Sifat kimia Strontium - karakteristik sifat dengan foto, peran biologisnya dalam tubuh manusia, pengobatan dengan obat-obatan berdasarkan unsur kimia

Stronsium(lat. Strontium), Sr, unsur kimia golongan II dari sistem periodik Mendeleev, nomor atom 38, massa atom 87,62, logam putih-perak. Strontium alami terdiri dari campuran empat isotop stabil: 84 Sr, 86 Sr, 87 Sr dan 88 Sr; yang paling umum adalah 88 Sr (82,56%).

Isotop radioaktif dengan nomor massa 80 hingga 97 telah diperoleh secara artifisial, termasuk. 90 Sr (T = 27,7 tahun), terbentuk selama fisi uranium. Pada tahun 1790, dokter Skotlandia A. Crawford, memeriksa yang ditemukan di dekat lokalitas Mineral Stronshian (di Skotlandia), ditemukan mengandung "bumi" yang sebelumnya tidak dikenal yang diberi nama strontian. Ini kemudian berubah menjadi strontium oksida SrO. Pada tahun 1808, G. Davy, yang menjalani elektrolisis dengan katoda merkuri, campuran Sr(OH) 2 hidroksida yang dibasahi dengan merkuri oksida, memperoleh amalgam Strontium.

Distribusi Strontium di alam. Kandungan rata-rata Strontium di kerak bumi (clarke) adalah 3,4·10 -2% massa, dalam proses geokimia, itu adalah satelit kalsium. Sekitar 30 mineral Strontium diketahui; yang paling penting adalah celestine SrSO 4 dan strontianite SrCO 3 . Dalam batuan magmatik, strontium terutama dalam bentuk terdispersi dan masuk sebagai pengotor isomorfik ke dalam kisi kristal mineral kalsium, kalium, dan barium. Di biosfer, Strontium terakumulasi dalam batuan karbonat dan terutama di sedimen danau garam dan laguna (endapan celestine).

Sifat fisik strontium. Pada suhu kamar, kisi Strontium berbentuk kubik berpusat muka (α-Sr) dengan periode a = 6.0848Å; pada suhu di atas 248 °C berubah menjadi modifikasi heksagonal (β-Sr) dengan periode kisi a = 4,32 dan c = 7,06 ; pada 614 °C berubah menjadi modifikasi berpusat badan kubik (γ-Sr) dengan periode a = 4,85Å. Jari-jari atom 2,15Å, jari-jari ionik Sr 2+ 1,20Å. Kepadatan bentuk adalah 2,63 g / cm 3 (20 ° C); t pl 770 °C, t kip 1383 °C; kapasitas panas spesifik 737,4 kJ/(kg K); resistivitas listrik 22.76·10 -6 ohm·cm -1 . Strontium bersifat paramagnetik, suseptibilitas magnetik atom pada suhu kamar adalah 91,2·10 -6 . Strontium adalah logam ulet lunak yang dapat dengan mudah dipotong dengan pisau.

Sifat kimia. Konfigurasi kulit elektron terluar atom Sr 5s 2 ; dalam senyawa biasanya memiliki bilangan oksidasi +2. Strontium adalah logam alkali tanah Sifat kimia m mirip dengan Ca dan Ba. Logam strontium teroksidasi dengan cepat di udara, membentuk lapisan permukaan kekuningan yang mengandung SrO oksida, SrO 2 peroksida dan Sr 3 N 2 nitrida. Dengan oksigen pada kondisi normal membentuk SrO oksida (bubuk putih keabu-abuan), yang mudah berubah menjadi karbonat SrCO 3 di udara; berinteraksi kuat dengan air, membentuk hidroksida Sr (OH) 2 - basa yang lebih kuat dari Ca (OH) 2. Ketika dipanaskan di udara, ia mudah menyala, dan Strontium bubuk menyala secara spontan di udara, jadi Strontium disimpan dalam wadah tertutup rapat di bawah lapisan minyak tanah. Mengurai air dengan cepat dengan pelepasan hidrogen dan pembentukan hidroksida. Pada suhu tinggi, ia bereaksi dengan hidrogen (>200 °C), nitrogen (>400 °C), fosfor, belerang, dan halogen. Ketika dipanaskan, ia membentuk senyawa intermetalik dengan logam, seperti SrPb 3 , SrAg 4 , SrHg 8 , SrHg 12 . Dari garam strontium, halida (kecuali fluorida), nitrat, asetat, dan klorat mudah larut dalam air; karbonat, sulfat, oksalat dan fosfat yang sulit larut. Pengendapan Strontium sebagai oksalat dan sulfat digunakan untuk penentuan analitisnya. Banyak garam Strontium membentuk hidrat kristal yang mengandung 1 sampai 6 molekul air kristalisasi. SrS sulfida secara bertahap dihidrolisis oleh air; Sr 3 N 2 nitrida (kristal hitam) mudah terurai oleh air yang melepaskan NH 3 dan Sr(OH) 2 . Strontium larut dengan baik dalam amonia cair, memberikan larutan biru tua.

Mendapatkan Strontium. Bahan baku utama untuk produksi senyawa strontium adalah konsentrat dari pengayaan celestine dan strontianite. Logam strontium diperoleh dengan mereduksi strontium oksida dengan aluminium pada 1100-1150 °C:

4SrO+ 2Al = 3Sr+ SrO Al 2 O 3 .

Proses dilakukan dalam peralatan elektrovakum [pada 1 N/m 2 (10 -2 mm Hg)] dengan aksi periodik. Uap strontium mengembun pada permukaan yang didinginkan dari kondensor yang dimasukkan ke dalam peralatan; pada akhir reduksi, peralatan diisi dengan argon dan kondensat dilelehkan, yang mengalir ke dalam cetakan. Strontium juga diperoleh dengan elektrolisis lelehan yang mengandung 85% SrCl 2 dan 15% KCl, namun, dalam proses ini, efisiensi arusnya rendah, dan logamnya terkontaminasi dengan garam, nitrida, dan oksida. Dalam industri, elektrolisis dengan katoda cair menghasilkan paduan strontium, misalnya dengan timah.

Aplikasi Strontium. Strontium berfungsi untuk mendeoksidasi tembaga dan perunggu. 90 Sr adalah sumber radiasi pada baterai listrik atom. Strontium digunakan untuk membuat fosfor dan sel surya, serta paduan yang sangat piroforik. Strontium oksida adalah komponen dari beberapa gelas optik dan katoda oksida tabung vakum. Senyawa strontium memberi api warna merah ceri yang intens, itulah sebabnya beberapa di antaranya digunakan dalam kembang api. Strontianit dimasukkan ke dalam terak untuk membersihkan baja bermutu tinggi dari belerang dan fosfor; Strontium karbonat digunakan dalam getter non-evaporatif dan juga ditambahkan ke glasir dan enamel tahan cuaca untuk melapisi porselen, baja, dan paduan suhu tinggi. Kromat SrCrO 4 adalah pigmen yang sangat stabil untuk pembuatan cat artistik, SrTiO 3 titanat digunakan sebagai feroelektrik, merupakan bagian dari piezokeramik. Garam strontium dari asam lemak ("sabun strontium") digunakan untuk membuat gemuk khusus.

Garam dan senyawa Strontium memiliki toksisitas rendah; ketika bekerja dengan mereka, seseorang harus dipandu oleh peraturan keselamatan dengan garam logam alkali dan alkali tanah.

Stronsium dalam tubuh. Strontium merupakan bagian integral dari mikroorganisme, tumbuhan dan hewan. Dalam radiolaria laut (acantaria), kerangkanya terdiri dari strontium sulfat - celestine. Rumput laut mengandung 26-140 mg Strontium per 100 g bahan kering, tanaman darat - 2,6, hewan laut - 2-50, hewan darat - 1,4, bakteri - 0,27-30. Akumulasi Strontium oleh berbagai organisme tidak hanya bergantung pada spesies, karakteristik, tetapi juga pada rasio Strontium dengan unsur-unsur lain, terutama Ca dan P, di lingkungan, serta pada adaptasi organisme terhadap lingkungan geokimia tertentu.

Hewan menerima Strontium dengan air dan makanan. Strontium diserap oleh yang tipis, dan diekskresikan terutama oleh usus besar. Sejumlah zat (polisakarida alga, resin penukar kation) mencegah penyerapan Strontium. Depot utama Strontium dalam tubuh adalah jaringan tulang, yang abunya mengandung sekitar 0,02% Strontium (dalam jaringan lain - sekitar 0,0005%). Kelebihan garam strontium dalam makanan tikus menyebabkan rakhitis "strontium". Pada hewan yang hidup di tanah dengan jumlah celestine yang signifikan, ada peningkatan kandungan Strontium dalam tubuh, yang menyebabkan tulang rapuh, rakhitis, dan penyakit lainnya. Di provinsi biogeokimia kaya Strontium (sejumlah wilayah Tengah dan Asia Timur, Eropa Utara dan lainnya), yang disebut penyakit Urov mungkin terjadi.

Strontium-90. Di antara isotop buatan Strontium, radionuklida 90 Sr yang berumur panjang adalah salah satu komponen penting dari kontaminasi radioaktif biosfer. Begitu berada di lingkungan, 90 Sr dicirikan oleh kemampuannya untuk dimasukkan (terutama bersama-sama dengan Ca) dalam proses metabolisme tumbuhan, hewan, dan manusia. Oleh karena itu, ketika menilai pencemaran biosfer dengan 90 Sr, biasanya menghitung rasio 90 Sr/Ca dalam satuan strontium (1 s.u. = 1 mikron curie 90 Sr per 1 g Ca). Ketika 90 Sr dan Ca bergerak di sepanjang rantai biologis dan makanan, diskriminasi Strontium terjadi, untuk ekspresi kuantitatif di mana "koefisien diskriminasi" ditemukan, rasio 90 Sr / Ca di tautan berikutnya dari rantai biologis atau makanan ke yang sama nilai di tautan sebelumnya. Di mata rantai terakhir rantai makanan, konsentrasi 90 Sr, sebagai suatu peraturan, jauh lebih rendah daripada yang pertama.

Tanaman dapat menerima 90 Sr langsung dari kontaminasi langsung daun atau dari tanah melalui akar (dalam hal ini, jenis tanah, kadar airnya, pH, kandungan Ca dan bahan organik, dll., sangat berpengaruh) . Relatif lebih banyak 90 Sr terakumulasi oleh tanaman polong-polongan, tanaman umbi-umbian dan umbi-umbian, lebih sedikit oleh serealia, termasuk serealia, dan rami. Secara signifikan lebih sedikit 90 Sr terakumulasi dalam biji dan buah-buahan daripada di organ lain (misalnya, 90 Sr 10 kali lebih banyak di daun dan batang gandum daripada di biji-bijian). Pada hewan (terutama dengan makanan nabati) dan manusia (terutama dengan susu sapi dan ikan), 90 Sr terakumulasi terutama di tulang. Besarnya pengendapan 90 Sr dalam tubuh hewan dan manusia tergantung pada umur individu, jumlah radionuklida yang masuk, kecepatan pertumbuhan jaringan tulang baru, dan lain-lain. 90 Sr menimbulkan bahaya besar bagi anak-anak, yang di dalam tubuhnya ia masuk bersama susu dan terakumulasi dalam jaringan tulang yang berkembang pesat.

