Proprietăți chimice sr. Stronțiu - caracteristici ale proprietăților cu fotografii, rolul său biologic în corpul uman, tratament cu medicamente bazate pe elementul chimic

Stronţiu(lat. Stronțiu), Sr, element chimic din grupa II a sistemului periodic al lui Mendeleev, număr atomic 38, masă atomică 87,62, metal alb-argintiu. Stronțiul natural constă dintr-un amestec de patru izotopi stabili: 84 Sr, 86 Sr, 87 Sr și 88 Sr; cel mai frecvent este 88 Sr (82,56%).

Izotopi radioactivi cu numere de masă de la 80 la 97 au fost obținuți artificial, incl. 90 Sr (T ½ = 27,7 ani), format în timpul fisiunii uraniului. În 1790, medicul scoțian A. Crawford, examinând ceea ce a fost găsit în apropiere aşezare Mineral strontian (în Scoția), s-a descoperit că conține un „pământ” necunoscut anterior, care a fost numit strontian. Mai târziu s-a dovedit că acesta este oxidul de stronțiu SrO. În 1808, G. Davy, supunând un amestec de hidroxid de Sr(OH)2 umezit cu oxid de mercur la electroliză cu un catod de mercur, a obținut amalgam de stronțiu.

Distribuția stronțiului în natură. Conținutul mediu de stronțiu din scoarța terestră (clarke) este de 3,4·10 -2% din masă; în procesele geochimice este un satelit al calciului. Sunt cunoscute aproximativ 30 de minerale de stronțiu; cele mai importante sunt celestina SrSO 4 şi stronţianita SrCO 3 . În rocile magmatice, stronțiul se găsește predominant în formă dispersată și este inclus ca o impuritate izomorfă în rețeaua cristalină a mineralelor de calciu, potasiu și bariu. În biosferă, Stronțiul se acumulează în rocile carbonatice și mai ales în sedimentele lacurilor sărate și lagunelor (depozite celestine).

Proprietățile fizice ale stronțiului. La temperatura camerei, rețeaua de stronțiu este centrată pe fețe cubice (α-Sr) cu o perioadă a = 6,0848Å; la temperaturi peste 248 °C se transformă într-o modificare hexagonală (β-Sr) cu parametrii rețelei a = 4,32 Å și c = 7,06 Å; la 614 °C se transformă într-o modificare cubică centrată pe corp (γ-Sr) cu o perioadă a = 4,85 Å. Raza atomică 2,15 Å, raza ionică Sr 2+ 1,20 Å. Densitatea formei a este de 2,63 g/cm3 (20 °C); punctul de topire 770 °C, punctul de fierbere 1383 °C; capacitate termică specifică 737,4 kJ/(kg K); rezistivitate electrică 22,76·10 -6 ohm·cm -1 . Stronțiul este paramagnetic, susceptibilitatea magnetică atomică la temperatura camerei este de 91,2·10 -6. Stronțiul este un metal moale, ductil, care poate fi tăiat cu ușurință cu un cuțit.

Proprietăți chimice. Configurația învelișului electron exterior al atomului Sr 5s 2; în compuşi are de obicei o stare de oxidare de +2. Stronțiul este un metal alcalino-pământos, Proprietăți chimice m asemănător cu Ca și Ba. Stronțiul metalic se oxidează rapid în aer, formând o peliculă de suprafață gălbuie care conține oxid de SrO, peroxid de SrO2 și nitrură de Sr3N2. Cu oxigen la conditii normale formează oxid de SrO (pulbere alb-cenușie), care în aer se transformă ușor în carbonat de SrCO 3; interacționează puternic cu apa, formând hidroxid Sr(OH) 2 - o bază mai puternică decât Ca(OH) 2. Când este încălzit în aer, se aprinde ușor, iar stronțiul sub formă de pulbere se aprinde spontan în aer, astfel încât stronțiul este depozitat în recipiente închise ermetic sub un strat de kerosen. Descompune violent apa cu eliberarea de hidrogen si formarea de hidroxid. La temperaturi ridicate, reacţionează cu hidrogen (>200 °C), azot (>400 °C), fosfor, sulf şi halogeni. Când este încălzit, formează compuși intermetalici cu metale, de exemplu SrPb 3, SrAg 4, SrHg 8, SrHg 12. Dintre sărurile de stronțiu, halogenurile (cu excepția fluorului), nitratul, acetatul și cloratul sunt foarte solubile în apă; carbonatul, sulfatul, oxalatul și fosfatul sunt puțin solubili. Precipitarea stronțiului sub formă de oxalat și sulfat este utilizată pentru determinarea sa analitică. Multe săruri de stronțiu formează hidrați cristalini care conțin de la 1 până la 6 molecule de apă de cristalizare. sulfura SrS este hidrolizată treptat de apă; Nitrura de Sr3N2 (cristale negre) se descompune ușor cu apă, eliberând NH3 și Sr(OH)2. Stronțiul se dizolvă bine în amoniacul lichid, dând soluții de culoare albastru închis.

Obținerea stronțiului. Principalele materii prime pentru obținerea compușilor de stronțiu sunt concentratele din îmbogățirea celestină și stronțianită. Stronțiul metalic se obține prin reducerea oxidului de stronțiu cu aluminiu la 1100-1150 °C:

4SrO+ 2Al = 3Sr+ SrO Al2O3.

Procesul se realizează în aparate electrice de vid [la 1 n/m 2 (10 -2 mm Hg)] cu acţiune periodică. Vaporii de stronțiu se condensează pe suprafața răcită a unui condensator introdus în aparat; După terminarea reducerii, aparatul este umplut cu argon și condensul este topit, care curge în matriță. Stronțiul se obține și prin electroliza unei topituri care conține 85% SrCl 2 și 15% KCl, totuși, în acest proces randamentul curentului este scăzut, iar metalul este contaminat cu săruri, nitrură și oxid. În industrie, aliajele de stronțiu, de exemplu, cu staniu, sunt produse prin electroliză cu un catod lichid.

Aplicarea stronțiului. Stronțiul servește la dezoxidarea cuprului și a bronzului. 90 Sr este o sursă de radiații β în bateriile electrice nucleare. Stronțiul este folosit pentru a produce fosfor și celule solare, precum și aliaje puternic piroforice. Oxidul de stronțiu este o componentă a unor geamuri optice și a catozilor de oxid ai tuburilor electronice. Compușii de stronțiu colorează flăcările o culoare roșu-vișiniu intens, motiv pentru care unii dintre ei sunt folosiți în pirotehnică. Strontianita este introdusă în zgură pentru a curăța oțelurile de calitate superioară de sulf și fosfor; Carbonatul de stronțiu este utilizat în getterele neevaporabile și se adaugă, de asemenea, glazurilor și emailurilor rezistente la intemperii pentru acoperirea porțelanului, oțelurilor și aliajelor rezistente la căldură. Cromat de SrCrO 4 este un pigment foarte stabil pentru fabricarea vopselelor artistice, titanatul de SrTiO 3 este folosit ca feroelectric, face parte din piezoceramica. Sărurile de stronțiu ale acizilor grași („săpunuri de stronțiu”) sunt folosite pentru a face grăsimi speciale.

Sărurile și compușii de stronțiu sunt puțin toxici; Când lucrați cu ele, ar trebui să respectați regulile de siguranță pentru manipularea sărurilor de metale alcaline și alcalino-pământoase.

Stronțiu în organism. Stronțiul este o componentă a microorganismelor, plantelor și animalelor. La radiolarii marini (acantarii), scheletul este format din sulfat de stronțiu - celestină. Algele marine conțin 26-140 mg de stronțiu la 100 g de substanță uscată, plante terestre - 2,6, animale marine - 2-50, animale terestre - 1,4, bacterii - 0,27-30. Acumularea de stronțiu de către diverse organisme depinde nu numai de tipul și caracteristicile lor, ci și de raportul dintre stronțiu din mediu și alte elemente, în principal Ca și P, precum și de adaptarea organismelor la un anumit mediu geochimic.

Animalele primesc stronțiu prin apă și hrană. Stronțiul este absorbit de intestinul subțire și excretat în principal de intestinul gros. O serie de substanțe (polizaharide de alge, rășini schimbătoare de cationi) interferează cu absorbția stronțiului. Principalul depozit de stronțiu în organism este țesutul osos, a cărui cenușă conține aproximativ 0,02% stronțiu (în alte țesuturi - aproximativ 0,0005%). Excesul de săruri de stronțiu în dieta șobolanilor provoacă rahitism cu „stronțiu”. La animalele care trăiesc pe soluri cu o cantitate semnificativă de celestină, există un conținut crescut de stronțiu în organism, ceea ce duce la oase fragile, rahitism și alte boli. În provinciile biogeochimice bogate în stronțiu (un număr de regiuni din Centru și Asia de Est, Europa de Nord și altele), așa-numita boală de nivel este posibilă.

Stronțiu-90. Dintre izotopii artificiali ai stronțiului, radionuclidul său cu viață lungă 90 Sr este una dintre componentele importante ale contaminării radioactive a biosferei. Odată ajuns în mediu, 90 Sr se caracterizează prin capacitatea de a fi inclus (în principal împreună cu Ca) în procesele metabolice la plante, animale și oameni. Prin urmare, atunci când se evaluează contaminarea cu 90 Sr a biosferei, se obișnuiește să se calculeze raportul 90 Sr/Ca în unități de stronțiu (1 s.u. = 1 μcurie de 90 Sr per 1 g Ca). Când 90 Sr și Ca se deplasează prin lanțurile biologice și trofice, apare discriminarea Stronțiului, pentru expresia cantitativă a cărei „coeficient de discriminare” se găsește, raportul dintre 90 Sr/Ca în verigă ulterioară a lanțului biologic sau trofic față de aceeași valoare în linkul anterior. La ultima verigă a lanțului trofic, concentrația de 90 Sr este, de regulă, semnificativ mai mică decât la veriga inițială.

90 Sr poate pătrunde direct în plante prin contaminarea directă a frunzelor sau din sol prin rădăcini (influență mare are tipul de sol, umiditatea acestuia, pH-ul, conținutul de Ca și materie organică etc.). Leguminoasele, rădăcinile și tuberculii acumulează relativ mai mult 90 Sr, în timp ce cerealele, inclusiv cerealele, și inul acumulează mai puțin. Semnificativ mai puțin 90 Sr se acumulează în semințe și fructe decât în ​​alte organe (de exemplu, în frunzele și tulpinile grâului, 90 Sr este de 10 ori mai mult decât în ​​cereale). La animale (provine în principal din alimente vegetale) și la oameni (provine în principal din lapte de vacă și pește), 90 Sr se acumulează în principal în oase. Cantitatea de depunere de 90 Sr în corpul animalelor și al oamenilor depinde de vârsta individului, cantitatea de radionuclid primit, intensitatea creșterii țesutului osos nou și altele. 90 Sr reprezintă un mare pericol pentru copii, în corpurile cărora intră cu lapte și se acumulează în țesutul osos cu creștere rapidă.

