Az arany és a higany is a legismertebb fémek közé tartozik. Sokan emlékezhetünk arra, amikor eltört a higany hőmérő, amiből kicsi apró golyóként szaladt szét a benne lévő tartalom, amit kis ügyességgel egy nagy gömböccé lehetett összeterelni. Azt is megtanultuk, hogy a higany mennyire mérgező és minden apró részét össze kell szedni és épp toxikus hatása miatt számos előírás van érvényben az élelmiszerekre vagy a vízre vonatkozóan, hogy milyen határértékben lehet jelen bennük, ami természetesen a lehető legminimálisabb mértéket jelenti. Az arany pedig ősidők óta az egyik legértékesebb fém, amit ismerünk, ezért az alkimisták próbálkoztak – többek között – higanyból is aranyat előállítani, de nem jártak sok sikerrel: ha aranyat szeretnénk, marad az aranybányászat. De ha nem az alkímia, akkor mégis milyen kapcsolat lehet az arany és a higany között?
Az arany megtalálása, kinyerése vagy előállítása mindig az egyik legizgalmasabb és nem a legveszélytelenebb vállalkozások egyike volt, melyre az emberek időről időre vállalkoztak a busás haszon reményében.
Na de hol lehet az arany?
Az arany kinyerésénél megkülönböztetünk hegyi és mosott (hordalék) aranyat. A hegyi arany kvarcjáratokban található, különböző fémek és szulfidok társaságában. Ezeket a lelőhelyeket nevezik elsődlegesnek (vagy eredetinek). Az évmilliók során a felszín közelében lévő elsődleges aranykincset az erózió és a különböző időjárási tényezők elhordták és a folyók árterében rakták le. Az így kialakult másodlagos lelőhelyeken talált „hordalékarany”, „aranytorlat” vagy „mosott arany” por vagy rögök formájában lelhető fel.
Az arany lelőhelyének felfedése persze nem csak gazdasági, de geológiai szempontból is érdekes a kutatók számára. Mivel az arany sokkal kisebb arányban fordul elő a többi fémhez képest és a kőzetekben koncentráltabban is, ezért olyan nyomjelző, ún. pathfinder elemek nyújthatnak segítséget a megtalálásban, melyek bár az arannyal együtt válnak ki, mégis utána jobban mozgásban vannak. Ilyen elem a higany is.
Világméretű probléma
A higanyszennyezést ma már globális problémaként tartják számon, így cselekvési tervet dolgoztak ki, melynek célja az emberi tevékenységből származó higanykibocsátás minimalizálása és a higanyszennyezettség megtisztítása. Egy tanulmány szerint az ember által az óceánba kibocsátott teljes higany mennyiség körülbelül 80.000 – 45.000 tonna és ennek kétharmada 1.000 méternél sekélyebb vizekben található, ahol sok halászható, majd elfogyasztandó hal él. Szomorú tény, hogy a felszín és a száz méteres óceáni mélység között a koncentráció 3,4-szer haladja meg az iparosodás előtti szintet. Mivel a higany biológiailag felhalmozódhat a tengeri táplálékláncokban erősen mérgező metilhigany formájában. Mivel a statisztikák szerint a globális halfogyasztás mintegy 66%-a az óceánokból származik, fontos az óceáni higanyszint monitorozása és szabályozása az emberi lakosság védelme érdekében. Jó hírnek tekinthető, hogy a tengeráramlatok némileg tompítják a higanyszennyezettség mértékét, hiszen a hűvösebb, sósabb, sűrűbb vizek lesüllyednek, ez pedig jelentősen csökkenti a higanykoncentrációt a felszínhez közeli vizekben, ahol a leggazdagabb az élet.
Amikor a kutatók egy elsődleges talajminta esetében hideggőzös atomabszorpciós módszerrel szerették volna a higany (Hg) mennyiségét meghatározni, mint az arany nyomravezető elemét, előfordult, hogy a jel nem nőni kezdett, hanem egy idő után csökkent majd el is tűnt. Ennek oka az volt, hogy a talajmintákba arany is került de bármilyen kicsi mennyiségben volt is csak jelen, megakadályozta a higanygőz felszabadulását, így éppen az az elem hátráltatta a vizsgálat sikeres kimenetelét, ami miatt a méréseket tervezték. Ennek a zavaró hatásnak a kiküszöbölése miatt volt nagy újdonság a lúgos közegben való mintaelőkészítés, mert ez a két elem ebben már más kinetikával válik ki, így nem zavarják egymás meghatározását. Ezt a módszert két magyar kutató fedezte fel. Módszertani publikációjukra a világban számos hivatkozás történt és az alkalmazott technikát sokan vették át sikerrel.
A tudomány fejlődésével ezt egy közvetlen, roncsolásmentes mérési módszer követte, mely szilárd minták higanytartalmának meghatározására is alkalmas. Ezt a technikát először a cseh kutatók alkalmazták (AMA254 Advanced Mercury Analyzer), majd sikeressége révén a világ számos országában elterjedt. A PerkinElmer által kínált SMS 100 egy dedikált higanyelemző készülék, amely össz. higany szilárd és folyékony mintákban történő meghatározására szolgál. Az SMS 100 egy bontókemencét használ a higany felszabadítására, a gőz kibocsátása, illetve a hagyományos módszerekben alkalmazott kémiai redukciós lépés helyett. Mind a szilárd, mind a folyékony mátrixok a műszer automatikus mintavevőjébe tölthetők és elemezhetők anélkül, hogy savas feltárásra vagy az elemzés előtti mintaelőkészítésre szükség lenne.
