АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Соединениями

Фтор относится к числу наиболее распространенных элементов в природе. Содержание его в земной коре по разным источникам составляет 2,7 х 10^-2 – 6,5 х 10^-2 вес. %.

Фтор встречается в природе исключительно в виде соединений, главным образом с кальцием и алюминием. Его наибольшие концентрации – от 850 до 1200 мг/кг отмечаются в средних и кислых магматических горных породах (Сусликов, 2000). Осадочные горные породы содержат меньше фтора – от 50 до 800 мг/кг. В естественных (незагрязненных) почвах содержание фтора колеблется в очень широких пределах и зависит от многих факторов: характера материнской породы, природных условий и др.

В процессе почвообразования фтор связывается с кремнистыми минералами с участием почвенных микроорганизмов и животных.

Основной источник фтора – плавиковый шпат (флюорит) CaF₂, в котором содержание фтора составляет 48,7%. Фтор также содержится в природных фосфатах – апатитах и фосфоритах. При получении фосфорных удобрений из апатита значительная часть фтора (50-80%) переходит в их состав, и, в конечном итоге, загрязняет систему почва-растение.

В природных условиях фтор малоподвижен и не накапливается в верхних горизонтах почв, особенно кислых. Присутствие натрия, калия, аммония обусловливает его высокую растворимость в кислых почвах, в то время как АlF₃, FeF₃ малорастворимы. Фтор вымывается из верхних гумусированных горизонтов, что свидетельствует о его инертности к органическому веществу. Концентрация фтора в органическом веществе верхних горизонтов не превышает 0,03-0,12 мг/кг.

Установлена связь между содержанием фтора и механическим составом почв: супесчаные почвы содержат в среднем 105 мг/кг фтора, пылеватые ­ 181, суглинистые – 283 и глинистые – 650 мг/кг.

Повышенным содержанием фтора характеризуются почвы, богатые карбонатами. Содержание водорастворимых форм фтора тем выше, чем больше степень засоления почв, но при этом содержание фтора зависит от состава солей (Филиппова и др., 1971).

Содержание фтора в природных почвах зависит, прежде всего, от гранулометрического состава, величины рН и концентрации кальция и фосфора. Наиболее распространенной формой фтора в почвах является фторапатит. Однако в почвах присутствует большое количество неорганических и органических соединений фтора (CaF₂, AlF₃, Al₂(SiF₆)₂, AlF²⁺, NaF, KF, NH₄F). Наименьшей миграцией фтора отличаются карбонатные почвы вследствие образования слаборастворимых CaF₂ и комплексов фтора с железом, алюминием и кремнеземом. При высоком содержании в почвенных растворах натрия растворимость фтора увеличивается (Танделов, 2004).

Основные источники загрязнения почв фторсодержащими соединениями – предприятия по производству алюминия и стали, фосфорных удобрений, стекольные, цементные и кирпичные заводы.

Фосфорные удобрения содержат фтор в значительных количествах – от 8500 до 38000 мг/кг сухой массы (Сусликов, 2000), причем фтор в них находится в легкодоступных для растений формах, в частности в виде фторобората калия. Часть фтора фосфорных удобрений фиксируется глинистой фракцией, кальцием и фосфором, но большая часть с поверхностным и внутрипочвенным стоком попадает в водоемы. Наиболее опасные последствия загрязнения почв фтором при внесении фосфорных удобрений связаны с разрушением глинистых минералов, деструкцией органо-минеральных соединений и снижением ферментативной активности почв.

Поступление фтора в агроэкосистемы происходит в основном за счет атмосферных выбросов предприятий. Так, по данным 1991 г., вокруг Ростова-на-Дону, Магадана, Нижнего Тагила, Алапаевска (Свердловская обл.) средние уровни водорастворимого фтора в почвах были выше ПДК. С 1990 г. отмечается увеличение атмосферных выпадений фтора вокруг Братского (в 1,5 раза) и Иркутского (в 4,5 раза) алюминиевых заводов. Плотность атмосферных выпадений фторидов в 1991 г. превысила фоновые уровни в районе Братского алюминиевого завода в 20 раз, Иркутского – в 28 раз.

