materiałom medycznym, zwłaszcza z ostatnich dwóch lat, przekonuje, że ciągle trwają badania nad ulepszaniem tego rodzaju wypełnień. Współczesne amalgamaty zawierają 41-54% rtęci. Przeciwnicy ich stosowania nie mają żadnych dowodów, że są szkodliwe dla pacjenta lub lekarza. Prawdopodobnie z powodu niewielkiego, a więc trudnego do udowodnienia, wpływu na zdrowie. Jednak laboratoria pracują nad tym, jak uniknąć stosowania rtęci.

Ostatnio zwolennicy plomb amalgamatowych znaleźli nowy argument: zgłoszono zastrzeżenia do coraz powszechniej stosowanych plomb monomerowych utwardzanych światłem nadfioletowym. Zastrzeżenia dotyczą pierwszej fazy, gdy monomer szybko paruje (czujemy jego woń!), co nie jest obojętne dla zdrowia pacjenta. Nie powstają przy tym duże stężenia, toteż przeciwnicy tego rodzaju wypełnień, podobnie jak przeciwnicy plomb amalgamatowych, będą mieli sporo kłopotów z udowodnieniem swych twierdzeń.

Działania zmierzające do skutecznej eliminacji rtęci nie ograniczają się jednak do termometrów, bateryjek i plomb amalgamatowych. Stopniowo wycofuje się z użycia prostowniki rtęciowe, które były groźną przyczyną zatruć w zakładach energetycznych, technologie elektrochemiczne operujące dużymi ilościami rtęci zamienia się na bezpieczniejsze, próżniowe pompy rtęciowe przechodzą do muzeów techniki, nie dopuszcza się rtęci do produkcji zabawek, praktycznie wyeliminowano leki zawierające związki rtęci, które były większym zagrożeniem niż sama choroba.

Z drugiej strony, kampania pod hasłem "zakazać wszelkiego stosowania rtęci" bardzo przypomina histerię antynuklearną, która przynosi wymierne straty społeczne i ekologiczne. Niechęć do rtęci odegrała istotną rolę w praktycznym zniknięciu znakomitej metody analitycznej i badawczej - polarografii, którą niżej podpisany niegdyś się zajmował. Jej ograniczone obecnie stosowanie w praktyce laboratoryjnej nie powinno oznaczać wyrugowania innych zastosowań rtęci. Od pracownika laboratorium wymaga się przecież dużo większej ostrożności niż od kogoś, kto używa termometrów lub bateryjek.

Rtęć

Rtęć (łac. Hydrargyrum, stąd symbol Hg) w temperaturze pokojowej jest płynna. Ma gęstość 13.534 g/cm3, wrze w temperaturze 356.9°C, topi się w temperaturze -38.83°C. Ma własności diamagnetyczne. W temperaturze około 4 K wykazuje właściwości nadprzewodzące. Rozpuszcza się w kwasie azotowym i stężonym kwasie siarkowym. Tworzy z większością metali nieżelaznych stopy zwane amalgamatami. Jako czysty metal występuje rzadko, czasem towarzyszy srebru. Najczęściej spotykanym w przyrodzie związkiem rtęci jest jej siarczek, tworzący czerwony minerał - cynober. Powszechnie stosowana w termometrach, barometrach, pompach próżniowych, prostownikach. Pary rtęci są wykorzystywane jako źródło promieniowania ultrafioletowego w specjalnych lampach.

Rtęć w atmosferze

Wygląda na to, że to człowiek ponosi odpowiedzialność za zanieczyszczenie środowiska rtęcią. Jednakże natura też nie jest bez winy. Dostrzeżenie tego problemu było możliwe dopiero po udoskonaleniu analityki śladów rtęci. Udział rtęci emitowanej przez człowieka ocenia się na 30-60%. Reszta to emisje naturalne - wyziewy wulkaniczne, także podwodne - szacowane na 1400-3500 rocznie. Rtęć metaliczna rozpuszcza się w wodzie, osiągając stężenie 0.28 mmola w litrze czystej wody i nieco mniej w wodzie oceanicznej. To wyjaśnia, dlaczego w rybach, zwłaszcza w tuńczykach, pojawia się rtęć. Ciekawą cechą rtęci jest wiązanie jej w ziemi - szczególnie silnie przez materię organiczną w czasie zwęglania, a więc w torfach. Dobrym pochłaniaczem rtęci jest węgiel aktywny stosowany we wszelkich filtrach do oczyszczania powietrza i wody. Średnie stężenie rtęci w atmosferze ziemskiej mieści się w granicach 1.2 (nad niektórymi partiami południowego Atlantyku) do 4.0 ng/m3 (nad uprzemysłowionymi obszarami Europy Zachodniej). Można spodziewać się, że tzw. antropogenne źródła skażenia rtęcią będą zanikać, co powinno przejawić się stopniowym obniżaniem zanieczyszczenia przyrody tym pierwiastkiem, pod warunkiem, że natura nie zareaguje w nieprzewidywalny sposób.

