Właściwości chemiczne Stront – charakterystyka właściwości ze zdjęciem, jego biologiczna rola w organizmie człowieka, leczenie lekami na bazie pierwiastka chemicznego

Stront(łac. stront), Sr, pierwiastek chemiczny II grupy układu okresowego Mendelejewa, liczba atomowa 38, masa atomowa 87,62, metal srebrnobiały. Stront naturalny składa się z mieszaniny czterech stabilnych izotopów: 84 Sr, 86 Sr, 87 Sr i 88 Sr; najczęściej występuje 88 Sr (82,56%).

Izotopy promieniotwórcze o liczbach masowych od 80 do 97 zostały sztucznie otrzymane, m.in. 90 Sr (T ½ = 27,7 lat), powstały podczas rozszczepienia uranu. W 1790 r. szkocki lekarz A. Crawford, badając znalezione w pobliżu miejscowość Minerał stronszian (w Szkocji), w którym znaleziono nieznaną wcześniej „ziemię”, którą nazwano strontem. Później okazało się, że jest to tlenek strontu SrO. W 1808 roku G. Davy, poddając elektrolizie za pomocą katody rtęciowej mieszaninę zwilżonego wodorotlenku Sr(OH)2 z tlenkiem rtęci, uzyskał amalgamat strontu.

Występowanie strontu w przyrodzie.Średnia zawartość strontu w skorupie ziemskiej (clarke) wynosi 3,4·10 -2% mas, w procesach geochemicznych jest satelitą wapnia. Znanych jest około 30 minerałów strontu; najważniejsze to celestyn SrSO 4 i strontianit SrCO 3 . W skałach magmowych stront występuje głównie w postaci rozproszonej i wchodzi jako zanieczyszczenie izomorficzne do sieci krystalicznej minerałów wapnia, potasu i baru. W biosferze stront gromadzi się w skałach węglanowych, a zwłaszcza w osadach słonych jezior i lagun (złoża celestynów).

Właściwości fizyczne strontu. W temperaturze pokojowej sieć strontu jest sześcienna (α-Sr) skoncentrowana na ścianie z okresem a = 6,0848 Å; w temperaturach powyżej 248°C przekształca się w odmianę heksagonalną (β-Sr) z okresami sieciowymi a = 4,32 Å ic = 7,06 Å; w 614 °C przekształca się w sześcienną modyfikację skoncentrowaną na ciele (γ-Sr) z okresem a = 4,85 Å. Promień atomowy 2,15 Å, promień jonowy Sr 2+ 1,20 Å. Gęstość formy α wynosi 2,63 g / cm 3 (20 ° C); t pl 770 °C, t kip 1383 °C; ciepło właściwe 737,4 kJ/(kg K); oporność elektryczna 22,76·10 -6 om·cm -1 . Stront jest paramagnetyczny, podatność magnetyczna atomów w temperaturze pokojowej wynosi 91,2·10 -6 . Stront to miękki, ciągliwy metal, który można łatwo ciąć nożem.

Właściwości chemiczne. Konfiguracja zewnętrznej powłoki elektronowej atomu Sr 5s 2 ; w związkach zwykle ma stopień utlenienia +2. Stront jest metalem ziem alkalicznych Właściwości chemiczne m jest podobny do Ca i Ba. Metaliczny stront szybko utlenia się w powietrzu, tworząc na powierzchni żółtawy film zawierający tlenek SrO, nadtlenek SrO 2 i azotek Sr 3 N 2 . Z tlenem w normalne warunki tworzy tlenek SrO (szarobiały proszek), który w powietrzu łatwo przekształca się w węglan SrCO 3 ; oddziałuje energicznie z wodą, tworząc wodorotlenek Sr (OH) 2 - zasadę silniejszą niż Ca (OH) 2. Podgrzany na powietrzu łatwo się zapala, a sproszkowany Stront zapala się samoistnie w powietrzu, dlatego Stront jest przechowywany w hermetycznie zamkniętych naczyniach pod warstwą nafty. Szybko rozkłada wodę, uwalniając wodór i tworząc wodorotlenek. W podwyższonych temperaturach reaguje z wodorem (>200 °C), azotem (>400 °C), fosforem, siarką i halogenami. Po podgrzaniu tworzy związki międzymetaliczne z metalami, takimi jak SrPb 3 , SrAg 4 , SrHg 8 , SrHg 12 . Spośród soli strontu halogenki (z wyjątkiem fluorku), azotan, octan i chloran są łatwo rozpuszczalne w wodzie; trudno rozpuszczalne węglany, siarczany, szczawiany i fosforany. Do jego oznaczenia analitycznego stosuje się strącanie strontu w postaci szczawianu i siarczanu. Wiele soli strontu tworzy krystaliczne hydraty zawierające od 1 do 6 cząsteczek wody krystalizacyjnej. Siarczek SrS jest stopniowo hydrolizowany przez wodę; Azotek Sr 3 N 2 (czarne kryształy) jest łatwo rozkładany przez wodę uwalniającą NH 3 i Sr(OH) 2 . Stront dobrze rozpuszcza się w ciekłym amoniaku, dając ciemnoniebieskie roztwory.

Zdobycie strontu. Głównymi surowcami do produkcji związków strontu są koncentraty ze wzbogacania w celestyn i strontianit. Metaliczny stront otrzymuje się poprzez redukcję tlenku strontu aluminium w temperaturze 1100-1150 °C:

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

Proces prowadzi się w aparatach elektropróżniowych [przy 1 N/m2 (10 -2 mm Hg)] o działaniu okresowym. Pary strontu kondensują na ochłodzonej powierzchni skraplacza włożonego do aparatu; pod koniec redukcji aparat zostaje wypełniony argonem i następuje roztopienie kondensatu, który wpływa do formy. Stront otrzymuje się również przez elektrolizę stopu zawierającego 85% SrCl2 i 15% KCl, jednak w tym procesie wydajność prądowa jest niska, a metal jest zanieczyszczony solami, azotkiem i tlenkiem. W przemyśle elektroliza z ciekłą katodą wytwarza stopy strontu, na przykład z cyną.

Zastosowanie strontu. Stront służy do odtleniania miedzi i brązu. 90 Sr jest źródłem promieniowania β w atomowych bateriach elektrycznych. Strontu używa się do produkcji luminoforów i ogniw słonecznych, a także stopów silnie piroforycznych. Tlenek strontu jest składnikiem niektórych szkieł optycznych i katod tlenkowych lamp próżniowych. Związki strontu nadają płomieniom intensywną wiśniową barwę, dlatego niektóre z nich znajdują zastosowanie w pirotechnice. Strontianit wprowadzany jest do żużla w celu oczyszczenia stali wysokogatunkowych z siarki i fosforu; Węglan strontu jest stosowany w nieparujących getterach, a także jest dodawany do odpornych na warunki atmosferyczne glazur i emalii do powlekania porcelany, stali i stopów żaroodpornych. Chromat SrCrO 4 jest bardzo stabilnym pigmentem do produkcji farb artystycznych, tytanian SrTiO 3 jest używany jako ferroelektryk, wchodzi w skład piezoceramiki. Sole strontowe kwasów tłuszczowych („mydła strontowe”) są używane do produkcji smarów specjalnych.

Sole i związki strontu mają niską toksyczność; podczas pracy z nimi należy kierować się przepisami bezpieczeństwa z solami metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych.

Stront w organizmie. Stront jest integralną częścią mikroorganizmów, roślin i zwierząt. U radiolarian morskich (acantaria) szkielet składa się z siarczanu strontu - celestyny. Wodorosty zawierają 26-140 mg strontu na 100 g suchej masy, rośliny lądowe - 2,6, zwierzęta morskie - 2-50, zwierzęta lądowe - 1,4, bakterie - 0,27-30. Akumulacja strontu przez różne organizmy zależy nie tylko od ich gatunku, cech, ale także od stosunku strontu do innych pierwiastków, głównie Ca i P, w środowisku, a także od przystosowania organizmów do określonego środowiska geochemicznego.

Zwierzęta otrzymują stront z wodą i pokarmem. Stront jest wchłaniany przez tkanki cienkie i wydalany głównie przez jelito grube. Szereg substancji (polisacharydy alg, żywice kationowymienne) zapobiega wchłanianiu strontu. Głównym magazynem strontu w organizmie jest tkanka kostna, której popiół zawiera ok. 0,02% strontu (w pozostałych tkankach ok. 0,0005%). Nadmiar soli strontu w diecie szczurów powoduje krzywicę „strontu”. U zwierząt żyjących na glebach o znacznej zawartości celestynu w organizmie dochodzi do zwiększonej zawartości strontu, co prowadzi do łamliwości kości, krzywicy i innych chorób. W prowincjach biogeochemicznych bogatych w stront (kilka regionów Centralnej i wschodnia Azja, Europa Północna i inne), możliwa jest tzw. choroba Urowa.

Stront-90. Wśród sztucznych izotopów strontu jego długożyciowy radionuklid 90 Sr jest jednym z ważnych składników radioaktywnego skażenia biosfery. Po dostaniu się do środowiska 90 Sr charakteryzuje się zdolnością do włączenia (głównie razem z Ca) w procesy metaboliczne roślin, zwierząt i ludzi. Dlatego przy ocenie zanieczyszczenia biosfery 90 Sr zwyczajowo oblicza się stosunek 90 Sr/Ca w jednostkach strontu (1 s.u. = 1 mikron μcurie 90 Sr na 1 g Ca). Gdy 90 Sr i Ca poruszają się wzdłuż łańcucha biologicznego i pokarmowego, następuje dyskryminacja strontu, dla której ilościowego wyrażenia znajduje się „współczynnik dyskryminacyjny”, stosunek 90 Sr / Ca w kolejnym ogniwie łańcucha biologicznego lub pokarmowego do tego samego wartość w poprzednim linku. W końcowym ogniwie łańcucha pokarmowego stężenie 90 Sr z reguły jest znacznie niższe niż w początkowym.

Rośliny mogą otrzymywać 90 Sr bezpośrednio z bezpośredniego zanieczyszczenia liści lub z gleby przez korzenie (w tym przypadku duży wpływ ma rodzaj gleby, jej wilgotność, pH, zawartość Ca i materii organicznej itp.) . Relatywnie więcej 90 Sr akumulują rośliny strączkowe, rośliny okopowe i bulwiaste, mniej zboża, w tym zboża, oraz len. W nasionach i owocach gromadzi się znacznie mniej 90 Sr niż w innych narządach (np. 90 Sr jest 10 razy więcej w liściach i łodygach pszenicy niż w ziarnie). U zwierząt (pochodzi głównie z pokarmem roślinnym) iu ludzi (pochodzi głównie z mlekiem krowim i rybami) 90 Sr gromadzi się głównie w kościach. Ilość depozycji 90Sr w organizmie zwierząt i ludzi zależy od wieku osobnika, ilości napływającego radionuklidu, tempa wzrostu nowej tkanki kostnej i innych. 90 Sr stanowi duże zagrożenie dla dzieci, do których organizmu przedostaje się wraz z mlekiem i gromadzi się w szybko rosnącej tkance kostnej.

