Chemische eigenschappen Strontium - kenmerken van eigenschappen met een foto, zijn biologische rol in het menselijk lichaam, behandeling met medicijnen op basis van een chemisch element

Strontium(lat. Strontium), Sr, een chemisch element van groep II van het Mendeleev periodiek systeem, atoomnummer 38, atoommassa 87,62, zilverwit metaal. Natuurlijk strontium bestaat uit een mengsel van vier stabiele isotopen: 84 Sr, 86 Sr, 87 Sr en 88 Sr; de meest voorkomende is 88 Sr (82,56%).

Radioactieve isotopen met massagetallen van 80 tot 97 zijn kunstmatig verkregen, incl. 90 Sr (T ½ = 27,7 jaar), gevormd tijdens de splijting van uranium. In 1790 onderzocht de Schotse arts A. Crawford de gevonden nabije plaats Stronshian (in Schotland) mineraal, gevonden om een ​​voorheen onbekende "aarde" te bevatten die strontian werd genoemd. Later bleek het strontiumoxide SrO te zijn. In 1808 verkreeg G. Davy door elektrolyse met een kwikkathode een mengsel van bevochtigd Sr(OH)2-hydroxide met kwikoxide, strontiumamalgaam.

Verspreiding van strontium in de natuur. Het gemiddelde gehalte aan strontium in de aardkorst (clarke) is 3,4·10 -2% van de massa; in geochemische processen is het een calciumsatelliet. Ongeveer 30 Strontiummineralen zijn bekend; de belangrijkste zijn celestine SrSO 4 en strontianiet SrCO 3 . In stollingsgesteenten bevindt strontium zich voornamelijk in een gedispergeerde vorm en komt het als een isomorfe onzuiverheid binnen in het kristalrooster van calcium-, kalium- en bariummineralen. In de biosfeer hoopt strontium zich op in carbonaatgesteenten en vooral in de sedimenten van zoutmeren en lagunes (celestijnse afzettingen).

Fysische eigenschappen van strontium. Bij kamertemperatuur is het rooster van strontium kubisch in het midden (α-Sr) met een periode a = 6,0848Å; bij temperaturen boven 248 °C verandert het in een hexagonale modificatie (β-Sr) met roosterperioden a = 4,32 en c = 7,06 ; bij 614 ° C verandert het in een kubieke lichaamsgecentreerde modificatie (γ-Sr) met een periode a = 4,85Å. Atoomstraal 2.15Å, ionische straal Sr 2+ 1.20Å. De dichtheid van de α-vorm is 2,63 g/cm3 (20 °C); t pl 770 °C, t kip 1383 °C; soortelijke warmtecapaciteit 737,4 kJ/(kg K); elektrische weerstand 22,76·10 -6 ohm·cm -1 . Strontium is paramagnetisch, de atomaire magnetische gevoeligheid bij kamertemperatuur is 91,2·10 -6 . Strontium is een zacht kneedbaar metaal dat gemakkelijk met een mes kan worden gesneden.

Chemische eigenschappen. De configuratie van de buitenste elektronenschil van het atoom Sr 5s 2 ; in verbindingen heeft het meestal een oxidatietoestand van +2. Strontium is een aardalkalimetaal Chemische eigenschappen m is vergelijkbaar met Ca en Ba. Strontiummetaal oxideert snel in lucht en vormt een geelachtige oppervlaktefilm die SrO-oxide, SrO 2 -peroxide en Sr 3 N 2 nitride bevat. Met zuurstof bij normale omstandigheden vormt SrO-oxide (grijsachtig wit poeder), dat in lucht gemakkelijk wordt omgezet in carbonaat SrCO 3; heeft een krachtige wisselwerking met water, waarbij hydroxide Sr (OH) 2 wordt gevormd - een base sterker dan Ca (OH) 2. Bij verhitting in lucht ontsteekt het gemakkelijk, en strontium in poedervorm ontbrandt spontaan in lucht, dus strontium wordt opgeslagen in hermetisch afgesloten vaten onder een laag kerosine. Ontleedt snel water met het vrijkomen van waterstof en de vorming van hydroxide. Bij verhoogde temperaturen reageert het met waterstof (>200 °C), stikstof (>400 °C), fosfor, zwavel en halogenen. Bij verhitting vormt het intermetallische verbindingen met metalen, zoals SrPb 3 , SrAg 4 , SrHg 8 , SrHg 12 . Van de strontiumzouten zijn de halogeniden (behalve fluoride), nitraat, acetaat en chloraat gemakkelijk oplosbaar in water; moeilijk oplosbaar carbonaat, sulfaat, oxalaat en fosfaat. Neerslag van strontium als oxalaat en sulfaat wordt gebruikt voor de analytische bepaling. Veel strontiumzouten vormen kristallijne hydraten die 1 tot 6 moleculen kristalwater bevatten. SrS-sulfide wordt geleidelijk gehydrolyseerd door water; Sr 3 N 2 nitride (zwarte kristallen) wordt gemakkelijk ontleed door water waarbij NH 3 en Sr(OH) 2 vrijkomen. Strontium lost goed op in vloeibare ammoniak en geeft donkerblauwe oplossingen.

Strontium halen. De belangrijkste grondstoffen voor de productie van strontiumverbindingen zijn concentraten uit de verrijking van celestine en strontianiet. Strontiummetaal wordt verkregen door reductie van strontiumoxide met aluminium bij 1100-1150 °C:

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

Het proces wordt uitgevoerd in elektrovacuümapparaten [bij 1 N/m2 (10-2 mm Hg)] met een periodieke werking. Strontiumdampen condenseren op het gekoelde oppervlak van een condensor die in het apparaat is geplaatst; aan het einde van de reductie wordt het apparaat gevuld met argon en wordt het condensaat gesmolten, dat in de mal stroomt. Strontium wordt ook verkregen door elektrolyse van een smelt die 85% SrCl2 en 15% KCl bevat, maar bij dit proces is het stroomrendement laag en is het metaal verontreinigd met zouten, nitride en oxide. In de industrie levert elektrolyse met een vloeibare kathode strontiumlegeringen op, bijvoorbeeld met tin.

Toepassing van Strontium. Strontium dient om koper en brons te deoxideren. 90 Sr is een bron van β-straling in atomaire elektrische batterijen. Strontium wordt gebruikt om fosforen en zonnecellen te maken, evenals zeer pyrofore legeringen. Strontiumoxide is een bestanddeel van sommige optische glazen en oxidekathoden van vacuümbuizen. Strontiumverbindingen geven vlammen een intense kersenrode kleur, daarom worden sommige ervan gebruikt in pyrotechniek. Strontianiet wordt in de slak gebracht om hoogwaardig staal te reinigen van zwavel en fosfor; Strontiumcarbonaat wordt gebruikt in niet-verdampende getters en wordt ook toegevoegd aan weerbestendige glazuren en email voor het coaten van porselein, staal en hittebestendige legeringen. Chromaat SrCrO 4 is een zeer stabiel pigment voor de vervaardiging van artistieke verven, SrTiO 3 titanaat wordt gebruikt als een ferro-elektrisch, het maakt deel uit van piëzokeramiek. Strontiumzouten van vetzuren ("strontiumzepen") worden gebruikt om speciale vetten te maken.

Zouten en verbindingen van strontium hebben een lage toxiciteit; bij het werken met hen moet men zich laten leiden door de veiligheidsvoorschriften met zouten van alkali- en aardalkalimetalen.

Strontium in het lichaam. Strontium is een integraal onderdeel van micro-organismen, planten en dieren. Bij mariene radiolariërs (acantaria) bestaat het skelet uit strontiumsulfaat - celestine. Zeewier bevat 26-140 mg strontium per 100 g droge stof, terrestrische planten - 2.6, zeedieren - 2-50, landdieren - 1.4, bacteriën - 0.27-30. Accumulatie van strontium door verschillende organismen hangt niet alleen af ​​van hun soort, kenmerken, maar ook van de verhouding van strontium met andere elementen, voornamelijk Ca en P, in de omgeving, evenals van de aanpassing van organismen aan een specifieke geochemische omgeving.

Dieren krijgen Strontium met water en voedsel. Strontium wordt geabsorbeerd door de dunne darm en voornamelijk uitgescheiden door de dikke darm. Een aantal stoffen (algenpolysachariden, kationenuitwisselingsharsen) verhinderen de opname van strontium. Het belangrijkste depot van strontium in het lichaam is botweefsel, waarvan de as ongeveer 0,02% strontium bevat (in andere weefsels - ongeveer 0,0005%). Een teveel aan strontiumzouten in het dieet van ratten veroorzaakt "strontium" rachitis. Bij dieren die leven op bodems met een aanzienlijke hoeveelheid celestine, is er een verhoogd gehalte aan strontium in het lichaam, wat leidt tot broze botten, rachitis en andere ziekten. In biogeochemische provincies die rijk zijn aan Strontium (een aantal regio's van Centraal en Oost-Azië, Noord-Europa en anderen), is de zogenaamde Urov-ziekte mogelijk.

Strontium-90. Onder de kunstmatige isotopen van Strontium is de langlevende radionuclide 90 Sr een van de belangrijke componenten van radioactieve besmetting van de biosfeer. Eenmaal in het milieu wordt 90 Sr gekenmerkt door het vermogen om (voornamelijk samen met Ca) te worden opgenomen in de stofwisselingsprocessen van planten, dieren en mensen. Daarom is het bij het beoordelen van de vervuiling van de biosfeer met 90 Sr gebruikelijk om de verhouding van 90 Sr/Ca in strontiumeenheden te berekenen (1 s.u. = 1 micron μcurie 90 Sr per 1 g Ca). Wanneer 90 Sr en Ca langs biologische en voedselketens bewegen, treedt strontiumdiscriminatie op, voor de kwantitatieve uitdrukking waarvan de "discriminatiecoëfficiënt" wordt gevonden, de verhouding van 90 Sr / Ca in de volgende schakel van de biologische of voedselketen tot dezelfde waarde in de vorige link. In de laatste schakel van de voedselketen is de concentratie van 90 Sr in de regel veel lager dan in de eerste.

Planten kunnen 90 Sr direct ontvangen door directe besmetting van de bladeren of uit de grond via de wortels (in dit geval hebben de grondsoort, het vochtgehalte, de pH, het gehalte aan Ca en organische stof, etc. een grote invloed). Er wordt relatief meer 90 Sr geaccumuleerd door vlinderbloemigen, wortel- en knolgewassen, minder door granen, waaronder granen, en vlas. Aanzienlijk minder 90 Sr wordt geaccumuleerd in zaden en fruit dan in andere organen (90 Sr is bijvoorbeeld 10 keer meer in tarwebladeren en stengels dan in graan). Bij dieren (komt voornamelijk voor bij plantaardig voedsel) en bij mensen (komt vooral voor bij koemelk en vis), hoopt 90 Sr zich voornamelijk op in de botten. De hoeveelheid 90 Sr-afzetting in het lichaam van dieren en mensen hangt af van de leeftijd van het individu, de hoeveelheid binnenkomende radionuclide, de groeisnelheid van nieuw botweefsel en andere. 90 Sr vormt een groot gevaar voor kinderen, in wiens lichaam het met melk binnenkomt en zich ophoopt in snelgroeiend botweefsel.

