πώς "ταξιδεύει" η ρύπανση του περιβάλλοντος;

Απόψε στην εκδήλωση για τις Σκουριές και το μικρό Γαλατικό Χωριό της Χαλκιδικής, θα κάνω ένα απλό πείραμα για να δείξω πώς "ταξιδεύει" η ρύπανση.

Υλικά:

ένα μπουκάλι με νερό, 

λίγες σταγόνες μερκουρόχρωμα και

μερικά καλαμάκια.

ρίχνουμε λίγες σταγόνες μερκουρόχρωμα στο νερό και το νερό γίνεται φαιοκίτρινο/πορτοκαλί/καφέ (ανάλογα με το πόσες σταγόνες θα ρίξουμε).

Στη συνέχεια, κρατάμε το μπουκάλι οριζόντιο και με ένα ψαλιδάκι κάνουμε 3 τρύπες και βάζουμε 3 καλαμάκια όπως δείχνει η φωτογραφία...

Το μπουκάλι του πειράματος λοιπόν είναι ο υπόγειος υδροφόρος ορίζοντας σε όποια περιοχή ζείτε, είτε στο Σχίνο στο Λουτράκι, είτε στην Μεσσαπία στην Εύβοια, είτε στον Ασωπό, είτε στις Σκουριές...

Αν μια γεώτρηση έχει (ή θα αποκτήσει) πρόβλημα με ...βαρέα μέταλλα (π.χ. το άσπρο καλαμάκι) τότε το ίδιο πρόβλημα θα έχει αργά ή γρήγορα και μια άλλη γεώτρηση λίγα χιλιόμετρα πιο κάτω κι ας είναι σε άλλο βάθος ή με άλλο χρώμα καλαμάκι!

Η ρύπανση ταξιδεύει λοιπόν και απλώνεται μέσω του νερού του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα!
Και αυτό δεν γίνεται μόνο σε λίμνες / ποτάμια και υπόγειους υδροφόρους ορίζοντες αλλά και στη θάλασσα...

Ας φανταστούμε ότι το μπουκάλι της φωτογραφίας είναι το Αιγαίο Πέλαγος και έχουμε ρύπανση σε ένα σημείο του. Τα καλαμάκια ας φανταστούμε είναι τα δίχτυα των ψαράδων. Επειδή η ρύπανση απλώνεται...το πρόβλημα δεν θα το έχει μόνο ένας ψαράς στα δίχτυα του αλλά όσοι ψαρεύουμε στο ....Αιγαίο Πέλαγος.

Τέλος, ένα άλλο χαρακτηριστικό των βαρέων μετάλλων που πρέπει να γνωρίζουμε και να μας απασχολεί είναι η βιοσυσσώρευση.

[τα παρακάτω λινκ είναι από την ένωση του μήνα Διμεθυλοϋδράργυρος

Dimethyl-mercury Η χημική ένωση του μήνα  [Ιανουάριος 2010] 

Βιοσυσσώρευση - Βιομεγέθυνση

Βιοσυσσώρευση (bioaccumulation) είναι η συσσώρευση μιας ουσίας, όπως μιας τοξικής χημικής ένωσης, σε διάφορους ιστούς ενός ζώντος οργανισμού. Βιοσυσσώρευση πραγματοποιείται σε έναν οργανισμό, εάν η ταχύτητα πρόσληψης μιας ουσίας είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα απέκκρισης ή τον μεταβολικό μετασχηματισμό της ουσίας [Αναφ. 9β].

Βιομεγέθυνση (biomagnification) είναι η αυξανόμενη συγκέντρωση μιας ουσίας, όπως μιας τοξικής χημικής ένωσης, στους ιστούς οργανισμών ευρισκόμενων σε διαδοχικώς αυξανόμενα επίπεδα της τροφικής αλυσίδας. Ως αποτέλεσμα της βιομεγέθυνσης, οργανισμοί στην κορυφή της τροφικής αλυσίδας, γενικά, διακινδυνεύουν περισσότερο από μια έμμονη τοξική ουσία ή ρυπαντή σε σχέση με τους οργανισμούς που βρίσκονται σε χαμηλότερα επίπεδα [Αναφ. 9γ].

Βιοσυσσώρευση υδραργύρου σε διάφορους οργανισμούς και βιομεγέθυνση της περιεκτικότητάς του από οργανισμό σε οργανισμό (υποθετικό παράδειγμα από την [Αναφ. 9δ]).