Działanie biologiczne 90 Sr związane jest z charakterem jego dystrybucji w organizmie (akumulacja w szkielecie) i zależy od wytworzonej przez niego dawki promieniowania β oraz jego pochodnego radioizotopu 90 Y. Przy długotrwałym przyjmowaniu 90 Sr do organizmu organizmu, nawet w stosunkowo niewielkich ilościach, w wyniku ciągłego naświetlania tkanki kostnej może rozwinąć się białaczka i nowotwór kości. Istotne zmiany w tkance kostnej obserwuje się, gdy zawartość 90 Sr w diecie wynosi około 1 mikrocurie na 1 g Ca. Zawarcie w 1963 r. w Moskwie traktatu o zakazie prób testowych bronie nuklearne w atmosferze, kosmosie i pod wodą doprowadziły do ​​prawie całkowitego uwolnienia atmosfery z 90 Sr i zmniejszenia jej mobilnych form w glebie.

Stront w organizmie człowieka: rola, źródła, niedobór i nadmiar

Stront (Sr) to pierwiastek chemiczny, który zajmuje D.I. Mendelejew 38 miejsce. W swojej najprostszej postaci, w normalnych warunkach, jest to metal ziem alkalicznych srebrnobiały, bardzo plastyczny, miękki i kowalny (łatwo ciąć nożem). W powietrzu bardzo szybko utlenia się tlenem i wilgocią, pokrywając się żółtym tlenkiem. Bardzo aktywny chemicznie.

Stront został odkryty w 1787 roku przez dwóch chemików W. Cruikshanka i A. Crawforda, a po raz pierwszy został wyizolowany w czystej postaci przez H. Davy'ego w 1808 roku. Swoją nazwę zawdzięcza szkockiej wsi Stronshian, gdzie w 1764 r. odkryto nieznany wcześniej minerał, od nazwy tej wsi nazwany również strontem.

Ze względu na wysoką aktywność chemiczną stront nie występuje w naturze w czystej postaci. W naturze jest dość powszechny, wchodzi w skład około 40 minerałów, z których najczęstsze to celestyn (siarczan strontu) i strontianit (węglan strontu). To właśnie z tych minerałów na skalę przemysłową wydobywa się stront. Największe złoża rud strontu znajdują się w USA (Arizona i Kalifornia), Rosji i kilku innych krajach.

Stront i jego związki znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle radioelektronicznym, metalurgicznym, spożywczym i pirotechnice.

Stront bardzo często towarzyszy wapniu w minerałach i jest dość powszechnym pierwiastkiem chemicznym. Jego udział masowy w skorupie ziemskiej wynosi około 0,014%, jego stężenie w wodzie morskiej około 8 mg/l.

Rola strontu w organizmie człowieka

Bardzo często, gdy mówią o wpływie strontu na organizm człowieka, mają negatywny wydźwięk. Jest to bardzo powszechne nieporozumienie, ponieważ jego radioaktywny izotop 90 Sr jest rzeczywiście niezwykle niebezpieczny dla zdrowia. Powstaje podczas reakcji jądrowych w reaktorach i podczas wybuchów jądrowych, a gdy dostanie się do organizmu człowieka, odkłada się w szpiku kostnym i bardzo często prowadzi do bardzo tragicznych konsekwencji, ponieważ dosłownie blokuje tworzenie krwi. Ale zwykły, nieradioaktywny stront w rozsądnych dawkach nie tylko nie jest niebezpieczny, ale po prostu niezbędny dla ludzkiego organizmu. Stront stosuje się nawet w leczeniu osteoporozy.

Ogólnie rzecz biorąc, stront znajduje się w prawie wszystkich żywych organizmach, zarówno w roślinach, jak i zwierzętach. Jest analogiem wapnia i może z łatwością zastąpić go w tkance kostnej bez szczególnych konsekwencji zdrowotnych. Nawiasem mówiąc, to właśnie ta chemiczna właściwość strontu sprawia, że ​​wspomniany radioaktywny izotop jest niezwykle niebezpieczny. Prawie cały (99%) strontu odkłada się w tkance kostnej, a mniej niż 1% strontu jest zatrzymywany w innych tkankach organizmu. Stężenie strontu we krwi wynosi około 0,02 µg/ml, w węzłach chłonnych 0,30 µg/g, płucach 0,2 µg/g, jajnikach 0,14 µg/g, nerkach i wątrobie 0,10 µg/g.

U małych dzieci (w wieku poniżej 4 lat) stront gromadzi się w organizmie, ponieważ w tym okresie aktywnie tworzy się tkanka kostna. Ciało osoby dorosłej zawiera około 300-400 mg strontu, co jest dość dużą ilością w porównaniu z innymi pierwiastkami śladowymi.

Stront zapobiega rozwojowi osteoporozy i próchnicy zębów.

Synergetykiem i jednocześnie antagonistą strontu jest bardzo zbliżony pod względem chemicznym wapń.

Źródła strontu w organizmie człowieka

Dokładne dzienne zapotrzebowanie człowieka na stront nie zostało ustalone, według niektórych dostępnych informacji wynosi ono do 3-4 mg. Szacuje się, że przeciętnie człowiek spożywa dziennie z jedzeniem 0,8-3,0 mg strontu.

Stront dostarczany z pożywieniem jest wchłaniany tylko w 5-10%. Jego wchłanianie następuje głównie w dwunastnicy i jelicie krętym. Stront wydalany jest głównie przez nerki, w znacznie mniejszym stopniu z żółcią. W kale znajduje się tylko niewchłonięty stront.

Poprawia wchłanianie strontu witaminy D, laktozy, aminokwasów argininy i lizyny. Z kolei dieta roślinna bogata w błonnik, a także siarczany sodu i baru zmniejszają wchłanianie strontu w przewodzie pokarmowym.

Pokarmy zawierające stront:

• rośliny strączkowe (fasola, groch, fasola, soja);
• zboża (gryka, owies, proso, pszenica miękka i durum, dziki ryż, żyto);
• rośliny tworzące bulwy, a także rośliny okopowe (ziemniaki, buraki, rzepa, marchew, imbir);
• owoce (morela, pigwa, ananas, winogrona, gruszka, kiwi);
• zielenie (seler, koperek, rukola);
• orzechy (orzeszki ziemne, orzechy brazylijskie, orzechy nerkowca, makadamia, pistacje, orzechy laskowe);
• produkty mięsne, zwłaszcza kości i chrząstki.

Brak strontu w organizmie człowieka

W literaturze specjalistycznej brak jest informacji na temat niedoboru strontu w organizmie człowieka. Doświadczenia na zwierzętach pokazują, że niedobór strontu prowadzi do opóźnienia rozwoju, zahamowania wzrostu, próchnicy zębów (próchnicy) oraz zwapnienia kości i zębów.

Nadmiar strontu w organizmie człowieka

Przy nadmiarze strontu może rozwinąć się choroba, popularnie nazywana „choroba Urowa”, aw języku medycznym „krzywica strontu” lub choroba Kashin-Becka. Choroba ta została po raz pierwszy zidentyfikowana wśród populacji żyjącej w dorzeczu rzeki. Ural i Syberia Wschodnia. Mieszkaniec miasta Nerchensk I.M. Jurenski w 1849 roku w czasopiśmie „Proceedings of the Free Economic Society” napisał artykuł „O brzydocie mieszkańców brzegów Urova we wschodniej Syberii”.

Przez długi czas lekarze nie potrafili wyjaśnić natury tej endemicznej choroby. Późniejsze badania wyjaśniły naturę tego zjawiska. Okazało się, że choroba ta występuje ze względu na to, że jony strontu, dostając się do organizmu w nadmiarze, wypierają znaczną część wapnia z kości, co prowadzi do niedoboru tego ostatniego. W rezultacie cierpi cały organizm, ale najbardziej typowa manifestacja ta choroba następuje rozwój zmian dystroficznych w kościach i stawach, zwłaszcza w okresie intensywnego wzrostu (u dzieci). Ponadto zaburzony jest stosunek fosforu do wapnia we krwi, rozwija się dysbakterioza jelit, zwłóknienie płuc.

W celu usunięcia nadmiaru strontu z organizmu stosuje się błonnik pokarmowy, związki magnezu i wapnia, siarczany sodu i baru.

Szczególnie niebezpieczny jest jednak wspomniany radioaktywny stront-90. Gromadząc się w kościach, nie tylko wpływa na szpik kostny, uniemożliwiając organizmowi wykonywanie funkcji krwiotwórczych, ale także powoduje chorobę popromienną, wpływa na mózg i wątrobę oraz tysiąckrotnie zwiększa ryzyko zachorowania na raka, zwłaszcza raka krwi. .

Sytuację pogarsza fakt, że stront-90 ma średnio długi okres półtrwania (28,9 lat) - tylko średni czas trwania generacji ludzi. Dlatego w przypadku skażenia radioaktywnego terenu nie trzeba czekać na jego szybką dekontaminację, ale jednocześnie jego radioaktywność jest bardzo wysoka. Inne pierwiastki promieniotwórcze rozpadają się albo bardzo szybko, na przykład wiele izotopów jodu ma okres półtrwania godzin i dni, albo bardzo wolno, więc mają niską aktywność radiacyjną. Ani jednego, ani drugiego nie można powiedzieć o stroncie-90.

Ale to nie wszystko. Faktem jest, że stront-90 po dostaniu się do gleby wypiera wapń, a następnie jest wchłaniany przez rośliny, zwierzęta i wzdłuż łańcucha pokarmowego dociera do osoby ze wszystkimi wynikającymi z tego konsekwencjami. Szczególnie „bogate” w stront są rośliny okopowe i zielone części roślin. W rezultacie grunty rolne skażone radioaktywnym strontem mogą być wycofywane z obiegu na setki lat.

Stront jest pierwiastkiem głównej podgrupy drugiej grupy, piątego okresu układu okresowego pierwiastków chemicznych D. I. Mendelejewa, o liczbie atomowej 38. Jest oznaczony symbolem Sr (łac. Stront). Prosta substancja stront jest miękkim, plastycznym i ciągliwym metalem ziem alkalicznych o srebrzystobiałej barwie. Ma wysoką aktywność chemiczną, w powietrzu szybko reaguje z wilgocią i tlenem, pokrywając się żółtym filmem tlenkowym.

Liczba atomowa - 38

Masa atomowa - 87,62

Gęstość, kg/m³ - 2600

Temperatura topnienia, ° С - 768

Pojemność cieplna, kJ / (kg ° С) - 0,737

Elektroujemność - 1,0

Promień kowalencyjny, Å - 1,91

pierwsza jonizacja potencjał, ev - 5,69

W 1764 r. w kopalni ołowiu w pobliżu szkockiej wsi Strontian znaleziono minerał, który nazwano strontianitem. Przez długi czas uważano go za odmianę fluorytu CaF 2 lub witeryt BaCO 3, ale w 1790 r. angielscy mineralogowie Crawford i Cruikshank przeanalizowali ten minerał i odkryli, że zawiera on nową „ziemię”, a we współczesnym języku tlenek.

Niezależnie od nich ten sam minerał badał inny angielski chemik Hope. Doszedłszy do tych samych wyników, ogłosił, że w strontianicie pojawił się nowy pierwiastek - metaliczny stront.

Podobno odkrycie było już „w powietrzu”, bo niemal jednocześnie wybitny niemiecki chemik Klaproth ogłosił odkrycie nowej „ziemi”.

