CC BY
11УДК 502.64 Тригуб В. I.
Законом1рност1 поширення фтору у навколишньому середовищ'!
Одеський нацюнальний уыверситет iM. I. I. Мечникова, м. Одеса e-mail: [email protected]
Анотащя. Проведено анал/'з л1тературних джерел та власних досл/'джень щодо законом/'рностей природного поширення та антропогенного накопичення фтору в навколишньому середовищ. Виявлено регональн1 законом/'рностi поширення фтору в фунтах, пдземних та поверхневих водах. Встановлено, що в сучасних умовах виршальним фактором збльшення вмюту фтору в навколишньому середовищ е антропогенний.
Ключовi слова: фтор, природне середовище, законом/'рностi поширення.
Вступ
У тепершнш час фтор i його сполуки використовуються у BCix сферах життя: вщ атомноТ енергетики i ракетно-космiчноТ техшки до медицини. Одночасно фтор викликае занепокоення стосовно свого негативного впливу на оргашзми рослин, тварин та людей, що значною мiрою залежить вщ його ктькюного вмюту в об'ектах навколишнього середовища.
Фтор е найпоширешшим елементом у природк Вш входить до складу як лтосфери, так i всiх компонентiв бюсфери. Серед хiмiчних елементiв, якi утворюють сольову масу океану, фтор займае 13 мюце. Вiдноситься до активних атмосферних i водних мiгрантiв. До атмосфери фтор транспортуеться вулкашчними газами, випаровуванням, промисловими забрудненнями. У пщземш води надходить, головно, у результат розчинення прських порiд; у рiчковi - iз порiд i фут1в внаслiдок руйнування фторвмiсних мiнералiв, з фунтовими та стiчними водами. Основним природним джерелом забруднення фтором пов^ря, фут1в, рослин е вулканiчна дiяльнiсть.
Фтор належить до групи мiкроелементiв, якi вiдiграють важливу роль у бiохiмiчних процесах. Нестача його, як i надлишок, у продуктах харчування та питнш водi призводить до тяжких захворювань. в навколишньому середовищi негативно впливають на життедiяльнiсть рослин, тварин i людей. Саме це i зумовило необхiднiсть аналiзу закономiрностей природного поширення i антропогенного накопичення фтору в навколишньому середовищк
Об'ектом нашого дослiджень е фтор, предметом - особливосп поширення фтору в навколишньому середовищк
Завдання дослiджень: установити закономiрностi природного поширення i антропогенного накопичення сполук фтору в об'ектах навколишнього середовища.
Матерiали i методи
Для виршення поставлених завдань були використан лiтературнi джерела щодо закономiрностей поширення фтору в природних компонентах свггу та власнi дослiдження щодо особливостей поширення фтору в атмосферних опадах, пщземних та поверхневих водах, фунтах твычно-захщного Причорномор'я.
Вмют фтору в дослщжуваних нами природних об'ектах визначали потенцюметричним методом iз застосуванням фтор - селективного електрода марки 3F - IV.
Дослiдження вмюту фтору в деяких компонентах природного середовища твычно-захщного Причорномор'я дозволило встановити регюнальы закономiрностi його поширення в фунтах, пщземних та поверхневих водах.
Результати та 1х обговорення
Першi дослщження щодо вмiсту фтору в земнш корi були наведенi в роботах видатних геохiмiкiв В. I. Вернадського (1913), А. П. Виноградова (1937), В. М. Гольдшмщта (1938), А. Е. Ферсмана (1933) [1].
Вивчаючи особливосп кругообiгу фтору в бiосферi В. I. Вернадський прийшов до висновку, що фтор присутнш в уах компонентах бiосфери i представляе собою яскравий приклад розаяного стану елементiв. Вчений вважав, що основним джерелом фтору в бiосферi являються гiрськi породи. Крiм цього, деяка ктькють мiкроелементу потрапляе з термальними водами i вулканiчними газами. Вмют фтору в фунтах визначаеться його концентра^ею в материнських породах, що ж стосуеться особливостей його розподту в фунтовому профл то вони залежать вщ фунтоутворюючих процеав, iз яких найбiльш важливе значення мають штенсивнють вивiтрювання i вмют глинистих часток [2].
За даними рiзних авторiв середнiй вмiст фтору в елементах зовышнього середовища значно в^зняеться (табл. 1). Вмiст фтору в земнш кор^ за рiзними джерелами, складае 2,7 10-2-6,5 . 10-2 мас. %.
Таблиця 1.
