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.
Возможно вы искали - Курсовая работа: Соціальна екологія
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.
Похожий материал - Реферат: Діяльність уряду України в галузі екології
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.
Очень интересно - Курсовая работа: Екологічні аспекти геологічної діяльності людини
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.
Вам будет интересно - Реферат: Чернобыльская АЭС
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.
Похожий материал - Реферат: Проблема стратосферного озону. Хлорфторвуглеці(ХФВ) та їх вплив на озоновий шар
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.