Kontaminace rtutí na kalifornských vodních cestách - Mercury contamination in California waterways

Kontaminace rtutí na kalifornských vodních cestách představuje hrozbu jak pro životní prostředí, tak pro lidské zdraví. Kořeny problému jsou v těžbě zlata; od Kalifornská zlatá horečka, rtuť byl použit pro těžbu zlata. Historicky bylo v těžebním procesu ztraceno 10–30% rtuti, což vedlo k rozsáhlé kontaminaci říčních a jezerních sedimentů. Mnoho vodních útvarů ve stavu Kalifornie upozornění na spotřebu medvědích ryb kvůli obsahu rtuti.

Historie kalifornské těžby

Monitory (vodní kánony) v rýhovacích dolech sloužící k odbourávání sedimentu kvůli expozici zlata.

Lze vystopovat kalifornskou zlatou horečku James Marshall objevení zlata dne 24. ledna 1848 Majetek Johna Suttera.[1] Marshall stavěl pilu přímo u řeky pro Suttera a v noci před ikonickým objevem zlata Marshall odváděl vodu z americké řeky přes dřevařský mlýn, který stavěl opěrku, aby odplavil uvolněný štěrk a špínu. Následujícího rána (24. ledna 1848) objevil kovové skvrny, kde říční voda protékala pilou. Okamžitě si myslel, že je to zlato, ale neudělal to, dokud nebyla dokončena Sutterova pila.[1]

V době následujícího jara, Marshallova objevu zlata, začala největší zlatá horečka v americké historii. V tomto krátkém roce vzrostla populace původních obyvatel ze 14 000 na 100 000.[1] Populace se do roku 1892 opět zvýšila na 250 000.[1]

Zlato se snadno vytahovalo z řek tím, že nabíralo a zaplavovalo říční půdu a štěrk. Byla také vyvinuta metoda pro lov při dně pomocí vlečné sítě pro těžbu více zlata najednou. Jednalo se o tažení kovových košů a hrábě přes koryta řeky, aby rozvířilo zlato a nabralo štěrk bohatý na zlato. To bylo později, když zlato v korytě řeky nebylo tak hojné, že byly vyvinuty nové těžební techniky pro efektivnější těžbu zlata ze země.[2] Jednou z hlavních a také nejničivějších metod byla metoda hydraulické těžby. Jednalo se o přesměrování vody z řeky do úzkého kanálu, do velké plátěné hadice a železné trysky. Pak tyto vodní kánony, které se říkalo monitory, vystřelily proud velmi vysokého tlaku, který by rozbil svahy. Voda, kejda a úlomky, většinou štěrk, tekly přes velké stavidla a odvodňovací tunely.[3] To bylo také tehdy, když se rtuť začala používat k těžbě zlata z masy rudy a bahna.[2]

Využití rtuti při těžbě zlata

Během těžby se historicky používala rtuť, jinak nazývaná „rtuť“.[2] Během hydraulické těžby, kdy voda, kal a úlomky tekly přes stavidla a odvodňovací tunely, byly částice také smíchány s kapalnou rtutí.[3] Rtuť byla použita během těžby během procesu těžby. Rtuť byla použita k přilákání zlata a někdy stříbra z těžební rudy k těžbě.[4] Nejběžnějším použitím rtuti pro těžbu byl proces zvaný sloučení rtuti.

Způsob, jakým tento proces funguje, spočívá v tom, že horník smíchá prvek rtuť s těžební bahnem nebo rudou, rtuť se poté přichytí ke zlatu, čímž se oddělí od rudy a bahna a vytvoří jeden pevný kus rtuti a zlatého amalgámu.[5] Dodatečné oddělení od bahna a rudy se provádí promýváním rudy vodou, dokud nezůstane jen amalgám. Dalším krokem procesu je oddělení skutečného zlata od dnes zbytečné rtuti. Způsob, jakým se to děje, spočívá v tom, že horníci zahřívají amalgám rtuti a zlata na vysokou teplotu, aby odpařili rtuť a zůstalo jen velmi žádané zlato.[5] Odpařování rtuti vyžaduje teplotu nejméně 357 ° C.[6] Kromě amalgámu obsahujícího rtuť a zlato je v odplavené bahně a rudě stále ještě přítomna určitá zbytková rtuť, někdy označovaná jako hlušina. Když jsou tyto hlušiny odstraněny a během procesu praní, velké množství zbývající rtuti často znečišťuje a infiltruje místní ekosystémy a zejména vodní toky kolem a dolů z těžebních lokalit.[3][5] Došlo ke ztrátě 10–30% rtuti použité během procesu těžby za sezónu, což vedlo k vysoce kontaminovaným sedimentům na těžebních lokalitách a po nich.[3] Jsou přítomny nejvyšší úrovně kontaminace rtutí, které lze získat zpět do oblasti Placer v Kalifornii.[3]

Dopady na životní prostředí

Rtuť způsobila vodní a vývojové deformace vodního ptactva.

