Реферати українською » Химия » Кругообіг другорядних елементів: цезію та стронцію


Реферат Кругообіг другорядних елементів: цезію та стронцію

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Міністерство освіти і науки Російської Федерації

>Пензенский Державний Університет

Кафедра: Екології та безпеки життєдіяльності

>Реферат

Круговорот другорядних елементів: цезію зі стронцієм

>Виполнил: студент грн.06-лф-1

>Карев С.А.

Керівник:д.б.н., професор

>Стаценко О.П.

Пенза 2009


Круговорот другорядних елементів

 

Другорядні елементи, подібно життєво важливих, нерідко мігрують між організмами і середовищем, хоча й представляють будь-якої цінності для організмів. Більшість цих елементів беруть участь у загальномуосадочном циклі. Зазвичай вони надають мале вплив на живі істоти. Проте можуть і несподівані наслідки, пов'язані переважно з діяльністю людини. Наприклад, радіоактивний стронцій-90, до цього часу природі не існуючий, за хімічними властивостями нагадує кальцій, тому, потрапивши у організми, він накопичується в кістках і раптом з'ясовується у тісному контакту зкроветворними тканинами. Радіоактивний цезій-137 як схожий із калієм і тому швидко циркулює по харчових ланцюгах [4].

>Цезий — елемент головною підгрупи першої групи, шостого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 55. Позначається символомCs (латів.Caesium). Просте речовина цезій — м'який лужної металсеребристо-желтого кольору. Своє назва цезій отримав за наявність двох яскравих синіх ліній вемиссионном спектрі (від латів.caesius — небесно-блакитний).Цезий було відкрито 1860 року німецькими вченими Р. У.Бунзеном і Р. Р.Кирхгофом водамиДюрхгеймского мінерального джерела у Німеччині методом оптичної спектроскопії, цим, ставши першим елементом, відкритим з допомогою спектрального аналізу.Цезий - одне із рідкісних елементів, та все ж сліди можна знайти у багатьох гірських породах, у морській воді, соціальній та воді мінеральних джерел. Цікаво, що "крихти" цезію виявлено у цукровій буряках, зернах кави, чайних листі. Знаком з нею й у курець: свідчать дві блакитні лінії в спектрі тютюнового попелу.

Основнимицезиевими мінералами єполлуцит і рідкіснийавогадрит (>K,Cs)[BF4]. З іншого боку, як домішок цезій входить у рядалюмосиликатов:лепидолит,флогопит,биотит, амазоніт,петалит, берил,циннвальдит,лейцит,карналлит. Як промислового сировини використовуютьсяполлуцит ілепидолит [1].

При промисловому отриманні цезій як сполук вилучають із мінералуполлуцита.

У Росії її після розпаду СРСР промисловий видобутокполлуцита не велася, хоча у Воронячої тундрі під Мурманськом ще радянські часи знайшли колосальні запаси мінералу.

>Цезий належить до групи хімічних елементів з обмеженими запасами разом із гафнієм, танталом,бериллием, ренієм, металами платинової групи, кадмієм, телуром. Загальні виявлені світові ресурси руд становлять близько 180 тис. тонн (у перерахунку на окис цезію), але де вони вкрай розпорошені, і, на жаль, надвисокі ціни — це невід'ємна риса, що супроводжує цезій і рубідій у минулому, сьогодення та майбутнє. Світовий обсяг видобутку цезію становить близько 9 т дизпалива на рік, а потреба понад 85 т дизпалива на рік і її постійно росте. По видобуткуцезиевой руди (>поллуцита) лідирує Канада. У родовищіБерник-Лейк (південно-східна Манітоба) зосереджено близько 70 % світових запасів цезію.Поллуцит також видобувається в Намібії і Зімбабве. У його потужні родовища перебувають у Кольському півострові, в СхідномуСаяне і Забайкаллі. Родовищаполлуцита також є у Казахстані, Монголії і (про. Ельба), але де вони мають малими запасами не мають важливого економічного значення. У цезію є договір недоліки, що зумовлюють постійний пошук його мінералів: по-перше, його вилучення з руд неповне, у процесі експлуатації матеріалу він розсіюється і тому безповоротно втрачається, запаси його руд дуже обмежені не можуть забезпечити постійне зростання попиту на металевий цезій.