W tych samych latach znany rosyjski chemik, akademik Toviy Egorovich Lovitz, również natrafił na ślady „ziemi strontu”. Od dawna interesował się minerałem zwanym ciężkim drzewcem. W tym minerale (jego skład to BaSO 4) Karl Scheele odkrył w 1774 r. tlenek nowego pierwiastka baru. Nie wiemy, dlaczego Lovitz nie był obojętny na ciężkie drzewce; wiadomo tylko, że naukowiec, który odkrył właściwości adsorpcyjne węgla i zrobił znacznie więcej w dziedzinie chemii ogólnej i organicznej, zebrał próbki tego minerału. Ale Lovitz nie był tylko kolekcjonerem, wkrótce zaczął systematycznie badać ciężkie drzewce iw 1792 roku doszedł do wniosku, że minerał ten zawiera nieznane zanieczyszczenia. Udało mu się wydobyć ze swojej kolekcji całkiem sporo – ponad 100 g nowej „ziemi” i dalej badać jej właściwości. Wyniki badań opublikowano w 1795 roku.

Tak więc, prawie jednocześnie, kilku badaczy z różnych krajów zbliżyło się do odkrycia strontu. Jednak w swojej elementarnej formie został wyróżniony dopiero w 1808 roku.

Wybitny naukowiec swoich czasów, Humphry Davy, zrozumiał już, że pierwiastek ziemi strontu musi być podobno metalem ziem alkalicznych i uzyskał go przez elektrolizę, tj. w taki sam sposób jak wapń, magnez, bar. Dokładniej, pierwszy na świecie metaliczny stront został uzyskany przez elektrolizę zwilżonego wodorotlenku. Stront uwolniony na katodzie natychmiast połączył się z rtęcią, tworząc amalgamat. Rozkładając amalgamat przez ogrzewanie, Davy wyizolował czysty metal.

Stront znajduje się w wodzie morskiej (0,1 mg/l), w glebie (0,035% wag.). Masowo, w procesach geochemicznych, jest satelitą wapnia. W skałach magmowych stront występuje głównie w postaci rozproszonej i wchodzi jako zanieczyszczenie izomorficzne do sieci krystalicznej minerałów wapnia, potasu i baru. W biosferze stront gromadzi się w skałach węglanowych, a zwłaszcza w osadach słonych jezior i lagun.

Stront jest integralną częścią mikroorganizmów, roślin i zwierząt. U radiolarian morskich (acantaria) szkielet składa się z siarczanu strontu - celestyny. Wodorosty zawierają 26-140 mg strontu na 100 g suchej masy, rośliny lądowe - 2,6, zwierzęta morskie - 2-50, zwierzęta lądowe - 1,4, bakterie - 0,27-30. Akumulacja strontu przez różne organizmy zależy nie tylko od ich gatunku, cech, ale także od stosunku strontu do innych pierwiastków, głównie Ca i P, w środowisku, a także od przystosowania organizmów do określonego środowiska geochemicznego.

W naturze stront występuje jako mieszanina 4 stabilnych izotopów 84Sr (0,56%), 86Sr (9,86%), 87Sr (7,02%), 88Sr (82,56%). Izotopy promieniotwórcze o liczbach masowych od 80 do 97 zostały sztucznie otrzymane, m.in. 90 Sr (T ½ = 27,7 lat), powstały podczas rozszczepienia uranu.

Istnieją 3 sposoby na pozyskiwanie metalicznego strontu:

• rozkład termiczny niektórych związków
• elektroliza stopu zawierającego 85% SrCl2 i 15% KCl, jednak w tym procesie wydajność prądowa jest niska, a metal jest zanieczyszczony solami, azotkiem i tlenkiem. W przemyśle elektroliza z ciekłą katodą wytwarza stopy strontu, na przykład z cyną.
• redukcja tlenków lub chlorków

Głównymi surowcami do produkcji związków strontu są koncentraty ze wzbogacania w celestyn i strontianit. Metaliczny stront otrzymuje się poprzez redukcję tlenku strontu aluminium w temperaturze 1100-1150 °C:

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

Proces prowadzi się w aparatach elektropróżniowych [przy 1 N/m2 (10 -2 mm Hg)] o działaniu okresowym. Pary strontu kondensują na ochłodzonej powierzchni skraplacza włożonego do aparatu; pod koniec redukcji aparat zostaje wypełniony argonem i następuje roztopienie kondensatu, który wpływa do formy.

Elektrolityczne wytwarzanie strontu przez elektrolizę stopionej mieszaniny SrCl2 i NaCl nie jest powszechnie stosowane ze względu na niską wydajność prądową i zanieczyszczenie strontu zanieczyszczeniami.

W temperaturze pokojowej sieć strontu jest sześcienna (α-Sr) skoncentrowana na ścianie z okresem a = 6,0848 Å; w temperaturach powyżej 248°C przekształca się w odmianę heksagonalną (β-Sr) z okresami sieciowymi a = 4,32 Å ic = 7,06 Å; w 614 °C przekształca się w sześcienną modyfikację skoncentrowaną na ciele (γ-Sr) z okresem a = 4,85 Å. Promień atomowy 2,15 Å, promień jonowy Sr 2+ 1,20 Å. Gęstość formy α wynosi 2,63 g / cm 3 (20 ° C); t pl 770 °C, t kip 1383 °C; ciepło właściwe 737,4 kJ/(kg K); oporność elektryczna 22,76·10 -6 om·cm -1 . Stront jest paramagnetyczny, podatność magnetyczna atomów w temperaturze pokojowej wynosi 91,2·10 -6 . Stront to miękki, ciągliwy metal, który można łatwo ciąć nożem.

Polimorfen – znane są trzy jego modyfikacje. Do 215 o C modyfikacja sześcienna (α-Sr) jest stabilna, między 215 a 605 o C - heksagonalna (β-Sr), powyżej 605 o C - sześcienna modyfikacja skoncentrowana na ciele (γ-Sr).

Temperatura topnienia - 768 o C, Temperatura wrzenia - 1390 o C.

Stront w swoich związkach zawsze wykazuje wartościowość +2. Według właściwości stront jest zbliżony do wapnia i baru, zajmując między nimi pozycję pośrednią.

W elektrochemicznej serii napięć stront jest jednym z najbardziej aktywnych metali (jego normalny potencjał elektrody wynosi -2,89 V. Reaguje energicznie z wodą, tworząc wodorotlenek:

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

Reaguje z kwasami metale ciężkie z ich soli. Ze stężonymi kwasami (H 2 SO 4 , HNO 3) reaguje słabo.

Metaliczny stront szybko utlenia się w powietrzu, tworząc żółtawy film, w którym oprócz tlenku SrO zawsze obecny jest nadtlenek SrO 2 i azotek Sr 3 N 2 . Podgrzany w powietrzu zapala się, sproszkowany stront w powietrzu ma skłonność do samozapłonu.

Energicznie reaguje z niemetalami - siarką, fosforem, halogenami. Oddziałuje z wodorem (powyżej 200 o C), azotem (powyżej 400 o C). Praktycznie nie reaguje z alkaliami.

W wysokich temperaturach reaguje z CO 2 tworząc węglik:

5Sr + 2CO2 = SrC2 + 4SrO

Łatwo rozpuszczalne sole strontu z anionami Cl - , I - , NO 3 - . Sole z anionami F -, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3- są słabo rozpuszczalne.

Główne obszary zastosowań strontu i jego związków chemicznych to przemysł radioelektroniczny, pirotechnika, metalurgia oraz przemysł spożywczy.

Strontu stosuje się do stapiania miedzi i niektórych jej stopów, do wprowadzania do stopów ołowiu akumulatorowego, do odsiarczania żeliwa, miedzi i stali.

Stront o czystości 99,99-99,999% służy do redukcji uranu.

Magnetycznie twarde ferryty strontu są szeroko stosowane jako materiały do ​​produkcji magnesów trwałych.

Na długo przed odkryciem strontu, jego nierozszyfrowane związki były używane w pirotechnice do wytwarzania czerwonych świateł. Do połowy lat 40. XX wieku stront był przede wszystkim metalem fajerwerków, zabawy i salutów. Stop magnezowo-strontowy ma najsilniejsze właściwości piroforyczne i jest stosowany w pirotechnice do kompozycji zapalających i sygnałowych.

Radioaktywny 90 Sr (okres półtrwania 28,9 lat) stosowany jest do produkcji radioizotopowych źródeł prądu w postaci tytanianu strontu (gęstość 4,8 g/cm³, uwalnianie energii ok. 0,54 W/cm³).

Uranian strontu odgrywa ważną rolę w produkcji wodoru (cykl strontowo-uranowy, Los Alamos, USA) metodą termochemiczną (atomowa energia wodorowa), a w szczególności opracowywane są metody bezpośredniego rozszczepienia jąder uranu w składzie uranianu strontu do wytwarzania ciepła podczas rozkładu wody na wodór i tlen.

Tlenek strontu jest stosowany jako składnik ceramiki nadprzewodzącej.

Fluorek strontu jest stosowany jako składnik półprzewodnikowych baterii fluorowych o ogromnej pojemności energetycznej i gęstości energii.

Do odlewania przewodów odprowadzających baterie stosowane są stopy strontu z cyną i ołowiem. Stopy strontowo-kadmowe na anody ogniw galwanicznych.

Metal jest używany w glazurach i emaliach do powlekania naczyń. Szkliwa strontowe są nie tylko nieszkodliwe, ale także niedrogie (węglan strontu SrCO 3 jest 3,5 razy tańszy od czerwonego ołowiu). Wszystko pozytywne cechy Charakterystyczne dla nich są również szkliwa ołowiane. Ponadto wyroby pokryte takimi szkliwami uzyskują dodatkową twardość, odporność na ciepło i odporność chemiczną.

Stront jest metalem aktywnym. Uniemożliwia to szerokie zastosowanie w technologii. Ale z drugiej strony wysoka aktywność chemiczna strontu pozwala na jego wykorzystanie w niektórych obszarach gospodarki narodowej. W szczególności znajduje zastosowanie w wytopie miedzi i brązu – stront wiąże siarkę, fosfor, węgiel i zwiększa płynność żużla. W ten sposób stront przyczynia się do oczyszczenia metalu z licznych zanieczyszczeń. Ponadto dodatek strontu zwiększa twardość miedzi, prawie bez zmniejszania jej przewodności elektrycznej. Stront jest wprowadzany do elektrycznych lamp próżniowych w celu wchłonięcia pozostałego tlenu i azotu, aby uzyskać głębszą próżnię.

Sole i związki strontu mają niską toksyczność; podczas pracy z nimi należy kierować się przepisami bezpieczeństwa z solami metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych.

Nie należy mylić wpływu na organizm człowieka naturalnych (nieradioaktywnych, niskotoksycznych, a ponadto szeroko stosowanych w leczeniu osteoporozy) i radioaktywnych izotopów strontu. Izotop strontu 90 Sr jest radioaktywny z okresem półtrwania 28,9 lat. 90 Sr ulega rozpadowi beta, zamieniając się w radioaktywny 90 Y (okres półtrwania 64 godziny).Całkowity rozpad strontu-90, który przedostał się do środowiska, nastąpi dopiero po kilkuset latach. 90 Sr powstaje podczas wybuchów jądrowych i emisji z elektrowni jądrowych.

Radioaktywny stront prawie zawsze ma negatywny wpływ na organizm człowieka:

1. Odkłada się w szkielecie (kościach), wpływa na tkankę kostną i szpik kostny, co prowadzi do rozwoju choroby popromiennej, guzów tkanki krwiotwórczej i kości.

