Цикл фтора
Круговорот фтора — ряд биогеохимических процессов, посредством которых фтор перемещается через литосферу , гидросферу , атмосферу и биосферу . Фтор происходит из земной коры, и его круговорот между различными источниками и поглотителями регулируется множеством природных и антропогенных процессов.
Обзор
[ редактировать ]Фтор — тринадцатый по распространенности элемент на Земле и 24-й по распространенности элемент во Вселенной. Это самый электроотрицательный элемент, обладающий высокой реакционной способностью. Таким образом, он редко встречается в элементарном состоянии, хотя элементарный фтор был идентифицирован в определенных геохимических контекстах. [3] Вместо этого он чаще всего встречается в ионных соединениях (например, HF, CaF 2 ).
Основными механизмами мобилизации фтора являются химическое и механическое выветривание горных пород. Основные антропогенные источники включают промышленные химикаты и удобрения, производство кирпича и добычу подземных вод. Фтор в основном переносится реками в океаны, где его время пребывания составляет около 500 000 лет. Фтор может быть удален из океана путем отложения терригенных или аутигенных осадков или субдукции океанической литосферы.
Литосфера
[ редактировать ]| Часть серии о |
| Биогеохимические циклы |
|---|
 |
Подавляющее большинство земного фтора находится в земной коре , где он в основном содержится в гидроксисиликатных минералах. [3] Уровни фтора в магматических породах сильно различаются и зависят от содержания фтора в магме. Точно так же измененная океаническая кора демонстрирует большую изменчивость содержания фтора; Зоны серпентинизации содержат повышенное содержание фтора. [4] Многие детали, касающиеся точной минералогии и распределения фтора в земной коре, плохо изучены, особенно содержание фтора в метаморфических породах , в мантии и ядре. [1]
Фтор может высвобождаться из своих земных резервуаров в результате естественных процессов (таких как выветривание , эрозия и вулканическая активность ) или антропогенных процессов, таких как переработка фосфоритной руды, сжигание угля и производство кирпича . Антропогенный вклад в круговорот фтора значителен: антропогенные выбросы составляют около 55% глобального поступления фтора. [1]
Гидросфера
[ редактировать ]Фтор может растворяться в воде в виде аниона фторида , содержание которого зависит от местного содержания в окружающих породах. Это контрастирует с содержанием других галогенов , которое, как правило, отражает содержание других местных галогенов, а не местный состав породы. [4] Растворенный фторид присутствует в небольших количествах в поверхностных стоках , дождевых водах и реках, а также в более высоких концентрациях (74 микромолярных ) в морской воде. Фтор также может попадать в поверхностные воды через вулканические шлейфы. [4]
Атмосфера
[ редактировать ]Фтор может попасть в атмосферу в результате вулканической активности и других геотермальных выбросов. [5] а также в результате сжигания биомассы и шлейфов пыли, переносимых ветром. [3] Кроме того, он может поступать из самых разных антропогенных источников, включая сжигание угля, производство кирпича, переработку урана, химическое производство, производство алюминия, травление стекла и микроэлектронную/ полупроводниковую промышленность. Фтор также может попадать в атмосферу в результате реакций между антропогенными атмосферными химическими веществами (например, фторидом урана ). [5] Кроме того, фтор является компонентом хлорфторуглеродных газов (ХФУ), которые массово производились на протяжении всего 20-го века, пока не стали лучше изучены пагубные последствия, связанные с их распадом на высокореактивный хлор и оксиды хлора . [6] Большинство современных исследований фтора в атмосфере сосредоточено на фтористом водороде (HF) в тропосфере из-за токсичности и высокой реакционной способности газа HF. [5]
Фтор может быть удален из атмосферы посредством «мокрого» осаждения, осаждения из дождя, росы, тумана или капель облаков, или посредством «сухого» осаждения, которое относится к любым процессам, в которых не участвует жидкая вода, таким как прилипание к атмосфере. поверхностные материалы, вызванные атмосферной турбулентностью. HF также может быть удален из атмосферы посредством фотохимических реакций в стратосфере . [5]
Биосфера
[ редактировать ]Фтор – важный элемент для биологических систем. С точки зрения здоровья млекопитающих он примечателен тем, что является компонентом фторапатита , ключевого минерала в зубах людей, подвергшихся воздействию фтора, а также в зубах акул и рыб. [4] В почве фтор может выступать источником для биологических систем и поглотителем атмосферных процессов, поскольку атмосферный фтор может выщелачиваться на значительные глубины. [3]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Шлезингер, штат Вашингтон; Кляйн, Э.М.; Венгош, А. (2020). «Глобальный биогеохимический цикл фтора» . Глобальные биогеохимические циклы . 34 (12): e06722. Бибкод : 2020GBioC..3406722S . дои : 10.1029/2020gb006722 . ISSN 0886-6236 . S2CID 226336384 .
- ^ Рудник, РЛ; Гао, С. (2003), «Состав континентальной коры» , Трактат по геохимии , 3 , Elsevier: 659, Бибкод : 2003TrGeo...3....1R , doi : 10.1016/b0-08-043751-6 /03016-4 , ISBN 978-0-08-043751-4
- ^ Jump up to: а б с д Фуге, Р. (2019). «Фтор в окружающей среде, обзор его источников и геохимия» . Прикладная геохимия . 100 : 393–406. Бибкод : 2019ApGC..100..393F . doi : 10.1016/j.apgeochem.2018.12.016 . S2CID 133909303 .
- ^ Jump up to: а б с д Кога, КТ; Роуз-Кога, EF (2018). «Фтор на Земле и в Солнечной системе, откуда он берется и можно ли его найти?» . Comptes Rendus Chimie . 21 (8): 749–756. дои : 10.1016/j.crci.2018.02.002 .
- ^ Jump up to: а б с д Ченг, доктор медицинских наук (2018). «Атмосферная химия фтористого водорода» . Журнал химии атмосферы . 75 (1): 1–16. Бибкод : 2018JAtC...75....1C . дои : 10.1007/s10874-017-9359-7 . ISSN 1573-0662 . ОСТИ 1399939 . S2CID 100201001 .
- ^ Крутцен, П.Дж. (2006). «Введение в тему «Фтор и окружающая среда» » . Достижения в области науки о фторе . 1 : xv – xvii. дои : 10.1016/S1872-0358(06)01011-6 . ISBN 9780444528117 . ISSN 1872-0358 .