Литий в воздухе, воде, техногенезе

11.01.2017

Данных по содержанию Li в атмосфере в литературе не приводится. В пылевых выпадениях содержание его для урбанизированных зон составляет 33,8 мг/кг при принятом фоновом содержании 0,5 мг/кг. ОБУВ для хлористого лития в атмосферном воздухе населенных мест в нашей стране 0,02 мг/м3.
Для бассейна Верхней Волги содержание Li в атмосферных осадках в 1970-е годы было следующим (мкг/л): в растворенной форме 0,3, во взвеси 1,7 при плотности выпадения 1,1 кг/м2*год (растворенных форм 0,17, взвеси 0,95).
По сравнению со всеми остальными изученными токсичными металлами Li имеет самый высокий показатель гидротоксифильности. В океанической воде среднее содержание его 0,17*10в-4 % (при суммарном содержании солей 4,9 10-4%), в речных водах (1,6—3)*10в-6 %, а по данным В.В. Гордеева и А.П. Лисицина — 180 и 2,6 мкг/л, что близко к ранней оценке А.П. Виноградова — 150 мкг/л. Время пребывания Li в океанической воде оценивается в 5,8*10в6 лет, т. е. больше, чем у остальных щелочных металлов. Он сорбируется из морской воды илами, глауконитом и биогенным веществом.
Несмотря на относительно высокие концентрации в некоторых видах природных вод, Li не включен в число нормируемых в водах элементов и мало изучен. По единичным данным X. Хокса и Дж. Уэбба, пределы его содержаний в природных водах от 0,3 до 3 мг/л, по П.А. Удодову, Е.Е. Беляковой, А.А. Бродскому и другим, Li типичен среди пресных вод только для окислительной обстановки (5—10 мг/л) и обычно не обнаруживается в глеевых, восстановительных условиях. По Б.А. Колотову с соавторами, среднее содержание этого элемента в водах зоны гипергенеза более низкое — 0,016 мг/л, а в водах рудных месторождений оно изменяется от 0,21 мг/л в кислых водах (pH≤6,5) до 18,6 мг/л в щелочных (pH≥7,5).
Повышенные содержания Li характерны для подземных материковых вод. Самыми высокими его концентрациями отличаются глубинные воды артезианских бассейнов (среднее 10,2 мг/л), термальные воды современных вулканических областей (7,4 мг/л) и законтурные воды нефтяных месторождений (до 18,3 мг/л). В термальных источниках Курильских о-вов, по К.К. Зеленову, содержание его колеблется от «He обн.» до 2 мг/л, а максимальная концентрация в углекислых подземных водах, по С.В. Крайнову, В.М. Швец, достигает 320 мг/л; по их данным преобладающее состояние его в углекислых водах Li2+, LiCl0, LiSO4.
Распределение Li в различных типах артезианских вод показано в табл. 23, 24.
Среднее содержание (мкг/л) в грунтовых водах зоны гипергенеза определено А.И. Перельманом в 14,0 при более высоком содержании в водах континентального засоления (40,3) и низком в грунтовых водах выщелачивания (7,41±4,7); минимальное фиксируется в областях тропического и субтропического климата (2,2), многолетней мерзлоты (5,03) и горных районах (6,03), а среднее (12,0) — в областях умеренного климата.
Содержания Li (мкг/л) в поверхностных водах изучены для бассейна Верхней Волги в 1970-е годы: водохранилища 1,5, реки — Москва 2,2, Вазуза 2,0, Волга 1,5 (мировая оценка 1,0); в грунтовых и подземных водах этой территории содержание 4,6 и 5,2 мкг/л; в речных взвеси 40 и илах 2, в золе водных растений 2,7 мкг/л (с.).
Литий не относится к основным элементам-индикаторам при геохимических методах поисков, однако отмечается при биогеохимическом опробовании А.А. Ковалевским в шишках и коре сосен, а среди элементов-индикаторов при поисках гранитных редкометальных пегматитовых месторождений и апогранитов он указывается в конце ряда вертикальной зональности W—Nb—Na—Sn—Cs—Rb—Li—As.
В техногенезе, на предприятиях, выпускающих соединения Li, его концентрации в воздухе рабочей зоны составляли от 0,01—0,46 до 0,7—0,8 мг/м3, а в условиях производства синтетических волокон достигали 25—40 мг/м3, что превышает ПДКрз в десятки раз. Применение Li в качестве ядерного топлива также может вызывать экологические проблемы в соответствующих производствах. При попадании обогащенных им природных и промышленных вод в источники и на поля растения, произрастающие на них, не пригодны для использования.
Отмечается, что особенно крупные выбросы Li в атмосферу происходят при сжигании твердого минерального топлива. Я.М. Грушко выявил его также в выбросах при получении керамики, стекла, эмалей, пластмасс, алюминия, продуктов органического синтеза, аккумуляторов, смазочных масел, ситаллов, бороводородов, фармацевтики, кондиционеров.
Выводы. Экогеохимически Li слабо изучен, хотя и является активным полютантом. Он имеет самую высокую гидроэкофильность (ГЭФг=0,1) и может играть существенную роль в гидроэкосистемах. Этот металл относится к среднетоксичным (Тл=5, Tг=10); LiCl — высокотоксичен (Тл=10, Tг=100). Он является микроэлементом со слабо изученной биофильностью (Бф=0,004?), высокой биоэкофильностью, особенно морских организмов (ГЭФб=10), и почвоэкофильностью (ГЭФп=100).
Представляя собой лито- и гидрофильный элемент, он накапливается в гранитоидах (Li-F и другие типы) и глинистых породах и образует рудные концентрации в Li-углисто-глинистых гидротермалитах, редкощелочнометальных околопегматитовых метасоматитах, Li-сподуменовых (В до 2700) и других редкометальных гранитных пегматитах, грейзенах и гранитах, а также в подземных материковых водах, особенно в глубинных Cl-Mg-Ca и углекислых, а также в редкометальносоляных рассолах и рапах озер (В до 16). ГЭл этих месторождений от 1*10в3 до 5*10в5; М=250 млн т и Тх=2*10в7 — высокие.
В глобальном геохимическом цикле концентрации Li в основном связаны с процессами породо-рудообразования континентальной земной коры и континентальной гидросферы. В магматическом цикле он накапливается к концу процессов (В до 180—2700), в осадочном — тесно ассоциирован с глинистой, особенно вулканогенно-осадочной составляющей (В до 6). В гидрогеологическом цикле Li слабо участвует в испарительной концентрации (В=0,1). В общегеологическом историческом плане известна смена его рудных концентраций от самых древних сподуменовых пегматитов докембрия, литиеносных грейзенов и гидротермалитов фанерозоя (Pb) до современных Li-содержащих вод и рассолов.
Техногеохимия Li не изучена, а его наиболее высокие и подвижные концентрации можно ожидать в продуктах и отходах некоторых редкометальных (особенно при переработке гидротермальных руд) и марганцевых ГОКов, а также в цементном, строительном, ядерно-ракетном, микроэлектронном, химическом, алюминиевом и других производствах. Общие геоэкологические показатели для Li — ОГЭ 30, ГЭг 125 и ГЭО=180 — т. е. высокие.