Chemické vlastnosti Stroncium - charakteristika vlastností s fotografiou, jeho biologická úloha v ľudskom tele, liečba liekmi na báze chemického prvku

stroncium(lat. Stroncium), Sr, chemický prvok II. skupiny Mendelejevovej periodickej sústavy, atómové číslo 38, atómová hmotnosť 87,62, strieborno-biely kov. Prírodné stroncium pozostáva zo zmesi štyroch stabilných izotopov: 84 Sr, 86 Sr, 87 Sr a 88 Sr; najčastejšie je 88 Sr (82,56 %).

Rádioaktívne izotopy s hmotnostnými číslami od 80 do 97 boli umelo získané, vrátane. 90 Sr (T ½ = 27,7 roka), ktorý vzniká pri štiepení uránu. V roku 1790 škótsky lekár A. Crawford pri skúmaní nálezu blízko lokalite Stronshian (v Škótsku) minerál, o ktorom sa zistilo, že obsahuje predtým neznámu "zem", ktorá bola pomenovaná strontian. Neskôr sa ukázalo, že ide o oxid strontnatý SrO. V roku 1808 získal G. Davy elektrolýzou s ortuťovou katódou zmes zvlhčeného hydroxidu Sr(OH) 2 s oxidom ortuťnatým amalgám stroncia.

Distribúcia stroncia v prírode. Priemerný obsah stroncia v zemskej kôre (clarke) je 3,4·10 -2 % hm., v geochemických procesoch je satelitom vápnika. Je známych asi 30 minerálov stroncia; najvýznamnejšie sú celestín SrSO 4 a strontianit SrCO 3 . Vo vyvrelých horninách je stroncium prevažne v rozptýlenej forme a vstupuje ako izomorfná nečistota do kryštálovej mriežky minerálov vápnika, draslíka a bária. V biosfére sa stroncium hromadí v karbonátových horninách a najmä v sedimentoch soľných jazier a lagún (celestínske ložiská).

Fyzikálne vlastnosti stroncia. Pri izbovej teplote je mriežka stroncia plošne centrovaná kubická (α-Sr) s periódou a = 6,0848 Á; pri teplotách nad 248 °C sa transformuje na hexagonálnu modifikáciu (β-Sr) s periódami mriežky a = 4,32 Å a c = 7,06 Å; pri 614 °C sa transformuje na kubickú modifikáciu centrovanú na telo (γ-Sr) s periódou a = 4,85 Á. Atómový polomer 2,15 Á, iónový polomer Sr 2+ 1,20 Á. Hustota a-formy je 2,63 g/cm3 (20 °C); tpl 770 °C, tkip 1383 °C; merná tepelná kapacita 737,4 kJ/(kg K); elektrický odpor 22,76·10 -6 ohm·cm -1. Stroncium je paramagnetické, atómová magnetická susceptibilita pri izbovej teplote je 91,2·10 -6. Stroncium je mäkký tvárny kov, ktorý možno ľahko rezať nožom.

Chemické vlastnosti. Konfigurácia vonkajšieho elektrónového obalu atómu Sr 5s 2 ; v zlúčeninách má zvyčajne oxidačný stav +2. Stroncium je kov alkalických zemín Chemické vlastnosti m je podobný Ca a Ba. Kovové stroncium rýchlo oxiduje na vzduchu, pričom vytvára žltkastý povrchový film obsahujúci oxid SrO, peroxid SrO2 a nitrid Sr3N2. S kyslíkom pri normálnych podmienkach tvorí oxid SrO (sivobiely prášok), ktorý sa na vzduchu ľahko premieňa na uhličitan SrCO 3; energicky interaguje s vodou, pričom vzniká hydroxid Sr (OH) 2 - zásada silnejšia ako Ca (OH) 2. Pri zahrievaní na vzduchu sa ľahko vznieti a práškové stroncium sa na vzduchu samovoľne vznieti, preto je stroncium uložené v hermeticky uzavretých nádobách pod vrstvou petroleja. Rýchlo rozkladá vodu za uvoľňovania vodíka a tvorby hydroxidu. Pri zvýšených teplotách reaguje s vodíkom (>200 °C), dusíkom (>400 °C), fosforom, sírou a halogénmi. Pri zahrievaní vytvára s kovmi intermetalické zlúčeniny, ako sú SrPb 3 , SrAg 4 , SrHg 8 , SrHg 12 . Zo solí stroncia sú vo vode ľahko rozpustné halogenidy (okrem fluoridu), dusičnany, octany a chlorečnany; ťažko rozpustný uhličitan, síran, šťavelan a fosforečnan. Na jeho analytické stanovenie sa používa zrážanie stroncia vo forme oxalátu a síranu. Mnohé soli stroncia tvoria kryštalické hydráty obsahujúce 1 až 6 molekúl kryštalickej vody. Sulfid SrS sa postupne hydrolyzuje vodou; Nitrid Sr3N2 (čierne kryštály) sa ľahko rozkladá vodou, pričom sa uvoľňuje NH3 a Sr(OH)2. Stroncium sa dobre rozpúšťa v kvapalnom amoniaku, čím vznikajú tmavomodré roztoky.

Získanie stroncia. Hlavnými surovinami na výrobu zlúčenín stroncia sú koncentráty z obohatenia celestínu a strontianitu. Kovové stroncium sa získava redukciou oxidu strontnatého hliníkom pri 1100-1150 °C:

4SrO+ 2Al = 3Sr+ SrO Al203.

Proces sa uskutočňuje v elektrovákuových prístrojoch [pri 1 N/m2 (10-2 mm Hg)] s periodickým pôsobením. Pary stroncia kondenzujú na chladenom povrchu kondenzátora vloženého do prístroja; na konci redukcie sa aparatúra naplní argónom a roztaví sa kondenzát, ktorý steká do formy. Stroncium sa tiež získava elektrolýzou taveniny obsahujúcej 85 % SrCl2 a 15 % KCl, avšak pri tomto procese je prúdová účinnosť nízka a kov je kontaminovaný soľami, nitridom a oxidom. V priemysle sa elektrolýzou s kvapalnou katódou vyrábajú zliatiny stroncia, napríklad s cínom.

Aplikácia stroncia. Stroncium slúži na deoxidáciu medi a bronzu. 90 Sr je zdrojom β-žiarenia v atómových elektrických batériách. Stroncium sa používa na výrobu fosforu a solárnych článkov, ako aj vysoko pyroforických zliatin. Oxid strontnatý je súčasťou niektorých optických skiel a oxidových katód vákuových trubíc. Zlúčeniny stroncia dodávajú plameňom intenzívnu čerešňovo červenú farbu, preto sa niektoré z nich používajú v pyrotechnike. Strontianit sa zavádza do trosky na čistenie vysokokvalitných ocelí od síry a fosforu; Uhličitan strontnatý sa používa v neodparovacích getroch a pridáva sa aj do glazúr a emailov odolných voči poveternostným vplyvom na poťahovanie porcelánu, ocelí a žiaruvzdorných zliatin. Chromát SrCrO 4 je veľmi stabilný pigment na výrobu umeleckých farieb, titaničitan SrTiO 3 sa používa ako feroelektrikum, je súčasťou piezokeramiky. Strontnaté soli mastných kyselín ("stronciové mydlá") sa používajú na výrobu špeciálnych mazív.

Soli a zlúčeniny stroncia majú nízku toxicitu; pri práci s nimi by ste sa mali riadiť bezpečnostnými predpismi so soľami alkalických kovov a kovov alkalických zemín.

Stroncium v ​​tele. Stroncium je neoddeliteľnou súčasťou mikroorganizmov, rastlín a živočíchov. U morských rádiolariánov (acantaria) tvorí kostru síran strontnatý – celestín. Morské riasy obsahujú 26-140 mg stroncia na 100 g sušiny, suchozemské rastliny - 2,6, morské živočíchy - 2-50, suchozemské živočíchy - 1,4, baktérie - 0,27-30. Akumulácia stroncia rôznymi organizmami závisí nielen od ich druhu, vlastností, ale aj od pomeru stroncia k ostatným prvkom, hlavne Ca a P, v prostredí, ako aj od adaptácie organizmov na špecifické geochemické prostredie.

Zvieratá dostávajú stroncium s vodou a potravou. Stroncium sa vstrebáva tenkým črevom a vylučuje sa hlavne hrubým črevom. Množstvo látok (polysacharidy rias, katexové živice) bráni vstrebávaniu stroncia. Hlavným zásobárňou stroncia v tele je kostné tkanivo, ktorého popol obsahuje asi 0,02% stroncia (v iných tkanivách - asi 0,0005%). Nadbytok solí stroncia v strave potkanov spôsobuje "stronciovú" rachitu. U zvierat žijúcich na pôdach s významným množstvom celestínu je zvýšený obsah stroncia v tele, čo vedie ku lámavosti kostí, krivici a iným ochoreniam. V biogeochemických provinciách bohatých na Stroncium (niekoľko oblastí Strednej a Východná Ázia, Severná Európa a ďalšie), je možná takzvaná Urova choroba.

Stroncium-90. Medzi umelými izotopmi stroncia je jeho dlhodobý rádionuklid 90 Sr jednou z dôležitých zložiek rádioaktívnej kontaminácie biosféry. Keď sa 90 Sr dostane do životného prostredia, vyznačuje sa schopnosťou začleniť sa (hlavne spolu s Ca) do metabolických procesov rastlín, zvierat a ľudí. Preto je pri hodnotení znečistenia biosféry 90 Sr zvykom počítať pomer 90 Sr/Ca v jednotkách stroncia (1 s.u. = 1 mikrón μcurie 90 Sr na 1 g Ca). Keď sa 90 Sr a Ca pohybuje pozdĺž biologických a potravinových reťazcov, dochádza k diskriminácii stroncia, na kvantitatívne vyjadrenie sa zistí „diskriminačný koeficient“, pomer 90 Sr / Ca v ďalšom článku biologického alebo potravinového reťazca k rovnakému hodnota v predchádzajúcom odkaze. V poslednom článku potravinového reťazca je koncentrácia 90 Sr spravidla oveľa nižšia ako v počiatočnom.

Rastliny môžu prijímať 90 Sr priamo z listov alebo z pôdy cez korene (v tomto prípade má veľký vplyv typ pôdy, jej vlhkosť, pH, obsah Ca a organických látok atď.) . Relatívne viac 90 Sr akumulujú strukoviny, okopaniny a hľuzy, menej obilniny vrátane obilnín a ľan. V semenách a plodoch sa akumuluje podstatne menej 90 Sr ako v iných orgánoch (napríklad 90 Sr je 10-krát viac v listoch a stonkách pšenice ako v zrne). U zvierat (prichádza hlavne s rastlinnou potravou) a ľudí (dochádza hlavne s kravským mliekom a rybami) sa 90 Sr hromadí hlavne v kostiach. Množstvo depozície 90 Sr v organizme zvierat a ľudí závisí od veku jedinca, množstva prichádzajúceho rádionuklidu, rýchlosti rastu nového kostného tkaniva a i. 90 Sr predstavuje veľké nebezpečenstvo pre deti, do tela ktorých sa dostáva s mliekom a hromadí sa v rýchlo rastúcom kostnom tkanive.

Biologický účinok 90 Sr súvisí s charakterom jeho distribúcie v organizme (akumulácia v kostre) a závisí od dávky ním vytvoreného β-žiarenia a jeho dcérskeho rádioizotopu 90 Y. Pri dlhodobom príjme 90 Sr do V dôsledku neustáleho ožarovania kostného tkaniva sa môže vyvinúť leukémia a rakovina kostí, a to aj v relatívne malých množstvách. Významné zmeny v kostnom tkanive sú pozorované, keď obsah 90 Sr v strave je asi 1 mikrokurie na 1 g Ca. Uzavretie Zmluvy o zákaze skúšok v roku 1963 v Moskve jadrové zbrane v atmosfére, vesmíre a pod vodou viedlo k takmer úplnému uvoľneniu atmosféry z 90 Sr a zníženiu jeho mobilných foriem v pôde.

Stroncium v ​​ľudskom tele: úloha, zdroje, nedostatok a prebytok

Stroncium (Sr) je chemický prvok, ktorý zaberá D.I. Mendelejev 38. miesto. Vo svojej najjednoduchšej forme, za normálnych podmienok, je to strieborno-biely kov alkalických zemín, veľmi ťažný, mäkký a kujný (ľahko rezaný nožom). Na vzduchu sa veľmi rýchlo oxiduje kyslíkom a vlhkosťou a pokryje sa žltým oxidom. Chemicky veľmi aktívny.

Stroncium objavili v roku 1787 dvaja chemici W. Cruikshank a A. Crawford a prvýkrát ho v čistej forme izoloval H. Davy v roku 1808. Svoj názov dostal podľa škótskej dediny Stronshian, kde bol v roku 1764 objavený dovtedy neznámy minerál, po dedine pomenovaný aj stroncium.

Vzhľadom na vysokú chemickú aktivitu sa stroncium v ​​prírode v čistej forme nevyskytuje. V prírode je celkom bežný, je súčasťou asi 40 minerálov, z ktorých najčastejšie sú celestín (síran strontnatý) a strontianit (uhličitan strontnatý). Práve z týchto minerálov sa stroncium ťaží v priemyselnom meradle. Najväčšie ložiská strontnatých rúd sa nachádzajú v USA (Arizona a Kalifornia), Rusku a niektorých ďalších krajinách.

Stroncium a jeho zlúčeniny sú široko používané v rádioelektronickom priemysle, metalurgii, potravinárstve a pyrotechnike.

Stroncium veľmi často sprevádza vápnik v mineráloch a je pomerne bežným chemickým prvkom. Jeho hmotnostný podiel v zemskej kôre je asi 0,014 %, jeho koncentrácia v morskej vode je asi 8 mg/l.

Úloha stroncia v ľudskom tele

Veľmi často, keď hovoria o účinku stroncia na ľudské telo, majú negatívnu konotáciu. Toto je veľmi častá mylná predstava, pretože jeho rádioaktívny izotop 90 Sr je skutočne mimoriadne nebezpečný pre zdravie. Vzniká pri jadrových reakciách v reaktoroch a pri jadrových výbuchoch a pri vstupe do ľudského tela sa ukladá v kostnej dreni a veľmi často vedie k veľmi tragickým následkom, keďže doslova blokuje krvotvorbu. Ale obyčajné, nerádioaktívne stroncium v ​​primeraných dávkach nielenže nie je nebezpečné, ale pre ľudské telo je jednoducho nevyhnutné. Stroncium sa dokonca používa pri liečbe osteoporózy.

Vo všeobecnosti sa stroncium nachádza takmer vo všetkých živých organizmoch, v rastlinách aj v živočíchoch. Je analógom vápnika a môže ho ľahko nahradiť v kostnom tkanive bez zvláštnych zdravotných účinkov. Mimochodom, práve táto chemická vlastnosť stroncia robí jeho spomínaný rádioaktívny izotop mimoriadne nebezpečným. Takmer všetko (99 %) stroncia sa ukladá v kostnom tkanive a menej ako 1 % stroncia sa zadržiava v iných tkanivách tela. Koncentrácia stroncia v krvi je asi 0,02 µg/ml, v lymfatických uzlinách 0,30 µg/g, pľúcach 0,2 µg/g, vaječníkoch 0,14 µg/g, obličkách a pečeni 0,10 µg/g.

U malých detí (do 4 rokov) sa stroncium hromadí v tele, pretože v tomto období sa aktívne tvorí kostné tkanivo. Telo dospelého človeka obsahuje asi 300-400 mg stroncia, čo je v porovnaní s inými stopovými prvkami dosť veľa.

Stroncium zabraňuje rozvoju osteoporózy a zubného kazu.

Synergistom a zároveň antagonistom stroncia je vápnik, ktorý je mu svojimi chemickými vlastnosťami veľmi blízky.

Zdroje stroncia v ľudskom tele

Presná denná ľudská potreba stroncia nebola stanovená, podľa niektorých dostupných informácií je to až 3-4 mg. Odhaduje sa, že v priemere človek skonzumuje 0,8-3,0 mg stroncia denne s jedlom.

Stroncium dodávané s jedlom sa absorbuje len z 5-10%. K jeho absorpcii dochádza najmä v dvanástniku a ileu. Stroncium sa vylučuje hlavne obličkami, v oveľa menšej miere žlčou. Vo výkaloch sa nachádza len neabsorbované stroncium.

Zlepšuje vstrebávanie vitamínu D stroncia, laktózy, aminokyselín arginínu a lyzínu. Rastlinná strava s vysokým obsahom vlákniny, ako aj síranov sodných a bárnatých zase znižuje vstrebávanie stroncia v tráviacom trakte.

Potraviny obsahujúce stroncium:

• strukoviny (fazuľa, hrach, fazuľa, sója);
• obilniny (pohánka, ovos, proso, mäkká a tvrdá pšenica, divoká ryža, raž);
• rastliny, ktoré tvoria hľuzy, ako aj koreňové plodiny (zemiaky, repa, repa, mrkva, zázvor);
• ovocie (marhule, dule, ananás, hrozno, hruška, kivi);
• zelenina (zeler, kôpor, rukola);
• orechy (arašidy, para orechy, kešu, makadamia, pistácie, lieskové orechy);
• mäsové výrobky, najmä kosti a chrupavky.

Nedostatok stroncia v ľudskom tele

V odbornej literatúre nie sú žiadne informácie o nedostatku stroncia v ľudskom tele. Pokusy na zvieratách ukazujú, že nedostatok stroncia vedie k oneskoreniu vývoja, inhibícii rastu, zubnému kazu (kazu) a vápenateniu kostí a zubov.

Nadbytok stroncia v ľudskom tele

Pri nadbytku stroncia sa môže rozvinúť choroba, ktorá sa ľudovo nazýva „Urovova choroba“ a v lekárskom jazyku „stronciová rachitída“ alebo Kashin-Beckova choroba. Táto choroba bola prvýkrát identifikovaná medzi obyvateľstvom, ktoré žilo v povodí rieky. Ural a východná Sibír. Obyvateľ mesta Nerchensk I.M. Yurensky v roku 1849 v časopise „Proceedings of the Free Economic Society“ napísal článok „O škaredosti obyvateľov brehov Urova vo východnej Sibíri“.

Lekári dlho nevedeli vysvetliť podstatu tohto endemického ochorenia. Neskoršie štúdie vysvetlili podstatu tohto javu. Ukázalo sa, že k tomuto ochoreniu dochádza v dôsledku skutočnosti, že ióny stroncia, keď vstupujú do tela v nadmernom množstve, vytláčajú značnú časť vápnika z kostí, čo vedie k jeho nedostatku. V dôsledku toho trpí celý organizmus, ale najtypickejší prejav túto chorobu dochádza k rozvoju dystrofických zmien kostí a kĺbov, najmä v období intenzívneho rastu (u detí). Okrem toho je narušený pomer fosforu a vápnika v krvi, vzniká črevná dysbakterióza, pľúcna fibróza.

Na odstránenie prebytočného stroncia z tela sa používa diétna vláknina, zlúčeniny horčíka a vápnika, síran sodný a bárium.

Vyššie uvedené rádioaktívne stroncium-90 je však obzvlášť nebezpečné. Hromadí sa v kostiach a ovplyvňuje nielen kostnú dreň, čím bráni telu vykonávať hematopoetickú funkciu, ale spôsobuje aj chorobu z ožiarenia, ovplyvňuje mozog a pečeň a tisícnásobne zvyšuje riziko vzniku rakoviny, najmä rakoviny krvi. .

Situáciu zhoršuje skutočnosť, že stroncium-90 má stredne dlhý polčas rozpadu (28,9 rokov) - len priemerné trvanie generácie ľudí. Preto v prípade rádioaktívnej kontaminácie územia nie je potrebné čakať na jeho rýchlu dekontamináciu, no zároveň je jeho rádioaktivita veľmi vysoká. Ostatné rádioaktívne prvky sa rozpadajú buď veľmi rýchlo, napríklad mnohé izotopy jódu majú polčas rozpadu hodiny a dni, alebo veľmi pomaly, takže majú nízku radiačnú aktivitu. O stronciu-90 sa nedá povedať ani jedno, ani druhé.

To však nie je všetko. Faktom je, že stroncium-90, keď vstúpi do pôdy, vytlačí vápnik a následne je absorbované rastlinami, zvieratami a v potravinovom reťazci sa dostane k človeku so všetkými z toho vyplývajúcimi dôsledkami. Obzvlášť "bohaté" na stroncium sú okopaniny a zelené časti rastlín. V dôsledku toho môže byť poľnohospodárska pôda kontaminovaná rádioaktívnym stronciom vyradená z obehu na stovky rokov.

Stroncium je prvkom hlavnej podskupiny druhej skupiny, piatej periódy periodického systému chemických prvkov D. I. Mendelejeva, s atómovým číslom 38. Označuje sa symbolom Sr (lat. stroncium). Jednoduchá látka stroncium je mäkký, kujný a ťažný kov alkalických zemín strieborno-bielej farby. Má vysokú chemickú aktivitu, na vzduchu rýchlo reaguje s vlhkosťou a kyslíkom a pokrýva sa žltým oxidovým filmom.

Atómové číslo - 38

Atómová hmotnosť - 87,62

Hustota, kg/m³ - 2600

Teplota topenia, ° С - 768

Tepelná kapacita, kJ / (kg ° С) - 0,737

Elektronegativita - 1,0

Kovalentný polomer, Å - 1,91

1. ionizácia potenciál, ev - 5,69

V roku 1764 sa v olovenej bani pri škótskej dedine Strontian našiel minerál, ktorý nazvali strontianit. Dlho bol považovaný za odrodu fluoritu CaF 2 alebo witheritu BaCO 3, ale v roku 1790 anglický mineralógovia Crawford a Cruikshank tento minerál analyzovali a zistili, že obsahuje novú „zem“ a v dnešnom jazyku oxid.

Nezávisle od nich študoval ten istý minerál ďalší anglický chemik Hope. Keď dospel k rovnakým výsledkom, oznámil, že v strontianite je nový prvok - kovové stroncium.

Objav už bol zrejme „vo vzduchu“, pretože takmer súčasne významný nemecký chemik Klaproth oznámil objav novej „zeme“.

V tých istých rokoch na stopy „stronciovej zeme“ narazil aj známy ruský chemik akademik Tovij Egorovič Lovits. Už dlho sa zaujímal o minerál známy ako ťažký spar. V tomto minerále (jeho zloženie je BaSO 4) objavil Karl Scheele v roku 1774 oxid nového prvku bária. Nevieme, prečo Lovitz nebol ľahostajný k ťažkému rahnu; je známe len to, že vedec, ktorý objavil adsorpčné vlastnosti uhlia a urobil oveľa viac v oblasti všeobecnej a organickej chémie, zozbieral vzorky tohto minerálu. Lovitz však nebol len zberateľom, čoskoro začal systematicky študovať ťažké rahno a v roku 1792 dospel k záveru, že tento minerál obsahuje neznámu prímes. Podarilo sa mu zo svojej zbierky vyťažiť pomerne veľa – viac ako 100 g novej „zeme“ a pokračoval v skúmaní jej vlastností. Výsledky štúdie boli publikované v roku 1795.

Takže takmer súčasne sa niekoľko výskumníkov v rôznych krajinách priblížilo k objavu stroncia. Ale vo svojej základnej forme bol vyčlenený až v roku 1808.

Vynikajúci vedec svojej doby Humphry Davy už pochopil, že prvok stroncia musí byť zjavne kov alkalickej zeminy a získal ho elektrolýzou, t.j. rovnakým spôsobom ako vápnik, horčík, bárium. Presnejšie povedané, prvé kovové stroncium na svete sa získalo elektrolýzou jeho navlhčeného hydroxidu. Stroncium uvoľnené na katóde sa okamžite spojilo s ortuťou, čím sa vytvoril amalgám. Po rozklade amalgámu zahrievaním Davy izoloval čistý kov.

Stroncium sa nachádza v morskej vode (0,1 mg/l), v pôdach (0,035 hm. %). Podľa hmotnosti je v geochemických procesoch satelitom vápnika. Vo vyvrelých horninách je stroncium prevažne v rozptýlenej forme a vstupuje ako izomorfná nečistota do kryštálovej mriežky minerálov vápnika, draslíka a bária. V biosfére sa stroncium hromadí v uhličitanových horninách a najmä v sedimentoch soľných jazier a lagún.

Stroncium je neoddeliteľnou súčasťou mikroorganizmov, rastlín a živočíchov. U morských rádiolariánov (acantaria) tvorí kostru síran strontnatý – celestín. Morské riasy obsahujú 26-140 mg stroncia na 100 g sušiny, suchozemské rastliny - 2,6, morské živočíchy - 2-50, suchozemské živočíchy - 1,4, baktérie - 0,27-30. Akumulácia stroncia rôznymi organizmami závisí nielen od ich druhu, vlastností, ale aj od pomeru stroncia k ostatným prvkom, hlavne Ca a P, v prostredí, ako aj od adaptácie organizmov na špecifické geochemické prostredie.

V prírode sa stroncium vyskytuje ako zmes 4 stabilných izotopov 84Sr (0,56 %), 86Sr (9,86 %), 87Sr (7,02 %), 88Sr (82,56 %). Rádioaktívne izotopy s hmotnostnými číslami od 80 do 97 boli umelo získané, vrátane. 90 Sr (T ½ = 27,7 roka), ktorý vzniká pri štiepení uránu.

Existujú 3 spôsoby, ako získať kovové stroncium:

• tepelný rozklad niektorých zlúčenín
• elektrolýza taveniny obsahujúcej 85 % SrCl2 a 15 % KCl, avšak pri tomto procese je prúdová účinnosť nízka a kov je kontaminovaný soľami, nitridom a oxidom. V priemysle sa elektrolýzou s kvapalnou katódou vyrábajú zliatiny stroncia, napríklad s cínom.
• redukcia oxidov alebo chloridov

Hlavnými surovinami na výrobu zlúčenín stroncia sú koncentráty z obohatenia celestínu a strontianitu. Kovové stroncium sa získava redukciou oxidu strontnatého hliníkom pri 1100-1150 °C:

4SrO+ 2Al = 3Sr+ SrO Al203.

Proces sa uskutočňuje v elektrovákuových prístrojoch [pri 1 N/m2 (10-2 mm Hg)] s periodickým pôsobením. Pary stroncia kondenzujú na chladenom povrchu kondenzátora vloženého do prístroja; na konci redukcie sa aparatúra naplní argónom a roztaví sa kondenzát, ktorý steká do formy.

Elektrolytická výroba stroncia elektrolýzou taveniny zmesi SrCl 2 a NaCl nie je veľmi využívaná pre nízku prúdovú účinnosť a kontamináciu stroncia nečistotami.

Pri izbovej teplote je mriežka stroncia plošne centrovaná kubická (α-Sr) s periódou a = 6,0848 Á; pri teplotách nad 248 °C sa transformuje na hexagonálnu modifikáciu (β-Sr) s periódami mriežky a = 4,32 Å a c = 7,06 Å; pri 614 °C sa transformuje na kubickú modifikáciu centrovanú na telo (γ-Sr) s periódou a = 4,85 Á. Atómový polomer 2,15 Á, iónový polomer Sr 2+ 1,20 Á. Hustota a-formy je 2,63 g/cm3 (20 °C); tpl 770 °C, tkip 1383 °C; merná tepelná kapacita 737,4 kJ/(kg K); elektrický odpor 22,76·10 -6 ohm·cm -1. Stroncium je paramagnetické, atómová magnetická susceptibilita pri izbovej teplote je 91,2·10 -6. Stroncium je mäkký tvárny kov, ktorý možno ľahko rezať nožom.

Polymorfén - sú známe tri jeho modifikácie. Do 215 o C je stabilná kubická plošne centrovaná modifikácia (α-Sr), medzi 215 a 605 o C - hexagonálna (β-Sr), nad 605 o C - kubická telovo centrovaná modifikácia (γ-Sr).

Teplota topenia - 768 oC, teplota varu - 1390 oC.

Stroncium vo svojich zlúčeninách vždy vykazuje +2 valenciu. Svojimi vlastnosťami je stroncium blízke vápniku a bária a zaujíma medzi nimi strednú polohu.

V elektrochemickej sérii napätí patrí stroncium medzi najaktívnejšie kovy (jeho normálny elektródový potenciál je -2,89 V. Intenzívne reaguje s vodou za vzniku hydroxidu:

Sr + 2H20 \u003d Sr (OH)2 + H2

Reaguje s kyselinami ťažké kovy z ich solí. S koncentrovanými kyselinami (H 2 SO 4, HNO 3) reaguje slabo.

Kovové stroncium rýchlo oxiduje na vzduchu a vytvára žltkastý film, v ktorom sú okrem oxidu SrO vždy prítomné peroxid SrO2 a nitrid Sr3N2. Pri zahrievaní na vzduchu sa vznieti, práškové stroncium na vzduchu je náchylné na samovznietenie.

Prudko reaguje s nekovmi - sírou, fosforom, halogénmi. Interaguje s vodíkom (nad 200 o C), dusíkom (nad 400 o C). Prakticky nereaguje s alkáliami.

Pri vysokých teplotách reaguje s CO 2 za vzniku karbidu:

5Sr + 2C02 = SrC2 + 4SrO

Ľahko rozpustné soli stroncia s aniónmi Cl - , I - , NO 3 - . Soli s aniónmi F -, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3- sú ťažko rozpustné.

Hlavnými oblasťami použitia stroncia a jeho chemických zlúčenín sú rádioelektronický priemysel, pyrotechnika, hutníctvo a potravinársky priemysel.

Stroncium sa používa na legovanie medi a niektorých jej zliatin, na zavádzanie olovených zliatin do batérií, na odsírenie liatiny, medi a ocelí.

Na redukciu uránu sa používa stroncium s čistotou 99,99-99,999%.

Magneticky tvrdé ferity stroncia sú široko používané ako materiály na výrobu permanentných magnetov.

Dávno pred objavom stroncia sa jeho nedešifrované zlúčeniny používali v pyrotechnike na výrobu červených svetiel. Do polovice 40. rokov 20. storočia bolo stroncium predovšetkým kovom ohňostrojov, zábavy a pozdravov. Zliatina horčíka a stroncia má najsilnejšie pyroforické vlastnosti a používa sa v pyrotechnike na zápalné a signálne kompozície.

Rádioaktívny 90 Sr (polčas rozpadu 28,9 rokov) sa používa pri výrobe zdrojov rádioizotopového prúdu vo forme titaničitanu strontnatého (hustota 4,8 g/cm³, uvoľnenie energie cca 0,54 W/cm³).

Uranát strontnatý zohráva významnú úlohu pri výrobe vodíka (cyklus uranátu stroncia, Los Alamos, USA) termochemickou metódou (energia atómového vodíka) a najmä sa vyvíjajú metódy priameho štiepenia jadier uránu v zložení uranátu strontnatého na výrobu tepla pri rozklade vody na vodík a kyslík.

Oxid strontnatý sa používa ako súčasť supravodivej keramiky.

Fluorid strontnatý sa používa ako súčasť pevných fluórových batérií s obrovskou energetickou kapacitou a hustotou energie.

Zliatiny stroncia s cínom a olovom sa používajú na odlievanie vodičov batérie. Zliatiny stroncia a kadmia pre anódy galvanických článkov.

Kov sa používa v glazúrach a smaltoch na poťahovanie riadu. Strontnaté glazúry sú nielen nezávadné, ale aj cenovo dostupné (uhličitan strontnatý SrCO 3 je 3,5-krát lacnejší ako červené olovo). Všetko pozitívne vlastnosti charakteristické sú pre ne aj olovené glazúry. Okrem toho výrobky potiahnuté takýmito glazúrami získavajú dodatočnú tvrdosť, tepelnú odolnosť a chemickú odolnosť.

Stroncium je aktívny kov. To bráni jeho širokému uplatneniu v technike. Ale na druhej strane vysoká chemická aktivita stroncia umožňuje jeho využitie v určitých oblastiach národného hospodárstva. Používa sa najmä pri tavení medi a bronzu – stroncium viaže síru, fosfor, uhlík a zvyšuje tekutosť trosky. Stroncium teda prispieva k čisteniu kovu od mnohých nečistôt. Okrem toho pridanie stroncia zvyšuje tvrdosť medi, takmer bez zníženia jej elektrickej vodivosti. Stroncium sa zavádza do elektrických vákuových trubíc, aby absorbovalo zvyšný kyslík a dusík, aby sa vákuum prehĺbilo.

Soli a zlúčeniny stroncia majú nízku toxicitu; pri práci s nimi by ste sa mali riadiť bezpečnostnými predpismi so soľami alkalických kovov a kovov alkalických zemín.

Netreba si zamieňať účinok prírodných (nerádioaktívnych, málo toxických a navyše široko používaných na liečbu osteoporózy) a rádioaktívnych izotopov stroncia na ľudský organizmus. Izotop stroncia 90 Sr je rádioaktívny s polčasom rozpadu 28,9 roka. 90 Sr podlieha β-rozpadu a mení sa na rádioaktívny 90 Y (polčas rozpadu 64 hodín).K úplnému rozpadu stroncia-90, ktoré sa dostalo do životného prostredia, dôjde až po niekoľkých stovkách rokov. 90 Sr vzniká pri jadrových výbuchoch a emisiách z jadrových elektrární.

Rádioaktívne stroncium má takmer vždy negatívny vplyv na ľudské telo:

1. Ukladá sa v kostre (kostiach), ovplyvňuje kostné tkanivo a kostnú dreň, čo vedie k rozvoju choroby z ožiarenia, nádorov krvotvorného tkaniva a kostí.

2. Spôsobuje leukémiu a zhubné nádory (rakovinu) kostí, ako aj poškodenie pečene a mozgu.

Stroncium sa vysokou rýchlosťou hromadí v tele detí do štyroch rokov, kedy dochádza k aktívnej tvorbe kostného tkaniva. Výmena stroncia sa mení pri niektorých ochoreniach tráviaceho systému a kardiovaskulárneho systému. Vstupné cesty:

1. voda (maximálna prípustná koncentrácia stroncia vo vode v Ruskej federácii je 8 mg / l a v USA - 4 mg / l)
2. potraviny (paradajky, repa, kôpor, petržlen, reďkovka, reďkovka, cibuľa, kapusta, jačmeň, raž, pšenica)
3. intratracheálny príjem
4. cez kožu (kožné)
5. inhalácia (vzduchom)
6. z rastlín alebo prostredníctvom zvierat môže stroncium-90 priamo prechádzať do ľudského tela.

Vplyv nerádioaktívneho stroncia je extrémne zriedkavý a iba pri vystavení iným faktorom (nedostatok vápnika a vitamínu D, podvýživa, porušenie pomeru stopových prvkov, ako je bárium, molybdén, selén atď.). Potom môže u detí spôsobiť „rachitu stroncia“ a „urochorobu“ – poškodenie a deformáciu kĺbov, spomalenie rastu a iné poruchy.

Stroncium-90.

Keď sa 90 Sr dostane do životného prostredia, vyznačuje sa schopnosťou začleniť sa (hlavne spolu s Ca) do metabolických procesov rastlín, zvierat a ľudí. Preto je pri hodnotení znečistenia biosféry 90 Sr zvykom počítať pomer 90 Sr/Ca v jednotkách stroncia (1 s.u. = 1 mikrón μcurie 90 Sr na 1 g Ca). Keď sa 90 Sr a Ca pohybuje pozdĺž biologických a potravinových reťazcov, dochádza k diskriminácii stroncia, na kvantitatívne vyjadrenie sa zistí „diskriminačný koeficient“, pomer 90 Sr / Ca v ďalšom článku biologického alebo potravinového reťazca k rovnakému hodnota v predchádzajúcom odkaze. V poslednom článku potravinového reťazca je koncentrácia 90 Sr spravidla oveľa nižšia ako v počiatočnom.

Rastliny môžu prijať 90 Sr priamo z priamej kontaminácie listov alebo z pôdy cez korene. Relatívne viac 90 Sr akumulujú strukoviny, okopaniny a hľuzy, menej obilniny vrátane obilnín a ľan. V semenách a plodoch sa akumuluje podstatne menej 90 Sr ako v iných orgánoch (napríklad 90 Sr je 10-krát viac v listoch a stonkách pšenice ako v zrne). U zvierat (prichádza hlavne s rastlinnou potravou) a ľudí (dochádza hlavne s kravským mliekom a rybami) sa 90 Sr hromadí hlavne v kostiach. Množstvo depozície 90 Sr v organizme zvierat a ľudí závisí od veku jedinca, množstva prichádzajúceho rádionuklidu, rýchlosti rastu nového kostného tkaniva a i. 90 Sr predstavuje veľké nebezpečenstvo pre deti, do tela ktorých sa dostáva s mliekom a hromadí sa v rýchlo rastúcom kostnom tkanive.

Pre ľudí je polčas stroncia-90 90-154 dní.

Uzavretie Zmluvy o zákaze testovania jadrových zbraní v atmosfére, kozmickom priestore a pod vodou v roku 1963 v Moskve viedlo k takmer úplnému uvoľneniu atmosféry z 90 Sr a zníženiu jej mobilných foriem v pôde.

Po havárii v jadrovej elektrárni v Černobyle sa celé územie s výraznou kontamináciou stronciom-90 nachádzalo v 30-kilometrovej zóne. Veľké množstvo stroncia-90 sa dostalo do vodných útvarov, ale jeho koncentrácia v riečnej vode nikdy neprekročila maximum povolené pre pitnú vodu (okrem rieky Pripjať začiatkom mája 1986 na jej dolnom toku).

Pri havárii v jadrovej elektrárni v Černobyle sa ho do životného prostredia dostalo pomerne málo - celkový únik sa odhaduje na 0,22 MKi. Historicky bola tomuto rádionuklidu venovaná veľká pozornosť v radiačnej hygiene. Má to viacero dôvodov. Po prvé, stroncium-90 predstavuje významnú časť aktivity v zmesi produktov jadrového výbuchu: 35% celkovej aktivity bezprostredne po výbuchu a 25% po 15-20 rokoch, a po druhé, jadrové havárie na Mayaku. Výrobné združenie na južnom Urale v rokoch 1957 a 1967, keď sa do životného prostredia dostalo značné množstvo stroncia-90.

stroncium- prvok hlavnej podskupiny druhej skupiny, piatej periódy periodickej sústavy chemických prvkov D. I. Mendelejeva, s atómovým číslom 38. Označuje sa symbolom Sr (lat. Stroncium). Jednoduchá látka stroncium je mäkký, kujný a ťažný kov alkalických zemín strieborno-bielej farby. Má vysokú chemickú aktivitu, na vzduchu rýchlo reaguje s vlhkosťou a kyslíkom a pokrýva sa žltým oxidovým filmom.

V roku 1764 sa v olovenej bani pri škótskej dedine Strontian našiel minerál, ktorý nazvali strontianit. Dlho bol považovaný za odrodu fluoritu CaF2 alebo witheritu BaCO3, ale v roku 1790 anglický mineralógovia Crawford a Cruickshank tento minerál analyzovali a zistili, že obsahuje novú „zem“ a v súčasnom jazyku oxid.

Nezávisle od nich študoval ten istý minerál ďalší anglický chemik Hope. Keď dospel k rovnakým výsledkom, oznámil, že v strontianite je nový prvok - kovové stroncium.

Objav už bol zrejme „vo vzduchu“, pretože takmer súčasne významný nemecký chemik Klaproth oznámil objav novej „zeme“.

V tých istých rokoch na stopy „stronciovej zeme“ narazil aj známy ruský chemik akademik Tovij Egorovič Lovitz. Už dlho sa zaujímal o minerál známy ako ťažký spar. V tomto minerále (jeho zloženie je BaSO4) objavil Karl Scheele v roku 1774 oxid nového prvku bária. Nevieme, prečo Lovitz nebol ľahostajný k ťažkému rahnu; je známe len to, že vedec, ktorý objavil adsorpčné vlastnosti uhlia a urobil oveľa viac v oblasti všeobecnej a organickej chémie, zozbieral vzorky tohto minerálu. Lovitz však nebol len zberateľom, čoskoro začal systematicky študovať ťažké rahno a v roku 1792 dospel k záveru, že tento minerál obsahuje neznámu prímes. Podarilo sa mu zo svojej zbierky vyťažiť pomerne veľa – viac ako 100 g novej „zeme“ a pokračoval v skúmaní jej vlastností. Výsledky štúdie boli publikované v roku 1795.

Takže takmer súčasne sa niekoľko výskumníkov v rôznych krajinách priblížilo k objavu stroncia. Ale vo svojej základnej forme bol vyčlenený až v roku 1808.

Vynikajúci vedec svojej doby Humphry Davy už pochopil, že prvok stroncia musí byť zjavne kov alkalickej zeminy a získal ho elektrolýzou, t.j. rovnakým spôsobom ako vápnik, horčík, bárium. Presnejšie povedané, prvé kovové stroncium na svete sa získalo elektrolýzou jeho navlhčeného hydroxidu. Stroncium uvoľnené na katóde sa okamžite spojilo s ortuťou, čím sa vytvoril amalgám. Po rozklade amalgámu zahrievaním Davy izoloval čistý kov.

Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.

Uverejnené dňa http:// www. všetko najlepšie. en/

Úvod

5. Prístupy k odberu vzoriek

Ponuky

Úvod

Veľmi nebezpečný pohľad vplyv na biosféru je žiarenia. Tento druh znečistenia životného prostredia sa objavil až začiatkom 20. storočia, od objavenia fenoménu rádioaktivity a pokusov o využitie rádioaktívnych prvkov vo vede a technike. Známe typy rádioaktívnych premien sú sprevádzané rôznymi žiareniami. Sú to a-lúče, pozostávajúce z jadier hélia, b-lúče, ktoré sú prúdom rýchlych elektrónov a y-lúče, ktoré majú vysokú prenikavú silu. Fragmenty jadrového štiepenia uránu, plutónia, cézia, bária, stroncia, jódu a iných rádioaktívnych prvkov majú silný biologický účinok.

Kombinácia vlastností stroncia-90 ho spolu s céziom-137 a rádioaktívnymi izotopmi jódu zaraďuje do kategórie najnebezpečnejších a najstrašnejších rádioaktívnych látok. Stabilné izotopy stroncia sú samy o sebe málo nebezpečné, ale rádioaktívne izotopy stroncia predstavujú veľké nebezpečenstvo pre všetko živé. Rádioaktívny izotop stroncia stroncium-90 sa považuje za jednu z najstrašnejších a najnebezpečnejších antropogénnych rádioaktívnych látok. Je to dané predovšetkým tým, že má veľmi krátky polčas rozpadu – 29 rokov, čo spôsobuje veľmi vysokú aktivitu a silné vyžarovanie a na druhej strane jeho schopnosť efektívne sa metabolizovať a zahrnuté do života tela. Stroncium je takmer úplný chemický analóg vápnika, a preto sa pri vstupe do tela ukladá vo všetkých tkanivách a tekutinách obsahujúcich vápnik - v kostiach a zuboch, čím účinne poškodzuje telesné tkanivá zvnútra.

1. Všeobecná charakteristika stroncia

Stroncium je prvkom hlavnej podskupiny druhej skupiny, piatej periódy periodického systému chemických prvkov D. I. Mendelejeva, s atómovým číslom 38. Označuje sa symbolom Sr (lat. Stroncium). Jednoduchá látka stroncium je mäkký, kujný a ťažný kov alkalických zemín strieborno-bielej farby. Má vysokú chemickú aktivitu, na vzduchu rýchlo reaguje s vlhkosťou a kyslíkom a pokrýva sa žltým oxidovým filmom. Stroncium dostalo svoj názov podľa minerálu strontianit, ktorý sa našiel v roku 1787 v olovenej bani neďaleko mesta Strontian (Škótsko). V roku 1790 anglický chemik Crawford Ader (1748-1795) ukázal, že strontianit obsahuje novú, dosiaľ neznámu „zem“. Túto vlastnosť strontianitu stanovil aj nemecký chemik Martin Heinrich Klaproth (Klaproth Martin Heinrich) (1743-1817). Anglický chemik T. Hope (Hope T.) v roku 1791 dokázal, že strontianit obsahuje nový prvok. Jasne rozlíšil zlúčeniny bária, stroncia a vápnika, pričom okrem iných metód použil aj charakteristickú farbu plameňa: žltozelenú pre bárium, jasnočervenú pre stroncium a oranžovočervenú pre vápnik.

Nezávisle od západných vedcov petrohradský akademik Tobiáš (Toviy Egorovich) Lovitz (1757-1804) v roku 1792 pri skúmaní minerálu baryt dospel k záveru, že okrem oxidu bárnatého sa v ňom nachádza aj „stronciová zem“. ako nečistota. Podarilo sa mu vyťažiť viac ako 100 g novej „zeme“ z ťažkej špáry a študoval jej vlastnosti. Stroncium prvýkrát izoloval vo voľnej forme anglický chemik a fyzik Humphry Davy v roku 1808. Kovové stroncium sa získavalo elektrolýzou jeho vlhkého hydroxidu. Stroncium uvoľnené na katóde sa spojilo s ortuťou, čím sa vytvoril amalgám. Po rozklade amalgámu zahrievaním Davy izoloval čistý kov.

Stroncium je mäkký strieborno-biely kov, kujný a kujný a dá sa ľahko rezať nožom. Polymorfín - sú známe tri jeho modifikácie. Do 215 ° C je kubická tvárovo centrovaná modifikácia (b-Sr) stabilná, medzi 215 a 605 ° C - šesťuholníková (v-Sr), nad 605 ° C - kubická na telo centrovaná modifikácia (g-Sr). Teplota topenia - 768 oC, teplota varu - 1390 oC.

Stroncium vo svojich zlúčeninách vždy vykazuje +2 valenciu. Svojimi vlastnosťami je stroncium blízke vápniku a bária a zaujíma medzi nimi strednú polohu. V elektrochemickej sérii napätí patrí stroncium medzi najaktívnejšie kovy (jeho normálny elektródový potenciál je ? 2,89 V. Intenzívne reaguje s vodou za vzniku hydroxidu:

Sr + 2H20 \u003d Sr (OH)2 + H2^

Interaguje s kyselinami, vytláča ťažké kovy z ich solí. S koncentrovanými kyselinami (H 2 SO 4, HNO 3) reaguje slabo.

Kovové stroncium rýchlo oxiduje na vzduchu a vytvára žltkastý film, v ktorom sú okrem oxidu SrO vždy prítomné peroxid SrO2 a nitrid Sr3N2. Pri zahrievaní na vzduchu sa vznieti, práškové stroncium na vzduchu je náchylné na samovznietenie.

Prudko reaguje s nekovmi - sírou, fosforom, halogénmi. Interaguje s vodíkom (nad 200 o C), dusíkom (nad 400 o C). Prakticky nereaguje s alkáliami.

Pri vysokých teplotách reaguje s CO2 za vzniku karbidu:

5Sr + 2C02 = SrC2 + 4SrO

Ľahko rozpustné soli stroncia s aniónmi Cl?, I?, NO 3?. Soli s aniónmi F?, SO42?, CO32?, PO43? málo rozpustný (Poluektov, 1978).

rádioaktívna kontaminácia stroncia

2. Hlavné zdroje stroncia v prírodnom prostredí a živých organizmoch

Stroncium je neoddeliteľnou súčasťou mikroorganizmov, rastlín a živočíchov. U morských rádiolariánov tvorí kostru síran strontnatý – celestín. Morské riasy obsahujú 26 - 140 mg stroncia na 100 g sušiny, suchozemské rastliny - asi 2,6, morské živočíchy - 2 - 50, suchozemské živočíchy - asi 1,4, baktérie - 0,27 - 30. Akumulácia stroncia rôznymi organizmami závisí nielen od ich druhu a vlastností, ale aj od pomeru obsahu stroncia a ostatných prvkov, najmä vápnika a fosforu, v životnom prostredí.

Zvieratá dostávajú stroncium s vodou a potravou. Niektoré látky, ako napríklad polysacharidy z rias, narúšajú absorpciu stroncia. Stroncium sa hromadí v kostnom tkanive, ktorého popol obsahuje asi 0,02% stroncia (v iných tkanivách - asi 0,0005%).

V dôsledku jadrových testov a nehôd v jadrových elektrárňach, veľké množstvo rádioaktívne stroncium-90, ktoré má polčas rozpadu 29,12 roka. Kým nebolo zakázané testovanie atómových a vodíkových zbraní v troch prostrediach, počet obetí rádioaktívneho stroncia z roka na rok rástol.

Do roka po dokončení atmosférických jadrových výbuchov v dôsledku samočistenia atmosféry väčšina rádioaktívnych produktov vrátane stroncia-90 vypadla z atmosféry na zemský povrch. Znečistenie prírodného prostredia v dôsledku odstraňovania rádioaktívnych produktov jadrových výbuchov zo stratosféry, ktoré sa uskutočnilo na testovacích miestach planéty v rokoch 1954-1980, teraz zohráva sekundárnu úlohu, príspevok tohto procesu k znečisteniu atmosférický vzduch 90Sr je o dva rády menej ako v prípade vetrom poháňaného prachu z pôdy kontaminovanej jadrové testovanie a následkom radiačných havárií.

Stroncium-90 spolu s céziom-137 sú hlavnými znečisťujúcimi rádionuklidmi v Rusku. Radiačnú situáciu výrazne ovplyvňuje prítomnosť kontaminovaných zón, ktoré sa objavili v dôsledku havárií v jadrovej elektrárni v Černobyle v roku 1986 a v Mayak Production Association v roku 1986. Čeľabinská oblasť v roku 1957 ("nehoda Kyshtym"), ako aj v blízkosti niektorých podnikov jadrového palivového cyklu.

Teraz priemerná koncentrácia 90Sr vo vzduchu mimo území kontaminovaných v dôsledku havárií v Černobyle a Kyshtyme dosiahla úrovne pozorované pred haváriou v jadrovej elektrárni v Černobyle. Hydrologické systémy spojené s oblasťami kontaminovanými pri týchto haváriách sú výrazne ovplyvnené vymývaním stroncia-90 z povrchu pôdy.

Stroncium, ktoré sa dostane do pôdy, spolu s rozpustnými zlúčeninami vápnika vstupuje do rastlín. Viac ako ostatní akumulujú 90Sr strukoviny, korene a hľuzy, menej - obilniny vrátane obilnín a ľan. V semenách a plodoch sa hromadí podstatne menej 90Sr ako v iných orgánoch (napríklad 90Sr je 10-krát viac v listoch a stonkách pšenice ako v zrne).

Z rastlín môže stroncium-90 prechádzať priamo alebo cez živočíchy do ľudského tela. U mužov sa stroncium-90 hromadí vo väčšej miere ako u žien. V prvých mesiacoch života dieťaťa je ukladanie stroncia-90 rádovo vyššie ako u dospelého človeka, do tela sa dostáva s mliekom a hromadí sa v rýchlo rastúcom kostnom tkanive.

Z hľadiska fyzického výskytu v zemskej kôre je stroncium na 23. mieste - jeho hmotnostný zlomok je 0,014% (v litosfére - 0,045%). Molárny zlomok kovu v zemskej kôre je 0,0029%. Stroncium sa nachádza v morskej vode (8 mg/l).V prírode sa stroncium vyskytuje ako zmes 4 stabilných izotopov 84Sr (0,56 %), 86Sr (9,86 %), 87Sr (7,02 %), 88Sr (82, 56 %) (Orlov, 2002).

3. Hygienické parametre pre použitie stroncia

Stroncium sa v črevnom trakte zle vstrebáva a väčšina kovu, ktorý sa dostane do tela, sa z neho vylúči. Stroncium zostávajúce v tele nahrádza vápnik a v malých množstvách sa hromadí v kostiach. Pri výraznej akumulácii stroncia existuje možnosť potlačenia procesu kalcifikácie rastúcich kostí a zastavenia rastu. Nerádioaktívne stroncium predstavuje riziko pre ľudské zdravie a jeho množstvo vo výrobkoch podlieha kontrole FAO/WHO (Kaplin, 2006).

Rádionuklidy vstupujúce do biosféry spôsobujú mnohé environmentálne dôsledky. V dôsledku povrchového odtoku sa rádionuklidy môžu hromadiť v depresiách, dutinách a iných akumulačných reliéfnych prvkoch. Nuklidy vstupujú do rastlín a energicky migrujú cez potravinové reťazce. Pôdne mikroorganizmy akumulujú rádioaktívne prvky, čo je dobre detegované autorádiografiou. Na základe tohto princípu sa vyvíjajú metódy identifikácie mikrobiálnych populácií pre diagnostiku geochemických provincií s vysokým obsahom rádionuklidov.

Štúdium správania sa rádionuklidov má osobitný význam v súvislosti s ich vstupom do reťazca „pôda – rastlina – živočích – človek“. Druhové rozdiely v obsahu nuklidov v rastlinách sú dané charakterom distribúcie koreňových systémov.

Rastlinné spoločenstvá sú z hľadiska rozsahu prílevu rádionuklidov do fytomasy usporiadané v poradí: lipnica stepná > lipnicová lúka > lipnicová lúka. Maximálna akumulácia rádionuklidov sa pozoruje v rastlinách z čeľade obilnín, po ktorých nasledujú forby a najmenšie množstvo nuklidov akumulujú strukoviny.

Stroncium-90 sa ľahko adsorbuje pôdou vďaka výmene katiónov alebo sa fixuje organickou hmotou pôdy za vzniku nerozpustných zlúčenín. Závlaha a intenzívne obrábanie pôdy môžu urýchliť proces jej zmývania z profilu. Možné je aj odstránenie stroncia-90 povrchové vody s následnou akumuláciou v depresiách (depresiách) reliéfu.

V poľnohospodárskych plodinách sa spravidla pozoruje maximálna akumulácia stroncia-90 v koreňoch, menej - v listoch a nevýznamné množstvá - v ovocí a zrnách. Prostredníctvom trofických reťazcov sa stroncium-90 ľahko prenáša na zvieratá a ľudí, má tendenciu sa hromadiť v kostiach a spôsobuje veľké škody na zdraví.

Maximálna prípustná koncentrácia (MAC) stroncia-90 vo vzduchu pracovných priestorov je 0,185 (Bq/l), vo vode otvorených nádrží 18,5 (Bq/l). Prípustné hladiny 90Sr v potravinárskych výrobkoch v súlade s požiadavkami SanPiN 2.3.2.1078-01 sú v obilninách, syroch, rybách, obilninách, múke, cukre, soli 100-140 (Bq / kg), mäse, zelenine, ovocí, maslo, chlieb, cestoviny - 50-80 (Bq / kg), rastlinný olej 50-80 (Bq / l), mlieko - 25, pitná voda- 8 (Bq/l) (Orlov, 2002).

4. Toxikologické vlastnosti stroncia

Soli a zlúčeniny stroncia sú nízko toxické látky, avšak pri nadbytku stroncia sú postihnuté kostné tkanivo, pečeň a mozog. Chemickými vlastnosťami sa stroncium blíži k vápniku a výrazne sa od neho líši biologickým pôsobením. Nadmerný obsah tohto prvku v pôdach, vodách a potravinových produktoch spôsobuje u ľudí a zvierat „Urovovu chorobu“ (pomenovanú podľa rieky Urov vo Východnom Zabajkalsku) – poškodenie a deformáciu kĺbov, spomalenie rastu a iné poruchy.

Nebezpečné sú najmä rádioaktívne izotopy stroncia. Rádioaktívne stroncium sa koncentruje v kostre a vystavuje tak telo dlhodobým rádioaktívnym účinkom. Biologický účinok 90Sr súvisí s charakterom jeho distribúcie v organizme a závisí od dávky ním vytvoreného b-žiarenia a jeho dcérskeho rádioizotopu 90Y. Pri dlhodobom príjme 90Sr do tela, dokonca aj v relatívne malých množstvách, v dôsledku neustáleho ožarovania kostného tkaniva môže vzniknúť leukémia a rakovina kostí. K úplnému rozpadu stroncia-90, ktoré sa dostalo do životného prostredia, dôjde až po niekoľkých stovkách rokov.

Existuje len málo informácií o toxicite Sr pre rastliny a rastliny sa veľmi líšia v tolerancii k tomuto prvku. Podľa Shakletta et al. je toxická hladina Sr pre rastliny 30 mg/kg popola (Kaplin, 2006; Kabata-Pendias, 1989).

5. Prístupy k odberu vzoriek

Odber vzoriek je prvou a celkom jednoduchou, no zároveň zodpovednou fázou analýzy. Existuje niekoľko požiadaviek na odber vzoriek:

1. Odber vzoriek musí byť aseptický a musí sa vykonávať pomocou sterilného vzorkovača do sterilnej nádoby, ktorá musí byť hermeticky uzavretá na prepravu vzorky do laboratória.

2. Vzorka musí byť reprezentatívna, t.j. mať dostatočný objem, ktorého hodnota je určená požiadavkami na obsah konkrétneho mikroorganizmu, a vyrábať na mieste, ktoré zabezpečuje primeranosť vzorky k celému objemu analyzovaného objektu.

3. Odobratá vzorka sa musí ihneď spracovať, ak nie je možné okamžité spracovanie, uskladniť v chladničke.

Na získanie reprodukovateľných výsledkov si experiment vyžaduje veľkú pozornosť všetkým detailom. Jedným zo zdrojov chýb pri určovaní Sr je heterogenita vzorky a nereprezentatívnosť povrchu. Ak sa mletie pevnej vzorky (prášky rúd, skaly, produkty obohatenia, surové zmesi, soli atď.) dosahuje 100 mesh alebo menej, potom možno takéto vzorky považovať za celkom homogénne kvôli vysokej penetračnej sile tvrdého žiarenia. Na zníženie účinkov absorpcie a excitácie, ktoré skresľujú kalibračné krivky, sa analyzovaná vzorka zriedi látkou priehľadnou pre röntgenové lúče (polystyrén, kyselina boritáškrob, hydroxid hlinitý, voda atď.). Stupeň zriedenia sa stanoví experimentálne. Vzorka prášku s rovnomerne rozloženým riedidlom a vnútorným štandardom sa briketuje alebo rozpustí. Hrúbka brikety (tablety) by mala byť dostatočne veľká (asi 1-2 mm), aby intenzita žiarenia vzorky nezávisela od veľkosti vzorky. Pripravené brikety (tablety) sú vhodné na viacnásobné merania. Testovaná látka môže byť umiestnená vo forme prášku priamo do kyviet prístroja. Prášok vzorky možno umiestniť do držiaka z plexiskla a zatlačiť pod polymérny film alebo naniesť na priľnavý film (Orlov, 2002; Poluektov, 1978).

6. Analytické metódy na stanovenie stroncia vo vzorkách

Pri stanovení Sr v prírodných a priemyselných objektoch našli najväčšie uplatnenie spektrálne metódy - emisná spektrografia a plameňová fotometrická. V poslednej dobe sa široko používa metóda atómovej absorpcie. Fotometrická metóda, ktorá vyžaduje predbežné oddelenie stroncia od iných prvkov, sa používa pomerne zriedkavo. Z rovnakého dôvodu a tiež z dôvodu trvania analýzy sa v súčasnosti gravimetrické a titrimetrické metódy takmer vôbec nepoužívajú.

1. Gravimetrické metódy

Gravimetrické metódy sa používajú na stanovenie stroncia vo väčšine prípadov po jeho oddelení od ostatných prvkov alkalických zemín.

2. Titrimetrické metódy

Titrimetrické stanovenie stroncia sa môže uskutočniť po jeho oddelení od všetkých alebo väčšiny rušivých prvkov. Komplexometrická metóda našla najväčšiu distribúciu.

3. Spektrofotometrické metódy stanovenia

Tieto metódy možno rozdeliť na priame a nepriame. Priame metódy sú založené na tvorbe farebných zlúčenín pôsobením činidiel na ióny stroncia. Pri nepriamych metódach sa stroncium vyzráža vo forme ťažko rozpustnej zlúčeniny s farebným činidlom prítomným v nadbytku, zrazenina sa oddelí a koncentrácia stroncia vo vzorke sa určí podľa množstva nenaviazaného činidla.

Príklady metód priameho stanovenia:

Stanovenie stroncia pomocou nitroortanilu C (nitrochromazo) alebo ortanilu C. Rušenie stanovenia bária, olova (2), čo spôsobuje farebnú reakciu s činidlom; zirkón, titán, tálium a niektoré ďalšie prvky vedú k prudkému podhodnoteniu výsledkov. Citlivosť? 0,05 mcg/ml.

Stanovenie stroncia pomocou dimetylsulfanazo III a dimetylsulfanazo

Prvky III-VI ich skupín by sa mali odstrániť. Množstvo amónnych solí a alkalických kovov by nemalo byť väčšie ako 10 mg. Sulfáty a fosforečnany interferujú, ak sú vyššie ako 0,03 mmol. Mnohé kovy, vrátane Ca a Mg, ovplyvňujú stanovenie, ak je ich obsah vo vzorke? 0,3 umol a Cu(II) < 0,25 umol. Existuje aj mnoho ďalších obmedzení.

Stanovenie stroncia karboxynitrázou

Reakcia stroncia s karboxynitrázou je jednou z najcitlivejších. Pomocou tejto reakcie sa stanoví 0,08-0,6 μg / ml.

Nepriame metódy stanovenia stroncia

Vzhľadom na ich nízku selektivitu sa v súčasnosti nepriame metódy nepoužívajú, preto sa zmienime len o: 8-oxychinolínovej metóde; metóda využívajúca kyselinu pikrolonovú; stanovenie stroncia pomocou chrómanu.

4. Elektrochemické metódy

Polarografická metóda

Bárnaté ióny interferujú so stanovením stroncia (to sa však dá eliminovať výberom vhodného pozadia, ktorým je (C2H5) 4NBr v absolútnom etanole). V prítomnosti približne rovnakých koncentrácií Mg a Ca je stanovenie Sr nemožné. Najprv je potrebné separovať Ba, Ca, Na, K, ak ich koncentrácie výrazne prevyšujú koncentráciu Sr.

Diferenciálna polarografická metóda

Umožňuje stanoviť malé množstvá stroncia v prítomnosti veľkého množstva Na a K. Citlivosť - 0,0001 mol Sr / mol soli.

Inverzná polarografia

Umožňuje určiť stroncium vo veľmi nízkych koncentráciách (10-5 - 10-9 M), ak je najprv elektrolýzou koncentrované v kvapke ortuti a potom podrobené anodickému rozpúšťaniu. Používa sa technika osciloskopu. Priemerná chyba je 3-5%.

Konduktometrická metóda

Stanovenia sa vykonávajú po predbežnom oddelení skupiny prvkov Li, K, Na, Ca a Ba, ktoré sú súčasťou rozpustných solí stavebných materiálov.

5. Spektrálne metódy

Spektrografická (iskrová a oblúková) metóda

Najintenzívnejšie čiary Sr ležia vo viditeľnej oblasti spektra: 4607,33; 4077,71 a 4215,52 A, pričom posledné 2 sú v oblasti azúrových pásiem. Preto pri použití na analýzu oblúka s uhlíkovými elektródami sú tieto vedenia menej vhodné. Línia 4607,33 A sa vyznačuje silnou samoabsorpciou, preto sa odporúča použiť ju pri stanovení len nízkych koncentrácií Sr (pod 0,1 %). Pri vysokých koncentráciách sa používajú línie Sr 4811.88 a 4832.08 ?, ako aj 3464.46 A. pozadie. Tlmiace zmesi sa používajú na stabilizáciu teploty horenia oblúka, elimináciu vplyvu Ca, Mg, Na a dosiahnutie vyššej presnosti stanovenia Sr. Na odstránenie pásov kyanidu sa stanovenie Sr vykonáva v argóne alebo sa vzorky prevedú na zlúčeniny fluóru. Citlivosť stanovenia Sr v oblúku je 5*10-5 - 1*10-4%, relatívna chyba stanovenie ±4-15%.Použitie pulzného oblúkového výboja vysokého prúdu v argóne môže výrazne zvýšiť citlivosť stanovenia Sr (3*10-12g). Citlivosť stanovenia Sr v iskre je (1-5) * 10-4%. Chyba stanovenia ±4-6%. Pre zvýšenie presnosti a absolútnej citlivosti analýzy, ako aj elimináciu vplyvu rušivých čiar cudzích prvkov sa navrhuje použiť interferometer krížený so spektrografom.

Fotometria emisií plameňa

Plamenová fotometrická metóda na stanovenie stroncia je pre svoju jednoduchosť a spoľahlivosť široko používaná najmä pri rozboroch hornín a minerálov, prírodných a odpadových vôd, biologických a iných materiálov. Je vhodný na stanovenie malých aj veľkých obsahov prvku s dostatočne vysokou presnosťou (1-2 rel. %) a citlivosťou a vo väčšine prípadov je možné stanovenie stroncia vykonávať bez oddelenia od ostatných prvkov. Najvyššia citlivosť sa dosahuje pri použití zariadení s automatickým záznamom spektra a vysokoteplotných plameňov. Najvyššiu citlivosť dosahuje RF plazma 0,00002 µg Sr/ml.

Pri pulznej metóde odparovania je absolútny limit detekcie Sr 1*10-13-2*10-12 g (plameň zmesi acetylén-oxid dusný). Pri dostatočne veľkých množstvách vzorky (~10 mg) sa relatívna hranica stanoveného obsahu stroncia zníži na 1*10-7%, pričom pri privádzaní roztoku vzorky do plameňa pomocou rozprašovača sa rovná 3*10-5%.

Atómová absorpčná spektrofotometria

Sr sa určuje meraním absorpcie svetla jeho atómami. Najčastejšie používanou čiarou je stroncium 460,7 nm, s nižšou citlivosťou možno stroncium určiť z čiar 242,8; 256,9; 293,2; 689,3 nm. Pri použití vysokoteplotných plameňov možno stroncium určiť aj z iónovej čiary 407,8 (iónovo-absorpčná spektroskopia).V tejto analytickej metóde existujú dva typy interferencie. Prvý typ rušenia je spojený s tvorbou neprchavých zlúčenín a prejavuje sa plameňom zmesi acetylénu so vzduchom. Najčastejšie sa pozoruje vplyv katiónov Al, Ti, Zr a ďalších aniónov PO4 a SiO3 Iný typ interferencie je spôsobený ionizáciou atómov stroncia, napríklad vplyvom Ca a Ba dochádza k nárastu atómových absorpcia z prítomnosti Na a K atď. Citlivosť detekcie stroncia 1 *10-4-4*10-12 g.

6. Spôsob aktivácie

Najväčšiu distribúciu má metóda stanovenia aktivity 87mSr. Vo väčšine prípadov sa stanovenie uskutočňuje meraním aktivity po rádiochemickej separácii Sr, ktorá sa uskutočňuje metódami zrážania, extrakcie a iónovej výmeny.

Použitie r-spektrometra s vysokým rozlíšením umožňuje zvýšiť presnosť metódy a znížiť počet separačných operácií, pretože je možné určiť Sr v prítomnosti množstva cudzích prvkov. Citlivosť detekcie stroncia je asi 6*10-5 g/g.

7. Hmotnostná spektrometrická metóda

Na stanovenie izotopového zloženia stroncia sa používa hmotnostná spektroskopia, ktorej znalosť je nevyhnutná pri výpočte geologického veku vzoriek metódou rubídium-stroncium a pri stanovení stopových množstiev stroncia v rôznych objektoch metódou izotopového riedenia. Limitná absolútna citlivosť stanovenia Sr vákuovou iskrovou hmotnostnou spektrálnou metódou je 9*10-11.

8. Röntgenová fluorescenčná metóda

Röntgenová fluorescenčná metóda na stanovenie stroncia nachádza v poslednom čase čoraz väčšie využitie. Jeho výhodou je možnosť vykonať analýzu bez zničenia vzorky a rýchlosť vykonania (analýza trvá 2–5 minút). Metóda eliminuje vplyv bázy, jej reprodukovateľnosť je ± 2--5%. Citlivosť metódy (1-1SG4 -- 1-10~3% Sr) je dostatočná pre väčšinu účelov.

Metóda XRF je založená na zbere a následnej analýze spektra získaného vystavením študovaného materiálu röntgenovému žiareniu. Pri ožiarení atóm prechádza do excitovaného stavu sprevádzaného ionizáciou určitej úrovne. Atóm zostane v excitovanom stave extrémne krátky čas, asi 10-7 sekúnd, potom sa vráti do pokojnej polohy (základný stav). V tomto prípade elektróny z vonkajších obalov buď zaplnia vytvorené voľné miesta a prebytočná energia sa vyžiari vo forme fotónu, alebo sa energia prenesie na iný elektrón z vonkajších obalov (Augerov elektrón). V tomto prípade každý atóm vyžaruje fotoelektrón s energiou presne definovanej hodnoty. Potom sa štruktúra hmoty posudzuje podľa energie a počtu kvánt (Orlov, 2002; Poluektov, 1978).

7. Výber typu indikátora. Charakteristiky populácie používané na hodnotenie stavu populácie pod vplyvom stroncia

Bioindikácia (bioindikácia) je zisťovanie a určovanie environmentálne významných prírodných a antropogénnych záťaží na základe reakcií živých organizmov na ne priamo v ich biotope. Živé objekty (alebo systémy) sú bunky, organizmy, populácie, spoločenstvá. Môžu sa použiť na hodnotenie abiotických faktorov (teplota, vlhkosť, kyslosť, slanosť, obsah škodlivín a pod.), ako aj biotických faktorov (pohoda organizmov, ich populácií a spoločenstiev).

Existuje niekoľko rôznych foriem bioindikácie. Ak sú dve rovnaké reakcie spôsobené rôznymi antropogénnymi faktormi, potom pôjde o nešpecifickú bioindikáciu. Ak určité zmeny môžu byť spojené s vplyvom niektorého z faktorov, potom sa tento typ bioindikácie nazýva špecifický.

Použitie biologických metód na hodnotenie životného prostredia znamená identifikáciu živočíšnych alebo rastlinných druhov, ktoré sú citlivé na ten či onen druh vplyvu. Organizmy alebo spoločenstvá organizmov, ktorých životné funkcie sú tak úzko korelované s určitými faktormi prostredia, že ich možno použiť na ich vyhodnotenie, sa nazývajú bioindikátory.

Druhy bioindikátorov:

1. Citlivý. Rýchlo reaguje s výraznou odchýlkou ​​ukazovateľov od normy. Napríklad odchýlky v správaní zvierat, vo fyziologických reakciách buniek sa dajú zistiť takmer okamžite po nástupe rušivého faktora.

2. Akumulačné. Akumuluje účinky bez prejavujúcich sa porúch. Napríklad les v počiatočných štádiách znečistenia alebo pošliapania bude rovnaký, pokiaľ ide o jeho hlavné charakteristiky (druhové zloženie, diverzita, početnosť atď.). Až po chvíli začnú miznúť. vzácny druh, dôjde k zmene prevládajúcich foriem, zmení sa celkový počet organizmov atď. Lesné spoločenstvo ako bioindikátor teda nezistí narušenie prostredia okamžite.

Ideálny biologický indikátor musí spĺňať niekoľko požiadaviek:

Byť charakteristický pre dané podmienky, mať vysokú abundanciu v danom ekotope;

Žite na tomto mieste niekoľko rokov, čo umožňuje sledovať dynamiku znečistenia;

Byť v podmienkach vhodných na odber vzoriek;

byť charakterizovaný pozitívnou koreláciou medzi koncentráciou znečisťujúcich látok v organizme indikátora a objektom skúmania;

Majú vysokú toleranciu voči širokému spektru toxických látok;

Reakcia bioindikátora na určitý fyzikálny alebo chemický účinok by mala byť jasne vyjadrená, to znamená špecifická, ľahko zaznamenateľná vizuálne alebo pomocou prístrojov;

Bioindikátor by sa mal používať v prirodzených podmienkach jeho existencie;

Bioindikátor by mal mať krátke obdobie ontogenézy, aby bolo možné vysledovať vplyv faktora na nasledujúce generácie.

Na bioindikáciu rádioaktívnej kontaminácie pôd sú najvhodnejšie sedaví obyvatelia pôdy s dlhým obdobím vývoja (dážďovky, stonožky, larvy chrobákov).

Veľký význam pri indikovaní aj relatívne nízkych úrovní kontaminácie pôdy rádionuklidmi má štúdium zmien charakteristických morfologických znakov pôdnych článkonožcov. Takéto poruchy sú častejšie spôsobené génovými mutáciami spôsobenými radiačnou expozíciou. V nekontaminovaných častiach areálu sa tieto znaky u týchto druhov menia nepatrne. Medzi najvýraznejšie odchýlky v znečistených podmienkach patria zmeny v rozložení štetín na tele chvostoskokov, bentických, dvojchvostých, štetincov, stonožiek.

Dobrým indikátorom znečistenia vôd rádionuklidmi sú jazerné mäkkýše a kôrovce dafnie, ktoré možno odporučiť ako testovacie objekty pre tento typ znečistenia. Reakcia mäkkýšov na zvýšený obsah rádionuklidov v nádrži sa prejavila zmenou farby tela a panciera, morfometrických parametrov, inhibíciou generatívneho a plastového metabolizmu a narušením reakcie embryí na klimatické podmienky ročne obdobie. Pri dafniách v znečistených nádržiach bol pozorovaný úhyn niektorých jedincov v populácii, zvýšenie plodnosti a telesných rozmerov.

Vo vodných ekosystémoch sú vodné rastliny tiež spoľahlivým bioindikátorom radiačnej situácie. Najmä kanadská elodea alebo vodný mor, ktorý sa dobre rozvíja v sladkých a brakických vodách, intenzívne akumuluje rádionuklidy 90Sr, 137Cs, ktoré štandardný radiačný monitoring vôd nezachytí. Tento typ môže byť široko používaný v usadzovacích nádržiach na čistenie odpadových vôd z rádionuklidov.

V suchozemských ekosystémoch sú dobrými indikátormi, ktoré akumulujú rádionuklidy, najmä 90Sr, rašeliníky, borovicové a smrekové ihličie, dvojdomá žihľava, podbeľ, palina obyčajná, ďatelina ružová, ďatelina plazivá, timotejka lúčna, lipkavec, hrachor myšiar, čakan tvrdolistý, Konvalinka, riečna gravitácia, kohútia noha, pohovka atď. Keďže tieto rastliny akumulujú rádionuklidy, obsah mangánu v ich popole klesá 3-10 krát (Turovtsev, 2004).

8. Toxikologické metódy hodnotenia vplyvu súčasnej dávky stroncia na zložky bioty

Biotestovanie je jednou z výskumných metód v biologickom monitoringu, ktorá sa používa na určenie miery škodlivého účinku. chemických látok potenciálne nebezpečné pre živé organizmy v kontrolovaných experimentálnych laboratórnych alebo poľných podmienkach registráciou zmien v biologicky významných ukazovateľoch (testovacích funkciách) skúmaných testovacích objektov, po ktorých nasleduje hodnotenie ich stavu v súlade s vybraným kritériom toxicity.

Účelom biotestovania je zistiť stupeň a charakter toxicity vody kontaminovanej biologicky nebezpečnými látkami na hydrobionty a posúdiť možnú nebezpečnosť tejto vody pre vodné a iné organizmy.

Ako objekty na biotestovanie sa používajú rôzne testovacie organizmy – experimentálne biologické objekty vystavené určitým dávkam alebo koncentráciám jedov, ktoré v nich vyvolávajú ten či onen toxický účinok, ktorý sa zaznamenáva a vyhodnocuje v experimente. Môžu to byť baktérie, riasy, bezstavovce a tiež stavovce.

Pre zaručenú detekciu prítomnosti toxického agens neznámeho chemického zloženia by sa mal použiť súbor objektov reprezentujúcich rôzne komunitné skupiny, ktorých stav je hodnotený parametrami súvisiacimi s rôznou úrovňou integrity.

Biotestom sa rozumie hodnotenie (test) za presne definovaných podmienok pôsobenia látky alebo komplexu látok na živé organizmy registrovaním zmien jedného alebo druhého biologického (alebo fyziologicko-biochemického) ukazovateľa skúmaného objektu oproti kontrola. Hlavnou požiadavkou na biotesty je citlivosť a rýchlosť odozvy, jasná reakcia na vonkajšie vplyvy. Existujú akútne a chronické biotesty. Prvé sú určené na získanie expresných informácií o toxicite testovanej látky pre daný testovací organizmus, druhé na identifikáciu dlhodobého účinku toxických látok, najmä nízkych a ultranízkych koncentrácií (Turovtsev, 2004).

Vlastná skúsenosť

Téma: Stanovenie ekologického stavu územia na obsah stroncia

Účel: identifikácia nepriaznivých oblastí študovaného regiónu a diferenciácia odhadov ich kontaminácie stronciom

Metodika: Metóda sa vykonáva biotestovaním a zahŕňa odber vzoriek bioindikátorov, ich sušenie na konštantnú hmotnosť, izoláciu priemernej vzorky, stanovenie celkového obsahu stroncia v nej, porovnanie získaných hodnôt so zistenými údajmi, po prekročení ktorých je ekologický zisťuje sa stav územia, pričom ako bioindikátory sa používajú odrezky divo rastúcich rastlín lúčnostepnej vegetácie alebo monokultúry jednoročných a viacročných poľnohospodárskych rastlín, odber vzoriek sa vykonáva počas fenofázy kvitnutia úplným kosením porastu z 1 m 2 výmery. druhá v množstve rovnajúcom sa 1 vzorke na 1000-5000 ha pre územie veľkého regiónu a pre lokálnu agrocenózu v množstve 1 vzorka na 100 ha, pričom izolácia stroncia z priemernej vzorky sa vykonáva koncentrovanou dusičnou kyseliny, nasleduje jej stanovenie v extrakte atómovou adsorpciou a porovnanie získaných hodnôt s obsahom pozadia stroncia pri sušení na vzduchu oh množstvo stredných odrezkov divokej vegetácie. Na porovnanie získaných údajov sa používajú hodnoty pozaďového obsahu stroncia v hmote suchej na vzduchu pri priemerných výruboch divokej vegetácie v rozsahu od 20 do 500 mg/kg.

Priebeh prác: Na biotestovanie okresu Vargashinsky v regióne Kurgan s rozlohou 10 000 hektárov vyberáme 10 vzoriek stredných rezov divokých druhov lúčno-stepnej vegetácie. K tomu vyberáme 10 odberných miest rovnomerne po území okresu počas fenofázy kvitnutia vegetácie. Na porast nasadíme rám 1x1 m a stanovište upevníme v závislosti od hustoty porastu, ale tak, aby objem rastlinnej hmoty z každého stanovišťa bol minimálne 1 kg. Pozemná časť trávneho krytu v ráme sa úplne odreže nožom alebo iným vhodným nástrojom. Výška rezu rastlín je minimálne 3 cm od povrchu pôdy. Vzorky rastlín sa sušia do sucha na vzduchu v sušiarni počas 3 hodín pri teplote 105 °C, potom sa ochladia v exsikátore a odvážia. Opakujte sušenie počas 1 hodiny a následné váženie, kým sa nedosiahne konštantná hmotnosť (rozdiel hmotnosti v dvoch po sebe nasledujúcich váženiach by nemal byť väčší ako 0,1 % pôvodnej hmotnosti vzorky). Vysušená vzorka sa predbežne rozdrví a kvartovaním sa odoberie priemerná vzorka s hmotnosťou najmenej 200 g. Stroncium sa izoluje nasledovne. Z vysušenej rozštvrtenej vzorky vyberieme naváženú porciu 1 g a pomelieme v laboratórnom mlynčeku IKA All basic pri rýchlosti 25 000 ot./min. na veľkosť častíc 0,001-0,1 mm. Z rozdrvenej hmoty na analytických váhach odoberieme vzorku 100 mg, ktorá sa vloží do 50 ml polyetylénovej kónickej skúmavky (typ Rustech) a naplní sa 1 ml koncentrovanej kyseliny dusičnej. V tejto forme sa analyzovaná vzorka uchováva najmenej 1 hodinu. Potom sa objem destilovanou vodou upraví na 50 ml; zrazenina sa odfiltruje a extrakt sa analyzuje na obsah hrubého stroncia metódou atómovej adsorpcie na atómovom spektrofotometri "AAS Kvant Z.ETA". Ak je analyzovaných 10 vzoriek, výsledky merania sa spriemerujú.

Podľa výsledkov štúdie možno povedať, že hlavnými zdrojmi stroncia (prevažne jeho oxidu) sú priemyselné odpadové vody z rôznych odvetví, v poľnohospodárskej výrobe – fosfor a hnojivá s obsahom fosforu a melioranty. prírodný zdroj je proces zvetrávania hornín a minerálov.

Distribúcia, správanie a koncentrácia toxickej látky v prírodné prostredie závisí od reliéfu (sklon územia v areáli priemyselnej zóny, poddajnosť substrátu pre degradáciu a pod.), klimatických podmienok (teplotný režim vzduchu a pôdy, množstvo zrážok na jednotku plochy , rýchlosť vetra), fyzikálno-chemický, biologický a nutričný stav pôd (prítomnosť a pomer mikroorganizmov a húb, redoxné a acidobázické pomery, prítomnosť prvkov minerálnej výživy a pod.), ako aj spôsoby vstupu (pri stálych a prechodných prietokoch vody, so zrážkami z atmosféry, vyparovaním mineralizovanej podzemnej vody) a ďalšími faktormi.

Ako prvok aktívnej bioabsorpcie a akumulácie, ako aj analóg vápnika, stroncium ľahko vstupuje do potravinových reťazcov z pôdy do rastlín a živočíšnych organizmov a hromadí sa v určitých orgánoch a tkanivách. V rastlinách - v mechanických tkanivách vegetatívnych orgánov, u zvierat - v kostnom tkanive, obličkách a pečeni. Ale podľa toho biologické vlastnosti organizmu a vlastnostiach prostredia sa prvok v rôznom množstve akumuluje a rôznou rýchlosťou vylučuje.

Stroncium inhibuje rozvoj mikroorganizmov, väčšinu z nich umiestňuje do zóny odolnosti, narúša rast a životnú aktivitu húb, bezstavovcov a kôrovcov. Rádionuklid stroncia spôsobuje mutácie na genetickej úrovni, čo sa následne prejaví morfologickými zmenami.

Toxická látka má vysokú migračnú schopnosť najmä v kvapalnom prostredí (nádrže, pôdny roztok, vodivé pletivá rastlín, žlč a obehový systém človeka aj zvierat). Ale za určitých pôdno-ekologických podmienok sa vyzráža a hromadí.

Stroncium bráni vstupu vápnika a čiastočne fosforu do živých organizmov. Zároveň štruktúra membrán a muskuloskeletálneho systému, zloženie krvi, mozgovej tekutiny atď.

Pri skúmaní analytických metód na stanovenie toxických látok vo vzorkách môžeme dospieť k záveru, že mnohé metódy sú schopné konkurovať röntgenovej fluorescenčnej analýze a dokonca ju prekonať v citlivosti, ale spolu s tým majú určité nevýhody. Napríklad: potreba predbežnej separácie, zrážanie prvku, ktorý sa určuje, rušivý vplyv cudzích prvkov, významný vplyv zloženia matrice, superpozícia spektrálnych čiar, dlhá príprava vzorky a zlá reprodukovateľnosť výsledkov, vysoká náklady na zariadenie a jeho prevádzku.

Tiež biologické metódy testovanie sú skupinou vysoko citlivých metód analýzy a priaznivo sa líšia svojou jednoduchosťou, porovnateľnou nenáročnosťou na laboratórne podmienky, nízkou cenou a všestrannosťou.

Ponuky

V oblastiach rádioaktívnej kontaminácie by sa opatrenia na ochranu obyvateľstva mali zamerať na:

Znižovať obsah rádionuklidov v rastlinných a živočíšnych potravinách pomocou agrorekultivácií a veterinárnych opatrení. U zvierat liečených sorbentmi stroncia (síran bárnatý, bentonit a modifikované prípravky na ich báze) sa pri havárii v Černobyle pomocou týchto opatrení podarilo dosiahnuť 3-5-násobný pokles ukladania rádionuklidov v kostnom tkanive tzv. zvieratá;

Na technologické spracovanie kontaminovaných surovín;

Na kulinárske spracovanie potravín, nahradenie kontaminovaných potravín čistými.

Pri práci s rádioaktívnym stronciom je potrebné dodržiavať hygienické predpisy a normy rádioaktívnej bezpečnosti s použitím špeciálnych ochranných opatrení v súlade s triedou práce.

Pri prevencii následkov expozície treba venovať veľkú pozornosť zvyšovaniu odolnosti organizmu obetí (racionálna výživa, zdravý životný štýlživot, šport a pod.).

Štúdium a regulácia príjmu a akumulácie stroncia v prvkoch ekosystémov je komplex komplexných prácne a energeticky náročných opatrení laboratórneho a terénneho výskumu. Preto najlepším spôsobom, ako zabrániť vstupu toxikantu do krajiny a organizmov, je monitoring v oblasti objektov ohrozujúcich životné prostredie – zdrojov znečistenia.

Zoznam použitej literatúry

1. Isidorov V.A., Úvod do chemickej ekotoxikológie: Návod. - Petrohrad: Himizdat, 1999. - 144 s.: chor.

2. Kaplin VG, Základy ekotoxikológie: Učebnica. - M.: KolosS, 2006. - 232 s.: chor.

3. Kabata-Pendias A., Pendias X. Stopové prvky v pôdach a rastlinách: Per. z angličtiny. - M.: Mir, 1989. - 439 s.: chor.

4. Orlov D.S., Ekológia a ochrana biosféry pri chemickom znečistení: Učebnica pre chemické, chemicko-technologické. a biol. špecialista. univerzity / D.S. Orlov, L.K. Sadovniková, I.N. Lozanovská.- M.: Vyššie. škola, - 2002. - 334 b.: chor.

5. Poluektov N.S., Mishchenko V.T., Analytická chémia stroncia: Učebnica. - M.: Nauka, 1978.- 223 s.

6. V.D. Turovtsev V.D., Krasnov V.S., Bioindikácia: Učebnica. - Tver: Tver. štát un-t, 2004. - 260 s.

Hostené na Allbest.ru

Podobné dokumenty

História objavu stroncia. Nález v prírode. Získavanie stroncia aluminotermickou metódou a jeho skladovanie. fyzikálne vlastnosti. Mechanické vlastnosti. Atómové charakteristiky. Chemické vlastnosti. Technologické vlastnosti. Oblasti použitia.

abstrakt, pridaný 30.09.2008


Cézium je jedným z najvzácnejších chemických prvkov. Svetová produkcia cézia a jeho obsah v mikroorganizmoch. Prírodné cézium ako mononuklidový prvok. Stroncium je neoddeliteľnou súčasťou mikroorganizmov, rastlín a živočíchov. Obsah stroncia v morských plodoch.

abstrakt, pridaný 20.12.2010


Štúdium komplexov vo vode rozpustných polymérov s rôznymi triedami zlúčenín. Vlastnosti roztokov katiónových polymérov, vlastnosti amfotérnych polyelektrolytov. Vykonávanie viskozimetrickej štúdie tvorby komplexu EEACC/AA s iónom stroncia.

ročníková práca, pridaná 24.07.2010


Rozloženie kyslíka v prírode, jeho charakteristika ako chemického prvku a jednoduchej látky. Fyzikálne vlastnosti kyslíka, história jeho objavu, metódy zberu a výroby v laboratóriu. Aplikácia a úloha v ľudskom tele.

prezentácia, pridané 17.04.2011


Správanie rudných prvkov pri diferenciácii magmatickej taveniny. Metódy stanovenia rubídia, stroncia a nióbu, ich aplikácia. Röntgenové fluorescenčné stanovenie vzácnych prvkov, základy analýzy. Maticové efekty, metóda štandardného pozadia.

semestrálna práca, pridaná 6.1.2009


História objavu chlóru ako chemického prvku, jeho distribúcia v prírode. Elektrická vodivosť kvapalného chlóru. Použitie chlóru: pri výrobe zmesí plastov, syntetického kaučuku ako jedovatej látky, na dezinfekciu vody, v hutníctve.

prezentácia, pridané 23.05.2012


Vlastnosti síry ako chemického prvku periodickej tabuľky, jej prevalencia v prírode. História objavenia tohto prvku, popis jeho hlavných vlastností. Špecifickosť priemyselnej výroby a spôsoby získavania síry. Najdôležitejšie zlúčeniny síry.

prezentácia, pridané 25.12.2011


História objavu chlóru. Rozšírenie v prírode: vo forme zlúčenín v zložení minerálov, u ľudí a zvierat. Základné parametre izotopov prvkov. Fyzikálne a chemické vlastnosti. Použitie chlóru v priemysle. Bezpečnostné inžinierstvo.

prezentácia, pridaná 21.12.2010


Charakteristika brómu ako chemického prvku. História objavovania, nachádzania v prírode. Fyzikálne a chemické vlastnosti tejto látky, jej interakcia s kovmi. Získavanie brómu a jeho využitie v medicíne. Jeho biologická úloha v tele.

prezentácia, pridané 16.02.2014


Fázové rovnováhy, spôsoby syntézy a vlastnosti pevných roztokov stroncia, bária, zloženia (Sr1-xBax) 4M2O9 (M-Nb, Ta) s perovskitovou štruktúrou. Charakterizácia východiskových látok a ich príprava. Metódy výpočtu elektrónovej štruktúry pevných látok.