Het biologische effect van 90 Sr hangt samen met de aard van zijn verspreiding in het lichaam (ophoping in het skelet) en hangt af van de dosis β-straling die door hem en zijn dochter radio-isotoop 90 Y wordt gecreëerd. Bij langdurige inname van 90 Sr in de lichaam, zelfs in relatief kleine hoeveelheden, als gevolg van continue bestraling kan botweefsel, leukemie en botkanker ontstaan. Significante veranderingen in botweefsel worden waargenomen wanneer het gehalte aan 90 Sr in het dieet ongeveer 1 microcurie per 1 g Ca is. Conclusie in 1963 in Moskou van het Testverbodverdrag atoomwapens in de atmosfeer, de ruimte en onder water leidden tot een bijna volledige vrijgave van de atmosfeer van 90 Sr en een afname van zijn mobiele vormen in de bodem.

Strontium in het menselijk lichaam: rol, bronnen, tekort en overmaat

Strontium (Sr) is een chemisch element dat D.I. Mendelejev 38e plaats. In zijn eenvoudigste vorm, onder normale omstandigheden, is het een aardalkalizilver-wit metaal, zeer kneedbaar, zacht en kneedbaar (gemakkelijk te snijden met een mes). In de lucht wordt het zeer snel geoxideerd door zuurstof en vocht en wordt het bedekt met geel oxide. Chemisch zeer actief.

Strontium werd in 1787 ontdekt door twee chemici W. Cruikshank en A. Crawford, en werd in 1808 voor het eerst in zuivere vorm geïsoleerd door H. Davy. Het dankt zijn naam aan het Schotse dorp Stronshian, waar in 1764 een voorheen onbekend mineraal werd ontdekt, ook wel strontium genoemd naar het dorp.

Vanwege zijn hoge chemische activiteit komt strontium in zijn pure vorm niet voor in de natuur. In de natuur komt het vrij vaak voor, het maakt deel uit van ongeveer 40 mineralen, waarvan de meest voorkomende celestine (strontiumsulfaat) en strontianiet (strontiumcarbonaat) zijn. Uit deze mineralen wordt op industriële schaal strontium gewonnen. De grootste afzettingen van strontiumerts zijn te vinden in de VS (Arizona en Californië), Rusland en enkele andere landen.

Strontium en zijn verbindingen worden veel gebruikt in de radio-elektronische industrie, metallurgie, voedingsindustrie en pyrotechniek.

Strontium vergezelt heel vaak calcium in mineralen en is een vrij algemeen chemisch element. De massafractie in de aardkorst is ongeveer 0,014%, de concentratie in zeewater is ongeveer 8 mg/l.

De rol van strontium in het menselijk lichaam

Heel vaak hebben ze een negatieve connotatie als ze praten over het effect van strontium op het menselijk lichaam. Dit is een veel voorkomende misvatting vanwege het feit dat de radioactieve isotoop 90 Sr inderdaad buitengewoon gevaarlijk is voor de gezondheid. Het wordt gevormd tijdens kernreacties in reactoren en tijdens kernexplosies, en wanneer het het menselijk lichaam binnendringt, wordt het afgezet in het beenmerg en leidt het vaak tot zeer tragische gevolgen, omdat het letterlijk de bloedvorming blokkeert. Maar gewoon, niet-radioactief strontium in redelijke doses is niet alleen niet gevaarlijk, maar ook gewoon noodzakelijk voor het menselijk lichaam. Strontium wordt zelfs gebruikt bij de behandeling van osteoporose.

Over het algemeen wordt strontium in bijna alle levende organismen aangetroffen, zowel bij planten als bij dieren. Het is een analogon van calcium en kan het gemakkelijk vervangen in botweefsel zonder bijzondere gezondheidseffecten. Trouwens, het is deze chemische eigenschap van strontium die de genoemde radioactieve isotoop extreem gevaarlijk maakt. Bijna alle (99%) strontium wordt afgezet in botweefsel en minder dan 1% van strontium wordt vastgehouden in andere weefsels van het lichaam. De concentratie strontium in het bloed is ongeveer 0,02 µg/ml, in de lymfeklieren 0,30 µg/g, longen 0,2 µg/g, eierstokken 0,14 µg/g, nieren en lever 0,10 µg/g.

Bij jonge kinderen (jonger dan 4 jaar) hoopt strontium zich op in het lichaam, omdat tijdens deze periode actief botweefsel wordt gevormd. Het lichaam van een volwassene bevat ongeveer 300-400 mg strontium, wat best veel is in vergelijking met andere sporenelementen.

Strontium voorkomt de ontwikkeling van osteoporose en tandcariës.

Een synergist en tegelijkertijd een antagonist van strontium is calcium, dat er qua chemische eigenschappen heel dicht bij staat.

Bronnen van strontium in het menselijk lichaam

De exacte dagelijkse menselijke behoefte aan strontium is niet vastgesteld; volgens sommige beschikbare informatie is het maximaal 3-4 mg. Geschat wordt dat een persoon gemiddeld 0,8-3,0 mg strontium per dag met voedsel binnenkrijgt.

Strontium dat met voedsel wordt geleverd, wordt slechts voor 5-10% geabsorbeerd. De absorptie vindt voornamelijk plaats in de twaalfvingerige darm en het ileum. Strontium wordt voornamelijk via de nieren uitgescheiden, in veel mindere mate met gal. Alleen niet-geabsorbeerd strontium wordt gevonden in de ontlasting.

Verbetert de opname van strontium vitamine D, lactose, aminozuren arginine en lysine. Een plantaardig dieet dat rijk is aan vezels, evenals natrium- en bariumsulfaten, vermindert op zijn beurt de opname van strontium in het spijsverteringskanaal.

Voedingsmiddelen die strontium bevatten:

• peulvruchten (bonen, erwten, bonen, sojabonen);
• granen (boekweit, haver, gierst, zachte en harde tarwe, wilde rijst, rogge);
• planten die knollen vormen, evenals wortelgewassen (aardappelen, bieten, rapen, wortelen, gember);
• fruit (abrikoos, kweepeer, ananas, druiven, peer, kiwi);
• greens (selderij, dille, rucola);
• noten (pinda's, paranoten, cashewnoten, macadamia, pistachenoten, hazelnoten);
• vleesproducten, vooral botten en kraakbeen.

Gebrek aan strontium in het menselijk lichaam

Er is geen informatie over strontiumdeficiëntie in het menselijk lichaam in de gespecialiseerde literatuur. Dierproeven tonen aan dat strontiumtekort leidt tot ontwikkelingsachterstand, groeiremming, tandbederf (cariës) en verkalking van botten en tanden.

Overtollig strontium in het menselijk lichaam

Met een teveel aan strontium kan zich een ziekte ontwikkelen, die in de volksmond "de ziekte van Urov" wordt genoemd, en in medische taal - "strontiumrachitis" of de ziekte van Kashin-Beck. Deze ziekte werd voor het eerst vastgesteld onder de bevolking die in het stroomgebied van de rivier leefde. Oeral en Oost-Siberië. Inwoner van de stad Nerchensk I.M. Yurensky schreef in 1849 in het tijdschrift "Proceedings of the Free Economic Society" een artikel "Over de lelijkheid van de bewoners van de oevers van de Urova in Oost-Siberië."

Lange tijd konden artsen de aard van deze endemische ziekte niet verklaren. Latere studies verklaarden de aard van dit fenomeen. Het bleek dat deze ziekte optreedt vanwege het feit dat strontiumionen, wanneer ze in overmaat het lichaam binnenkomen, een aanzienlijk deel van calcium uit de botten verdringen, wat leidt tot een tekort aan de laatste. Als gevolg hiervan lijdt het hele organisme, maar de meest typische manifestatie deze ziekte er is een ontwikkeling van dystrofische veranderingen in botten en gewrichten, vooral tijdens een periode van intensieve groei (bij kinderen). Bovendien is de fosfor-calciumverhouding in het bloed verstoord, ontwikkelen zich intestinale dysbacteriose en longfibrose.

Om overtollig strontium uit het lichaam te verwijderen, worden voedingsvezels, magnesium- en calciumverbindingen, natrium- en bariumsulfaten gebruikt.

Het hierboven genoemde radioactieve strontium-90 vormt echter een bijzonder gevaar. Het hoopt zich op in de botten en beïnvloedt niet alleen het beenmerg, waardoor het lichaam de hematopoëtische functie niet kan uitoefenen, maar veroorzaakt ook stralingsziekte, tast de hersenen en lever aan en verhoogt het risico op het ontwikkelen van kanker, met name bloedkanker, met duizend keer .

De situatie wordt verergerd door het feit dat strontium-90 een middellange halfwaardetijd heeft (28,9 jaar) - alleen de gemiddelde duur van de generatie van mensen. Daarom is het in geval van radioactieve besmetting van het gebied niet nodig om te wachten op een snelle decontaminatie, maar tegelijkertijd is de radioactiviteit erg hoog. Andere radioactieve elementen vervallen ofwel heel snel, veel isotopen van jodium hebben bijvoorbeeld een halfwaardetijd van uren en dagen, ofwel heel langzaam, waardoor ze een lage stralingsactiviteit hebben. Noch het een noch het ander kan worden gezegd over strontium-90.

Maar dat is niet alles. Het feit is dat strontium-90, wanneer het in de bodem komt, calcium verdringt en vervolgens wordt opgenomen door planten, dieren en, langs de voedselketen, een persoon bereikt met alle gevolgen van dien. Vooral "rijk" aan strontium zijn wortelgewassen en groene delen van planten. Hierdoor kan landbouwgrond die besmet is met radioactief strontium honderden jaren uit de roulatie worden genomen.

Strontium is een element van de hoofdsubgroep van de tweede groep, de vijfde periode van het periodiek systeem van chemische elementen van D.I. Mendelejev, met atoomnummer 38. Het wordt aangeduid met het symbool Sr (lat. Strontium). De eenvoudige stof strontium is een zacht, kneedbaar en ductiel aardalkalimetaal met een zilverwitte kleur. Het heeft een hoge chemische activiteit, in de lucht reageert het snel met vocht en zuurstof en wordt bedekt met een gele oxidefilm.

Atoomgetal - 38

Atoommassa - 87,62

Dichtheid, kg/m³ - 2600

Smeltpunt, ° С - 768

Warmtecapaciteit, kJ / (kg ° С) - 0,737

Elektronegativiteit - 1.0

Covalente straal, Å - 1,91

1e ionisatie potentieel, ev - 5.69

In 1764 werd een mineraal gevonden in een loodmijn in de buurt van het Schotse dorp Strontian, dat ze strontianiet noemden. Lange tijd werd het beschouwd als een variëteit van fluoriet CaF 2 of witherite BaCO 3, maar in 1790 analyseerden de Engelse mineralogen Crawford en Cruikshank dit mineraal en ontdekten dat het een nieuwe "aarde" bevatte, en in de huidige taal, oxide.

Onafhankelijk van hen werd hetzelfde mineraal bestudeerd door een andere Engelse chemicus, Hope. Toen hij tot dezelfde resultaten kwam, kondigde hij aan dat er een nieuw element in strontianiet zit - het metaal strontium.

Blijkbaar hing de ontdekking al "in de lucht", want bijna gelijktijdig kondigde de vooraanstaande Duitse chemicus Klaproth de ontdekking van een nieuwe "aarde" aan.

In dezelfde jaren ontdekte de bekende Russische chemicus, academicus Toviy Egorovich Lovits ook sporen van "strontiumaarde". Hij was al lang geïnteresseerd in het mineraal dat bekend staat als zware spar. In dit mineraal (de samenstelling is BaSO 4) ontdekte Karl Scheele in 1774 het oxide van het nieuwe element barium. We weten niet waarom Lovitz niet onverschillig stond tegenover zware spar; het is alleen bekend dat de wetenschapper, die de adsorptie-eigenschappen van steenkool ontdekte en veel meer deed op het gebied van algemene en organische chemie, monsters van dit mineraal verzamelde. Maar Lovitz was niet alleen een verzamelaar, hij begon al snel zware spar te bestuderen en kwam in 1792 tot de conclusie dat dit mineraal een onbekende onzuiverheid bevatte. Hij slaagde erin heel wat uit zijn verzameling te halen - meer dan 100 g nieuwe "aarde" en bleef de eigenschappen ervan verkennen. De resultaten van het onderzoek werden in 1795 gepubliceerd.

