Rtuť se do atmosféry uvolňuje přirozeným způsobem (až 40 tun ročně), další podíl vzniká jako nepřímý nebo přímý důsledek lidské činnosti (hornictví, zemědělství, hutnictví, spalování fosilních paliv apod). Celkové množství rtuti ročně uvolněné do atmosféry se odhaduje přibližně na 150 000 tun.
Výsledky experimentů prováděných v ÚKZÚZ Opava prokázaly přítomnost rtuti v podzemních částech rostlin pěstovaných na kontaminovaných půdách. Dosud však nebylo prokázáno, jakým reakčním mechanismem rtuť do rostlin přechází.
TOXICKÉ VLASTNOSTI RTUTI
Těžké kovy (měď, zinek, kadmium, rtuť, olovo, chrom, nikl, mangan a železo) snadno pronikají potravním řetězcem do živých organismů, kde nastává jejich vstřebávání a kumulace.
Rtuť a její sloučeniny jsou nejstarší známé průmyslové jedy. Toxické projevy sloučenin rtuti a rtuti samotné závisí na formě a typu sloučeniny a na způsobu aplikace. Do organismu se rtuť dostává vdechováním, zažívacím traktem a difuzí pokožkou. Rtuť se vyznačuje velmi silnou afinitou k síře. Proto se pevně váže na thiolové skupiny bílkovin, včetně enzymů nebo na hemoglobin. Vazba rtuti na buněčné membrány může inhibovat aktivní transport živin, zejména cukrů.
Elementární rtuť je po požití často vyloučena bez dopadu na organismus. Jedná se o nejméně toxickou formu rtuti. Kovová rtuť se kontinuálně odpařuje do ovzduší a její páry jsou po nadechnutí rychle adsorbovány do krevního oběhu. Silné expozice mohou mít až smrtící účinek.
Anorganické sloučeniny rtuti jsou mírně toxické, přičemž sloučeniny rtuťné jsou obecně méně škodlivé než sloučeniny rtuťnaté, především z důvodu jejich menší rozpustnosti ve vodě i v kyselém prostředí. Mezi nejnebezpečnější sloučeniny rtuti patří methylrtuť, která vzniká z anorganických sloučenin působením methanogenních bakterií v anaerobním prostředí, např. v sedimentech sladkých i slaných vod. Protože je rozpustná ve vodě i v tucích, zůstává ve vodném prostředí, odkud přechází snadno do rybího masa. Toxicita methylrtuti vyplývá především z její schopnosti prostupovat přes dvě nejpřísnější ochranné bariéry v lidském organismu - plodovou placentu a hematoencefalickou bariéru mezi krví a mozkem.
ZDROJE ZNEČIŠTĚNÍ RTUTÍ
Primárními zdroji rtuti jsou větrná eroze (17,8 mil. kg), vypařování rtuti, z oceánů (7,6 mil. kg), říční odnos, zvětrávání hornin, těkání kovové rtuti z ložiskových akumulací, sopečná činnost (0,02 mil. kg), přírodní vody, lesní požáry (0,01 mil. kg) a vegetace (0,04 mil. kg). Minimálně 30 000 tun rtuti za rok se dostává do životního prostředí vypařováním rtuti z povrchu země a oceánů (páry kovové rtuti, těkavé organické sloučeniny rtuti).
Sekundárními zdroji jsou těžba, úprava a zpracování rud, zemědělství (pesticidy, krmiva, hnojiva), elektrochemie (elektrody, kaly z elektrolýzy solanek), katalytické procesy, baterie, lékařství (teploměry, zubní amalgamy), spalování fosilních paliv a odpadů.
V přízemní vrstvě ovzduší je rtuť přítomna ve formě plynné (páry rtuti) i pevné (částice anorganických a organických sloučenin). V průběhu těžby, zpracování rud, výroby a použití vytěká do ovzduší asi 1/3 světové produkce rtuti, přičemž celkové množství rtuti ročně uvolněné do atmosféry se odhaduje na 150 000 tun. Stabilita a toxicita rtuti představuje vážné ohrožení ještě ve vzdálenosti 100 km od zdroje.
Nekontaminované ovzduší vykazuje obsahy 0,15 až 0,18.10-6 mg/m3, ve městech a průmyslových oblastech vzrůstá koncentrace rtuti na 2 až 50.10-6 g/m3 a poblíž velkých zdrojů až na 0,1 mg/m3. NPK rtuti v ovzduší je 0,05 mg/m3.
Ve vodě se rtuť vyskytuje ve formě anorganických a organických sloučenin. Koncentrace rtuti v nekontaminovaných povrchových vodách se pohybuje v rozmezí setin až desetin mg/l, v zatížených lokalitách v desetinách až jednotkách mg/l. Nejvyšší mezní hodnota rtuti v pitné vodě v ČR je 1mg/l.
U anorganických forem rtuti převažují ve vodném slabě kyselém prostředí chlorokomplexy. Při pH 2-6 však dvojmocné ionty rtuti hydrolyzují. Hlavními organickými formami rtuti ve vodách jsou sloučeniny vznikají methylací účinkem vodních mikroorganismů. Methylace probíhá v horních sedimentačních vrstvách dna moří nebo sladkovodních jezer. Vzniklá methylrtuť je rychle zachycována drobnými vodními živočichy, kteří se stávají potravou ryb. Methylrtuť obsažená v rybím mase pak vstupuje do suchozemského potravního řetězce. V mase ryb ve vodách kontaminovaných rtutí dosahují koncentrace methylrtuti hodnot vyšších než 10 mg.kg-1.