Вм^т фтору в основних компонентах лiтосфери та бюсфери*_
Природнi компоненти Кларки концентрацш,%
Магматичн породи:
Ультраосновнi (дунiти, перидотiти, троксешти) 0.005-0.010
Основнi (базальти, габро) 0.030-0.050
Середнi (дюрити, сiенити) 0.050-0.120
Кислi (гранiти, гнейси) 0.052-0.085
Ки^ вулканiчнi (рiолiти, трахiти, дацити) 0.030-0.070
Осадовi породи:
Глинистi осадовi 0.050-0.080
Сланцi 0.050-0.080
Пюковики 0.005-0.027
Вапняки, доломiти 0.005-0.035
Гiдросфера 0.002
Жива речовина 0.007
Грунт 0.3
Атмосферы опади п-10 -4 - п10 "э
Рки п-10 -4 - п-10
Солонi озера, содовi пiдземнi води п-10 -2 - п-10
Прюы води п-110
Озернi мули 1.0
* за даними рiзних авторiв
Земна кора, за Ферсманом А. Ф. [3], мютить його в середньому 0,08%. Загальний вмют фтору в л1тосфер1, океан1 й атмосфер! сягае 0,03 %. Найб1льш1 концентраци фтору виявлено в кислих вивержених породах. Так, кларк кислих порщ складае 810-2%, основних - 3,710-2%, ультраосновних -1-10-2%.
Фтор зустр1чаеться у природ! винятково у вигляд1 сполук, головним чином з кальц1ем I алюм1н1ем. Основне джерело фтору - плавиковий шпат (флюорит) СаF2, який вм1щуе близько 48,7 % фтору. Значна ктькють фтору мютиться також у природних фосфат-апатитах I фосфоритах. У фторапатит1 -Са5(РО4^ вм1ст фтору зазвичай становить 3,3%. При отриманы фосфорних добрив з апатиту частина фтору (50-80%) переходить у Тхнш склад, що е серйозним недолгом. Великий в1дсоток фтору мютиться також у крюлт (№3А16) - 54,3%. Стаб1льним м1нералом, що мютить фтор, е топаз А12^Ю4]^,ОН)2. Фтор здатний зам1щати г1дроксильн1 групи в глинистих мшералах, зокрема в мулистих. Меж1 вм1сту фтору в т1тах I хлоритах - 0,1-2,3% [4]. Усього нараховуеться близько 180 м1нерал1в, вм1ст фтору в яких вщ 1% I б1льше [1].
Втьний фтор може траплятися в прських породах у вигляд1 газових пухирц1в. При вив1трюванн1 г1рських порщ вш зв'язуеться 1з сил1катами, нагромаджуючись в залишковому матер1ал1.
У фунти фтор надходить р1зними шляхами. Основы природы джерела - фторвмюы мшерали, вулкан1чн1 гази, як1 у великих ктькостях м1стять фтористий водень, атмосферы опади. Найбтьш розповсюдженим антропогенним джерелом накопичення фтору в фунтах е мшеральы фосфоры добрива. 1з фунт1в, водойм I атмосферного пов1тря частина фтору попадае в бюмасу. Масова частка фтору в бюмаа становить в середньому 1,4 10-4 % [5]. У приземному шар1 атмосферного пов1тря вм1ст фтору - 0,02-0,04 млрд-1.
Концентрац1я фтору в чистих атмосферних опадах е незначною. На континентальних територ1ях к1льк1сть фтору, що надходить до р1чок та пщземних вод з дощовими водами, становить менше 0,1 мг/л. На берегових територ1ях концентрац1я фтору в опадах вища I становить в середньому 0,68 мг/л.
Значне поширення фторид1в зумовлюе Тхню наявн1сть у природних водах. Концентрац1я фтору в природних водах коливаеться в широких межах: вщ 0,01 до 27,0 дм3 I пов'язана, насамперед, з розчиннютю його сполук. Найбагатш1 фтором водоносы шари палеозою, а також пщземы джерела, як1 прилягають до родовищ фторвмюних м1нерал1в, та областей колишньоТ або наявноТ вулкан1чноТ чи тектоычноТ д1яльност1 [5].
Низьк1 концентрац1Т фтору переважно мютяться в поверхневих водах, вищ1 - в м1неральних джерелах, пщземних та промислових спчних водах. Особливо висок1 концентраци фтору е в артез1анських водах на вс1х континентах ЗемноТ кул1. Найвищу концентрацш фтору в м1неральн1й вод1 зареестровано в США (штат Ар1зона - 33 мг/дм3).
Основним джерелом фтору у пщземних водах е прськ породи. Потрапляючи на значн1 глибини, осадов1 породи внасл1док еп1генетичних перетворень (розчинення, гщратац1я, метасоматоз та ш.) втрачають значну к1льк1сть фтору.
Встановлено [1], що пщземы води глибоких частин артез1анських басейыв УкраТни за складом дуже близью до порових вод глинистих порщ. Л1тиф1кация глинистих осад1в I витискування порових вод вщ1грають важливу роль в утворены сильно м1нерал1зованих глибинних вод артез1анських басейн1в.
Деяк дослщники [6], при зональному вивченн пiдземних вод силурiйських вiдкладiв простежили збтьшення з глибиною загальноТ мiнералiзацN води, вмiсту F, Na+, К+, С1-, SO42- та рiзке зменшення вмiсту Са2+ , Мд2+ i частково НС03-. Три останнi юни в основному i контролюють вмют фтору в системi розчин-порода. Дуже низький вмют Са у водi за значних перевищень вмiсту №, а також К в комплекс зi стронцieм та фтором створюють сприятливi умови для розвитку ппоплази та флюорозу.