Dus bijna gelijktijdig kwamen verschillende onderzoekers in verschillende landen dicht bij de ontdekking van strontium. Maar in zijn elementaire vorm werd het pas in 1808 uitgekozen.

De uitmuntende wetenschapper van zijn tijd, Humphry Davy, begreep al dat het element strontiumaarde blijkbaar een aardalkalimetaal moet zijn, en hij verkreeg het door elektrolyse, d.w.z. op dezelfde manier als calcium, magnesium, barium. Meer specifiek werd 's werelds eerste metallische strontium verkregen door elektrolyse van zijn bevochtigde hydroxide. Het strontium dat vrijkomt bij de kathode, wordt onmiddellijk gecombineerd met kwik en vormt een amalgaam. Davy ontbond het amalgaam door verhitting en isoleerde het pure metaal.

Strontium wordt aangetroffen in zeewater (0,1 mg/l), in de bodem (0,035 gew.%). Door massa, in geochemische processen, is het een satelliet van calcium. In stollingsgesteenten bevindt strontium zich voornamelijk in een gedispergeerde vorm en komt het als een isomorfe onzuiverheid binnen in het kristalrooster van calcium-, kalium- en bariummineralen. In de biosfeer hoopt strontium zich op in carbonaatgesteenten en vooral in de sedimenten van zoutmeren en lagunes.

Strontium is een integraal onderdeel van micro-organismen, planten en dieren. Bij mariene radiolariërs (acantaria) bestaat het skelet uit strontiumsulfaat - celestine. Zeewier bevat 26-140 mg strontium per 100 g droge stof, terrestrische planten - 2.6, zeedieren - 2-50, landdieren - 1.4, bacteriën - 0.27-30. Accumulatie van strontium door verschillende organismen hangt niet alleen af ​​van hun soort, kenmerken, maar ook van de verhouding van strontium met andere elementen, voornamelijk Ca en P, in de omgeving, evenals van de aanpassing van organismen aan een specifieke geochemische omgeving.

In de natuur komt strontium voor als een mengsel van 4 stabiele isotopen 84Sr (0,56%), 86Sr (9,86%), 87Sr (7,02%), 88Sr (82,56%). Radioactieve isotopen met massagetallen van 80 tot 97 zijn kunstmatig verkregen, incl. 90 Sr (T ½ = 27,7 jaar), gevormd tijdens de splijting van uranium.

Er zijn 3 manieren om metallisch strontium te verkrijgen:

• thermische ontleding van sommige verbindingen
• elektrolyse van een smelt die 85% SrCl2 en 15% KCl bevat, maar in dit proces is het stroomrendement laag en is het metaal verontreinigd met zouten, nitride en oxide. In de industrie levert elektrolyse met een vloeibare kathode strontiumlegeringen op, bijvoorbeeld met tin.
• oxide- of chloridereductie

De belangrijkste grondstoffen voor de productie van strontiumverbindingen zijn concentraten uit de verrijking van celestine en strontianiet. Strontiummetaal wordt verkregen door reductie van strontiumoxide met aluminium bij 1100-1150 °C:

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

Het proces wordt uitgevoerd in elektrovacuümapparaten [bij 1 N/m2 (10-2 mm Hg)] met een periodieke werking. Strontiumdampen condenseren op het gekoelde oppervlak van een condensor die in het apparaat is geplaatst; aan het einde van de reductie wordt het apparaat gevuld met argon en wordt het condensaat gesmolten, dat in de mal stroomt.

De elektrolytische productie van strontium door elektrolyse van een smelt van een mengsel van SrCl2 en NaCl wordt niet veel gebruikt vanwege het lage stroomrendement en de verontreiniging van strontium met onzuiverheden.

Bij kamertemperatuur is het rooster van strontium kubisch in het midden (α-Sr) met een periode a = 6,0848Å; bij temperaturen boven 248 °C verandert het in een hexagonale modificatie (β-Sr) met roosterperioden a = 4,32 en c = 7,06 ; bij 614 ° C verandert het in een kubieke lichaamsgecentreerde modificatie (γ-Sr) met een periode a = 4,85Å. Atoomstraal 2.15Å, ionische straal Sr 2+ 1.20Å. De dichtheid van de α-vorm is 2,63 g/cm3 (20 °C); t pl 770 °C, t kip 1383 °C; soortelijke warmtecapaciteit 737,4 kJ/(kg K); elektrische weerstand 22,76·10 -6 ohm·cm -1 . Strontium is paramagnetisch, de atomaire magnetische gevoeligheid bij kamertemperatuur is 91,2·10 -6 . Strontium is een zacht kneedbaar metaal dat gemakkelijk met een mes kan worden gesneden.

Polymorfeen - drie van zijn modificaties zijn bekend. Tot 215 o C is de kubische modificatie in het midden van het gezicht (α-Sr) stabiel, tussen 215 en 605 o C - hexagonaal (β-Sr), boven 605 o C - modificatie met het lichaam gecentreerd (γ-Sr).

Smeltpunt - 768 o C, Kookpunt - 1390 o C.

Strontium in zijn verbindingen vertoont altijd een +2 valentie. Door eigenschappen ligt strontium dicht bij calcium en barium en neemt het een tussenliggende positie in.

In de elektrochemische reeks spanningen is strontium een ​​van de meest actieve metalen (de normale elektrodepotentiaal is -2,89 V. Het reageert krachtig met water en vormt hydroxide:

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

Reageert met zuren zware metalen van hun zouten. Met geconcentreerde zuren (H 2 SO 4 , HNO 3) reageert zwak.

Strontiummetaal oxideert snel in lucht en vormt een geelachtige film waarin naast SrO-oxide ook SrO 2 -peroxide en Sr 3 N 2 nitride aanwezig zijn. Bij verhitting in lucht ontbrandt het; strontiumpoeder in lucht is vatbaar voor zelfontbranding.

Reageert krachtig met niet-metalen - zwavel, fosfor, halogenen. Werkt samen met waterstof (boven 200 o C), stikstof (boven 400 o C). Reageert praktisch niet met alkaliën.

Bij hoge temperaturen reageert het met CO 2 en vormt een carbide:

5Sr + 2CO 2 = SrC 2 + 4SrO

Gemakkelijk oplosbare zouten van strontium met anionen Cl-, I-, NO 3-. Zouten met anionen F -, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3- zijn slecht oplosbaar.

De belangrijkste toepassingsgebieden van strontium en zijn chemische verbindingen zijn de radio-elektronische industrie, pyrotechniek, metallurgie en de voedingsindustrie.

Strontium wordt gebruikt voor het legeren van koper en sommige van zijn legeringen, voor het inbrengen in batterij-loodlegeringen, voor het ontzwavelen van gietijzer, koper en staal.

Strontium met een zuiverheid van 99,99-99,999% wordt gebruikt om uranium te reduceren.

Magnetisch harde strontiumferrieten worden veel gebruikt als materiaal voor de productie van permanente magneten.

Lang voor de ontdekking van strontium werden de niet-ontcijferde verbindingen ervan gebruikt in pyrotechniek om rode lichten te produceren. Tot het midden van de jaren 40 van de 20e eeuw was strontium in de eerste plaats het metaal van vuurwerk, plezier en saluutschoten. De magnesium-strontiumlegering heeft de sterkste pyrofore eigenschappen en wordt gebruikt in pyrotechniek voor brandgevaarlijke en signaalsamenstellingen.

Radioactief 90 Sr (halfwaardetijd 28,9 jaar) wordt gebruikt bij de productie van radio-isotoopstroombronnen in de vorm van strontiumtitanaat (dichtheid 4,8 g/cm³, energieafgifte ongeveer 0,54 W/cm³).

Strontiumuranaat speelt een belangrijke rol bij de productie van waterstof (strontium-uranaatcyclus, Los Alamos, VS) door de thermochemische methode (atomaire waterstofenergie), en met name worden methoden ontwikkeld voor de directe splijting van uraniumkernen in de samenstelling van strontiumuranaat om warmte te produceren tijdens de ontleding van water in waterstof en zuurstof.

Strontiumoxide wordt gebruikt als onderdeel van supergeleidende keramiek.

Strontiumfluoride wordt gebruikt als onderdeel van solid-state fluorbatterijen met een enorme energiecapaciteit en energiedichtheid.

Legeringen van strontium met tin en lood worden gebruikt voor het gieten van geleiders van batterijen. Strontium-cadmium legeringen voor anodes van galvanische cellen.

Het metaal wordt gebruikt in glazuren en email voor het coaten van gerechten. Strontiumglazuren zijn niet alleen onschadelijk, maar ook betaalbaar (strontiumcarbonaat SrCO 3 is 3,5 keer goedkoper dan loodlood). Alle positieve eigenschappen loodglazuren zijn ook kenmerkend voor hen. Bovendien krijgen producten die met dergelijke glazuren zijn gecoat, extra hardheid, hittebestendigheid en chemische weerstand.

Strontium is een actief metaal. Dit verhindert de brede toepassing ervan in de technologie. Maar aan de andere kant maakt de hoge chemische activiteit van strontium het mogelijk om het in bepaalde gebieden van de nationale economie te gebruiken. Het wordt met name gebruikt bij het smelten van koper en brons - strontium bindt zwavel, fosfor, koolstof en verhoogt de vloeibaarheid van de slak. Zo draagt ​​strontium bij aan de zuivering van het metaal van talrijke onzuiverheden. Bovendien verhoogt de toevoeging van strontium de hardheid van koper, bijna zonder de elektrische geleidbaarheid te verminderen. Strontium wordt in elektrische vacuümbuizen gebracht om de resterende zuurstof en stikstof te absorberen en het vacuüm dieper te maken.

Zouten en verbindingen van strontium hebben een lage toxiciteit; bij het werken met hen moet men zich laten leiden door de veiligheidsvoorschriften met zouten van alkali- en aardalkalimetalen.

Men moet het effect op het menselijk lichaam van natuurlijke (niet-radioactieve, laag-toxische en bovendien veel gebruikte voor de behandeling van osteoporose) en radioactieve isotopen van strontium niet verwarren. De strontiumisotoop 90 Sr is radioactief met een halfwaardetijd van 28,9 jaar. 90 Sr ondergaat β-verval en wordt radioactief 90 Y (halfwaardetijd 64 uur) Het volledige verval van strontium-90 dat in het milieu is terechtgekomen, zal pas na een paar honderd jaar plaatsvinden. 90 Sr wordt gevormd bij kernexplosies en emissies van kerncentrales.

Radioactief strontium heeft bijna altijd een negatief effect op het menselijk lichaam:

1. Het wordt afgezet in het skelet (botten), tast het botweefsel en het beenmerg aan, wat leidt tot de ontwikkeling van stralingsziekte, tumoren van het hematopoëtische weefsel en botten.

2. Veroorzaakt leukemie en kwaadaardige tumoren (kanker) van de botten, evenals schade aan de lever en de hersenen.

Strontium accumuleert in hoog tempo in het lichaam van kinderen tot de leeftijd van vier jaar, wanneer er een actieve vorming van botweefsel is. De uitwisseling van strontium verandert bij sommige ziekten van het spijsverteringsstelsel en het cardiovasculaire systeem. Toegangsroutes:

1. water (de maximaal toelaatbare concentratie strontium in water in de Russische Federatie is 8 mg / l en in de VS - 4 mg / l)
2. voedsel (tomaten, bieten, dille, peterselie, radijs, radijs, ui, kool, gerst, rogge, tarwe)
3. intratracheale inname
4. door de huid (cutaan)
5. inademing (via de lucht)
6. van planten of via dieren kan strontium-90 direct in het menselijk lichaam terechtkomen.

