Methylkwik

Methylkwik is een organometallisch kation met de formule [CH₃Hg]⁺. Het is een bioaccumulatieve toxische verbinding.

Structuur

Methylkwik is de afkorting van monomethylkwik en moet eigenlijk het monomethylkwik-kation genoemd worden. Het bestaat uit een methylgroep (-CH₃) die gebonden is aan een kwikatoom. Als een positief geladen ion wordt het makkelijk aangetrokken door anionen zoals het chloride-anion (Cl⁻), het hydroxide-anion (OH⁻) en het nitraat-anion (NO₃⁻). Het heeft ook een hoge affiniteit voor zwavel-bevattende anionen, in het bijzonder de thiol-groepen (SH) op het aminozuur cysteïne (en dus ook voor eiwitten die cysteïne bevatten) en vormt daarmee een covalente binding. Er kan ook meer dan één cysteïnegroep coördineren met methylkwik^[1][2] en methylkwik kan migreren naar andere metaalbindende plaatsen in eiwitten.^[3]

Bronnen van methylkwik

Verbranding

In het verleden werd methylkwik direct of indirect geproduceerd bij verschillende industriële processen zoals de bereiding van aceetaldehyde. Tegenwoordig zijn er nog maar weinig antropogene bronnen van methylkwik. De voornaamste bron is de verbranding van kwik bevattende brandstoffen, zoals afval en fossiele brandstoffen (voornamelijk steenkool). Hoewel kwik slechts in minieme hoeveelheden voorkomt in zulke brandstoffen, leidt de verbranding op grote schaal alleen al in de VS tot een afgifte van 80,2 ton elementair kwik aan de atmosfeer per jaar op een totaal aan antropogene emissies van 158 ton.^[4]

Natuurlijke bronnen voor atmosferisch kwik zijn onder andere vulkanen, bosbranden en verwering van kwiksulfide bevattend gesteente zoals cinnaber.^[5]

Anaerobe organismen

Methylkwik wordt vanuit anorganisch kwik gevormd door anaerobe organismen in aquatische systemen zoals meren, rivieren, draslanden, sedimenten, bodems en open oceanen.^[6] Dit methyleringsproces (het koppelen van een methylgroep aan kwik) zet anorganisch kwik om tot methylkwik in het natuurlijk milieu.

Methylkwikvergiftigingen

Milieu

Een vergiftiging door methylkwik in Minamata (Japan) werd veroorzaakt door het jarenlang lozen van afvalwater met methylkwik in de Minamatabaai door een chemische fabriek. (Zie minamataziekte.) Ook de vervuiling en massale vergiftiging in Niigata (Japan) was berucht.^[7] Acute methylkwikvergiftiging vond plaats te Grassy Narrows in Ontario (Canada) door het vrijkomen van kwik uit de kwikcel bij de chlooralkali-elektrolyse. Dat gebruikt vloeibaar kwik als elektrode bij de ontleding van zout water, gevolgd door kwikmethylering in het waterig milieu. Bij het incident in Ontario kwam anorganisch kwik in het milieu en dat werd in het milieu gemethyleerd. In Minamata ging het om industriële vervuiling met methylkwik.^[8] Grote aantallen mensen werden vergiftigd door voedsel dat besmet was met hoge gehaltes aan methylkwik, met name bij het dumpen van industrieel afval.

Voedsel

Omdat methylkwik gevormd wordt in aquatische systemen en zich niet makkelijk uit organismen laat verwijderen, bioaccumuleert het in aquatische voedselketens van bacteriën naar plankton, naar grote ongewervelden, en van daar naar herbivore (plantenetende) vis en dan naar piscivore vissen.^[8] Dit komt doordat methylkwik een halveringstijd heeft van ongeveer 72 dagen in aquatische organismen zodat het zich ophoopt in deze voedselketens. Organismen, mensen inbegrepen, visetende vogels, zoogdieren zoals otters, inktvissen en walvissen, die vis eten, krijgen het methylkwik binnen dat zich zo ophoopt in hun lichaam.^[8][9] Vis en andere waterdieren als weekdieren, oesters en paling zijn de enige belangrijke bron van menselijke blootstelling aan methylkwik.^[8] Het gehalte methylkwik hangt af van het soort vis, de leeftijd en de grootte ervan en van het type water waarin het werd aangetroffen.^[8] In het algemeen bevat visetende vis zoals witte haai, zwaardvis, zeilvis, grotere soorten tonijn, breedbekbaars, Atlantische zalm en snoek hogere gehaltes methylkwik dan herbivore of kleinere vis zoals tilapia, haring en paling.^[10]

Binnen een gegeven vissoort zijn er bij oudere en grotere vissen meestal hogere concentraties methylkwik aanwezig. Ook vissen die opgroeien in water met een hogere zuurtegraad hebben meer kans om grotere concentraties methylkwik te bioaccumuleren.^[8]

In Irak werd in de jaren '60 en '70 tarwe behandeld met methylkwik als conserveringsmiddel. Dit tarwe werd dan gezaaid en gevoerd aan dieren en geconsumeerd door mensen.

