Quecksilber (Hg)
Quecksilber oder Hydrargyrum (Hg; griechisch: hydor = Wasser, argyros = Silber) ist ein weltweit vorkommendes giftiges Schwermetall.[1] Unter Normalbedingungen (25° C, 1 atm) ist es das einzige flüssige Metall im Periodensystem. Es kommt in Mineralen eingebaut oder seltener gediegen vor. Gediegen bildet das silberfarbene, opake Metall aufgrund der hohen Oberflächenspannung kugelförmige Tröpfchen aus.[2] Die Art der Verbindung bestimmt die Toxizität des Elements.[3]
Eigenschaften
Quecksilber liegt zwischen 234,32 K (= −38,83 °C, Schmelzpunkt) und 629,88 K (= 356,73 °C, Siedepunkt) in flüssiger Form vor. Durch seine hohe Oberflächenspannung, benetzt es die Oberfläche der Materialien nicht, auf der es sich befindet. Quecksilber dehnt sich proportional zur Temperatur aus und eignet sich daher als Flüssigkeit in Thermometern.[2] In organischer Form (Methylquecksilber) ist es lipophil.[3]
Vorkommen und Gewinnung
Quecksilber kommt elementar, anorganisch oder organisch gebunden vor. Es bildet zwei Oxide, das instabile Quecksilber(I)-Oxid (Hg2O) und das Quecksilber(II)-Oxid (HgO), ein schlecht in Wasser lösliches, orange-rotes Salz.[2] [4] Hg2O disproportioniert unter Licht und Wärme zu HgO und Hg. [5] Quecksilber kommt meist in Verbindungen in Mineralen wie z.B. Cinnabarit (HgS), Moschellandsbergit (Ag2Hg3) und durch Substitution von Zink in Sphalerit (ZnS) vor.[2] [6] Quecksilber wird im Röstverfahren aus dem Erz Cinnabarit (auch Zinnober genannt) gewonnen. Das Erz reagiert hierbei mit Sauerstoff zu Hg und SO2. [2] Laut Schuster et al. (2018) sind etwa zwei Drittel des weltweit vorkommenden Quecksilbers in Permafrost eingeschlossen, davon rund 793.000 Tonnen alleine im Permafrost der Nordhalbkugel.[7] Beim Auftauen dieser Böden gelangen diese Vorkommen in die Umwelt. Auch Waldbrände und Vulkanausbrüche können Quecksilber freisetzen.[8] Anthropogen kann Quecksilber unter anderem durch Kohleverbrennung, Goldbergbau (Amalgamation) und unsachgemäße Entsorgung von quecksilberhaltigen Materialien in die Umwelt gelangen (siehe auch Abschnitt "Verwendung").[8]
Toxizität
Quecksilber ist für alle Organismen toxisch. Das Einatmen oder die Aufnahme von Quecksilber kann die Nieren und das Nervensystem nachhaltig schädigen.[9] Man unterscheidet hier zwischen anorganischen und organischen Verbindungen.
Anorganische Verbindungen
Anorganische Hg-Verbindungen haben bei oraler Einnahme eine niedrige Bioverfügbarkeit. Das meiste vom Quecksilber landet hierbei in den Nieren. Beim Einatmen von Quecksilberdämpfen reichert sich der Großteil im Gehirn an. Den Hg-Wert kann man in Haaren, Blut und Urin messen. Die folgende Tabelle zeigt einige der anorganischen Verbindungen und deren Auswirkungen. [10] Sie gibt eine Übersicht, ist jedoch nicht vollständig!