De invloed van niet-radioactief strontium is uiterst zeldzaam en alleen bij blootstelling aan andere factoren (calcium- en vitamine D-tekort, ondervoeding, schendingen van de verhouding van sporenelementen zoals barium, molybdeen, selenium, enz.). Dan kan het bij kinderen "strontiumrachitis" en "uro-ziekte" veroorzaken - beschadiging en misvorming van de gewrichten, groeiachterstand en andere aandoeningen.

Strontium-90.

Eenmaal in het milieu wordt 90 Sr gekenmerkt door het vermogen om (voornamelijk samen met Ca) te worden opgenomen in de stofwisselingsprocessen van planten, dieren en mensen. Daarom is het bij het beoordelen van de vervuiling van de biosfeer met 90 Sr gebruikelijk om de verhouding van 90 Sr/Ca in strontiumeenheden te berekenen (1 s.u. = 1 micron μcurie 90 Sr per 1 g Ca). Wanneer 90 Sr en Ca langs biologische en voedselketens bewegen, treedt strontiumdiscriminatie op, voor de kwantitatieve uitdrukking waarvan de "discriminatiecoëfficiënt" wordt gevonden, de verhouding van 90 Sr / Ca in de volgende schakel van de biologische of voedselketen tot dezelfde waarde in de vorige link. In de laatste schakel van de voedselketen is de concentratie van 90 Sr in de regel veel lager dan in de eerste.

Planten kunnen 90 Sr direct ontvangen van directe besmetting van de bladeren of van de grond via de wortels. Er wordt relatief meer 90 Sr geaccumuleerd door vlinderbloemigen, wortel- en knolgewassen, minder door granen, waaronder granen, en vlas. Aanzienlijk minder 90 Sr wordt geaccumuleerd in zaden en fruit dan in andere organen (90 Sr is bijvoorbeeld 10 keer meer in tarwebladeren en stengels dan in graan). Bij dieren (komt voornamelijk voor bij plantaardig voedsel) en bij mensen (komt vooral voor bij koemelk en vis), hoopt 90 Sr zich voornamelijk op in de botten. De hoeveelheid 90 Sr-afzetting in het lichaam van dieren en mensen hangt af van de leeftijd van het individu, de hoeveelheid binnenkomende radionuclide, de groeisnelheid van nieuw botweefsel en andere. 90 Sr vormt een groot gevaar voor kinderen, in wiens lichaam het met melk binnenkomt en zich ophoopt in snelgroeiend botweefsel.

Voor mensen is de halfwaardetijd van strontium-90 90-154 dagen.

De sluiting in Moskou in 1963 van het Verdrag inzake het verbod op het testen van kernwapens in de atmosfeer, de ruimte en onder water leidde tot de bijna volledige vrijgave van de atmosfeer vanaf 90 Sr en een afname van zijn mobiele vormen in de bodem.

Na het ongeval in de kerncentrale van Tsjernobyl lag het hele grondgebied met een aanzienlijke verontreiniging met strontium-90 binnen een zone van 30 kilometer. Een grote hoeveelheid strontium-90 kwam in waterlichamen terecht, maar in rivierwater overschreed de concentratie nergens het maximaal toegestane drinkwater (behalve in de Pripyat-rivier begin mei 1986 in de benedenloop).

Tijdens het ongeval in de kerncentrale van Tsjernobyl is er relatief weinig van in het milieu terechtgekomen - de totale uitstoot wordt geschat op 0,22 MKi. Historisch gezien is er veel aandacht besteed aan deze radionuclide in stralingshygiëne. Hier zijn verschillende redenen voor. Ten eerste vertegenwoordigt strontium-90 een aanzienlijk deel van de activiteit in het mengsel van producten van een nucleaire explosie: 35% van de totale activiteit onmiddellijk na de explosie en 25% na 15-20 jaar, en ten tweede, nucleaire ongevallen bij de Mayak Production Association in de zuidelijke Oeral in 1957 en 1967, toen een aanzienlijke hoeveelheid strontium-90 in het milieu vrijkwam.

Strontium- een element van de hoofdsubgroep van de tweede groep, de vijfde periode van het periodiek systeem van chemische elementen van D. I. Mendelejev, met atoomnummer 38. Het wordt aangeduid met het symbool Sr (lat. Strontium). De eenvoudige stof strontium is een zacht, kneedbaar en ductiel aardalkalimetaal met een zilverwitte kleur. Het heeft een hoge chemische activiteit, in de lucht reageert het snel met vocht en zuurstof en wordt bedekt met een gele oxidefilm.

In 1764 werd een mineraal gevonden in een loodmijn in de buurt van het Schotse dorp Strontian, dat ze strontianiet noemden. Lange tijd werd het beschouwd als een variëteit van fluoriet CaF2 of witheriet BaCO3, maar in 1790 analyseerden de Engelse mineralogen Crawford en Cruikshank dit mineraal en ontdekten dat het een nieuwe "aarde" bevatte, en in de huidige taal, oxide.

Onafhankelijk van hen werd hetzelfde mineraal bestudeerd door een andere Engelse chemicus, Hope. Toen hij tot dezelfde resultaten kwam, kondigde hij aan dat er een nieuw element in strontianiet zit - het metaal strontium.

Blijkbaar hing de ontdekking al "in de lucht", want bijna gelijktijdig kondigde de vooraanstaande Duitse chemicus Klaproth de ontdekking van een nieuwe "aarde" aan.

In dezelfde jaren ontdekte de bekende Russische chemicus, academicus Toviy Egorovitsj Lovitz ook sporen van "strontiumaarde". Hij was al lang geïnteresseerd in het mineraal dat bekend staat als zware spar. In dit mineraal (de samenstelling is BaSO4), ontdekte Karl Scheele in 1774 het oxide van het nieuwe element barium. We weten niet waarom Lovitz niet onverschillig stond tegenover zware spar; het is alleen bekend dat de wetenschapper, die de adsorptie-eigenschappen van steenkool ontdekte en veel meer deed op het gebied van algemene en organische chemie, monsters van dit mineraal verzamelde. Maar Lovitz was niet alleen een verzamelaar, hij begon al snel zware spar te bestuderen en kwam in 1792 tot de conclusie dat dit mineraal een onbekende onzuiverheid bevatte. Hij slaagde erin heel wat uit zijn verzameling te halen - meer dan 100 g nieuwe "aarde" en bleef de eigenschappen ervan verkennen. De resultaten van het onderzoek werden in 1795 gepubliceerd.

Dus bijna gelijktijdig kwamen verschillende onderzoekers in verschillende landen dicht bij de ontdekking van strontium. Maar in zijn elementaire vorm werd het pas in 1808 uitgekozen.

De uitmuntende wetenschapper van zijn tijd, Humphry Davy, begreep al dat het element strontiumaarde blijkbaar een aardalkalimetaal moet zijn, en hij verkreeg het door elektrolyse, d.w.z. op dezelfde manier als calcium, magnesium, barium. Meer specifiek werd 's werelds eerste metallische strontium verkregen door elektrolyse van zijn bevochtigde hydroxide. Het strontium dat vrijkomt bij de kathode, wordt onmiddellijk gecombineerd met kwik en vormt een amalgaam. Davy ontbond het amalgaam door verhitting en isoleerde het pure metaal.

Stuur uw goede werk in de kennisbank is eenvoudig. Gebruik het onderstaande formulier

Studenten, afstudeerders, jonge wetenschappers die de kennisbasis gebruiken in hun studie en werk zullen je zeer dankbaar zijn.

geplaatst op http:// www. alles goed. en/

Invoering

5. Bemonsteringsbenaderingen

Aanbiedingen

Invoering

Heel gevaarlijk uitzicht impact op de biosfeer is straling. Dit type milieuvervuiling verscheen pas aan het begin van de 20e eeuw, sinds de ontdekking van het fenomeen radioactiviteit en pogingen om radioactieve elementen in wetenschap en technologie te gebruiken. Bekende soorten radioactieve transformaties gaan gepaard met verschillende stralingen. Dit zijn a-stralen, bestaande uit heliumkernen, b-stralen, die een stroom van snelle elektronen zijn, en y-stralen, die een hoog doordringend vermogen hebben. Fragmenten van kernsplijting van uranium, plutonium, cesium, barium, strontium, jodium en andere radioactieve elementen hebben een sterk biologisch effect.

De combinatie van eigenschappen van strontium-90 leidt het, samen met cesium-137 en radioactieve isotopen van jodium, tot de categorie van de gevaarlijkste en verschrikkelijkste radioactieve verontreinigende stoffen. Stabiele isotopen van strontium vormen op zichzelf weinig gevaar, maar radioactieve isotopen van strontium vormen een groot gevaar voor alle levende wezens. De radioactieve isotoop van strontium strontium-90 wordt beschouwd als een van de meest verschrikkelijke en gevaarlijke antropogene radioactieve verontreinigende stoffen. Dit is in de eerste plaats te wijten aan het feit dat het een zeer korte halfwaardetijd heeft - 29 jaar, wat een zeer hoog niveau van zijn activiteit en krachtige straling veroorzaakt, en aan de andere kant, zijn vermogen om efficiënt te worden gemetaboliseerd en opgenomen in het leven van het lichaam. Strontium is een bijna volledig chemisch analoog van calcium, daarom wordt het, wanneer het het lichaam binnenkomt, afgezet in alle calciumbevattende weefsels en vloeistoffen - in botten en tanden, waardoor het van binnenuit effectieve stralingsschade aan lichaamsweefsels veroorzaakt.

1. Algemene kenmerken van strontium

Strontium is een element van de hoofdsubgroep van de tweede groep, de vijfde periode van het periodiek systeem van chemische elementen van D.I. Mendelejev, met atoomnummer 38. Het wordt aangeduid met het symbool Sr (lat. Strontium). De eenvoudige stof strontium is een zacht, kneedbaar en ductiel aardalkalimetaal met een zilverwitte kleur. Het heeft een hoge chemische activiteit, in de lucht reageert het snel met vocht en zuurstof en wordt bedekt met een gele oxidefilm. Strontium dankt zijn naam aan het mineraal strontianiet, gevonden in 1787 in een loodmijn bij Strontian (Schotland). In 1790 toonde de Engelse chemicus Crawford Ader (1748-1795) aan dat strontianiet een nieuwe, nog onbekende "aarde" bevat. Deze eigenschap van strontianiet werd ook vastgesteld door de Duitse chemicus Martin Heinrich Klaproth (Klaproth Martin Heinrich) (1743-1817). De Engelse chemicus T. Hope (Hope T.) bewees in 1791 dat strontianiet een nieuw element bevat. Hij maakte duidelijk onderscheid tussen de verbindingen barium, strontium en calcium, onder meer door gebruik te maken van de karakteristieke kleur van de vlam: geelgroen voor barium, helderrood voor strontium en oranjerood voor calcium.

Onafhankelijk van westerse wetenschappers kwam de St. Petersburgse academicus Tobiash (Toviy Egorovich) Lovitz (1757-1804) in 1792, die het mineraal bariet onderzocht, tot de conclusie dat er naast bariumoxide ook "strontiumaarde" in aanwezig was als een onzuiverheid. Hij slaagde erin meer dan 100 g nieuwe "aarde" te extraheren uit zware spar en bestudeerde de eigenschappen ervan. Strontium werd voor het eerst in vrije vorm geïsoleerd door de Engelse scheikundige en natuurkundige Humphry Davy in 1808. Strontiummetaal werd verkregen door elektrolyse van het bevochtigde hydroxide ervan. Het strontium dat vrijkomt bij de kathode, gecombineerd met kwik, vormt een amalgaam. Davy ontbond het amalgaam door verhitting en isoleerde het pure metaal.