Efectul biologic al 90 Sr este asociat cu natura distribuției sale în organism (acumulare în schelet) și depinde de doza de iradiere β creată de acesta și de radioizotopul său fiică 90 Y. Cu aport prelungit de 90 Sr în organism, chiar și în cantități relativ mici, ca urmare a iradierii continue a țesutului osos, se pot dezvolta leucemie și cancer osos. Se observă modificări semnificative în țesutul osos atunci când conținutul de 90 Sr din dietă este de aproximativ 1 microcurie la 1 g de Ca. Încheierea Tratatului de interzicere a testelor la Moscova în 1963 arme nucleareîn atmosferă, spațiul și sub apă au dus la o eliberare aproape completă a atmosferei din 90 Sr și o scădere a formelor sale mobile în sol.

Stronțiul în corpul uman: rol, surse, deficiență și exces

Stronțiul (Sr) este un element chimic care ocupă D.I. în Tabelul Periodic. Mendeleev locul 38. In forma sa simpla, in conditii normale, este un metal alcalino-pamant, alb-argintiu, foarte ductil, moale si maleabil (se taie usor cu un cutit). În aer se oxidează foarte repede cu oxigen și umiditate, devenind acoperit cu un oxid galben. Foarte activ din punct de vedere chimic.

Stronțiul a fost descoperit în 1787 de doi chimiști W. Cruickshank și A. Crawford și a fost izolat pentru prima dată în forma sa pură de H. Davy în 1808. Și-a primit numele datorită satului scoțian Stronshian, unde în 1764 a fost descoperit un mineral necunoscut anterior, numit și strontat în onoarea satului.

Datorită activității sale chimice ridicate, stronțiul nu se găsește în natură în forma sa pură. Este destul de comună în natură, face parte din aproximativ 40 de minerale, dintre care cele mai comune sunt celestină (sulfat de stronțiu) și stronțianită (carbonat de stronțiu). Din aceste minerale se extrage stronțiul la scară industrială. Cele mai mari zăcăminte de minereuri de stronțiu au fost găsite în SUA (Arizona și California), Rusia și alte câteva țări.

Stronțiul și compușii săi sunt utilizați pe scară largă în industria radio-electronică, metalurgie, industria alimentară și pirotehnică.

Stronțiul este foarte des însoțit de calciu în minerale și este un element chimic destul de comun. Fracția sa de masă în scoarța terestră este de aproximativ 0,014%, concentrația sa în apa de mare este de aproximativ 8 mg/l.

Rolul stronțiului în corpul uman

Foarte des, atunci când vorbesc despre efectul stronțiului asupra corpului uman, au o conotație negativă. Această concepție greșită foarte comună se datorează faptului că izotopul său radioactiv 90 Sr este într-adevăr extrem de periculos pentru sănătate. Se formează în timpul reacțiilor nucleare din reactoare și în timpul exploziilor nucleare, iar atunci când intră în corpul uman, se depune în măduva osoasă și de foarte multe ori duce la consecințe foarte tragice, deoarece blochează literalmente hematopoieza. Dar stronțiul obișnuit, neradioactiv, în doze rezonabile, nu numai că nu este periculos, ci este pur și simplu necesar pentru corpul uman. Stronțiul este folosit chiar și în tratamentul osteoporozei.

În general, stronțiul se găsește în aproape toate organismele vii, atât plante, cât și animale. Este un analog al calciului și îl poate înlocui cu ușurință în țesutul osos, fără consecințe semnificative asupra sănătății. Apropo, tocmai această proprietate chimică a stronțiului face ca izotopul radioactiv menționat să fie extrem de periculos. Aproape tot (99%) stronțiul este depus în țesutul osos, iar mai puțin de 1% din stronțiu este reținut în alte țesuturi ale corpului. Concentrația de stronțiu în sânge este de aproximativ 0,02 μg/ml, în ganglioni 0,30 μg/g, plămâni 0,2 μg/g, ovare 0,14 μg/g, rinichi și ficat 0,10 μg/g.

La copiii mici (sub 4 ani), stronțiul se acumulează în organism, deoarece țesutul osos se formează activ în această perioadă. Corpul uman adult conține aproximativ 300-400 mg de stronțiu, ceea ce este destul de mult în comparație cu alte oligoelemente.

Stronțiul previne dezvoltarea osteoporozei și a cariilor dentare.

Un sinerg și, în același timp, un antagonist al stronțiului este calciul, care în proprietățile sale chimice este foarte aproape de acesta.

Surse de stronțiu în corpul uman

Nevoia zilnică exactă a omului de stronțiu nu a fost stabilită; conform unora dintre informațiile disponibile, este de până la 3-4 mg. Se estimează că, în medie, o persoană consumă 0,8-3,0 mg de stronțiu pe zi prin alimente.

Stronțiul furnizat cu alimente este absorbit doar cu 5-10%. Absorbția sa are loc în principal în duoden și ileon. Stronțiul este excretat în principal prin rinichi și, într-o măsură mult mai mică, prin bilă. Doar stronțiul neabsorbit se găsește în fecale.

Vitamina D, lactoza, aminoacizii arginina si lizina imbunatatesc absorbtia strontiului. La rândul său, o dietă bogată în fibre vegetale, precum și sulfații de sodiu și bariu, reduc absorbția stronțiului în tractul digestiv.

Alimente care conțin stronțiu:

• leguminoase (fasole, mazăre, fasole, soia);
• cereale (hrișcă, ovăz, mei, grâu moale și dur, orez sălbatic, secară);
• plante care formează tuberculi, precum și rădăcinoase (cartofi, sfeclă, napi, morcovi, ghimbir);
• fructe (caise, gutui, ananas, struguri, pere, kiwi);
• verdeață (țelină, mărar, rucola);
• nuci (arahide, nuci braziliene, caju, nuci de macadamia, fistic, alune);
• produse din carne, în special oase și cartilaje.

Lipsa de stronțiu în corpul uman

Nu există informații în literatura de specialitate despre deficiența de stronțiu în corpul uman. Experimentele efectuate pe animale arată că deficiența de stronțiu duce la întârzierea dezvoltării, inhibarea creșterii, carii dentare (carii) și calcificarea oaselor și a dinților.

Excesul de stronțiu în corpul uman

Cu un exces de stronțiu, se poate dezvolta o boală, care este numită popular „boala stronțiului”, iar în limbajul medical - „rahitismul cu stronțiu” sau boala Kashin-Beck. Această boală a fost identificată pentru prima dată în rândul populației care locuia în bazinul râului. Urali și Siberia de Est. Locuitor din Nerchensk I.M. În 1849, Yurensky a scris un articol în revista „Proceedings of the Free Economic Society” „Despre urâțenia locuitorilor de pe malurile Urovului din Siberia de Est”.

Multă vreme, vindecătorii nu au putut explica natura acestei boli endemice. Studiile ulterioare au explicat natura acestui fenomen. S-a dovedit că această boală apare din cauza faptului că ionii de stronțiu, atunci când intră în organism în cantități în exces, deplasează o proporție semnificativă de calciu din oase, ceea ce duce la o deficiență a acestora din urmă. Ca urmare, întregul corp suferă, dar cea mai tipică manifestare este a acestei boli Se dovedește că se dezvoltă modificări distrofice ale oaselor și articulațiilor, mai ales în perioadele de creștere intensivă (la copii). În plus, raportul fosfor-calciu din sânge este perturbat, se dezvoltă disbioza intestinală și fibroza pulmonară.

Pentru a elimina excesul de stronțiu din organism, se folosesc fibre alimentare, compuși de magneziu și calciu, sulfați de sodiu și bariu.

Cu toate acestea, stronțiul-90 radioactiv menționat mai sus este deosebit de periculos. Acumulându-se în oase, nu numai că afectează măduva osoasă, împiedicând organismul să-și îndeplinească funcția hematopoietică, dar provoacă și radiații, afectează creierul și ficatul și crește riscul de a dezvolta cancer, în special cancer de sânge, de mii de ori.

Situația este și mai agravată de faptul că stronțiul-90 are un timp de înjumătățire mediu lung (28,9 ani) - exact durata medie a generației umane. Prin urmare, dacă o zonă este contaminată radioactiv, nu ne putem aștepta la o decontaminare rapidă, dar, în același timp, radioactivitatea sa este foarte mare. Alte elemente radioactive se descompun fie foarte repede, de exemplu, mulți izotopi ai iodului au un timp de înjumătățire de ore și zile, sau foarte lent și, prin urmare, au o activitate scăzută de radiație. Niciunul dintre acestea nu poate fi spus despre stronțiu-90.

Dar asta nu este tot. Cert este că stronțiul-90, atunci când este eliberat în sol, înlocuiește calciul și este absorbit ulterior de plante, animale și, de-a lungul lanțului trofic, ajunge la om cu toate consecințele care decurg. Legumele rădăcinoase și părțile verzi ale plantelor sunt deosebit de „bogate” în stronțiu. Ca urmare, terenurile agricole contaminate cu stronțiu radioactiv pot fi scoase din producție pentru sute de ani.

Stronțiul este un element al subgrupului principal al celui de-al doilea grup, a cincea perioadă a sistemului periodic de elemente chimice al lui D.I. Mendeleev, cu număr atomic 38. Este desemnat prin simbolul Sr (lat. Stronţiu). Substanța simplă stronțiul este un metal alcalino-pământos moale, maleabil și ductil, de culoare alb-argintiu. Are activitate chimică ridicată; în aer reacționează rapid cu umiditatea și oxigenul, devenind acoperit cu o peliculă de oxid galben.

Numărul atomic - 38

Masa atomică - 87,62

Densitate, kg/m³ - 2600

Punct de topire, °C - 768

Capacitate termică, kJ/(kg °C) - 0,737

Electronegativitate - 1,0

Raza covalentă, Å - 1,91

prima ionizare potențial, eV - 5,69

În 1764, un mineral numit stronțianit a fost găsit într-o mină de plumb din apropierea satului scoțian Strontian. Multă vreme a fost considerat un tip de fluorit CaF 2 sau witherit BaCO 3 , dar în 1790 mineralogii englezi Crawford și Cruikshank au analizat acest mineral și au descoperit că conține un nou „pământ” sau, în limbajul de astăzi, un oxid.

Independent de ei, același mineral a fost studiat de un alt chimist englez, Hop. Ajuns la aceleași rezultate, el a anunțat că stronțianita conține un nou element - stronțiul metalic.

Aparent, descoperirea era deja „în aer”, deoarece aproape simultan proeminentul chimist german Klaproth a anunțat descoperirea unui nou „pământ”.

