水銀

水銀は、原子番号80の元素。元素記号は Hg。汞とも書く。第12族元素に属す。常温、常圧で凝固しない唯一の金属元素常温常圧付近で液体状態をとりうる金属としては他にガリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムなどがあるが、融点が常温より十分に低いものは現在発見されている金属元素の中では水銀が唯一である。}}で、銀のような白い光沢を放つことからこの名がついている。

硫化物である辰砂  及び単体である自然水銀  として主に産出する。

水銀には、三方晶系のα-Hgと、正方晶系のβ-Hgの2種の同素体がある。

1. 名称
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元素記号の Hg は、ὕδράργυρος}} に由来する hydrargyrum}} の略。また、古くは argentum vivum}} ともいい、この言い方は quicksilver}}、Quecksilber}}などへ翻訳借用された。

古来の日本語では「みづかね」と呼ぶ。漢字では古来「zh」の字をあて、標準中国語でもこの表記が正式である。

英語名 en は14世紀から用例があり、占星術や錬金術の分野で最初用いられたものである。これは、天球上をせわしなく移動する水星を流動する水銀に結びつけたものとも、また、液体で金属であるという流動性が、神々の使者として天地を自由に駆け巡ったヘルメースの性格と関連づけられたためともいわれる。

2. 性質
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水銀は、各種の金属と混和し、アマルガムと呼ばれる合金をつくる。これは水銀が大半を占める場合には液体、水銀の量が少なければ固体となる。従来は広く歯の治療に使われていた。白金、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、タングステンとは合金を形成しないので、水銀の保存には鉄の容器が用いられる。

生物に対して毒性が強いため、使用が控えられている金属である。 また、その特異な性質から様々な科学者の興味の対象となり、多くの現象の発見にかかわっている。

トリチェリーの実験では水銀柱が用いられ、圧力の単位「トル」の基準となった。
超伝導は水銀の冷却中に初めて発見された現象である。
電気化学に重要な発展をもたらしたポーラログラフィーでは、水銀が電極として使用される。
電気抵抗の単位であるオームの値の由来となったのは、水銀の抵抗値を元にしたジーメンス水銀単位であった。
酸素の発見は水銀と酸素がある温度以下では酸化水銀に、ある温度以上では単体に分離する性質によるものである。

2.1. 同位体
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7種の安定同位体が存在する。同位体は、中性子の数が異なることから、僅かに質量が異なる。従って、同じ元素であっても物理学的な特性に違いを持つ。この特性を利用し、環境中に蓄積された水銀の同位対比を精密に測定する事で、水銀の循環を解明することが可能になる。

3. 毒性
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古代においては、辰砂などの水銀化合物は、その特性や外見から不死の薬や船底の防腐剤として珍重され、また辰砂の一種である朱砂は赤色塗料として使用された。特に中国の皇帝に愛用されており、不老不死の薬、「仙丹」の原料と信じられていた。

しかし現代から見ればまさに毒を飲んでいるに等しい。中世以降、水銀は毒として認知されるようになった。日本では辰砂の産地は丹生と呼ばれ丹生神社が建てられており、水銀中毒事件が神社社伝に記録されている場合がある。

世界中において有機水銀はかつて農薬として広く使われ、1970年代にイラクでは、メチル水銀で消毒した小麦の種を食用に流用したパンによって有機水銀中毒で400人以上が死亡する事件が起きた。そして、その毒性から現在は使用が禁止され、代わりに無機水銀などが使われるようになった。さらに、水銀化合物自体の使用が環境汚染につながるとして忌避されるようにもなった。

2001年にアメリカ合衆国では「乳児の際に受けた予防接種中のチメロサールによって自閉症になった」として製薬会社に対する訴訟が発生した。三種混合ワクチン、日本脳炎ワクチン、インフルエンザワクチン、B型肝炎ワクチンなどの保存剤としてチメロサールが使われていたためである。そのためチメロサールを使わないか低濃度のものに替えるなど規制が強化されたが、その後の大規模調査で自閉症との関連は否定され、関連を示唆した発端の論文は科学的不正があったとして撤回されている。

有機水銀は無機水銀に比べ毒性が非常に強い。特にメチル水銀の中枢神経系に対する毒性は強力で、日本で起きた水俣病や、阿賀野川流域での工場排水に起因する有機水銀中毒の原因物質である水俣市の工場は元横浜陪審裁判所[[裁判官。

地球上においては地殻などに水銀が比較的豊富に存在する。これら自然界に存在する水銀は水圏において非酵素的反応や微生物の作用によって有機水銀に変化し、食物連鎖を通じて、大形魚類や、深海魚、海洋動物に蓄積される。日本の厚生労働省はキンメダイやカジキ、マグロなどの魚類、クジラ、イルカなどの海棲哺乳類に含まれる水銀が胎児の発育に影響を及ぼす恐れがあるとして、妊娠中かその可能性のある女性は、魚介類の摂取量や回数を制限するように注意を喚起している。

食物に占める魚介類の割合が多い日本では、メチル水銀の摂取量が他国と比較して高いことが知られている。メチル水銀の摂取量の地域的特徴は、マグロ類の消費傾向とよく一致し、関東地方などを中心とする東日本で高く、中国地方から九州北部にかけて比較的低くなっている。一方、発育途中にある胎児の神経系は、メチル水銀の影響を最も受けやすいと考えられる。魚介類にはある種の不飽和脂肪酸など、胎児の発育などにも有効な成分も多く含まれており、魚介類中に含まれる微量のメチル水銀が、胎児の発達にどれほどの影響を及ぼしているかは、研究者によっても見解が分かれるところである。