Itt azonban nem ér véget a higany és arany kapcsolata. Nézzük hogyan nyerték és nyerik ki napjainkban is az aranyat a folyómedrekből, ásványokból az aranyásók.
A dél-amerikai aranyásók a mai napig egy, az ókori idők óta ismert eljárással nyerik ki az aranyat az ásványból. Ez az arany higanyban való oldhatóságán alapuló módszer, amellyel aranyamalgám (Au2Hg3) állítható elő. A higany mintegy „magába szívja” a kimosott apró aranyszemeket, illetve elősegíti a kibányászott arany tartalmú rögökből az arany kinyerését, megtisztítását: ezt az eljárást foncsorozásnak vagy amalgámozásnak nevezik. Az amalgám leválasztása után az ötvözetet 360 Celsius-fokra melegítik fel, itt a higany elpárolog, és csak az arany marad vissza.
Az arany és a higany egymást kedvelő természetét használja ki egyébként a szilárdmintás higanymérési technika is, hiszen a mintát 800 °C-ra melegítik oxigén áramban, a Hg gőzeit pedig megkötik egy aranyozott kerámia felületen, ahol aranyamalgám képződik. Innen két lépésben „lemelegítik” a higanyt, amelynek mennyiségét atomabszorpciós (AAS) módszerrel mérik meg
Az arany-meghatározás esetében is lényeges ennek a két elemnek a reakciója. A Finn Geológiai Intézetben kidolgozott módszer szerint a vizsgálni kívánt kőzetet királyvizes feltárásnak vetették alá, majd ón-kloridot és higany-kloridot adtak hozzá. Az ón-klorid kiredukálja a higanyt az oldatból és a szabaddá váló folyékony fém csepp formájában összegyűlik a kémcső alján és amalgámként viszi magával az aranyat. A higanycseppet ezután elkülönítik az oldattól, majd savban feloldják és az arany mennyiségét elektrotermikus atomabszorpciós (ETA-AAS) módszerrel határozzák meg. Ezzel a technikával sikeresen elválasztották az aranyat a kőzet fő komponenseitől (Vas, Cu, Zn stb), amelyek zavarnák az AAS-ETA mérést.
Az aranyásók Dél-Amerika számos államában jelenleg is ezzel az ókori módszerrel dolgoznak. Az aranyásás a világ legnagyobb légköri higanyszennyező forrása, évente akár 1000 tonna higanygőz kerülhet a levegőbe, a legszennyezettebb területek pedig az Amazonas-medence perui esőerdői.
Mi az a Minamata-kór?
1956 tavaszán és nyarán sok halász fordult orvoshoz furcsa panaszokkal a Minamata nevű japán kisvárosban. Zsibbadt a kezük és lábuk, nem bírtak lábra állni, járni vagy akár csak megszólalni. A betegek közül tizenheten még az év végéig meghaltak. A vizsgálatok során a kutatók rendkívül nagy mennyiségű higanyt találtak a halakban, a kagylókban és az öböl iszapjában is; a koncentráció a Chisso-gyár kivezető csatornája környékén volt a legnagyobb és onnan távolodva fokozatosan csökkent. Az algák felvették a tengervízbe oldódott mérget, ami így bekerült a táplálékláncba, majd ott felhalmozódva a magasabb rendű szervezetekben nagyon magas koncentráció alakult ki és metilhigany-mérgezés történt. A minamatai higanymérgezés összegzését 2001 márciusában készítették el: hivatalosan 2.265 áldozatot regisztráltak, akik közül 1.784-en vesztették életüket. Ettől az esettől kezdve a Minamata-kórnak hívják a higanymérgezés okozta neurológiai szindrómát.
A higanyszennyezettség felmérésére több kutatás is indult. Mivel a kutatók a kitermelési területen nem találtak nagy mennyiségű higanyt, ezért a szomszédos, még ép erdőket is megvizsgálták. Ekkor derült ki, hogy az érintetlennek gondolt vadon higanyterhelése 15-ször magasabb volt, mint a kitermelési területé. Ez tehát azt mutatja, hogy az esőerdők egyfajta higanyszivacsként működnek, a Hg pedig hajlamos a vándorlásra. A növények levelei a gáznemű higanyt is felveszik, miközben a higanygőzzel szennyezett szállóport is felfogják. A lehulló levelekkel és a csapadékkal a fém bekerül az erdei talajba, ahol felhalmozódik. Az elemi vagy szervetlen higanyvegyületek nagy veszélyt még nem is okoznának, azonban a mikroorganizmusok által a higany egy része metilálódik. Ezen kémiai reakció egyik meghatározó végterméke a rendkívül mérgező metilhigany, ami aztán bekerül a vízbe, majd az ottani élőlények által a táplálékláncba, így a tápláléklánc csúcsán az állati szövetek higanykoncentrációja több tízezerszerese lehet a környezetben megtalálható higanymennyiségnek. Végül a halakban felgyülemlett metilhigany a halfogyasztás eredményeként az emberi szövetekben is megjelenhet.
Itt vissza is térünk ahhoz, hogy miért fontos vizeink és élelmiszereink higanytartalmának pontos mérése, hiszen mint látjuk, vannak olyan élőlények, amelyek képesek felhalmozni a környezetünkben lévő higanyt. A tengeri élőlények higanyszennyezettségére ilyen szempontból mindig különös figyelmet kell szentelni.
Tehát a higany meghatározása nem csak az arany jelenléte miatt, hanem az egészség védelme érdekében is kiemelt jelentőségű.