Když rtuť poprvé vstupuje do vodních cest a ekosystémů, považuje se za elementární anorganickou rtuť. Teprve v ekosystémech se elementární anorganická rtuť přemění metylortuť organizmy obyvatel a různými formami bakterií.[7] Tyto bakterie jsou známé jako anaerobní bakteriální druhy, které v případě bakterií převádějí elementární rtuť na metylortuť methylát oxidovaná rtuť na metylortuť.[7]

Prostředí, ve kterém se hladiny metylortuti vyskytují nejčastěji na vysokých úrovních, nebo budoucí vysoká rizika, jsou mokřady, nově zaplavené nádrže, vodní oblasti v blízkosti těžebních lokalit nebo továren, zátok a vodních toků s nízkými hodnotami pH. Pokud jsou tyto faktory vystaveny vysoké hladině rtuti, jsou domovem bakterií, které ji zpracovávají.[8] Tyto bakterie obsahující metylortuť jsou potom konzumovány další vyšší úrovní v potravinovém řetězci. Některé bakterie obsahující metylortuť také vylučují toxin přímo do vody.[8]

Tato nově transformovaná forma rtuti (methylrtuť) se poté začne bioakumulovat u mnoha druhů obývajících kontaminované vodní cesty a ekosystémy.[5] Zvířata hromadí metylortuť v těle rychleji, poté opouští své systémy, což vede k tomu, že každý následující druh v potravinovém řetězci konzumuje vyšší hladiny metylortuti. Úrovně bioakumulace toxické metylortuti jsou nejvyšší u větších druhů dravých ryb, zvířat konzumujících ryby a lidí, kteří jsou pro člověka významným zdrojem potravy, způsobují mnohem větší starosti.[8] Ačkoli stopy metylortuti byly nalezeny také u plazů, obojživelníků, bezobratlých, flóry, ptáků a dokonce i v okolní půdě.[3]

Mezi mnoho zdravotních účinků metylortuti na divokou zvěř patří reprodukční problémy a redukce, problémy s enzymy a imunitním systémem, vývojové problémy a genetické změny.[8] Tyto problémy měly největší dopad na vodní ptactvo kvůli vysoké stravě ryb. Mezi vodní ptactvo, které zažívá největší problémy s metylortutí, patří volavka bílá, potápěčská kachna, volavky a loons. Výzkum a vědecké průzkumy prokázaly dramatické snížení počtu Loonských kuřat a změnu mladistvých volavek přímých v korelaci s vysokou hladinou metylortuti.[8] Ekosystémy s metylortutí i selenem mohou produkovat ještě jedovatější a potenciálně smrtící směs pro divokou zvěř.[8]

Dopady na lidské zdraví

Oblasti v Kalifornii s doporučeními ohledně spotřeby ryb kvůli kontaminaci rtutí.[9]

Bylo provedeno mnoho studií a negativních dopadů na zdraví, které přímo souvisejí s kontaminací rtutí jak v potravinách, tak v životním prostředí. Jedním z hlavních zdrojů kontaminace rtutí a její nadměrné spotřeby jsou ryby, které jsou již kontaminovány vysokou úrovní rtuti. Rtuť může narušit, poškodit a dokonce zničit fungující nervovou tkáň, podobně jako olovo.[10] Nadměrná konzumace metylortuti může také snížit reakci imunitního systému, poškodit nervový systém, včetně koordinace, hmatu, chuti a zraku.[8]

Jednou z hlavních zdravotních hrozeb způsobených nadměrnou spotřebou těchto vysokých hladin rtuti je vývoj poruch učení a vývojových problémů u dětí. Je to důsledek nadměrné expozice rtuti po narození a / nebo nadměrné konzumace vysoké hladiny rtuti u matky během těhotenství. Velké obavy spočívají v tom, že rtuť může mezi těhotnou matkou procházet placentou k nenarozenému plodu.[10] Forma, kterou rtuť spotřebovává, je metylortuť, kterou federální vláda klasifikovala jako neurotoxin, který je popisován jako jedovatá látka, která napadá nervový systém a zhoršuje funkci nervu a nervové tkáně.[11] I malé množství tohoto neurotoxinu může způsobit problémy s vývojem mozku a nervového systému. Účinky tohoto dělohy (před narozením v děloze)[11] přenos může také trvat několik měsíců nebo dokonce let, než se objeví příznaky, což ztěžuje zpětné vysledování. Formy, které se projeví expozice metylortuti, spočívají v tom, že dítě bude mít kratší rozpětí pozornosti, špatnou jemnou motoriku, pomalý vývoj jazyka, vizuálně prostorové schopnosti (jako je kreslení) a paměť.[10] Expozice a spotřeba metylortuti matkami před těhotenstvím může být také stejně závažná jako expozice během těhotenství, protože metylortuť se pomalu vylučuje z těla, někdy trvá měsíce, než zcela opustí systém jednotlivců. To může výrazně ovlivnit vývoj plodů, protože během prvních dvou měsíců těhotenství dochází k mnoha důležitým vývojovým stádiím nervového systému a mozku. Odborníci na zdraví mají podezření, že děti jsou více náchylné k methylortuti než dospělí, protože konzumují více jídla v poměru k jejich celkové tělesné hmotnosti, což způsobuje vyšší procento kontaminace.[10] Byl vyvozen závěr, že 60 000 dětí narozených každý rok je vystaveno riziku neuro-vývojových účinků v důsledku expozice metylortuti in utero.[8]