În aceiași ani, celebrul chimist rus, academicianul Toviy Yegorovich Lovitz, a găsit și urme de „pământ strontian”. El era de mult interesat de mineralul cunoscut sub numele de spate greu. În acest mineral (compoziția sa este BaSO 4), Karl Scheele a descoperit în 1774 oxidul noului element bariu. Nu știm de ce Lovitz era parțial față de spatele grele; știm doar că omul de știință care a descoperit proprietățile de adsorbție ale cărbunelui și a făcut mult mai mult în domeniul chimiei generale și organice a colectat mostre din acest mineral. Dar Lovitz nu a fost doar un colecționar, el a început curând să studieze sistematic spatele grele și în 1792 a ajuns la concluzia că acest mineral conținea o impuritate necunoscută. A reușit să extragă destul de multe din colecția sa - mai mult de 100 g de „pământ” nou și a continuat să-și exploreze proprietățile. Rezultatele studiului au fost publicate în 1795.

Deci, aproape simultan, mai mulți cercetători din diferite țări s-au apropiat de descoperirea stronțiului. Dar a fost izolat în forma sa elementară abia în 1808.

Remarcabilul om de știință al timpului său, Humphry Davy, a înțeles deja că elementul pământ de stronțiu trebuie să fie aparent un metal alcalino-pământos și l-a obținut prin electroliză, adică. la fel ca calciul, magneziul, bariul. Mai precis, primul stronțiu metalic din lume a fost obținut prin electroliza hidroxidului său umezit. Stronțiul eliberat la catod s-a combinat instantaneu cu mercur, formând un amalgam. Prin descompunerea amalgamului prin încălzire, Davy a izolat metalul pur.

Stronțiul se găsește în apa de mare (0,1 mg/l), în sol (0,035 % în greutate). În masă, în procesele geochimice este un satelit al calciului. În rocile magmatice, stronțiul se găsește predominant în formă dispersată și este inclus ca o impuritate izomorfă în rețeaua cristalină a mineralelor de calciu, potasiu și bariu. În biosferă, stronțiul se acumulează în rocile carbonatice și mai ales în sedimentele lacurilor sărate și lagunelor.

Stronțiul este o componentă a microorganismelor, plantelor și animalelor. La radiolarii marini (acantarii), scheletul este format din sulfat de stronțiu - celestină. Algele marine conțin 26-140 mg de stronțiu la 100 g de substanță uscată, plante terestre - 2,6, animale marine - 2-50, animale terestre - 1,4, bacterii - 0,27-30. Acumularea de stronțiu de către diverse organisme depinde nu numai de tipul și caracteristicile lor, ci și de raportul dintre stronțiu din mediu și alte elemente, în principal Ca și P, precum și de adaptarea organismelor la un anumit mediu geochimic.

În natură, stronțiul apare ca un amestec de 4 izotopi stabili 84 Sr (0,56%), 86 Sr (9,86%), 87 Sr (7,02%), 88 Sr (82,56%). Izotopi radioactivi cu numere de masă de la 80 la 97 au fost obținuți artificial, incl. 90 Sr (T ½ = 27,7 ani), format în timpul fisiunii uraniului.

Există 3 moduri de a obține stronțiu metal:

• descompunerea termică a unor compuşi
• electroliza unei topituri care conține 85% SrCl 2 și 15% KCl, totuși, în acest proces eficiența curentului este scăzută, iar metalul este contaminat cu săruri, nitrură și oxid. În industrie, aliajele de stronțiu, de exemplu, cu staniu, sunt produse prin electroliză cu un catod lichid.
• reducerea oxidului sau clorurii

Principalele materii prime pentru obținerea compușilor de stronțiu sunt concentratele din îmbogățirea celestină și stronțianită. Stronțiul metalic se obține prin reducerea oxidului de stronțiu cu aluminiu la 1100-1150 °C:

4SrO+ 2Al = 3Sr+ SrO Al2O3.

Procesul se desfășoară în aparate electrice de vid [la 1 n/m 2 (10 -2 mm Hg)] cu acțiune periodică. Vaporii de stronțiu se condensează pe suprafața răcită a unui condensator introdus în aparat; După terminarea reducerii, aparatul este umplut cu argon și condensul este topit, care curge în matriță.

Producția electrolitică de stronțiu prin electroliza unui amestec topit de SrCl 2 și NaCl nu este larg răspândită din cauza eficienței scăzute a curentului și a contaminării stronțiului cu impurități.

La temperatura camerei, rețeaua de stronțiu este centrată pe fețe cubice (α-Sr) cu o perioadă a = 6,0848Å; la temperaturi peste 248 °C se transformă într-o modificare hexagonală (β-Sr) cu parametrii rețelei a = 4,32 Å și c = 7,06 Å; la 614 °C se transformă într-o modificare cubică centrată pe corp (γ-Sr) cu o perioadă a = 4,85 Å. Raza atomică 2,15 Å, raza ionică Sr 2+ 1,20 Å. Densitatea formei a este de 2,63 g/cm3 (20 °C); punctul de topire 770 °C, punctul de fierbere 1383 °C; capacitate termică specifică 737,4 kJ/(kg K); rezistivitate electrică 22,76·10 -6 ohm·cm -1 . Stronțiul este paramagnetic, susceptibilitatea magnetică atomică la temperatura camerei este de 91,2·10 -6. Stronțiul este un metal moale, ductil, care poate fi tăiat cu ușurință cu un cuțit.

Polimorf - trei dintre modificările sale sunt cunoscute. Până la 215 o C, modificarea cubică centrată pe fețe (α-Sr) este stabilă, între 215 și 605 o C - modificarea hexagonală (β-Sr), peste 605 o C - modificarea cubică centrată pe corp (γ- Sr).

Punct de topire - 768 o C, Punct de fierbere - 1390 o C.

Stronțiul din compușii săi prezintă întotdeauna o valență de +2. Proprietățile stronțiului sunt apropiate de calciu și bariu, ocupând o poziție intermediară între ele.

În seria tensiunii electrochimice, stronțiul se numără printre cele mai active metale (potenţialul său normal de electrod este de −2,89 V. Reacţionează puternic cu apa, formând hidroxid:

Sr + 2H20 = Sr(OH)2 + H2

Interacționează cu acizii, deplasează metale grele din sărurile lor. Reacționează slab cu acizii concentrați (H2SO4, HNO3).

Stronțiul metal se oxidează rapid în aer, formând o peliculă gălbuie, în care, pe lângă oxidul de SrO, sunt întotdeauna prezente peroxidul de SrO 2 și nitrura de Sr 3 N 2. Când este încălzit în aer, se aprinde; stronțiul sub formă de pulbere din aer este predispus la autoaprindere.

Reacționează energic cu nemetale - sulf, fosfor, halogeni. Interacționează cu hidrogenul (peste 200 o C), azot (peste 400 o C). Practic nu reacționează cu alcalii.

La temperaturi ridicate reacţionează cu CO 2, formând carbură:

5Sr + 2CO2 = SrC2 + 4SrO

Săruri de stronțiu ușor solubile cu anionii Cl-, I-, NO3-. Sărurile cu anioni F-, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3- sunt uşor solubile.

Principalele domenii de aplicare ale stronțiului și compușilor săi chimici sunt industria radio-electronică, pirotehnica, metalurgia și industria alimentară.

Stronțiul este folosit pentru alierea cuprului și a unor aliaje ale acestuia, pentru introducerea în aliaje de plumb pentru baterii, pentru desulfurarea fontei, cuprului și oțelurilor.

Stronțiul cu o puritate de 99,99-99,999% este utilizat pentru reducerea uraniului.

Feritele de stronțiu magnetice dure sunt utilizate pe scară largă ca materiale pentru producerea magneților permanenți.

Cu mult înainte de descoperirea stronțiului, compușii săi nedescifrați au fost utilizați în pirotehnică pentru a produce lumini roșii. Până la mijlocul anilor 40 ai secolului XX, stronțiul a fost în primul rând metalul artificiilor, distracției și artificiilor. Aliajul de magneziu-stronțiu are proprietăți piroforice puternice și este utilizat în pirotehnică pentru compoziții incendiare și de semnal.

Radioactiv 90 Sr (timp de înjumătățire 28,9 ani) este utilizat în producerea surselor de curent radioizotop sub formă de titanat de stronțiu (densitate 4,8 g/cm³ și eliberare de energie aproximativ 0,54 W/cm³).

Uranatul de stronțiu joacă un rol important în producerea hidrogenului (ciclul stronțiu-uranat, Los Alamos, SUA) prin metoda termochimică (energie atomo-hidrogen), și în special se dezvoltă metode pentru fisiunea directă a nucleelor ​​de uraniu din compoziție. de uranat de stronțiu pentru a produce căldură din descompunerea apei în hidrogen și oxigen.

Oxidul de stronțiu este utilizat ca componentă a ceramicii supraconductoare.

Fluorura de stronțiu este utilizată ca componentă a bateriilor cu fluor cu stare solidă, cu o capacitate energetică enormă și densitate energetică.

Aliajele de stronțiu cu staniu și plumb sunt folosite pentru turnarea cablurilor de curent a bateriei. Aliaje de stronțiu-cadmiu pentru anozi de celule galvanice.

Metalul este folosit în glazuri și emailuri pentru a acoperi vasele. Glazurele de stronțiu nu sunt doar inofensive, ci și accesibile (carbonatul de stronțiu SrCO 3 este de 3,5 ori mai ieftin decât plumbul roșu). Toate trăsături pozitive glazurile cu plumb sunt, de asemenea, caracteristice acestora. În plus, produsele acoperite cu astfel de glazuri dobândesc duritate suplimentară, rezistență la căldură și rezistență chimică.

Stronțiul este un metal activ. Acest lucru împiedică utilizarea sa pe scară largă în tehnologie. Dar, pe de altă parte, activitatea chimică ridicată a stronțiului face posibilă utilizarea acestuia în anumite domenii ale economiei naționale. În special, este folosit în topirea cuprului și a bronzului - stronțiul leagă sulful, fosforul, carbonul și crește fluiditatea zgurii. Astfel, stronțiul ajută la purificarea metalului de numeroase impurități. În plus, adăugarea de stronțiu crește duritatea cuprului fără a reduce aproape conductibilitatea electrică a acestuia. Stronțiul este introdus în tuburile electrice cu vid pentru a absorbi oxigenul și azotul rămas și pentru a face vidul mai profund.

Sărurile și compușii de stronțiu sunt puțin toxici; Când lucrați cu ele, ar trebui să respectați regulile de siguranță pentru manipularea sărurilor de metale alcaline și alcalino-pământoase.

Efectul asupra corpului uman al izotopilor naturali (non-radioactivi, cu toxicitate scăzută și, în plus, utilizat pe scară largă pentru tratamentul osteoporozei) și radioactivi ai stronțiului nu trebuie confundat. Izotopul de stronțiu 90 Sr este radioactiv cu un timp de înjumătățire de 28,9 ani. 90 Sr suferă dezintegrare β, transformându-se în 90 Y radioactiv (timp de înjumătățire 64 de ore). Desintegrarea completă a stronțiului-90 eliberat în mediu va avea loc abia după câteva sute de ani. 90 Sr se formează în timpul exploziilor nucleare și al emisiilor de la centralele nucleare.

