Калий в воздухе, воде, техногенезе

11.01.2017

В эталоне чистого воздуха над Антарктидой содержание К 0,3—0,6 нг/м3, фон крупных городов зарубежного мира 400 нг/м3. В океаническом воздухе концентрация его одна из самых высоких среди металлов — (1,1—1,7)*10в-1 мкг/м3, как и в океаническом аэрозоле — 1,1%. В атмосферном воздухе фоновых хозяйственных территорий (аэрозольная составляющая), средние оценки содержаний К, по А. А. Волох (1991 г.), таковы (нг/м3): Восточная Сибирь 300, Московская обл. 190, Крым (зал. Голубой) 445.
Средний модуль поступления К с атмосферными осадками в бывшем СССР 0,27 т/км2 в год (максимальный в горных районах Кавказа 0,57 т/км2 в год); общий гидрохимический сток К+ Na 37,8*10в66 т/год (см. Na).
Среднее содержание К в морской и океанической воде 0,03%, в речной воде 0,0023%, что ниже содержаний Na. 40K в морской воде 12—15 Бк*кг-1.
Концентрация К в морской воде (г/кг) и ее соленость (%) прямо коррелируются: 0,11 г/кг — 10 % (цифры округлены); 0,16—15; 0,22—20; 0,27—25; 0,33—30; 0,38—35; 0,44—40.
Основное количество К остается на континентах, а попавший в океан поглощается живым веществом, илами, и соотношение K/Na в океанической воде снижается (0,037). Важнейшим осадителем К из морской воды в условиях шельфа и небольших глубин является глауконит (гидрослюдистые минералы типа иллита, содержащие 3,2—7,6% К).
Содержание K+ (мг/л) в талых водах снежного покрова в Антарктиде 0,008—1,0, на Северном и Южном полюсах 0,03—0,32, на окраине Москвы 0,4—1,0.
В поверхностных водоемах поведение описываемого элемента подчиняется определенным закономерностям. Постоянной и повышенной калиеносностью отличаются бассейны, питающиеся в основном морской водой (сульфатный тип). В континентальных водоемах максимальные содержания К характерны для содовых вод, промежуточные для сульфатных и низкие для хлоридных. Максимальной калиеносностью отличаются озера из районов молодого тектогенеза.
Содержание К в подземных водах гораздо выше, чем в поверхностных, но на порядок и более ниже содержаний Na. По мере роста солености подземных вод относительная роль К (по сравнению с общей минерализацией) в них снижается; аналогичные зависимости выявлены для засоленных почв и соленых озер. Тем не менее самые высокие количества К характерны для Cl-Na и Cl-Ca высокоминерализованных растворов (см. табл. 23, 24 — приведенные в них фактические данные дают полное представление о распределении К по разным типам минерализованных вод различных геохимических классов).
Средние содержания К в разных типах грунтовых вод зоны гипергенеза (х = 4,59 мг/л), но А.И. Перельману, составляют (мг/л): континентального засоления 15,2; выщелачивания 1,9; умеренного климата 3,0; полярного 1,1—2,2; горные районы 1,2.
Техно- и экогеохимия К и его изотопов изучены недостаточно. Значения ПДК для некоторых соединений приведены в табл. 46. Кроме того, нормированы содержания других соединений К (мг/м3; в скобках — класс опасности): ксантогенаты — бутиловый 10 (III), изоамиловый, изобутиловый и изопропиловый — I (II), этиловый 0,5 (II), а также сильвинит 5 (III) и др.; для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения нормированы (ПДКв, мг/л): дибутилдитиофосфат 0,1 (III), диизоппропилдитиофосфат 0,02 (IV), диэтилдитиофосфат 0,5 (III), 1-изомилксантогенат 0,005 (IV), изобутилксантогенат 0,005 (IV), диоксалим I(II), персульфат 0,5 (II), этилксантогенат 0,1 (IV) и др. ОБУВ в воздухе населенных мест определен для KCl в 0,1 мг/м3. Широко распространен К в сырье, полупродуктах, продуктах и отходах различных производств. Некоторые его соединения являются сильно токсичными: это растворимые в воде цианистый калий — сильнейший яд, цианид KCN (ЛД100 для собак 1,6 мг/кг) хлорат КСlO3, арсенат KH2ASO4, которые содержатся в выбросах производства пестицидов, красителей, взрывчатых веществ, бумаги, химических, текстильных, обувных и др. Известно острое отравление людей KOH (ЛД 10—20 мг), а животных — КОН, KF, KCO3, KCl; ЛД50 (мг/кг) от 245 для KF до 1870 для KCO3. Повышенные количества KCl, KNO3, KNO г содержатся в выбросах производств удобрений, химико-фармацевтических, стекольных, солей калия и др. Остальные менее распространенные вредные соединения К имеют еще более широкий круг загрязняющих источников. Многие его соединения в концентрациях всего 1—10 мг/л при попадании в водоемы вызывают гибель гидробионтов.
Калий в воздухе, воде, техногенезе

Большие количества вредных выбросов соединений К попадают в окружающую среду при разработке месторождений калиевых, иногда магниевых и натриевых руд, а также в процессе их переработки (теряется ≥60% К2О). В частности, на K-Mg перерабатывающих предприятиях образуются n*10 000 м3 твердых солевых остатков и глинистых шламов, которые содержат 11—19% KCl. При производстве KCl расход не утилизируемой калийсодержащей воды составляет 45—94 кг на 1 т переработанной руды. Эта вода может проникать в открытые водоемы и артезианские воды. Так, в источниках, расположенных ниже подобного производства, содержание К в воде 0, n—n г/л при фоновом 3 мг/л, а в водоеме, находящемся в 100—300 м от солеотвала и шламонакопителя KCl, содержание К составило 19—26 г/л. К интенсивному накоплению К в почвах приводит орошение полей промышленно-бытовыми водами; отмечается также значительный естественный смыв К в центральной лесостепной зоне России (кг/км2): в сельских районах до 500, городах до 1600.
Значительные количества К (≥60% от добытого) попадают в окружающую среду не только при добыче и переработке солей К, но и с твердыми выбросами металлургических и ряда других заводов; так, в металлургии в радиусе 1—3 км в почву попадает 4—12 мг/кг К (фон 0,8 мг/кг).
При производстве бесхлорных калийных удобрений — K2SO4, (К, Mg)2SO4 — загрязненность воздуха на многих стадиях переработки и на складах хранения продукции на порядки превышает ПДК и достигает 470 мг/м3 (≥40 ПДКрз). Характерна высокая степень дисперсности соединений К (до 4,4 мкм для 60% частиц) и они легко попадают в организм. Заболеваемость на таких производствах по числу дней нетрудоспособности в 1,6 раза выше средней.
Калий имеет довольно высокий показатель территориального техногенного давления, оцениваемый для производств в бывшем СССР в n*10в5 т/год: нефть 88, удобрения 28, зерно 1—2, древесина 0,1—0,4. Общий глобальный модуль техногенного воздействия (давления) для К высокий: Тд=0,1—0,2 т/км2. Для бывшего СССР он часто гораздо выше, особенно для Центрального региона: Прибалтика 2,1, Беларусь 1,6, Юго-Запад 1,3, Центрально-Черноземный район 0,9, Северо-Западный 0,7 и т. д. Коэффициент техногенного использования К невысок (H=22%).