Не виключена можливють надходження фтору в пiдземнi води з ювентьними розчинами, проте це може мати пульсуючий характер лише в перюди тектоновулкашчноТ активiзацil. Збагачення фтором вод, як залягають вище водоносних горизон^в, може вiдбуватися внаслщок пiдземних вод глибоких гiдрохiмiчних зон в районах тектошчних порушень. У районах розвитку товщ сеноманських фосфоритоносних вiдкладiв можливе надходження фтору i з iнфiльтрацiйними водами, особливо при приповерхневому заляганн товщi [7].
Загалом, гiдрохiмiчнi аномалп фтору пов'язанi з родовищами фторвмюних мiнеральних руд, глибинними розломами та зонами окиснення багатьох рудних родовищ (молiбденових, вольфрамових, мщних, ртутних та ш.). Часто гiдрохiмiчнi аномали е «слтими», оскiльки перекрит верхнiми екранами i не завжди вiдображаються в зонах тектонiчних порушень. Найлтше вони фiксуються в районах розвитку неотектошчних процесiв, за яких можливий водообмiн мiж приповерхневими i глибинними зонами земно! кори [7].
У поверхневих прюних водах, менш схильних до впливу фторвмiсних порщ, вмiст фторидiв зазвичай низький - 0,01-0,3 мг/л. Концентра^я фторидiв у морськш водi вища, нiж у прюнш i становить в середньому 1,3 мг/л [8].
Вивчаючи мшеральний склад пiдземних вод, Р. Д. Габович та С. Р. Крайнов вперше звернули увагу на зв'язок мiж вмютом у водах кальцш, магнiю i фтору.
Дослщжувана нами територiя пiвнiчно-захiдного Причорномор'я УкраТни розташована у зонi впливу Чорного моря, що зумовлюе формування хiмiчного складу атмосферних опадiв, туманiв i бризiв. Унаслiдок процесiв iмпульверизацil, як найактивнiше вiдбуваються пiд час штормiв, атмосфернi опади змiнюють свою мiнералiзацiю та хiмiчний склад. Винесення морських солей вщбуваеться i при випаровуванн води iз порiвняно спокшноТ поверхн моря. З пароподiбною водою в атмосферну мiграцiю втягуються й морськ солi. Дослiдження атмосферних опадiв вщ узбережжя моря вглиб сушi засвщчили, що вплив акваторп моря на Тхню мiнералiзацiю та хiмiчний склад позначаеться на вщсташ 200-250 км. Мiнералiзацiя атмосферних опадiв у межах цього простору пщвищена, а у складi легкорозчинних солей переважають хлориди i сульфати магнiю та натрю Вмiст фтору у водах Чорного моря в райош м. Одеси в рiзнi роки коливався в межах 0,61-0,78 мг/л. Вмют фтору в атмосферних опадах визначали вибiрково в рiзнi сезони. Межi коливань представлен в таблицi 2.
Таблиця 2.
Вмiст фтору в деяких природних компонентах твшчно-захщного Причорномор'я
Природы компоненти Меж1 коливань
Атмосферы опади (мг/л):
за межами антропогенного впливу 0.07-0.15
в межах впливу суперфосфатного заводу 6,24-26,6
Природы води (мг/л):
Пщземш води 0.21-2.28
Грунтов! води 0,16-2,09
Поверхнев1 води (мг/л):
р. Дунай 0,20-0,59
р. Днютер 0,24-0,27
р. Когильник 0,34-1,22
р. Сарата 0,40-0,70
оз. Сасик 0,34-0,60
оз. Китай 0,37-0,56
оз. Ял пуг 0,48-0,61
Грунти (мг/кг):
Автономы ландшафти (0,87-3,44)**
П1длегл1 ландшафти (2,21-6,48)**
Чорноземи п1вденн1 незрошуваы (131,1 -597,0)*(0,49-3,96)**
Чорноземи п1вденн1 зрошуваы (310,0-328,0)*(1,62-3,44)**
Чорноземи п1вденн1 зрошуваы г1псован1 (318,0-360,5)*(2,05-6,75)**
Рослини (р1зн1 види) (мг/л)
за межами антропогенного впливу 0,11-6,27
в межах впливу суперфосфатного заводу(0-2000 м) 7,79-93,10
*валовий вм1ст
**водорозчинний вм1ст
Вмют фтору в атмосферних опадах за межами антропогенного забруднення коливався: в твердих опадах - 0,07-0,15 мг/л, в рщких - 0,05-0,15 мг/л, що е вищими вщ середых показниш в атмосферних опадах Укра'ни - 0,05 мг/л [8]. В межах впливу промислових викидiв вмют фтору в атмосферних опадах значно перевищуе ГДК. Пщвищений вмют фтору в атмосферних опадах е додатковим джерелом його надходження в природы води, в тому чи^ питы, рослини, що може негативно впливати на здоров'я населення.
Мiнералiзацiя, хiмiчний склад та, зокрема, вмют фтору в пщземних i Грунтово-пщГрунтових водах територи дослщжень формуеться головно за рахунок транзиту !'х з Укра'нського кристалiчного щита i Подтьсько''' височини. Вмют фтору в природних водах ывычно-захщного Причорномор'я коливаеться в широких межах (табл. 2). Пщземы води мають пщвищеы показниками вмюту фтору, як в окремих випадках перевищують граничнодопустимi концентраци. Води, приуроченi до водоносних горизоыпв лесово!' формаци, мають нижчi показники (0,16-0,80 мг/л), а бiльшi значення вмiсту фтору простежено у водоносних горизонтах, як приурочен до нижньочетвертинних i верхньоплiоценових вiдкладiв (1,62,09 мг/л).
