Os aspectos ambientais do mercúrio são o impacto no meio ambiente das atividades humanas que emitem mercúrio , tóxico em todas as suas formas, e suas consequências para o ciclo biogeoquímico do mercúrio. Assim, em 1988 , as emissões naturais foram estimadas em 6.000 t / ano , contra, para as emissões artificiais, 1.100 t / ano , provenientes em particular da combustão do carvão , da incineração de resíduos contendo mercúrio, ' mineração de ouro ilegal em áreas tropicais e certas atividades industriais. Apesar da proibição do mercúrio para um número crescente de utilizações, o nível de mercúrio nos peixes marinhos - indicativo de poluição - continua a aumentar, atingindo níveis muito preocupantes em muitos mamíferos marinhos.
É útil ser capaz de diferenciar e rastrear as diferentes espécies de mercúrio porque eles podem evoluir rapidamente ao longo do tempo (metilação / desmetilação) e sua toxicidade difere muito, e medi-la em diferentes partes dos organismos estudados.
As análises isotópicas tornam mais fácil rastrear a origem da poluição ou contaminação ou ciclos sazonais de contaminação ou bioconcentração de mercúrio em entradas de mercúrio, por exemplo, em um lago
As medições de doses muito baixas de mercúrio no ar e água meteorítica ou gelo envolvem evitar cuidadosamente a contaminação não intencional de amostras por meio de coleta e equipamento de laboratório.
É neurotóxico , tóxico , ecotóxico e desempenha um papel desregulador endócrino .
O mercúrio é tóxico em todas as suas formas. É bioassimilável e bioacumulável ; É facilmente concentrado em organismos e em toda a cadeia alimentar (pirâmide alimentar), em particular em sedimentos ou águas doces, estuarinas ou marinhas ou na forma de metilmercúrio (CH 3 Hg), embora presente em pequenos traços na água, é concentrado até 10 milhões de vezes em organismos aquáticos (mexilhões, ostras e outros animais que se alimentam por filtração em particular). No topo da pirâmide alimentar, encontra-se muito concentrado em cetáceos (golfinhos, cachalotes, etc.) ou aves marinhas predadoras.
Na maioria dos países, é um dos contaminantes regulamentados na água, ar, solo, lodo de esgoto, certos materiais (contato com alimentos), alimentos, etc. por razões de proteção à saúde;
Não deve exceder 0,5 mg / kg de peso corporal (peso úmido) ou aproximadamente 2,5 mg / kg de peso corporal (peso seco) na dieta;
Na maioria dos países, é um dos 3 ou 4 metais prioritários selecionados para monitoramento químico, incluindo pela Diretiva-Quadro sobre a água na Europa (o padrão de qualidade ambiental (NQA) foi definido em 0,05 μg / L para a água).
Os materiais de embalagem de alimentos contendo alimentos úmidos e / ou gordurosos devem conter menos de 0,3 mg de água extraível por kg de material.
O mercúrio está presente na crosta terrestre, geralmente profundamente ou preso no solo. Alguns afloramentos contêm grandes quantidades. Estes são os locais que foram usados como minas de mercúrio, às vezes desde os tempos antigos.
Uma fonte de mercúrio é a desgaseificação gradual da crosta terrestre. Esse fenômeno é responsável pela liberação de grandes quantidades de mercúrio. No entanto, devido à sua universalidade, em um determinado local, esse fenômeno desempenha um papel menor. Mais localmente, fenômenos vulcânicos e certos gêiseres também podem ser a fonte de emissões atmosféricas significativas de mercúrio. Eles são as principais fontes naturais.
Tem, em parte, uma origem natural (perto de depósitos naturais e de certos gêiseres ou de certos incêndios florestais). O resto tem como origem as atividades humanas, e muitas vezes passa uma ou várias vezes pelo compartimento atmosférico.
A parcela antropogênica desse mercúrio varia muito de região para região.
No mar, pode vir especialmente de descargas industriais (ou ETAR urbana) terrígena ou corrosão de munições despejadas ( primers de fulminato de mercúrio de munição ); Peixes predadores de água doce e marinhos bioacumulam fortemente ( atum , marlin , espadarte, etc.).
Na América do Sul , a garimpagem de ouro é uma das principais fontes.
Nos Estados Unidos, onde o mercúrio é uma das principais fontes de poluição da chuva, ele viria principalmente das emissões de usinas elétricas a carvão , da combustão de petróleo e gás (especialmente gás profundo), indústria, incineração de resíduos e cremação ;
Na China , viria da produção de metais não ferrosos (fundição de zinco em particular), da combustão de carvão com alto teor de mercúrio e de certas atividades industriais (produção de baterias , lâmpadas fluorescentes , cimento são as mais importantes)., contribuindo com cerca de 45%, 38% e 17%, respectivamente, das emissões totais de mercúrio com base em dados de 1999.