Biologisch effect

Mens

Door mensen ingeslikt methylkwik wordt meteen en geheel opgenomen door het maag-darmstelsel. Het wordt meestal aangetroffen gebonden aan SH-groepen samen met vrij eiwitten en peptiden zoals cysteïne en Glutathion.^[11] Het methylmercurisch cysteïnyl-complex wordt door eiwitten die aminozuren in het lichaam transporteren aangezien voor methionine, een ander aminozuur.^[12] Daardoor wordt methylkwik getransporteerd door het gehele lichaam, ook door de bloed-hersenbarrière en de placenta heen, waar het opgenomen wordt door de zich ontwikkelende foetus. Om deze reden en zijn sterke binding aan eiwitten wordt methylkwik niet makkelijk door het lichaam uitgescheiden. Methylkwik heeft een halveringstijd van ongeveer 50 dagen in het menselijk lichaam.^[13]

Verschillende onderzoeken geven aan dat methylkwik leidt tot subtiele ontwikkelingsstoornissen, zoals ADHD en verminderde IQ, taalvaardigheid en geheugen, bij kinderen die in utero eraan zijn blootgesteld.^[14]

Blootstelling aan methylkwik geeft bij volwassenen ook een verhoogd risico op cardiovasculaire aandoeningen zoals hartaanval.^[15][16][17] Er is enig bewijs dat methylkwik in kwetsbare individuen auto-immuunziekte kan veroorzaken.^[8]

Het lijdt geen twijfel dat methylkwik giftig is, ook voor een zich ontwikkelend foetus. Er is nog wel controverse over de concentraties van methylkwik in voeding die kunnen leiden tot die schade. De rampen in Japan en Irak leidden tot neurologische symptomen zoals paresthesie, verlies van lichamelijke coördinatie, moeilijk spreken, hemianopsie, gehoorverlies, blindheid en uiteindelijk ook de dood.

Kinderen die in de baarmoeder werden blootgesteld aan methylkwik leden aan symptomen als motorische belemmeringen, zintuigproblemen en mentale achterstand. Tegenwoordig worden rampen van grote omvang nog zelden gezien en zijn er alleen geïsoleerde incidenten. Daarom let men nu op subtiele effecten in bevolkingen die veel vis eten. Deze effecten zijn niet altijd te herleiden tot methylkwik.

De effecten kunnen worden opgespoord door vergelijking van populaties met verschillende blootstelling. Er zijn uiteenlopende gezondheidseffecten in individuen die veel vis eten.^[18] Maar de specifieke gezondheidseffecten en wijzen van blootstelling werden niet gecontroleerd met grotere studies.

Vis en wild

In de afgelopen jaren is duidelijk geworden dat de gezondheid van vissen en wild negatief beïnvloed wordt in ecosystemen die enigszins of sterk met methylkwik vervuild zijn. Een aantal publicaties rapporteerden over studies in verband met verminderd reproductief succes van vis, visetende vogels en zoogdieren ten gevolge van contaminatie met methylkwik.^[19][20][21]

Richtlijnen

Vele regeringsinstanties, en vooral de Environmental Protection Agency (EPA), the United States Food and Drug Administration (FDA), Health Canada en het European Union Health and Consumer Protection Directorate-General alsook de World Health Organization (WHO) en de Food and Agriculture Organization (FAO) van de VN geven richtlijnen voor vis om de blootstelling aan methylkwik te beperken. Tegenwoordig zijn deze richtlijnen gebaseerd op bescherming van het zich ontwikkelende foetus. Toekomstige richtlijnen kunnen ook rekening houden met het cardiovasculair risico.

In het algemeen geeft men aan dat consumenten, in het bijzonder zwangere vrouwen en vrouwen, die zwanger kunnen worden, zogende moeders en jonge kinderen, vis met veel methylkwik moeten vermijden en vis met lage gehaltes methylkwik niet meer dan tweemaal per week moeten eten.^[22]

Beleid tegen methylkwik

Besmetting van vis met methylkwik en de waarschuwing daartegen kunnen het eten van vis negatief beïnvloeden.^[23] Verder kunnen de voorgestelde limieten van kwikemissies leiden tot kostbare aanpassingen bij de verbranding van steenkool. Methylkwik heeft daarom de aandacht van regeringen en milieubewegingen getrokken.

Zie ook

• Dimethylkwik, kwik met een tweede methylgroep
• Ethylkwik, een verwante verbinding
• Kwikvergiftiging