Основними джерелами надходження фтору в природы води е фторвмюы мшеральы добрива, хiмiчнi мелюранти, спчы води. За нашими дослщженнями, вмiст фтору у водах рiчок Днiстер та Дунай е невисоким. Проте аналiз лiтературних джерел свщчить про те, що в останы десятирiччя спостерiгаеться тенденцiя щодо його пщвищення. У водах малих рiчок вмiст фтору мае порiвняно високi значення, зокрема води рiчки Когильник.
Вмiст фтору в фунтах визначаеться, перш за все, його концентра^ею в материнських породах. Що стосуеться особливостей його розподту в фунтовому профл то вони залежать вщ фунтоутворювальних процесiв, з яких найважливше значення мають iнтенсивнiсть вив^рювання i вмiст глинистих частинок [9].
Поведшку фтору в Грунтах вивчало багато дослщниш [2, 5, 9-16 та ш.]. Отриманi результати свiдчать про те, що його мiграцiйнi властивостi дуже рiзноманiтнi, а рiвень вмiсту в Грунтовому розчинi залежить вщ наявностi глинистих мiнералiв, значення рн i концентрацш кальцiю та фосфору в Грунтах. Найпоширеышою формою фтору в Грунтах вважають фторапатит. Вщомо, що в Грунтах присуты також деякi флюориди (наприклад, Са2, A1F3) i алюмосилiкати (наприклад, A12(Si6)2). Виявлено також здатнiсть фтору до утворення комплексних юыв з алюм^ем Al2+, Al2+, Al4-.
Фтор може легко замщати в глинистих мшералах гщроксильы групи, тому висловлено припущення, що глинист мiнерали, зокрема mi™, здатнi зв'язувати бiльшу частину цього елемента в Грунтах. За даними Томпсона Л. й шших [15], межi вмюту фтору в мшералах груп ^ту i хлориту складають 0,1-2,3%.
В природних умовах фтор малорухливий i не накопичуеться у верхых горизонтах Груыпв, особливо кислих. Висока розчиннють фтору в кислих Грунтах зумовлена присутнютю легкорозчинних флюоридiв, наприклад NаF, KF, NH4F, тодi як A1F3 вiдомий своею низькою розчиннютю. Отже, збтьшення вмiсту фтору з глибиною визначаеться значеннями рн середовища.
Знижена мiграцiя фтору у вапнякових Грунтах зумовлена утворенням слабкорозчинних СаF2 i комплешв фтору з залiзом, алюм^ем i кремнiем. З шшого боку, присутнiсть в содових Грунтах, здатних до активного обмшу натрш, збiльшувала розчиннiсть фтору.
Найнижчi концентраци фтору виявленi в пщаних Грунтах гумiдних районiв, а найвищi - у важких глинистих Грунтах i в Грунтах, як утворилися на основних породах.
Для бшьшосп Груыпв вмiст валового фтору змшюеться в межах 150-400 мг/кг. У деяких важких Грунтах вмют фтору перевищуе 1000 мг/кг. Вищi концентраци фтору у незабруднених Грунтах виявлеы в провш^ях з ендемiею флюорозу [17].
Фтор у Грунт може перебувати у виглядi важкорозчинних (валовий) i легкорозчинних сполук (рухомий, кислоторозчинний, водорозчинний). За даними Виноградова А. П. [18], якими послуговуються багато авторiв, вмютвалового фтору в Грунтах Русько'1' рiвнини коливаеться в межах 30-320 мг/кг (табл. 3). У Грунтах США дiапазон вмюту фтору ще ширший: вщ сл^в до 7070 мг/кг. Вищий вмют простежуеться у важких за гранулометричним складом Грунтах. Найнижчi концентраци фтору виявлено в пщаних Грунтах гумщних райоыв [16]. Верхнi меж1 концентрацiï в^зняються значним дiапазоном коливань. Зокрема, в деяких важких Грунтах у районах колишнього або сучасного вулкаызму, де вщбуваеться розсiювання фторапатиту, вмiст фтору перевищуе 1000 мг/кг. Пщвищеним вмютом фтору характеризуються також Грунти, бага^ карбонатами [9].
Данi окремих авторiв, звичайно, не охоплюють усiеï рiзноманiтностi концентрацiï фтору в Грунтах краж свiту. Однак iнформацiя, отримана по дектькох або навiть по одному характерному для дано!' кражи Груып, мае значний штерес i, безсумывно, деякою мiрою вiдображае геохiмiю фтору в Грунтах конкретного регюну.
Диферен^а^я Грунтiв за небезпекою нагромадження фтору зумовлена природною рiзноманiтнiстю властивостей Груыпв, вiдповiдальних за його фiксацiю. Грунти з високо!' фторфiксуючою здатнiстю потенцшно небезпечнiшi, тому що в них може проявлятися акумулятивний ефект i ймовiрне нагромадження значних ктькостей фтору.