Strontium is een zacht zilverwit metaal, kneedbaar en kneedbaar, en kan gemakkelijk met een mes worden gesneden. Polymorfine - drie van zijn modificaties zijn bekend. Tot 215 ° C is de kubische modificatie met het gezicht gecentreerd (b-Sr) stabiel, tussen 215 en 605° C - hexagonaal (v-Sr), boven 605 ° C - modificatie met kubieke lichaamsgecentreerde (g-Sr). Smeltpunt - 768 o C, Kookpunt - 1390 o C.

Strontium in zijn verbindingen vertoont altijd een +2 valentie. Door eigenschappen ligt strontium dicht bij calcium en barium en neemt het een tussenliggende positie in. In de elektrochemische reeks van spanningen is strontium een ​​van de meest actieve metalen (de normale elektrodepotentiaal is ? 2,89 V. Het reageert heftig met water en vormt hydroxide:

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

Werkt samen met zuren, verdringt zware metalen uit hun zouten. Met geconcentreerde zuren (H 2 SO 4 , HNO 3) reageert zwak.

Strontiummetaal oxideert snel in lucht en vormt een geelachtige film waarin naast SrO-oxide ook SrO 2 -peroxide en Sr 3 N 2 nitride aanwezig zijn. Bij verhitting in lucht ontbrandt het; strontiumpoeder in lucht is vatbaar voor zelfontbranding.

Reageert krachtig met niet-metalen - zwavel, fosfor, halogenen. Werkt samen met waterstof (boven 200 o C), stikstof (boven 400 o C). Reageert praktisch niet met alkaliën.

Bij hoge temperaturen reageert het met CO2 om carbide te vormen:

5Sr + 2CO 2 = SrC 2 + 4SrO

Gemakkelijk oplosbare zouten van strontium met anionen Cl?, I?, NO 3?. Zouten met anionen F?, SO42?, CO32?, PO43? slecht oplosbaar (Poluektov, 1978).

strontium radioactieve besmetting

2. Belangrijkste bronnen van strontium in natuurlijke omgevingen en levende organismen

Strontium is een integraal onderdeel van micro-organismen, planten en dieren. Bij mariene radiolariërs bestaat het skelet uit strontiumsulfaat - celestine. Zeewier bevat 26-140 mg strontium per 100 g droge stof, landplanten - ongeveer 2,6, zeedieren - 2-50, landdieren - ongeveer 1,4, bacteriën - 0,27-30. De accumulatie van strontium door verschillende organismen hangt niet alleen af ​​van hun type en kenmerken, maar ook van de verhouding van het gehalte aan strontium en andere elementen, voornamelijk calcium en fosfor, in het milieu.

Dieren krijgen strontium met water en voedsel. Sommige stoffen, zoals algenpolysachariden, interfereren met de opname van strontium. Strontium hoopt zich op in botweefsel, waarvan de as ongeveer 0,02% strontium bevat (in andere weefsels - ongeveer 0,0005%).

Als gevolg van kernproeven en ongevallen in kerncentrales, een groot aantal van radioactief strontium-90, met een halfwaardetijd van 29,12 jaar. Totdat het testen van atoom- en waterstofwapens in drie omgevingen niet werd verboden, groeide het aantal slachtoffers van radioactief strontium van jaar tot jaar.

Binnen een jaar na de voltooiing van atmosferische nucleaire explosies vielen als gevolg van zelfreiniging van de atmosfeer de meeste radioactieve producten, waaronder strontium-90, uit de atmosfeer op het aardoppervlak. Vervuiling van de natuurlijke omgeving als gevolg van de verwijdering van radioactieve producten van nucleaire explosies uit de stratosfeer, uitgevoerd op de testlocaties van de planeet in 1954-1980, speelt nu een secundaire rol, de bijdrage van dit proces aan vervuiling atmosferische lucht 90Sr is twee ordes van grootte minder dan van door de wind aangedreven stof dat opstijgt uit grond die is verontreinigd met kernproeven en als gevolg van stralingsongevallen.

Strontium-90 is samen met cesium-137 de belangrijkste vervuilende radionucliden in Rusland. De stralingssituatie wordt aanzienlijk beïnvloed door de aanwezigheid van besmette zones die zijn ontstaan ​​als gevolg van ongevallen in de kerncentrale van Tsjernobyl in 1986 en in de Mayak Production Association in 1986. regio Tsjeljabinsk in 1957 ("ongeval in Kyshtym"), evenals in de nabijheid van enkele ondernemingen in de splijtstofcyclus.

Nu heeft de gemiddelde concentratie van 90Sr in de lucht buiten de gebieden die besmet zijn als gevolg van de ongevallen in Tsjernobyl en Kyshtym het niveau bereikt dat werd waargenomen vóór het ongeval in de kerncentrale van Tsjernobyl. De hydrologische systemen die verband houden met de gebieden die tijdens deze ongevallen zijn verontreinigd, worden aanzienlijk beïnvloed door het wegspoelen van strontium-90 van het bodemoppervlak.

Strontium komt in de grond terecht, samen met oplosbare calciumverbindingen, en komt de planten binnen. Meer dan anderen accumuleren 90Sr peulvruchten, wortels en knollen, minder - granen, inclusief granen, en vlas. Aanzienlijk minder 90Sr hoopt zich op in zaden en vruchten dan in andere organen (90Sr is bijvoorbeeld 10 keer meer in bladeren en stengels van tarwe dan in graan).

Van planten kan strontium-90 rechtstreeks of via dieren in het menselijk lichaam terechtkomen. Bij mannen accumuleert strontium-90 in grotere mate dan bij vrouwen. In de eerste maanden van het leven van een kind is de afzetting van strontium-90 een orde van grootte hoger dan bij een volwassene, het komt het lichaam binnen met melk en hoopt zich op in snelgroeiend botweefsel.

In termen van fysieke overvloed in de aardkorst, neemt strontium de 23e plaats in - de massafractie is 0,014% (in de lithosfeer - 0,045%). De molfractie van metaal in de aardkorst is 0,0029%. Strontium komt voor in zeewater (8 mg/l) In de natuur komt strontium voor als een mengsel van 4 stabiele isotopen 84Sr (0,56%), 86Sr (9,86%), 87Sr (7,02%), 88Sr (82, 56%) (Orlov, 2002).

3. Hygiënische parameters voor het gebruik van strontium

Strontium wordt slecht geabsorbeerd in het darmkanaal en het meeste metaal dat het lichaam binnenkomt, wordt eruit uitgescheiden. Strontium dat in het lichaam achterblijft, vervangt calcium en hoopt zich in kleine hoeveelheden op in de botten. Met een aanzienlijke ophoping van strontium bestaat de mogelijkheid om het proces van verkalking van groeiende botten te onderdrukken en de groei te stoppen. Niet-radioactief strontium vormt een risico voor de menselijke gezondheid en de hoeveelheid ervan in producten is onderworpen aan FAO/WHO-controle (Kaplin, 2006).

Radionucliden die de biosfeer binnenkomen, veroorzaken tal van gevolgen voor het milieu. Als gevolg van oppervlakteafvoer kunnen radionucliden zich ophopen in depressies, holtes en andere ophopende reliëfelementen. Nucliden dringen planten binnen en migreren krachtig door voedselketens. Bodemmicro-organismen accumuleren radioactieve elementen, die goed worden gedetecteerd door autoradiografie. Op basis van dit principe worden methoden ontwikkeld voor het identificeren van microbiële populaties voor het diagnosticeren van geochemische provincies met een hoog gehalte aan radionucliden.

De studie van het gedrag van radionucliden is van bijzonder belang in verband met hun intrede in de keten "bodem - plant - dier - mens". Soortverschillen in het gehalte aan nucliden in planten zijn te wijten aan de aard van de verspreiding van wortelstelsels.

In termen van de omvang van de instroom van radionucliden in de fytomassa, zijn plantengemeenschappen in de volgende volgorde gerangschikt: vedergras steppe > bluegrass-havermout weide > forb-grass weide. De maximale accumulatie van radionucliden wordt waargenomen in planten van de graanfamilie, gevolgd door forbs, en peulvruchten accumuleren de minste hoeveelheid nucliden.

Strontium-90 wordt gemakkelijk geadsorbeerd door de bodem als gevolg van kationenuitwisseling of gefixeerd door bodemorganisch materiaal om onoplosbare verbindingen te vormen. Irrigatie en intensieve grondbewerking kunnen het proces van het wegspoelen van het profiel versnellen. Het verwijderen van strontium-90 is ook mogelijk oppervlaktewateren met daaropvolgende accumulatie in depressies (depressies) van het reliëf.

In de regel wordt in landbouwgewassen de maximale accumulatie van strontium-90 waargenomen in de wortels, minder - in de bladeren en onbeduidende hoeveelheden - in de vruchten en granen. Via de trofische ketens wordt strontium-90 gemakkelijk overgedragen op dieren en mensen, heeft het de neiging zich op te hopen in botten en veroorzaakt het grote schade aan de gezondheid.

De maximaal toelaatbare concentratie (MAC) van strontium-90 in de lucht van werkruimten is 0,185 (Bq/l), in het water van open reservoirs 18,5 (Bq/l). Toegestane niveaus van 90Sr in voedingsproducten in overeenstemming met de eisen van SanPiN 2.3.2.1078-01 zijn in granen, kaas, vis, granen, meel, suiker, zout 100-140 (Bq / kg), vlees, groenten, fruit, boter, brood, pasta - 50-80 (Bq / kg), plantaardige olie 50-80 (Bq / l), melk - 25, drinkwater- 8 (Bq/l) (Orlov, 2002).

4. Toxicologische kenmerken van strontium

Zouten en verbindingen van strontium zijn laag-toxische stoffen, maar bij een overmaat aan strontium worden botweefsel, lever en hersenen aangetast. Omdat strontium in chemische eigenschappen dicht bij calcium ligt, verschilt het er sterk van in zijn biologische werking. Overmatige inhoud van dit element in bodem, water en voedselproducten veroorzaakt "Urov-ziekte" bij mens en dier (vernoemd naar de Urov-rivier in Oost-Transbaikalia) - beschadiging en misvorming van de gewrichten, groeiachterstand en andere aandoeningen.

Vooral de radioactieve isotopen van strontium zijn gevaarlijk. Radioactief strontium is geconcentreerd in het skelet en stelt het lichaam dus bloot aan langdurige radioactieve effecten. Het biologische effect van 90Sr is gerelateerd aan de aard van zijn verspreiding in het lichaam en hangt af van de dosis B-straling die door het en zijn dochter radio-isotoop 90Y wordt gecreëerd. Bij langdurige opname van 90Sr in het lichaam, zelfs in relatief kleine hoeveelheden, kan als gevolg van continue bestraling van botweefsel leukemie en botkanker ontstaan. Het volledige verval van strontium-90, dat in het milieu is terechtgekomen, zal pas na een paar honderd jaar plaatsvinden.

Er is weinig informatie over de toxiciteit van Sr voor planten en planten variëren sterk in tolerantie voor dit element. Volgens Shaklett et al. is het toxische niveau van Sr voor planten 30 mg/kg as (Kaplin, 2006; Kabata-Pendias, 1989).