2. Powoduje białaczkę i nowotwory złośliwe (rak) kości, a także uszkodzenia wątroby i mózgu.

Stront kumuluje się w szybkim tempie w organizmie dzieci do czwartego roku życia, kiedy następuje aktywne tworzenie się tkanki kostnej. Wymiana strontu zmiany w niektórych chorobach układu pokarmowego i układu krążenia. Trasy wejścia:

1. woda (maksymalne dopuszczalne stężenie strontu w wodzie w Federacji Rosyjskiej wynosi 8 mg / l, aw USA - 4 mg / l)
2. żywność (pomidory, buraki, koper, pietruszka, rzodkiewka, rzodkiewka, cebula, kapusta, jęczmień, żyto, pszenica)
3. pobranie dotchawicze
4. przez skórę (skórną)
5. inhalacja (powietrzem)
6. z roślin lub przez zwierzęta stront-90 może bezpośrednio przenikać do organizmu ludzkiego.

Wpływ strontu niepromieniotwórczego jest niezwykle rzadki i tylko w przypadku narażenia na inne czynniki (niedobór wapnia i witaminy D, niedożywienie, naruszenie proporcji pierwiastków śladowych, takich jak bar, molibden, selen itp.). Wtedy może powodować „krzywicę strontu” i „choroba uro” u dzieci – uszkodzenia i deformacje stawów, opóźnienie wzrostu i inne zaburzenia.

Stront-90.

Po dostaniu się do środowiska 90 Sr charakteryzuje się zdolnością do włączenia (głównie razem z Ca) w procesy metaboliczne roślin, zwierząt i ludzi. Dlatego przy ocenie zanieczyszczenia biosfery 90 Sr zwyczajowo oblicza się stosunek 90 Sr/Ca w jednostkach strontu (1 s.u. = 1 mikron μcurie 90 Sr na 1 g Ca). Gdy 90 Sr i Ca poruszają się wzdłuż łańcucha biologicznego i pokarmowego, następuje dyskryminacja strontu, dla której ilościowego wyrażenia znajduje się „współczynnik dyskryminacyjny”, stosunek 90 Sr / Ca w kolejnym ogniwie łańcucha biologicznego lub pokarmowego do tego samego wartość w poprzednim linku. W końcowym ogniwie łańcucha pokarmowego stężenie 90 Sr z reguły jest znacznie niższe niż w początkowym.

Rośliny mogą otrzymywać 90 Sr bezpośrednio z bezpośredniego zanieczyszczenia liści lub z gleby przez korzenie. Relatywnie więcej 90 Sr akumulują rośliny strączkowe, rośliny okopowe i bulwiaste, mniej zboża, w tym zboża, oraz len. W nasionach i owocach gromadzi się znacznie mniej 90 Sr niż w innych narządach (np. 90 Sr jest 10 razy więcej w liściach i łodygach pszenicy niż w ziarnie). U zwierząt (pochodzi głównie z pokarmem roślinnym) iu ludzi (pochodzi głównie z mlekiem krowim i rybami) 90 Sr gromadzi się głównie w kościach. Ilość depozycji 90Sr w organizmie zwierząt i ludzi zależy od wieku osobnika, ilości napływającego radionuklidu, tempa wzrostu nowej tkanki kostnej i innych. 90 Sr stanowi duże zagrożenie dla dzieci, do których organizmu przedostaje się wraz z mlekiem i gromadzi się w szybko rosnącej tkance kostnej.

U ludzi okres półtrwania strontu-90 wynosi 90-154 dni.

Zawarcie w 1963 roku w Moskwie traktatu o zakazie prób broni jądrowej w atmosferze, przestrzeni kosmicznej i pod wodą doprowadziło do prawie całkowitego uwolnienia atmosfery z 90 Sr i zmniejszenia jej mobilnych form w glebie.

Po wypadku w elektrowni jądrowej w Czarnobylu całe terytorium ze znacznym zanieczyszczeniem strontem-90 znajdowało się w strefie 30-kilometrowej. Duża ilość strontu-90 dostała się do zbiorników wodnych, ale jego stężenie w wodzie rzecznej nigdy nie przekroczyło maksymalnego dopuszczalnego dla wody pitnej (z wyjątkiem rzeki Prypeć na początku maja 1986 r. w jej dolnym biegu).

Podczas awarii w elektrowni jądrowej w Czarnobylu stosunkowo niewiele przedostało się do środowiska – całkowite uwolnienie szacuje się na 0,22 MKi. Historycznie wiele uwagi poświęcano temu radionuklidowi w higienie radiacyjnej. Powodów jest kilka. Po pierwsze stront-90 stanowi znaczną część aktywności w mieszaninie produktów wybuchu jądrowego: 35% całkowitej aktywności bezpośrednio po wybuchu i 25% po 15-20 latach, a po drugie wypadki jądrowe na Majaku Stowarzyszenie Produkcyjne na Uralu Południowym w 1957 i 1967 roku, kiedy znaczna ilość strontu-90 została uwolniona do środowiska.

Stront- element głównej podgrupy drugiej grupy, piąty okres układu okresowego pierwiastków chemicznych D. I. Mendelejewa, o liczbie atomowej 38. Jest oznaczony symbolem Sr (łac. Stront). Prosta substancja stront jest miękkim, plastycznym i ciągliwym metalem ziem alkalicznych o srebrzystobiałej barwie. Ma wysoką aktywność chemiczną, w powietrzu szybko reaguje z wilgocią i tlenem, pokrywając się żółtym filmem tlenkowym.

W 1764 r. w kopalni ołowiu w pobliżu szkockiej wsi Strontian znaleziono minerał, który nazwano strontianitem. Przez długi czas uważano go za odmianę fluorytu CaF2 lub werytu BaCO3, ale w 1790 r. angielscy mineralogowie Crawford i Cruickshank przeanalizowali ten minerał i odkryli, że zawiera on nową „ziemię”, a w obecnym języku tlenek.

Niezależnie od nich ten sam minerał badał inny angielski chemik Hope. Doszedłszy do tych samych wyników, ogłosił, że w strontianicie pojawił się nowy pierwiastek - metaliczny stront.

Podobno odkrycie było już „w powietrzu”, bo niemal jednocześnie wybitny niemiecki chemik Klaproth ogłosił odkrycie nowej „ziemi”.

W tych samych latach znany rosyjski chemik, akademik Toviy Egorovich Lovitz, również natrafił na ślady „ziemi strontu”. Od dawna interesował się minerałem zwanym ciężkim drzewcem. W tym minerale (jego skład to BaSO4) Karl Scheele odkrył w 1774 r. tlenek nowego pierwiastka baru. Nie wiemy, dlaczego Lovitz nie był obojętny na ciężkie drzewce; wiadomo tylko, że naukowiec, który odkrył właściwości adsorpcyjne węgla i zrobił znacznie więcej w dziedzinie chemii ogólnej i organicznej, zebrał próbki tego minerału. Ale Lovitz nie był tylko kolekcjonerem, wkrótce zaczął systematycznie badać ciężkie drzewce iw 1792 roku doszedł do wniosku, że minerał ten zawiera nieznane zanieczyszczenia. Udało mu się wydobyć ze swojej kolekcji całkiem sporo – ponad 100 g nowej „ziemi” i dalej badać jej właściwości. Wyniki badań opublikowano w 1795 roku.

Tak więc, prawie jednocześnie, kilku badaczy z różnych krajów zbliżyło się do odkrycia strontu. Jednak w swojej elementarnej formie został wyróżniony dopiero w 1808 roku.

Wybitny naukowiec swoich czasów, Humphry Davy, zrozumiał już, że pierwiastek ziemi strontu musi być podobno metalem ziem alkalicznych i uzyskał go przez elektrolizę, tj. w taki sam sposób jak wapń, magnez, bar. Dokładniej, pierwszy na świecie metaliczny stront został uzyskany przez elektrolizę zwilżonego wodorotlenku. Stront uwolniony na katodzie natychmiast połączył się z rtęcią, tworząc amalgamat. Rozkładając amalgamat przez ogrzewanie, Davy wyizolował czysty metal.

Wysyłanie dobrej pracy do bazy wiedzy jest proste. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy korzystający z bazy wiedzy w swoich studiach i pracy będą Ci bardzo wdzięczni.

Wysłany dnia http:// www. wszystkiego najlepszego. en/

Wstęp

5. Podejścia do próbkowania

Oferuje

Wstęp

Bardzo niebezpieczny widok wpływ na biosferę jest promieniowanie. Ten rodzaj zanieczyszczenia środowiska pojawił się dopiero na początku XX wieku, od czasu odkrycia zjawiska promieniotwórczości i prób wykorzystania pierwiastków promieniotwórczych w nauce i technice. Znanym typom przemian promieniotwórczych towarzyszą różne promieniowanie. Są to promienie a, składające się z jąder helu, promienie b, które są strumieniem szybkich elektronów, oraz promienie y, które mają dużą siłę przenikania. Fragmenty rozszczepienia jądrowego uranu, plutonu, cezu, baru, strontu, jodu i innych pierwiastków promieniotwórczych mają silne działanie biologiczne.

Połączenie właściwości strontu-90 prowadzi go, wraz z cezem-137 i radioaktywnymi izotopami jodu, do kategorii najniebezpieczniejszych i najstraszniejszych radioaktywnych zanieczyszczeń. Stabilne izotopy strontu same w sobie stanowią niewielkie zagrożenie, ale radioaktywne izotopy strontu stanowią wielkie zagrożenie dla wszystkich żywych istot. Radioaktywny izotop strontu stront-90 jest uważany za jedno z najstraszniejszych i najniebezpieczniejszych antropogenicznych zanieczyszczeń radioaktywnych. Wynika to przede wszystkim z tego, że ma bardzo krótki okres półtrwania - 29 lat, co powoduje bardzo wysoki poziom jego aktywności i silnego promieniowania, a z drugiej strony jego zdolność do efektywnego metabolizmu i włączone w życie ciała. Stront jest niemal kompletnym chemicznym analogiem wapnia, dlatego po dostaniu się do organizmu odkłada się we wszystkich tkankach i płynach zawierających wapń – w kościach i zębach, zapewniając skuteczne uszkadzanie tkanek organizmu od wewnątrz.

1. Ogólna charakterystyka strontu

Stront jest pierwiastkiem głównej podgrupy drugiej grupy, piątego okresu układu okresowego pierwiastków chemicznych D. I. Mendelejewa, o liczbie atomowej 38. Oznacza się go symbolem Sr (łac. stront). Prosta substancja stront jest miękkim, plastycznym i ciągliwym metalem ziem alkalicznych o srebrzystobiałej barwie. Ma wysoką aktywność chemiczną, w powietrzu szybko reaguje z wilgocią i tlenem, pokrywając się żółtym filmem tlenkowym. Stront wziął swoją nazwę od minerału strontianitu, znalezionego w 1787 roku w kopalni ołowiu niedaleko Strontianu (Szkocja). W 1790 r. angielski chemik Crawford Ader (1748-1795) wykazał, że strontianit zawiera nową, nieznaną dotąd „ziemię”. Tę cechę strontianitu ustalił również niemiecki chemik Martin Heinrich Klaproth (Klaproth Martin Heinrich) (1743-1817). Angielski chemik T. Hope (Hope T.) w 1791 roku udowodnił, że strontianit zawiera nowy pierwiastek. Wyraźnie wyróżnił związki baru, strontu i wapnia, wykorzystując m.in. charakterystyczny kolor płomienia: żółto-zielony dla baru, jaskrawoczerwony dla strontu i pomarańczowo-czerwony dla wapnia.

