Rtęć w środowisku przyrodniczym
Toksyczny wpływ na organizmy żywe
Zdolność metylortęci do bioakumulacji i biomagnifikacji w organizmach żywych (szczególnie w rybach i morskich ssakach) do poziomów tysiące razy większych niż w wodzie była przyczyną śmiertelnych zatruć stwierdzonych kilkadziesiąt lat temu w Japonii w Zatoce Minamataą.
Obecność rtęci w organizmach ludzi i zwierząt ma znaczenie toksykologiczne, gdyż nie są znane jakiekolwiek funkcje metaboliczne rtęci u organizmów wyższych. Istotą toksycznego działania rtęci na organizmy żywe jest powinowactwo jonu rtęciowego do grup sulfhydrylowych białek i enzymów, co może powodować zakłócenia w funkcjonowaniu układów enzymatycznych oraz w mechanizmie syntez. Efektem tego może być dysfunkcja aparatu genetycznego komórki, upośledzenie funkcji immunologicznych organizmu, uszkodzenie układu nerwowego (efekt neurotoksyczny) i sercowo-naczyniowego oraz zaburzenia funkcjonowania nerek i wątroby˛. Rtęć może być wchłaniana przez organizm w postaci metalicznej (pary rtęci), związków nieorganicznych oraz połączeń organicznych. Za najbardziej niebezpieczne uznaje się pary rtęci metalicznej oraz związki organiczne o krótkim łańcuchu węglowym. Pary rtęci są bardzo łatwo wchłaniane drogą oddechową. Szacuje się, że niemal 100% rtęci elementarnej wdychanej przez organizm dostaje się do krwi, gdzie w wyniku biotransformacji jest ona utleniana do Hg2+ i w tej postaci rozmieszczana i magazynowana w tkankach – głównie w mózgu i nerkach. Badania dowodzą, że 75 – 80% dawki rtęci pierwiastkowej wchłoniętej drogą oddechową jest zatrzymywane w organizmie. Z kolei inne połączenia nieorganiczne rtęci są trudno wchłaniane drogą wziewną, a łatwo drogą pokarmową. W tym przypadku są one wiązane głównie w nerkach, a ponadto w wątrobie, śledzionie, krwi czy mózgu3,4. Organiczne związki rtęci mogą być absorbowane przez organizm człowieka drogą oddechową [głównie (CH3)2Hg] i pokarmową [głównie CH3Hg+] oraz przez skórę [silne wchłanianie i bardzo duże ryzyko zatrucia śmiertelnego (CH3)2Hg]. Wydajność wchłaniania metylortęci z przewodu pokarmowego jest bardzo duża i wynosi 95-100% wielkości spożytej dawki, podczas gdy dla rtęci pierwiastkowej wynosi ona tylko 0,1%, dla nieorganicznych związków rtęci 10 – 20% i 7% dla rtęci dwuwartościowej. Toksyczne działanie związków rtęcioorganicznych, a zwłaszcza metylortęci, wiąże się z ich dobrą rozpuszczalnością w lipidach. Lipofilność metylortęci i dimetylortęci determinuje ich łatwe przenikanie z krwi do mózgu, gdzie gromadzą się głównie w postaci metylortęcioglutationu (powodując patologiczne zmiany w układzie nerwowym), a także migrują przez barierę łożyskową, wywierając działanie embriotoksyczne i teratogenne. Związki rtęci wydalane są z organizmu człowieka przede wszystkim z moczem i kałem, a także ze śliną, mlekiem i włosami oraz – przez skórę – z potem. Okres półtrwania rtęci w organizmie człowieka mieści się w granicach od 20 do 80 dni, w zależności od formy tego metalu oraz tkanki lub organu3-5.
Rtęć w regulacjach prawnych
W ostatnich latach można było zaobserwować kilka istotnych zmian w rozporządzeniach związanych z ochroną środowiska. Spowodowane były one dostosowaniem polskich normatywów do tych obowiązujących w Unii Europejskiej.
Dopuszczalne stężenia rtęci w wodzie
Rozporządzenie Ministra Zdrowia z 19 listopada 2002 r. w sprawie wymagań dotyczących jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (DzU nr 203, poz. 1718).
