Содержание в отдельных геосферах.

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 8Следующая ⇒

 Содержание в литосфере.

Фтор в связанном состоянии составляет 0,078% земной коры. Свободный фтор обнаружен в минералах.

Наиболее важный фторсодержащий минерал – плавиковый шпат или флюорит CaF₂. Обычно он встречается в виде больших бесцветных кристаллов, но известны также и окрашенные разновидности (синяя, желтая и зелёная). Плавиковый шпат довольно широко распространён в природе. Другие простые фториды, встречающиеся в виде минералов - это вильомит (NaF), селлаит (MgF₂), иттроцерит ((Ca₃Ce₂, Y₂)F₆) и иттрофлюорит ((Ca₃, Y₂)F₆). Однако в отличие от флюорита эти минералы встречаются редко.

Наиболее важным комплексным фторидом, распространенным в природе, является криолит Na₃AlF₆, который образует бесцветные моноклинические призмы (плотность 2,95 – 2,97). Обычно он бывает окрашенным в сероватый, желтый или красный цвет. Два фторосиликата, встречающиеся в природе, - калиевая соль K₂SIF₆ (хиратит) и аммониевая соль (NH₄)₂SiF₆ (малладрит) – были обнаружены в вулканических отложениях.

Другая большая группа редко встречающихся фторосодержащих минералов состоит из фторкарбонатов, фторсульфатов, фторфосфатов, фторарсенатов и фторниобатов. Фторкарбонаты встречаются в виде минерала бастнезита CeFCO₃, а также нескольких минералов, содержащих карбонаты щелочноземельных металлов. Многие кальцыты и аргониты содержат небольшие количества связанного фтора. Фтороаппатит 3Ca₃(PO₄)₂*Ca(Cl,F)₂ содержит различные количества фтора достаточно широко распространен в природе. Редкие фосфатные минералы амблигонит LiAl(F,OH)PO₄ и фремонтит (Na, Li)Al(OH, F)PO₄ также содержат фтор.

В силикатных минералах может иметь место изоморфное замещение кислорода или гидроксила ионом фтора. В магниевом силикате Mg₅(F, OH)₂(SiO₄)₂ (хондрит) и Mg₇(F, OH)₂(SiO₄)₂ (хюмит) содержание фтора составляет соответственно 4,76 – 7,30 % и 3,08 – 4,58 %. Фтор обычно входит в состав слюд и большого числа других силикатных минералов. [11]

 Содержание в гидросфере.

Фтор впервые в морской воде был обнаружен К. Уилсоном в 1850 г. [12]. Талассофильность фтора относительно невысока [13]. Среднее его содержание в океанской воде 1,3 мг/л [14], а общее количество растворенного элемента в водах Мирового океана оценивается в 18 × 10¹¹ т [15]. Обычно с ростом солености воды в ней увеличивается концентрация фтора. В растворе вод фтор присутствует в виде F^¯ и MgF¯. Время жизни фтор в океане составляет 10 × 10⁵ лет. Влияние на содержание фтора в морских отложениях оказывает присутствие фосфатов, апатита. [12]

Содержание фтора в океанических иловых водах колеблется в пределах 1,6 – 7,6 мг/л, в глубоководных отложениях – от 0,031 до 0,076 % [16].

Средняя концентрация фтора в растворе речных вод оценивается в 100 мкг/л, в речной взвеси – в 500 мг/кг. Суммарный речной сток фтора в океан составляет 13,25 млн. т/год, из которых с речной взвесью поступает 9,3 млн. т (60 %), в растворе речных вод – 4,05 млн. (40 %). [17]

Геохимия фтора в пресных поверхностных (особенно речных) водах слабо изучена сравнительно слабо. В зависимости от местных ландшафтно-геохимческих условий содержание и характер поведения фтора в реках и озерах могут существенно различаться. Например, его фоновые уровни в водах окислительной обстановки оцениваются в 100 – 500 мкг/л [18].

Реки, питающиеся болотными водами, обычно содержат фтор в воде в концентрациях не более 0,03 – 014 мг/л. [19].