Efek biologis 90 Sr dikaitkan dengan sifat distribusinya di dalam tubuh (akumulasi dalam kerangka) dan tergantung pada dosis iradiasi yang dibuat olehnya dan radioisotop 90 Y. Dengan asupan 90 Sr yang berkepanjangan ke dalam tubuh. tubuh, bahkan dalam jumlah yang relatif kecil, sebagai akibat dari penyinaran terus menerus jaringan tulang, leukemia dan kanker tulang dapat berkembang. Perubahan signifikan pada jaringan tulang diamati ketika kandungan 90 Sr dalam makanan adalah sekitar 1 mikrokurie per 1 g Ca. Kesimpulan pada tahun 1963 di Moskow dari Perjanjian Larangan Uji senjata nuklir di atmosfer, luar angkasa, dan di bawah air menyebabkan pelepasan atmosfer yang hampir sempurna dari 90 Sr dan penurunan bentuk geraknya di dalam tanah.

Strontium dalam tubuh manusia: peran, sumber, kekurangan dan kelebihan

Strontium (Sr) adalah unsur kimia yang menempati D.I. Mendeleev tempat ke-38. Dalam bentuknya yang paling sederhana, dalam kondisi normal, ini adalah logam putih-perak alkali tanah, sangat ulet, lunak dan mudah dibentuk (mudah dipotong dengan pisau). Di udara, sangat cepat teroksidasi oleh oksigen dan uap air, menjadi ditutupi dengan oksida kuning. Secara kimiawi sangat aktif.

Strontium ditemukan pada tahun 1787 oleh dua ahli kimia W. Cruikshank dan A. Crawford, dan pertama kali diisolasi dalam bentuk murni oleh H. Davy pada tahun 1808. Itu mendapat namanya dari desa Skotlandia Stronshian, di mana pada tahun 1764 mineral yang sebelumnya tidak diketahui ditemukan, juga dinamai strontium setelah desa.

Karena aktivitas kimianya yang tinggi, strontium tidak terbentuk dalam bentuk murni di alam. Di alam, itu cukup umum, itu adalah bagian dari sekitar 40 mineral, yang paling umum adalah celestine (strontium sulfat) dan strontianit (strontium karbonat). Dari mineral inilah strontium ditambang dalam skala industri. Deposit bijih strontium terbesar ditemukan di AS (Arizona dan California), Rusia, dan beberapa negara lain.

Strontium dan senyawanya banyak digunakan dalam industri radio-elektronik, metalurgi, industri makanan dan kembang api.

Strontium sangat sering menyertai kalsium dalam mineral dan merupakan unsur kimia yang cukup umum. Fraksi massanya di kerak bumi sekitar 0,014%, konsentrasinya di air laut sekitar 8 mg/l.

Peran strontium dalam tubuh manusia

Sangat sering, ketika mereka berbicara tentang efek strontium pada tubuh manusia, mereka memiliki konotasi negatif. Ini adalah kesalahpahaman yang sangat umum karena fakta bahwa isotop radioaktif 90 Sr memang sangat berbahaya bagi kesehatan. Itu terbentuk selama reaksi nuklir di reaktor dan selama ledakan nuklir, dan ketika memasuki tubuh manusia, itu disimpan di sumsum tulang dan sangat sering menyebabkan konsekuensi yang sangat tragis, karena secara harfiah menghalangi pembentukan darah. Tetapi strontium biasa, non-radioaktif, dalam dosis yang wajar tidak hanya tidak berbahaya, tetapi hanya diperlukan untuk tubuh manusia. Strontium bahkan digunakan dalam pengobatan osteoporosis.

Secara umum, strontium ditemukan di hampir semua organisme hidup, baik pada tumbuhan maupun pada hewan. Ini adalah analog kalsium dan dapat dengan mudah menggantikannya di jaringan tulang tanpa konsekuensi kesehatan tertentu. Omong-omong, sifat kimia strontium inilah yang membuat isotop radioaktifnya sangat berbahaya. Hampir semua (99%) strontium disimpan di jaringan tulang, dan kurang dari 1% strontium disimpan di jaringan tubuh lainnya. Konsentrasi strontium dalam darah sekitar 0,02 g/ml, di kelenjar getah bening 0,30 g/g, paru-paru 0,2 g/g, ovarium 0,14 g/g, ginjal dan hati 0,10 g/g.

Pada anak kecil (di bawah usia 4 tahun), strontium terakumulasi dalam tubuh, karena jaringan tulang secara aktif terbentuk selama periode ini. Tubuh orang dewasa mengandung sekitar 300-400 mg strontium, yang cukup banyak dibandingkan dengan elemen jejak lainnya.

Strontium mencegah perkembangan osteoporosis dan karies gigi.

Sinergis dan sekaligus antagonis strontium adalah kalsium, yang sangat dekat dengannya dalam sifat kimianya.

Sumber strontium dalam tubuh manusia

Kebutuhan manusia sehari-hari yang tepat untuk strontium belum ditetapkan, menurut beberapa informasi yang tersedia, hingga 3-4 mg. Diperkirakan rata-rata seseorang mengkonsumsi 0,8-3,0 mg strontium per hari dengan makanan.

Strontium yang disuplai dengan makanan diserap hanya 5-10%. Penyerapannya terjadi terutama di duodenum dan ileum. Strontium diekskresikan terutama melalui ginjal, pada tingkat yang jauh lebih rendah dengan empedu. Hanya strontium yang tidak diserap yang ditemukan dalam tinja.

Meningkatkan penyerapan strontium vitamin D, laktosa, asam amino arginin dan lisin. Sebaliknya, pola makan nabati yang tinggi serat, serta natrium dan barium sulfat, mengurangi penyerapan strontium di saluran pencernaan.

Makanan yang mengandung strontium:

• kacang-kacangan (kacang polong, kacang polong, buncis, kedelai);
• sereal (gandum, gandum, millet, gandum lunak dan durum, nasi liar, gandum hitam);
• tanaman yang membentuk umbi, serta tanaman umbi-umbian (kentang, bit, lobak, wortel, jahe);
• buah-buahan (aprikot, quince, nanas, anggur, pir, kiwi);
• sayuran hijau (seledri, adas, arugula);
• kacang-kacangan (kacang tanah, kacang Brazil, kacang mete, macadamia, pistachio, hazelnut);
• produk daging, terutama tulang dan tulang rawan.

Kekurangan strontium dalam tubuh manusia

Tidak ada informasi tentang defisiensi strontium dalam tubuh manusia dalam literatur khusus. Percobaan pada hewan menunjukkan bahwa kekurangan strontium menyebabkan keterlambatan perkembangan, penghambatan pertumbuhan, kerusakan gigi (karies), dan pengapuran tulang dan gigi.

Kelebihan strontium dalam tubuh manusia

Dengan kelebihan strontium, suatu penyakit dapat berkembang, yang secara populer disebut "penyakit Urov", dan dalam bahasa medis - "rakhitis strontium" atau penyakit Kashin-Beck. Penyakit ini pertama kali diidentifikasi di antara penduduk yang tinggal di daerah aliran sungai. Ural dan Siberia Timur. Penduduk kota Nerchensk I.M. Yurensky pada tahun 1849 dalam jurnal "Prosiding Masyarakat Ekonomi Bebas" menulis sebuah artikel "Tentang keburukan penduduk tepi sungai Urova di Siberia Timur."

Untuk waktu yang lama, dokter tidak bisa menjelaskan sifat penyakit endemik ini. Studi selanjutnya menjelaskan sifat dari fenomena ini. Ternyata penyakit ini terjadi karena fakta bahwa ion strontium, ketika mereka memasuki tubuh secara berlebihan, menggantikan sebagian besar kalsium dari tulang, yang menyebabkan kekurangan yang terakhir. Akibatnya, seluruh organisme menderita, tetapi manifestasi yang paling khas penyakit ini ada perkembangan perubahan distrofik pada tulang dan sendi, terutama selama periode pertumbuhan intensif (pada anak-anak). Selain itu, rasio fosfor-kalsium dalam darah terganggu, dysbacteriosis usus, fibrosis paru berkembang.

Untuk menghilangkan kelebihan strontium dari tubuh, serat makanan, senyawa magnesium dan kalsium, natrium dan barium sulfat digunakan.

Namun, strontium-90 radioaktif yang disebutkan di atas memiliki bahaya khusus. Terakumulasi di tulang, tidak hanya mempengaruhi sumsum tulang, mencegah tubuh melakukan fungsi hematopoietik, tetapi juga menyebabkan penyakit radiasi, mempengaruhi otak dan hati, dan meningkatkan risiko terkena kanker, terutama kanker darah, seribu kali lipat. .

Situasi ini diperparah oleh fakta bahwa strontium-90 memiliki waktu paruh menengah-panjang (28,9 tahun) - hanya durasi rata-rata generasi manusia. Oleh karena itu, dalam kasus kontaminasi radioaktif di daerah tersebut, tidak perlu menunggu dekontaminasi yang cepat, tetapi pada saat yang sama, radioaktivitasnya sangat tinggi. Unsur radioaktif lainnya meluruh dengan sangat cepat, misalnya, banyak isotop yodium memiliki waktu paruh jam dan hari, atau sangat lambat, sehingga memiliki aktivitas radiasi yang rendah. Tidak satu pun atau yang lain dapat dikatakan tentang strontium-90.

Tapi itu tidak semua. Faktanya adalah bahwa strontium-90, ketika memasuki tanah, menggantikan kalsium dan kemudian diserap oleh tumbuhan, hewan dan, di sepanjang rantai makanan, mencapai seseorang dengan semua konsekuensi berikutnya. Terutama "kaya" strontium adalah tanaman umbi-umbian dan bagian tanaman yang hijau. Akibatnya, tanah pertanian yang terkontaminasi strontium radioaktif dapat ditarik dari peredaran selama ratusan tahun.

Strontium adalah elemen dari subkelompok utama dari kelompok kedua, periode kelima dari sistem periodik unsur kimia D. I. Mendeleev, dengan nomor atom 38. Dilambangkan dengan simbol Sr (lat. Stronsium). Zat sederhana strontium adalah logam alkali tanah yang lunak, dapat ditempa dan ulet dengan warna putih keperakan. Ini memiliki aktivitas kimia yang tinggi, di udara dengan cepat bereaksi dengan kelembaban dan oksigen, menjadi ditutupi dengan film oksida kuning.

Nomor atom - 38

Massa atom - 87,62

Kepadatan, kg/m³ - 2600

Titik lebur, ° - 768

Kapasitas panas, kJ / (kg ° ) - 0,737

Elektronegativitas - 1,0

Jari-jari kovalen, - 1,91

ionisasi pertama potensial, ev - 5,69

Pada tahun 1764, sebuah mineral ditemukan di sebuah tambang timah di dekat desa Strontian di Skotlandia, yang mereka sebut strontianite. Untuk waktu yang lama dianggap sebagai berbagai fluorit CaF 2 atau BaCO 3 layu, tetapi pada tahun 1790 ahli mineral Inggris Crawford dan Cruikshank menganalisis mineral ini dan menemukan bahwa itu mengandung "bumi" baru, dan dalam bahasa hari ini, oksida.

Terlepas dari mereka, mineral yang sama dipelajari oleh ahli kimia Inggris lainnya, Hope. Setelah sampai pada hasil yang sama, ia mengumumkan bahwa ada elemen baru dalam strontianit - strontium logam.

Rupanya, penemuan itu sudah "di udara", karena hampir bersamaan ahli kimia terkemuka Jerman Klaproth mengumumkan penemuan "bumi" baru.