Wymagania fizykochemiczne, jakim powinna odpowiadać woda przeznaczona do spożycia przez ludzi
Załącznik nr 1
B. Substancje nieorganiczne [mg/l] | Dopuszczalna wartość |
rtęć | 0,001 |
Rozporządzenie Ministra Środowiska z 27 listopada 2002 r. w sprawie wymagań, jakim powinny odpowiadać wody powierzchniowe wykorzystywane do zaopatrzenia ludności w wodę przeznaczoną do spożycia (DzU nr 204, poz. 1728).
Wymagania, jakim powinny odpowiadać kategorie jakości wody A1 – A3 dla rtęci [mg/l]
Wartość graniczna stężenia | |||||
A1 | A2 | A3 | |||
zalecana | dopuszczalna | zalecana | dopuszczalna | zalecana | dopuszczalna |
0,0005 | 0,001 | 0,0005 | 0,001 | 0,0005 | 0,001 |
gdzie:
kategoria A1 – woda wymagająca prostego uzdatniania fizycznego, w szczególności filtracji oraz dezynfekcji
kategoria A2 – woda wymagająca typowego uzdatniania fizycznego i chemicznego, w szczególności utleniania wstępnego, koagulacji, flokulacji, dekantacji, filtracji i dezynfekcji (chlorowania końcowego)
kategoria A3 – woda wymagająca szczególnego uzdatniania fizycznego i chemicznego, w szczególności utleniania, koagulacji, flokulacji, dekantacji, filtracji, adsorpcji na węglu aktywnym i dezynfekcji (ozonowania i chlorowania końcowego)
Rozporządzenie Ministra Środowiska z 11 lutego 2004 r. w sprawie klasyfikacji dla prezentowania stanu wód powierzchniowych i podziemnych, sposobu prowadzenia monitoringu oraz sposobu interpretacji wyników i prezentacji stanu tych wód (DzU nr 32, poz. 284).
Wartości graniczne wskaźników jakości wody w klasach jakości wód powierzchniowych
Wskaźnik jakości wody
[mg Hg/l] | Wartości graniczne w klasach I – V | ||||
I | II | III | IV | V | |
rtęć | 0,0005 | 0,001 | 0,001 | 0,005 | >0,005 |
Wartości graniczne wskaźników jakości wody w klasach jakości wód podziemnych
Wskaźnik jakości wody
[mg Hg/l] | Wartości graniczne w klasach I – V | ||||
I | II | III | IV | V | |
rtęć | 0,001 | 0,001 | 0,001 | 0,005 | >0,005 |
Rozporządzenie Ministra Zdrowia z 16 października 2002 r. w sprawie wymagań, jakim powinna odpowiadać woda w kąpieliskach (DzU nr 183, poz. 1530).
Wskaźnik [mg/l] | Wartość graniczna |
rtęć | 0,005 |
Rozporządzenie Ministra Zdrowia z 29 kwietnia 2004 r. W sprawie naturalnych wód mineralnych, naturalnych wód źródlanych i wód stołowych (DzU nr 120, poz. 1256).
W załączniku nr 1 przedstawione są składniki naturalne występujące w naturalnej wodzie mineralnej i maksymalne limity, których przekroczenie może stanowić ryzyko dla zdrowia publicznego – dla rtęci jest to 0,001 mg/l.
Dopuszczalne zawartości rtęci w glebie
Rozporządzenie Ministra Środowiska z 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości gleb oraz standardów jakości ziemi (DzU nr 165, poz. 1359).