Санитарно-защитная зона Саянского алюминиевого завода (Красноярский край) площадью 3550 га, расположенная на южных черноземах, загрязнена фтористыми соединениями на 30-35% и имеет тенденцию к расширению (Гурщенко, 1996). При этом на территории промплощадки почвенный покров загрязнен фтором в 3-9 раз больше ПДК. В связи с тем, что максимум водорастворимого фтора содержится в верхнем 2,5-сантиметровом слое почвы, можно предполагать, что фтористые соединения дефляционными процессами переносятся на большие расстояния. Особенно существенное увеличение содержания фтора в почвах происходит на расстоянии до 6 км (Сараев, 1993).

Вокруг Красноярского алюминиевого завода в радиусе 25 км выделены зоны высокого загрязнения почв фтористыми соединениями – более 2,5 ПДК на общей площади 13,8 тыс. га, из них 5 тыс. га пашни. По мнению специалистов Государственного центра агрохимслужбы “Красноярский”, почвы эти полностью не пригодны для выращивания сельскохозяйственных культур и очистке не подлежат. За 30 лет работы КраЗА уничтожены лучшие сельхозугодья, расположенные на черноземах, а через 20 лет до такой же степени загрязнения будут доведены еще 78 тыс. га, в том числе пашни 54 тыс. га (О состоянии окружающей природной среды …, 1997).

Радиус воздействия выбросов предприятий-гигантов по производству алюминия превышает 50 км. Например, в зоне, непосредственно прилегающей к источнику загрязнения – Братскому алюминиевому заводу (0-10 км) валовое содержание фтора в почве в среднем составляет 800 мг/кг, а максимальное – более 2000 мг/кг (Временные метод. рекоменд…, 1983).

В кислых и нейтральных почвах с малой буферной способностью, расположенных вокруг алюминиевых заводов, происходит изменение кислотно-основных свойств, обусловленное действием фторида натрия. В районе указанных алюминиевых заводов отмечается сдвиг рН почв в щелочную область на 1,5-1,8 единиц (6,3 – фон, 8,0 – на загрязненных участках).

Серьезную опасность представляет поступление фтора с осадками сточных вод (2-740 мг/кг сухого вещества), фосфорными удобрениями (8500-38000 мг/кг сухого вещества), известью (300 мг/кг) и пестицидами (18-45%).

Фосфорные удобрения – один из основных источников загрязнения почв и сельскохозяйственных растений фтором. При систематическом их внесении, особенно в повышенных дозах, балластные элементы (хлор, фтор, натрий) могут накапливаться в почве в значительных количествах и отрицательно влиять на ее свойства и плодородие, на величину урожая, а, мигрируя в грунтовые воды – повышать в них концентрацию солей.

Загрязнение агроэкосистем фтором возможно и при использовании на удобрение и химическую мелиорацию различных нетрадиционных агрохимических средств: отходов промышленности, коммунального хозяйства, теплоэлектростанций.

Исследования показали, что внесение золы в почву приводит к повышению в ней содержания кальция и магния, по сравнению с контролем, в 1,5-2,0 раза.. Однако с золой (доза – 30-40 т/га) почва заметно загрязняется токсическими элементами – фтором, стронцием, никелем, хромом.

Метаболизм и накопление фтора в растениях и почвах. Поступление фтора в растения, изменение его миграционных свойств в почвах зависит от его общего содержания, форм соединений и свойств почвы: кислотности, гранулометрического и минералогического состава, наличия карбонатов, окислов Fe и Al.

Соединения фтора техногенного происхождения, в частности НF, вызывают разрушение глинистых и других минералов, кремнезема, а также деструкцию гумусово-минеральных комплексов (выщелачивание органического вещества).