Природний цезій —мононуклидний елемент, що з єдиного стабільногонуклида133Cs. Сьогодні відомо 39 штучних радіоактивних ізотопів цезію із масовими числами від 112 до 151. Найбільшдолгоживущим штучним радіоактивнимнуклидом цезію є135Cs з періодом піврозпадуt1/2 близько 2,3 мільйони. Інший щододолгоживущий ізотоп 137Cs (>t1/2=30,17 року). Обидва ці довгоіснуючихрадионуклида є продуктами ядерного розпаду.

Вчені з індійського Інституту геофізичних досліджень, вивчили воду 60 гарячих джерел у Гімалаях, дійшли висновку, що висока концентрація цезію у питній воді то, можливо ознакоюмагматической активності надр.

Підвищена концентрація радіоактивного ізотопу цезію-137 виявлено в деревах, збережених у районі знаменитого Тунгуського вибуху, причому хімічна аномалія характерна саме тих верств стовбура, які належать до 1908 року, після всі ці події [3].

 

>Цезий живими організмах

>Цезий живими організмах — постійний хімічний мікроелемент організму рослин та тварин. Морські водорості наприклад містять від 0,01-0,1 мкг цезію один р сухого речовини, наземні рослини — 0,05—0,2. Тварини отримують цезій з і їжею. У організмі членистоногих близько 0,067—0,503мкг/г цезію, плазунів — 0,04, ссавців — 0,05. Головне депо цезію в організмі ссавців — м'язи, серце, печінку; у крові — до 2,8мкг/л цезій щодо малотоксичний; його біологічна роль організмі рослин та тварин остаточно не розкрито.

Цезій-137 — радіоактивний ізотоп цезію, трасант бета випромінювання і гамма-кванти, і з головних компонентів радіоактивного забруднення біосфери. Утримується в радіоактивних випаданнях, радіоактивних відходах, скидах заводів, переробних відходи атомних електростанцій. Інтенсивносорбируется грунтом і донними відкладеннями; у питній воді перебуває переважно у вигляді іонів. Утримується в рослинах і організмі тварин і людини. Коефіцієнт накопичення Cs-137 найвищий у прісноводних водоростей і арктичних наземних рослин, особливо лишайників. У організмі тварин Cs-137 накопичується головним чином м'язах й печінки. Найбільший коефіцієнт накопичення його відзначений коло північної оленів і північноамериканських водоплавних птахів. Накопичується в грибах, ряд яких (маслюки,моховики,свинушка,горькушка, польський гриб) вважається «акумуляторами»радиоцезия [1].

 

>Стронций

 

>Стронций — елемент головною підгрупи другої групи, п'ятого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 38. Позначається символомSr (латів.Strontium). Просте речовина стронцій — м'який, ковкий і пластичнийщелочноземельний метал сріблисто-білого кольору.

Зміст стронцію в земної корі — 0,384 % у вільному вигляді стронцій не зустрічається. Він входить до складу близько сорока мінералів. У тому числі найважливіший —целестинSrSO4.Добивают такожстронцианитSrCO3. Ці дві мінералу мають промислове значення [2].

>Стронций міститься у морській воді (0,1 мг/л), у ґрунтах (0,035 мас%).

У природі стронцій зустрічають у вигляді суміші 4 стабільних ізотопів84Sr (0,56 %),86Sr (9,86 %),87Sr (7,02 %),88Sr (82,56 %).

>Стронций дедалі впевненіше прокладає собі шлях у промисловість, попит нею невпинно зростає. Більшість мінералів стронцію зустрічається нечасто; лише вже знайомий намстронцианит іцелестин (латиною - "небесний") утворюють іноді солідні скупчення.

Ось як описує свою зустріч ізцелестином чудовий радянський геохімік і мінералог академік А. Є. Ферсман: "...раптом у одномуразломанномжелвачке я побачив якийсь блакитний кристалик: про, це був справжнійцелестин! Чудова прозора блакитна голочка, як світлий сапфір з островаЦейлон, як світлий, вигорілий сонцем волошка".