Таблиця 3.
Вм^т валового та водорозчинного фтору в фунтах рiзних краш*_
Кратна Меж1 вмюту, мг/кг
Валовий фтор Водорозчинний фтор
Рос1я (Руська р1внина) 3-320 -
Укратна 63-340 1,0-27,0
Казахстан 20-1450 слщи-68,0
Молдова 44-640 2,0-4,0
Рос1я (Татарстан) 128-285 -
Рос1я (Мордов1я) 10-140 -
США слщи-7070 -
Австр1я 20-1000 -
1нд1я 30-320 -
Нова Зеланд1я 68-540 -
Швейцар1я 166-840 6,0-35,0
Канада 10-908 2,4-58,0
Сгипет 14-130 1,05-2,7
Польща 20-1660 -
Чех1я 1 Словаюя 50-3150 -
Укратна (п1вн1чно-зах1дне Причорномор'я)** 131,1-3800,0 0,49-6,75
*за даними р 'зних авторв
**за дослдженнями автора
Фтористi сполуки здатн не тiльки накопичуватися в фунтах, а й викликати значн змiни Tхнiх властивостей. Порiвняльне дослщження впливу фторидiв рiзного хiмiчного складу на фунт засвщчило, що найнебезпечшшими з погляду змiни гумусного стану фунт1в е лужнi фториди, зокрема фториди натрю На вмiст фтору в Грунт впливае [19]:
- характер материнських порщ;
- гранулометричний склад фунту. З поважчанням гранулометричного складу фунту i збтьшенням глинисто! фракцп збiльшуеться вмiст фтору;
- реак^я Грунтового розчину. Грунти з кислою реак^ею мають особливо високу поглинальну здатнють стосовно фтору. З пщвищенням рН здатнiсть Грут1в зв'язувати фтор-юн швидко слабшае. Найменшою фторфксуючою здатнiстю володiють лужнi Грунти;
- вмют у Грунт катiонiв Мд i особливо Са, здатних зв'язувати фтор у важкорозчинн сполуки MgF2 i CaF2 , що послаблюе мобтьнють фтору;
- вмiст аморфних оксидiв А1 i глинистих мiнералiв. За високого Тх вмiсту i рН мiж 5,0 i 6,5 Грунти стшк до забруднення фтором нав^ь при надходженнi великих його ктькостей;
- фторвмiщуючi мiнерали, як використовуються в результатi технологiчних процеав i видiляють фтор у якост побiчного продукту.
Вмiст водорозчинного фтору в Грунтах св^у, i зокрема Русько! рiвнини, також коливаеться в широких межах. (табл. 3). Проте ктькють експериментальних даних стосовно водорозчинного фтору незначна, порiвняно з фтором валовим. Дослщження, наведен в роботах [12, 14. 19-20 та ш.] мають регюнальний характер.
Особливост накопичення фтору в Грунтах швычно-захщного Причорномор'я Укратни зумовленi регiональними i географо-геохiмiчними особливостями. Валовий вмiст фтору в Грунтах е в межах -131,0-670,0 мг/кг, водорозчинного - 0,70-6,73 мг/кг (табл.2). Значн коливання зумовлен вщмшностями гранулометричного складу, вмютом гумусу, карбонатв, легкорозчинних солей та мелюративного стану Грунтiв. Встановлено закономiрне збтьшення вмiсту фтору у верхнiх горизонтах Грунтв вiд елювiальних до транселювiальних (схили) i акумулятивних (заплави рiчок, днища балок) ландшафтiв вiд 1,0 до 7,0 мг/кг, що свщчить про високу мiграцiйну активнiсть фтору. Вертикальна диферен^а^я чорноземiв пiвденних i лесово! товщi за вмiстом фтору визначаеться, насамперед, особливостями тхнього гранулометричного складу i характером розподiлу легкорозчинних солей i карбонатiв кальцiю. Максимальн значення валового вмiсту фтору в iлювiально-карбонатних горизонтах сягають величин 1000 мг/кг, водорозчинного - 30 мг/кг. В межах впливу промислових пщприемств вмют фтору значно перевищуе ГДК, що може призвести до його накопичення, перш за все, в системi Грунт-рослини-тварини.
Фтор значно розповсюджений у рослинних i тваринних оргашзмах. Його вмют у них залежить вщ вмюту в зовшшньому середовищк Наявнють фтору в рослинах було встановлено Мюллером Г. ще в 1845р., та лише в 1913 р. Готье А. i Клаусман П. провели детальны дослщження i знайшли фтор у 64 дослщжуваних видах рослин, причому вщмшносп мiж видами були значними. Так, щавель, листя буряку, папоро^ мютили фтору вщповщно 139, 134 i 85 мг/кг сухо! речовини, а боби, морква, бульби картоплi - 2,1; 3,6 i 30 мг/кг. Середнш вмют фтору в рiзних органах рослин коливаеться вщ 0,1 до 5,0 мг/кг сухо! речовини. Однак у багатьох випадках вш може зменшуватися практично до нуля або збтьшуватися до ктькох сотень мiлiграмiв [5].