Wartości dopuszczalne stężenia rtęci w glebie lub ziemi (mg/kg suchej masy)
Metal | Grupa A | Grupa B | Grupa C | ||||||
głębokość w metrach pod poziomem terenu | |||||||||
0 – 0,3 | 0,3 – 15 | > 15 | 0 – 2 | 2 – 15 | |||||
. | wodoprzepuszczalność gruntu [m/s] | ||||||||
. | do | poniżej | do | poniżej | . | do | poniżej | ||
. | 1 x 10-7m/s | 1 x 10-7m/s | . | 1 x 10-7m/s | |||||
rtęć | 0,5 | 2 | 3 | 5 | 4 | 10 | 30 | 4 | 50 |
Grupy rodzaju gruntu:
Grupa A
– nieruchomości gruntowe wchodzące w skład obszaru poddanego ochronie na podstawie przepisów ustawy Prawo wodne
– obszary poddane ochronie na podstawie przepisów o ochronie przyrody; jeżeli utrzymanie aktualnego poziomu zanieczyszczenia gruntów nie stwarza zagrożenia dla zdrowia ludzi lub środowiska – dla obszarów tych stężenia zachowują standardy wynikające ze stanu faktycznego (z zastrzeżeniem DzU z 2001 r. nr 38, poz. 452 i DzU z 2002 r. nr 37, poz. 344)
Grupa B
– grunty zaliczone do użytków rolnych z wyłączeniem gruntów pod stawami i rowami, grunty leśne oraz zadrzewione i zakrzewione, nieużytki, grunty zabudowane i zurbanizowane z wyłączeniem terenów przemysłowych, użytków kopalnych oraz terenów komunikacyjnych
Grupa C
– tereny przemysłowe, użytki kopalne, tereny komunikacyjne
Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z 21 marca 2002 r. w sprawie dopuszczalnych stężeń metali ciężkich zanieczyszczających glebę (DzU nr 37, poz. 344).
Dopuszczalne stężenia metali ciężkich zanieczyszczających glebę
Składnik zanieczyszczający | Stężenia w danym rodzaju gleby [mg/kg s.m.] | ||
lekka1 | średniociężka2 | ciężka3 | |
rtęć | 0,5 | 1 | 2 |
1 gleba zawierająca do 20% frakcji spławialnej
2 gleba zawierająca od 20 do 35% frakcji spławialnej
3 gleba zawierająca powyżej 35% frakcji splawialnej
Według Rozporządzenia Ministra Środowiska z 8 lipca 2004 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego (DzU nr 168, poz. 1763) gleby, na których przewiduje się rolnicze wykorzystanie ścieków, nie powinny zawierać rtęci w ilościach większych niż przedstawione w załączniku nr 7.
Załącznik nr 7
Dopuszczalna zawartość metali ciężkich w glebach
Pierwiastek [mg/kg s.m.] | Zawartość w glebach [mg/kg s.m.] | ||
lekkich | średnich | ciężkich | |
rtęć | 0,8 | 1,2 | 1,5 |
Dopuszczalne zawartości rtęci w osadach ściekowych i dennych
Rozporządzenie Ministra Środowiska z 1 sierpnia 2002 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych (DzU nr 134, poz. 1140).
Ilości metali ciężkich, które mogą być wprowadzone z komunalnym osadem ściekowym w ciągu roku do gleby, średnio w okresie 10 lat nie mogą przekroczyć dla rtęci 10 g/ha/rok.
Załącznik nr 1
Ilość metali ciężkich w stosowanych komunalnych osadach ściekowych
Metal | Ilość metali ciężkich [mg/kg m.o.] nie większa niż: | ||
przy stosowaniu osadów ściekowych: | |||
w rolnictwie oraz do rekultywacji gruntów na cele rolne | do rekultywacji terenów na cele nierolne | przy dostosowaniu gruntów do określonych potrzeb wynikających z planów gospodarki odpadami, planów zagospodarowania przestrzennego lub decyzji o warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu, do uprawy roślin przeznaczonych do produkcji kompostu, do uprawy roślin nieprzeznaczonych do spożycia i produkcji pasz | |
rtęć | 5 | 10 | 25 |
Załącznik 2
Ilość metali ciężkich w wierzchniej (0 – 25 cm) warstwie gruntu przy stosowaniu komunalnych osadów ściekowych w rolnictwie oraz do rekultywacji gruntów na cele rolne
Metal | Ilość metali ciężkich [mg/kg s.m. gruntu] nie większa niż | ||
przy gruntach: | |||
lekkich | średnich | ciężkich | |
rtęć | 0,8 | 1,2 | 1,5 |
Załącznik 3
Ilość metali ciężkich w wierzchniej (0 – 25 cm) warstwie gruntu przy stosowaniu komunalnych osadów ściekowych do rekultywacji terenów na cele nierolne, do uprawy roślin przeznaczonych do produkcji kompostu, do uprawy roślin nieprzeznaczonych do spożycia i produkcji pasz oraz przy dostosowywaniu gruntów do określonych potrzeb wynikających z planów gospodarki odpadami, planów zagospodarowania przestrzennego lub decyzji o warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu.