Pada tahun yang sama, ahli kimia Rusia yang terkenal, Akademisi Toviy Egorovich Lovits, juga menemukan jejak "tanah strontium". Dia sudah lama tertarik pada mineral yang dikenal sebagai spar berat. Dalam mineral ini (komposisinya adalah BaSO 4), pada tahun 1774 Karl Scheele menemukan oksida dari elemen baru barium. Kami tidak tahu mengapa Lovitz tidak acuh pada spar berat; hanya diketahui bahwa ilmuwan, yang menemukan sifat adsorpsi batubara dan melakukan lebih banyak lagi di bidang kimia umum dan organik, mengumpulkan sampel mineral ini. Tetapi Lovitz bukan hanya seorang kolektor, ia segera mulai mempelajari spar berat secara sistematis dan pada tahun 1792 sampai pada kesimpulan bahwa mineral ini mengandung pengotor yang tidak diketahui. Dia berhasil mengekstrak cukup banyak dari koleksinya - lebih dari 100 g "bumi" baru dan terus mengeksplorasi propertinya. Hasil penelitian tersebut dipublikasikan pada tahun 1795.

Jadi, hampir bersamaan, beberapa peneliti di berbagai negara mendekati penemuan strontium. Tetapi dalam bentuk dasarnya, itu hanya dipilih pada tahun 1808.

Ilmuwan terkemuka pada masanya, Humphry Davy, telah memahami bahwa unsur tanah strontium, tampaknya, harus berupa logam alkali tanah, dan ia memperolehnya dengan elektrolisis, yaitu. dengan cara yang sama seperti kalsium, magnesium, barium. Lebih khusus lagi, strontium logam pertama di dunia diperoleh dengan elektrolisis hidroksida yang dibasahi. Strontium yang dilepaskan di katoda langsung bergabung dengan merkuri, membentuk amalgam. Mengurai amalgam dengan pemanasan, Davy mengisolasi logam murni.

Strontium ditemukan di air laut (0,1 mg/l), di tanah (0,035 % berat). Secara massa, dalam proses geokimia, itu adalah satelit kalsium. Dalam batuan magmatik, strontium terutama dalam bentuk terdispersi dan masuk sebagai pengotor isomorfik ke dalam kisi kristal mineral kalsium, kalium, dan barium. Di biosfer, Strontium terakumulasi dalam batuan karbonat dan terutama di sedimen danau garam dan laguna.

Strontium merupakan bagian integral dari mikroorganisme, tumbuhan dan hewan. Dalam radiolaria laut (acantaria), kerangkanya terdiri dari strontium sulfat - celestine. Rumput laut mengandung 26-140 mg Strontium per 100 g bahan kering, tanaman darat - 2,6, hewan laut - 2-50, hewan darat - 1,4, bakteri - 0,27-30. Akumulasi Strontium oleh berbagai organisme tidak hanya bergantung pada spesies, karakteristik, tetapi juga pada rasio Strontium dengan unsur-unsur lain, terutama Ca dan P, di lingkungan, serta pada adaptasi organisme terhadap lingkungan geokimia tertentu.

Di alam, strontium terjadi sebagai campuran dari 4 isotop stabil 84Sr (0,56%), 86Sr (9,86%), 87Sr (7,02%), 88Sr (82,56%). Isotop radioaktif dengan nomor massa 80 hingga 97 telah diperoleh secara artifisial, termasuk. 90 Sr (T = 27,7 tahun), terbentuk selama fisi uranium.

Ada 3 cara untuk mendapatkan strontium logam:

• dekomposisi termal dari beberapa senyawa
• elektrolisis lelehan yang mengandung 85% SrCl 2 dan 15% KCl, namun, dalam proses ini, efisiensi arusnya rendah, dan logamnya terkontaminasi dengan garam, nitrida, dan oksida. Dalam industri, elektrolisis dengan katoda cair menghasilkan paduan strontium, misalnya dengan timah.
• reduksi oksida atau klorida

Bahan baku utama untuk produksi senyawa strontium adalah konsentrat dari pengayaan celestine dan strontianite. Logam strontium diperoleh dengan mereduksi strontium oksida dengan aluminium pada 1100-1150 °C:

4SrO+ 2Al = 3Sr+ SrO Al 2 O 3 .

Proses dilakukan dalam peralatan elektrovakum [pada 1 N/m 2 (10 -2 mm Hg)] dengan aksi periodik. Uap strontium mengembun pada permukaan yang didinginkan dari kondensor yang dimasukkan ke dalam peralatan; pada akhir reduksi, peralatan diisi dengan argon dan kondensat dilelehkan, yang mengalir ke dalam cetakan.

Produksi elektrolitik strontium dengan elektrolisis lelehan campuran SrCl 2 dan NaCl belum tersebar luas karena efisiensi arus yang rendah dan kontaminasi strontium dengan pengotor.

Pada suhu kamar, kisi Strontium berbentuk kubik berpusat muka (α-Sr) dengan periode a = 6.0848Å; pada suhu di atas 248 °C berubah menjadi modifikasi heksagonal (β-Sr) dengan periode kisi a = 4,32 dan c = 7,06 ; pada 614 °C berubah menjadi modifikasi berpusat badan kubik (γ-Sr) dengan periode a = 4,85Å. Jari-jari atom 2,15Å, jari-jari ionik Sr 2+ 1,20Å. Kepadatan bentuk adalah 2,63 g / cm 3 (20 ° C); t pl 770 °C, t kip 1383 °C; kapasitas panas spesifik 737,4 kJ/(kg K); resistivitas listrik 22.76·10 -6 ohm·cm -1 . Strontium bersifat paramagnetik, suseptibilitas magnetik atom pada suhu kamar adalah 91,2·10 -6 . Strontium adalah logam ulet lunak yang dapat dengan mudah dipotong dengan pisau.

Polymorphene - tiga modifikasinya diketahui. Hingga 215 o C, modifikasi berpusat muka kubik (α-Sr) stabil, antara 215 dan 605 o C - heksagonal (β-Sr), di atas 605 o C - modifikasi berpusat pada badan kubik (γ-Sr).

Titik lebur - 768 o C, Titik didih - 1390 o C.

Strontium dalam senyawanya selalu menunjukkan valensi +2. Secara properti, strontium dekat dengan kalsium dan barium, menempati posisi perantara di antara mereka.

Dalam rangkaian tegangan elektrokimia, strontium adalah salah satu logam yang paling aktif (potensial elektroda normalnya adalah 2,89 V. Ia bereaksi hebat dengan air, membentuk hidroksida:

Sr + 2H 2 O \u003d Sr (OH) 2 + H 2

Bereaksi dengan asam logam berat dari garam mereka. Dengan asam pekat (H 2 SO 4 , HNO 3) bereaksi lemah.

Logam strontium teroksidasi dengan cepat di udara, membentuk lapisan kekuningan, di mana, selain SrO oksida, SrO 2 peroksida dan Sr 3 N 2 nitrida selalu ada. Ketika dipanaskan di udara, itu menyala; strontium bubuk di udara rentan terhadap penyalaan sendiri.

Bereaksi kuat dengan non-logam - belerang, fosfor, halogen. Berinteraksi dengan hidrogen (di atas 200 o C), nitrogen (di atas 400 o C). Praktis tidak bereaksi dengan alkali.

Pada suhu tinggi, ia bereaksi dengan CO 2, membentuk karbida:

5Sr + 2CO2 = SrC2 + 4SrO

Garam strontium yang mudah larut dengan anion Cl - , I - , NO 3 - . Garam dengan anion F -, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3- sedikit larut.

Bidang utama aplikasi strontium dan senyawa kimianya adalah industri radio-elektronik, kembang api, metalurgi, dan industri makanan.

Strontium digunakan untuk paduan tembaga dan beberapa paduannya, untuk dimasukkan ke dalam paduan timbal baterai, untuk desulfurisasi besi tuang, tembaga dan baja.

Strontium dengan kemurnian 99,99-99,999% digunakan untuk mereduksi uranium.

Ferit strontium yang keras secara magnetis banyak digunakan sebagai bahan untuk produksi magnet permanen.

Jauh sebelum penemuan strontium, senyawa yang belum diuraikan digunakan dalam kembang api untuk menghasilkan lampu merah. Sampai pertengahan 40-an abad ke-20, strontium, pertama-tama, adalah logam kembang api, kesenangan, dan penghormatan. Paduan magnesium-strontium memiliki sifat piroforik terkuat dan digunakan dalam kembang api untuk komposisi pembakar dan sinyal.

Radioaktif 90 Sr (waktu paruh 28,9 tahun) digunakan dalam produksi sumber daya radioisotop dalam bentuk strontium titanat (densitas 4,8 g/cm³, pelepasan energi sekitar 0,54 W/cm³).

Strontium uranat memainkan peran penting dalam produksi hidrogen (siklus strontium-uranat, Los Alamos, USA) dengan metode termokimia (energi hidrogen atom), dan khususnya, metode sedang dikembangkan untuk fisi langsung inti uranium dalam komposisi strontium uranat untuk menghasilkan panas selama dekomposisi air menjadi hidrogen dan oksigen.

Strontium oksida digunakan sebagai komponen keramik superkonduktor.

Strontium fluoride digunakan sebagai komponen baterai fluor solid-state dengan kapasitas energi dan kepadatan energi yang sangat besar.

Paduan strontium dengan timah dan timah digunakan untuk menurunkan konduktor baterai. Paduan strontium-kadmium untuk anoda sel galvanik.

Logam ini digunakan dalam glasir dan enamel untuk melapisi piring. Glasir strontium tidak hanya tidak berbahaya, tetapi juga terjangkau (strontium karbonat SrCO 3 3,5 kali lebih murah daripada timbal merah). Semuanya sifat positif glasir timah juga merupakan ciri khas mereka. Selain itu, produk yang dilapisi dengan glasir tersebut memperoleh kekerasan tambahan, ketahanan panas, dan ketahanan kimia.

Strontium adalah logam aktif. Ini mencegah penerapannya yang luas dalam teknologi. Tetapi, di sisi lain, aktivitas kimia strontium yang tinggi memungkinkan untuk menggunakannya di bidang ekonomi nasional tertentu. Secara khusus, ini digunakan dalam peleburan tembaga dan perunggu - strontium mengikat belerang, fosfor, karbon dan meningkatkan fluiditas terak. Dengan demikian, strontium berkontribusi pada pemurnian logam dari berbagai kotoran. Selain itu, penambahan strontium meningkatkan kekerasan tembaga, hampir tanpa mengurangi konduktivitas listriknya. Strontium dimasukkan ke dalam tabung vakum listrik untuk menyerap oksigen dan nitrogen yang tersisa, untuk membuat vakum lebih dalam.

Garam dan senyawa strontium memiliki toksisitas rendah; ketika bekerja dengan mereka, seseorang harus dipandu oleh peraturan keselamatan dengan garam logam alkali dan alkali tanah.

Orang tidak boleh bingung efek pada tubuh manusia dari alami (non-radioaktif, rendah toksik, dan terlebih lagi, banyak digunakan untuk pengobatan osteoporosis) dan isotop radioaktif strontium. Isotop strontium 90 Sr bersifat radioaktif dengan waktu paruh 28,9 tahun. 90 Sr mengalami peluruhan , berubah menjadi radioaktif 90 Y (waktu paruh 64 jam) Peluruhan lengkap strontium-90 yang telah memasuki lingkungan akan terjadi hanya setelah beberapa ratus tahun. 90 Sr terbentuk selama ledakan nuklir dan emisi dari pembangkit listrik tenaga nuklir.

Strontium radioaktif hampir selalu memiliki efek negatif pada tubuh manusia:

1. Ini disimpan dalam kerangka (tulang), mempengaruhi jaringan tulang dan sumsum tulang, yang mengarah pada perkembangan penyakit radiasi, tumor jaringan hematopoietik dan tulang.