Os débrousaillages por incêndios, incêndios florestais e outros incêndios de biomassa também são uma fonte de emissões .
Todo o planeta é afetado pelas emissões dos principais países industrializados (incluindo a China, que se tornou uma das principais fontes), incluindo as regiões polares que são até mesmo severamente afetadas, embora quase desprovidas de assentamentos humanos .
Essa poluição é duradoura (por exemplo, um estudo chinês mostrou que 20 anos após o fechamento de uma poluente fábrica de ácido acético em Songyuan (província de Jilin ), 16,7% dos cabelos dos residentes ainda continham um nível de mercúrio superior a 1 mg / kg (EPA valor de referência)): o mercúrio não é biodegradável (e a mesma molécula pode ser metilada ciclicamente e recontaminar a cadeia alimentar).
O mercúrio é o único metal volátil à temperatura e pressão ambiente, inclusive da água ou do solo poluído, o que o torna o poluente metálico mais espontaneamente móvel no meio ambiente ("poluente global") e que dificulta o estudo do seu ciclo biogeoquímico .
Três fatores são de grande importância ecotoxicológica neste contexto , que os pesquisadores estão tentando modelar ; Esses são :
O mercúrio aerotransportado naturalmente vem principalmente de vulcões e, em menor medida, do mar (mar → atmosfera e transferência de solo).
Uma quantidade crescente e significativa do chamado mercúrio antropogênico vem de usinas térmicas e de energia que queimam carvão , óleo combustível, flares para certos gases, incineradores , certas minas e fábricas metalúrgicas (incluindo siderúrgicas ), fábricas de cimento porque os combustíveis fósseis em particular podem conter As plantas e os cadáveres de organismos vivos contidos nos depósitos sedimentares que formaram turfa, carvão e petróleo continham mercúrio em várias concentrações. Este último é liberado com a combustão desses recursos fósseis .
Algumas fábricas de produção de cloro e alvejante que usam o processo de cátodo de mercúrio também emitem quantidades significativas.
O "tempo de residência" do mercúrio no ar parece ser bastante curto (11 dias em média). Esse mercúrio atmosférico é, de fato, quase inteiramente lavado pela chuva (e quase toda a chuva analisada nos Estados Unidos continha mercúrio em níveis (muitas vezes muito) superiores aos permitidos na água potável.
Parte do mercúrio trazido ao solo por chuvas ou água meteórica (neve, etc.) pode então ser evaporado de volta para a atmosfera, de água doce (lagos, etc.), salobra ( estuários ) ou salgada . (Com fluxos que são influenciados em particular pelo UV solar e a taxa de matéria orgânica dissolvida), ou do solo, com então diferenças observadas dependendo do ecossistema ou agrossistema observado (incluindo entre dois tipos de pastagem por exemplo).
Das águas meteoríticas , o mercúrio passa do ar para a água. É encontrado em riachos e lagos (inclusive em áreas árticas onde afeta a saúde humana), de onde tende a se concentrar e sedimentar áreas aluviais e bacias de drenagem . Também é encontrado em águas costeiras, onde insumos terrígenos são adicionados ao mercúrio dissolvido na água do mar da atmosfera.
Parte do mercúrio (de origem natural ou não) é continuamente reintroduzido na água por meio da erosão da bacia, bem como precipitação atmosférica (vapor, poeira atmosférica contaminada). A acidificação dos mares e águas doces ( principalmente por CO 2 ) facilita a dessorção do mercúrio e sua circulação nos ecossistemas, agravando seus efeitos e sua bioacumulação (em peixes em particular, inclusive em peixes abundantemente consumidos pelo homem como trutas , peixes ou mesmo em peixes localizados "mais abaixo" na pirâmide trófica, como poleiro, afetando sua saúde reprodutiva
Mercúrio liberado no meio ambiente (com marcados efeitos sazonais, em particular devido à meteorologia que influencia os depósitos (neve, chuva) ou reevaporação (calor); em áreas frias ou de alta altitude, fenômenos como o derretimento da neve também explicam variações repentinas e cíclicas na ingestão de mercúrio). Ciclos sazonais são observados (na zona polar em particular de acordo com a altura do sol no horizonte) para depósitos e liberações, mas também diurnos / noturnos durante o degelo ao sol, por exemplo, com efeitos na especificação do mercúrio. Este mercúrio pode então circular entre os grandes compartimentos do meio ambiente (água / ar / solo) migrando em suas formas iônicas (e mais raramente metálicas) e sendo transportado por organismos vivos ( bioturbação ).