Багато вчених вважають, що фтор не е необхщним для рослин елементом. Мабуть це уявлення склалося через значну рiзницю вмюту фтору в л^о- та бюсферк Перельман А. I. [21], аналiзуючи кларки концентраци фтору, констатуе двi його геохiмiчнi особливостк рiзко виражену лiтофiльнiсть, зв'язок iз гранiтним шаром i низьку бюфтьнють не тiльки порiвняно з хлором i бромом, але також з каль^ем i бором. Незважаючи на винятково високу хiмiчну активнють, штенсивнють водно' та бiогенноï мiграцiï фтору нижча, нiж в шших галогешв. Жива речовина мiстить у середньому 5 мг/кг фтору, що свщчить про його низьку бюфтьнють (КбЬф=0,007). Kоефiцiент бюфтьносп - це вщношення середнього вмiсту елемента в живш речовинi (у цьому випадку - 0,005 %) до його середнього вмюту в лiтосферi (0,08%). Цей показник для фтору значно нижчий, шж для хлору (1,2), брому (0,75), бору (0,73) i близький до бюфтьносп кремшю (0,01) i шкелю (0,008).
Як було зазначено, рiзнi види рослин накопичують неоднакову кiлькiсть фтору. Його середнш вмiст у рiзних органах рослин коливаеться вщ 0,1 до 5 мг/кг сухоГ речовини, однак у багатьох випадках вш може зменшуватися до такого рiвня, який неможливо зафiксувати сучасними методами аналiзу.
В СНД першi дослiдження по вмюту фтору в рослинах належать Даниловш В. В. [22]. За даними Габовича Р. Д., у продуктах харчування рослинного походження рiзних райошв Украши ктькють фтору коливаеться вщ 0,01 до 0,77 мг/кг сиро1 речовини. Найбагатшими на фтор е зерновi продукти (0,2 - 0,7 мг/кг) [8]. Крилова Н. I. [23] знайшла в овочах фтору вщ 0,1 до 1-3 мг на 1 кг сухо1 речовини. Найбтьшу ктькють фтору виявлено в листках петрушки (32 мг/кг), найменшу - в морш, буряку, капуст та цибулi (вiдповiдно, 0,025, 0,030, 0,039, 0,038 мг/кг сухо1 речовини).
Важливу роль у поглинаннi фтору рослинами в^грае кислотнiсть Грунтiв. У дослщах Прiнса та iн. збтьшення кислотност глинистого Грунту сприяло нагромадженню фтору в рослинах. Отриман ним дат пщтверджують, що при рН 4,5 вмют фтору в гречц приблизно в 25 разiв вище чим при рН 6,5. Це можна пояснити тим, що Грунти кислого ряду, зазвичай, мютять значно менше кальцш, шж Грунти лужного ряду. Тому в кислих Грунтах бтьша частина фтору хiмiчно зв'язана не з каль^ем, а з шшими елементами, що утворюють iз фтором бтьш рухливi, а отже, доступнiшi для рослин сполуки [9].
Загально1 думки дослiдникiв стосовно залежност вмiсту фтору в рослинах вщ його вмiсту в Грунтах дотепер не вироблено. Виноградов А. П., наприклад, вважае, що якщо таке збагачення вщбуваеться, то воно незначне. Експерименти Габовича Р. Д. показали, що вмют фтору в рослинах при внесены в Грунт суперфосфату 200 кг/га, пщвищуеться незначно. При внесены в Грунт 1000 кг/га суперфосфату вмют фтору в рослинах рiзко зростае [8]. Бтьшють дослщникв вважае, що вмют фтору в рослинах не залежить вщ його вмюту в Грунтах. Очевидно, цей висновок не е достатньо обГрунтованим, осктьки зазначеш автори користуються результатами визначення в Грунтах фтору, малодоступного рослинам. Що ж стосуеться визначення вмюту рухомих форм, зокрема, водорозчинних, то це питання дотепер маловивчене. За нашими дослщженнями, вмют активного фтору в соц рослин прямо залежить вщ його вмюту в Грунтах. Причому в рослинах фтор накопичуеться в значно бтьших ктькостях, шж у Грунтах [14].
Промисловими джерелами фтору в об'ектах навколишнього середовища е: заводи з виплавки алюмшш i виробництва фосфатних добрив, сталеливарш, цегельш й скляш заводи, а також спалювання вугтля. Високий вмют фтору в Грунтах пов'язаний також з використанням фосфатних добрив, стчних вод i пестицидiв. У зв'язку з високим вмютом фтору в фосфатних добривах надходження його в орш Грунти мае суттеве еколопчне значення.
Про штенсивне накопичення фтору в Грунтах, при тривалому застосуванш мшеральних добрив, свщчать числены дат вегетацшних i стацюнарних польових дослав [12, 14, 24-26 та ш.]. Дослщи, проведет нами в польових i виробничих умовах, показали, що внесення надмiрно високих доз (8-24 т/га) фосфоппсу суттево пщвищуе вмют водорозчинного в Грунт та меншою мiрою - в соц культурних рослин [14].