Koncentrace rtuti v masech suchozemských zvířat je nižší, nepřesahuje 50 mg.kg-1. Koncentrace rtuti v potravinách s výjimkou ryb se udává od několika mg až do 50 mg.kg-1. V ČR je limitní hodnota koncentrace rtuti v potravinách pro poživatiny 0,002 mg.kg-1 a pro nápoje 0,002 - 0,005 mg.l-1.
V sedimentech lze očekávat spíše sloučeniny jednomocné rtuti, které mohou vznikat za redukčních podmínek. Obsah rtuti v sedimentech často poukazuje na celkovou kontaminaci dané lokality lépe, než okamžitá koncentrace ve vodě.
Rtuť se v půdách vyskytuje ve formě elementární Hg (až 30 %, nerozpustná ve vodě, avšak velmi těkavá), ve formě anorganických sloučenin Hg2+ s vysokou afinitou k organickým a anorganickým ligandům, a ve formě methylrtuti CH3Hg. Mikroorganismy v půdě jednak produkují methylrtuť a jednak redukují rtuťnaté sloučeniny na těkavou elementární rtuť. Na této činnosti se podílejí též kvasinky a některé houby. Při nízkém pH se rtuť sorbuje na humus, při vyšším na jílové minerály a oxidy Mn a Fe. Největší ztráta rtuti z půdy je těkáním.
Hodnota středního obsahu rtuti v půdě se pohybuje mezi 0,02-0,2 µg/g. V okolí velkých zdrojů rtuti bylo v půdách nalezeno až 22 µg/g. Všeobecně se uvádí, že vyšší obsahy se vyskytují v půdách se zvýšeným obsahem humusu. Nejvyšší přípustné obsahy škodlivých látek v půdě jsou stanoveny vyhláškou MŽP č. 13/1994 Sb. Pro lehké půdy je maximální přípustná hodnota rtuti 0,6 µg/g a pro ostatní půdy 0,8 µg/g .
MOBILITA A BIODOSTUPNOST RTUTI
Přímým zdrojem výživných i toxických prvků pro rostliny je půdní roztok, o jehož složení je v literatuře zatím dostupných velmi málo informací. Půdní roztok obsahuje kationty těžkých kovů, které málokdy existují v jednoduché formě, ale často vytvářejí komplexy. Kationtové kovy nebo iontové páry jsou ochotně adsorbovány půdními koloidy a jsou tak vtaženy do dynamické výměnné rovnováhy. Za mobilní a biodostupnou frakci je nejčastěji považována forma extrahovatelná vodou.
K charakteristice znečištění půdy se používají v podstatě dva chemické postupy. Jeden z nich se týká výběru extrakčních činidel, která jsou schopná extrahovat biodostupné kovy. Výsledky těchto extrakcí mohou v podstatě předpokládat množství kovů absorbovatelných rostlinami, zatím však nebylo prokázáno jakými mechanismy. K určení mobilních biodostupných frakcí těžkých kovů v půdách jsou obvykle vhodná slabá extrakční činidla, jako je destilovaná voda nebo roztoky neutrálních solí. Rtuť nemá pravděpodobně v metabolismu rostlin funkční postavení, ale mnoho biochemických procesů ovlivňuje velice negativně, má silné fytologické účinky. Žádný laboratorní experiment nemůže dostatečně přesně simulovat podmínky v přírodě (kyselé deště, různorodý odpad na skládkách, sorpční vlastnosti jednotlivých půd a minerálů, rozdílná schopnost rostlin stopové prvky přijímat).
Sledování koncentrace rtuti vyloužené z kontaminovaných půd a říčního sedimentu ukazuje, že říční sediment, přestože v původním vzorku obsahuje velké množství rtuti, má malou sorpční schopnost a při loužení uvolňuje do vyluhovacích činidel více rtuti, než vzorky půd. Sledování závislosti obsahu rtuti na velikosti zrna sledovaných materiálů ukázalo, že v nejjemnější frakci je nejvyšší obsah rtuti a s rostoucí velikostí zrna se obsah rtuti snižuje. Závislost je pravděpodobně exponenciální. U sedimentů je tato závislost ještě zřetelnější - obsah rtuti ve vzorku lineárně klesá s rostoucí velikostí zrna.
Na základě získaných výsledků můžeme předpokládat, že uvedenými slabými extrakčními činidly nedochází k uvolnění rtuti ze znečištěných půd do podzemních vod, a těmito reakčními mechanismy pravděpodobně nedochází ke kontaminaci vegetace. Protože se však jedná o laboratorní postup (odlišný od konkrétních, dlouhodobých podmínek v přírodě), nemůžeme s jistotou tvrdit, že nedochází k mobilitě rtuti do potravinového řetězce. Rtuť může být teoreticky vyluhována z kontaminovaných materiálů v podstatně nižších koncentracích, které jsou pod limitní hodnotou stanovení tohoto prvku.
RNDr. Vlasta Štefanidesová,
Ing. Zdenek Lacný, PhD.,
RNDr. Hana Otoupalíková,
Vysokoškolský ústav chemie materiálů, VŠB-TU, Ostrava