| Wasserlöslichkeit | Bei Langzeitaussetzung | Bei akuter Aussetzung | |
|---|---|---|---|
| Hg0 | praktisch unlöslich | Erbrechen, Abdominalschmerzen, Nierenschäden, kognitive Defizite | Lungen-, neuronale Schäden |
| Hg2O | unlöslich, aber instabil (=> HgO + Hg0) | Schäden am zentralen Nervensystem | Abdominalschmerzen, Schwindel, Erbrechen, Durchfall bei Einnahme |
| HgO | schwer löslich | Erinnerungs-, Konzentrationsstörung, erhöhter Speichelfluss, Apetit- und Gewichtsverlust |
Quecksilber(II)-Oxid (HgO) kann über die Haut, die Lunge oder oral aufgenommen werden. Es ist toxischer als elementares Quecksilber.[4] HgO zersetzt sich bei Erhitzung ab 500° C und bildet hierbei hochtoxische Dämpfe:[11] 2HgO -> 2Hg + O2.[4]
| Wusstest du, dass... |
 |
Joseph Priestly 1774 Sauerstoff entdeckte, als er Sonnenlicht mithilfe einer Linse auf HgO konzentrierte und es verdampfen ließ? Er stellte fest, dass die Kerzenflamme in dieser "dephlogisierten" Luft, wie Priestly den Sauerstoff nannte, heller brannte.[12] |
Quecksilbersalze haben eine höhere Löslichkeit als die vorhin in der Tabelle genannten anorganischen Quecksilberverbindungen. Ihre Toxizität wird durch die Löslichkeit beeinflusst. Je leichter löslich, desto toxischer. Hier ein paar Beispiele an Verbindungen mit ihren Auswirkungen: [10]
| Wirkung | |
|---|---|
| Hg2Cl2 | Nierenschäden, Fatigue, Muskelschwäche, Sensorik-, Erinnerungsstörungen |
| HgCl2 | beeinflusst periphäres Sehen, Hautausschlag, Halluzinationen, Psychose |
| HgBr2 | hochtoxisch da leicht wasserlöslich: Nierenschäden |
Organische Verbindungen
Die größte Gefahr besteht durch Methylquecksilber-Spezies: Sie sind lipophil und reichern sich durch Bioakkumulation im Fettgewebe von z. B. Fischen an. Beim Verzehr dieser kontaminierten Organismen gelangt das Quecksilber in den Körper und lagert sich in Gehirn und Leber an. Methylquecksilber kann jede Zellbarriere durchdringen und demethyliert mit der Zeit zu anorganischem Hg. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über einige Verbindungen und deren Auswirkungen. [10] Auch sie ist nicht vollständig!
| Wasserlöslichkeit | Wirkung | |
|---|---|---|
| CH3Hg+ | schlecht löslich | toxisch für zentrales und periphäres Nervensystem, Gedächtnis- und Aufmerksamkeitsstörung, Hirn-, Gehörschäden, Blindheit, Tod |
| (CH3)2Hg | gering löslich | gravierende neurologische Schäden, Tod |
| CH3HgOH | mäßig löslich | Neurotoxin |
Zwischen 1932 und 1968 gelangte vom Chemiekonzern Chisso Quecksilber in die Minamata-Bucht. Der dort gefangene und verzehrte Fisch führte durch den hohen Quecksilbergehalt unter anderem zu Fehlbildungen und Behinderungen bei Neugeborenen sowie Vergiftungen. Rund 3.000 Patienten wurden offiziell anerkannt und über 38.000 nicht anerkannte Patienten erhalten umfassende medizinische Hilfe. [13] Die gesundheitlichen Auswirkungen wurden später Minamata-Krankheit genannt. 2013 einigte man sich im Rahmen des Umweltprogramms der Vereinten Nationen (UNEP) in der sogenannten Minamata-Konvention auf eine Reduzierung der anthropogenen Quecksilberbelastung, um solche Vorfälle künftig zu vermeiden.[3]
Grenz-, Schwellen- und Prüfwerte
Die folgenden Grenzwerte sind Anlage 2 der Trinkwasserverordnung (TrinkwV) und Anlage 2 der Grundwasserverordnung (GrwV) entnommen: [14] [15]
| Grenzwerte | mg/l |
| Trinkwasser | 0.0010 |
| Grundwasser | 0.0002 |
Die folgenden Schwellenwerte sind ein Auszug aus Anhang 1 der EU-Verordnung 2023/915. Bei den Fischereierzeugnissen variiert der Wert je nach Tierart:[16]
| Schwellenwerte | mg/kg |
| Speisesalz | 0.10 |
| Fischereierzeugnisse | 0.30-1.0 |
Die Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) legt folgende Prüfwerte für Quecksilber in Böden fest:[17]
| Wirkungspfad | Prüfwerte | |
| Boden-Mensch | 10-100 | mg/kg Trockenmasse |
| Boden-Grundwasser | 1 | μg/l Sickerwasser |
Beim Wirkunspfad Boden-Mensch variieren die Prüfwerte der BBodSchV je nach Nutzung. Bei Spielplätzen ist der Wert auf 10 mg/kg Trockenmasse begrenzt, bei industriell/gewerblich genutzen Flächen liegt er bei 100 mg/kg Trockenmasse.
