Ларс Орстрём - Химия навсегда. О гороховом супе, опасности утреннего кофе и пробе мистера Марша

В Хинкли, штат Калифорния, хром нашли в неправильное время (80-е годы), в неправильном месте (в питьевой воде) и в неправильных количествах. Более того, он скрывался под видом хромат-ионов CrO 4 2–, некоего троянского коня, который успешно прячет свое ядовитое содержимое внутри тетраэдра из атомов кислорода. В такой форме охранники на мембранах наших клеток пропускают хромат, принимая его за безобидного двойника, сульфат-ион SO 4 2–(убедитесь в этом сами, взглянув на рисунок 41).

Как же хром попал в питьевую воду? В результате простой инженерной ошибки или упрощения процедур с целью сократить расходы? Вероятно, мы никогда об этом не узнаем. В любом случае компания PG&E перекачивала природный газ на территории Калифорнии – это было частью их энергетической инфраструктуры. В протянувшихся на большие расстояния газопроводах требовалось повышать давление на промежуточных компрессорных станциях, и одна из таких станций располагалась в Хинкли [247] The Transportation of Natural Gas. Natural Gas Supply Association, 2011. URL: https://www.ngsa.org/. .

Хотя сами трубы не очень велики (их диаметр составляет 61–66 см) и закопаны в землю, компрессорная станция – это довольно крупный промышленный объект, где существенная доля оборудования, резервуаров и трубопроводов сделана из стали. Сталь подвержена коррозии; следовательно, вода в резервуарах на территории станции была приправлена антикоррозионным реагентом.

Коррозия может показаться незначительным неудобством, подразумевающим грязную работу с машиной, которую вы время от времени выполняете сами или платите за нее втридорога в автосервисе; однако на промышленных объектах и крупных элементах инфраструктуры, таких как мосты и железные дороги, коррозия ежегодно обходится в невероятные суммы. Поэтому борьба с коррозией – это важная часть всех инженерных проектов, и одним из ее способов было использование хромат-ионов. Они налипают на стальные поверхности и образуют тонкий, но эффективный слой, немного напоминающий тот, что образуется на поверхности нержавеющей стали (в которой также содержится хром); этот слой не дает скверным окислителям вроде кислорода добраться до железа. Изготовление таких «пассивирующих» [248] Пассивация металла – процесс его защиты от коррозии при помощи оксидной пленки. К примеру, в оцинкованном ведре сталь защищена от коррозии цинковым покрытием. поверхностей представляет собой успешную антикоррозионную стратегию, которую мы наблюдали в главе 10. Для алюминия естественное покрытие из оксида служит эффективной защитой от коррозии, в отличие от железа и стали, которым требуются химические манипуляции.

Рисунок 41.Зловещий хромат-ион CrO 4 2–слева и его доброжелательный двойник – сульфат-ион SO 4 2–справа. Рисунки сделаны в одном масштабе. Такой способ изображения подчеркивает общую форму и электронную плотность в молекулах, а не химические связи. Связи Cr – O и S – O различаются по своей природе, но их не «видно» снаружи: приближающаяся молекула почувствует только электронную плотность на атомах кислорода.

Использование хромат-ионов для предотвращения коррозии не обязательно представляет собой проблему: мы можем научиться обращаться с опасными вещами безопасным способом (электричество лучший тому пример). Проблема заключалась в том, что PG&E вообще никак этим не занималась. Вместо того чтобы установить какие-нибудь простые приспособления для защиты окружающей среды, она просто позволила загрязненной хроматом воде утекать с предприятия.

Это продолжалось долгие годы, и Брокович, копаясь в шкафу с документами в юридической фирме, в которой она работала, обнаружила пугающе высокое число заболеваний среди жителей Хинкли. Она убедила своего начальника, адвоката Эдварда Мэзри, разрешить ей провести расследование. После того как Брокович собрала большое количество информации, а Мэзри осуществил несколько юридических маневров, они выиграли самый крупный в истории иск против PG&E. Окончательная сумма по иску составила 333 миллиона долларов в пользу жителей Хинкли [249] Toxic award? // Science, 310 (229). 2005. .

Пока что мы следуем за сценарием фильма. Плохие парни понесли наказание, а герои получили награду. Однако некоторые считают, что здоровье общества существенно выиграло бы, если бы больше внимания обращалось на реальные риски здоровью вроде табака и алкоголя и меньше – на предполагаемые, но научно не доказанные риски вроде незначительного количества пестицидов в овощах. Или даже хрома в степени окисления +6 в питьевой воде.

Некоторые даже считают, что не существовало научно обоснованного риска , связанного с тем уровнем содержания хроматов, который был обнаружен в питьевой воде в Хинкли [250] Kolata G. A Hit Movie is Rated “F” in Science // New York Times, 11 April 2000. , и что все это дело стоило клиентам и акционерам PG&E кучу денег [251] Toxic award? // Science; Bracchi P., McMahon B. She was the Single Mother Who Claimed Her Town was Poisoned by its Water Supply… but Was Erin Brockovich Wrong? // Daily Mail, 2 January 2011. .

Оказывается, на тот период, когда шло судебное разбирательство, опасность подобного уровня содержания хромат-ионов в питьевой воде была вовсе не доказана, отчасти из-за отсутствия данных. Хромат-ионы в воде прежде не воспринимались как проблема, и не было достаточного количества исследований, чтобы затевать какой-либо спор [252] Jacobs J.P. Utilities Gird for New Regs as EPA Studies Toxicity of Hex Chromium // New York Times, 28 April 2011. . Однако было хорошо известно, что хроматсодержащие частицы вызывают рак легких [253] Hexavalent Chromium. U.S. Department of Labor, Occupational Safety and Health Administration. URL: https://www.osha.gov/hexavalent-chromium. , и американские профсоюзы за несколько лет до того привлекли к суду Национальное агентство трудового здравоохранения, которое, по их утверждению, слишком медленно снижало дозволенный уровень содержания хромата в воздухе: впрочем, этот уровень основывался на солидных научных результатах [254] Skrzycki C. OSHA Slow to Issue Standards, Critics Charge // The Washington Post, 9 November 2004. .

Более того, хромат-ионы и Cr(VI) известны своими канцерогенными и мутагенными свойствами еще с 50-х годов [255] Nakamuro K., Yoshikawa K., Sayato Y., Kurata H. Comparative Studies of Chromosomal Aberration and Mutagenicity of Trivalent and Hexavalent Chromium // Mutation Research, 58 (175–181). 1978. , и ни один инженер или химик в здравом уме не подумал бы, что позволить этим веществам просачиваться в грунтовые воды – хорошая идея.

Возможно, часть проблемы состояла в том, что методика хромирования больше не применялась на станции в Хинкли. Ее перестали использовать еще в 1966 году, и загрязненная хромом вода много лет медленно вытекала из дающих течь резервуаров, загрязняя грунтовые воды. То, что прошло так много времени, прежде чем проблема всплыла на поверхность, могло означать, что руководство PG&E в меньшей степени чувствовало свою личную ответственность, поскольку ошибка была допущена предыдущими руководителями.