2. Menyebabkan leukemia dan tumor ganas (kanker) tulang, serta kerusakan hati dan otak.

Strontium terakumulasi pada tingkat tinggi di tubuh anak-anak hingga usia empat tahun, ketika ada pembentukan aktif jaringan tulang. Pertukaran strontium mengubah beberapa penyakit pada sistem pencernaan dan sistem kardiovaskular. Rute masuk:

1. air (konsentrasi strontium maksimum yang diizinkan dalam air di Federasi Rusia adalah 8 mg / l, dan di AS - 4 mg / l)
2. makanan (tomat, bit, dill, peterseli, lobak, lobak, bawang merah, kubis, barley, gandum hitam, gandum)
3. asupan intratrakeal
4. melalui kulit (kutan)
5. inhalasi (melalui udara)
6. dari tumbuhan atau melalui hewan, strontium-90 dapat langsung masuk ke dalam tubuh manusia.

Pengaruh strontium non-radioaktif sangat jarang dan hanya bila terkena faktor lain (kekurangan kalsium dan vitamin D, malnutrisi, pelanggaran rasio elemen seperti barium, molibdenum, selenium, dll.). Kemudian dapat menyebabkan "rakhitis strontium" dan "penyakit uro" pada anak-anak - kerusakan dan kelainan bentuk sendi, keterbelakangan pertumbuhan dan gangguan lainnya.

Strontium-90.

Begitu berada di lingkungan, 90 Sr dicirikan oleh kemampuannya untuk dimasukkan (terutama bersama-sama dengan Ca) dalam proses metabolisme tumbuhan, hewan, dan manusia. Oleh karena itu, ketika menilai pencemaran biosfer dengan 90 Sr, biasanya menghitung rasio 90 Sr/Ca dalam satuan strontium (1 s.u. = 1 mikron curie 90 Sr per 1 g Ca). Ketika 90 Sr dan Ca bergerak di sepanjang rantai biologis dan makanan, diskriminasi Strontium terjadi, untuk ekspresi kuantitatif di mana "koefisien diskriminasi" ditemukan, rasio 90 Sr / Ca di tautan berikutnya dari rantai biologis atau makanan ke yang sama nilai di tautan sebelumnya. Di mata rantai terakhir rantai makanan, konsentrasi 90 Sr, sebagai suatu peraturan, jauh lebih rendah daripada yang pertama.

Tanaman dapat menerima 90 Sr langsung dari kontaminasi langsung daun atau dari tanah melalui akar. Relatif lebih banyak 90 Sr terakumulasi oleh tanaman polong-polongan, tanaman umbi-umbian dan umbi-umbian, lebih sedikit oleh serealia, termasuk serealia, dan rami. Secara signifikan lebih sedikit 90 Sr terakumulasi dalam biji dan buah-buahan daripada di organ lain (misalnya, 90 Sr 10 kali lebih banyak di daun dan batang gandum daripada di biji-bijian). Pada hewan (terutama dengan makanan nabati) dan manusia (terutama dengan susu sapi dan ikan), 90 Sr terakumulasi terutama di tulang. Besarnya pengendapan 90 Sr dalam tubuh hewan dan manusia tergantung pada umur individu, jumlah radionuklida yang masuk, kecepatan pertumbuhan jaringan tulang baru, dan lain-lain. 90 Sr menimbulkan bahaya besar bagi anak-anak, yang di dalam tubuhnya ia masuk bersama susu dan terakumulasi dalam jaringan tulang yang berkembang pesat.

Bagi manusia, waktu paruh strontium-90 adalah 90-154 hari.

Kesimpulan pada tahun 1963 di Moskow dari Perjanjian tentang Larangan Uji Senjata Nuklir di Atmosfer, Luar Angkasa dan Bawah Air menyebabkan pelepasan atmosfer hampir lengkap dari 90 Sr dan penurunan bentuk mobile di tanah.

Setelah kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl, seluruh wilayah dengan kontaminasi signifikan dengan strontium-90 berada dalam zona 30 kilometer. Sejumlah besar strontium-90 masuk ke badan air, tetapi konsentrasinya di air sungai tidak pernah melebihi batas maksimum yang diizinkan untuk air minum (kecuali untuk Sungai Pripyat pada awal Mei 1986 di hilirnya).

Selama kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl, relatif sedikit yang masuk ke lingkungan - pelepasan total diperkirakan 0,22 MKi. Secara historis, banyak perhatian telah diberikan pada radionuklida ini dalam kebersihan radiasi. Ada beberapa alasan untuk ini. Pertama, strontium-90 menyumbang bagian penting dari aktivitas dalam campuran produk ledakan nuklir: 35% dari total aktivitas segera setelah ledakan dan 25% setelah 15-20 tahun, dan kedua, kecelakaan nuklir di Mayak Asosiasi Produksi di Ural Selatan pada tahun 1957 dan 1967, ketika sejumlah besar strontium-90 dilepaskan ke lingkungan.

Stronsium- elemen dari subkelompok utama dari kelompok kedua, periode kelima dari sistem periodik unsur kimia D. I. Mendeleev, dengan nomor atom 38. Ini ditunjuk oleh simbol Sr (lat. Strontium). Zat sederhana strontium adalah logam alkali tanah yang lunak, dapat ditempa dan ulet dengan warna putih keperakan. Ini memiliki aktivitas kimia yang tinggi, di udara dengan cepat bereaksi dengan kelembaban dan oksigen, menjadi ditutupi dengan film oksida kuning.

Pada tahun 1764, sebuah mineral ditemukan di sebuah tambang timah di dekat desa Strontian di Skotlandia, yang mereka sebut strontianite. Untuk waktu yang lama dianggap sebagai variasi fluorit CaF2 atau BaCO3 layu, tetapi pada tahun 1790 ahli mineral Inggris Crawford dan Cruickshank menganalisis mineral ini dan menemukan bahwa mineral ini mengandung "bumi" baru, dan dalam bahasa saat ini, oksida.

Terlepas dari mereka, mineral yang sama dipelajari oleh ahli kimia Inggris lainnya, Hope. Setelah sampai pada hasil yang sama, ia mengumumkan bahwa ada elemen baru dalam strontianit - strontium logam.

Rupanya, penemuan itu sudah "di udara", karena hampir bersamaan ahli kimia terkemuka Jerman Klaproth mengumumkan penemuan "bumi" baru.

Pada tahun yang sama, ahli kimia Rusia yang terkenal, Akademisi Toviy Egorovich Lovitz, juga menemukan jejak "tanah strontium". Dia sudah lama tertarik pada mineral yang dikenal sebagai spar berat. Dalam mineral ini (komposisinya adalah BaSO4), pada tahun 1774 Karl Scheele menemukan oksida dari elemen baru barium. Kami tidak tahu mengapa Lovitz tidak acuh pada spar berat; hanya diketahui bahwa ilmuwan, yang menemukan sifat adsorpsi batubara dan melakukan lebih banyak lagi di bidang kimia umum dan organik, mengumpulkan sampel mineral ini. Tetapi Lovitz bukan hanya seorang kolektor, ia segera mulai mempelajari spar berat secara sistematis dan pada tahun 1792 sampai pada kesimpulan bahwa mineral ini mengandung pengotor yang tidak diketahui. Dia berhasil mengekstrak cukup banyak dari koleksinya - lebih dari 100 g "bumi" baru dan terus mengeksplorasi propertinya. Hasil penelitian tersebut dipublikasikan pada tahun 1795.

Jadi, hampir bersamaan, beberapa peneliti di berbagai negara mendekati penemuan strontium. Tetapi dalam bentuk dasarnya, itu hanya dipilih pada tahun 1808.

Ilmuwan terkemuka pada masanya, Humphry Davy, telah memahami bahwa unsur tanah strontium, tampaknya, harus berupa logam alkali tanah, dan ia memperolehnya dengan elektrolisis, yaitu. dengan cara yang sama seperti kalsium, magnesium, barium. Lebih khusus lagi, strontium logam pertama di dunia diperoleh dengan elektrolisis hidroksida yang dibasahi. Strontium yang dilepaskan di katoda langsung bergabung dengan merkuri, membentuk amalgam. Mengurai amalgam dengan pemanasan, Davy mengisolasi logam murni.

Kirim karya bagus Anda di basis pengetahuan sederhana. Gunakan formulir di bawah ini

Mahasiswa, mahasiswa pascasarjana, ilmuwan muda yang menggunakan basis pengetahuan dalam studi dan pekerjaan mereka akan sangat berterima kasih kepada Anda.

Diposting pada http:// www. semua yang terbaik. id/

pengantar

5. Pendekatan pengambilan sampel

Penawaran

pengantar

Sangat pemandangan berbahaya dampak terhadap biosfer adalah radiasi. Pencemaran lingkungan jenis ini baru muncul pada awal abad ke-20, sejak ditemukannya fenomena radioaktivitas dan upaya pemanfaatan unsur radioaktif dalam ilmu pengetahuan dan teknologi. Jenis transformasi radioaktif yang diketahui disertai dengan berbagai radiasi. Ini adalah sinar-a, yang terdiri dari inti helium, sinar-b, yang merupakan aliran elektron cepat, dan sinar-y, yang memiliki daya tembus tinggi. Fragmen fisi nuklir uranium, plutonium, cesium, barium, strontium, yodium dan elemen radioaktif lainnya memiliki efek biologis yang kuat.

Kombinasi sifat strontium-90 membawanya, bersama dengan cesium-137 dan isotop radioaktif yodium, ke dalam kategori polutan radioaktif yang paling berbahaya dan mengerikan. Isotop stabil strontium tidak berbahaya, tetapi isotop radioaktif strontium merupakan bahaya besar bagi semua makhluk hidup. Isotop radioaktif strontium strontium-90 dianggap sebagai salah satu polutan radioaktif antropogenik yang paling mengerikan dan berbahaya. Hal ini disebabkan, pertama-tama, oleh fakta bahwa ia memiliki waktu paruh yang sangat singkat - 29 tahun, yang menyebabkan tingkat aktivitasnya yang sangat tinggi dan radiasi yang kuat, dan di sisi lain, kemampuannya untuk dimetabolisme secara efisien dan termasuk dalam kehidupan tubuh. Strontium adalah analog kimia kalsium yang hampir lengkap, oleh karena itu, ketika memasuki tubuh, ia disimpan di semua jaringan dan cairan yang mengandung kalsium - di tulang dan gigi, memberikan kerusakan radiasi yang efektif pada jaringan tubuh dari dalam.

1. Karakteristik umum strontium

Strontium adalah elemen dari subkelompok utama dari kelompok kedua, periode kelima dari sistem periodik unsur kimia D. I. Mendeleev, dengan nomor atom 38. Dilambangkan dengan simbol Sr (lat. Strontium). Zat sederhana strontium adalah logam alkali tanah yang lunak, dapat ditempa dan ulet dengan warna putih keperakan. Ini memiliki aktivitas kimia yang tinggi, di udara dengan cepat bereaksi dengan kelembaban dan oksigen, menjadi ditutupi dengan film oksida kuning. Strontium mendapatkan namanya dari mineral strontianite, ditemukan pada tahun 1787 di sebuah tambang timah dekat Strontian (Skotlandia). Pada tahun 1790, ahli kimia Inggris Crawford Ader (1748-1795) menunjukkan bahwa strontianit mengandung "bumi" baru yang belum diketahui. Fitur strontianit ini juga ditetapkan oleh ahli kimia Jerman Martin Heinrich Klaproth (Klaproth Martin Heinrich) (1743-1817). Ahli kimia Inggris T. Hope (Hope T.) pada tahun 1791 membuktikan bahwa strontianite mengandung unsur baru. Dia dengan jelas membedakan senyawa barium, strontium dan kalsium, menggunakan, antara lain, warna karakteristik api: kuning-hijau untuk barium, merah terang untuk strontium, dan oranye-merah untuk kalsium.