Δηλ. τα βαρέα μέταλλα επειδή είναι σταθερά και ΔΕΝ μεταβολίζονται, συσσωρεύονται μέσα στους ζωντανούς οργανισμούς και προκαλούν διάφορες σοβαρές ασθένειες, έως και θάνατο...

Ας δούμε για παράδειγμα τον υδράργυρο...

Ο βιογεωχημικός κύκλος του Hg είναι πολύπλοκος. Η μία μορφή του μετατρέπεται στην άλλη. Ιδιαίτερα ενδιαφέρει η μορφή του CH3Hg+ που είναι η τοξικότερη και υπόκειται σε βιομεγέθυνση. Τελικά ο Hg καταλήγει στα ιζήματα, στα ψάρια και σε άλλους οργανισμούς, όπως επίσης και στην ατμόσφαιρα ως (CH3)2Hg (όπου υπόκειται σε φωτοδιάσπαση) ή ατμοί Hg.

  όταν μιλάμε για υδράργυρο και γενικότερα βαρέα μέταλλα, πρέπει να έχουμε υπόψη μας και την περίπτωση της Μιναμάτα...

Η ασθένεια Minamata και ο υδράργυρος [Αναφ. 8]

Οι περιοχές της Ιαπωνίας όπου υπήρξαν θύματα της ασθένειας Minamata (κόλπος της Minamata και περιοχή του ποταμού Agano (από την [Αναφ. 7β]).

Η μικρή παραθαλάσσια πόλη Minamata βρίσκεται στην επαρχία Kumamoto της Ιαπωνίας, στη θάλασσα Yasushiro στο νησί Kyushu. Η πόλη ήταν παραδοσιακά αγροτική με καλλιέργειες ρυζιού και παραγωγής αλατιού σε μια περιοχή του κόλπου. Η διατροφή των κατοίκων ήταν κυρίως ψάρια και άλλα θαλασσινά. Μετά τον πόλεμο ιδρύθηκε η χημική εταιρεία Chisso που παρήγαγε ακεταλδεΰδη και βινυλοχλώριδιο.

Το εργοστάσιο αναπτύχθηκε και επεκτάθηκε με παράλληλη πληθυσμιακή αύξηση της πόλης. Στις συνθέσεις αυτές των βιομηχανικών προϊόντων χρησιμοποιούνταν ενώσεις υδραργύρου ως καταλύτες. Η αντίδραση παρασκευής της ακεταλδεΰδης βασίζεται στην αντίδραση ακετυλενίου και ύδατος που καταλύεται από άλατα υδραργύρου:

Τα υγρά απόβλητα του εργοστασίου χωρίς κάποια κατεργασία κατέληγαν στα νερά του κόλπου. Στις αρχές του 1950 οι κάτοικοι παρατήρησαν μια περίεργη συμπεριφορά των ζώων της περιοχής και ιδιαίτερα στις γάτες. Παρουσίαζαν δείγματα τρέμουλου, κραύγαζαν με πόνο, έκαναν παράξενες κινήσεις και ορισμένες φορές "αυτοκτονούσαν" πέφτοντας στην θάλασσα. Ψάρια άρχισαν να πεθαίνουν σε μεγάλες ποσότητες και ορισμένα θαλασσοπούλια έπεφταν νεκρά.

Μέση συγκέντρωση υδραργύρου σε ψάρια της λίμνης St. Clair, Ontario (κατά το διάστημα 1993-1998) [Αναφ. 9α].

Το 1956 εμφανίσθηκε ο πρώτος ασθενής στην περιοχή που έπασχε από νευρολογικά συμπτώματα άγνωστης αιτίας (συσπάσεις, αδυναμία ελέγχου των κινήσεων, πόνοι στα άκρα, αδυναμία ορθής άρθρωσης και ομιλίας). Οι τοπικές αρχές συνέστησαν μια επιτροπή για τη διερεύνηση της ασθένειας και της αιτιολογίας της και συνεργάσθηκαν με τους επιστήμονες του πανεπιστημίου Kumamoto.

Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι επρόκειτο για δηλητηρίαση από βαρέα μέταλλα, που συσσωρεύονταν στον οργανισμό από την κατανάλωση ψαριών και διθύρων, αλλά δεν τη συσχέτισαν με την περιβαλλοντική ρύπανση της περιοχής.

Το 1965 ασθένεια με ίδια συμπτώματα παρουσιάσθηκε στην περιοχή του ποταμού Agano της επαρχίας Niigata της Ιαπωνίας. Η νευρολογική ασθένεια ονομάσθηκε από τότε ασθένεια Minamata-Niigata.