Региональные различия в содержании фтора в природных водах обусловлены его содержанием в дренируемых породах. В отдельных районах встречаются воды с уровнями фтора выше и ниже известных нормативных уровней. Концентрации фтора в поверхностных водах могут достигать экстремально высоких значений, что обуславливает формирование уникальных фторовых вод.[20]

В подземных водах наиболее высокие концентрации фтора характерны для водоносных слоев полеозоя, для подземных источников, прилегающих к месторождениям F-содержащих минералов, к областям бывшей или существующей вулканической и тектонической деятельности, а также для термальных и минеральных вод [21]. В этих районах фиксируются максимальные концентрации фтора в поверхностных (0,5 – 20 мг/л), грунтовых (до 7) и подземных (до 20 мг/л) водах. В водах термальных источников концентрации фтора могут достигать нескольких десятков мг/л; в азотных термальных водах, например, до 27 мг/л, а в некоторых типах углекислых минеральных вод – до 10 – 1000 мг/л.

Среднее содержание фтора в подземных водах зоны гипергенеза оценивается в 480 мкг/л, в грунтовых водах зоны выщелачивания – в 230 мкг/л, зоны засоления – в 1470 мкг/л (табл. 3). Фоновое содержание фтора в природных водах континентальной территории быв. СССР составляет 0,53 мг/л (или 0,038 % в минеральном остатке воды).

Таблица 3

Среднее содержание фтора в подземных водах

зоны гипергенеза разных ландшафтов [22]

Регион

F, мг/л

Тропики, субтропики

0,22

Мерзлота многолетняя

0,19

Умеренный климат

0,26

Горные районы

0,25

Зоны выщелачивания

0,23

Области континентального засоления

1,47

Зона гипергенеза в целом

0,48

 Содержание в атмосфере.

Природными источниками фтора в атмосфере являются вулканы, почвенная пыль, капли морской воды, вносимые в атмосферу ветрами. В атмосфере соединения фтора присутствуют в виде газов и аэрозолей, а также в составе жидких осадков. Типичное содержание фтора в приземном слое атмосферного воздуха находится в пределах 0,02 – 0,04 ppb [10]. Фоновый уровень фтора в атмосфере Земли в 0,05 мкг/м³ [23]. Фоновые концентрации этого элемента в атмосферных осадках составляют 0,03 – 0,07 мг/л.

Атмосферные осадки прибрежных морских районов обогащены фтором, что обусловлено активным выносом его аэрозольных форм с морской поверхности. Океаны являются наиболее мощными источниками поступления в атмосферу фтора, нежели континенты. Поступление фтора из океана в атмосферу происходит за счет обмена газообразными соединениями, например HF. Аэрозоли, образующиеся над океаном, поставляют в атмосферу 0,05 млн. т/год фтора. В целом в атмосфере единовременно содержится 1,2 × 10⁴ т фтора океанского генезиса. Поток фтора в системе океан – атмосфера – континент – океан оценивается в 2 × 10⁵ т/год [24].

Содержание в биосфере.

Среднее содержание фтора в верхнем слое почв мира составляет 320 мг/кг [25]; А. П. Виноградов оценивает среднее содержание фтора в почвах в 200 мг/кг. Наиболее низкие уровни его характерны для песчаных почв гумидных районов, а высокие – для тяжелых глинистых почв. Для большинства природных почв содержание фтора колеблются в пределах 150 – 400 мг/кг (табл. 4 - 5). [26]

Таблица 4.

Фтор в почвах бывшего СССР

Характеристика почв

Горизонт, см

F, мг/кг

Почвы тундры

Горная тундра

0 – 25

Подзолистая гумусо-иллювиальная

0 – 3

Торфяно-глеевая

0 – 15

Подзолистые

Среднеподзолистая суглинистая

0 – 10

Подзолистая на ленточных глинах

А₁

Подзолистая на валунных глинах

А₁

Лесные

Выщелоченные серы глинистые

0 – 5

Бурые

0 – 5

Черноземы

Глинистый обыкновенный

0 – 5

Суглинистый

0 – 5

Приазовский (мощный)

0 – 5

Каштановые и сероземы

Светлые-каштанове

0 – 5

Серозем (пустыня)

0 – 5

Красноземы

Батумский ботанический сад

Рододендроновый лес

Наиболее распространенной формой фтора в почвах считается фторапатит. В почвах присутствуют также Са₂F, АlF₃ и др. фториды, алюмосиликаты (напр., (Al₂(SiF₆))₂), комплексные ионы фтора с алюминием (AlF²⁺, AlF₂⁺, AlF₄^¯).[25]

Таблица 5.