欧米の政府機関は、基準を設けて、マグロやカジキなどの摂取制限を行っている。特に妊婦や妊娠する可能性のある女性は、メチル水銀を多く含む大形食魚やイルカ、キンメダイなどの魚介類などを、基準より食べ過ぎないよう注意するとよい。なお、マグロなどの魚介類はセレンを含んでおり、これがメチル水銀の毒性を軽減させているとの可能性も指摘されているが、詳細は不明である。

自然界では無機水銀及び有機水銀を処理して、金属状態の水銀に変化させる菌が存在する。この菌は通称水銀耐性菌と呼ばれ、水俣病の発生した地域の土壌から単離された。水銀耐性菌において無機水銀及び有機水銀を金属水銀に代謝するのは、この菌の産生するタンパク質によるものであることが遺伝子工学的な解析により判明しており、その担当遺伝子の解析も行われている。環境汚染の浄化技術として、いわゆるバイオレメディエーションへの応用も行われている。

体温計に使われている水銀は金属水銀なので安全だと言われていた。date=2022年1月}}金属水銀は間違って飲み込んだとしても、消化管からはほとんど吸収されないので、急性中毒を起こすことはないと思われていたからである。しかし、水銀は20℃で気化し、気化した場合には肺から吸収されやすく、体内に吸収された場合にはヘモグロビンや血清アルブミンと結合して毒性を示す。このため水銀を含有する物を焼却することは危険である。

これら水銀を含有する使用済み物品は分別回収の対象であるが、一般ゴミに紛れて焼却炉に入れられることもあり、東京都清掃センター水銀排ガス事件が起きている。

水銀体温計1本が混じったゴミを燃やすと、排気の水銀濃度は1立方メートル当たり数千マイクログラムに達する。日本では、新設のゴミ処理施設では排気の水銀濃度を1時間平均で1立方メートル当たり30マイクログラムまでとする規制が実施された。このため既存施設を含めて、排気の分析と活性炭などによる浄化が行われている。

3.1. 許容摂取量
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許容摂取量は、国際専門家会議  において、胎児を保護するため、暫定的耐容量  1.6 μg/kgと定められており諸外国、においても、妊婦等への摂食制限の啓蒙や規制強化が行われている。

3.2. 底質における水銀の蓄積
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水銀の外部環境への排出抑制は取組が進んでいるが、過去に排出された水銀や現在でも水銀を含む農薬が許可されている国域では、河口や湖などの底質に蓄積されていることがある。日本国については産業技術総合研究所で全国の河川の底質を分析して、日本の地球化学図としてそのデータを公開している。また環境省は基準値以上の水銀化合物を含む底質を除去するように政令で通達している。

4. 水銀の基準
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環境基準としては0.0005 mg/L以下とされており、地下水や公共用水域の水銀の濃度が定められている。
土壌汚染対策法における土壌含有量基準は15 mg/kg以下と定められている。
底質暫定除去基準は河川及び湖沼においては25 ppm=mg/kg以上と定められている。

5. 生産
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水銀の鉱山としては、スペインのシウダ・レアルにある世界遺産の国営アルマデン鉱山が有名。古代ローマの紀元前372年からイスラム帝国時代、そして2004年7月の生産停止に至るまで辰砂及び自然水銀を産出していた。日本では、佐世保市相浦の佐世保層群相浦層、北海道留辺蘂町にあったイトムカ鉱山や古代から産出記録がある丹生鉱山が知られている。

辰砂を空気中で約600℃まで加熱することで水銀地金が単離する。水銀地金は液体であるため、アマルガムを生じさせない素材の容器に入れて流通させる。国際市場では34.5kgの鉄製容器に充填して流通する事が慣習となっている。ただし、国内向けや小口向けでは他の試薬同様、ガラス製や樹脂製の瓶に入れて出荷される事が多い。

5.1. 水銀鉱石
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水銀鉱石を構成する鉱石鉱物には次のようなものがある。

自然水銀 
辰砂 
黒辰砂 
リビングストン鉱 商業的には辰砂及び自然水銀が主要な鉱石となっている。

6. 国内水銀利用量
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「我が国の水銀に関するマテリアルフロー」によれば、以下の通り。

ランプ類 38.1%
蛍光ランプ
冷陰極蛍光ランプ 
HIDランプ
医療用計測器 23.8%
水銀式血圧計
水銀式体温計
無機薬品 14.7%
銀朱/硫化水銀
水銀化合物
ボタン電池 12.5%
空気亜鉛
酸化銀
アルカリボタン
工業用計量器 10.6%
ガラス製水銀温度計
水銀充満式温度計
高温用ダイヤフラムシール圧力計
液柱型水銀気圧計
基準液柱型圧力計
歯科用水銀 0.3%

7. 用途
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7.1. 産業用、研究用
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かつてはスイッチに水銀が使われていた。
大電力用の整流器や、高速動作用リレー用の接点材料としても重宝されていた。
砂金の採掘では金を含む砂に水銀を通し、砂中の金を溶け込ませた後に水銀を回収・蒸発させて金を回収するという手法がとられることがある。このような採掘方法はしばしば設備の整っていない環境で行なわれるため、水銀汚染が問題になる。
金とのアマルガムは、金の採掘や精錬、金メッキに用いられることがある東大寺盧舎那仏像の金めっきは金アマルガムを大仏に塗った後、加熱して水銀を蒸発させることにより行われた。一説には、この際起こった水銀汚染が平城京から長岡京への遷都の契機となったという。しかし2013年、東京大学大気海洋研究所が現地で当時の土壌を採取調査をしたところ、現代の環境基準よりはるかに低かったという