Το 1968 το Υπουργείο Υγείας της Ιαπωνίας κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η νευρολογική ασθένεια ήταν αποτέλεσμα της δηλητηρίασης από ενώσεις-παράγωγα του μεθυλιωμένου υδραργύρου. Προσδιόρισε ότι η ρύπανση προέρχονταν από τη μονάδα παραγωγής ακεταλδεΰδης του εργοστασίου της Chisso στη Minamata και από το εργοστάσιο της βιομηχανίας Showa Denko, που βρίσκονταν στον ποταμό Agano.

Οι διάσημες φωτογραφίες (Tomoko Uemura in Her Bath) του William Eugene Smith, από το δράμα της Minamata.

Οι ενώσεις αυτές περιέχονταν σε μεγάλες ποσότητες στα υγρά απόβλητα των εργοστασίων, που αποβάλλονταν στον κόλπο Minamata και στον ποταμό της επαρχίας Niigata. Ο υδράργυρος επίσης μεθυλιώνεται και στο θαλάσσιο νερό. Οι μεθυλιωμένες ενώσεις του υδραργύρου συσσωρεύονται αρχικά στο πλαγκτόν, που καταναλώνεται από τα μικρά ψάρια και τα μικρά ψάρια τρώγονται από μεγαλύτερα. Η τροφική αλυσίδα λειτουργεί ως κλίμακα βιοσυσσώρευσης και βιομεγέθυνσης. Οι ενώσεις αυτές συσσωρεύονταν εξαιτίας της λιποδιαλυτότητάς τους στους λιπώδεις ιστούς των ψαριών και οι κάτοικοι δηλητηριάζονταν σιγά-σιγά με την κατανάλωση των τοπικών ψαριών, που ήταν η κύρια τροφή τους.

Μέχρι το 2001 παρουσιάσθηκαν 2.265 περιπτώσεις στην περιοχή του κόλπου Minamata με την νευρολογική ασθένεια, σε ορισμένες περιπτώσεις και νεαρά παιδιά που γεννήθηκαν με νευρολογικές διαταραχές και 690 άτομα στην περιοχή του ποταμού Agano.

Το 1968 η εταιρεία Chisso έκλεισε το εργοστάσιο ακεταλδεΰδης, όταν άλλαξε η τεχνολογία και η σύνθεσή άρχισε να πραγματοποιείται βιομηχανικά χωρίς την χρήση υδραργυρικών ενώσεων ως καταλυτών. Το 1963 ξεκίνησε η δίκη των υπευθύνων του εργοστασίου, ενώ από το 1959 ο γιατρός της εταιρείας σε πειράματα με γάτες βρήκε ότι τα υγρά απόβλητα ήταν υπεύθυνα για την νευρολογική ασθένεια. Η εταιρεία στην αρχή προσπάθησε να αποζημιώσει τους ασθενείς και τις οικογένειές τους με περιορισμένες οικονομικές αποζημιώσεις, αλλά το 1970, μετά από 7 χρόνια δικαστικών μαχών, οι δικαστές κήρυξαν την εταιρεία υπεύθυνη και ζήτησαν αποζημίωση 3,2 εκατομμυρίων $ για την πρώτη ομάδα ασθενών, που παρουσίαζαν τα σοβαρότερα συμπτώματα της νευρολογικής ασθένειας.

Βιβλιογραφία - Πηγές από το Διαδίκτυο

  1. (α) Merck Index, 12th ed, σελ. 550. (β) Material Safety Data Sheet: "Dimethylmercury, 95%". (γ) National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA): "Contaminants in Aquatic Habitats at Hazardous Waste Sites: Mercury", NOAA Technical Memorandum NOS ORCA 100 (1996)

  2. (α) Barron RA (ConneXions): "The Myth, Reality, and History of Mercury Toxicity". (β) Buckton GB: "On the Isolation of the Radical, Mercury Methyl", Ann, 108:103, 1858. (γ) Greenwood NN, Earnshaw A: "Chemistry of the Elements", Pergamon Press, 1st ed. 1984, σελ. 1416-1420. (γ) Toribara TY, Clarkson TW, Nierenberg DW: "More on working with dimethylmercury", Chemical & Engineering News, 75(24): 6 1997. (δ) Pazderová J, Jirásek A, Mráz M, Pechan J: ^"Post-mortem findings and clinical signs of dimethyl mercury poisoning in man^", International Archives of Occupational and Environmental Health,

33(4):323-328, 1974 (Abstract).

  3. Taber KH, Hurley RA: "Mercury Exposure: Effects Across the Lifespan", J Neuropsychiatry Clin Neurosci 20:iv-389, 2008.