Quando o pH das águas ácidas está entre cinco e sete (acidez), as concentrações de mercúrio aumentam na água devido ao aumento da mobilização de mercúrio do solo ou sedimento. Os sedimentos se acumulam e eventualmente liberam a poluição histórica de mercúrio na rede hidrográfica, nos pântanos e nos lençóis freáticos mais vulneráveis. Se o sedimento for completamente anóxico, o mercúrio fica temporariamente preso na forma de sulfeto de mercúrio HgS e preservado da metilação (Stein et al., 1996). Em outros lugares, as diferentes espécies de mercúrio divalente podem ser reduzidas a Hg 0 e transferidas de volta ao sistema aquoso e envolvidas, a longo prazo, nos ciclos de metilação - desmetilação / bioturbação / contaminação.
A passagem de um compartimento a outro é medida por meio de “câmaras” especiais, dispostas in situ e que permitem medir o fluxo de mercúrio de um meio para outro.
De sinergias tóxicas são possíveis entre hidrocarbonetos ou moléculas da química orgânica sintética (pesticidas, clorpirifós dotn ou dieldrin por exemplo) e outros poluentes presentes no solo ou sedimento , inclusive com mercúrio. Quanto mais a água desce das montanhas e fica perto dos estuários, mais ela é carregada com um complexo coquetel de poluentes que podem interagir entre si e com organismos vivos.
As atividades humanas (incluindo a aplicação de certos fertilizantes e lodo de esgoto ou a liberação de vapor de mercúrio e / ou águas residuais contaminadas pela indústria, contribuem para agravar as liberações de mercúrio diretamente no ar, solo e água.
Água, pântanos e florestas são os primeiros ambientes afetados por um acúmulo de mercúrio e metilmercúrio.
Baías e estuários também são receptáculos de poluição urbana e portuária, bem como de insumos terrígenos (de bacias hidrográficas) transferidos por rios e às vezes por lençóis freáticos.
De microorganismos (bactérias redutoras de sulfato principalmente em sedimentos anóxicos) transformam Hg mercúrio metilmercúrio CH 3 Hg + muito mais tóxico , bioacumulativo que mercúrio puro, e também pode contaminar a água e o ar. A biotransformação é favorecida por um pH alto. Em um ambiente ácido, há mais redução de mercúrio na forma de íons Hg 2+ .
Sob certas condições ambientais, também existe metilação abiótica adicional.
As plantas absorvem; Segundo Grigal (2003), quase todo o mercúrio encontrado nas partes aéreas das plantas provém de insumos atmosféricos. 90% a 95% do mercúrio medido nas folhas, e 30% a 60% daquele encontrado nas raízes é de origem atmosférica (Mosbæket al., 1988) nas áreas polares, desérticas e marinhas o ciclo do mercúrio é diferente ( depósitos secos e úmidos, com reevaporação ou lixiviação).
As plantas ( incluindo musgos e líquenes ) coletam e / ou absorvem mercúrio quando úmidas, mas também podem deixar secar ao ar.
Os cogumelos , como as plantas, também podem concentrar mercúrio no solo ou em alguns sedimentos.
A teia alimentar aquática contribui para a bioconcentração do mercúrio, que é encontrado em quantidades tanto mais importantes quanto os peixes ou mamíferos marinhos são grandes e velhos e estão localizados no topo da pirâmide alimentar.
Certos microorganismos (bactérias, especialmente ambientes anaeróbicos ) podem transformar o mercúrio que atinge as águas superficiais em “metilmercúrio” e muitos organismos biológicos absorvem rapidamente esta substância. O metilmercúrio também é conhecido por sua toxicidade neurológica. Os peixes estão entre os organismos que retiram o metilmercúrio da água em grandes quantidades. Como resultado, o metilmercúrio se acumula no corpo dos peixes e entra facilmente na cadeia alimentar, em particular porque está concentrado na carne e não - como o mercúrio puro - no fígado e nos rins, que são pouco consumidos pelo homem. Entre os efeitos deletérios do mercúrio consumido por peixes predadores estão distúrbios reprodutivos (o mercúrio é um desregulador endócrino ), dano intestinal, perfuração gástrica, dano ao DNA e dano renal.
O mercúrio se concentra à medida que sobe na cadeia alimentar. Estamos falando sobre bioacumulação . Esse fenômeno levou a inúmeros envenenamentos em grande escala: podemos citar, por exemplo, a tragédia de Minamata e a contaminação de certas populações ameríndias expostas ao mercúrio de garimpeiros, incluindo o da Guiana .
