Ртуть и ее поведение в морской экосистеме

Н.М. Юденкова

Среди токсических металлов ртуть является одним из наиболее опасных загрязнителей и поэтому представляет собой большой интерес для экотоксикологии. Накопление монометилртути в морской среде – важная проблема, касающаяся здоровья человека, так как воздействие метилртути на организм человека происходит главным образом через употребление в пищу морских продуктов. Ртуть существует в морской среде в виде множества физических и химических форм с огромным разнообразием свойств, которые определяют сложный механизм ее распространения, накопление в живых организмах и отравляющий эффект. Наиболее важные химические формы ртути – это элементарная ртуть (Hg0), неорганическая ртуть (Hg2+), монометилртуть (CH3Hg+), диметилртуть (CH3HgCH3). Эти формы в биогеохимическом цикле ртути могут перемещаться в атмосферу, в водную среду, а также в континентальные экосистемы [4].

За последнее десятилетие внедрение усовершенствованных методов сбора образцов, их обработки, появление более чувствительных и специализированных аналитических приборов, а также более глубокие исследования загрязнения ртутью экосистем значительно улучшили имеющиеся знания по биогеохимическому циклу. Однако большая часть эколого-географических исследований по ртути за последние десятилетия выполнена для водоемов суши, в то время как морским экосистемам уделялось гораздо меньше внимания. Известно, что данные по отдельным формам ртути в морской среде редки, и это создает большие сложности, связанные с определением содержания, общих объемов и потоков различных форм ртути в морской экосистеме.

Глобальный биогеохимический цикл ртути: влияние антропогенного фактора. Ртуть попадает в окружающую среду из различных природных и антропогенных источников. Подсчитано, что антропогенные выбросы в атмосферу составляют около 50-70% от ежегодного поступления (6000-7700 т) ртути в атмосферу Земли [6]. Антропогенные источники – сжигание топлива, бытовых и промышленных отходов, промышленное производство (например, обогащение руды, выплавка металлов и их сплавов и другие стадии металлургии) – являются основными статьями глобального потока ртути в природную среду. Вместе они составляют ежегодный объем 3600-4500 т. Природные источники представляют собой поступление ртути из океанских вод, в процессе дегазации мантии, вулканической деятельности, из геотермальных источников и районов, содержащих большие скопления ртутных минералов. Вместе эти источники составляют 3000 т в год, из которых 1000 т – континентального происхождения, 2000 т – морского происхождения. Глобальные выбросы ртути растут, возможно, из-за сжигания газа и угля, добычи руды и выплавки металлов, промышленного производства и сжигания отходов. Важно заметить, что кругооборот ртути на земном шаре, особенно в океанской части, продлевает влияние и активный «период жизни» ртути антропогенного происхождения (повторное включение в цикл). Примерно 1/3 общего потока поступающей в круговорот ртути (2000 т) циркулирует из океана в атмосферу и назад в океан, и большая часть этих поступлений из океана состоит из мигрирующей в кругообороте антропогенной ртути [3,5].

В распределении различных форм ртути в океанской экосистеме имеются некоторые закономерности. Например, концентрации растворенной ртути в прибрежных зонах океана значительно выше, чем в открытых частях. Также высоки они и в глубоководных зонах с недостатком кислорода, где процессы аккумуляции ртути идут более интенсивно за счет растворения частиц взвеси. Метилированные формы ртути были обнаружены в глубинных слоях открытых частей океана, в продуктивных зонах – там наблюдались самые высокие концентрации монометилртути и диметилртути. В общем метилированные формы ртути составляют 10% от общего объема ртути в природной среде. Элементарная ртуть обнаружена в активном слое и в более глубоких слоях океана.

Биогеохимическое поведение ртути. Основные пути трансформации различных форм ртути в отдельных природных компонентах уже определены, хотя механизмы реакции среды и биологические виды, вовлеченные в процесс превращения форм ртути в океане, остаются неопределенными. Бактериальное превращение неорганической ртути в монометилртуть является важной особенностью круговорота ртути в любой морской экосистеме, так как оно – первая стадия во всем процессе биоаккумуляции. Процесс метилирования происходит как в водной толще, так и в осадках пресных водоемов и эстуариев и осуществляется главным образом благодаря сульфатредуцирующим бактериям. В чисто морской среде преобладающей формой является диметилртуть, а монометилртуть в этой среде получается путем разложения диметилртути. Хотя еще одна точка зрения на этот процесс заключается в том, что оба процесса играют роль в образовании монометилртути в морских водах [4].

Вертикальный разрез толщи показывает следующее преобладающее распределение форм ртути: пониженные концентрации Hg0 , ионов Hg2+ и метилированных форм в активном слое и увеличение концентраций этих форм под термоклином. Механизм взаимопревращения форм ртути в морской среде следующий: Hg2+ превращается в элементарную ртуть и поступает в атмосферу или оседает на взвешенных частицах и постоянно депонируется в осадках.

Небольшие концентрации элементарной ртути Hg0 и диметилртути в активном слое – это результат газовой адсорбции из атмосферы, а осажденная на взвеси метилртуть попадает в активный слой океана с поверхностным стоком с суши. Интересно, что метилированные формы ртути имеют максимальную конц