Niezależnie od zachodnich naukowców petersburski akademik Tobiasz (Toviy Egorovich) Lovitz (1757-1804) w 1792 roku badając mineralny baryt doszedł do wniosku, że oprócz tlenku baru występuje w nim także „ziemia strontu”. jako zanieczyszczenie. Z ciężkiego drzewca udało mu się wydobyć ponad 100 g nowej „ziemi” i zbadać jej właściwości. Stront został po raz pierwszy wyizolowany w postaci wolnej przez angielskiego chemika i fizyka Humphry'ego Davy'ego w 1808 roku. Stront metaliczny został otrzymany przez elektrolizę zwilżonego wodorotlenku. Stront uwolniony na katodzie połączył się z rtęcią, tworząc amalgamat. Rozkładając amalgamat przez ogrzewanie, Davy wyizolował czysty metal.

Stront jest miękkim srebrzystobiałym metalem, plastycznym i plastycznym, który można łatwo przeciąć nożem. Polimorfina - znane są trzy jej modyfikacje. Do 215 ° C sześcienna modyfikacja skoncentrowana na powierzchni (b-Sr) jest stabilna, między 215 a 605 ° C - sześciokątna (v-Sr), powyżej 605° C - sześcienna modyfikacja skoncentrowana na ciele (g-Sr). Temperatura topnienia - 768 o C, Temperatura wrzenia - 1390 o C.

Stront w swoich związkach zawsze wykazuje wartościowość +2. Według właściwości stront jest zbliżony do wapnia i baru, zajmując między nimi pozycję pośrednią. W elektrochemicznej serii napięć stront jest jednym z najbardziej aktywnych metali (jego normalny potencjał elektrodowy wynosi ? 2,89 V. Reaguje energicznie z wodą tworząc wodorotlenek:

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

Współdziała z kwasami, wypiera metale ciężkie z ich soli. Ze stężonymi kwasami (H 2 SO 4 , HNO 3) reaguje słabo.

Metaliczny stront szybko utlenia się w powietrzu, tworząc żółtawy film, w którym oprócz tlenku SrO zawsze obecny jest nadtlenek SrO 2 i azotek Sr 3 N 2 . Podgrzany w powietrzu zapala się, sproszkowany stront w powietrzu ma skłonność do samozapłonu.

Energicznie reaguje z niemetalami - siarką, fosforem, halogenami. Oddziałuje z wodorem (powyżej 200 o C), azotem (powyżej 400 o C). Praktycznie nie reaguje z alkaliami.

W wysokich temperaturach reaguje z CO2 tworząc węglik:

5Sr + 2CO2 = SrC2 + 4SrO

Łatwo rozpuszczalne sole strontu z anionami Cl?, I?, NO 3?. Sole z anionami F?, SO42?, CO32?, PO43? słabo rozpuszczalny (Poluektov, 1978).

skażenie radioaktywne strontem

2. Główne źródła strontu w środowiskach naturalnych i organizmach żywych

Stront jest integralną częścią mikroorganizmów, roślin i zwierząt. W radiolarianach morskich szkielet składa się z siarczanu strontu - celestyny. Wodorosty zawierają 26-140 mg strontu na 100 g suchej masy, rośliny lądowe – ok. 2,6, zwierzęta morskie – 2-50, zwierzęta lądowe – ok. 1,4, bakterie – 0,27-30. Akumulacja strontu przez różne organizmy zależy nie tylko od ich rodzaju i właściwości, ale także od stosunku zawartości strontu do innych pierwiastków, głównie wapnia i fosforu, w środowisku.

Zwierzęta otrzymują stront z wodą i pokarmem. Niektóre substancje, takie jak polisacharydy alg, zakłócają wchłanianie strontu. Stront gromadzi się w tkance kostnej, której popioły zawierają ok. 0,02% strontu (w pozostałych tkankach ok. 0,0005%).

W wyniku prób jądrowych i awarii w elektrowniach jądrowych, duża liczba radioaktywny stront-90, którego okres półtrwania wynosi 29,12 lat. Dopóki nie zakazano testowania broni atomowej i wodorowej w trzech środowiskach, liczba ofiar radioaktywnego strontu rosła z roku na rok.

W ciągu roku po zakończeniu atmosferycznych wybuchów jądrowych, w wyniku samooczyszczania atmosfery, większość produktów promieniotwórczych, w tym stront-90, spadła z atmosfery na powierzchnię ziemi. Zanieczyszczenie środowiska naturalnego spowodowane usuwaniem radioaktywnych produktów wybuchów jądrowych ze stratosfery, przeprowadzonych na poligonach planety w latach 1954-1980, odgrywa obecnie drugorzędną rolę, udział tego procesu w zanieczyszczeniu powietrze atmosferyczne 90Sr jest o dwa rzędy wielkości mniej niż w przypadku wznoszenia pyłu napędzanego wiatrem z gleby skażonej testy nuklearne oraz w wyniku wypadków radiacyjnych.

Stront-90, wraz z cezem-137, są głównymi radionuklidami zanieczyszczającymi w Rosji. Istotny wpływ na sytuację radiacyjną ma obecność skażonych stref, które pojawiły się w wyniku awarii w elektrowni jądrowej w Czarnobylu w 1986 r. oraz w Stowarzyszeniu Produkcji Majak w 1986 r. Obwód czelabiński w 1957 r. („awaria kisztyńska”), a także w pobliżu niektórych przedsiębiorstw jądrowego cyklu paliwowego.

Obecnie średnie stężenie 90Sr w powietrzu poza terenami skażonymi w wyniku awarii w Czarnobylu i Kyshtym osiągnęło poziom obserwowany przed awarią w elektrowni jądrowej w Czarnobylu. Na systemy hydrologiczne związane z obszarami skażonymi w wyniku tych awarii w istotny sposób wpływa wymywanie strontu-90 z powierzchni gleby.

Dostając się do gleby stront wraz z rozpuszczalnymi związkami wapnia przedostaje się do roślin. Więcej niż inni gromadzą 90Sr rośliny strączkowe, korzenie i bulwy, mniej - zboża, w tym zboża, oraz len. W nasionach i owocach gromadzi się znacznie mniej 90Sr niż w innych narządach (np. 90Sr jest 10 razy więcej w liściach i łodyżkach pszenicy niż w ziarnie).

Z roślin stront-90 może przechodzić bezpośrednio lub przez zwierzęta do organizmu ludzkiego. U mężczyzn stront-90 kumuluje się w większym stopniu niż u kobiet. W pierwszych miesiącach życia dziecka odkładanie strontu-90 jest o rząd wielkości wyższe niż u osoby dorosłej, dostaje się do organizmu z mlekiem i gromadzi się w szybko rosnącej tkance kostnej.

Pod względem liczebności fizycznej w skorupie ziemskiej stront zajmuje 23 miejsce - jego udział masowy wynosi 0,014% (w litosferze - 0,045%). Ułamek molowy metalu w skorupie ziemskiej wynosi 0,0029%. Stront występuje w wodzie morskiej (8 mg/l).W naturze stront występuje jako mieszanina 4 stabilnych izotopów 84Sr (0,56%), 86Sr (9,86%), 87Sr (7,02%), 88Sr (82,56%) (Orłow, 2002).

3. Parametry higieniczne stosowania strontu

Stront jest słabo wchłaniany w przewodzie pokarmowym i większość metalu, który dostaje się do organizmu, jest z niego wydalana. Pozostający w organizmie stront zastępuje wapń i gromadzi się w niewielkich ilościach w kościach. Przy znacznym nagromadzeniu strontu istnieje możliwość zahamowania procesu zwapnienia rosnących kości i zatrzymania wzrostu. Stront niepromieniotwórczy stanowi zagrożenie dla zdrowia ludzi, a jego ilość w produktach podlega kontroli FAO/WHO (Kaplin, 2006).

Radionuklidy przedostające się do biosfery powodują liczne konsekwencje środowiskowe. W wyniku spływu powierzchniowego radionuklidy mogą gromadzić się w zagłębieniach, zagłębieniach i innych akumulacyjnych elementach reliefowych. Nuklidy wnikają do roślin i energicznie migrują przez łańcuchy pokarmowe. Mikroorganizmy glebowe gromadzą pierwiastki promieniotwórcze, co jest dobrze wykrywane przez autoradiografię. W oparciu o tę zasadę opracowywane są metody identyfikacji populacji drobnoustrojów do diagnozowania prowincji geochemicznych o wysokiej zawartości radionuklidów.

Badanie zachowania radionuklidów ma szczególne znaczenie w związku z ich wejściem w łańcuch „gleba – roślina – zwierzę – człowiek”. Różnice gatunkowe w zawartości nuklidów w roślinach wynikają z charakteru rozmieszczenia systemów korzeniowych.

Pod względem skali napływu radionuklidów do fitomasy, zbiorowiska roślinne ułożone są w kolejności: pierwotniak stepowy > łąka wiechowo-owsiana > łąka bordowa. Największą akumulację radionuklidów obserwuje się w roślinach z rodziny zbożowych, następnie w forbs i roślinach strączkowych akumulują najmniej nuklidów.

Stront-90 jest łatwo adsorbowany w glebie w wyniku wymiany kationów lub wiązany przez materię organiczną gleby, tworząc nierozpuszczalne związki. Nawadnianie i intensywna uprawa może przyspieszyć proces jej zmywania profilu. Możliwe jest również usunięcie strontu-90 wody powierzchniowe z późniejszą kumulacją w zagłębieniach (zagłębieniach) reliefu.

Z reguły w uprawach rolniczych maksymalne nagromadzenie strontu-90 obserwuje się w korzeniach, mniej - w liściach iw nieznacznych ilościach - w owocach i ziarnach. Poprzez łańcuchy troficzne stront-90 łatwo przenosi się na zwierzęta i ludzi, ma tendencję do gromadzenia się w kościach i powoduje duże szkody dla zdrowia.

Maksymalne dopuszczalne stężenie (MAC) strontu-90 w powietrzu pomieszczeń roboczych wynosi 0,185 (Bq/l), w wodach zbiorników otwartych 18,5 (Bq/l). Dopuszczalne poziomy 90Sr w produktach spożywczych zgodnie z wymaganiami SanPiN 2.3.2.1078-01 dotyczą zbóż, serów, ryb, zbóż, mąki, cukru, soli 100-140 (Bq/kg), mięsa, warzyw, owoców, masło, pieczywo, makaron – 50-80 (Bq/kg), olej roślinny 50-80 (Bq/l), mleko – 25, woda pitna- 8 (Bq/l) (Orłow, 2002).

4. Charakterystyka toksykologiczna strontu

Sole i związki strontu są substancjami niskotoksycznymi, jednak nadmiar strontu wpływa na tkankę kostną, wątrobę i mózg. Będąc zbliżonym do wapnia pod względem właściwości chemicznych, stront znacznie różni się od niego działaniem biologicznym. Nadmierna zawartość tego pierwiastka w glebach, wodach i produktach spożywczych powoduje „choroba Urowa” u ludzi i zwierząt (nazwa pochodzi od rzeki Urov we wschodniej Transbaikalia) - uszkodzenia i deformacje stawów, opóźnienie wzrostu i inne zaburzenia.

Szczególnie niebezpieczne są radioaktywne izotopy strontu. Radioaktywny stront jest skoncentrowany w szkielecie i tym samym naraża organizm na długotrwałe działanie radioaktywne. Działanie biologiczne 90Sr związane jest z charakterem jego dystrybucji w organizmie i zależy od dawki promieniowania b wytworzonej przez niego i jego potomnego radioizotopu 90Y. Przy długotrwałym przyjmowaniu 90Sr do organizmu, nawet w stosunkowo niewielkich ilościach, w wyniku ciągłego naświetlania tkanki kostnej może rozwinąć się białaczka i nowotwór kości. Całkowity rozpad strontu-90, który przedostał się do środowiska, nastąpi dopiero po kilkuset latach.