Terlepas dari ilmuwan Barat, akademisi St. Petersburg Tobiash (Toviy Egorovich) Lovitz (1757-1804) pada tahun 1792, menyelidiki mineral barit, sampai pada kesimpulan bahwa, selain barium oksida, "tanah strontium" juga ada di dalamnya. sebagai pengotor. Dia berhasil mengekstraksi lebih dari 100 g "bumi" baru dari spar berat dan mempelajari sifat-sifatnya. Strontium pertama kali diisolasi dalam bentuk bebas oleh ahli kimia dan fisikawan Inggris Humphry Davy pada tahun 1808. Logam strontium diperoleh dengan elektrolisis hidroksida yang dibasahi. Strontium dilepaskan di katoda dikombinasikan dengan merkuri, membentuk amalgam. Mengurai amalgam dengan pemanasan, Davy mengisolasi logam murni.

Strontium adalah logam putih keperakan yang lembut, dapat ditempa dan ditempa, dan dapat dengan mudah dipotong dengan pisau. Polimorfin - tiga modifikasinya diketahui. Hingga 215 ° C, modifikasi berpusat muka kubik (b-Sr) stabil, antara 215 dan 605 ° C - heksagonal (v-Sr), di atas 605° C - modifikasi berpusat pada badan kubik (g-Sr). Titik lebur - 768 o C, Titik didih - 1390 o C.

Strontium dalam senyawanya selalu menunjukkan valensi +2. Secara properti, strontium dekat dengan kalsium dan barium, menempati posisi perantara di antara mereka. Dalam rangkaian tegangan elektrokimia, strontium adalah salah satu logam yang paling aktif (potensial elektroda normalnya adalah ? 2,89 V. Ia bereaksi hebat dengan air, membentuk hidroksida:

Sr + 2H 2 O \u003d Sr (OH) 2 + H 2 ^

Berinteraksi dengan asam, menggantikan logam berat dari garamnya. Dengan asam pekat (H 2 SO 4 , HNO 3) bereaksi lemah.

Logam strontium teroksidasi dengan cepat di udara, membentuk lapisan kekuningan, di mana, selain SrO oksida, SrO 2 peroksida dan Sr 3 N 2 nitrida selalu ada. Ketika dipanaskan di udara, itu menyala; strontium bubuk di udara rentan terhadap penyalaan sendiri.

Bereaksi kuat dengan non-logam - belerang, fosfor, halogen. Berinteraksi dengan hidrogen (di atas 200 o C), nitrogen (di atas 400 o C). Praktis tidak bereaksi dengan alkali.

Pada suhu tinggi, ia bereaksi dengan CO2 untuk membentuk karbida:

5Sr + 2CO2 = SrC2 + 4SrO

Garam strontium mudah larut dengan anion Cl?, I?, NO 3?. Garam dengan anion F?, SO42?, CO32?, PO43? sedikit larut (Poluektov, 1978).

kontaminasi radioaktif strontium

2. Sumber utama strontium di lingkungan alami dan organisme hidup

Strontium merupakan bagian integral dari mikroorganisme, tumbuhan dan hewan. Pada radiolaria laut, kerangkanya terdiri dari strontium sulfat - celestine. Rumput laut mengandung 26-140 mg strontium per 100 g bahan kering, tanaman darat - sekitar 2,6, hewan laut - 2-50, hewan darat - sekitar 1,4, bakteri - 0,27-30. Akumulasi strontium oleh berbagai organisme tidak hanya tergantung pada jenis dan karakteristiknya, tetapi juga pada rasio kandungan strontium dan elemen lain, terutama kalsium dan fosfor, di lingkungan.

Hewan menerima strontium dengan air dan makanan. Beberapa zat, seperti polisakarida alga, mengganggu penyerapan strontium. Strontium terakumulasi dalam jaringan tulang, yang abunya mengandung sekitar 0,02% strontium (di jaringan lain - sekitar 0,0005%).

Sebagai hasil dari uji coba nuklir dan kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir, sejumlah besar strontium-90 radioaktif, yang memiliki waktu paruh 29,12 tahun. Sampai pengujian senjata atom dan hidrogen di tiga lingkungan tidak dilarang, jumlah korban strontium radioaktif meningkat dari tahun ke tahun.

Dalam satu tahun setelah selesainya ledakan nuklir di atmosfer, sebagai akibat dari pemurnian atmosfer sendiri, sebagian besar produk radioaktif, termasuk strontium-90, jatuh dari atmosfer ke permukaan bumi. Pencemaran lingkungan alam karena penghapusan produk radioaktif dari ledakan nuklir dari stratosfer, yang dilakukan di lokasi uji planet pada tahun 1954-1980, sekarang memainkan peran sekunder, kontribusi proses ini terhadap polusi udara atmosfer 90Sr adalah dua kali lipat lebih kecil dari kenaikan debu yang didorong oleh angin dari tanah yang terkontaminasi dengan uji coba nuklir dan sebagai akibat dari kecelakaan radiasi.

Strontium-90, bersama dengan cesium-137, adalah radionuklida pencemar utama di Rusia. Situasi radiasi dipengaruhi secara signifikan oleh adanya zona terkontaminasi yang muncul sebagai akibat dari kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl pada tahun 1986 dan di Asosiasi Produksi Mayak pada tahun 1986. Wilayah Chelyabinsk pada tahun 1957 ("Kecelakaan Kyshtym"), serta di sekitar beberapa perusahaan siklus bahan bakar nuklir.

Sekarang konsentrasi rata-rata 90Sr di udara di luar wilayah yang terkontaminasi akibat kecelakaan Chernobyl dan Kyshtym telah mencapai tingkat yang diamati sebelum kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl. Sistem hidrologi yang terkait dengan area yang terkontaminasi selama kecelakaan ini secara signifikan dipengaruhi oleh pencucian strontium-90 dari permukaan tanah.

Masuk ke tanah, strontium, bersama dengan senyawa kalsium larut, memasuki tanaman. Lebih dari yang lain mengakumulasi 90Sr kacang-kacangan, akar dan umbi-umbian, lebih sedikit - sereal, termasuk sereal, dan rami. Secara signifikan lebih sedikit 90Sr terakumulasi dalam biji dan buah-buahan daripada di organ lain (misalnya, 90Sr 10 kali lebih tinggi di daun dan batang gandum daripada di biji-bijian).

Dari tumbuhan, strontium-90 dapat masuk secara langsung atau melalui hewan ke dalam tubuh manusia. Pada pria, strontium-90 terakumulasi ke tingkat yang lebih besar daripada pada wanita. Pada bulan-bulan pertama kehidupan seorang anak, deposisi strontium-90 adalah urutan besarnya lebih tinggi daripada pada orang dewasa, ia memasuki tubuh dengan susu dan terakumulasi dalam jaringan tulang yang tumbuh dengan cepat.

Dalam hal kelimpahan fisik di kerak bumi, strontium menempati posisi ke-23 - fraksi massanya 0,014% (di litosfer - 0,045%). Fraksi mol logam di kerak bumi adalah 0,0029%. Strontium ditemukan di air laut (8 mg/l).Di alam, strontium terdapat sebagai campuran dari 4 isotop stabil 84Sr (0,56%), 86Sr (9,86%), 87Sr (7,02%), 88Sr (82,56%) (Orlov, 2002).

3. Parameter higienis untuk penggunaan strontium

Strontium diserap dengan buruk di saluran usus, dan sebagian besar logam yang masuk ke tubuh dikeluarkan darinya. Strontium yang tersisa dalam tubuh menggantikan kalsium dan terakumulasi dalam jumlah kecil di tulang. Dengan akumulasi strontium yang signifikan, ada kemungkinan menekan proses kalsifikasi pertumbuhan tulang dan menghentikan pertumbuhan. Strontium non-radioaktif menimbulkan risiko bagi kesehatan manusia, dan jumlahnya dalam produk tunduk pada kontrol FAO/WHO (Kaplin, 2006).

Radionuklida memasuki biosfer menyebabkan banyak konsekuensi lingkungan. Sebagai hasil dari limpasan permukaan, radionuklida dapat terakumulasi dalam depresi, cekungan dan elemen bantuan akumulatif lainnya. Nuklida memasuki tanaman dan bermigrasi dengan penuh semangat melalui rantai makanan. Mikroorganisme tanah mengakumulasi elemen radioaktif, yang dideteksi dengan baik oleh autoradiografi. Berdasarkan prinsip ini, metode untuk mengidentifikasi populasi mikroba sedang dikembangkan untuk mendiagnosis provinsi geokimia dengan kandungan radionuklida yang tinggi.

Studi tentang perilaku radionuklida sangat penting sehubungan dengan masuknya mereka ke dalam rantai "tanah - tumbuhan - hewan - manusia". Perbedaan spesies dalam kandungan nuklida pada tumbuhan disebabkan oleh sifat distribusi sistem perakaran.

Dalam hal skala masuknya radionuklida ke dalam fitomassa, komunitas tumbuhan diatur dalam urutan berikut: padang rumput bulu rumput > padang rumput bluegrass-oatmeal > padang rumput forb. Akumulasi maksimum radionuklida diamati pada tanaman dari keluarga sereal, diikuti oleh forbs, dan kacang-kacangan mengakumulasi jumlah nuklida paling sedikit.

Strontium-90 mudah diadsorpsi oleh tanah karena pertukaran kation atau difiksasi oleh bahan organik tanah untuk membentuk senyawa yang tidak larut. Irigasi dan pengolahan tanah yang intensif dapat mempercepat proses pencucian profil. Penghapusan strontium-90 juga dimungkinkan air permukaan dengan akumulasi berikutnya dalam depresi (depresi) lega.

Sebagai aturan, pada tanaman pertanian, akumulasi maksimum strontium-90 diamati di akar, lebih sedikit - di daun dan dalam jumlah tidak signifikan - di buah dan biji-bijian. Melalui rantai trofik, strontium-90 mudah ditularkan ke hewan dan manusia, cenderung menumpuk di tulang dan menyebabkan bahaya besar bagi kesehatan.

Konsentrasi maksimum yang diizinkan (MAC) strontium-90 di udara tempat kerja adalah 0,185 (Bq/l), di air reservoir terbuka 18,5 (Bq/l). Kadar 90Sr yang diperbolehkan dalam produk makanan sesuai dengan persyaratan SanPiN 2.3.2.1078-01 adalah pada biji-bijian, keju, ikan, sereal, tepung, gula, garam 100-140 (Bq/kg), daging, sayuran, buah-buahan, mentega, roti, pasta - 50-80 (Bq / kg), minyak sayur 50-80 (Bq / l), susu - 25, air minum- 8 (Bq/l) (Orlov, 2002).

4. Karakteristik toksikologi strontium

Garam dan senyawa strontium adalah zat beracun rendah, namun, dengan kelebihan strontium, jaringan tulang, hati dan otak terpengaruh. Menjadi dekat dengan kalsium dalam sifat kimia, strontium sangat berbeda dari itu dalam tindakan biologisnya. Kandungan berlebihan elemen ini di tanah, air, dan produk makanan menyebabkan "penyakit Urov" pada manusia dan hewan (dinamai setelah Sungai Urov di Transbaikalia Timur) - kerusakan dan kelainan bentuk sendi, keterlambatan pertumbuhan, dan gangguan lainnya.