5. Bemonsteringsbenaderingen

Sampling is de eerste en vrij eenvoudige, maar tegelijkertijd een verantwoorde fase van de analyse. Er zijn verschillende vereisten voor het nemen van monsters:

1. De bemonstering moet aseptisch zijn en worden uitgevoerd met behulp van een steriele monsternemer in een steriele container, die hermetisch moet worden afgesloten voor transport van het monster naar het laboratorium.

2. Het monster moet representatief zijn, d.w.z. een voldoende volume hebben, waarvan de waarde wordt bepaald door de vereisten voor de inhoud van een bepaald micro-organisme, en worden geproduceerd op een plaats die de geschiktheid van het monster voor het gehele volume van het geanalyseerde object garandeert.

3. Het genomen monster dient direct te worden verwerkt, indien directe verwerking niet mogelijk is, in de koelkast bewaard.

Om reproduceerbare resultaten te verkrijgen, vereist het experiment veel aandacht voor alle details. Een van de foutenbronnen bij het bepalen van Sr is de heterogeniteit van het monster en de niet-representatiefheid van het oppervlak. Als het malen van een vast monster (poeders van ertsen, rotsen, verrijkingsproducten, ruwe mengsels, zouten, enz.) 100 mesh of minder bereikt, kunnen dergelijke monsters als vrij homogeen worden beschouwd vanwege het hoge doordringende vermogen van harde straling. Om de effecten van absorptie en excitatie te verminderen, waardoor de kalibratiecurves worden vervormd, wordt het geanalyseerde monster verdund met een voor röntgenstraling transparante stof (polystyreen, boorzuur, zetmeel, aluminiumhydroxide, water, enz.). De verdunningsgraad wordt experimenteel bepaald. Een poedermonster met een gelijkmatig verdeeld verdunningsmiddel en een interne standaard wordt gebriketteerd of opgelost. De dikte van de briket (tablet) moet groot genoeg zijn (ongeveer 1-2 mm) zodat de stralingsintensiteit van het monster niet afhankelijk is van de grootte van het monster. Bereide briketten (tabletten) zijn geschikt voor meerdere metingen. De teststof kan in poedervorm direct in de cuvetten van het instrument worden geplaatst. Het monsterpoeder kan in een houder van plexiglas worden geplaatst en onder een polymeerfilm worden geperst of op een kleeffilm worden aangebracht (Orlov, 2002; Poluektov, 1978).

6. Analysemethoden voor de bepaling van strontium in monsters

Bij het bepalen van Sr in natuurlijke en industriële objecten hebben spectrale methoden de grootste toepassing gevonden - emissiespectrografische en vlamfotometrische. Onlangs is de atomaire absorptiemethode op grote schaal gebruikt. De fotometrische methode, die voorafgaande scheiding van strontium van andere elementen vereist, wordt relatief zelden gebruikt. Om dezelfde reden, en ook vanwege de duur van de analyse, worden gravimetrische en titrimetrische methoden momenteel bijna nooit gebruikt.

1. Gravimetrische methoden

Gravimetrische methoden worden in de meeste gevallen gebruikt om strontium te bepalen nadat het is gescheiden van andere aardalkali-elementen.

2. Titrimetrische methoden

De titrimetrische bepaling van strontium kan worden gedaan nadat het is gescheiden van alle of de meeste storende elementen. De complexometrische methode heeft de grootste verdeling gevonden.

3. Spectrofotometrische bepalingsmethoden

Deze methoden kunnen worden onderverdeeld in direct en indirect. Directe methoden zijn gebaseerd op de vorming van gekleurde verbindingen door de werking van reagentia op strontiumionen. Bij indirecte methoden slaat strontium neer in de vorm van een slecht oplosbare verbinding met een overmaat gekleurd reagens, wordt het neerslag afgescheiden en wordt de strontiumconcentratie in het monster bepaald door de hoeveelheid ongebonden reagens.

Voorbeelden van directe bepalingsmethoden:

Bepaling van strontium met nitroortanil C (nitrochromazo) of ortanil C. Interferentie met de bepaling van barium, lood (2), geeft een kleurreactie met het reagens; zirkonium, titanium, thallium en enkele andere elementen leiden tot een scherpe onderschatting van de resultaten. Gevoeligheid: 0,05 mcg/ml.

Bepaling van strontium met dimethylsulfanazo III en dimethylsulfanazo

Elementen III-VI van hun groepen moeten worden verwijderd. De hoeveelheid ammoniumzouten en alkalimetalen mag niet meer zijn dan 10 mg. Sulfaten en fosfaten interfereren als ze meer dan 0,03 mmol zijn. Veel metalen interfereren met de bepaling, waaronder Ca en Mg, als hun gehalte in het monster? 0,3 µmol, en Cu(II) <0,25 µmol. Er zijn ook veel andere beperkingen.

Bepaling van strontium met carboxynitrase

De reactie van strontium met carboxynitrase is een van de meest gevoelige. Met behulp van deze reactie wordt 0,08-0,6 g / ml bepaald.

Indirecte methoden voor de bepaling van strontium

Vanwege hun lage selectiviteit worden indirecte methoden momenteel niet gebruikt, daarom zullen alleen de volgende worden vermeld: 8-Oxyquinoline-methode; methode met picrolonzuur; bepaling van strontium met behulp van chromaat.

4. Elektrochemische methoden:

Polarografische methode:

Bariumionen interfereren met de bepaling van strontium (maar dit kan worden geëlimineerd door een geschikte achtergrond te kiezen, namelijk (C2H5) 4NBr in absolute ethanol). In aanwezigheid van ongeveer gelijke concentraties van Mg en Ca is de bepaling van Sr onmogelijk. Het is noodzakelijk om Ba, Ca, Na, K eerst te scheiden als hun concentraties de concentratie van Sr aanzienlijk overschrijden.

Differentiële polarografische methode:

Het maakt het mogelijk om kleine hoeveelheden strontium te bepalen in aanwezigheid van grote hoeveelheden Na en K. Gevoeligheid - 0,0001 mol Sr / mol zout.

Inversie polarografie

Hiermee kunt u strontium bepalen in zeer lage concentraties (10-5 - 10-9 M), als het eerst wordt geconcentreerd in een druppel kwik door elektrolyse en vervolgens wordt onderworpen aan anodische oplossing. Er wordt gebruik gemaakt van de oscilloscooptechniek. De gemiddelde fout is 3-5%.

conductometrische methode:

De bepalingen worden uitgevoerd na de voorlopige scheiding van de groep elementen Li, K, Na, Ca en Ba, die zijn opgenomen in de oplosbare zouten van bouwstoffen.

5. Spectrale methoden:

Spectrografische (vonk en boog) methode

De meest intense Sr-lijnen liggen in het zichtbare gebied van het spectrum: 4607.33; 4077.71 en 4215.52 A, de laatste 2 in het gebied van cyaanbanden. Daarom zijn deze lijnen bij gebruik voor analyse van een boog met koolstofelektroden minder geschikt. De 4607.33 A-lijn wordt gekenmerkt door een sterke zelfabsorptie; daarom wordt het aanbevolen om deze te gebruiken bij het bepalen van alleen lage concentraties Sr (minder dan 0,1%). Bij hoge concentraties worden de Sr-lijnen 4811.88 en 4832.08 A, evenals 3464.46 A gebruikt. Buffermengsels worden gebruikt om de brandtemperatuur van de boog te stabiliseren, de invloed van Ca, Mg, Na te elimineren en een hogere nauwkeurigheid te bereiken bij het bepalen van Sr. Om de banden van cyanide te elimineren, wordt de bepaling van Sr uitgevoerd in argon of worden de monsters omgezet in fluorverbindingen. De gevoeligheid van het bepalen van Sr in de boog is 5*10-5 - 1*10-4%, relatieve fout bepaling van ± 4-15% Het gebruik van een gepulseerde boogontlading van hoge stroom in argon kan de gevoeligheid van de bepaling van Sr (3 * 10-12 g) aanzienlijk verhogen. De gevoeligheid van het bepalen van Sr in een vonk is (1-5) * 10-4%. Bepalingsfout ± 4-6%. Om de nauwkeurigheid en absolute gevoeligheid van de analyse te vergroten en om de invloed van storende lijnen van vreemde elementen te elimineren, wordt voorgesteld om een ​​interferometer te gebruiken die wordt gekruist met een spectrograaf.

Vlamemissie fotometrie

Vanwege zijn eenvoud en betrouwbaarheid wordt de vlamfotometrische methode voor de bepaling van strontium veel gebruikt, vooral bij de analyse van gesteenten en mineralen, natuurlijk en afvalwater, biologische en andere materialen. Het is geschikt voor de bepaling van zowel kleine als grote inhoud van het element met een voldoende hoge nauwkeurigheid (1-2 rel.%) en gevoeligheid, en in de meeste gevallen kan de bepaling van strontium worden uitgevoerd zonder scheiding van andere elementen. De hoogste gevoeligheid wordt bereikt bij gebruik van apparatuur met automatische spectrumregistratie en vlammen op hoge temperatuur. De hoogste gevoeligheid wordt bereikt met RF-plasma 0.00002 µg Sr/mL.

Met de pulsmethode van verdamping is de absolute detectielimiet van Sr 1 * 10-13-2 * 10-12 g (vlam van het acetyleen-lachgasmengsel). Bij voldoende grote hoeveelheden van het monster (~10 mg) daalt de relatieve grens van het bepaalde strontiumgehalte tot 1*10-7%, terwijl wanneer de monsteroplossing met behulp van een sproeier in de vlam wordt gebracht, deze gelijk is tot 3*10-5%.

Atoomabsorptiespectrofotometrie

Sr wordt bepaald door de absorptie van licht door zijn atomen te meten. De meest gebruikte lijn is strontium 460,7 nm, met een lagere gevoeligheid kan strontium worden bepaald uit lijnen 242,8; 256,9; 293,2; 689,3 nm. Bij gebruik van hogetemperatuurvlammen kan strontium ook worden bepaald uit de ionenlijn 407.8 (ionenabsorptiespectroscopie) Er zijn twee soorten interferentie bij deze analysemethode. Het eerste type interferentie wordt geassocieerd met de vorming van niet-vluchtige verbindingen en manifesteert zich in de vlam van een mengsel van acetyleen met lucht. De invloed van Al-, Ti-, Zr-kationen en andere PO4- en SiO3-anionen wordt het vaakst waargenomen. Een ander type interferentie is te wijten aan de ionisatie van strontiumatomen, bijvoorbeeld door de invloed van Ca en Ba, een toename van atomaire absorptie door de aanwezigheid van Na en K, enz. Detectiegevoeligheid van strontium 1 *10-4-4*10-12 g.

6. Activeringsmethode:

De methode om de activiteit van 87mSr te bepalen heeft de grootste verdeling gevonden. In de meeste gevallen wordt de bepaling gedaan door de activiteit te meten na radiochemische scheiding van Sr, die wordt uitgevoerd met behulp van precipitatie-, extractie- en ionenuitwisselingsmethoden.

Het gebruik van een r-spectrometer met hoge resolutie maakt het mogelijk om de nauwkeurigheid van de methode te vergroten en het aantal scheidingsbewerkingen te verminderen, aangezien het mogelijk is om Sr te bepalen in aanwezigheid van een aantal vreemde elementen. De detectiegevoeligheid van strontium is ongeveer 6*10-5 g/g.

7. Massaspectrometrische methode

Massaspectroscopie wordt gebruikt om de isotopensamenstelling van strontium te bepalen, waarvan kennis nodig is bij het berekenen van de geologische leeftijd van monsters met behulp van de rubidium-strontiummethode en bij het bepalen van sporen van strontium in verschillende objecten met behulp van de isotoopverdunningsmethode. De beperkende absolute gevoeligheid van de bepaling van Sr door de vacuümvonkmassaspectrale methode is 9*10-11.