Niewiele jest informacji na temat toksyczności Sr dla roślin, a rośliny bardzo różnią się tolerancją na ten pierwiastek. Według Shakletta i wsp. toksyczny poziom Sr dla roślin wynosi 30 mg/kg popiołu (Kaplin, 2006; Kabata-Pendias, 1989).

5. Podejścia do próbkowania

Próbkowanie jest pierwszym i dość prostym, ale jednocześnie odpowiedzialnym etapem analizy. Istnieje kilka wymagań dotyczących pobierania próbek:

1. Pobieranie próbek musi być aseptyczne i przeprowadzane przy użyciu sterylnego próbnika do sterylnego pojemnika, który musi być hermetycznie zamknięty na czas transportu próbki do laboratorium.

2. Próbka musi być reprezentatywna, tj. mieć wystarczającą objętość, której wartość określają wymagania dotyczące zawartości danego drobnoustroju oraz być wytwarzane w miejscu zapewniającym adekwatność próbki do całej objętości analizowanego obiektu.

3. Pobraną próbkę należy niezwłocznie przetworzyć, jeżeli natychmiastowe przetworzenie nie jest możliwe, przechowywać w lodówce.

Aby uzyskać powtarzalne wyniki, eksperyment wymaga zwracania szczególnej uwagi na wszystkie szczegóły. Jednym ze źródeł błędów w określaniu Sr jest niejednorodność próbki i niereprezentatywność powierzchni. Jeżeli mielenie próbki stałej (proszki rud, skały, produkty uszlachetniające, surowe mieszanki, sole itp.) osiągają 100 mesh lub mniej, wówczas takie próbki można uznać za dość jednorodne ze względu na dużą siłę przenikania twardego promieniowania. W celu ograniczenia efektów absorpcji i wzbudzenia, zniekształcających krzywe kalibracyjne, analizowaną próbkę rozcieńcza się substancją przezroczystą dla promieni rentgenowskich (polistyren, kwas borowy, skrobia, wodorotlenek glinu, woda itp.). Stopień rozcieńczenia określa się eksperymentalnie. Próbka proszku z równomiernie rozprowadzonym rozcieńczalnikiem i wzorcem wewnętrznym jest brykietowana lub rozpuszczana. Grubość brykietu (tabletki) powinna być na tyle duża (około 1-2 mm), aby natężenie promieniowania próbki nie zależało od wielkości próbki. Przygotowane brykiety (tabletki) nadają się do wielokrotnych pomiarów. Substancję testową można umieścić w postaci proszku bezpośrednio w kuwetach instrumentu. Próbkę proszku można umieścić w uchwycie z pleksiglasu i sprasować pod folią polimerową lub nałożyć na folię przylepną (Orłow, 2002; Poluektov, 1978).

6. Metody analityczne oznaczania strontu w próbkach

Przy oznaczaniu Sr w obiektach przyrodniczych i przemysłowych największe zastosowanie znalazły metody spektralne - spektrografia emisyjna i fotometria płomieniowa. Ostatnio szeroko stosowana jest metoda absorpcji atomowej. Stosunkowo rzadko stosuje się metodę fotometryczną, która wymaga wstępnego oddzielenia strontu od innych pierwiastków. Z tego samego powodu, a także ze względu na czas trwania analizy, obecnie metody grawimetryczne i miareczkowe prawie nigdy nie są stosowane.

1. Metody grawimetryczne

Do oznaczania strontu w większości przypadków stosuje się metody grawimetryczne po jego oddzieleniu od innych pierwiastków ziem alkalicznych.

2. Metody miareczkowe

Miareczkowanie strontu można wykonać po oddzieleniu go od wszystkich lub większości zakłócających pierwiastków. Największy rozkład znalazła metoda kompleksometryczna.

3. Spektrofotometryczne metody oznaczania

Metody te można podzielić na bezpośrednie i pośrednie. Metody bezpośrednie opierają się na tworzeniu barwnych związków poprzez działanie odczynników na jony strontu. W metodach pośrednich stront wytrąca się w postaci trudno rozpuszczalnego związku z nadmiarem zabarwionego odczynnika, osad jest oddzielany, a stężenie strontu w próbce określa się na podstawie ilości niezwiązanego odczynnika.

Przykładowe metody oznaczania bezpośredniego:

Oznaczanie strontu nitroortanilem C (nitrochromazo) lub ortanilem C. Zakłócający oznaczanie baru, ołowiu (2), dający reakcję barwną z odczynnikiem; Cyrkon, tytan, tal i niektóre inne pierwiastki prowadzą do ostrego niedoszacowania wyników. Czułość: 0,05 µg/ml.

Oznaczanie strontu dimetylosulfanazo III i dimetylosulfanazo

Należy usunąć elementy III-VI ich grup. Ilość soli amonowych i metali alkalicznych nie powinna przekraczać 10 mg. Siarczany i fosforany przeszkadzają, jeśli są większe niż 0,03 mmol. Wiele metali zakłóca oznaczenie, w tym Ca i Mg, jeśli ich zawartość w próbce? 0,3 umola i Cu(II) <0,25 umola. Istnieje również wiele innych ograniczeń.

Oznaczanie strontu karboksynitrazą

Reakcja strontu z karboksynitrazą jest jedną z najbardziej wrażliwych. Stosując tę ​​reakcję określa się 0,08-0,6 μg / ml.

Pośrednie metody oznaczania strontu

Ze względu na ich niską selektywność, metody pośrednie nie są obecnie stosowane, w związku z tym zostaną wymienione tylko: metoda 8-oksychinoliny; metoda z użyciem kwasu pikrolonowego; oznaczanie strontu za pomocą chromianu.

4. Metody elektrochemiczne

Metoda polarograficzna

Jony baru zakłócają oznaczanie strontu (ale można to wyeliminować wybierając odpowiednie tło, którym jest (C2H5) 4NBr w absolutnym etanolu). W obecności w przybliżeniu jednakowych stężeń Mg i Ca oznaczenie Sr jest niemożliwe. Należy najpierw oddzielić Ba, Ca, Na, K, jeśli ich stężenia znacznie przekraczają stężenie Sr.

Różnicowa metoda polarograficzna

Umożliwia oznaczenie niewielkich ilości strontu w obecności dużych ilości Na i K. Czułość - 0,0001 mol Sr/mol soli.

Polarografia inwersyjna

Pozwala na oznaczenie strontu w bardzo niskich stężeniach (10-5 - 10-9 M), jeśli jest najpierw zagęszczany w kropli rtęci na drodze elektrolizy, a następnie poddawany anodowemu rozpuszczeniu. Wykorzystywana jest technika oscyloskopowa. Średni błąd to 3-5%.

Metoda konduktometryczna

Oznaczenia wykonuje się po wstępnym wyodrębnieniu grupy pierwiastków Li, K, Na, Ca i Ba, które wchodzą w skład rozpuszczalnych soli materiałów budowlanych.

5. Metody spektralne

Metoda spektrograficzna (iskrowa i łukowa)

Najbardziej intensywne linie Sr leżą w widzialnym obszarze widma: 4607,33; 4077.71 i 4215.52 A, te ostatnie 2 znajdują się w obszarze pasm cyjanowych. Dlatego w przypadku użycia do analizy łuku z elektrodami węglowymi linie te są mniej odpowiednie. Linia 4607.33 A charakteryzuje się silną samochłonnością, dlatego zaleca się jej stosowanie przy oznaczaniu tylko niskich stężeń Sr (poniżej 0,1%). Przy wysokich stężeniach stosuje się linie Sr 4811.88 i 4832.08 ?, a także 3464.46 A. Tło. Mieszanki buforowe służą do stabilizacji temperatury spalania łuku, eliminowania wpływu Ca, Mg, Na oraz uzyskania większej dokładności oznaczania Sr. Aby wyeliminować pasma cyjanku, oznaczanie Sr przeprowadza się w argonie lub próbki przekształca się w związki fluoru. Czułość wyznaczania Sr w łuku wynosi 5*10-5 - 1*10-4%, względny błąd oznaczanie ±4-15%.Zastosowanie impulsowego wyładowania łukowego o dużym natężeniu w argonie może znacząco zwiększyć czułość oznaczania Sr (3*10-12g). Czułość wyznaczania Sr w iskrze wynosi (1-5) * 10-4%. Błąd oznaczenia ±4-6%. W celu zwiększenia dokładności i bezwzględnej czułości analizy, a także wyeliminowania wpływu linii interferencyjnych obcych pierwiastków, proponuje się zastosowanie interferometru skrzyżowanego ze spektrografem.

Fotometria emisji płomienia

Ze względu na swoją prostotę i niezawodność, metoda płomieniowo-fotometryczna do oznaczania strontu znajduje szerokie zastosowanie, zwłaszcza w analizie skał i minerałów, wód naturalnych i ściekowych, materiałów biologicznych i innych. Nadaje się do oznaczania zarówno małych, jak i dużych zawartości pierwiastka z dostatecznie dużą dokładnością (1-2% rel.%) i czułością, aw większości przypadków oznaczanie strontu można przeprowadzić bez oddzielania od innych pierwiastków. Najwyższą czułość uzyskuje się przy użyciu sprzętu z automatyczną rejestracją widma i płomieniami o wysokiej temperaturze. Największą czułość uzyskuje się dla plazmy RF 0,00002 µg Sr/mL.

Przy pulsacyjnej metodzie odparowywania bezwzględna granica wykrywalności Sr wynosi 1*10-13-2*10-12 g (płomień mieszaniny podtlenku acetylenu). Przy odpowiednio dużych ilościach próbki (~10 mg) względna granica oznaczanej zawartości strontu spada do 1*10-7%, natomiast przy wprowadzaniu roztworu próbki do płomienia za pomocą opryskiwacza jest on równy do 3*10-5%.

Spektrofotometria absorpcji atomowej

Sr określa się mierząc absorpcję światła przez jego atomy. Najczęściej stosowaną linią jest stront 460,7 nm, przy mniejszej czułości stront można wyznaczyć z linii 242,8; 256,9; 293,2; 689,3 nm. Stosując płomienie wysokotemperaturowe, stront można również oznaczyć z linii jonów 407,8 (spektroskopia absorpcji jonów).W tej metodzie analizy występują dwa rodzaje interferencji. Pierwszy rodzaj ingerencji związany jest z powstawaniem nielotnych związków i objawia się płomieniem mieszaniny acetylenu z powietrzem. Najczęściej obserwuje się wpływ kationów Al, Ti, Zr i innych anionów PO4 i SiO3.Inny rodzaj interferencji wynika z jonizacji atomów strontu, na przykład pod wpływem Ca i Ba, wzrost liczby atomów absorpcja z obecności Na i K itp. Czułość wykrywania strontu 1 *10-4-4*10-12 g.

6. Metoda aktywacji

Największy rozkład znalazła metoda wyznaczania aktywności 87mSr. W większości przypadków oznaczania dokonuje się poprzez pomiar aktywności po radiochemicznym oddzieleniu Sr, które przeprowadza się metodami wytrącania, ekstrakcji i wymiany jonowej.

Zastosowanie spektrometru r o wysokiej rozdzielczości umożliwia zwiększenie dokładności metody i zmniejszenie liczby operacji separacji, ponieważ możliwe jest oznaczenie Sr w obecności wielu obcych pierwiastków. Czułość wykrywania strontu wynosi około 6*10-5 g/g.