Stronțiul radioactiv are aproape întotdeauna un efect negativ asupra corpului uman:

1. Depus în schelet (oase), afectează țesutul osos și măduva osoasă, ceea ce duce la dezvoltarea bolii de radiații, a tumorilor țesutului hematopoietic și a oaselor.

2. Provoacă leucemie și tumori maligne (cancer) ale oaselor, precum și leziuni ale ficatului și creierului.

Stronțiul se acumulează într-un ritm ridicat în corpul copiilor până la vârsta de patru ani, când țesutul osos se formează în mod activ. Metabolismul stronțiului se modifică în anumite boli ale sistemului digestiv și ale sistemului cardiovascular. Căile de intrare:

1. apă (concentrația maximă admisă de stronțiu în apă în Federația Rusă este de 8 mg/l, iar în SUA - 4 mg/l)
2. alimente (rosii, sfecla, marar, patrunjel, ridichi, ridichi, ceapa, varza, orz, secara, grau)
3. livrare intratraheală
4. prin piele (cutanat)
5. inhalare (prin aer)
6. Din plante sau prin animale, stronțiul-90 poate trece direct în corpul uman.

Influența stronțiului neradioactiv apare extrem de rar și numai sub influența altor factori (deficit de calciu și vitamina D, malnutriție, dezechilibre în raportul de microelemente precum bariu, molibden, seleniu etc.). Apoi poate provoca „rahitism cu stronțiu” și „boală urologică” la copii - deteriorarea și deformarea articulațiilor, întârzierea creșterii și alte tulburări.

Stronțiu-90.

Odată ajuns în mediu, 90 Sr se caracterizează prin capacitatea de a fi inclus (în principal împreună cu Ca) în procesele metabolice la plante, animale și oameni. Prin urmare, atunci când se evaluează contaminarea cu 90 Sr a biosferei, se obișnuiește să se calculeze raportul 90 Sr/Ca în unități de stronțiu (1 s.u. = 1 μcurie de 90 Sr per 1 g Ca). Când 90 Sr și Ca se deplasează prin lanțurile biologice și trofice, apare discriminarea Stronțiului, pentru expresia cantitativă a cărei „coeficient de discriminare” se găsește, raportul dintre 90 Sr/Ca în verigă ulterioară a lanțului biologic sau trofic față de aceeași valoare în linkul anterior. La ultima verigă a lanțului trofic, concentrația de 90 Sr este, de regulă, semnificativ mai mică decât la veriga inițială.

90 Sr poate pătrunde direct în plante prin contaminarea directă a frunzelor sau din sol prin rădăcini. Leguminoasele, rădăcinile și tuberculii acumulează relativ mai mult 90 Sr, în timp ce cerealele, inclusiv cerealele, și inul acumulează mai puțin. Semnificativ mai puțin 90 Sr se acumulează în semințe și fructe decât în ​​alte organe (de exemplu, în frunzele și tulpinile grâului, 90 Sr este de 10 ori mai mult decât în ​​cereale). La animale (provine în principal din alimente vegetale) și la oameni (provine în principal din lapte de vacă și pește), 90 Sr se acumulează în principal în oase. Cantitatea de depunere de 90 Sr în corpul animalelor și al oamenilor depinde de vârsta individului, cantitatea de radionuclid primit, intensitatea creșterii țesutului osos nou și altele. 90 Sr reprezintă un mare pericol pentru copii, în corpurile cărora intră cu lapte și se acumulează în țesutul osos cu creștere rapidă.

Pentru oameni, timpul de înjumătățire al stronțiului-90 este de 90-154 de zile.

Încheierea în 1963 la Moscova a Tratatului de interzicere a testelor de arme nucleare în atmosferă, spațiu și subacvatice a dus la o eliberare aproape completă a atmosferei de 90 Sr și o scădere a formelor sale mobile în sol.

După accidentul de la centrala nucleară de la Cernobîl, întregul teritoriu cu contaminare semnificativă cu stronțiu-90 se afla în zona de 30 de kilometri. O cantitate mare de stronțiu-90 a ajuns în corpurile de apă, dar în apa râului concentrația sa nu a depășit nicăieri maximul permis pentru apa potabilă (cu excepția râului Pripyat, la începutul lunii mai 1986, în cursurile sale inferioare).

În timpul accidentului de la centrala nucleară de la Cernobîl, relativ puțin din acesta a fost eliberat în mediul extern - degajarea totală este estimată la 0,22 MCi. Din punct de vedere istoric, s-a acordat multă atenție acestui radionuclid în igiena radiațiilor. Există mai multe motive pentru aceasta. În primul rând, stronțiul-90 reprezintă o parte semnificativă a activității în amestecul de produse ale unei explozii nucleare: 35% din activitatea totală imediat după explozie și 25% după 15-20 de ani, iar în al doilea rând, accidentele nucleare la Unitatea de producție Mayak din Uralii de Sud în 1957 și 1967, când cantități semnificative de stronțiu-90 au fost eliberate în mediu.

Stronţiu- un element din subgrupa principală a celei de-a doua grupe, perioada a cincea a sistemului periodic de elemente chimice a lui D.I. Mendeleev, cu număr atomic 38. Notat prin simbolul Sr (lat. Stronțiu). Substanța simplă stronțiul este un metal alcalino-pământos moale, maleabil și ductil, de culoare alb-argintiu. Are activitate chimică ridicată; în aer reacționează rapid cu umiditatea și oxigenul, devenind acoperit cu o peliculă de oxid galben.

În 1764, un mineral numit stronțianit a fost găsit într-o mină de plumb din apropierea satului scoțian Strontian. Multă vreme a fost considerat un tip de fluorit CaF2 sau witherit BaCO3, dar în 1790 mineralogii englezi Crawford și Cruickshank au analizat acest mineral și au descoperit că conține un nou „pământ” sau, în limbajul de astăzi, un oxid.

Independent de ei, același mineral a fost studiat de un alt chimist englez, Hop. Ajuns la aceleași rezultate, el a anunțat că stronțianita conține un nou element - stronțiul metalic.

Aparent, descoperirea era deja „în aer”, deoarece aproape simultan proeminentul chimist german Klaproth a anunțat descoperirea unui nou „pământ”.

În aceiași ani, celebrul chimist rus, academicianul Toviy Egorovich Lovitz, a găsit și urme de „pământ strontian”. El era de mult interesat de mineralul cunoscut sub numele de spate greu. În acest mineral (compoziția sa este BaSO4), Karl Scheele a descoperit în 1774 oxidul noului element bariu. Nu știm de ce Lovitz era parțial față de spatele grele; știm doar că omul de știință care a descoperit proprietățile de adsorbție ale cărbunelui și a făcut mult mai mult în domeniul chimiei generale și organice a colectat mostre din acest mineral. Dar Lovitz nu a fost doar un colecționar, el a început curând să studieze sistematic spatele grele și în 1792 a ajuns la concluzia că acest mineral conținea o impuritate necunoscută. A reușit să extragă destul de multe din colecția sa - mai mult de 100 g de „pământ” nou și a continuat să-și exploreze proprietățile. Rezultatele studiului au fost publicate în 1795.

Deci, aproape simultan, mai mulți cercetători din diferite țări s-au apropiat de descoperirea stronțiului. Dar a fost izolat în forma sa elementară abia în 1808.

Remarcabilul om de știință al timpului său, Humphry Davy, a înțeles deja că elementul pământ de stronțiu trebuie să fie aparent un metal alcalino-pământos și l-a obținut prin electroliză, adică. la fel ca calciul, magneziul, bariul. Mai precis, primul stronțiu metalic din lume a fost obținut prin electroliza hidroxidului său umezit. Stronțiul eliberat la catod s-a combinat instantaneu cu mercur, formând un amalgam. Prin descompunerea amalgamului prin încălzire, Davy a izolat metalul pur.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

postat pe http:// www. toate cele mai bune. ru/

Introducere

5. Abordări de eșantionare

promoții

Introducere

Foarte aspect periculos impactul asupra biosferei este radiatii radioactive. Acest tip de poluare a mediului a apărut abia la începutul secolului al XX-lea, odată cu descoperirea fenomenului de radioactivitate și încercările de utilizare a elementelor radioactive în știință și tehnologie. Tipurile cunoscute de transformări radioactive sunt însoțite de diferite radiații. Acestea sunt raze a, formate din nuclee de heliu, raze B, care sunt un flux de electroni rapizi, și raze y, care au o capacitate mare de penetrare. Fragmente de fisiune nucleară de uraniu, plutoniu, cesiu, bariu, stronțiu, iod și alte elemente radioactive au un efect biologic puternic.

Combinația de proprietăți ale stronțiului-90 îl aduce, împreună cu cesiu-137 și izotopii radioactivi ai iodului, în categoria celor mai periculoși și teribili poluanți radioactivi. Izotopii stabili de stronțiu în sine sunt de puțin pericol, dar izotopii de stronțiu radioactivi reprezintă un mare pericol pentru toate ființele vii. Izotopul radioactiv al stronțiului stronțiu-90 este considerat pe drept unul dintre cei mai teribil și periculoși poluanți de radiații antropice. Acest lucru se datorează, în primul rând, faptului că are un timp de înjumătățire foarte scurt - 29 de ani, ceea ce determină un nivel foarte ridicat de activitate și radiații puternice și, pe de altă parte, capacitatea sa de a fi metabolizat eficient și incluse în funcţiile vitale ale organismului. Stronțiul este un analog chimic aproape complet al calciului, prin urmare, pătrunzând în organism, se depune în toate țesuturile și lichidele care conțin calciu - în oase și dinți, oferind leziuni eficiente ale radiațiilor țesuturilor corpului din interior.

1. Caracteristicile generale ale stronțiului

Stronțiul este un element al subgrupului principal al celui de-al doilea grup, a cincea perioadă a sistemului periodic de elemente chimice al lui D.I. Mendeleev, cu număr atomic 38. Este desemnat prin simbolul Sr (lat. Stronțiu). Substanța simplă stronțiul este un metal alcalino-pământos moale, maleabil și ductil, de culoare alb-argintiu. Are activitate chimică ridicată; în aer reacționează rapid cu umiditatea și oxigenul, devenind acoperit cu o peliculă de oxid galben. Stronțiul și-a primit numele de la mineralul stronțianit, găsit în 1787 într-o mină de plumb de lângă Strontian (Scoția). În 1790, chimistul englez Ader Crawford (1748-1795) a arătat că stronțianita conține un „pământ” nou, încă necunoscut. Această caracteristică a stronțianitei a fost stabilită și de chimistul german Martin Heinrich Klaproth (1743-1817). Chimistul englez T. Hope a dovedit în 1791 că stronțianita conținea un element nou. El a diferențiat clar compușii de bariu, stronțiu și calciu folosind, printre alte metode, culorile caracteristice de flacără: galben-verde pentru bariu, roșu aprins pentru stronțiu și portocaliu-roșu pentru calciu.