Gdy rtęć się rozleje

Gdy zdarzy się to w domu (np. ktoś stłucze termometr), należy ją zebrać, zamknąć w szklanym słoiku i wyrzucić go do śmietnika na zewnątrz budynku. W żadnym wypadku nie pozwolić nikomu bawić się "żywym srebrem". W laboratoriach chemicznych, które w swojej pracy używają rtęci, powinny być odpowiednie zestawy ratunkowe zawierające specjalny proszek. Wystarczy nim posypać rozlaną rtęć, by po kilku minutach zmieniła się w szarą substancję, którą łatwo zmieść na szufelkę i w pojemniku wyrzucić na śmietnik.

Dlaczego truje?

Ostre zatrucie - po dużej dawce par lub związków rtęci - objawia się nudnościami, wymiotami, bólami brzucha, biegunką, często krwawą, oraz uczuciem palenia w przewodzie pokarmowym. Może dojść do niewydolności nerek i bezmoczu. Leczenie polega na podawaniu środków wiążących metale. Zatrucie przewlekłe prowadzi do uszkodzenia nerek, mózgu, układu nerwowego i zmian w zachowaniu. Pojawiają się drżenie (rąk czy całego ciała), ślinotok, bóle głowy i karku, wypadają włosy i zęby. Na dziąsłach występuje charakterystyczne, niebieskawe przebarwienie. Przewlekłe zatrucie kiedyś było nazywane "chorobą kapeluszników" (stąd właśnie Szalony Kapelusznik z "Alicji w Krainie Czarów"), a to dlatego, że azotan rtęci stosowano przy produkcji filcu na kapelusze. Obecnie zatrucia przewlekłe grożą głównie pracownikom przemysłu, ale i dentystom, przygotowującym amalgamatowe plomby, ponadto osobom jedzącym ryby i owoce morza z wód zatrutych rtęcią (najbardziej znany masowy przypadek takiego zatrucia miał miejsce w latach 50-ych XX w. w japońskiej zatoce Minamata). Śmiertelnie niebezpieczne jest również spożycie ziarna siewnego zaprawionego organicznymi związkami rtęci lub mięsa karmionych nim zwierząt. Na początku lat 70-ych w Iraku zmarło około 500 osób, kiedy ziarno siewne wykorzystano do pieczenia chleba.

PAWEŁ WERNICKI

Jak wykryć niewidzialne?

Sposobów wykrywania par rtęci w powietrzu jest sporo i można by poświęcić temu osobny artykuł. W największym skrócie: najmniej dokładny, ale prosty i szeroko stosowany jeszcze w ubiegłym wieku wykorzystuje cienkie blaszki złota zawieszone w podejrzanym pomieszczeniu. Wiemy z fizyki, że cząsteczki gazu są bez przerwy w szaleńczym ruchu i często zderzają się ze wszystkim, co znajdzie się na ich drodze; atomy rtęci lądują więc i na blaszkach. Tworzą tam amalgamat o barwie srebrzystej, wyraźnie odbiegającej od naturalnej barwy złota. Takie zmiany koloru złotych blaszek były w wytwórniach termometrów sygnałem, że dzieje się coś złego. Także złote obrączki na palcach pracowników, które nagle stawały się srebrzyste, były groźnym ostrzeżeniem. Dokładniejszym urządzeniem wykorzystywanym do wykrywania par rtęci są rurki wypełnione porowatą krzemionką impregnowaną solami złota. Rtęć wydziela się w nich w postaci barwnego koloidu (mniej szlachetna rtęć zastępuje jony złota i wytwarza Au0). Przez rurki przepompowuje się mierzoną ilość powietrza i z długości powstałej barwnej kolumny można oszacować zawartość rtęci w badanym powietrzu. Precyzyjne metody opierają się na przepuszczaniu zmierzonej ilości powietrza przez płuczki lub kolumny z roztworami pochłaniającymi rtęć i przetwarzaniu jej w koncentraty łatwe do zbadania ilościowego. Te urządzenia bywają też nazywane "pułapkami" rtęci. Inny sposób to analiza widmowa. Atomy rtęci w powietrzu absorbują światło nadfioletowe w charakterystyczny sposób, w postaci ostrych linii widocznych w widmie. Jeżeli naświetlimy badane powietrze światłem lampy rtęciowej, która właśnie takie długości fal emituje, zaobserwujemy absorpcję w nadfiolecie, którą można precyzyjnie zmierzyć. Ta metoda jest jednak mało selektywna i podatna na zakłócenia. W nadfiolecie leżą również pasma absorpcyjne mnóstwa związków organicznych, których pełno w życiu codziennym.

Prof. dr hab. ZBIGNIEW PAWEŁ ZAGÓRSKI pracuje w Instytucie Chemii i Techniki Jądrowej w Warszawie.