Quecksilber ist ein silbrig-weiss glänzendes Metall, das bei Raumtemperatur
flüssig ist. Das deutsche Wort Quecksilber bedeutet „lebendiges Silber“,
vergleichbar mit quicklebendig. Der englische Begriff für Quecksilber ist „Mercury“
und bezieht sich auf den römischen Gott Mercurius, dem das Metall zugeordnet
wurde. Aus dem griechischen Wort Hydrargyros, was „Wassersilber“ bedeutet,
entstammt das chemische Symbol für Quecksilber: Hg. Quecksilber ist etwa 13.5
mal dichter als Wasser, d.h. 1 Liter Quecksilber wiegt ungefähr 13.5 Kilogramm.
Die verschiedenen Formen von Quecksilber
Quelle BAG Factsheet
Quecksilber kommt in
verschiedenen chemischen Formen vor, die unterschiedliche Eigenschaften und
Verwendungszwecke haben und sich auch bezüglich Giftigkeit stark unterscheiden. Sie verhalten sich unterschiedlich,
was die Aufnahmewege, Ansammlung und Ausscheidung durch den Organismus angeht.
Elementares oder metallisches
Quecksilber ist das
einzige schon bei Raumtemperatur flüssige Metall. Es kann bei dieser Temperatur
nicht nur flüssig, sondern auch gasförmig auftreten, da es recht leicht
verdampft. Vielen ist elementares Quecksilber durch dessen früher weit
verbreitete Verwendung in Thermometern, Barometern oder Blutdruckmessgeräten
aber auch von ihrem Besuch beim Zahnarzt bekannt. In der Zahnmedizin wurde
elementares Quecksilber zur Herstellung von Dentallegierungen (Amalgam) für
Zahnfüllungen verwendet. Aufgrund seiner speziellen physikalischen
Eigenschaften fand Quecksilber auch im Apparatebau, insbesondere in der
Elektrotechnik (Batterien,Leuchtstoffröhren, Schalter, Energiesparlampen) Anwendung.
In der chemischen Industrie wird das Metall neben anderen Anwendungen immer
noch als Kathodenmaterial bei der Chloralkali-Elektrolyse zur Chlorherstellung
eingesetzt. Dieses Herstellungsverfahren wird jedoch nach und nach durch ein
neues, quecksilberfreies abgelöst.
Anorganische Quecksilberverbindungen entstehen aus Quecksilber in
Verbindung mit nichtmetallischen Elementen wie zum Beispiel Chlor, Schwefel
oder Sauerstoff. Die meisten dieser Quecksilbersalze sind farblos. Die Ausnahme
ist das sogenannte rote Zinnober (Quecksilbersulfid; HgS), das wichtigste und
häufigste Quecksilbermineral. Im Bergbau gewonnen, dient es als
Ausgangsmaterial für die Quecksilberverhüttung. Quecksilberverbindungen wurden
früher unter anderem in Pflanzenschutzmitteln, in Antifouling-Farben, zum
Holzschutz oder als Desinfektionsmittel eingesetzt. Bei den Quecksilberverunreinigungen
des Bodens im Oberwallis handelt es sich zum grössten Teil um anorganisches Quecksilber,
das mit grosser Wahrscheinlichkeit als Salz und in gebundener Form vorliegt und
somit kaum mobil ist.
Bei den organischen Quecksilberverbindungen steht
aufgrund seines Vorkommens in der Umwelt und der hohen Giftigkeit Methylquecksilber im Vordergrund. Es
kann durch die Einwirkung von Mikroorganismen in wässriger Umgebung aus
elementarem sowie anorganischem Quecksilber entstehen. Über die Nahrungskette,
vor allem durch den Verzehr von Fischen, kann es vom Menschen aufgenommen
werden.