Isotop radioaktif strontium sangat berbahaya. Strontium radioaktif terkonsentrasi di kerangka dan dengan demikian memaparkan tubuh pada efek radioaktif jangka panjang. Efek biologis 90Sr terkait dengan sifat distribusinya di dalam tubuh dan tergantung pada dosis iradiasi yang dibuat olehnya dan radioisotop 90Y turunannya. Dengan asupan 90Sr yang berkepanjangan ke dalam tubuh, bahkan dalam jumlah yang relatif kecil, sebagai akibat dari penyinaran jaringan tulang yang terus menerus, leukemia dan kanker tulang dapat berkembang. Peluruhan lengkap strontium-90, yang telah memasuki lingkungan, akan terjadi hanya setelah beberapa ratus tahun.

Ada sedikit informasi tentang toksisitas Sr terhadap tanaman, dan toleransi tanaman terhadap elemen ini sangat bervariasi. Menurut Shaklett et al., kadar racun Sr bagi tanaman adalah 30 mg/kg abu (Kaplin, 2006; Kabata-Pendias, 1989).

5. Pendekatan pengambilan sampel

Pengambilan sampel adalah yang pertama dan cukup sederhana, tetapi pada saat yang sama merupakan tahap analisis yang bertanggung jawab. Ada beberapa persyaratan untuk pengambilan sampel:

1. Pengambilan sampel harus aseptik dan dilakukan dengan menggunakan sampler steril ke dalam wadah steril, yang harus tertutup rapat untuk pengangkutan sampel ke laboratorium.

2. Sampel harus representatif, yaitu memiliki volume yang cukup, yang nilainya ditentukan oleh persyaratan kandungan mikroorganisme tertentu, dan diproduksi di tempat yang memastikan kecukupan sampel untuk seluruh volume objek yang dianalisis.

3. Sampel yang diambil harus segera diproses, jika tidak memungkinkan untuk segera diproses, disimpan dalam lemari es.

Untuk mendapatkan hasil yang dapat direproduksi, eksperimen membutuhkan perhatian yang cermat terhadap semua detail. Salah satu sumber kesalahan dalam menentukan Sr adalah heterogenitas sampel dan permukaan yang tidak representatif. Jika penggilingan sampel padat (bubuk bijih, batu, produk pengayaan, campuran mentah, garam, dll.) mencapai 100 mesh atau kurang, maka sampel tersebut dapat dianggap cukup homogen karena daya tembus radiasi keras yang tinggi. Untuk mengurangi efek penyerapan dan eksitasi, distorsi kurva kalibrasi, sampel yang dianalisis diencerkan dengan zat yang transparan terhadap sinar-x (polystyrene, asam borat, pati, aluminium hidroksida, air, dll.). Tingkat pengenceran ditentukan secara eksperimental. Sampel bubuk dengan pengencer yang merata dan standar internal dibriket atau dilarutkan. Ketebalan briket (tablet) harus cukup besar (sekitar 1-2 mm) sehingga intensitas radiasi sampel tidak tergantung pada ukuran sampel. Briket siap pakai (tablet) cocok untuk beberapa pengukuran. Zat uji dapat ditempatkan dalam bentuk bubuk langsung ke dalam kuvet instrumen. Serbuk sampel dapat ditempatkan dalam wadah kaca dan ditekan di bawah film polimer atau diterapkan pada film perekat (Orlov, 2002; Poluektov, 1978).

6. Metode analisis untuk penentuan strontium dalam sampel

Saat menentukan Sr dalam objek alam dan industri, metode spektral telah menemukan aplikasi terbesar - spektrografi emisi dan fotometrik nyala. Baru-baru ini, metode serapan atom telah banyak digunakan. Metode fotometrik, yang memerlukan pemisahan awal strontium dari elemen lain, relatif jarang digunakan. Untuk alasan yang sama, dan juga karena lamanya analisis, metode gravimetri dan titrimetri hampir tidak pernah digunakan saat ini.

1. Metode gravimetri

Metode gravimetri digunakan untuk menentukan strontium dalam banyak kasus setelah pemisahannya dari unsur alkali tanah lainnya.

2. Metode titrimetri

Penentuan titrimetri strontium dapat dilakukan setelah dipisahkan dari semua atau sebagian besar unsur pengganggu. Metode kompleksometri telah menemukan distribusi terbesar.

3. Metode penentuan spektrofotometri

Metode ini dapat dibagi menjadi langsung dan tidak langsung. Metode langsung didasarkan pada pembentukan senyawa berwarna oleh aksi reagen pada ion strontium. Dalam metode tidak langsung, strontium mengendap dalam bentuk senyawa yang sedikit larut dengan reagen berwarna yang ada secara berlebihan, endapan dipisahkan, dan konsentrasi strontium dalam sampel ditentukan oleh jumlah reagen yang tidak terikat.

Contoh metode penentuan langsung:

Penentuan strontium dengan nitroortanil C (nitrochromazo) atau ortanil C. Mengganggu penentuan barium, timbal (2), memberikan reaksi warna dengan reagen; zirkonium, titanium, talium, dan beberapa elemen lainnya menyebabkan hasil yang terlalu diremehkan. Sensitivitas 0,05 mcg/mL.

Penentuan strontium dengan dimetilsulfanazo III dan dimetilsulfanazo

Elemen III-VI dari kelompoknya harus dihilangkan. Jumlah garam amonium dan logam alkali tidak boleh lebih dari 10 mg. Sulfat dan fosfat mengganggu jika mereka lebih dari 0,03 mmol. Banyak logam yang mengganggu penentuan, termasuk Ca dan Mg, jika kandungannya dalam sampel? 0,3 mol, dan Cu(II) ?0,25 mol. Ada juga banyak batasan lainnya.

Penentuan strontium dengan karboksinitrase

Reaksi strontium dengan karboksinitrase adalah salah satu yang paling sensitif. Dengan menggunakan reaksi ini, 0,08-0,6 g / ml ditentukan.

Metode tidak langsung untuk penentuan strontium

Karena selektivitasnya yang rendah, metode tidak langsung saat ini tidak digunakan, oleh karena itu, hanya yang berikut ini yang akan disebutkan: metode 8-Oxyquinoline; metode menggunakan asam pikrolonat; penentuan strontium menggunakan kromat.

4. Metode elektrokimia

Metode Polarografi

Ion barium mengganggu penentuan strontium (tetapi hal ini dapat dihilangkan dengan memilih latar belakang yang sesuai, yaitu (C2H5) 4NBr dalam etanol absolut). Dengan adanya konsentrasi Mg dan Ca yang kira-kira sama, penentuan Sr tidak mungkin dilakukan. Ba, Ca, Na, K harus dipisahkan terlebih dahulu jika konsentrasinya secara signifikan melebihi konsentrasi Sr.

Metode polarografi diferensial

Itu memungkinkan untuk menentukan sejumlah kecil strontium dengan adanya sejumlah besar Na dan K. Sensitivitas - 0,0001 mol Sr / mol garam.

Polarografi inversi

Memungkinkan Anda menentukan strontium dalam konsentrasi yang sangat rendah (10-5 - 10-9 M), jika strontium pertama kali dipekatkan dalam setetes merkuri melalui elektrolisis, dan kemudian mengalami pelarutan anodik. Teknik osiloskop digunakan. Rata-rata kesalahan adalah 3-5%.

Metode konduktometri

Penentuan dilakukan setelah pemisahan awal kelompok unsur Li, K, Na, Ca dan Ba, yang termasuk dalam garam larut bahan bangunan.

5. Metode spektral

Metode spektrografi (percikan dan busur)

Garis Sr yang paling intens terletak di wilayah spektrum yang terlihat: 4607,33; 4077.71 dan 4215.52 A, 2 yang terakhir berada di area pita cyan. Oleh karena itu, ketika digunakan untuk analisis busur dengan elektroda karbon, garis ini kurang cocok. Garis 4607,33 A dicirikan oleh penyerapan diri yang kuat; oleh karena itu, direkomendasikan untuk menggunakannya saat menentukan hanya konsentrasi Sr yang rendah (di bawah 0,1%). Pada konsentrasi tinggi digunakan garis Sr 4811,88 dan 4832,08 ?, serta 3464,46 A. Campuran buffer digunakan untuk menstabilkan suhu pembakaran busur, menghilangkan pengaruh Ca, Mg, Na, dan mencapai akurasi yang lebih tinggi dalam menentukan Sr. Untuk menghilangkan pita sianida, penentuan Sr dilakukan dalam argon atau sampel diubah menjadi senyawa fluor. Sensitivitas penentuan Sr pada busur adalah 5*10-5 - 1*10-4%, Kesalahan relatif penentuan ±4-15% Penggunaan pelepasan busur berdenyut dari arus tinggi dalam argon dapat secara signifikan meningkatkan sensitivitas penentuan Sr (3 * 10-12 g). Sensitivitas penentuan Sr dalam percikan adalah (1-5) * 10-4%. Kesalahan penentuan ±4-6%. Untuk meningkatkan akurasi dan sensitivitas mutlak analisis, serta untuk menghilangkan pengaruh garis yang mengganggu elemen asing, diusulkan untuk menggunakan interferometer yang disilangkan dengan spektrograf.

Fotometri emisi api

Karena kesederhanaan dan keandalannya, metode fotometrik nyala untuk penentuan strontium banyak digunakan, terutama dalam analisis batuan dan mineral, alam dan air limbah, bahan biologis dan lainnya. Sangat cocok untuk penentuan isi kecil dan besar dari elemen dengan akurasi yang cukup tinggi (1-2 rel.%) dan sensitivitas, dan dalam kebanyakan kasus penentuan strontium dapat dilakukan tanpa pemisahan dari elemen lain. Sensitivitas tertinggi dicapai saat menggunakan peralatan dengan perekaman spektrum otomatis dan nyala api bersuhu tinggi. Sensitivitas tertinggi dicapai dengan RF plasma 0,00002 g Sr/mL.

Dengan metode penguapan pulsa, batas absolut deteksi Sr adalah 1*10-13-2*10-12 g (api campuran asetilen-nitrous oksida). Dengan jumlah sampel yang cukup besar (~ 10 mg), batas relatif dari kandungan strontium yang ditentukan dikurangi menjadi 1*10-7%, sedangkan ketika larutan sampel dimasukkan ke dalam nyala api dengan bantuan alat penyemprot, ia sama dengan 3*10-5%.

Spektrofotometri serapan atom

Sr ditentukan dengan mengukur penyerapan cahaya oleh atom-atomnya. Garis yang paling umum digunakan adalah strontium 460.7 nm, dengan sensitivitas yang lebih rendah, strontium dapat ditentukan dari garis 242.8; 256,9; 293.2; 689,3nm. Saat menggunakan api bersuhu tinggi, strontium juga dapat ditentukan dari garis ion 407,8 (spektroskopi serapan ion) Ada dua jenis interferensi dalam metode analisis ini. Jenis gangguan pertama dikaitkan dengan pembentukan senyawa non-volatil dan memanifestasikan dirinya dalam nyala campuran asetilena dengan udara. Pengaruh kation Al, Ti, Zr, dan anion PO4 dan SiO3 lainnya paling sering diamati.Jenis interferensi lainnya adalah karena ionisasi atom strontium, misalnya karena pengaruh Ca dan Ba, kenaikan atom penyerapan dari adanya Na dan K, dll. Sensitivitas deteksi strontium 1 *10-4-4*10-12 g.

6. Metode aktivasi

Metode penentuan aktivitas 87mSr telah menemukan distribusi terbesar. Dalam kebanyakan kasus, penentuan dilakukan dengan mengukur aktivitas setelah pemisahan radiokimia Sr, yang dilakukan dengan menggunakan metode pengendapan, ekstraksi dan pertukaran ion.