З промислових стокв найбтьше забруднюють фтором гщросферу вщходи виробництв прничорудного (видобуток бокситв, флюориту); металургшного, хiмiчного, нафтопереробного, деревообробного, гутного, лакофарбового виробництв. Формування локальних техногенних аномалш фтору в Грунтах i шших природних об'ектах пов'язано з атмосферними викидами пщприемств з виробництва алюмшш, фосфорних добрив, кольорових i чорних металiв, скла, будiвельних матерiалiв тощо [9, 14, 25, 27-30 та ш.].
За нашими дослщженнями, значне збтьшення вмюту фтору в Грунтах, як перебувають пщ впливом суперфосфатного заводу, пов'язане з адсорб^ею з пов^ря його газоподiбних сполук, i з надходженням техногенного пилу, збагаченого фтором. Збтьшення вмюту активних форм фтору в Грунтах (порiвняно з фоновими значеннями) зареестровано на вщсташ вщ заводу до 7-10 км, але особливо забруднеы Грунти на вщстаы 2-3 км. У зразках, в^браних на вщстаы 500 м вщ заводу, вмют водорозчинного фтору сягае 570 мг/кг (при ГДК 10 мг/кг), тобто перевищуе норму бтьше шж у 50 разiв. Вмют активного фтору в природнш рослинносп поблизу заводу в 3-8 разiв перевищуе фоновi значення. Пошкоджуванють рослин у зош суперфосфатного заводу рiзна i залежить вiд багатьох чинникв, у тiм числi вщ ступеня фтор стiйкостi самих рослин.
Вивчення вмюту фтору в рiзних тканинах та органах людини е необхщною ланкою у справi з'ясування бюлопчно1 ролi мiкроелемента. Визначаючи вмют фтору в тканинах людського оргашзму,
дослщники ^норували концентрацiю мiкроелемента у навколишньому середовищi, що не дозволяло достовiрно оцiнювати отриманi результати, а вщповщно i ускладнювало виявлення iснуючих закономiрностей.
В органiзмах тварин фтору е бiльше, нiж у рослин, а в морських тварин - бтьше, ыж у прiсноводних i наземних, можливо, завдяки його бiльшому високому вмюту в морськш водi, ыж у прiснiй чи континентальнiй. У тварин основна маса фтору утримуеться в скелет (кютяку), трТ, волосяному покриви рогових утвореннях; менше його в м'язовш i нервовiй тканинах. Вмют фтору в органiзмi людини пiддаеться значним коливанням. Найменша ктькють фтору е в м'язах i мозковш тканинi, найбiльша - в твердих опорних тканинах: зубах, кютках, ыгтях, волоссi. Кiлькiсть фтору становить 0,007%, що перевищуе вмют шших мiкроелементiв [8].
Починаючи з друго'Г половинi XX сторiччя значна увага як в Радянському Союз^ так i в шших кражах св^у придiлялась вивченню розповсюдження фтору в природному середовищi в зв'язку з ендемiчними захворюваннями населення (карiесом i флюорозом). В зв'язку з чим проводилися дослщження фтору в Грунтах, поверхневих i пщземних водах, експериментальн дослщження по розчинност фторвмюних мiнералiв, в першу чергу фосфоритiв, як вносилися в Грунти з мшеральними добривами.
Сучаснi дослiдження, головно, пов'язанi з вивченням еколого-медичних аспектв вмiсту фтору в системi "навколишне середовище-людина".
Отже, незважаючи на значне поширення фтору в природа велику хiмiчну активнють його сполук, визначення кшькюноТ необхщносп мiкроелемента для нормального розвитку рослин, тварин i людини вивчено не достатньо. Дотепер дослщники не прийшли до однозначних висновкв щодо його оптимального вмюту в рiзних компонентах природного середовища. Такий стан проблеми можна пояснити вщсутнютю комплексного вивчення вмюту фтору в навколишньому середовищi та його впливу, в першу чергу, на здоров'я населення.
Лтература
1. Жовинский Э. Я Геохимия фтора (прикладное значение) / Э. Я. Жовинский, И. В. Кураева. - Киев: Наук. думка, 1987. - 160 с.
2. Виноградов А. П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах / А. П. Виноградов. - М. : АН СССР, 1957. - 237 с.
3. Ферсман А. Е. Геохимия / А. Е. Ферсман. - М.: Госхимтехиздат, 1933. - 250 с.
4. Вознесенський С. А. Химия фтора / С. А. Вознесенский. - Л.: Химия, 1937. - 168 с.
5. Вредные химические вещества. Неорганические соединения V-VIII групп: Справ. изд. (А. Л. Бандман, Н. В. Волкова, Т. Д. Грехова и др.). - Л. : Химия, 1989. - 592 с.
6. Перельман А. И. Геохимия элементов в зоне гипергенеза / А. И. Перельман. - М.: Недра, 1972. - 288 с.
7. Нейко С. М. Медико - геолопчний анал1з стану довктля як шструмент оцшки та контролю здоров'я населення / С. М. Нейко , Г. I Рудько, Н. I. Смоляр- Л. - Ф. : Екор, 2001. - 350 с.
8. Габович Р. Д. Фтор и его гигиеническое значение / Р. Д. Габович. - М.: Медгиз, 1957. - 251 с.