Indiferent de oamenii de știință occidentali, academicianul din Sankt Petersburg Tobias (Toviy Egorovich) Lowitz (1757-1804) în 1792, în timp ce studia mineralul barit, a ajuns la concluzia că, pe lângă oxidul de bariu, acesta conținea și „pământ strontian” ca o impuritate. El a reușit să extragă peste 100 de noi „pământ” din spatele grele și a studiat proprietățile acestuia. Stronțiul a fost izolat pentru prima dată în forma sa liberă de chimistul și fizicianul englez Humphry Davy în 1808. Stronțiul metalic a fost obținut prin electroliza hidroxidului său umezit. Stronțiul eliberat la catod s-a combinat cu mercur, formând un amalgam. Prin descompunerea amalgamului prin încălzire, Davy a izolat metalul pur.

Stronțiul este un metal moale, alb-argintiu, maleabil și ductil și poate fi tăiat cu ușurință cu un cuțit. Polimorf - trei dintre modificările sale sunt cunoscute. Până la 215 o C, modificarea cubică centrată pe fețe (b-Sr) este stabilă, între 215 și 605 o C - hexagonală (b-Sr), peste 605 o C - modificare cubică centrată pe corp (g-Sr). Punct de topire - 768 o C, Punct de fierbere - 1390 o C.

Stronțiul din compușii săi prezintă întotdeauna o valență de +2. Proprietățile stronțiului sunt apropiate de calciu și bariu, ocupând o poziție intermediară între ele. În seria electrochimică de tensiuni, stronțiul se numără printre cele mai active metale (potenţialul său normal de electrod este egal cu? 2,89 V. Reacţionează energic cu apa, formând hidroxid:

Sr + 2H20 = Sr(OH)2 + H2^

Interacționează cu acizii, înlocuiește metalele grele din sărurile lor. Reacționează slab cu acizii concentrați (H2SO4, HNO3).

Stronțiul metal se oxidează rapid în aer, formând o peliculă gălbuie, în care, pe lângă oxidul de SrO, sunt întotdeauna prezente peroxidul de SrO 2 și nitrura de Sr 3 N 2. Când este încălzit în aer, se aprinde; stronțiul sub formă de pulbere din aer este predispus la autoaprindere.

Reacționează energic cu nemetale - sulf, fosfor, halogeni. Interacționează cu hidrogenul (peste 200 o C), azot (peste 400 o C). Practic nu reacționează cu alcalii.

La temperaturi ridicate, reacţionează cu CO2 pentru a forma carbură:

5Sr + 2CO2 = SrC2 + 4SrO

Săruri de stronțiu ușor solubile cu anioni CI, Ia, NO3p. Săruri cu anioni F?, S042?, CO32?, PO43? ușor solubil (Poluektov, 1978).

contaminare radioactivă cu stronțiu

2. Principalele surse de stronțiu din mediul natural și organismele vii

Stronțiul este o componentă a microorganismelor, plantelor și animalelor. La radiolarii marini, scheletul este format din sulfat de stronțiu - celestină. Algele marine conțin 26-140 mg de stronțiu la 100 g de substanță uscată, plante terestre - aproximativ 2,6, animale marine - 2-50, animale terestre - aproximativ 1,4, bacterii - 0,27-30. Acumularea de stronțiu de către diverse organisme depinde nu numai de tipul și caracteristicile acestora, ci și de raportul dintre conținutul de stronțiu și alte elemente, în principal calciu și fosfor, din mediu.

Animalele primesc stronțiu prin apă și hrană. Unele substanțe, cum ar fi polizaharidele algelor, interferează cu absorbția stronțiului. Stronțiul se acumulează în țesutul osos, a cărui cenușă conține aproximativ 0,02% stronțiu (în alte țesuturi - aproximativ 0,0005%).

Ca urmare a testelor nucleare și a accidentelor la centralele nucleare, un numar mare de stronțiu-90 radioactiv, care are un timp de înjumătățire de 29,12 ani. Până când testarea armelor atomice și cu hidrogen în cele trei medii a fost interzisă, numărul victimelor stronțiului radioactiv a crescut de la an la an.

În termen de un an de la finalizarea exploziilor nucleare atmosferice, ca urmare a autopurificării atmosferei, majoritatea produselor radioactive, inclusiv stronțiul-90, au căzut din atmosferă la suprafața pământului. Poluarea mediului natural din cauza eliminării din stratosferă a produselor radioactive ale exploziilor nucleare efectuate la locurile de testare ale planetei în anii 1954-1980 joacă acum un rol secundar, contribuția acestui proces la poluare. aerul atmosferic 90Sr este cu două ordine de mărime mai mic decât de la ridicarea vântului de praf din sol contaminat în timpul teste nucleareși ca urmare a accidentelor cu radiații.

Stronțiul-90, împreună cu cesiu-137, sunt principalii radionuclizi poluanți din Rusia. Situația radiațiilor este afectată semnificativ de prezența zonelor contaminate apărute ca urmare a accidentelor la centrala nucleară de la Cernobîl în 1986 și la AP Mayak în Regiunea Chelyabinskîn 1957 („accident de la Kyshtym”), precum și în vecinătatea unor întreprinderi din ciclul combustibilului nuclear.

Acum, concentrația medie de 90Sr în aerul din afara teritoriilor contaminate ca urmare a accidentelor de la Cernobîl și Kiștym a atins nivelurile observate înainte de accidentul de la centrala nucleară de la Cernobîl. Sistemele hidrologice asociate cu zonele contaminate în timpul acestor accidente sunt afectate semnificativ de spălarea stronțiului-90 de pe suprafața solului.

Odată ajuns în sol, stronțiul, împreună cu compușii de calciu solubili, intră în plante. Leguminoasele, culturile de rădăcină și tuberculi acumulează cel mai mult 90Sr, în timp ce cerealele, inclusiv cerealele, și inul acumulează mai puțin. În semințe și fructe se acumulează semnificativ mai puțin 90Sr decât în ​​alte organe (de exemplu, în frunzele și tulpinile grâului există de 10 ori mai mult 90Sr decât în ​​cereale).

Din plante, stronțiul-90 poate trece direct sau prin animale în corpul uman. Stronțiul-90 se acumulează într-o măsură mai mare la bărbați decât la femei. În primele luni de viață ale unui copil, depunerea de stronțiu-90 este cu un ordin de mărime mai mare decât la un adult; intră în organism cu lapte și se acumulează în țesutul osos cu creștere rapidă.

În ceea ce privește nivelul abundenței fizice în scoarța terestră, stronțiul ocupă locul 23 - fracția sa de masă este de 0,014% (în litosferă - 0,045%). Fracția molară a metalului din scoarța terestră este de 0,0029%. Stronțiul este conținut în apa de mare (8 mg/l).În natură, stronțiul apare sub forma unui amestec de 4 izotopi stabili 84Sr (0,56%), 86Sr (9,86%), 87Sr (7,02%), 88Sr (82). 56%) (Orlov, 2002).

3. Parametri igienici pentru utilizarea stronțiului

Stronțiul este slab absorbit în tractul intestinal, iar cea mai mare parte a metalului care intră în organism este excretat. Stronțiul rămas în organism înlocuiește calciul și se acumulează în cantități mici în oase. Cu o acumulare semnificativă de stronțiu, există posibilitatea de a suprima procesul de calcificare a oaselor în creștere și de a opri creșterea. Stronțiul neradioactiv reprezintă un pericol pentru sănătatea umană, iar cantitatea sa din produse este supusă controlului conform cerințelor FAO/OMS (Kaplin, 2006).

Radionuclizii care intră în biosferă provoacă numeroase consecințe asupra mediului. Ca urmare a scurgerii de suprafață, radionuclizii se pot acumula în depresiuni, goluri și alte elemente de relief acumulative. Nuclizii intră în plante și migrează viguros prin lanțurile trofice. Microorganismele din sol acumulează elemente radioactive, care sunt ușor de detectat prin autoradiografie. Pe baza acestui principiu, se dezvoltă metode de identificare a populațiilor microbiene pentru diagnosticarea provinciilor geochimice cu conținut ridicat de radionuclizi.

Studiul comportamentului radionuclizilor este de o importanță deosebită în legătură cu intrarea acestora în lanțul „sol – plantă – animal – om”. Diferențele dintre specii în conținutul de nuclizi din plante se datorează naturii distribuției sistemelor radiculare.

În funcție de scara radionuclizilor care intră în fitomasă, comunitățile de plante sunt dispuse în următoarele serii: stepă de iarbă pene > lunca bluegrass-ovăz > lunca forb-grass. Acumularea maximă de radionuclizi se observă la plantele din familia cerealelor, urmate de plante medicinale; leguminoasele acumulează cel mai mic număr de nuclizi.

Stronțiul-90 este ușor adsorbit de sol prin schimb de cationi sau fixat de materia organică din sol pentru a forma compuși insolubili. Irigarea și cultivarea intensivă a solului pot accelera procesul de scurgere în profil. De asemenea, este posibilă îndepărtarea stronțiului-90 ape de suprafata cu acumulare ulterioară în depresiuni (depresiuni) ale reliefului.

De regulă, în culturile agricole, acumularea maximă de stronțiu-90 se observă în rădăcini, mai puțin în frunze și cantități nesemnificative în fructe și cereale. Stronțiul-90 se transmite cu ușurință prin lanțuri trofice la animale și la oameni, tinde să se acumuleze în oase și dăunează foarte mult sănătății.

Concentrațiile maxime admise (MPC) de stronțiu-90 în aerul spațiilor de lucru sunt de 0,185 (Bq/l), în apa rezervoarelor deschise 18,5 (Bq/l). Nivelurile admise de 90Sr în produsele alimentare în conformitate cu cerințele SanPiN 2.3.2.1078-01 sunt în cereale, brânză, pește, cereale, făină, zahăr, sare 100-140 (Bq/kg), carne, legume, fructe, unt, pâine, paste - 50-80 (Bq/kg), ulei vegetal 50-80 (Bq/l), lapte - 25, bând apă- 8 (Bq/l) (Orlov, 2002).

4. Caracteristicile toxicologice ale stronțiului

Sărurile și compușii de stronțiu sunt substanțe cu toxicitate scăzută, dar excesul de stronțiu afectează țesutul osos, ficatul și creierul. Fiind aproape de calciu în proprietățile chimice, stronțiul diferă puternic de acesta prin acțiunea sa biologică. Conținutul excesiv al acestui element în sol, ape și produse alimentare provoacă „boala Urov” la oameni și animale (numit după râul Urov din Transbaikalia de Est) - deteriorarea și deformarea articulațiilor, întârzierea creșterii și alte tulburări.

Izotopii radioactivi ai stronțiului sunt deosebit de periculoși. Stronțiul radioactiv se acumulează în schelet și astfel expune corpul la expunerea radioactivă pe termen lung. Efectul biologic al 90Sr este legat de natura distribuției sale în organism și depinde de doza de iradiere b creată de acesta și de radioizotopul său fiică 90Y. Cu aportul prelungit de 90Sr în organism, chiar și în cantități relativ mici, ca urmare a iradierii continue a țesutului osos, se poate dezvolta leucemie și cancer osos. Dezintegrarea completă a stronțiului-90 eliberat în mediu va avea loc abia după câteva sute de ani.