| Achtung: |
 |
Angaben ohne Gewähr! Bitte überprüfe die aktuellen Werte in der jeweiligen Verordnung. |
Verwendung
Anorganisches Quecksilber findet/fand unter anderem in folgenden Bereichen Anwendung:[9]
- Medizin: Amalgam-Zahnfüllungen (seit Januar 2025 in der EU untersagt[18])
- Messtechnik: in Thermometern (nur noch in wissenschaftlichen Bereichen)
- Goldgewinnung: Amalgamation (im Europäischen Wirtschaftsraum in kleingewerblichen Betrieben verboten [19])
Auch im Baugewerbe kommt Quecksilber zum Einsatz. Dies ist besonders beim Gebäuderückbau oder bei Sanierungen problematisch, da Quecksilber bei unsachgemäßer Entsorgung in die Umwelt gelangen kann. Es kann unter anderem in Energiesparlampen sowie in Farben und Lacken enthalten sein. Aber auch als Fungizid in Anstrichen und Kunststoffen kommt es vor.[20] In elastischen Fußböden aus den 960er- bis 1980er-Jahren (z.B. Sportböden, Polyurethanböden) wurde zum Teil Quecksilber verwendet, um die Böden schneller aushärten zu lassen. [21]
Entsorgung
Quecksilberabfall (metallisches Quecksilber) darf nur nach Umwandlung in ein Quecksilbersulfid (oder Vergleichbares) entsorgt werden. Die Abfälle werden unter Tage in Salzbergwerken oder in Fels eingelagert. Bei einer Entsorgung über Tage, muss das umgewandelte Quecksilber zusätzlich noch verfestigt werden. Die Quecksilberabfälle müssen von anderen Abfällen getrennt gelagert werden.[19]
Quecksilberhaltiger Abfall mit bis zu 10 mg/kg Hg in der Trockenmasse darf als Versatz im Bergbau verwendet werden. Wird dieser Wert überschritten, gehört der Abfall unter Tage in ein Endlager. [22]
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Referenzen
- ↑ Umweltbundesamt. (2016). Quecksilber – Risiko für Mensch und Umwelt? https://www.umweltbundesamt.de/themen/quecksilber-risiko-fuer-mensch-umwelt
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Chemie.de. (o.J.). Quecksilber. https://www.chemie.de/lexikon/Quecksilber.html
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Umweltbundesamt. (2023). Übereinkommen von Minamata zu Quecksilber - Was ist die Minamata-Krankheit. https://www.umweltbundesamt.de/themen/chemikalien/chemikalien-management/die-minamata-konvention-zu-quecksilber#was-ist-die-minamata-krankheit
- ↑ 4,0 4,1 4,2 Chemie.de. (o.J.). Quecksilber(II)-Oxid. https://www.chemie.de/lexikon/Quecksilber(II)-oxid.html
- ↑ Chemie.de. (o.J.). Quecksilber(I)-Oxid. https://www.chemie.de/lexikon/Quecksilber%28I%29-oxid.html
- ↑ Mineralienatlas. (o.J.). Moschellandsbergit. https://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/MineralData?mineral=Moschellandsbergit
- ↑ Schuster, P. F., Schaefer, K. M., Aiken, G. R., Antweiler, R. C., DeWild, J. F., Gryziec, J. D., Gusmeroli, A., Hugelius, G., Jafarov, E. E., Krabbenhoft, D. P., Liu, L., Herman-Mercer, N. M., Mu, C., Roth, D. A., Schaefer, T., Striegl, R. G., Wickland, K. P., & Zhang, T. (2018). Permafrost stores a globally significant amount of mercury. Geophysical Research Letters, 45(3), 1463-1471. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/2017GL075571
- ↑ 8,0 8,1 Umweltbundesamt. (2023). Übereinkommen von Minamata zu Quecksilber - Warum muss Quecksilber reguliert werden? https://www.umweltbundesamt.de/themen/chemikalien/chemikalien-management/die-minamata-konvention-zu-quecksilber#warum-muss-quecksilber-reguliert-werden
