Реферат: Джерела фтору та вплив фтору на людський організм

На земній поверхні фтор є дуже поширеним елементом. За розповсюдженістю його варто поставити на 13 місце серед інших елементів. Земна кора містить в середньому коло 0.078% фтору; його загальний вміст у літосфері, океанах та атмосфері сягає близько 0.03%. У вільному стані фтору у природі майже немає. У надзвичайно невеликих кількостях фтор у вільному стані було виявлено лише в певних різновидах плавикового шпату. Завдяки своїй великій реакційній здатності фтор існує у природі майже виключно у формі сполук з іншими елементами.

Кругообіг фтору у природі

Накопичені наукою дані дозволяють скласти уявлення про рух та кругообіг фтору у біосфері. Фтор концентрується головним чином на останніх етапах магматичного процесу, внаслідок чого вулканічні утворення збагачені фтором, який входить до складу мінералів, розчинів та газових струменів.

Типовою сполукою фтору у вивержених породах є фторапатит, що утворюється при кристалізації магматичного розплаву. Фторапатити є головним джерелом фтору у біосфері. Крім того, деяка кількість фтору надходить до біосфери з термальними водами, вулканічними газами та , можливо, з космічним пилом.

В термальних мінеральних водах, як правило, міститься багато фтору. Наприклад, Єкатерининське джерело у Боржомі (температура його води 28 градусів) містить 3.5 мг/ л, Смирновське джерело – 1.9 мг/ л, джерело у Виши (20 градусів) – 5.4 мг/ л, Карлсбадське джерело (71 градус) – 2.2 мг/ л(Н. В. Тагеєва).

Вулканічні гази дуже багаті на фтористий водень. Останній було знайдено у газах Везувію, вулканів Гавайських островів, де він складав 2.5% об’єму всього газу. Готьє (Gautier)виявив 0.11 мг/ л фтору у повітрі під час виверження Везувію. Цікаво, що саме в районах сучасного вулканізму (Везувій) було вперше виявлено флюороз зубів у дітей. Зі старих описів захворювань тварин Ісландії та вивчення їхніх кісток можна зробити висновок, що причиною цих хвороб був фтор, що виділився після виверження вулкану Геклог.

Вивітрювання вивержених гірських пород призводить до руйнування раніш стійких мінералів, що містять фтор, та до утворення нових; при цьому найбільші зміни пов’язані з активною діяльністю організмів.

Фтор вивержених пород у процесі вивітрювання розчиняється у воді, з якою виноситься у моря та океани. Тут він у величезних кількостях відкладається разом з фосфором та кальцієм у скелетах морських тварин та з відмерлими масами їх занурюється на дно, де утворюються стійкі апатитові комплекси фосфоритів. Можливий і інший шлях утворення цих сполук через процеси осадження фізико-хімічного характеру. У глибоких частинах морських басейнів завдяки високій концентрації вуглекислоти у воді міститься багато фосфорного ангідрида. При переміщенні водних мас до берегів континентів зменшується парціальний тиск вуглекислоти і фторфосфати випадають з пересичених розчинів (Казанов А. Б., 1937).

В результаті геологічних процесів, наприклад підняття дна, цілі ділянки моря знову стають сушею, далі запаси фтористих сполук знову розчиняються і виносяться підземними водами у моря і океани.

Таким є великий цикл кругообігу фтору у природі, що здійснювався протягом геологічних епох і не раз повторювався за час існування Землі.

Проте, окрім великого циклу кругообігу фтору, існують і малі, що не потребують століть. На величезних просторах поверхні суші та океану фтор під впливом численних факторів надходить до атмосфери.

Повітряними масами, що рухаються, фтор переноситься на великі відстані і опадами знову випадає на поверхню землі. Рослини, вбираючи з грунтовими водами фтор, разом з іншими солями асимілюють його. Тварини отримують фтор як з води, так і з їжею; частково вони виділяють його, а частково відкладають, головним чином у скелеті.

Після смерті тварин та рослин фтор знову потрапляє у грунт та з підземними водами переміщується вглиб землі. Тут він частково відкладається в результаті обмінних реакцій. Фтор захоплюють головним чином фосфати, в яких він заміщує гідроксильну групу, утворюючи фторапатити. Багато фтору з підземними водами виноситься в річки, моря та океани.

Виробнича діяльність людини все більше впливає на кругообіг фтору. Люди використовують в якості сировини фтор, що міститься в корінних осадових породах; тим самим вони ніби допомагають природним силам вивітрювання, залучаючи у кругообіг колосальні запаси фтору. При використанні добрив (фосфати, суперфосфати) на земній поверхні протягом року розсіюються сотні тисяч тон фтору у легкорозчинному вигляді.