  4. (α) Witt SF (U.S. Department of Labor Occupational Safety & Health Administration): "Hazard Information Bulletin - Dimethylmercury". (β) Endicott K: "The Trembling Edge of Science", Darmouth Alumni Magazine, April 1998. (γ) Cotton S (Bristol University: The Molecule of the Month): "Dimethylmercury and Mercury Poisoning: The Karen Wetterhan Story". (δ) Nierenberg DW, Nordgren RE, Chang MB, Siegler RW, Blayney MB, Hochberg F, Toribara TY, Cernichiari E, Clarkson T: "Delayed Cerebellar Disease and Death after Accidental Exposure to Dimethylmercury", The New England Journal of Medicine, 338(23):1672-1676, 1998 [πλήρης ιατρική παρουσίαση του περιστατικού]. (ε) Weiss B, Clarkson TW, Simon W: "Silent Latency Periods in Methylmercury Poisoning and in Neurodegenerative Disease", Environmental Health Perspectives, 110(5): 851-854, 2002 (αρχείο PDF 141 KB). (στ) Goldberg C (New York Times, 3/10/1997): "Colleagues Vow to Learn From Chemist's Death".

  5. (α) Parella Τ (BRUKER Biospin): "NMR Periodic Table: Mercury NMR". (β) O'Halloran TV, Singer CP (NorthWestern University): "199-Hg-NMR Standards". (γ) Hoffman R (Hebrew University: "(Hg) Mercury NMR".

  6. (α) O'Carroll RE, Masterton G, Dougall N, Ebmeier KP, Goodwin GM: "The neuropsychiatric sequelae of mercury poisoning. The Mad Hatter's disease revisited", The British Journal of Psychiatry, 167: 95-98, 1995 (Abstract). (β) Darmouth TOXIC METALS Research Project: "Mercury: Element of the Ancients". (γ) Bakir F, Damluji SF, Amin-Zaki L, Murtadha M, Khalidi A, Al-Rawi NY, Tikriti S, Dhahir HI, Clarkson TW, Smith JC, Doherty RA: "Methylmercury Poisoning in Iraq. An interuniversity report", Science, 181:230-241, 1973 (αρχείο PDF 2,78 MB). (δ) Snyder RD, Seelinger DF: "Methylmercury poisoning: Clinical follow-up and sensory nerve conduction studies", Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry 39:701-704, 1976 (αρχείο PDF 512 KB). (ε) Hill WH: "A report on two deaths from exposure to the fumes of a di-ethyl mercury", Can J Pub Health 34:158-60, 1943.

  7. (α) Sacramento Watershed Program: "The Mercury Problem: Importance of Bacteriological Processes". (β) Baldi F: "Metal Ions in Biological Systems, Vol.34: Mercury and Its Effects on Environment and Biology", edited by A. Sigel and H. Sigel, 1997 (Google Books).

  8. (α) Wikipedia: "Minamata disease". (β) "Minamata Desease Archives". (γ) Ministry of the Environment (Government of Japan): "Minamata Disease The History and Measures" (2002).

  9. (α) Environment Canada (Ministry of the Environment, Canada): "What is happening? Introduction to mercury". (β) The Free Dictionary: "Bioaccumulation". (γ) The Free Dictionary: "Biomagnification". (δ) US Geological Survey - South Florida Restoration Forum: "Mercury, Part 2: What is the Cause of the South Florida Mercury Problem?"

'Αρθρα από το Διαδίκτυο γενικότερου ενδιαφέροντος για τον υδράργυρο

- Liu J, Shi J-Z, Yu L-M, Goyer RA, Waalkes MP: "Mercury in Traditional Medicines: Is Cinnabar Toxicologically Similar to Common Mercurials? (Minireview)", Experimental Biology and Medicine 233:810-817, 2008.

- Calvert JB: "Mercury: The role of mercury, especially its uses in science and engineering" (Ενδιαφέρουσα ιστορική ανασκόπηση, 2002)

- Darmouth TOXIC METALS Research Project: "Mercury: Element of the Ancients".

- United States Environmental Protection Agency: Mercury Study-Report to Congress (December 1997): (α) Volume I: Executive Summary (αρχείο PDF 1,4 MB). (β) Volume II: Executive Summary (αρχείο PDF 1,6 MB). (γ) Volume III: Fate and Transport of Mercury in the Environment (αρχείο PDF 4,4 MB).

- Nutelson EA, Bkrmenthal BJ, Fred HL: "Acute Mercury Vapor Poisoning in the home", Chest, 59:677-678, 1971 (αρχείο PDF, 567 KB).