8. Röntgenfluorescentiemethode:

De röntgenfluorescentiemethode voor de bepaling van strontium vindt de laatste tijd steeds meer toepassing. Het voordeel is de mogelijkheid om analyses uit te voeren zonder het monster te vernietigen en de snelheid van uitvoering (de analyse duurt 2-5 minuten). De methode elimineert de invloed van de base, de reproduceerbaarheid is ± 2--5%. De gevoeligheid van de methode (1-1SG4 -- 1-10~3% Sr) is voldoende voor de meeste doeleinden.

De XRF-methode is gebaseerd op het verzamelen en vervolgens analyseren van het spectrum dat wordt verkregen door het onderzochte materiaal bloot te stellen aan röntgenstraling. Bij bestraling gaat het atoom in een aangeslagen toestand, vergezeld van ionisatie van een bepaald niveau. Een atoom blijft extreem korte tijd in een aangeslagen toestand, ongeveer een 10-7 seconden, waarna het terugkeert naar een rustige positie (grondtoestand). In dit geval vullen elektronen uit de buitenste schillen ofwel de gevormde vacatures, en wordt de overtollige energie uitgezonden in de vorm van een foton, ofwel wordt de energie overgedragen aan een ander elektron vanuit de buitenste schillen (Auger-elektron). In dit geval zendt elk atoom een ​​foto-elektron uit met een energie van een strikt gedefinieerde waarde. Vervolgens wordt de structuur van materie respectievelijk beoordeeld aan de hand van de energie en het aantal quanta (Orlov, 2002; Poluektov, 1978).

7. Kiezen van het type indicator. Populatiekenmerken die worden gebruikt om de toestand van de populatie onder invloed van strontium te beoordelen

Bio-indicatie (bio-indicatie) is de detectie en bepaling van voor het milieu significante natuurlijke en antropogene belastingen op basis van de reacties van levende organismen daarop direct in hun leefgebied. Levende objecten (of systemen) zijn cellen, organismen, populaties, gemeenschappen. Ze kunnen worden gebruikt om zowel abiotische factoren (temperatuur, vochtigheid, zuurgraad, zoutgehalte, gehalte aan verontreinigende stoffen, enz.) als biotische factoren (welzijn van organismen, hun populaties en gemeenschappen) te evalueren.

Er zijn verschillende vormen van bio-indicatie. Als twee identieke reacties worden veroorzaakt door verschillende antropogene factoren, dan is er sprake van een niet-specifieke bio-indicatie. Als bepaalde veranderingen in verband kunnen worden gebracht met de invloed van één factor, dan wordt dit type bio-indicatie specifiek genoemd.

Het gebruik van biologische methoden voor de beoordeling van het milieu impliceert de identificatie van dier- of plantensoorten die gevoelig zijn voor een of ander type impact. Organismen of gemeenschappen van organismen waarvan de vitale functies zo nauw gecorreleerd zijn met bepaalde omgevingsfactoren dat ze kunnen worden gebruikt om ze te evalueren, worden bio-indicatoren genoemd.

Soorten bio-indicatoren:

1. Gevoelig. Reageert snel met een significante afwijking van indicatoren van de norm. Zo kunnen afwijkingen in het gedrag van dieren, in de fysiologische reacties van cellen, vrijwel direct na het optreden van de verstorende factor worden gedetecteerd.

2. Accumulatief. Accumuleert effecten zonder stoornissen te manifesteren. Een bos in de beginfase van zijn vervuiling of vertrappeling zal bijvoorbeeld hetzelfde zijn wat betreft zijn belangrijkste kenmerken (soortensamenstelling, diversiteit, overvloed, enz.). Pas na een tijdje zullen ze beginnen te verdwijnen. zeldzame soorten, zal er een verandering zijn in de heersende vormen, zal het totale aantal organismen veranderen, enz. De bosgemeenschap als bio-indicator zal dus niet onmiddellijk verstoringen in het milieu detecteren.

Een ideale biologische indicator moet aan een aantal eisen voldoen:

Kenmerkend zijn voor gegeven omstandigheden, een hoge abundantie hebben in een bepaald ecotoop;

Woon een aantal jaren op deze plek, wat het mogelijk maakt om de dynamiek van vervuiling te traceren;

Wees in omstandigheden die geschikt zijn voor bemonstering;

Gekenmerkt worden door een positieve correlatie tussen de concentratie van verontreinigende stoffen in het indicatororganisme en het onderzoeksobject;

Beschikken over een hoge tolerantie voor een breed scala aan giftige stoffen;

De reactie van een bio-indicator op een bepaald fysisch of chemisch effect moet duidelijk worden uitgedrukt, dat wil zeggen specifiek, gemakkelijk visueel of met behulp van instrumenten te registreren;

De bio-indicator moet worden gebruikt in de natuurlijke omstandigheden van zijn bestaan;

De bio-indicator moet een korte ontogenese hebben om de invloed van de factor op volgende generaties te kunnen traceren.

Om radioactieve besmetting van bodems bio-indicaties te geven, zijn sedentaire bodembewoners met een lange ontwikkelingsperiode (regenwormen, duizendpoten, keverlarven) het meest geschikt.

Van groot belang bij het aangeven van zelfs relatief lage niveaus van bodemverontreiniging met radionucliden is de studie van veranderingen in karakteristieke morfologische kenmerken van bodemgeleedpotige soorten. Dergelijke aandoeningen worden vaker veroorzaakt door genmutaties veroorzaakt door blootstelling aan straling. In de niet-verontreinigde delen van het verspreidingsgebied veranderen deze kenmerken bij deze soorten onbeduidend. De meest opvallende afwijkingen onder vervuilde omstandigheden zijn onder meer veranderingen in de verdeling van borstelharen op het lichaam van springstaarten, bentische, tweezijdige, borstelstaarten, duizendpoten.

Een goede indicator voor waterverontreiniging door radionucliden zijn weekdieren uit meervijvers en watervlooienschaaldieren, die kunnen worden aanbevolen als testobjecten voor dit soort verontreiniging. De reactie van weekdieren op een verhoogd gehalte aan radionucliden in het reservoir werd uitgedrukt in een verandering in de kleur van het lichaam en de schaal, morfometrische parameters, remming van het generatieve en plastische metabolisme en een schending van de reactie van embryo's op de klimatologische omstandigheden van het seizoen. Bij watervlooien in vervuilde reservoirs werden de dood van sommige individuen in de populatie, een toename van de vruchtbaarheid en lichaamsgrootte waargenomen.

In aquatische ecosystemen zijn waterplanten ook een betrouwbare bio-indicator van de stralingssituatie. Vooral Canadese elodea of ​​waterpest, die zich goed ontwikkelt in zoet en brak water, accumuleert intensief radionucliden 90Sr, 137Cs, die niet worden gedetecteerd door standaard stralingsbewaking van wateren. Dit type kan veel worden gebruikt in bezinktanks voor de behandeling van afvalwater van radionucliden.

In terrestrische ecosystemen zijn goede indicatoren voor de accumulatie van radionucliden, in het bijzonder 90Sr, onder meer veenmos, dennen- en sparrennaalden, dioica-brandnetel, klein hoefblad, gewone alsem, roze klaver, kruipende klaver, timotheeweide, walstro, muiserwt, hardbladige vogelmuur, Mei lelietje-van-dalen, rivier graviteert, hanenpoot, bankgras, enz. Aangezien deze planten radionucliden accumuleren, neemt het mangaangehalte in hun as met 3-10 keer af (Turovtsev, 2004).

8. Toxicologische methoden om de impact van de huidige dosis strontium op biotacomponenten te beoordelen

Biotesten is een van de onderzoeksmethoden in biologische monitoring, die wordt gebruikt om de mate van schadelijk effect te bepalen. chemische substanties potentieel gevaarlijk voor levende organismen onder gecontroleerde experimentele laboratorium- of veldomstandigheden door veranderingen in biologisch significante indicatoren (testfuncties) van de onderzochte testobjecten te registreren, gevolgd door een beoordeling van hun toestand in overeenstemming met het geselecteerde toxiciteitscriterium.

Het doel van biotesten is om de mate en aard van de toxiciteit van water dat is verontreinigd met biologisch gevaarlijke stoffen op hydrobionten te identificeren en om het mogelijke gevaar van dit water voor in het water en andere organismen te beoordelen.

Als objecten voor biotesten worden verschillende testorganismen gebruikt - experimentele biologische objecten die zijn blootgesteld aan bepaalde doses of concentraties van vergiften die een of ander toxisch effect in hen veroorzaken, wat in het experiment wordt geregistreerd en geëvalueerd. Dit kunnen bacteriën, algen, ongewervelde dieren en ook gewervelde dieren zijn.

Voor gegarandeerde detectie van de aanwezigheid van een toxisch agens met onbekende chemische samenstelling, moet een reeks objecten worden gebruikt die verschillende gemeenschapsgroepen vertegenwoordigen, waarvan de toestand wordt beoordeeld aan de hand van parameters die verband houden met verschillende niveaus van integriteit.

Onder biotest wordt verstaan ​​een beoordeling (test) onder strikt gedefinieerde voorwaarden van de inwerking van een stof of een complex van stoffen op levende organismen door het registreren van veranderingen in een of andere biologische (of fysiologisch-biochemische) indicator van het onderzochte object in vergelijking met de controle. De belangrijkste vereiste voor biotesten is gevoeligheid en reactiesnelheid, een duidelijke reactie op externe invloeden. Er zijn acute en chronische biotesten. De eerste zijn bedoeld om expliciete informatie te verkrijgen over de toxiciteit van de teststof voor een bepaald testorganisme, de laatste om het langetermijneffect van toxische stoffen te identificeren, met name lage en ultralage concentraties (Turovtsev, 2004).

Eigen ervaring

Thema: Bepaling van de ecologische toestand van het territorium voor het gehalte aan strontium

Doel: identificatie van ongunstige gebieden van het studiegebied en differentiatie van schattingen van hun besmetting met strontium

Methodologie: De methode wordt uitgevoerd door biotesten en omvat het nemen van monsters van bio-indicatoren, het drogen ervan tot een constant gewicht, het isoleren van het gemiddelde monster, het bepalen van het totale strontiumgehalte erin, het vergelijken van de verkregen waarden met de vastgestelde gegevens, waarna de ecologische de status van het territorium wordt bepaald, terwijl als bio-indicatoren, stekken van wilde planten van weide-steppe-vegetatie of monoculturen van eenjarige en meerjarige landbouwgewassen worden gebruikt, de bemonstering wordt uitgevoerd tijdens de bloeifenofase door het volledig maaien van de vegetatie van 1 m 2 van de laatstgenoemde in een hoeveelheid gelijk aan 1 monster per 1000-5000 ha voor het grondgebied van een grote regio, en voor lokale agrocenose in de hoeveelheid van 1 monster per 100 ha, terwijl de isolatie van strontium uit het gemiddelde monster wordt uitgevoerd met geconcentreerd salpeterzuur zuur, gevolgd door de bepaling ervan in het extract door atomaire adsorptie, en de vergelijking van de verkregen waarden wordt uitgevoerd met het achtergrondgehalte van strontium in luchtdroog oh massa middelgrote stekken van wilde vegetatie. Om de verkregen gegevens te vergelijken, worden de waarden van het achtergrondgehalte van strontium in de luchtdroge massa van gemiddelde stukken wilde vegetatie gebruikt in het bereik van 20 tot 500 mg/kg.

