Наши сложные отношения с ртутью: любовь и ненависть

«Старшие братья» цинка — это кадмий и ртуть, оба токсичных материала, сильно отличающиеся от цинка. Ртуть, в частности, является одним из самых токсичных химических элементов. Людям, которые едят рыбу, часто напоминают о риске отравления ртутью, а жаркие споры о выбросах ртути угольными электростанциями стали постоянной темой новостей. Тем не менее, на протяжении многих десятилетий мы использовали этот элемент и его соединения в потребительских товарах, таких как термометры, лампочки и антисептики, а также платили стоматологам за пломбы из амальгамы. Почему ртуть безопасна в одних формах и применениях, но смертельно опасна в других?

Большинство распространённых способов использования ртути связано с её металлической формой. Хотя это наименее токсичная форма, она всё равно не является «безопасной»: при вдыхании паров ртути могут возникать головные боли, тремор и потеря памяти. Люминесцентные лампы и многие уличные фонари используют пары ртути в качестве источника света. Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), предназначенные для домашнего использования, обычно содержат 1–5 мг ртути.

Эти лампы представляют опасность при повреждении или выбрасывании вместе с обычным мусором, поскольку сжигание отходов приводит к выбросу ртути в атмосферу. В нескольких штатах США были приняты законы, регулирующие утилизацию и переработку КЛЛ. Аналогичные опасения привели к тому, что ртутные термометры стали объектом программы поэтапного отказа от их использования, предложенной Агентством по охране окружающей среды (EPA). В современных лабораторных курсах химии вы, скорее всего, встретите термометры с безопасной ярко-красной жидкостью, например керосином.

Ртутные зубные пломбы используются с начала XIX века и с момента своего появления вызывают споры о возможных рисках для здоровья. Зубная амальгама содержит около 50 % элементарной ртути, сплавленной с серебром, оловом и медью. Эти пломбы в значительной степени заменены более эстетичными «композитами» — органическими полимерами, смешанными с диоксидом кремния (SiO₂) или другими неорганическими компонентами. Технология композитных пломб развилась до такой степени, что их прочность и долговечность сопоставимы с амальгамой. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) считает амальгамные пломбы безопасными для взрослых и детей старше шести лет. Однако они запрещены в Норвегии, Швеции и Дании. Большинство стоматологов в США перешли на композитные материалы и больше не используют ртутные амальгамы.

Неорганические соединения ртути более токсичны, чем элементарная ртуть, и, что неудивительно, их коммерческое применение часто связано с уничтожением чего-либо. Соли ртути (II), такие как HgCl₂, HgO, HgNO₃ и HgI₂, исторически использовались в качестве антисептиков, фунгицидов, антибактериальных средств и дезинфицирующих веществ, а также при бальзамировании и обработке войлока для шляп и животных шкур. Хлорид ртути (I) (каломель), который менее опасен, является распространённым компонентом электродов для измерения pH.

Ещё более смертоносны органические соединения ртути, особенно метилртутные соединения, содержащие ион CH₃Hg⁺. Эти соединения легко проникают через мембраны желудочно-кишечного тракта, концентрируются в крови и связываются с серосодержащими группами в пептидах. Алкилртутные соединения атакуют центральную нервную систему, накапливаются в тканях мозга и являются одними из самых сильных известных нейротоксинов.

В известном случае отравления ртутью в 1997 году профессор химии Дартмутского колледжа Карен Веттерхан умерла от неврологического заболевания после того, как несколько капель диметилртути (CH₃)₂Hg попали на её латексную перчатку во время эксперимента. Диметилртуть легко проникла через латексную перчатку и впиталась в кожу. С тех пор исследователи, работающие с органическими соединениями ртути, используют перчатки, устойчивые к этим опасным веществам.

Метилртутные соединения являются источником широко известного беспокойства по поводу отравления ртутью при употреблении рыбы. Бактерии, присутствующие в донных отложениях морей и озёр, могут преобразовывать неорганические соединения ртути в ион CH₃Hg⁺. Затем он поглощается планктоном и мигрирует вверх по пищевой цепи, накапливаясь в рыбе, особенно в крупных и долгоживущих видах, таких как акула, королевская макрель и тунец (у которых было больше времени, чтобы плавать и накапливать ртуть, поедая более мелкую рыбу).

Современные опасения по поводу возможной связи между детскими вакцинами и аутизмом также связаны с органическим соединением ртути — тиомерсалом, консервантом на основе этилртути, который сейчас почти полностью исключён из состава вакцин. Хотя многочисленные исследования не нашли связи между использованием тиомерсала и уровнем аутизма, эта тема до сих пор активно обсуждается в ненаучных СМИ.

Ваши старшие родственники могут помнить, как в детстве их царапины обрабатывали «Меркурохромом» — органическим соединением ртути, которое часто называли «обезьяньей кровью». Активным ингредиентом этого ярко-красного антисептика является гидроксидная соль ртути (II) — мерброми́н. Сегодня вы вряд ли найдёте его в местной аптеке из-за риска отравления ртутью. В 1990-х годах «Меркурохром» был исключён из списка «общепризнанных безопасными» FDA.

Ртуть является ярким примером общей технологической проблемы, которую также представляют другие тяжёлые металлы — свинец, кадмий и таллий. Эти металлы имеют важное применение, но крайне вредны для живых организмов и окружающей среды. Споры о правильном балансе между их пользой и опасностью, несомненно, будут продолжаться ещё много лет.