Další formou expozice člověka elementární rtuti je vdechování odpařené formy prvku přímo z jeho zdroje v životním prostředí. Tato forma expozice je obzvláště běžná ve starých těžebních lokalitách a v jejich okolí.[8] Tato forma expozice může způsobit zánět dásní, třes, poškození gastrointestinálního traktu, méně efektivní produktivitu enzymů a ve vzácných případech selhání ledvin.[8]

Odstranění z vody

Bylo provedeno mnoho studií o čištění a extrakci rtuti z vodních zdrojů a někdy i z postižených půd kolem kontaminovaných vodních zdrojů. Některé z těchto metod, které jsou neustále zkoumány a vzorkovány, jsou používány vysoce účinná kapalinová chromatografie (HPLC) v kombinaci s hmotnostní spektrometrie s indukčně vázanou plazmou (ICP-MS).[12] Protože různé formy rtuti mají různé formy toxicity, umožňuje tato metoda odstranění každé formy a důkladné studium toxicity a možného poškození každé jednotlivé formy. Je to proto, že typická koncentrace metylortuti ve vodních zdrojích a ethylortuť je pod mírou detekce, ale to nutně neznamená nepřetržité hromadění v těle spotřebitele, jinak bude mít prostředí příznaky. Nejběžnější metodou speciace pro odstranění je plynová chromatografie nebo vysokotlaká kapalinová chromatografie spárovaná s fluorescenčními, přírodními prvky a fotometrickými detektory.[12] Nevýhodou této formy detekce je, že vyžaduje velmi velké množství vzorků k testování úrovně koncentrace a toxicity. Jiné metody zahrnují nabíjení iontů k oddělení toxických prvků a toxinů od vody pro extrakci. Tyto metody jsou v současné době nejběžnější pro použití v Číně pro odstraňování těchto toxických těžkých kovů pro použití v pitné vodě.[12] Jednou z teorií, která je testována federální vládou, aby vyčistila metylortuť z vodních cest, je najít bakterii, která přeměňuje metylortuť zpět na elementární rtuť. Při tomto procesu transformace se elementární rtuť může přirozeně odpařovat a odpařovat z vodních cest.[7]

Viz také

Citované práce

  1. ^ A b C d „Přehled zlaté horečky“. www.parks.ca.gov. Citováno 2016-05-09.
  2. ^ A b C „Hydraulická těžba, těžební techniky, těžba podzemí, těžba mědi, těžba olova“. www.greatmining.com. Citováno 2016-05-09.
  3. ^ A b C d E F Alpers, Charles; Hunerlach, Michael (květen 2000). „Kontaminace rtutí z historické těžby zlata v Kalifornii“ (PDF). USGS: Věda pro měnící se svět. Citováno 13. května 2016.
  4. ^ „Zpracování zlata: Využití rtuti při těžbě zlata - MiningFacts.org“. www.miningfacts.org. Citováno 2016-04-21.
  5. ^ A b C d ":: WorstPolluted.org: Zprávy o projektech". www.worstpolluted.org. Citováno 2016-05-09.
  6. ^ „Rtuť v laboratoři“. www.ilpi.com. Citováno 2016-05-09.
  7. ^ A b C „Více druhů bakterií převádí elementární rtuť na toxickou metylortuť | Úřad pro vědu USA (DOE)“. science.energy.gov. Citováno 2016-05-09.
  8. ^ A b C d E F G h i j „Rtuť v životním prostředí“. www2.usgs.gov. Citováno 2016-05-15.
  9. ^ Alpers, Charles; Hunerlacy, Michael (květen 2000). „Kontaminace rtutí z historické těžby zlata v Kalifornii“ (PDF). USGS: Věda pro měnící se svět. Citováno 12. května 2016.
  10. ^ A b C d Stříbro, Larry. „Merkur a poruchy učení: Průvodce rodiči“ (PDF). Rada pro ochranu přírodních zdrojů. Citováno 5. srpna 2011.
  11. ^ A b "Slovník a tezaurus | Merriam-Webster". www.merriam-webster.com. Citováno 2016-05-09.
  12. ^ A b C Chen, Dengyun; Jing, Miao; Wang, Xiaoru (6. září 2014). "Stanovení methylortuti ve vodě a půdě pomocí HPLC-ICP-MS" (PDF). Agilent Technologies. Agilent Technologies Inc.. Citováno 5. května 2016.