Legierungen mit Quecksilber (Amalgame). Quecksilber kann mit
einigen Metallen, darunter Gold, Silber, Natrium, Kalium, Zink und Kupfer
Legierungen bilden. Diese werden Amalgame genannt. Das in der Zahnmedizin
früher verwendete Amalgam besteht ungefähr zu 50% aus Quecksilber und zu 50%
aus einer Mischung aus Silber, Zinn, Kupfer und Zink. Eine Besonderheit der
Quecksilberlegierungen besteht darin, dass diese ohne oder mit relativ geringer
Wärmezufuhr gebildet werden können; die Festmetalle werden dabei im flüssigen
Quecksilber aufgelöst. Mit Hilfe der Amalgamation können die mit Quecksilber
legierbaren Metalle von nicht legierbaren und von Nichtmetallen abgetrennt
werden. Dies wurde früher im grossen Stil zum Beispiel zur Gewinnung von Gold
aus Fluss-Sand oder von Gold und Silber aus zerkleinertem Erz und bei der
Rückgewinnung dieser Edelmetalle aus gebrauchten Gegenständen und Abfällen
angewendet. Mit Amalgamen können auch Gold-, Silber- und Zink-Beschichtungen
ausgeführt werden, indem man Gegenstände mit dem entsprechenden Amalgam
bestreicht und dann das Quecksilber zur Verdampfung bringt (z.B. beim
Feuervergolden und Feuerversilbern). Eisen ist nicht amalgamisierbar, so dass
Quecksilber in Eisengefässen aufbewahrt und transportiert werden kann.
Vorkommen
Quecksilber wird durch eine Reihe natürlicher Vorgänge in der Umwelt
verbreitet, zum Beispiel durch Vulkanausbrüche, Waldbrände, Überschwemmungen
oder Bodenerosion. Zudem entweicht bereits abgelagertes Quecksilber aus Böden
oder Ozeanen wieder in die Luft. Menschen bringen Quecksilber hauptsächlich
durch Müllverbrennung, die Verbrennung von fossilen Brennstoffen sowie durch
einige industrielle Prozesse in die Umwelt ein. Fische und Schalentiere können
Quecksilber aus dem Wasser aufnehmen. Durch den Verzehr von Meerestieren kann
das Metall über diesen Weg in die menschliche Nahrung gelangen.
Die
Toxizität von Quecksilber
Quecksilber und seine Verbindungen können sowohl Enzyme als auch
Strukturproteine in ihrer Funktion im Körper beeinträchtigen. Die
unterschiedlichen Vergiftungsbilder elementaren Quecksilbers und der
verschiedenen Quecksilberverbindungen unterscheiden sich aber sehr und die
dafür verantwortlichen Faktoren sind im Einzelnen noch nicht vollständig aufgeklärt.
Als empfindlichstes Zielorgan steht aber ganz klar das zentrale Nervensystem im
Vordergrund.
Bei elementarem Quecksilber steht die inhalative Aufnahme beim Einatmen von Quecksilberdämpfen deutlich
im Vordergrund. Oral aufgenommenes Quecksilber wird hingegen kaum im Magen-Darm
Trakt resorbiert und auch die Aufnahme über die Haut ist im Vergleich zum
inhalativen Pfad unbedeutend. Im Haushalt kann es unfallbedingt zur oralen
Aufnahme von Quecksilber kommen, wenn beispielsweise Kinder
Quecksilberthermometer zerbeissen. Aus diesem Grund wurde der Verkauf von
Quecksilberthermometern an Privatpersonen verboten. Inhalierte
Quecksilberdämpfe werden zu über 80% in der Lunge zurückgehalten und gelangen
zu einem grossen Teil über die Alveolen in den Blutkreislauf. Gefährliche akute
Konzentrationen können aber in der Regel nur unfallbedingt am Arbeitsplatz
auftreten.
Bei chronischen Belastungen durch Quecksilber steht das zentrale
Nervensystem im Vordergrund. Effekte zeigen sich in Form von Zittern und
Wesensveränderungen (leichte Erregbarkeit, soziale Abschirmung) aber auch in
Verminderungen des Kurzzeitgedächtnisses. Die Niere ist ebenfalls ein Zielorgan
und wird geschädigt.
Anorganische
Quecksilberverbindungen (nur zweiwertige) sind sehr ätzend und führen
bei einer oralen Aufnahme zu schweren Verätzungen der Mundhöhle, des Rachens
und der Speiseröhre, begleitet von Übelkeit und Erbrechen (blutig). Gelangen
sie in den Magen-Darm-Trakt, so sind Kreislaufkollaps und Schock mit unter
Umständen tödlicher Folge die Konsequenz. Solche Vergiftungen sind immer mit
einer Nierenschädigung, bisweilen auch mit Nierenversagen, verbunden. Die
kleinste tödliche Menge liegt beim Menschen bei etwa 3-15 mg pro kg
Körpergewicht.