Există puține informații despre toxicitatea Sr pentru plante, iar plantele variază foarte mult în ceea ce privește toleranța la acest element. Conform lui Shacklett et al., nivelul toxic de Sr pentru plante este de 30 mg/kg cenuşă (Kaplin, 2006; Kabata-Pendias, 1989).

5. Abordări de eșantionare

Eșantionarea este prima și destul de simplă, dar în același timp importantă etapă a analizei. Există mai multe cerințe pentru eșantionare:

1. Recoltarea probei trebuie să fie aseptică și efectuată cu ajutorul unui prelevator steril într-un recipient steril, care trebuie să fie închis ermetic pentru transportul probei la laborator.

2. Eșantionul trebuie să fie reprezentativ, adică să aibă un volum suficient, a cărui dimensiune este determinată de cerințele pentru conținutul unui anumit microorganism și să fie produs într-un loc care să asigure adecvarea probei la întregul volum al obiectului analizat.

3. Proba recoltată trebuie procesată imediat, în cazul în care prelucrarea imediată nu este posibilă, trebuie păstrată la frigider.

Pentru a obține rezultate reproductibile, un experiment necesită o atenție deosebită la toate detaliile. Una dintre sursele de erori în determinarea Sr este eterogenitatea probei și nereprezentativitatea suprafeței. Dacă măcinați o probă solidă (pulbere de minereu, stânci, produse de îmbogățire, amestecuri brute, săruri etc.) ajunge la 100 mesh sau mai puțin, atunci astfel de probe pot fi considerate complet omogene datorită puterii mari de penetrare a radiațiilor dure. Pentru a reduce efectele absorbției și excitației care distorsionează graficele de calibrare, proba analizată este diluată cu o substanță transparentă la raze X (polistiren, acid boric, amidon, hidroxid de aluminiu, apă etc.). Gradul de diluție se determină experimental. Eșantionul sub formă de pulbere cu diluant distribuit uniform și standard intern este brichetat sau dizolvat. Grosimea brichetei (tabletei) trebuie să fie suficient de mare (aproximativ 1-2 mm) pentru ca intensitatea radiației probei să nu depindă de mărimea probei. Brichetele (tabletele) preparate sunt potrivite pentru măsurători repetate. Substanța de testat poate fi plasată sub formă de pulbere direct în cuvele dispozitivului. Eșantionul de pulbere poate fi plasat într-un suport de plexiglas și presat sub o peliculă polimerică sau aplicat pe un film adeziv (Orlov, 2002; Poluektov, 1978).

6. Metode analitice pentru determinarea stronțiului în probe

La determinarea Sr în obiecte naturale și industriale, metodele spectrale sunt cele mai utilizate - spectrografie de emisie și fotometrică cu flacără. Recent, metoda de absorbție atomică a fost utilizată pe scară largă. Metoda fotometrică, care necesită separarea preliminară a stronțiului de alte elemente, este folosită relativ rar. Din același motiv, precum și din cauza duratei analizei, metodele gravimetrice și titrimetrice nu sunt aproape niciodată utilizate.

1. Metode gravimetrice

Metodele gravimetrice sunt utilizate pentru determinarea stronțiului în majoritatea cazurilor după separarea acestuia de alte elemente alcalino-pământoase.

2. Metode titrimetrice

Determinarea titrimetrică a stronțiului se poate face după ce acesta a fost separat de toate sau majoritatea elementelor interferente. Cea mai utilizată metodă este metoda complexometrică.

3. Metode spectrofotometrice de determinare

Aceste metode pot fi împărțite în directe și indirecte. Metodele directe se bazează pe reacțiile de formare a compușilor colorați atunci când reactivii acționează asupra ionilor de stronțiu. În metodele indirecte, stronțiul este precipitat sub formă de compus puțin solubil cu un reactiv colorat prezent în exces; precipitatul este separat și concentrația de stronțiu din probă este determinată de cantitatea de reactiv nelegat.

Exemple de metode de determinare directă:

Determinarea stronțiului cu nitroortanil C (nitrocromazo) sau orthanil C. Bariul și plumbul (2) interferează cu determinarea, dând o reacție de culoare cu reactivul; zirconiu, titan, taliu și alte elemente duc la o subestimare accentuată a rezultatelor. Sensibilitate 0,05 pg/ml.

Determinarea stronțiului cu dimetilsulfanazo III și dimetilsulfanazo

Elementele grupelor III-VI ale acestora trebuie eliminate. Cantitatea de săruri de amoniu și metale alcaline nu trebuie să depășească 10 mg. Sulfații și fosfații interferează dacă există mai mult de 0,03 mmol. Multe metale, inclusiv Ca și Mg, interferează cu determinarea, ce se întâmplă dacă conținutul lor este în probă? 0,3 umol, şi Cu(II) -0,25 umol. Există și multe alte restricții.

Determinarea stronțiului cu carboxinitrază

Reacția stronțiului cu carboxinitraza este una dintre cele mai sensibile. Folosind această reacție, se determină 0,08-0,6 μg/ml.

Metode indirecte de determinare a stronțiului

Datorită selectivității reduse, metodele indirecte nu sunt utilizate în prezent, așa că vor fi menționate doar: metoda 8-hidroxichinolinei; metoda folosind acid picrolonic; determinarea stronțiului cu ajutorul cromatului.

4. Metode electrochimice

Metoda polarografică

Determinarea stronțiului este interferată de ionii de bariu (dar aceasta poate fi eliminată prin selectarea unui fond adecvat, care este (C2H5)4NBr în etanol absolut). În prezența concentrațiilor aproximativ egale de Mg și Ca, determinarea Sr este imposibilă. Ba, Ca, Na, K ar trebui să fie separate preliminar dacă concentrațiile lor depășesc semnificativ concentrația de Sr.

Metoda polarografică diferențială

Face posibilă determinarea unor cantități mici de stronțiu în prezența unor cantități mari de Na și K. Sensibilitate - 0,0001 mol Sr/mol sare.

Polarografie inversă

Vă permite să determinați stronțiul în concentrații foarte mici (10-5 - 10-9 M) dacă este mai întâi concentrat într-o picătură de mercur prin electroliză și apoi supus dizolvării anodice. Se folosește tehnologia oscilografică. Eroarea medie este de 3-5%.

Metoda conductometrică

Determinările se efectuează după separarea preliminară a grupului de elemente Li, K, Na, Ca și Ba incluse în sărurile solubile ale materialelor de construcție.

5. Metode spectrale

Metoda spectrografică (scânteie și arc).

Cele mai intense linii Sr se află în regiunea vizibilă a spectrului: 4607,33; 4077,71 și 4215,52 A, ultimele 2 fiind în zona benzilor cyan. Prin urmare, atunci când sunt utilizate pentru analiza unui arc cu electrozi de carbon, aceste linii sunt mai puțin potrivite. Linia 4607.33 A se caracterizează printr-o puternică auto-absorbție, de aceea se recomandă utilizarea ei atunci când se determină doar concentrații scăzute de Sr (sub 0,1%). La conținuturi ridicate, sunt utilizate liniile Sr 4811.88 și 4832.08 A, precum și 3464.46 A. În regiunea ultravioletă a spectrului sunt utilizate linii mult mai slabe 3464.46 și 3380.71 A, ultima fiind situată în regiunea spectrului. spectru cu fundal. Pentru a stabiliza temperatura de ardere a arcului, a elimina influența Ca, Mg, Na și a obține o precizie mai mare în determinarea Sr, se folosesc amestecuri tampon. Pentru a elimina benzile de cianură, determinarea Sr este efectuată în argon sau probele sunt transformate în compuși cu fluor. Sensibilitatea determinării Sr într-un arc este de 5*10-5 - 1*10-4%, eroare relativă determinarea ±4-15%.Utilizarea unei descărcări cu arc pulsat de curent mare în argon poate crește semnificativ sensibilitatea determinării Sr (3 * 10-12 g). Sensibilitatea determinării Sr într-o scânteie este (1-5) * 10-4%. Eroare de determinare ±4-6%. Pentru a crește acuratețea și sensibilitatea absolută a analizei, precum și pentru a elimina influența liniilor de interferență ale elementelor străine, se propune utilizarea unui interferometru încrucișat cu un spectrograf.

Fotometria emisiei de flacara

Datorită simplității și fiabilității sale, metoda fotometrică cu flacără pentru determinarea stronțiului este utilizată pe scară largă, în special în analiza rocilor și mineralelor, a apelor naturale și uzate, a materialelor biologice și a altor materiale. Este potrivit pentru determinarea atât a conținuturilor mici cât și mari ale elementului cu o precizie destul de mare (1-2 rel.%) și sensibilitate, iar în majoritatea cazurilor determinarea stronțiului poate fi efectuată fără separare de alte elemente. Cea mai mare sensibilitate se obține atunci când se utilizează echipamente cu înregistrare automată a spectrului și flăcări la temperatură ridicată. Cea mai mare sensibilitate este atinsă folosind plasmă RF de 0,00002 pg Sr/ml.

Cu metoda de evaporare în impulsuri, limita absolută de detecție pentru Sr este de 1*10-13-2*10-12 g (flacără amestec acetilenă-protoxid de azot). Cu cantități suficient de mari de probă (~10 mg), limita relativă a conținutului de stronțiu determinat se reduce la 1 * 10-7%, în timp ce atunci când soluția de probă este introdusă în flacără cu ajutorul unui pulverizator, aceasta este egală cu 3 * 10-5%.

Spectrofotometrie de absorbție atomică

Sr este determinat prin măsurarea absorbției luminii de către atomii săi. Cea mai des folosită linie este stronțiul 460,7 nm, cu o sensibilitate mai mică, stronțiul poate fi determinat folosind liniile 242,8; 256,9; 293,2; 689,3 nm. Când se utilizează flăcări la temperatură înaltă, stronțiul poate fi determinat și prin linia ionică 407.8 (spectroscopie de absorbție ionică).Există două tipuri de interferență în această metodă de analiză. Primul tip de interferență este asociat cu formarea de compuși foarte volatili și se manifestă în flacăra unui amestec de acetilenă și aer. Cel mai des se remarcă influența cationilor Al, Ti, Zr și a altor anioni PO4 și SiO3.Un alt tip de interferență se datorează ionizării atomilor de stronțiu, de exemplu din cauza influenței Ca și Ba, o creștere a absorbției atomice. din prezenţa Na şi K etc. Sensibilitatea de detecţie a stronţiului 1 *10-4-4*10-12 g.

6. Metoda de activare

Cea mai utilizată metodă este determinarea activității 87mSr. În cele mai multe cazuri, determinarea se face prin măsurarea activității după separarea radiochimică a Sr, care se realizează folosind metode de precipitare, extracție și schimb ionic.