Penggunaan spektrometer-r resolusi tinggi memungkinkan untuk meningkatkan akurasi metode dan mengurangi jumlah operasi pemisahan, karena dimungkinkan untuk menentukan Sr dengan adanya sejumlah elemen asing. Sensitivitas deteksi strontium adalah sekitar 6*10-5 g/g.

7. Metode spektrometri massa

Spektroskopi massa digunakan untuk menentukan komposisi isotop strontium, pengetahuan yang diperlukan saat menghitung usia geologi sampel menggunakan metode rubidium-strontium dan saat menentukan jumlah jejak strontium dalam berbagai objek menggunakan metode pengenceran isotop. Sensitivitas mutlak pembatas dari penentuan Sr dengan metode spektral massa percikan vakum adalah 9*10-11.

8. Metode fluoresensi sinar-X

Metode fluoresen sinar-X untuk penentuan strontium baru-baru ini menemukan peningkatan penggunaan. Keuntungannya adalah kemampuan untuk melakukan analisis tanpa merusak sampel dan kecepatan eksekusi (analisis berlangsung 2–5 menit). Metode ini menghilangkan pengaruh basa, reproduktifitasnya adalah ± 2--5%. Sensitivitas metode (1-1SG4 -- 1-10~3% Sr) cukup untuk sebagian besar tujuan.

Metode XRF didasarkan pada pengumpulan dan analisis selanjutnya dari spektrum yang diperoleh dengan memaparkan bahan yang diteliti ke radiasi sinar-X. Ketika disinari, atom masuk ke keadaan tereksitasi, disertai dengan ionisasi pada tingkat tertentu. Sebuah atom tetap dalam keadaan tereksitasi untuk waktu yang sangat singkat, sekitar satu 10-7 detik, setelah itu kembali ke posisi tenang (keadaan dasar). Dalam hal ini, elektron dari kulit terluar mengisi kekosongan yang terbentuk, dan kelebihan energi dipancarkan dalam bentuk foton, atau energi ditransfer ke elektron lain dari kulit terluar (elektron Auger). Dalam hal ini, setiap atom memancarkan fotoelektron dengan energi dengan nilai yang ditentukan secara ketat. Kemudian, masing-masing, struktur materi dinilai oleh energi dan jumlah kuanta (Orlov, 2002; Poluektov, 1978).

7. Memilih jenis indikator. Karakteristik populasi yang digunakan untuk menilai keadaan populasi di bawah pengaruh strontium

Bioindikasi (bioindikasi) adalah deteksi dan penentuan beban alam dan antropogenik yang signifikan bagi lingkungan berdasarkan reaksi organisme hidup terhadapnya secara langsung di habitatnya. Objek (atau sistem) hidup adalah sel, organisme, populasi, komunitas. Mereka dapat digunakan untuk mengevaluasi faktor abiotik (suhu, kelembaban, keasaman, salinitas, kandungan polutan, dll.) dan faktor biotik (kesejahteraan organisme, populasi dan komunitasnya).

Ada beberapa bentuk bioindikasi yang berbeda. Jika dua reaksi identik disebabkan oleh faktor antropogenik yang berbeda, maka ini akan menjadi bioindikasi non-spesifik. Jika perubahan tertentu dapat dikaitkan dengan pengaruh salah satu faktor, maka jenis bioindikasi ini disebut spesifik.

Penggunaan metode biologis untuk menilai lingkungan menyiratkan identifikasi spesies hewan atau tumbuhan yang sensitif terhadap satu atau jenis dampak lainnya. Organisme atau komunitas organisme yang fungsi vitalnya sangat erat hubungannya dengan faktor lingkungan tertentu sehingga dapat digunakan untuk mengevaluasinya disebut bioindikator.

Jenis bioindikator:

1. Sensitif. Cepat bereaksi dengan penyimpangan indikator yang signifikan dari norma. Misalnya, penyimpangan perilaku hewan, dalam reaksi fisiologis sel, dapat dideteksi segera setelah timbulnya faktor pengganggu.

2. Akumulatif. Akumulasi efek tanpa menimbulkan gangguan. Misalnya, suatu hutan pada tahap awal pencemaran atau penginjakannya akan sama dalam hal karakteristik utamanya (komposisi spesies, keanekaragaman, kelimpahan, dll.). Hanya setelah beberapa saat mereka akan mulai menghilang. spesies langka, akan ada perubahan bentuk yang berlaku, jumlah organisme akan berubah, dll. Dengan demikian, komunitas hutan sebagai bioindikator tidak akan serta merta mendeteksi adanya gangguan lingkungan.

Indikator biologis yang ideal harus memenuhi sejumlah persyaratan:

Menjadi karakteristik kondisi tertentu, memiliki kelimpahan tinggi di ekotop tertentu;

Tinggal di tempat ini selama beberapa tahun, yang memungkinkan untuk melacak dinamika polusi;

Berada dalam kondisi yang nyaman untuk pengambilan sampel;

Dicirikan oleh korelasi positif antara konsentrasi polutan dalam organisme indikator dan objek penelitian;

Memiliki toleransi yang tinggi terhadap berbagai zat beracun;

Respon bioindikator terhadap efek fisik atau kimia tertentu harus dinyatakan dengan jelas, yaitu spesifik, mudah dicatat secara visual atau dengan bantuan instrumen;

Bioindikator harus digunakan dalam kondisi alami keberadaannya;

Bioindikator harus memiliki periode ontogenesis yang singkat agar dapat menelusuri pengaruh faktor tersebut pada generasi berikutnya.

Untuk menunjukkan kontaminasi radioaktif tanah secara biologis, penghuni tanah yang menetap dengan periode perkembangan yang lama (cacing tanah, kelabang, larva kumbang) paling nyaman.

Yang sangat penting dalam menunjukkan tingkat kontaminasi tanah yang relatif rendah dengan radionuklida adalah studi tentang perubahan karakter morfologi yang khas pada spesies arthropoda tanah. Gangguan tersebut lebih sering disebabkan oleh mutasi gen yang disebabkan oleh paparan radiasi. Di bagian kisaran yang tidak terkontaminasi, karakter ini berubah secara tidak signifikan pada spesies ini. Penyimpangan paling menonjol dalam kondisi tercemar termasuk perubahan dalam distribusi setae pada tubuh springtails, bentik, dua-ekor, bristletails, lipan.

Indikator yang baik dari pencemaran air oleh radionuklida adalah moluska danau dan krustasea daphnia, yang dapat direkomendasikan sebagai objek uji untuk jenis pencemaran ini. Reaksi moluska terhadap peningkatan kandungan radionuklida dalam reservoir diekspresikan dalam perubahan warna tubuh dan cangkang, parameter morfometrik, penghambatan metabolisme generatif dan plastik, dan pelanggaran reaksi embrio terhadap kondisi iklim. musim. Di daphnia di reservoir yang tercemar, kematian beberapa individu dalam populasi, peningkatan kesuburan dan ukuran tubuh diamati.

Dalam ekosistem perairan, tanaman air juga merupakan bioindikator yang andal dari situasi radiasi. Secara khusus, elodea Kanada atau wabah air, yang berkembang dengan baik di perairan tawar dan payau, secara intensif mengakumulasi radionuklida 90Sr, 137Cs, yang tidak terdeteksi oleh pemantauan radiasi standar perairan. Jenis ini dapat digunakan secara luas dalam tangki pengendapan untuk pengolahan air limbah dari radionuklida.

Dalam ekosistem terestrial, indikator baik yang mengakumulasi radionuklida, khususnya 90Sr, termasuk lumut sphagnum, jarum pinus dan cemara, jelatang dioica, coltsfoot, apsintus biasa, semanggi merah muda, semanggi merayap, padang rumput timothy, jerami, kacang tikus, chickweed berdaun keras, Semoga lily lembah, sungai gravilate, cocksfoot, rumput sofa, dll. Karena tanaman ini mengakumulasi radionuklida, kandungan mangan dalam abunya berkurang 3-10 kali lipat (Turovtsev, 2004).

8. Metode toksikologi untuk menilai dampak dosis strontium saat ini terhadap komponen biota

Biotesting adalah salah satu metode penelitian dalam pemantauan biologis, yang digunakan untuk menentukan tingkat efek merusak. zat kimia berpotensi berbahaya bagi organisme hidup di bawah laboratorium eksperimental yang terkontrol atau kondisi lapangan dengan mendaftarkan perubahan indikator signifikan secara biologis (fungsi uji) dari objek uji yang diteliti, diikuti dengan penilaian kondisinya sesuai dengan kriteria toksisitas yang dipilih.

Tujuan dari biotesting adalah untuk mengidentifikasi tingkat dan sifat toksisitas air yang terkontaminasi dengan zat biologis berbahaya pada hidrobion dan untuk menilai kemungkinan bahaya air ini untuk organisme akuatik dan lainnya.

Sebagai objek untuk biotesting, berbagai organisme uji digunakan - objek biologis eksperimental yang terpapar pada dosis atau konsentrasi racun tertentu yang menyebabkan satu atau lain efek toksik di dalamnya, yang dicatat dan dievaluasi dalam percobaan. Ini bisa berupa bakteri, ganggang, invertebrata, dan juga vertebrata.

Untuk memastikan deteksi keberadaan zat beracun dengan komposisi kimia yang tidak diketahui, satu set objek yang mewakili kelompok komunitas yang berbeda harus digunakan, yang keadaannya dinilai dengan parameter yang terkait dengan tingkat integritas yang berbeda.

Biotest dipahami sebagai penilaian (pengujian) di bawah kondisi yang ditentukan secara ketat dari tindakan suatu zat atau kompleks zat pada organisme hidup dengan mendaftarkan perubahan dalam satu atau lain indikator biologis (atau fisiologis-biokimia) dari objek yang diteliti dibandingkan dengan kontrol. Persyaratan utama untuk biotest adalah kepekaan dan kecepatan respon, respon yang jelas terhadap pengaruh eksternal. Ada biotest akut dan kronis. Yang pertama dirancang untuk memperoleh informasi yang jelas tentang toksisitas zat uji untuk organisme uji tertentu, yang terakhir untuk mengidentifikasi efek jangka panjang dari racun, khususnya, konsentrasi rendah dan sangat rendah (Turovtsev, 2004).

Pengalaman sendiri

Topik: Penentuan status ekologi wilayah untuk kandungan strontium

Tujuan: identifikasi area yang tidak menguntungkan di wilayah studi dan diferensiasi perkiraan kontaminasi mereka dengan strontium

Metodologi: Metode ini dilakukan dengan biotesting dan termasuk pengambilan sampel bioindikator, mengeringkannya hingga berat konstan, mengisolasi sampel rata-rata, menentukan kandungan strontium total di dalamnya, membandingkan nilai yang diperoleh dengan data yang ditetapkan, di luar itu ekologi status wilayah ditentukan, sementara sebagai bioindikator, stek tanaman liar dari vegetasi padang rumput atau monokultur tanaman pertanian tahunan dan tahunan digunakan, pengambilan sampel dilakukan selama fenofase berbunga dengan memotong vegetasi lengkap dari 1 m 2 dari terakhir dalam jumlah yang sama dengan 1 sampel per 1000-5000 ha untuk wilayah wilayah yang luas, dan untuk agrocenosis lokal dalam jumlah 1 sampel per 100 ha, sedangkan isolasi strontium dari sampel rata-rata dilakukan dengan nitrat pekat asam, diikuti dengan penentuannya dalam ekstrak dengan adsorpsi atom, dan perbandingan nilai yang diperoleh dilakukan dengan kandungan latar belakang strontium di udara kering oh massa stek sedang dari vegetasi liar. Untuk membandingkan data yang diperoleh, nilai kandungan latar belakang strontium dalam massa kering udara rata-rata potongan vegetasi liar digunakan dalam kisaran 20 hingga 500 mg/kg.