Алецелестин буває як блакитним - щонайменше чудесні йогонежно-фиолетовие,розоватие чидимчато-черние кристали, які в пустотах гірських порід. Надзвичайно гарні зеленкуваті розсипи його дрібних зерен надрузахянтарно-желтой сірки. Шляхи освіти у природіцелестина (він належить досернокислую сіль стронцію) різні, і, аби одного із них, знову надамо слово академіку А. Є.Ферсману, оскільки навряд хтось зможе розповісти звідси цікавіше іпоетичнее, що вона: "...>Давно-давно, кілька десятків мільйонів років томуверхнеюрское моредокативало свої хвилі до потужних, вже існували Кавказьких хребтів...

На дні прибережній смуги, на каменях в незліченних кількостях жили маленькі радіолярії; окремі були прозорі, як скло, інші виглядали дрібні білі кульки максимум одного міліметра, з маленькою стеблинкою, втричі великим, ніж тулуб. Вони сиділи в каменях, на гарних заростяхмшанок, інколи ж покривали навіть голки морських їжаків, мандруючи із нею щодо морської дну. Це був знаменитірадиолярии-акантарии, скелети яких складалася зиголочек, числом від 18 до 32. Тривалий час хто б знав, із чого вони утворені, і лише випадковим було виявлено, що вони складаються з кремнезему, ні з опала, та якщо з сірчанокислого стронцію. Ці незліченні радіолярії накопичували у дивовижно складному життєвому процесі сіль сірчанокислого стронцію, отримуючи їх із морської води, та поступово будували свої кристалічні голочки.

>Отмирающие радіолярії падали на дно моря. І так було належить початок скупчень однієї з рідкісних металів..." Додамо, що українці радіолярії, а й інші морські організми небайдужі до стронцію: вчені знаходили спіральні раковини давно вимерлих молюсків, які зцелестина. Деякі їх досягали чималу - до 40 сантиметрів в поперечнику. У природі є досить великі званівулканогенно-осадочние родовища стронцію, наприклад, у пустелях Каліфорнії і Арізони США. (До речі, помічено, що стронцій "любить" спекотний клімат, у північних країнах він зустрічається набагато рідше.). У третинну епоху цей був ареною бурхливої вулканічної діяльності.Термальние води, порушені разом із лавою з земних надр, були багаті стронцієм. Розташовані серед вулканів озера накопичували цей елемент, створюючи за тисячоліття дуже солідні його. Є стронцій й у водахКара-Богаз-Гола. Постійне випаровування вод затоки призводить до того, що концентрація солей безупинно зростає й нарешті сягає точки насичення - солі випадають в осад. Зміст стронцію у тих опадах іноді становить 1-2 %.

Кілька років тому геологи виявили значне родовищецелестина серед стосів Туркменії. Блакитні пласти цього цінного мінералу залягають на схилах ущелин і глибоких каньйонівКуштангтау-горного хребта в південно-західній частиніПамиро-Алая. Немає сумніву, що туркменський "небесний" камінь успішно послужить нашому народному господарству. ...Природі властива квапливість: зараз людина використовує запаси стронцію, що вона початку створювати мільйони тому. Але й у затінках землі, в товщі морів, і океанів відбуваються складні хімічні процеси, виникають скупчення цінних елементів, народжуються нові скарби, але дістануться вони не нам, а нашим далеким-далеким нащадкам [3].


>Стронций живими організмах

>Стронций — складова частина мікроорганізмів, рослин та тварин. У морськихрадиолярий (>акантарий) скелет складається з сульфату >Стронций —целестина. Морські водорості містять 26—140 мг >Стронций на 100 р сухого речовини, наземні рослини — 2,6, морські тварини — 2—50, наземні тварини — 1,4, бактерії — 0,27—30. Нагромадження >Стронций різними організмами залежить тільки від їх виду, особливостей, а й від співвідношення серед >Стронций з ін. елементами, переважно зCa і Р, і навіть від адаптації організмів до певнійгеохимической середовищі.