Utilizarea unui spectrometru g de înaltă rezoluție face posibilă creșterea preciziei metodei și reducerea numărului de operațiuni de separare, deoarece este posibil să se determine Sr în prezența unui număr de elemente străine. Sensibilitatea detectării stronțiului este de aproximativ 6*10-5 g/g.

7. Metoda spectrometrică de masă

Spectroscopia de masă este utilizată pentru a determina compoziția izotopică a stronțiului, cunoașterea căreia este necesară la calcularea vârstei geologice a probelor folosind metoda rubidiu-stronțiu și la determinarea cantităților de urme de stronțiu în diferite obiecte folosind metoda diluării izotopilor. Sensibilitatea maximă absolută pentru determinarea Sr folosind metoda spectrală a masei scânteii în vid este 9*10-11.

8. Metoda fluorescenței cu raze X

Metoda fluorescenței cu raze X pentru determinarea stronțiului a găsit recent o utilizare din ce în ce mai mare. Avantajul său este capacitatea de a efectua analize fără a distruge proba și viteza de execuție (analiza durează 2-5 minute). Metoda exclude influența bazei, reproductibilitatea acesteia este de ± 2-5%. Sensibilitatea metodei (1-1SG4 -- 1-10~3% Sr) este suficientă pentru majoritatea scopurilor.

Metoda XRF se bazează pe colectarea și analiza ulterioară a unui spectru obținut prin expunerea materialului studiat la radiații de raze X. Când este iradiat, atomul intră într-o stare excitată, însoțită de ionizare la un anumit nivel. Atomul rămâne într-o stare excitată pentru un timp extrem de scurt, aproximativ o 10-7 secunde, după care revine într-o poziție calmă (starea fundamentală). În acest caz, electronii din învelișurile exterioare fie umplu golurile rezultate, iar energia în exces este emisă sub formă de foton, fie energia este transferată către un alt electron din învelișurile exterioare (electronul Auger). În acest caz, fiecare atom emite un fotoelectron cu o energie de o valoare strict definită. Apoi, în funcție de energia și numărul de quante, se judecă structura materiei (Orlov, 2002; Poluektov, 1978).

7. Selectarea tipului de indicator. Caracteristicile populației utilizate pentru a evalua starea populației sub influența stronțiului

Bioindicația este detectarea și determinarea încărcărilor naturale și antropice semnificative pentru mediu pe baza reacțiilor organismelor vii la acestea direct în habitatul lor. Obiectele vii (sau sistemele) sunt celule, organisme, populații, comunități. Cu ajutorul lor, pot fi evaluați atât factorii abiotici (temperatura, umiditatea, aciditatea, salinitatea, conținutul de poluanți etc.), cât și factorii biotici (bunăstarea organismelor, populațiile și comunitățile acestora).

Există mai multe forme diferite de bioindicație. Dacă două reacții identice sunt cauzate de factori antropici diferiți, atunci aceasta va fi o bioindicație nespecifică. Dacă anumite modificări pot fi asociate cu influența oricărui factor, atunci acest tip de bioindicație se numește specific.

Utilizarea metodelor biologice pentru evaluarea mediului presupune identificarea speciilor de animale sau plante care sunt sensibile la un anumit tip de impact. Organismele sau comunitățile de organisme ale căror funcții vitale sunt atât de strâns corelate cu anumiți factori de mediu încât pot fi utilizați pentru a le evalua sunt numite bioindicatori.

Tipuri de bioindicatori:

1. Sensibilă. Reacționează rapid cu abateri semnificative de la normă. De exemplu, abaterile în comportamentul animalelor și în reacțiile fiziologice ale celulelor pot fi detectate aproape imediat după apariția factorului perturbator.

2. Reîncărcabil. Acumulează impacturi fără a manifesta perturbări. De exemplu, o pădure aflată în stadiile inițiale de poluare sau călcare în picioare va fi aceeași în principalele sale caracteristici (compoziția speciei, diversitate, abundență etc.). Abia după ceva timp vor începe să dispară specii rare, se va schimba formele predominante, se va modifica numărul total de organisme etc. Astfel, comunitatea forestieră ca bioindicator nu va detecta imediat perturbarea mediului.

Un indicator biologic ideal trebuie să îndeplinească o serie de cerințe:

Să fie caracteristic unor condiții date, să aibă o abundență mare într-un anumit ecotop;

Trăiește într-un loc dat pentru un număr de ani, ceea ce face posibilă urmărirea dinamicii poluării;

Să fie în condiții convenabile pentru prelevare;

Caracterizat printr-o corelație pozitivă între concentrația de poluanți din organismul indicator și obiectul de studiu;

Are toleranță ridicată la o gamă largă de substanțe toxice;

Răspunsul unui bioindicator la un anumit efect fizic sau chimic trebuie să fie clar exprimat, adică specific, ușor de înregistrat vizual sau cu ajutorul instrumentelor;

Bioindicatorul trebuie utilizat în condițiile naturale ale existenței sale;

Bioindicatorul trebuie să aibă o perioadă scurtă de ontogeneză, astfel încât să fie posibilă monitorizarea influenței factorului asupra generațiilor ulterioare.

În scopul bioindicației contaminării radioactive a solurilor, locuitorii solului sedentari cu o perioadă lungă de dezvoltare (viermi de pământ, centipede, larve de gândaci) sunt cei mai convenabili.

De mare importanță în indicarea unor niveluri relativ scăzute de contaminare a solului cu radionuclizi este studiul modificărilor caracterelor morfologice caracteristice la speciile de artropode din sol. Astfel de tulburări sunt adesea cauzate de mutații genetice cauzate de expunerea la radiații. În părțile nepoluate ale gamei acestor specii, astfel de caractere se modifică ușor. Cele mai vizibile abateri în condițiile contaminate includ modificări în distribuția perilor pe corpul colacilor, colacilor, colacilor dublu, coazilor și centipedelor.

Un bun indicator al contaminării corpurilor de apă cu radionuclizi sunt moluștele lacustre și crustaceele dafnie, care pot fi recomandate ca obiecte de testare pentru acest tip de contaminare. Reacția moluștelor la conținutul crescut de radionuclizi din rezervor a fost exprimată în modificări ale culorii corpului și a cochiliei, parametrii morfometrici, inhibarea metabolismului generativ și plastic și perturbarea reacției embrionilor la condițiile climatice ale sezonului. . În dafnia din corpurile de apă poluate s-a observat moartea unor indivizi din populație și o creștere a fertilității și a dimensiunii corporale.

În ecosistemele acvatice, plantele acvatice sunt, de asemenea, un bioindicator de încredere al situației radiațiilor. În special, Elodea canadensis sau ciuma apelor, care se dezvoltă bine în apele dulci și salmastre, acumulează intens radionuclizi 90Sr, 137Cs, care nu sunt detectați în timpul monitorizării standard de radiație a apelor. Acest tip poate fi utilizat pe scară largă în rezervoarele de decantare pentru tratarea apelor uzate de la radionuclizi.

În ecosistemele terestre, indicatorii buni care acumulează radionuclizi, în special 90Sr, includ mușchi de sphagnum, ace de pin și molid, urzică, poal, pelin, trifoi roz, trifoi târâtor, timothy, paie, mazăre de șoarece, nai cu frunze rigide, crin de mai. de vale, iarba de râu, iarba de arici, iarba de grâu pieptănată etc. Pe măsură ce aceste plante acumulează radionuclizi, conținutul de mangan din cenușa lor scade de 3-10 ori (Turovtsev, 2004).

8. Metode toxicologice de evaluare a impactului dozei actuale de stronțiu asupra componentelor biotei

Biotestarea este una dintre tehnicile de cercetare în monitorizarea biologică, care este utilizată pentru a determina gradul de efect dăunător substanțe chimice, potențial periculoase pentru organismele vii în condiții experimentale controlate de laborator sau de teren prin înregistrarea modificărilor indicatorilor semnificativi biologic (funcții de testare) a obiectelor de testare supuse studiului, cu evaluarea ulterioară a stării acestora în conformitate cu criteriul de toxicitate selectat.

Scopul biotestării este de a identifica la organismele acvatice gradul și natura toxicității apei contaminate cu substanțe biologic periculoase și de a evalua posibilul pericol al acestei ape pentru organismele acvatice și pentru alte organisme.

Ca obiecte pentru biotestare, sunt folosite o varietate de organisme de testare - obiecte biologice experimentale expuse la anumite doze sau concentrații de otrăvuri care le provoacă unul sau altul efect toxic, care este înregistrat și evaluat în experiment. Acestea pot fi bacterii, alge, nevertebrate, precum și vertebrate.

Pentru a garanta prezența unui agent toxic cu compoziție chimică necunoscută, trebuie utilizat un set de obiecte, reprezentând diferite grupuri ale comunității, a căror stare este evaluată în funcție de parametrii legați de diferite niveluri de integritate.

Un biotest este înțeles ca o evaluare (test) în condiții strict definite a efectului unei substanțe sau al unui complex de substanțe asupra organismelor vii prin înregistrarea modificărilor unuia sau altui indicator biologic (sau fiziologic-biochimic) al obiectului studiat în comparație cu Control. Principala cerință pentru biotestele este sensibilitatea și viteza de răspuns, un răspuns clar la influențele externe. Există biotesturi acute și cronice. Primele sunt concepute pentru a obține informații expres despre toxicitatea substanței de testat pentru un organism de testat dat, cele din urmă sunt concepute pentru a identifica efectul pe termen lung al substanțelor toxice, în special concentrațiile scăzute și ultra-scăzute (Turovtsev, 2004).

Experienta proprie

Tema: Determinarea stării ecologice a teritoriului pentru conținutul de stronțiu

Scop: identificarea zonelor nefavorabile ale regiunii de studiu și diferențierea evaluării contaminării lor cu stronțiu

Metodologie: Metoda se desfășoară prin biotestare și include prelevarea de bioindicatori, uscarea acestora la o greutate constantă, izolarea unei probe medii, determinarea conținutului de stronțiu total din aceasta, compararea valorilor obținute cu datele stabilite, depășind care se determină starea ecologică a teritoriului, în timp ce bioindicatorii folosesc butași de plante sălbatice de vegetație de luncă-stepă sau monoculturi de plante agricole anuale și perene, prelevarea de probe se efectuează în perioada fenofazei de înflorire prin cosirea completă a vegetației de la 1 m 2 din acestea din urmă în o cantitate egală cu 1 probă la 1000-5000 ha pentru teritoriul unei regiuni mari și pentru agrocenoza locală în cantitate de 1 probă la 100 ha, în timp ce izolarea stronțiului din proba medie se realizează cu acid azotic concentrat, urmată de determinarea acestuia în extract prin metoda adsorbției atomice, iar valorile obținute sunt comparate cu conținutul de fond de stronțiu în masa uscată la aer a butașilor medii de vegetație sălbatică. Pentru a compara datele obținute, se folosesc valorile conținutului de fond de stronțiu în masa uscată la aer a butașilor medii de vegetație sălbatică în intervalul de la 20 la 500 mg/kg.