Metal | Ilość metali ciężkich [mg/kg s.m. gruntu] nie większa niż | ||
przy gruntach: | |||
lekkich | średnich | ciężkich | |
rtęć | 1,0 | 1,5 | 2,0 |
Rozporządzenie Ministra Środowiska z 16 kwietnia 2002 r. w sprawie rodzajów oraz stężeń substancji, które powodują, że urobek jest zanieczyszczony (DzU nr 55, poz. 498).
Rtęć w stężeniu równym lub wyższym od 1 mg/kg suchej masy powoduje, że urobek pochodzący z pogłębiania akwenów morskich w związku z utrzymaniem infrastruktury zapewniającej dostęp do portów, a także z pogłębiania zbiorników wodnych, stawów, cieków naturalnych, kanałów i rowów w związku z utrzymaniem i regulacją wód jest zanieczyszczony.
Dopuszczalne stężenia rtęci w ściekach
Rozporządzenie Ministra Środowiska z 8 lipca 2004 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego (DzU nr 168, poz. 1763).
W rozporządzeniu tym rtęć zaliczono do substancji szczególnie szkodliwych powodujących zanieczyszczenie wód, które należy eliminować.
Załącznik nr 3
Najwyższe dopuszczalne wartości zanieczyszczeń dla oczyszczonych ścieków przemysłowych
Tabela 1
Najwyższe dopuszczalne wartości wskaźników zanieczyszczeń dla niektórych substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego
Rodzaj substancji | Rodzaj produkcji | Najwyższa dopuszczalna wartość1,2 [mg Hg/l ścieków] | |
średnia dobowa | średnia miesięczna | ||
rtęć | elektroliza chlorków metali alkalicznych za pomocą elektrolizerów rtęciowych3 | 0,2 | 0,05 |
zakłady przemysłu rtęciowego stosujące katalizatory rtęciowe:
|
0,1
0,1 |
0,05
0,05 | |
produkcja katalizatorów rtęciowych stosowanych w produkcji chlorku winylu | 0,1 | 0,05 | |
produkcja organicznych i nieorganicznych związków rtęci, z wyjątkiem katalizatorów rtęciowych stosowanych w produkcji chlorku winylu | 0,1 | 0,05 | |
produkcja baterii galwanicznych zawierających rtęć | 0,1 | 0,05 | |
przemysł metali nieżelaznych
|
0,1
0,1 |
0,05
0,05 | |
zakłady oczyszczania toksycznych odpadów zawierających rtęć | 0,1 | 0,05 | |
inne zakłady | 0,06 | 0,03 |
1 najwyższe dopuszczalne wartości obowiązują do 31.12.2007
2 najwyższe dopuszczalne wartości obowiązują od 01.01.2008
3 wartości dopuszczalne stosują się do całkowitej ilości rtęci obecnej we wszystkich zawierających rtęć składnikach odprowadzanych z terenu zakładu
Załącznik nr 5
Najwyższe dopuszczalne wartości wskaźników zanieczyszczeń dla ścieków z oczyszczania gazów odlotowych i z procesu termicznego przekształcania odpadów1
Nazwa wskaźnika [mg/kg] | Najwyższa dopuszczalna wartość2 |
rtęć i jej związki w przeliczeniu na rtęć (Hg) | 0,03 |
1 najwyższe dopuszczalne wartości wskaźników zanieczyszczeń dla ścieków pochodzących z oczyszczalni gazów odlotowych z procesów termicznego przekształcania odpadów stosuje się od 28.12.2005
2 analizę wykonuje się z próbek niefiltrowanych
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 20 lipca 2002 r. w sprawie sposobu realizacji obowiązków dostawców ścieków przemysłowych oraz warunków wprowadzania ścieków do urządzeń kanalizacyjnych (DzU nr 129, poz. 1108).
Dopuszczalne warunki wskaźników zanieczyszczenia w ściekach przemysłowych wprowadzanych do urządzeń kanalizacyjnych
Wskaźnik zanieczyszczenia [mg Hg/l] | Wartość | Zalecane metody badań próbek ścieków |
rtęć | 0,1 | bezpłomieniowa absorpcyjna spektrometria atomowa |
Rozporządzenie Ministra Środowiska z 27 lipca 2004 r. w sprawie dopuszczalnych mas substancji, które mogą być odprowadzane w ściekach przemysłowych (DzU nr 180, poz. 1867).