Voortgang van het werk: voor biotesten van het Vargashinsky-district van de regio Kurgan met een oppervlakte van 10.000 hectare, selecteren we 10 monsters van middelgrote stukken wilde soorten weide-steppe-vegetatie. Om dit te doen, selecteren we 10 bemonsteringslocaties gelijkmatig over het grondgebied van het district tijdens de fenofase van de bloei van de vegetatie. We leggen een frame van 1x1 m op de vegetatie en fixeren de site afhankelijk van de dichtheid van het gras, maar op zo'n manier dat het volume plantmassa van elke site minstens 1 kg is. Het bodemdeel van de grasmat binnen het frame wordt volledig afgesneden met een mes of ander geschikt gereedschap. De snijhoogte van planten is minimaal 3 cm vanaf het grondoppervlak. Plantenmonsters worden 3 uur gedroogd tot een luchtdroge toestand in een oven bij een temperatuur van 105°C, vervolgens afgekoeld in een exsiccator en gewogen. Herhaal het drogen gedurende 1 uur en vervolgens wegen totdat een constant gewicht is bereikt (het verschil in gewicht in twee opeenvolgende wegingen mag niet meer zijn dan 0,1% van het initiële monstergewicht). Het gedroogde monster wordt eerst fijngemaakt en een gemiddeld monster met een gewicht van ten minste 200 g wordt in vieren gedeeld Strontium wordt als volgt geïsoleerd. We selecteren een gewogen portie van 1 g uit een gedroogd gevierendeeld monster en malen dit in een IKA All basic laboratoriummolen met een snelheid van 25.000 rpm tot een deeltjesgrootte van 0,001-0,1 mm. Van de gemalen massa op een analytische balans nemen we een monster van 100 mg, dat in een 50 ml polyethyleen conische reageerbuis (type Rustech) wordt geplaatst en gevuld met 1 ml geconcentreerd salpeterzuur. In deze vorm wordt het geanalyseerde monster minimaal 1 uur bewaard. Vervolgens wordt het volume met gedestilleerd water op 50 ml gebracht; het neerslag wordt afgefiltreerd en het extract wordt geanalyseerd op het gehalte aan grof strontium door de methode van atomaire adsorptie op een atomaire spectrofotometer "AAS Kvant Z.ETA". Als er 10 geanalyseerde monsters zijn, worden de meetresultaten gemiddeld.

Volgens de resultaten van de studie kan worden gezegd dat de belangrijkste bronnen van strontium (meestal zijn oxide) industrieel afvalwater zijn van verschillende industrieën, in de landbouwproductie - fosfor en fosforhoudende meststoffen en verbeteringsmiddelen. natuurlijke bron is het proces van verwering van gesteenten en mineralen.

Distributie, gedrag en concentratie van de toxische stof in natuurlijke omgevingen hangt af van het reliëf (de helling van het gebied in het gebied van de industriële zone, de compliantie van het substraat voor degradatie, enz.), klimatologische omstandigheden (het temperatuurregime van lucht en bodem, de hoeveelheid neerslag per oppervlakte-eenheid , windsnelheid), de fysisch-chemische, biologische en nutritionele toestand van bodems (de aanwezigheid en de verhouding van micro-organismen en schimmels, redox- en zuur-base-omstandigheden, de aanwezigheid van minerale voedingselementen, enz.), evenals de toegangswegen (met constante en tijdelijke waterstromen, met neerslag uit de atmosfeer, verdamping van gemineraliseerd grondwater) en andere factoren.

Omdat het een element is van actieve bioabsorptie en accumulatie, evenals een analoog van calcium, komt strontium gemakkelijk vanuit de bodem in voedselketens in planten en dierlijke organismen, en accumuleert het in bepaalde organen en weefsels. In planten - in mechanische weefsels van vegetatieve organen, bij dieren - in botweefsel, nieren en lever. Maar afhankelijk van biologische kenmerken organisme en de eigenschappen van de omgeving, wordt het element in verschillende hoeveelheden geaccumuleerd en met verschillende snelheden uitgescheiden.

Strontium remt de ontwikkeling van micro-organismen, plaatst de meeste van hen in de weerstandszone, verstoort de groei en vitale activiteit van schimmels, ongewervelde dieren en schaaldieren. De strontiumradionuclide veroorzaakt mutaties op genetisch niveau, die zich vervolgens manifesteren in morfologische veranderingen.

De toxische stof heeft een hoog migratievermogen, vooral in een vloeibaar medium (reservoirs, bodemoplossing, plantengeleidende weefsels, gal en bloedsomloop van zowel mens als dier). Maar onder bepaalde bodemecologische omstandigheden slaat het neer en hoopt het zich op.

Strontium remt het binnendringen van calcium en gedeeltelijk fosfor in levende organismen. Tegelijkertijd is de structuur van membranen en het bewegingsapparaat, de samenstelling van bloed, hersenvocht, enz.

Bij het onderzoeken van de analytische methoden voor het bepalen van de toxische stof in monsters, kunnen we concluderen dat veel methoden in staat zijn om te concurreren met röntgenfluorescentie-analyse en deze zelfs te overtreffen in gevoeligheid, maar daarnaast hebben ze enkele nadelen. Bijvoorbeeld: de noodzaak tot voorafgaande scheiding, de precipitatie van het te bepalen element, de storende invloed van vreemde elementen, de significante invloed van de matrixsamenstelling, de superpositie van spectraallijnen, lange monstervoorbereiding en slechte reproduceerbaarheid van de resultaten, de hoge kosten van de apparatuur en de werking ervan.

Ook biologische methoden testen zijn een groep zeer gevoelige analysemethoden en verschillen gunstig in hun eenvoud, relatieve pretentie in vergelijking met laboratoriumomstandigheden, lage kosten en veelzijdigheid.

Aanbiedingen

In gebieden met radioactieve besmetting moeten maatregelen ter bescherming van de bevolking gericht zijn op:

Het verminderen van het gehalte aan radionucliden in plantaardig en dierlijk voedsel met behulp van agro-reclamatie en veterinaire maatregelen. Bij dieren die werden behandeld met strontiumsorbentia (bariumsulfaat, bentoniet en gemodificeerde preparaten op basis daarvan) was het tijdens het ongeval in Tsjernobyl mogelijk om met deze maatregelen een 3-5-voudige afname te bereiken van de afzetting van radionucliden in het botweefsel van dieren;

Voor technologische verwerking van verontreinigde grondstoffen;

Voor de culinaire verwerking van voedingsmiddelen, het vervangen van besmette voedingsmiddelen door schone.

Bij het werken met radioactief strontium is het noodzakelijk om te voldoen aan de sanitaire regels en radioactieve veiligheidsnormen met het gebruik van speciale beschermende maatregelen in overeenstemming met de werkklasse.

Bij het voorkomen van de gevolgen van blootstelling dient veel aandacht te worden besteed aan het verhogen van de weerstand van het lichaam van de slachtoffers (rationele voeding, gezonde levensstijl leven, sport, enz.).

De studie en regulering van de opname en accumulatie van strontium in de elementen van ecosystemen is een complex van complexe arbeidsintensieve en energieverslindende maatregelen van laboratorium- en veldonderzoek. Daarom is de beste manier om het binnendringen van een giftige stof in landschappen en organismen te voorkomen, monitoring op het gebied van milieugevaarlijke objecten - bronnen van vervuiling.

Lijst met gebruikte literatuur

1. Isidorov V.A., Inleiding tot chemische ecotoxicologie: zelfstudie. - St. Petersburg: Himizdat, 1999. - 144 p.: ill.

2. Kaplin VG, Grondbeginselen van ecotoxicologie: leerboek. - M.: KolosS, 2006. - 232 p.: afb.

3. Kabata-Pendias A., Pendias X. Sporenelementen in bodems en planten: Per. van Engels. - M.: Mir, 1989. - 439 d.: afb.

4. Orlov D.S., Ecologie en bescherming van de biosfeer in geval van chemische vervuiling: leerboek voor chemisch, chemisch-technologisch. en biol. specialist. universiteiten / DS Orlov, LK Sadovnikova, I.N. Lozanovskaya.- M.: Hoger. school, - 2002. - 334 p.: ziek.

5. Poluektov NS, Mishchenko VT, analytische chemie van strontium: leerboek. - M.: Nauka, 1978.- 223 d.

6. VD Turovtsev VD, Krasnov V.S., Bio-indicatie: leerboek. -Tver: Tver. staat un-t, 2004. - 260 p.

Gehost op Allbest.ru

Vergelijkbare documenten

De geschiedenis van de ontdekking van strontium. Vinden in de natuur. Strontium verkrijgen door de aluminothermische methode en de opslag ervan. fysieke eigenschappen. Mechanische eigenschappen. Atomaire kenmerken. Chemische eigenschappen. Technologische eigenschappen. Toepassingsgebieden.

samenvatting, toegevoegd 30/09/2008


Cesium is een van de zeldzaamste chemische elementen. Wereldproductie van cesium en zijn gehalte aan micro-organismen. Natuurlijk cesium als mononuclide-element. Strontium is een integraal onderdeel van micro-organismen, planten en dieren. Het gehalte aan strontium in zeevruchten.

samenvatting, toegevoegd 20-12-2010


Studie van complexen van in water oplosbare polymeren met verschillende klassen van verbindingen. Eigenschappen van oplossingen van kationische polymeren, kenmerken van amfotere polyelektrolyten. Uitvoeren van een viscometrisch onderzoek naar de complexvorming van EEACC/AA met een strontiumion.

scriptie, toegevoegd 07/24/2010


De verdeling van zuurstof in de natuur, zijn eigenschappen als scheikundig element en eenvoudige stof. De fysieke eigenschappen van zuurstof, de geschiedenis van zijn ontdekking, methoden van verzameling en productie in het laboratorium. Toepassing en rol in het menselijk lichaam.

presentatie, toegevoegd 17-04-2011


Gedrag van ertselementen tijdens differentiatie van magmatische smelt. Methoden voor de bepaling van rubidium, strontium en niobium, hun toepassing. X-ray fluorescerende bepaling van zeldzame elementen, basisprincipes van analyse. Matrixeffecten, standaard-achtergrondmethode.

scriptie, toegevoegd 06/01/2009


De geschiedenis van de ontdekking van chloor als chemisch element, de verspreiding ervan in de natuur. Elektrische geleidbaarheid van vloeibaar chloor. Toepassingen van chloor: bij de productie van kunststofverbindingen, synthetisch rubber als giftige stof, voor waterdesinfectie, in de metallurgie.

presentatie, toegevoegd 23-05-2012


Kenmerken van zwavel als een chemisch element van het periodiek systeem, de prevalentie ervan in de natuur. De geschiedenis van de ontdekking van dit element, een beschrijving van de belangrijkste eigenschappen. Specificiteit van industriële productie en methoden voor zwavelextractie. De belangrijkste zwavelverbindingen.

presentatie, toegevoegd 25-12-2011


De geschiedenis van de ontdekking van chloor. Verspreiding in de natuur: in de vorm van verbindingen in de samenstelling van mineralen, bij mens en dier. Basisparameters van elementisotopen. Fysische en chemische eigenschappen. Het gebruik van chloor in de industrie. Veiligheidstechniek.

presentatie, toegevoegd 21-12-2010


Kenmerken van broom als chemisch element. Geschiedenis van ontdekking, vinden in de natuur. Fysische en chemische eigenschappen van deze stof, de interactie met metalen. Het verkrijgen van broom en het gebruik ervan in de geneeskunde. Zijn biologische rol in het lichaam.

presentatie, toegevoegd 16-02-2014


Fase-evenwichten, synthesemodi en eigenschappen van strontium, bariumhoudende vaste oplossingen van samenstelling (Sr1-xBax) 4M2O9 (M-Nb, Ta) met perovskietstructuur. Karakterisering van uitgangsmaterialen en hun bereiding. Methoden voor het berekenen van de elektronische structuur van vaste stoffen.