Фтор в почвах различных регионов [25].

Район

Тип почв

F, мг/кг

Почвы бывшего СССР

Тундры и лесотундры

Подзолистые (тайга)

Серые лесные (ЕТР)

Черноземы (степь)

Каштановые (сух. степь)

Сероземы (полупустыня)

Московская область

Дерново-подзолистые

Великобритания

Почвы на основных породах

Польша

Подзолы и песчаные почвы

Лессовые и пылеватые почвы

Суглинистые и глинистые

США

Песчаные

Аллювиальные

Черноземы

Лесные

Высокие уровни фтора в почвах (до 1000 мг/кг и более) установлены в провинциях с эндемией флюороза и рудных районах. Почвы областей былого и современного вулканизма, а также почвы районов с обилием фторапатита, содержат фтор в количествах более 0,1 % [27].

Фтор является постоянным компонентом живых организмов. А. И. Перельман [28] относит фтор к элементам среднего биологического накопления и сильного биозахвата; коэффициент биопоглащения фтора колеблется в пределах 0,n – n; биофильность его составляет 7×10^-7. Среднее содержание фтора в живом веществе биосферы оценивается в 5 мг/кг [26]. Средний коэффициент биологического поглощения фтора для суши в 0,097. Кларки фтора в растительности суши (мг/кг) составляют: в золе – 70; в сухой фитомассе – 3,5; в живой фитомассе – 1,4 [29]. Cреднее содержание фтора в наземных животных колеблется в пределах 150 – 500 мг/кг сухой массы, в Морских составляет 2 мг/кг, в наземных растений – 0,5 – 40 мг/кг [30].

Фтор накапливается в морских организмах, главным образом в скелетной части, в виде карбонафторапатита и флюорита. Коралловые рифы обогащены фтором.

Фтор – постоянный компонент костей и зубов животных (табл. 6). Содержания фтора в ископаемых костях из отложений одного и того же возраста колеблются в значительных пределах. Аккумуляция фтора в организме пресноводных беспозвоночных животных в большей степени зависит от его содержания в пище [31].

Таблица 6.

Среднее содержание фтора в костях и зубах животных, мг/кг [32].

Животные

Наземные

Морские

Млекопитающие

Птицы

Рыбы

Обычно в природных условиях фтор малодоступен растениям, кК правило, его концентрация не превышает 30 мг/кг сухой массы. Известны растения–концентраторы фтора. В частности, в листьях чая стабильно фиксируются высокие уровни этого элемента (до 400 мг/кг), причем на почвах обогащенных фтором, его концентрации могут быть выше. Биодоступность почвенного фтора значительно ниже биодоступности атмосферного фтора. Накопление фтора в органах растений происходит дифференцированно. Например, для многолетних растений характерно повышенное содержание фтора в коре, для однолетних - в зеленых органах. Уровни фтора в лишайниках в вулканических районах не редко достигают значительных величин. Характер территориального распространения фтора в лишайниках зависит главным образом от преобладающего направления ветров и форм рельефа. Лишайники аккумулируют фтор на расстояние до 4 км от места извержения.

Фтор в тех или иных количествах присутствует в продуктах питания растительного и животного происхождения. [25]

Таблица 7.

Условно-нормативное содержание фтора

в фитомассе и в годовом биологическом круговороте

в различных ландшафтах [29]

Ландшафты

Содержание (кг/м²)

Захват (кг/м²)

Леса холодного и умеренного климата:

Северотаежный ельник

3,5

0,42

Южнотаежные и мелколиственные леса

14,0

0,63

Степи и пустыни умеренного климата:

Северная луговая степь

6,3

3,5

Сухая степь

1,8

0,7

Пустыня полукустарничковая

0,7

0,3

Тропические:

Влажные леса

Светлые леса

3,6

Сухие саванны

1,8

0,7

Захват фтора годовым приростом фитомассы на всей площади суши, составляет 603,8 тыс. т, на 1 км² – 4,03 кг. Условно-нормативные величины содержания фтора в фитомассе различных ландшавтов и их участие в годовом биологическом круговороте представлены в таблице 7.[29]

Познавательные статьи:



Как правильно слушать собеседника

Типичные ошибки при выполнении бросков в баскетболе

Принятие христианства на Руси и его значение

Средства массовой информации США