Dopuszczalne masy niektórych substancji szczególnie szkodliwych, które mogą być odprowadzane w oczyszczonych ściekach przemysłowych, w jednym lub więcej okresach, przypadające na jednostkę masy wykorzystywanego surowca, materiału, paliwa lub powstającego produktu
Rodzaj produkcji | Jednostka miary | Najwyższe dopuszczalne wartości w jednym lub więcej okresach3,4 | |
średnia dobowa | średnia miesięczna | ||
elektroliza chlorków metali alkalicznych za pomocą elektrolizerów rtęciowych | g Hg/t zainstalowanej zdolności produkcyjnej chlorku przy zastosowaniu
a) solanki obiegowej – 1 | 4 | 1 |
– 2 | 2 | 0,5 | |
b) solanki traconej – 1 | 20 | 5 | |
zakłady przemysłu chemicznego stosujące katalizatory rtęciowe
a) w produkcji chlorku winylu b) w innych procesach |
g Hg/t zdolności produkcyjnej chlorku winylu g Hg/kg przetworzonej rtęci |
0,2
10 |
0,1
5 |
produkcja katalizatorów rtęciowych stosowanych przy produkcji chlorku winylu | g Hg/kg przetworzonej rtęci | 1,4 | 0,7 |
produkcja organicznych i nieorganicznych związków rtęci, z wyjątkiem katalizatorów rtęciowych stosowanych przy produkcji chlorku winylu |
g Hg/kg przetworzonej rtęci |
0,1 |
0,05 |
produkcja baterii galwanicznych zawierających rtęć | g Hg/kg przetworzonej rtęci | 0,06 | 0,03 |
¹ wartości dopuszczalne stosuje się do całkowitej ilości rtęci obecnej we wszystkich zawierających rtęć ściekach odprowadzanych z terenu zakładu
² wartości dopuszczalne stosuje się do rtęci obecnej w ściekach z instalacji produkującej chlor
³ najwyższe dopuszczalne wartości w jednym lub więcej okresach – obowiązują do 31.12.2007
4 najwyższe dopuszczalne wartości w jednym lub więcej okresach – obowiązują od 01.01.2008
Dopuszczalne ilości rtęci w powietrzu
Rozporządzenie Ministra Środowiska z 5 grudnia 2002 r. w sprawie wartości odniesienia dla niektórych substancji w powietrzu (DzU nr 1, poz. 12).
Wartości odniesienia dla rtęci w powietrzu dla terenu kraju, oznaczenie numeryczne oraz okres, dla których uśrednione są wartości odniesienia, z wyłączeniem parków narodowych i obszarów ochrony uzdrowiskowej
Nazwa substancji | Oznaczenia numeryczne substancji (numer CAS)a | Wartości odniesienia w µg/m³ uśrednione dla okresu | |
jednej godziny | roku kalendarzowego | ||
Rtęćd | 7439-97-6 | 0,7 | 0,04 |
a oznaczenie numeryczne substancji wg Chemical Abstracts Service Registry Number
d jako suma rtęci i jej związków
Źródła
- Kurland L.T., Faro S.M., Seidler H.: Minamata disease. The outbreak of neurological disorder in Minamata, Japan and its relationship to the ingestion of sea food contaminated by mercuric compounds. “World Neurology” 1/1960.
- Ratcliffe H.E., Swanson G.M., Fisher L.J.: Human exposure to mercury: a critical assessment of the evidence of adverse effects. “J. Toxicol. Environ. Health” 49/1996.
- Seńczuk W.: Toksykologia, PZWL, Warszawa 1994.
- Stein E.D., Cohen Y., Winer A.M.: Environmental distribution and transformation of mercury compounds, “Critical Review in Environ. Sci. Technol.” 26/1996.
- Dutkiewicz T.: Chemia toksykologiczna. PZWL. Warszawa 1974.
Artur Kowalski
dr Przemysław Niedzielski
prof. zw. dr hab. Jerzy Siepak
Zakład Analizy Wody i Gruntów, Wydział Chemii
Uniwersytet im. A. Mickiewicza, Poznań
dr Leonard Boszke
Ochrona Środowiska, Collegium Polonicum
Uniwersytet im. A. Mickiewicza, Słubice
Tytuł i śródtytuły od redakcji