Значні кількості фтору з різноманітних виробництв потрапляють в атмосферу з димом та пилом чи у водоймища зі стічними водами. Так при переробці апатитів у суперфосфатні добрива до 50% фтору, що міститься в них, виділяється з газами; таким чином у відкриту атмосферу за рік викидають десятки тисяч тон фтору.

Газоподібний фтористий водень часто міститься у повітрі промислових підприємств та оточуючій їх атмосфері при виробництві фтористих солей, інсектофунгіцидів, фторорганічних сполук та фосфору , при отриманні авіаційного палива, при виробництві суперфосфатів та фторберилія, при електролізі розплавленого кріоліту з метою отримати алюміній, тощо.

Забруднення повітря фтором може бути також пов’язане з використанням у різноманітних галузях народного господарства фтористих солей натрію, амонію, кальцію, барію, свинцю та міді. У боротьбі з шкідниками сільського господарства застосовують фтористі солі – кременефториди (Na2SiF4, K2SiF4, CaSiF6, BaSiF6).

Певна кількість фтору потрапляє до атмосфери також у результаті згоряння кам’яного вугілля. Так, наприклад, англійське вугілля містить від 0 до 175 мг/ кг фтору. В результаті цього у промисловому районі Лінкольншир трава містить до 2200 мг/ кг фтору. Деякі аналітики виявляли у кілограмі вугілля від 85 до 295 мг фтору. Це цілком зрозуміло, оскільки у здерев’янілій частині рослин (тирса) виявляли 2 – 3.6 мг фтору на один кілограм сухої ваги, в подальшому ймовірно відбувалося збагачення кам’яновугільної породи фтором.

Таким чином, вимальовується усе розмаїття впливу фтору на організм, що залежить від розсіювання його у біосфері та від особливостей міграції фтору в процесі його кругообігу .

Фтор у породах земної кори та грунтах

Число сполук, що містять фтор, у земній корі дуже велике. Фтор міститься у плавиковому шпаті (CaF2), у алюмосилікатах та силікатах, кріоліті (Na3[AlF6]), апатитах, фосфоритах тощо.

Фторфосфати кальцію, апатити містять до 3.8% фтору. Вони перебувають у вивержених породах у розсіяному стані (до 0.6%). Проте є й родовища апатиту у концентрованому виді, наприклад у Хібінах на Кольському півострові (Лабунцев А. Н.). Хібінські фторапатити містять близько 3.14% фтору.

Фосфорити відносяться до досить розповсюджених мінеральних утворень. Хоча вони також є фторфосфатами, іноді вони містять більше фтору, ніж апатити. Якщо в апатиті співвідношення фтору до P2O5 теоретично дорівнює 0.0891, то є фосфорити, в яких воно досягає 0.115. Вважають, що в цьому випадку частина фтору відклалася у вигляді CaF2, поза зв’язком з фосфатом кальцію.

Родовища фосфоритів мають велике значення в зв’язку з можливістю збагачення підземних вод фтором.

Що ж до грунту, то є два основних джерела фтору в ньому: 1) з вивітрювання пород та 2) внесення з атмосфери з метеорними водами та промисловими викидами.

Грунти поруч з родовищами багатих на фтор мінералів, що виходять на поверхню, можуть накопичувати фтор за рахунок малорозчинних продуктів вивітрювання.

При аналізі у грунтах виявляють плавиковий шпат, апатит, біотит, турмалін та інші мінерали, що містять фтор. Однак і розчинені сполуки фтору із опадів можуть затримуватися у грунті, особливо у його гумусовому шарі. Тут у тонкій фракції, у колоїдах, вміст фтору підвищується за рахунок сорбції на поверхні часток. Вважають, що в цьому випадку частина фтору перебуває у стані, що припускає явище обмінної сорбції, а частина – у більш фіксованому стані.

Піщані грунти містять значно меншу кількість фтору, ніж глинисті. Встановлено, що з підвищенням лужності грунту зростає його здатність утримувати фтор. В глибших шарах грунту вміст фтору зростає.

При значному промиванні грунту фтористі сполуки, незважаючи на погану розчинність, можуть виноситися. А. П. Виноградов вважає, що процес вилучення фтору з грунтів превалює над процесом привнесення його у грунт з атмосфери.

Вважають, що вміст фтору у грунтах в більшості випадків перебуває в межах 10-2 – 10-1%. Дослідивши проби грунту, де не застосовувалися суперфосфатні добрива, з 24 місць України, спеціалісти виявили в них від 3.6*10-3 до 3.2*10-2 % фтору. В інших країнах, які знаходяться в різних частинах земної кулі, вміст фтору теж близький до вказаних цифр. Але якщо середній відсоток вмісту фтору у грунті в різних країнах приблизно такий самий, то амплітуда коливань вмісту фтору в грунтах окремих місцевостей досить велика. В зв’язку з цим відмічають і значні коливання вмісту фтору у рослинах.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--