Фтористые соединения оказывают заметное влияние на почвенные микроорганизмы. При содержании в почвах фтора выше 1000 мг/кг наблюдается снижение активности почвенных микроорганизмов (уреазы, фосфатазы, дегидрогеназы) по сравнению с контролем. Фтористые соединения замедляют рост всех систематических групп почвенных микроорганизмов (Оглобина, 1977).

Известкование снижает поступление фтора в растения на супесчаных почвах на 50-90%, на суглинистых – 10-50%. Внесение в засоленную почву гипса ведет к снижению количества водорастворимого фтора.

Для валового фтора ПДК не определено. Степень загрязнения почв фтором оценивают по водорастворимым формам, содержание которых не должно превышать 10 мг/кг почвы (таблица 31).

Таблица 31

Критерии оценки загрязнения почвенного покрова фтором (Санитарные нормы.., 1987)

Коэффициент биологического накопления фтора – 0,2-0,6, что свидетельствует об относительно низкой биодоступности фтора.

Растворимые формы фтора поглощаются растениями пассивно и легко переносятся в растительные ткани. Поглощение газообразного фтора растениями происходит через устьица, возможна адсорбция и через кутикулу, т.е. некорневым путем.

Фитотоксичность фтора. В настоящее время фтор считается наиболее опасным и фитотоксичным микрополлютантом среди других загрязняющих веществ, таких как СО, SO₂, NO₂.. Фтор влияет на метаболизм растений, вызывает снижение темпов поглощения кислорода, снижение ассимиляции питательных веществ, подавление синтеза крахмала, разрушение ДНК и РНК и др.

Реакция растений на загрязнение фтором проявляется в ослаблении темпов роста, снижении урожайности.

Однако большинство растений, в том числе и культурных, нормально произрастают на почвах с высоким содержанием фтористых соединений. Уровни содержания фтора в пищевых и кормовых растениях приведены в таблице 32.

Таблица 32

Содержание фтора в пищевых и кормовых растениях, мг/кг сухой массы

Из таблицы видно, что наименьшее количество фтора накапливается в зерновых культурах (кукурузе, овсе, пшенице, ячмене), наибольшее в овощных – салате, шпинате, свекле. Достаточно много фтора накапливает люцерна и клевер, что приводит к высокому его содержанию в кормах.

Поэтому очень важно знать допустимые количества фтора, которое можно употреблять без риска для здоровья животных. В России утверждены следующие максимально допустимые уровни (МДУ) фтора в кормах:

зерно и зернофураж 20 мг/кг

грубые и сочные корма 20

корнеклубнеплоды 20

По предварительным нормам ВОЗ, предельно допустимая концентрация фтора в ежедневном рационе составляет: для овец – 50, коров – 30, свиней – 70 мг/кг.

С геохимической точки зрения по отношению к фтору зерновые культуры являются барьерными растениями, овощные – безбарьерными. Последние могут накапливать фтористые соединения до концентраций, опасных для здоровья употребляющих их в пищу людей (Мирошников, Горбачев, 1999).

Контрольные вопросы

1. В каких формах встречается фтор в природе?

2. В природных (незагрязненных) условиях какие почвы накапливают фтор в большей степени?

3. Какие катионы обуславливают высокую растворимость фтора в кислых почвах?

4. Чем объясняется миграция фтора из гумусовых горизонтов?

5. Какие почвы отличаются повышенным содержанием фтора?

6. Какие факторы в естественных почвах оказывают влияние на его содержание?

7. Назовите соединения фтора, присутствующие в почвах.

8. Какие почвы отличаются наименьшей миграцией фтора?

9. Назовите основные источники загрязнения почв фтором.

10. Каково влияние фтористых соединений на почвенную микрофлору?

11. Как проявляется фитотоксичность фтора?

12. Какие сельскохозяйственные культуры накапливают фтор в большей степени?

13. Какие мероприятия снижают поступление фтора в растения?

Дата добавления: 2015-05-19 | Просмотры: 1154 | Нарушение авторских прав