Progresul lucrărilor: Pentru biotestarea districtului Vargashinsky din regiunea Kurgan, cu o suprafață de 10.000 de hectare, selectăm 10 eșantioane de butași de dimensiuni medii din specii sălbatice de vegetație de stepă de luncă. Pentru a face acest lucru, selectăm 10 locuri de prelevare în mod uniform în întreaga regiune în timpul fenofazei vegetației înflorite. Așezăm pe vegetație un cadru de 1 x 1 m și fixăm șantierul în funcție de densitatea arboretului de iarbă, dar în așa fel încât volumul de masă vegetală din fiecare amplasament să fie de minim 1 kg. Partea de pământ a stratului de iarbă din cadrul cadrului este tăiată complet cu un cuțit sau alt instrument adecvat. Înălțimea de tăiere a plantelor este de cel puțin 3 cm de suprafața solului. Probele de plante sunt uscate la o stare de uscare la aer într-un cuptor timp de 3 ore la o temperatură de 105°C, apoi se răcesc într-un esicator și se cântăresc. Repetăm ​​uscarea timp de 1 oră și cântărirea ulterioară până când ajungem la o greutate constantă (diferența de greutate în timpul a două cântăriri succesive nu trebuie să fie mai mare de 0,1% din greutatea inițială a probei). Mai întâi măcinam proba uscată și selectăm o probă medie cu o greutate de cel puțin 200 g folosind metoda sfertării.Izolăm stronțiul după cum urmează. Luăm o probă de 1 g din proba uscată în sferturi și o macinăm într-o moară de laborator de bază IKA All cu o viteză de 25.000 rpm până la o dimensiune a particulelor de 0,001-0,1 mm. Din masa zdrobită pe o balanță analitică luăm o probă de 100 mg, pe care o punem într-o eprubetă conică de polietilenă cu un volum de 50 ml (tip Rustech) și umplem cu acid azotic concentrat cu un volum de 1 ml. Păstrați proba analizată în această formă timp de cel puțin 1 oră. Apoi aduceți volumul la 50 ml cu apă distilată; precipitatul este filtrat, iar extractul este analizat pentru conținutul de stronțiu brut prin metoda de adsorbție atomică pe un spectrofotometru atomic "AAS Kvant Z.ETA". Dacă există 10 probe analizate, rezultatele măsurătorilor sunt mediate.

Pe baza rezultatelor studiului, putem spune că principalele surse de stronțiu (în cea mai mare parte oxidul său) sunt apele uzate industriale din diverse industrii, iar în producția agricolă - îngrășămintele și ameliorații care conțin fosfor și fosfor. Sursă naturală este procesul de alterare a rocilor și mineralelor.

Distribuția, comportamentul și concentrația toxicului în medii naturale depinde de relief (panta terenului din zona zonei industriale, flexibilitatea substratului pentru degradare etc.), condițiile climatice (temperatura aerului și a solului, cantitatea de precipitații pe unitatea de suprafață, viteza vântului), fizico-chimic , starea biologică și nutrițională a solului (prezența și raportul dintre microorganisme și ciuperci, condiții redox și acido-bazice, prezența elementelor minerale de nutriție etc.), precum și căile de intrare (cu curgeri permanente și temporare de apă, cu precipitații din atmosferă, evaporarea apelor subterane mineralizate) și alți factori.

Fiind un element de bioabsorbție și acumulare active, precum și un analog al calciului, stronțiul intră cu ușurință în lanțurile trofice din sol în plante și organismele animale, acumulându-se în anumite organe și țesuturi. La plante - în țesuturile mecanice ale organelor vegetative, la animale - în țesutul osos, rinichi și ficat. Dar in functie de caracteristici biologice organism și proprietățile mediului, elementul se acumulează în cantități diferite și este excretat în rate diferite.

Stronțiul inhibă dezvoltarea microorganismelor, plasând majoritatea acestora în zona de rezistență și perturbă creșterea și activitatea vitală a ciupercilor, nevertebratelor și crustaceelor. Radionuclidul de stronțiu provoacă mutații la nivel genetic, care ulterior se manifestă prin modificări morfologice.

Toxicul are o capacitate mare de migrare, mai ales într-un mediu lichid (rezervoare, soluție de sol, țesuturi conducătoare ale plantelor, bilă și sistemul circulator atât al omului, cât și al animalelor). Dar, în anumite condiții de sol și de mediu, are loc precipitarea și acumularea acestuia.

Stronțiul inhibă fluxul de calciu și parțial fosfor în organismele vii. În acest caz, structura membranelor și a sistemului musculo-scheletic, compoziția sângelui, a fluidului cerebral etc. sunt perturbate.

Examinând metodele analitice de determinare a substanțelor toxice în probe, putem concluziona că multe metode sunt capabile să concureze cu analiza fluorescenței cu raze X și chiar să o depășească ca sensibilitate, dar în același timp au unele dezavantaje. De exemplu: necesitatea unei separări preliminare, sedimentarea elementului care se determină, influența interferentă a elementelor străine, influența semnificativă a compoziției matricei, suprapunerea liniilor spectrale, pregătirea îndelungată a probei și reproductibilitatea slabă a rezultatelor, costul ridicat al echipamentului și al funcționării acestuia. .

De asemenea metode biologice testele sunt un grup de metode de analiză extrem de sensibile și se disting prin simplitate, nepretențiune comparativă cu condițiile de laborator, cost redus și versatilitate.

promoții

În regiunile cu contaminare radioactivă, măsurile de protecție a populației ar trebui să vizeze:

Reducerea conținutului de radionuclizi din produsele alimentare de origine vegetală și animală prin agro-recuperare și măsuri veterinare. La animalele care au primit absorbanți de stronțiu (sulfat de bariu, bentonită și preparate modificate pe baza acestora), în timpul accidentului de la Cernobîl, folosind aceste măsuri, s-a putut realiza o reducere de 3-5 ori a depunerilor de radionuclizi în țesutul osos al animalelor. ;

Pentru prelucrarea tehnologică a materiilor prime contaminate;

Pentru prelucrarea culinară a produselor alimentare, înlocuirea produselor alimentare contaminate cu altele curate.

Atunci când lucrați cu stronțiu radioactiv, este necesar să respectați regulile sanitare și standardele de siguranță radioactivă folosind măsuri speciale de protecție în conformitate cu clasa de lucru.

În prevenirea consecințelor radiațiilor, trebuie acordată o mare atenție creșterii rezistenței corpului victimelor (nutriție rațională, imagine sănătoasă viață, sport etc.).

Studiul și reglementarea aprovizionării și acumulării de stronțiu în elementele ecosistemului este un complex de activități complexe de cercetare de laborator și de teren, intensive în muncă și consumatoare de energie. Prin urmare, cea mai bună modalitate de a preveni pătrunderea substanțelor toxice în peisaje și organisme este monitorizarea obiectelor periculoase pentru mediu din zonă - surse de poluare.

Lista literaturii folosite

1. Isidorov V.A., Introducere în ecotoxicologia chimică: Tutorial. - Sankt Petersburg: Khimizdat, 1999. - 144 p.: ill.

2. Kaplin V.G., Fundamentele ecotoxicologiei: Manual. - M.: KolosS, 2006. - 232 p.: ill.

3. Kabata-Pendias A., Pendias X. Microelemente în sol și plante: Trad. din engleza - M.: Mir, 1989. - 439 p.: ill.

4. Orlov D.S., Ecologie și protecția biosferei în timpul poluării chimice: Manual de chimie, tehnologie chimică. si biol. specialist. universități/D.S. Orlov, L.K. Sadovnikova, I.N. Lozanovskaya.- M.: Mai sus. scoala, - 2002.- 334 p.: ill.

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

6. V.D. Turovtsev V.D., Krasnov V.S., Bioindicație: manual. - Tver: Tver. stat univ., 2004. - 260 p.

Postat pe Allbest.ru

Documente similare

Istoria descoperirii stronțiului. Fiind în natură. Prepararea stronțiului prin metoda aluminotermă și depozitarea acestuia. Proprietăți fizice. Proprietăți mecanice. Caracteristici atomice. Proprietăți chimice. Proprietăți tehnologice. Domenii de utilizare.

rezumat, adăugat 30.09.2008


Cesiul este unul dintre cele mai rare elemente chimice. Volumul mondial al producției de cesiu și conținutul său în microorganisme. Cesiu natural ca element mononuclid. Stronțiul este o componentă a microorganismelor, plantelor și animalelor. Conținutul de stronțiu în fructe de mare.

rezumat, adăugat 20.12.2010


Studiul complexelor de polimeri solubili în apă cu diferite clase de compuși. Proprietăți ale soluțiilor polimerilor cationici, caracteristici ale polielectroliților amfoteri. Efectuarea unui studiu viscometric al complexării EEAA/AA cu ionul de stronțiu.

lucrare de curs, adăugată 24.07.2010


Distribuția oxigenului în natură, caracteristicile sale ca element chimic și substanță simplă. Proprietățile fizice ale oxigenului, istoria descoperirii sale, metodele de colectare și producere în laborator. Aplicație și rol în corpul uman.

prezentare, adaugat 17.04.2011


Comportarea elementelor minereului în procesul de diferențiere a topiturii magmatice. Metode de determinare a rubidiului, stronțiului și niobiului, aplicarea acestora. Determinarea fluorescenței cu raze X a elementelor rare, bazele analizei. Efecte de matrice, metoda standard-fond.

lucru curs, adăugat 06/01/2009


Istoria descoperirii clorului ca element chimic, distribuția lui în natură. Conductibilitatea electrică a clorului lichid. Aplicații ale clorului: în producția de compuși plastici, cauciuc sintetic ca substanță toxică, pentru dezinfecția apei, în metalurgie.

prezentare, adaugat 23.05.2012


Caracteristicile sulfului ca element chimic în tabelul periodic, prevalența sa în natură. Istoria descoperirii acestui element, caracteristicile principalelor sale proprietăți. Specificul producției industriale și metodelor de extracție a sulfului. Cei mai importanți compuși ai sulfului.

prezentare, adaugat 25.12.2011


Istoria descoperirii clorului. Distribuție în natură: sub formă de compuși din minerale, în corpul oamenilor și al animalelor. Parametrii de bază ai izotopilor unui element. Proprietati fizice si chimice. Utilizarea clorului în industrie. Măsuri de siguranță.

prezentare, adaugat 21.12.2010


Caracteristicile bromului ca element chimic. Istoria descoperirii, a ființei în natură. Proprietățile fizice și chimice ale acestei substanțe, interacțiunea sa cu metalele. Prepararea bromului și utilizarea sa în medicină. Rolul său biologic în organism.

prezentare, adaugat 16.02.2014


Echilibre de fază, moduri de sinteză și proprietăți ale stronțiului, soluții solide care conțin bariu de compoziție (Sr1-xBax) 4M2O9 (M-Nb, Ta) cu structură de perovskit. Caracteristicile substanțelor inițiale și prepararea acestora. Metode de calcul al structurii electronice a solidelor.