- ↑ 9,0 9,1 Umweltbundesamt. (2016). Häufige Fragen zu Quecksilber. https://www.umweltbundesamt.de/themen/gesundheit/umwelteinfluesse-auf-den-menschen/chemische-stoffe/haeufige-fragen-zu-quecksilber#wie-wirkt-sich-quecksilber-auf-den-menschen-aus
- ↑ 10,0 10,1 10,2 Wu, Y.-S., Osman, I. A., Hosny, M., Elgarahy, A. M., Eltaweil, A. S., Rooney, D. W., Chen, Z., Rahim, N. S., Sekar, M., Gopinath, S. C. B., Rani, N. N. I. M., Batumalaie, K., Yap, P.-S. (2024). The Toxicity of Mercury and Its Chemical Compounds: Molecular Mechanisms and Environmental and Human Health Implications: A Comprehensive Review. https://doi.org/10.1021/acsomega.3c07047
- ↑ International Labour Organization & World Health Organization. (2014). Mercuric oxide (ICSC 0981) [International Chemical Safety Card]https://chemicalsafety.ilo.org/dyn/icsc/showcard.display?p_version=2&p_card_id=0981&p_lang=en
- ↑ Lucibella, M. (2010). August 1774: Priestley isolates a new "air," leading to discovery of oxygen. APS News, 19(8). https://www.aps.org/apsnews/2010/08/physics-history-joseph-priestley
- ↑ National Institute for Minamata Disease. (n.d.). Measures to address Minamata disease. https://nimd.env.go.jp/archives/english/faq/countermeasures/
- ↑ Bundesamt für Justiz. (2023). Verordnung über die Qualität von Wasser für den menschlichen Gebrauch (Trinkwasserverordnung - TrinkwV). https://www.gesetze-im-internet.de/trinkwv_2023/anlage_2.html?utm
- ↑ Bundesamt für Justiz. (2017). Verordnung zum Schutz des Grundwassers*) (Grundwasserverordnung - GrwV). https://www.gesetze-im-internet.de/trinkwv_2023/anlage_2.html?utm
- ↑ Europäische Kommission. (2023). VERORDNUNG (EU) 2023/915 DER KOMMISSION vom 25. April 2023 über Höchstgehalte für bestimmte Kontaminanten in Lebensmitteln und zur Aufhebung der Verordnung (EG) Nr. 1881/2006. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=CELEX:32023R0915
- ↑ Bundesamt für Justiz. (2023). Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV), Anlage 2: Prüf- und Maßnahmenwert. https://www.gesetze-im-internet.de/bbodschv_2023/anlage_2.html
- ↑ Europäisches Parlament, & Rat der Europäischen Union. (2024). Verordnung (EU) 2024/1849 zur Änderung der Verordnung (EU) 2017/852 über Quecksilber im Hinblick auf Dentalamalgam und andere mit Quecksilber versetzte Produkte, die Ausfuhr-, Einfuhr- und Herstellungsbeschränkungen unterliegen. Amtsblatt der Europäischen Union, L, 2024/1849 (Veröffentlicht am 10. Juli 2024). https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=OJ:L_202401849
- ↑ 19,0 19,1 Verordnung (EU) 2017/852 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 17. Mai 2017 über Quecksilber und zur Aufhebung der Verordnung (EG) Nr. 1102/2008 (Konsolidierte Fassung vom 30. Juli 2024). (2024). https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=celex%3A32022R2526
- ↑ Christian Scherer. (2022). Böse Überraschungen bei der Sanierung: problematische Baustoffe aus den 1950er- bis 1980er-Jahren. https://doi.org/10.51202/9783738802054-32
- ↑ Thomas Georg Bigalke Sachverständiger für das Parkettlegerhandwerk. (o.J.). Quecksilber in Fußböden: Problematik, Grenzwerte und Sanierungsmaßnahmen. https://www.sv-bigalke.de/leistungen/gefahr-von-quecksilber-in-fussboeden/
- ↑ Bundesamt für Justiz. (2002). Verordnung über den Versatz von Abfällen unter Tage (Versatzverordnung - VersatzV) Anlage 2 (zu § 4). https://www.gesetze-im-internet.de/versatzv/anlage_2.html
- Dieser Artikel wurde geschrieben und gegengelesen von:
- Sarah Schuh
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