Тварини отримують >Стронций з і їжею.Всасивается>Стронций тонким, а виділяється переважно товстим кишечником. Ряд речовин (полісахариди водоростей,катионообменние смоли) перешкоджає засвоєнню >Стронций Головне депо >Стронций в організмі — кісткова тканину, в попелі якій міститься близько 0,02% >Стронций (в ін. тканинах — близько 0,0005%). Надлишок солей >Стронций в раціоні пацюків викликає «>стронциевий» рахіт. У тварин, які живуть грунтах зі значною кількістюцелестина, відзначається підвищений зміст >Стронций в організмі, що зумовлює ламкості кісток, рахіту та інших. захворювань. У біогеохімічні провінції, багатих>Стронций (ряд районів Центральній і Східній Азії, Північної Європи - й ін.), можлива т. зв.уровская хвороба.

 

Стронцій-90

Серед штучних ізотопів >Стронций йогодолгоживущий радіонуклід90Sr — одне із важливих компонентів радіоактивного забруднення біосфери. Потрапляючи в довкілля,90Sr характеризується здатністю включатися (переважно разом ізCa) до процесів обміну речовин рослин, тварин і людини. Тому, за оцінці забруднення біосфери90Sr прийнято розраховувати ставлення90Sr/Ca встронциевих одиницях (1 повітря все. = 1 кммккюри90Sr на 1 рCa). При пересуванні90Sr іCa по біологічним і харчових ланцюгах відбувається дискримінація >Стронций, для кількісного висловлювання якої знаходять «коефіцієнт дискримінації», ставлення90Sr/Ca у майбутньому ланці біологічної чи харчової ланцюга до тієї ж величині у минулому ланці. У кінцевому ланці харчової ланцюга концентрація90Sr, зазвичай, значно менше, ніж у початковому.

У рослини90Sr може надходити безпосередньо з прямою забруднення листя або з грунту через коріння (у своїй великий вплив має тип грунту, се вологість, pH, змістCa і органічних речовин тощо.). Щодо більше накопичують90Sr бобові рослини, корені- і бульбоплоди, менше — злаки, зокрема зернові, ілен. У насінню та плодах накопичується значно менше90Sr, ніж у ін. органах (наприклад, в листі і стеблах пшениці90Sr удесятеро більше, ніж у зерні). У тварин (вступає у основному з рослини) та професійністю людини (вступає у основному з коров'ячим молоком і рибою)90Sr накопичується головним чином кістках. Розмір відкладення90Sr в організмі тварин і людини залежить від його віку особини, кількості що надходитьрадионуклида, інтенсивності зростання нової кістковій тканині та інших. Велику небезпека90Sr може дітей, у організм що їх надходить із молоком і накопичується в швидкому зростанні кістковій тканині.

Біологічна дію90Sr пов'язані з характером його розподілу є у організмі (накопичення в скелеті) і від дозиb-облучения, створюваного їм та її дочірнімрадиоизотопом90Y. При тривалому вступі90Sr у організм навіть у відносно невеликих кількостях, внаслідок безперервного опромінення кістковій тканині, можуть розвиватися лейкемію й рак кісток. Істотних змін щодо в кістковій тканині спостерігаються при змісті90Sr в раціоні близько 1мккюри на 1 рCa. Укладання в 1963 у Москві Договору заборону випробувань ядерної зброї у атмосфері, космосі й під водою призвело до майже повного визволенню атмосфери від90Sr і поступового зменшення його рухливих форм у грунті [2].

Основним джерелом забруднення природи радіоактивним стронцієм були випробувань ядерної зброї і аварії на атомних електростанціях. Тому з радіоактивних ізотопів стронцію найбільший практичний цікаві нукліди із масовими числами 89 і 90, вихід яких, було багато зокрема у реакціях розподілу урану і плутонію.

Сніг, випавши на поверхні Землі радіоактивний стронцій потрапляє у грунт. З грунту радіонукліди через кореневу систему вступають у рослини. Слід зазначити, що у цьому етапі великій ролі грають властивості грунтів та вид рослини.

>Випадающие на поверхню грунту радіонукліди уже багато років можуть залишатися у її верхніх шарах. І ТІЛЬКИ якщо грунт бідна такими мінералами як кальцій, калій, натрій, фосфор складаються сприятливі умови для міграції радіонуклідів у самій грунті і з ланцюга грунт – рослина. Передусім це стосуєтьсядерново-подзолистим іпесчано-суглинистимпочвам. Учерноземних грунтах рухливість радіонуклідів вкрай утруднена. Тепер про

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація