UDK 61 Медицина. Охрана здоровья
GRNTI 38.21 Региональная геология
GRNTI 76.35 Прочие отрасли медицины и здравоохранения
OKSO 32.02.01 Медико-профилактическое дело
BBK 51 Социальная гигиена и организация здравоохранения. Гигиена. Эпидемиология
TBK 5708 Гигиена и санитария. Эпидемиология. Медицинская экология
BISAC HEA000000 General
Distribution of lithium subgroup elements in the components of geochemical circuits of Blagoveshchensk’s district Amur Region is represented
lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, francium, distribution, migration, biological media.
Введение. Подгруппу элементов лития (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) составляют химические элементы главной подгруппы I группы периодической системы Д.И. Менделеева. Необходимые элементы для жизни Na, K, а химические гомологи Li, Rb, Cs представлены соединениями I-III класса опасности. Щелочные металлы распространены в природе и широко используются в промышленности и сельском хозяйстве. В силу их высокой химической активности при использовании следует придерживаться определённых правил по безопасному хранению, применению и утилизации [1]. В глобальном геохимическом равновесии эти катионы уравновешивают отрицательный заряд кремнекислородных минералов природной матрицы и поэтому входят в обсчёты различных природных процессов по поступлению, распределению и миграции химических элементов, как в неживой, так и в живой природе. Существуют различные замкнутые и открытые циклы природных, геохимических, биологических и технологических процессов рассчитанные для этих щелочных металлов.
Цель исследования. Выявление распределения химических элементов подгруппы лития в компонентах природных геохимических цепей Благовещенского района Амурской области.
Объекты и методы. Объектами исследования являлись поверхностные воды, почвы, растения. Отобранные пробы были проанализированы стандартными методиками на атомно-абсорбционном спектрофотометре «Hitachi» 180-50, по методикам рекомендованным ИСО, ГОСТ Р, ОСТ [2].
Обсуждение результатов. Li, Na, K, Rb, Cs, Fr существуют в виде соединений со степенями окисления +1, а в нулевой степени окисления эти металлы в природной среде не встречаются вследствие высокой химической активности.
Литий редкий, лёгкий, самый гидроэкофильный токсичный металл. Легко высвобождается из минералов при выветривании и захватывается глинистым и органическим веществами. В организме человека соли лития быстро всасываются в кровь и равномерно распределяются по организму. Среднесуточное поступление элемента 0.1-2 мг. Его техногеохимия не изучена, а появление его соединений следует ожидать в продуктах и отходах промышленной переработки [3].
Натрий самый распространённый среди группы, главный биологически важный, общетоксичный, необходимый для жизни элемент. Натрий относится к подвижным катионам биосферы сильного биологического накопления и повышенной биогенности. У растений натрий регулирует рост и развитие. У человека и животных находится во внеклеточном пространстве, определяет химизм организма и крови, определяет осмотическое давление внеклеточных жидкостей, обеспечивает нормальную работу сердечнососудистой и нервной систем. Является антагонистом калия и обеспечивает водно-солевое равновесие Na+ ↔ K+. Среднесуточное поступление натрия в организм человека 4-6 г [3].
Калий широко распространённый главный биологически важный, общетоксичный, необходимый для жизни элемент. В зоне гипергенеза относится вместе с (Li, Rb, Cs) к слабоподвижным компонентам сильного биологического поглощения. Обогащены калием почвы гумидных, а обеднены почвы аридных зон. У растений он регулирует фотосинтез, водный, азотный, фосфорный обмен, принимает участие в синтезе органических веществ. Среднесуточное поступление калия в организм человека 3-5 г [3].
Рубидий токсичный распространённый среди группы редких и рассеянных элементов, с невыясненной биологической и экологической важностью. В организме ведёт себя как аналог калия. Среднесуточное поступление рубидия в организм человека 50 ммоль [3].
Цезий редкий щелочной металл не выясненного биологического значения и токсичности. Цезий всё больше участвует в техногенезе и относится к токсичным металлам. Наибольшую опасность представляют среднеживущие изотопы радионуклидов 134-137Cs. Среднесуточное поступление цезия в организм человека 0.01 мг в сутки [3].
Франций сверхредкий радиоактивный s-металл. В природе встречается крайне редко. Собственных природных минеральных продуктов не имеет, принадлежит к дочерним элементам распада радиоактивного семейства 235U [3].
Массовые доли химических элементов подгруппы лития в природных объектах Благовещенского района приведены в табл. 1.
Таблица 1 Массовые доли элементов подгруппы лития периодической системы Д.И. Менделеева в природных объектах Благовещенского района: ПДК в воде – мг/дм3, в поверхностных водах, почве и растениях в – мг/кг.
|
Природный объект |
Li |
Na |
K |
Rb |
Cs |
|
Поверхностные воды |
0.002 |
4.81 |
1.27 |
0.002 |
0.002 |
|
ПДК, вода питьевая* |
0.03 |
200 |
12 |
0.1 |
– |
|
Почвы |
20 |
30900 |
31300 |
30 |
10 |
|
Растения |
1 |
3000 |
3000 |
5 |
2 |
*– ПДК химических элементов в воде питьевой. ГОСТ Р 51232-98 Вода питьевая. Нормативы: Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ), Европейского союза ЕС, Агентства по охране окружающей среды США US.EPA, СанПин 2.1.4.1074-01.
Геохимическая и экологическая ситуации по распространению щелочных металлов в биогеохимических компонентах природного ландшафта в Благовещенском районе находится на нижнем уровне нормальных значений. Увеличение концентраций натрия и калия в поверхностных водах, растениях и пищевых продуктах изменяет вкусовые качества потребляемой пищи, не приводя к сверхнормативному загрязнению, включая и их химические гомологи (Li, Rb, Cs). Особенности водно-солевого равновесия ионов Na+ ↔ K+ отмечаются для компонентов природной среды Благовещенского района Амурской области табл. 1. Так в поверхностных водах сохраняется избыток ионов натрия над ионами калия и это характеризует нормальные значения природных равновесий, тогда как для почв и произрастающих на них растений отмечается достигнутый паритет концентраций ионов натрия и калия, что свидетельствует о большем биологическом поглощении ионов калия в биогеохимическом природном ландшафте и большем поступлении калия по трофическим цепям в организмы животных и людей.
Заключение. Отмечаются техногенные локальные уровни превышения концентраций в биогеохимических компонентах ландшафтов до 4-7 раз на золоотвале Благовещенской теплоэлектростанции, включая радиоактивные изотопы 40K и 42K, а также 134-137Cs на которые приходится половина общей дозы излучения радионуклидов данного объекта [4]. Концентрации щелочных металлов в урбанистических компонентах ландшафта города Благовещенска, таких как почвы, растения и сточные воды также повышены в несколько раз, вследствие их широкого техногенного использования [5]. Однако, в обоих случаях, это не приводит к сверхнормативному загрязнению компонентов окружающей среды и ухудшению экологической ситуации [6].
Вывод. По проверенным показателям качества среды обитания биологических видов, суммарное загрязнение экологической системы Благовещенского района Амурской области щелочными металлами подгруппы лития оценивается удовлетворительно, включая отрицательную динамику техногенного загрязнения.
1. Vrednye himicheskie veschestva. Neorganicheskie soedineniya I-IV grupp. Sprav. izd. / pod redakciey V.A. Filova i dr. L.: Himiya, 1988.
2. Radomskiy C.M., Radomskaya. V.I. Tyazhelye metally v biogeocenoze Blagoveschenskogo rayona Amurskoy oblasti // Materialy VII Mezhdunarodnoy konferencii «Sistemnyy analiz v medicine» (SAM 2013). Blagoveschensk, 2013. S. 119-122.
3. Ivanov V.V. Ekologicheskaya geohimiya elementov: Spravochnik: V 6 kn. / pod red. E.K. Burenkova. M.: Nedra, 1994. Kn. 1: s-elementy.
4. Radomskiy S.M., Mironyuk A.F., Radomskaya V.I., Lukichev A.A. Ekologicheskie problemy zoloshlakootvala Blagoveschenskoy TEC // Ekologiya i promyshlennost' Rossii. 2004. №3. S. 28-31.
5. Radomskaya V.I., Radomskiy S.M., Kuimova N.G. Ocenka zagryazneniya pochvennogo pokrova g. Blagoveschenska // Vestnik DVO RAN. 2008. №3. S. 37-43.
6. Dorovskih V.A., Zabolotskih T.V., Musina S.A., Radomskaya V.I., Radomskiy S.M. Mikroelementy v ekosistemah Priamur'ya. Blagoveschensk: AGMA, 2006.