As espécies de peixes grandes, como o atum ou o espadarte, geralmente são mais afetadas do que as espécies menores, pois o mercúrio se acumula no topo da cadeia alimentar. Nos Estados Unidos, a Food and Drug Administration (FDA) recomenda que mulheres em idade fértil e crianças excluam completamente o peixe-espada, tubarão e cavala de sua dieta e limite o consumo de caranguejo e atum a 6 onças (0,187 kg ) ou menos por semana . No entanto, não há evidências de que o consumo moderado de peixe nos Estados Unidos acarrete um risco significativo para a saúde. Um estudo recente da Harvard Medical School de mães e crianças sugere que os benefícios dietéticos de comer peixe superam as desvantagens potenciais do metilmercúrio. No estudo, cada porção semanal adicional de peixe consumido pela mãe durante a gravidez foi associada a um aumento paralelo no nível cognitivo da criança.
Devido à sua volatilidade, é difícil de ser inerte (a menos que seja amalgamado , o que causaria outros problemas). No entanto, os estoques de mercúrio estão aumentando devido à retirada do mercado de muitos produtos que o continham e à recuperação do mercúrio de vários tipos de resíduos.
Os químicos ainda buscam soluções que permitam solidificá-la e / ou inerte-la melhor e com maior durabilidade .
Embora muito tenha sido aprendido sobre ele, o ciclo biogeoquímico do mercúrio ainda é mal compreendido.
Os pesquisadores estão tentando produzir e usar modelos matemáticos e computacionais para explicar as transferências aéreas de mercúrio, prever a evolução da contaminação de indivíduos ou ecossistemas, ou os riscos de transformação do mercúrio metálico em espécies químicas mais tóxicas, dependendo de parâmetros bióticos e abióticos do ambiente (incluindo temperatura e acidificação que já começaram a evoluir como resultado de perturbações climáticas ou desenvolvimentos artificiais nos cursos de água).
Da mesma forma, buscamos produzir sistemas de análise de risco ( geralmente na escala de bacias hidrográficas ), gestão e mitigação de risco, e entender melhor o papel dos antixiodantes naturais que certas plantas ou animais sintetizam ou bioacumulam.
Esses modelos também são necessários para análises prospectivas , por exemplo, para tentar avaliar o potencial de emissões globais de mercúrio até 2050 a partir das tendências da década de 2000 e de acordo com diferentes cenários (os do IPCC ) e hipóteses de desenvolvimento. tecnológico ou regulamentar.
De acordo com os modelos e tendências disponíveis em 2005, parece provável que as emissões de mercúrio piorem de 2005 a 2050. Em 2050, as emissões globais de mercúrio deverão cair de 2.480 mg em 2006 para emissões dentro de uma faixa de 2390 mg a 4860 mg (ou seja, um aumento de 4% para + 96% dependendo dos cenários selecionados).
A principal força motriz em questão será , em princípio, a expansão das plantas de mineração de carvão e de energia de carvão em países emergentes e os chamados desenvolvimento , particularmente na Ásia , que desde o final do XX ° século é o país onde o consumo de carvão aumentou a maioria.
No início do XXI th século , a capacidade dos fabricantes para travar ou reduzir o crescimento das emissões de mercúrio no ar ainda é limitada pelas tecnologias relativamente baixo eficazes para capturar pelo razoável mercúrio número de custo emitida a partir de instalações de combustão, incineração e especialmente o carvão -estações de energia com fogo. Em comparação com os incineradores de resíduos, as usinas elétricas a carvão melhoraram seu desempenho o mínimo; suas emissões de mercúrio por tonelada de carvão queimado diminuíram apenas 10% nos Estados Unidos em 15 nsas (de 1990 a 2005), enquanto os incineradores de resíduos médicos as reduziram em 98% e os incineradores de resíduos de 96% no mesmo período
O uso generalizado de dessulfurização de gases de combustão e implantação em larga escala de tecnologias baseadas na absorção ou adsorção de mercúrio (como injeção de carvão ativado ) seria necessário para reduzir as emissões antes de 2050, mas as tecnologias de desmercurização de grandes volumes de gás ainda não foram comercializadas; Graças a eles, a participação do mercúrio elementar nas emissões totais de enxofre pode diminuir (de ~ 65% hoje para ~ 50-55% em 2050), enquanto a participação do mercúrio divalente aumentará, o que implicará em mudanças no transporte de longo alcance de mercúrio elementar no ar e em repositórios locais de mercúrio. No pior dos casos, as emissões de ambas as espécies podem aumentar.
O Conselho de Administração do Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA) de20 de fevereiro de 2009 adotou o princípio de um tratado vinculante dentro de quatro anos para limitar a poluição deste metal tóxico.