Kemajuan pekerjaan: Untuk biotesting distrik Vargashinsky di wilayah Kurgan dengan luas 10.000 hektar, kami memilih 10 sampel potongan sedang spesies liar vegetasi padang rumput-stepa. Untuk melakukan ini, kami memilih 10 lokasi pengambilan sampel secara merata di seluruh wilayah distrik selama fenofase pembungaan vegetasi. Kami menerapkan bingkai 1x1 m pada vegetasi dan memperbaiki situs tergantung pada kepadatan rumput, tetapi sedemikian rupa sehingga volume massa tanaman dari setiap situs setidaknya 1 kg. Bagian tanah penutup rumput di dalam bingkai dipotong seluruhnya dengan pisau atau alat lain yang sesuai. Tinggi stek tanaman minimal 3 cm dari permukaan tanah. Sampel tanaman dikeringkan sampai kering dalam oven selama 3 jam pada suhu 105°C, kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Ulangi pengeringan selama 1 jam dan penimbangan berikutnya sampai tercapai berat konstan (perbedaan berat dalam dua penimbangan berturut-turut tidak boleh lebih dari 0,1% dari berat sampel awal). Sampel yang sudah kering dihancurkan terlebih dahulu dan sampel rata-rata dengan berat setidaknya 200 g diambil dengan cara quartering Strontium diisolasi sebagai berikut. Kami memilih bagian yang ditimbang sebanyak 1 g dari sampel yang dikeringkan dan menggilingnya di pabrik laboratorium dasar IKA All pada kecepatan 25.000 rpm hingga ukuran partikel 0,001-0,1 mm. Dari massa yang dihancurkan pada neraca analitik, kami mengambil sampel 100 mg, yang ditempatkan dalam tabung uji kerucut polietilen 50 ml (tipe Rustech) dan diisi dengan 1 ml asam nitrat pekat. Dalam formulir ini, sampel yang dianalisis disimpan setidaknya selama 1 jam. Kemudian volumenya dengan aquades ditepatkan menjadi 50 ml; endapan disaring, dan ekstraknya dianalisis kandungan strontiumnya dengan metode adsorpsi atom pada spektrofotometer atom "AAS Kvant Z.ETA". Jika ada 10 sampel yang dianalisis, hasil pengukuran dirata-ratakan.

Menurut hasil penelitian, dapat dikatakan bahwa sumber utama strontium (kebanyakan oksidanya) adalah air limbah industri dari berbagai industri, dalam produksi pertanian - pupuk dan amelioran yang mengandung fosfor dan fosfor. sumber alami adalah proses pelapukan batuan dan mineral.

Distribusi, perilaku dan konsentrasi toksikan di lingkungan alam tergantung pada relief (kemiringan area di area zona industri, kepatuhan substrat untuk degradasi, dll.), Kondisi iklim (rezim suhu udara dan tanah, jumlah curah hujan per satuan luas , kecepatan angin), status fisikokimia, biologi, dan nutrisi tanah (keberadaan dan rasio mikroorganisme dan jamur, kondisi redoks dan asam-basa, keberadaan elemen nutrisi mineral, dll.), serta cara masuk (dengan aliran air yang konstan dan sementara, dengan curah hujan dari atmosfer, penguapan air tanah yang termineralisasi) dan faktor lainnya.

Menjadi elemen bioabsorpsi dan akumulasi aktif, serta analog kalsium, strontium dengan mudah memasuki rantai makanan dari tanah ke tumbuhan dan organisme hewan, terakumulasi di organ dan jaringan tertentu. Pada tumbuhan - di jaringan mekanis organ vegetatif, pada hewan - di jaringan tulang, ginjal dan hati. Tapi tergantung fitur biologis organisme dan sifat-sifat lingkungan, unsur tersebut terakumulasi dalam berbagai jumlah dan diekskresikan pada tingkat yang berbeda.

Strontium menghambat perkembangan mikroorganisme, menempatkan sebagian besar dari mereka di zona resistensi, mengganggu pertumbuhan dan aktivitas vital jamur, invertebrata dan krustasea. Radionuklida strontium menyebabkan mutasi pada tingkat genetik, yang kemudian memanifestasikan dirinya dalam perubahan morfologis.

Toksisitas memiliki kemampuan migrasi yang tinggi, terutama dalam medium cair (waduk, larutan tanah, jaringan penghantar tanaman, empedu dan sistem peredaran darah baik manusia maupun hewan). Tetapi di bawah kondisi ekologi tanah tertentu, ia mengendap dan terakumulasi.

Strontium menghambat masuknya kalsium dan sebagian fosfor ke dalam organisme hidup. Pada saat yang sama, struktur membran dan sistem muskuloskeletal, komposisi darah, cairan otak, dll.

Menyelidiki metode analisis untuk menentukan toksikan dalam sampel, kita dapat menyimpulkan bahwa banyak metode mampu bersaing dengan analisis fluoresensi sinar-X, dan bahkan melampaui sensitivitasnya, tetapi bersamaan dengan ini, metode tersebut memiliki beberapa kelemahan. Misalnya: kebutuhan untuk pemisahan awal, pengendapan elemen yang ditentukan, pengaruh unsur asing yang mengganggu, pengaruh signifikan komposisi matriks, superposisi garis spektral, persiapan sampel yang lama dan reproduktifitas hasil yang buruk, tingginya biaya peralatan dan operasinya.

Juga metode biologis pengujian adalah sekelompok metode analisis yang sangat sensitif dan sangat berbeda dalam kesederhanaannya, kesederhanaannya yang sebanding dengan kondisi laboratorium, biaya rendah dan keserbagunaan.

Penawaran

Di daerah kontaminasi radioaktif, langkah-langkah untuk melindungi populasi harus ditujukan untuk:

Untuk mengurangi kandungan radionuklida dalam makanan nabati dan hewani dengan bantuan tindakan agro-reklamasi dan kedokteran hewan. Pada hewan yang diobati dengan sorben strontium (barium sulfat, bentonit, dan preparat yang dimodifikasi berdasarkan mereka), selama kecelakaan Chernobyl, dengan menggunakan langkah-langkah ini, dimungkinkan untuk mencapai penurunan 3-5 kali lipat dalam pengendapan radionuklida di jaringan tulang hewan;

Untuk pemrosesan teknologi bahan baku yang terkontaminasi;

Untuk pengolahan kuliner bahan makanan, penggantian bahan makanan yang terkontaminasi dengan yang bersih.

Saat bekerja dengan strontium radioaktif, perlu untuk mematuhi aturan sanitasi dan standar keselamatan radioaktif dengan menggunakan tindakan perlindungan khusus sesuai dengan kelas pekerjaan.

Dalam pencegahan konsekuensi paparan, banyak perhatian harus diberikan pada peningkatan daya tahan tubuh korban (nutrisi rasional, gaya hidup sehat kehidupan, olahraga, dll).

Studi dan pengaturan asupan dan akumulasi strontium dalam elemen ekosistem adalah kompleks dari tindakan laboratorium dan penelitian lapangan yang padat karya dan memakan energi. Oleh karena itu, cara terbaik untuk mencegah masuknya toksikan ke lanskap dan organisme adalah dengan memantau di area objek berbahaya - sumber polusi.

Daftar literatur yang digunakan

1. Isidorov V.A., Pengantar ekotoksikologi kimia: tutorial. - St. Petersburg: Himizdat, 1999. - 144 hal.: sakit.

2. Kaplin VG, Dasar-dasar ekotoksikologi: Buku teks. - M.: KolosS, 2006. - 232 hal.: sakit.

3. Kabata-Pendias A., Pendias X. Unsur-unsur jejak dalam tanah dan tanaman: Per. dari bahasa Inggris. - M.: Mir, 1989. - 439 hal.: sakit.

4. Orlov D.S., Ekologi dan perlindungan biosfer dalam kasus pencemaran kimia: Buku teks untuk kimia, teknologi kimia. dan biol. spesialis. universitas / D.S. Orlov, L.K. Sadovnikov, I.N. Lozanovskaya.- M.: Lebih tinggi. sekolah, - 2002. - 334 hal.: sakit.

5. Poluektov N.S., Mishchenko V.T., Kimia analitik strontium: Buku teks. - M.: Nauka, 1978.- 223 hal.

6. V.D. Turovtsev V.D., Krasnov V.S., Bioindication: Buku teks. - Tver: Tver. negara un-t, 2004. - 260 hal.

Diselenggarakan di Allbest.ru

Dokumen serupa

Sejarah penemuan strontium. Menemukan di alam. Memperoleh strontium dengan metode aluminotermik dan penyimpanannya. properti fisik. Peralatan mekanis. Karakteristik atom. Sifat kimia. Sifat teknologi. Area penggunaan.

abstrak, ditambahkan 30/09/2008


Cesium adalah salah satu unsur kimia paling langka. Produksi cesium dunia dan kandungannya dalam mikroorganisme. Cesium alami sebagai elemen mononuklida. Strontium merupakan bagian integral dari mikroorganisme, tumbuhan dan hewan. Kandungan strontium dalam makanan laut.

abstrak, ditambahkan 20/12/2010


Studi kompleks polimer larut air dengan berbagai kelas senyawa. Sifat larutan polimer kationik, fitur polielektrolit amfoter. Melakukan studi viskometrik pembentukan kompleks EEACC/AA dengan ion strontium.

makalah, ditambahkan 24/07/2010


Distribusi oksigen di alam, karakteristiknya sebagai unsur kimia dan zat sederhana. Sifat fisik oksigen, sejarah penemuannya, metode pengumpulan dan produksinya di laboratorium. Aplikasi dan peran dalam tubuh manusia.

presentasi, ditambahkan 17/04/2011


Perilaku elemen bijih selama diferensiasi lelehan magmatik. Metode untuk penentuan rubidium, strontium dan niobium, aplikasinya. Penentuan fluoresen sinar-X dari elemen langka, dasar-dasar analisis. Efek matriks, metode latar belakang standar.

makalah, ditambahkan 06/01/2009


Sejarah penemuan klorin sebagai unsur kimia, distribusinya di alam. Konduktivitas listrik klorin cair. Aplikasi klorin: dalam produksi senyawa plastik, karet sintetis sebagai zat beracun, untuk desinfeksi air, dalam metalurgi.

presentasi, ditambahkan 23/05/2012


Fitur belerang sebagai unsur kimia dari tabel periodik, prevalensinya di alam. Sejarah penemuan elemen ini, deskripsi sifat utamanya. Kekhususan produksi industri dan metode ekstraksi belerang. Senyawa belerang yang paling penting.

presentasi, ditambahkan 25/12/2011


Sejarah penemuan klorin. Distribusi di alam: dalam bentuk senyawa dalam komposisi mineral, pada manusia dan hewan. Parameter dasar isotop unsur. Sifat fisik dan kimia. Penggunaan klorin dalam industri. Rekayasa keselamatan.

presentasi, ditambahkan 21/12/2010


Karakteristik bromin sebagai unsur kimia. Sejarah penemuan, penemuan di alam. Sifat fisik dan kimia zat ini, interaksinya dengan logam. Mendapatkan bromin dan penggunaannya dalam pengobatan. Peran biologisnya dalam tubuh.

presentasi, ditambahkan 16/02/2014


Kesetimbangan fase, mode sintesis dan sifat strontium, larutan padat yang mengandung barium dengan komposisi (Sr1-xBax) 4M2O9 (M-Nb, Ta) dengan struktur perovskit. Karakterisasi bahan awal dan persiapannya. Metode untuk menghitung struktur elektronik padatan.