7. Metoda spektrometrii masowej

Spektroskopia mas służy do określania składu izotopowego strontu, którego znajomość jest niezbędna przy obliczaniu wieku geologicznego próbek metodą rubidowo-strontową oraz przy oznaczaniu śladowych ilości strontu w różnych obiektach metodą rozcieńczania izotopowego. Graniczna czułość bezwzględna oznaczania Sr metodą widma masowego z iskrą próżniową wynosi 9*10-11.

8. Metoda fluorescencji rentgenowskiej

Ostatnio coraz częściej stosowana jest metoda fluorescencyjna rentgenowska do oznaczania strontu. Jego zaletą jest możliwość wykonania analizy bez niszczenia próbki oraz szybkość wykonania (analiza trwa 2-5 minut). Metoda eliminuje wpływ bazy, jej powtarzalność wynosi ± 2-5%. Czułość metody (1-1SG4 -- 1-10~3% Sr) jest wystarczająca dla większości celów.

Metoda XRF opiera się na gromadzeniu i późniejszej analizie widma uzyskanego poprzez wystawienie badanego materiału na działanie promieniowania rentgenowskiego. Po napromieniowaniu atom przechodzi w stan wzbudzony, któremu towarzyszy jonizacja na określonym poziomie. Atom pozostaje w stanie wzbudzonym przez ekstremalnie krótki czas, około 1-10-7 sekund, po czym powraca do spokojnej pozycji (stan podstawowy). W tym przypadku elektrony z zewnętrznych powłok albo wypełniają powstałe luki, a nadmiar energii jest emitowany w postaci fotonu, albo energia jest przekazywana do innego elektronu z zewnętrznych powłok (elektron Augera). W tym przypadku każdy atom emituje fotoelektron o energii o ściśle określonej wartości. Następnie, odpowiednio, strukturę materii ocenia się na podstawie energii i liczby kwantów (Orłow, 2002; Poluektow, 1978).

7. Wybór typu wskaźnika. Charakterystyka populacji stosowana do oceny stanu populacji pod wpływem strontu

Bioindykacja (bioindykacja) to wykrywanie i oznaczanie istotnych dla środowiska naturalnych i antropogenicznych obciążeń na podstawie reakcji organizmów żywych na nie bezpośrednio w ich środowisku. Żywe obiekty (lub systemy) to komórki, organizmy, populacje, społeczności. Mogą służyć do oceny zarówno czynników abiotycznych (temperatura, wilgotność, kwasowość, zasolenie, zawartość zanieczyszczeń itp.), jak i biotycznych (dobrostan organizmów, ich populacji i zbiorowisk).

Istnieje kilka różnych form bioindykacji. Jeśli dwie identyczne reakcje są spowodowane różnymi czynnikami antropogenicznymi, będzie to biowskazanie nieswoiste. Jeżeli pewne zmiany można powiązać z wpływem jednego czynnika, to ten rodzaj bioindykacji nazywamy specyficzną.

Stosowanie biologicznych metod oceny środowiska oznacza identyfikację gatunków zwierząt lub roślin, które są wrażliwe na ten lub inny rodzaj oddziaływania. Organizmy lub zbiorowiska organizmów, których funkcje życiowe są tak ściśle skorelowane z pewnymi czynnikami środowiskowymi, że można je wykorzystać do ich oceny, nazywane są bioindykatorami.

Rodzaje bioindykatorów:

1. Wrażliwy. Szybko reaguje ze znacznym odchyleniem wskaźników od normy. Na przykład odchylenia w zachowaniu zwierząt, w reakcjach fizjologicznych komórek, można wykryć niemal natychmiast po pojawieniu się czynnika zakłócającego.

2. Akumulacyjny. Kumuluje efekty bez manifestowania zakłóceń. Na przykład las w początkowych stadiach zanieczyszczenia lub deptania będzie taki sam pod względem swoich głównych cech (skład gatunkowy, różnorodność, liczebność itp.). Dopiero po chwili zaczną znikać. rzadkie gatunki, nastąpi zmiana w dominujących formach, zmieni się całkowita liczba organizmów itp. W ten sposób zbiorowisko leśne jako bioindykator nie wykryje od razu zakłóceń środowiskowych.

Idealny wskaźnik biologiczny musi spełniać szereg wymagań:

Być charakterystyczne dla danych warunków, mieć dużą liczebność w danym ekotopie;

Zamieszkać w tym miejscu kilka lat, co pozwala prześledzić dynamikę zanieczyszczeń;

Bądź w warunkach dogodnych do pobierania próbek;

charakteryzować się dodatnią korelacją pomiędzy stężeniem zanieczyszczeń w organizmie wskaźnikowym a przedmiotem badań;

Posiadają wysoką tolerancję na szeroką gamę substancji toksycznych;

Odpowiedź bioindykatora na określony efekt fizyczny lub chemiczny powinna być jasno wyrażona, to znaczy konkretna, łatwa do zarejestrowania wizualnie lub za pomocą instrumentów;

Bioindykator powinien być stosowany w naturalnych warunkach jego istnienia;

Bioindykator powinien mieć krótki okres ontogenezy, aby móc prześledzić wpływ czynnika na kolejne pokolenia.

W celu bioindykacji skażenia radioaktywnego gleb najwygodniejszymi są osiadłe osoby z glebą o długim okresie rozwoju (dżdżownice, stonogi, larwy chrząszczy).

Duże znaczenie we wskazaniu nawet stosunkowo niskiego poziomu skażenia gleby radionuklidami ma badanie zmian charakterystycznych cech morfologicznych u gatunków stawonogów glebowych. Takie zaburzenia są częściej spowodowane mutacjami genów spowodowanymi ekspozycją na promieniowanie. W nieskażonych częściach zasięgu cechy te zmieniają się nieznacznie u tych gatunków. Najbardziej zauważalne odchylenia w warunkach zanieczyszczenia to zmiany w rozmieszczeniu włosia na korpusie skoczogonków, bentosu, dwuogoniastego, szczeciny, stonóg.

Dobrym wskaźnikiem zanieczyszczenia wody radionuklidami są mięczaki stawowe i rozwielitki, które można polecić jako obiekty badawcze tego typu zanieczyszczeń. Reakcja mięczaków na zwiększoną zawartość radionuklidów w zbiorniku wyrażała się zmianą barwy ciała i muszli, parametrami morfometrycznymi, zahamowaniem metabolizmu generatywnego i plastycznego oraz naruszeniem reakcji zarodków na warunki klimatyczne sezon. W przypadku rozwielitek w zanieczyszczonych zbiornikach zaobserwowano śmierć niektórych osobników w populacji, wzrost płodności i wielkości ciała.

W ekosystemach wodnych rośliny wodne są również wiarygodnym bioindykatorem sytuacji radiacyjnej. W szczególności kanadyjska elodea lub dżuma wodna, która dobrze rozwija się w wodach słodkich i słonawych, intensywnie akumuluje radionuklidy 90Sr, 137Cs, które nie są wykrywane przez standardowy monitoring radiacyjny wód. Ten typ może być szeroko stosowany w osadnikach do oczyszczania ścieków z radionuklidów.

W ekosystemach lądowych dobrymi wskaźnikami akumulacji radionuklidów, w szczególności 90Sr, są mchy torfowce, igły sosnowe i świerkowe, pokrzywa dwulistna, podbiał, piołun, koniczyna różowa, koniczyna pełzająca, tymotka łąkowa, ścienna, Konwalia majowa, grawilat rzeczny, kupkówka pospolita, perz itp. Ponieważ rośliny te gromadzą radionuklidy, zawartość manganu w ich popiołach zmniejsza się 3-10 razy (Turovtsev, 2004).

8. Toksykologiczne metody oceny wpływu obecnej dawki strontu na składniki bioty

Biotesty to jedna z metod badawczych w monitoringu biologicznym, która służy do określania stopnia szkodliwego działania. substancje chemiczne potencjalnie niebezpieczne dla organizmów żywych w kontrolowanych doświadczalnych warunkach laboratoryjnych lub terenowych poprzez rejestrację zmian we wskaźnikach istotnych biologicznie (funkcje badań) badanych obiektów, a następnie ocenę ich stanu zgodnie z wybranym kryterium toksyczności.

Celem biotestów jest określenie stopnia i charakteru toksyczności wody skażonej biologicznie niebezpiecznymi substancjami na hydrobionty oraz ocena ewentualnego zagrożenia tej wody dla organizmów wodnych i innych.

Jako obiekty do biotestów stosuje się różne organizmy testowe - eksperymentalne obiekty biologiczne wystawione na określone dawki lub stężenia trucizn, które powodują w nich taki lub inny efekt toksyczny, który jest rejestrowany i oceniany w eksperymencie. Mogą to być bakterie, glony, bezkręgowce, a także kręgowce.

W celu zagwarantowania wykrycia obecności czynnika toksycznego o nieznanym składzie chemicznym należy użyć zestawu obiektów reprezentujących różne grupy społeczności, których stan ocenia się za pomocą parametrów związanych z różnymi poziomami integralności.

Biotest rozumiany jest jako ocena (test) w ściśle określonych warunkach działania substancji lub kompleksu substancji na organizmy żywe poprzez rejestrację zmian w jednym lub innym wskaźniku biologicznym (lub fizjologiczno-biochemicznym) badanego obiektu w porównaniu z kontrola. Głównym wymogiem biotestów jest czułość i szybkość odpowiedzi, wyraźna reakcja na wpływy zewnętrzne. Istnieją biotesty ostre i przewlekłe. Pierwsze mają na celu uzyskanie wyraźnych informacji o toksyczności substancji testowej dla danego organizmu testowego, drugie zaś do identyfikacji długoterminowego wpływu substancji toksycznych, w szczególności niskich i ultraniskich stężeń (Turovtsev, 2004).

Własne doświadczenie

Temat: Określenie stanu ekologicznego terytorium pod kątem zawartości strontu

Cel: identyfikacja niekorzystnych obszarów rejonu badań i zróżnicowanie szacunków ich zanieczyszczenia strontem

Metodologia: Metoda przeprowadzana jest metodą biotestów i obejmuje pobieranie próbek bioindykatorów, suszenie ich do stałej masy, wyodrębnienie próbki średniej, określenie w niej całkowitej zawartości strontu, porównanie uzyskanych wartości z ustalonymi danymi, poza którymi stan terytorium jest określany, natomiast jako bioindykatory wykorzystuje się sadzonki dziko rosnących roślin łąkowo-stepowych lub monokultury jednorocznych i wieloletnich roślin rolniczych, pobieranie próbek odbywa się w okresie kwitnienia poprzez całkowite wykaszanie roślinności z 1 m2 powierzchni ostatnia w ilości równej 1 próbka na 1000-5000 ha dla obszaru dużego regionu, a dla lokalnej agrocenozy w ilości 1 próbka na 100 ha, natomiast izolację strontu z próby średniej przeprowadza się stężonym azotem kwas, a następnie jego oznaczenie w ekstrakcie metodą adsorpcji atomowej i porównanie otrzymanych wartości przeprowadza się z zawartością tła strontu w powietrzu suchym och masa średnich sadzonek dzikiej roślinności. Do porównania uzyskanych danych stosuje się wartości zawartości tła strontu w powietrznie suchej masie przeciętnych pokosów dzikiej roślinności w zakresie od 20 do 500 mg/kg.