9. Кабата-Пендиас А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата Пендиас, Х Пендиас: пер. с англ. М. : Мир, 1989. - С. 306-316.
10. Ермолов Ю. В. Фтор в почвах лесостепной и степной зон Обь-Иртышского междуречья / Ю. В. Ермолов // Почвоведение. - 2003. - № 6. - С. 692-696.
11. Иванов Г. М. Фтор в почваз Забайкалья / Г. М. Иванов, В. К. Квашин // Почвоведение. - 2003. - № 2. - С. 158163.
12. Крейдман Ж. Е Фтор в почвах Молдовы / Ж. Е. Крейдман. - Кишинев: Штиинца, 1992. - 160 с.
13. Моршина Т. Н. Закономерности поглощения фтора почвами / Т. Н. Моршина, Т. П. Фанаскова // Почвоведение. - 1987. - № 2. - С. 29-34.
14. Тригуб В. I. Фтор у чорноземах твденного заходу УкраТни: Монограф1я / В. I. Тригуб, С. П. Позняк. - Льв1в: Видавничий центр ЛНУ 1мен1 !вана Франка,2008. - 148 с.
15. Thompson L. K. Fluoride accumulations in soil and vegetation in the vicinity of a phosphorus plant / L. K Thompson, S. S Sidhu, B. A Roberts.- Environ. Pollut. - 1979. - vol. 18, № 3. - p. 221-234.
16. Robinson W. O. Fluorine in soil / W. O. Robinson, G. Edgington // Soil Sci. - 1945. - Vol. 206. - P. 43-55.
17. Белякова Т. М. Фтор в почвах и растениях в связи с эндемическим флюорозом / Т. М. Белякова // Почвоведение. - 1977. - №8. - С. 55.
18. Виноградов А. П. Фтор в природе / А. П. Виноградов // Гигиена и санитария. - 1958. - № 3. - С. 11-25.
19. Виноградов А. П. Фтор в почвах СССР / А. П Виноградов, В. В. Данилова // Докл. АН СССР. - 1948. - Т. 59, № 7. - С. 1317-1319.
20. Гапонюк Э. И. Изменение свойств дерново-подзолистой почвы и серозема под влиянием фтора / Э. И Гапонюк, Н. П Кремленкова, Т. Н. Моршина // Почвоведение. - 1982. - № 4. - С. 148-154.
21. Перельман А. И. Геохимия / А. И. Перельман. - М.: Высшая школа, 1989. - 528 с.
22. Данилова В. В. Определение фтора в растениях / В. В. Данилова // Труды биохимической лаборатории АН СССР. - Москва, 1974.
23. Крылова Н. И. Фтор в пищевых продуктах / Н. И. Крылова // Вопросы питания, Т. 11, № 1, 1952.
24. Кудзин Ю. К. О содержании фтора в почве и растениях при длительном применении удобрений / Ю. К Кудзин, В. Г Пашова // Почвоведение. - 1970. - № 2. - С. 30-35.
25. Танделов Ю. П. Фтор в системе почва-растение / Ю. П. Танделов - М.: МГУ, 1997. - 78 с.
26. Семендяева Н. В. Влияние фтора и фосфора на урожай и химический состав овса возделываемого на солонцах / Н. В. Семендяева, Л. А. Жеронкина // Агрохимия. - 1988. - № 4. - С. 57-63.
27. Кремленкова Н. П. Накопление и перераспределение техногенного фтора в почвах южной части Причерноземной зоны / Н. П Кремленкова // Почвоведение. - 1993. - № 9. - С. 87-93.
28. Головкова Т. В. Фтор в почве окрестностей криолитового завода / Т. В. Головкова, Т. С. Сиволобова // Система методов изучения почвенного покрова, деградированного под влиянием химического загрязнения. -Москва, 1992. - С. 86-90.
29. Сараев В. Г. Содержание фтора в почвах Минусинской котловины в зоне воздействия алюминиевого завода / В. Г. Сараев // Почвоведение. - 1993. - № 2. - С. 94-97.
30. Моцик А. Содержание фтора, кадмия и свинца в сельскохозяйственных почвах вокруг завода по производству алюминия // Поведение полютантов в почвах и ландшафтах / А. Моцик, П.Илка. - Пущино, 1990. - С. 112-119.
Аннотация. В. И. Тригуб Закономерности распространения фтора в окружающей среде. Проведен анализ литературных источников и собственных исследований в отношении закономерностей природного распространения и антропогенного накопления фтора в окружающей среде. Определены региональные закономерности распространения фтора в почвах, подземных и поверхностных водах. Установлено, что в современных условиях решающим фактором увеличения содержания фтора в окружающей среде является антропогенный.
Ключевые слова: фтор, окружающая среда, закономерности распространения.
Abstract. V. I. Trigub Patterns of distribution of fluorine in the environment. The literature issues and our own
researches concerning patterns of natural spread and human accumulation of fluorine in the environment are analyzed. Regional patterns of distribution of fluorine in soils, groundwater and surface waters are found. It was established that under modern conditions the critical factor in increasing the fluorine content in the environment is anthropogenic.
Keywords: fluorine, environment, patterns of distribution.
Поступила в редакцию 04.02.2014 г.