Bei organischen
Quecksilberverbindungen steht in erster Linie die hohe Toxizität
kurzkettiger Alkylquecksilberverbindungen im Vordergrund, insbesondere des Methylquecksilbers. Dieses entsteht in
der Umwelt durch Biomethylierung von anorganischem Quecksilber durch
Mikroorganismen, welche sich in Sedimenten und Schwebstoffen von wässrigen
Systemen befinden. Methylquecksilber reichert sich in der Nahrungskette an,
vornehmlich in Fisch. Früher wurde es auch als kostengünstiges Fungizid
eingesetzt und war u.a. für die Massen-vergiftung Ende der 70er Jahre im Irak
verantwortlich, bei der über 10'000 Menschen nach dem Verzehr von Brot aus
behandeltem Saatgut starben. Methylquecksilber schädigt vor allem das zentrale
Nervensystem und wirkt sich besonders schädlich während der Entwicklung aus.
Dies gilt besonders für Belastungen, die vor der Geburt über die Ernährung der
Mutter und beim Kleinkind durch die direkte Aufnahme mit der Nahrung erfolgen.
Bei hoher Belastung können Krämpfe und spastische Lähmungen (zerebrale
Kinderlähmung) auftreten. In anderen Fällen führte Methylquecksilber zu
Erblindung, Taubheit und Verzögerung der mentalen Entwicklung. Organische
Quecksilberverbindungen stellen aber in erster Linie eine Gefahr durch
chronische Vergiftungen dar, die täglich über einen längeren Zeitraum
eingenommen werden.
Im Zusammenhang mit Methylquecksilber muss auch die Katastrophe im
japanischen Minamata erwähnt werden. Dort
gelangten hochgiftige methylquecksilberhaltige Abwässer direkt ins Meer, wo
sich das organisch gebundene Schwermetall im fetthaltigen Gewebe von Fischen
und Schalentieren ablagerte. Dort waren Mitte der 50er Jahre Zehntausende
erkrankt und rund 2000 Menschen in der Folge der Auswirkung des Verzehrs von quecksilberverseuchten
Fischen und anderen Meerestieren, der Hauptnahrungsquelle der Einwohner an der
Bucht von Minamata, gestorben. Mit dieser Katastrophe kann man die
Quecksilber-Kontaminationen im Oberwallis aber nicht vergleichen, da die
chemischen Prozesse in der Fabrik in Minamata und der Lonza nicht gleich waren
und es sich daher um unterschiedliche Formen von Quecksilber und Expositionen
handelt.
Bei
den Belastungen im Oberwallis handelt es sich um anorganisches Quecksilber, das hauptsächlich als Salz vorliegt
und kaum mobil ist. Die Verunreinigung betrifft den Boden und den Untergrund,
die teilweise mit quecksilberhaltigen Sedimenten vom Grossgrundkanal vermischt
wurden und mit Quecksilber belastet sind. Methylquecksilber kann sich auch in
wässriger Umgebung durch die Einwirkung von Mikroorganismen aus elementarem und
anorganischem Quecksilber bilden. Die bisherigen Untersuchungen im Oberwallis
haben jedoch kein signifikantes Vorhandensein von Methylquecksilberbelastungen
gezeigt. Zudem konnten auch keine erhöhten Werte des anorganischen Quecksilbers
in Gemüse gefunden werden, das auf belasteten Parzellen (< 2 mg Hg/kg Boden)
angebaut wurde. Die Kontaminationen im Oberwallis unterscheiden sich daher
grundsätzlich von denjenigen in Japan.
Exposition der Allgemeinbevölkerung durch
Quecksilber und seine Verbindungen
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Elementares Quecksilber kommt
natürlich in der Umwelt vor und ist in Luft, Wasser und Boden nachweisbar.
Allerdings liegen die Werte dort alle weit unter für die Gesundheit
bedenklichen Werten. In der Luft misst man in urbanen Gegenden zwischen 10 und
20 Nanogramm pro m3 und in ländlichen Gegenden liegen die Werte noch
deutlich darunter. Die erhöhten Werte in urbanen Gegenden resultieren u.a. aus
Abfallverbrennung und der Verbrennung fossiler Brennstoffe bei der Quecksilber
in die Atmosphäre freigesetzt wird. Im Wasser findet man in der Regel weniger
als 5 ng pro Liter.