Postęp prac: Do biotestów okręgu Vargashinsky regionu Kurgan o powierzchni 10 000 hektarów wybieramy 10 próbek średnich cięć dzikich gatunków roślinności łąkowo-stepowej. W tym celu wybieramy 10 miejsc próbkowania równomiernie na terenie powiatu w czasie fenofazy kwitnienia roślinności. Na roślinność nakładamy ramę o wymiarach 1x1 m i ustalamy stanowisko w zależności od zagęszczenia ziół, ale w taki sposób, aby objętość masy roślinnej z każdego stanowiska wynosiła co najmniej 1 kg. Przyziemna część trawy w ramie jest całkowicie odcięta nożem lub innym odpowiednim narzędziem. Wysokość koszenia roślin wynosi co najmniej 3 cm od powierzchni gleby. Próbki roślin są suszone do stanu powietrznie suchego w piecu przez 3 godziny w temperaturze 105°C, następnie schładzane w eksykatorze i ważone. Suszenie powtarzać przez 1 godzinę i kolejne ważenia, aż do osiągnięcia stałej masy (różnica masy w dwóch kolejnych ważeniach nie powinna przekraczać 0,1% masy początkowej próbki). Wysuszona próbka jest wstępnie kruszona i przez ćwiartowanie pobierana jest średnia próbka ważąca co najmniej 200 g. Stront wyodrębnia się w następujący sposób. Z suszonej, poćwiartowanej próbki wybieramy odważoną porcję 1 g i mielimy ją w podstawowym młynku laboratoryjnym IKA All z prędkością 25 000 obr./min do wielkości cząstek 0,001-0,1 mm. Z rozkruszonej masy na wadze analitycznej pobiera się próbkę 100 mg, którą umieszcza się w 50 ml polietylenowej probówce stożkowej (typu Rustech) i napełnia 1 ml stężonego kwasu azotowego. W tej formie analizowana próbka jest przechowywana przez co najmniej 1 godzinę. Następnie objętość wodą destylowaną doprowadza się do 50 ml; osad odsączono, a ekstrakt analizowano na zawartość całkowitego strontu metodą adsorpcji atomowej na spektrofotometrze atomowym „AAS Kvant Z.ETA”. W przypadku 10 analizowanych próbek wyniki pomiarów są uśredniane.

Na podstawie wyników przeprowadzonych badań można stwierdzić, że głównym źródłem strontu (głównie jego tlenku) są ścieki przemysłowe z różnych gałęzi przemysłu, w produkcji rolnej – fosforowe i zawierające fosfor nawozy oraz uszlachetniające. naturalne źródło to proces wietrzenia skał i minerałów.

Dystrybucja, zachowanie i stężenie substancji toksycznej w środowiska naturalne zależy od rzeźby terenu (nachylenie terenu w rejonie strefy przemysłowej, podatność podłoża na degradację itp.), warunków klimatycznych (reżim temperaturowy powietrza i gleby, ilość opadów na jednostkę powierzchni , prędkość wiatru), stan fizykochemiczny, biologiczny i odżywczy gleb (obecność i proporcja drobnoustrojów i grzybów, warunki redoks i kwasowo-zasadowe, obecność składników mineralnych itp.), a także drogi wnikania (przy stałych i chwilowych przepływach wody, z opadami atmosferycznymi, parowaniem zmineralizowanych wód gruntowych) i innymi czynnikami.

Będąc elementem aktywnej bioabsorpcji i akumulacji, a także analogiem wapnia, stront łatwo przenika do łańcuchów pokarmowych z gleby do organizmów roślinnych i zwierzęcych, kumulując się w niektórych narządach i tkankach. U roślin - w tkankach mechanicznych narządów wegetatywnych, u zwierząt - w tkance kostnej, nerkach i wątrobie. Ale w zależności od cechy biologiczne organizm i właściwości środowiska, pierwiastek kumuluje się w różnych ilościach i jest wydalany w różnym tempie.

Stront hamuje rozwój drobnoustrojów, umieszczając większość z nich w strefie odpornościowej, zaburza wzrost i aktywność życiową grzybów, bezkręgowców i skorupiaków. Radionuklid strontu powoduje mutacje na poziomie genetycznym, które następnie objawiają się zmianami morfologicznymi.

Substancja toksyczna ma wysoką zdolność migracji, zwłaszcza w środowisku płynnym (zbiorniki, roztwór glebowy, tkanki przewodzące rośliny, żółć i układ krążenia ludzi i zwierząt). Ale w pewnych warunkach glebowo-ekologicznych wytrąca się i akumuluje.

Stront hamuje wnikanie wapnia i częściowo fosforu do organizmów żywych. Jednocześnie budowa błon i układu mięśniowo-szkieletowego, skład krwi, płyn mózgowy itp.

Badając analityczne metody oznaczania substancji toksycznej w próbkach, możemy stwierdzić, że wiele metod jest w stanie konkurować z analizą fluorescencji rentgenowskiej, a nawet przewyższać ją czułością, ale wraz z tym mają pewne wady. Na przykład: konieczność wstępnej separacji, wytrącanie się oznaczanego pierwiastka, zakłócający wpływ pierwiastków obcych, znaczący wpływ składu matrycy, superpozycja linii widmowych, długie przygotowanie próbki i słaba powtarzalność wyników, wysoka koszt sprzętu i jego eksploatacji.

Również metody biologiczne badania są grupą wysoce czułych metod analitycznych i korzystnie różnią się między sobą prostotą, bezpretensjonalnością porównawczą do warunków laboratoryjnych, niskim kosztem i wszechstronnością.

Oferuje

W rejonach skażenia radioaktywnego środki ochrony ludności powinny mieć na celu:

Obniżenie zawartości radionuklidów w żywności roślinnej i zwierzęcej za pomocą agrorekultywacji i środków weterynaryjnych. U zwierząt leczonych sorbentami strontu (siarczan baru, bentonit i oparte na nich modyfikowane preparaty) w czasie awarii w Czarnobylu za pomocą tych środków udało się osiągnąć 3-5-krotne zmniejszenie odkładania się radionuklidów w tkance kostnej Zwierząt;

Do technologicznej obróbki skażonych surowców;

W kulinarnym przetwarzaniu artykułów spożywczych zastępowanie skażonych artykułów spożywczych czystymi.

Podczas pracy z radioaktywnym strontem konieczne jest przestrzeganie przepisów sanitarnych i norm bezpieczeństwa radioaktywnego przy użyciu specjalnych środków ochronnych zgodnie z klasą pracy.

W zapobieganiu skutkom narażenia należy zwrócić szczególną uwagę na zwiększenie odporności organizmu ofiar (racjonalne odżywianie, zdrowy tryb życiażycie, sport itp.).

Badanie i regulacja poboru i akumulacji strontu w elementach ekosystemów to kompleks złożonych pracochłonnych i energochłonnych środków badań laboratoryjnych i terenowych. Dlatego najlepszym sposobem zapobiegania przedostawaniu się substancji toksycznej do krajobrazów i organizmów jest monitoring w obszarze obiektów zagrażających środowisku – źródeł zanieczyszczeń.

Lista wykorzystanej literatury

1. Isidorov V.A., Wprowadzenie do ekotoksykologii chemicznej: Instruktaż. - Petersburg: Himizdat, 1999. - 144 s.: ch.

2. Kaplin VG, Podstawy ekotoksykologii: Podręcznik. - M.: KolosS, 2006. - 232 s.: ch.

3. Kabata-Pendias A., Pendias X. Pierwiastki śladowe w glebach i roślinach: Per. z angielskiego. - M.: Mir, 1989. - 439 s.: chor.

4. Orłow D.S., Ekologia i ochrona biosfery w przypadku zanieczyszczenia chemicznego: Podręcznik chemiczny, chemiczno-technologiczny. i biol. specjalista. uniwersytety / D.S. Orłow, Ł.K. Sadovnikova, I.N. Lozanovskaya.- M.: Wyższe. szkoła, - 2002 r. - 334 s.: chor.

5. Poluektov N.S., Mishchenko V.T., Analytical chemistry of strontium: Textbook. - M.: Nauka, 1978.-223 s.

6. V.D. Turovtsev V.D., Krasnov V.S., Bioindykacja: podręcznik. - Twer: Twer. stan nie-t, 2004. - 260 s.

Hostowane na Allbest.ru

Podobne dokumenty

Historia odkrycia strontu. Odnajdywanie w naturze. Otrzymywanie strontu metodą aluminotermiczną i jego przechowywanie. właściwości fizyczne. Właściwości mechaniczne. Charakterystyka atomowa. Właściwości chemiczne. Właściwości technologiczne. Obszary zastosowania.

streszczenie, dodane 30.09.2008


Cez to jeden z najrzadszych pierwiastków chemicznych. Światowa produkcja cezu i jego zawartość w mikroorganizmach. Cez naturalny jako pierwiastek jednonuklidowy. Stront jest integralną częścią mikroorganizmów, roślin i zwierząt. Zawartość strontu w owocach morza.

streszczenie, dodane 20.12.2010


Badanie kompleksów polimerów rozpuszczalnych w wodzie z różnymi klasami związków. Właściwości roztworów polimerów kationowych, cechy polielektrolitów amfoterycznych. Przeprowadzenie badania wiskozymetrycznego tworzenia kompleksu EEACC/AA z jonem strontu.

praca semestralna, dodana 24.07.2010 r.


Rozkład tlenu w przyrodzie, jego właściwości jako pierwiastka chemicznego i prostej substancji. Właściwości fizyczne tlenu, historia jego odkrycia, metody pozyskiwania i produkcji w laboratorium. Zastosowanie i rola w organizmie człowieka.

prezentacja, dodana 17.04.2011


Zachowanie się pierwiastków rudnych podczas różnicowania wytopu magmowego. Metody oznaczania rubidu, strontu i niobu, ich zastosowanie. Rentgenowskie oznaczanie pierwiastków rzadkich, podstawy analizy. Efekty macierzowe, metoda standardowego tła.

praca semestralna, dodana 06.01.2009


Historia odkrycia chloru jako pierwiastka chemicznego, jego rozmieszczenie w przyrodzie. Przewodnictwo elektryczne ciekłego chloru. Zastosowania chloru: w produkcji związków tworzyw sztucznych, kauczuku syntetycznego jako substancji trującej, do dezynfekcji wody, w metalurgii.

prezentacja, dodana 23.05.2012


Cechy siarki jako pierwiastka chemicznego układu okresowego pierwiastków, jej występowanie w przyrodzie. Historia odkrycia tego pierwiastka, opis jego głównych właściwości. Specyfika produkcji przemysłowej i metody ekstrakcji siarki. Najważniejsze związki siarki.

prezentacja, dodana 25.12.2011


Historia odkrycia chloru. Występowanie w przyrodzie: w postaci związków w składzie minerałów, u ludzi i zwierząt. Podstawowe parametry izotopów pierwiastków. Fizyczne i chemiczne właściwości. Zastosowanie chloru w przemyśle. Inżynieria bezpieczeństwa.

prezentacja, dodano 21.12.2010


Charakterystyka bromu jako pierwiastka chemicznego. Historia odkrycia, odnajdywania w przyrodzie. Właściwości fizyczne i chemiczne tej substancji, jej oddziaływanie z metalami. Pozyskiwanie bromu i jego zastosowanie w medycynie. Jego biologiczna rola w organizmie.

prezentacja, dodano 16.02.2014


Równowagi fazowe, tryby syntezy i właściwości strontu, roztworów stałych zawierających bar o składzie (Sr1-xBax) 4M2O9 (M-Nb, Ta) o strukturze perowskitu. Charakterystyka materiałów wyjściowych i ich przygotowanie. Metody obliczania struktury elektronowej ciał stałych.