Магний в воздухе, воде, техногенезе

11.01.2017

Воздух над Южным полюсом содержит 0,7 нг/м3 Mg, над океанами в среднем 0,48 мкг/л (аэрозоль — 0,31%) над городами зарубежных стран и Сибири ~400 нг/м3. В атмосферных осадках содержание Mg изменяется от 0,14 до 0,50 мг/л.
В атмосферном воздухе различных хозяйственных территорий фон Mg, по А.А. Волох, таков (нг/м3): Восточная Сибирь 400, Московская обл. 490, Крым (зал. Голубой) 700.
Магний является одним из самых гидротоксифильных металлов. Воды характеризуются следующим его распределением: кларк океанических вод — 0,12% (г/л), речных 4,1*10в-4 % (мг/л).
Концентрация Mg (г/кг) в морской воде коррелируется с ее соленостью (%): 0,37 г/кг—10%, 0,55—15, 0,74—20, 0,92—25, 1,11—30, 1,29—35, 1,48—40. Соотношение катионов в океанической (I) и пресной материковой (II) водах различно: INa ≥ Mg ≥ Ca, II Mg ≤ Na ≤ Ca.
Гидрокарбонатные воды рек нашей страны имеют ферсм Mg 8,4±1,5 мг/л. В районах соленосных отложений (р. Кама, пермь) его содержание значительно увеличивается (37 мг/л). Для сульфатных и гидрокарбонатно-сульфатных вод рек земного шара содержание Mg колеблется в более широких пределах — от 0,5 до 101 мг/л (х = 22±10 мг/л). В озерных водах содержание Mg связано со степенью их солености (мг/л): пресные озера от 6—16 (США, Европа) до 473 (Россия, Африка), среднее 192±217; соляные озера — от следов до 34200 (США, Россия), среднее для соляных озер карбонатного типа (содовые) 0,17±0,13, сульфатного 5,5±2,4 мг/л.
В грунтовых водах концентрации Mg колеблются в широких пределах (мг/л): сульфатные и хлоридные соленые 1612, пресные 24; гидрокарбонатно-кальциевые 8, гидрокарбонатно-кремнеземные 3,3. Установлено, что воды гумидных областей богаче Mg (18 мг/л в районах развития гранитов, 51 мг/л — серпентинитов) по сравнению с аридными (1,0—1,6 — граниты).
В общем поведение Mg в воде прямо зависит от концентрации CO2 и для вод, равновесных с CO2 атмосферы, составляет 1—40 мг/л; при контакте с магнийсодержащими породами его концентрации значительно увеличиваются. Большая растворимость в воде MgSO4 и Mg(HCO3)2 по сравнению с кальциевыми аналогами приводит к относительному накоплению Mg в океанической воде. Преобладает Mg над Ca также в водах с повышенной минерализацией.
Средний модуль поступления Mg с атмосферными осадками для нашей страны 0,29 т/км2 год; гидрохимический ионный сток следующий (n*10в6 т/год): средний 19, для отдельных морей и районов — северо-западные ~2, северо-восточные 9,2, восточные 1,7, южные ~4,4, Арал и смежные бессточные территории ~1,6. Баланс превышения выноса над поступлением 12,87*10в6 т/год, коэффициент водной мобилизации Kм 3,1.
В техногенезе Mg так же широко распространен, как и в природе, хотя показатели его техногенности (Tx=10в6) и модуль техногенного давления (Тд = n—n*10) очень низкие. Избыточные экологические нагрузки Mg характерны для всех горных добывающих предприятий, а также перерабатывающей магниевой промышленности. Это же относится к асбесту. Особенно концентрированным источником поступления техногенного Mg являются выбросы магнезитовых заводов и доломитовых производств, около которых его концентрация в воде вдвое превышает фоновую, например, 78 и 36 мг/л соответственно при пороге ощущения привкуса в воде 195 мг/л и ЛД50 для мышей при внутрибрюшинном введении 1040 мг/л (хлорид Mg) и 150 мг/л (сульфат). Влияние высоких концентраций Mg за счет техногенного подкисления пресных вод на гидробионты не изучено, хотя может оказаться весьма существенным.
Для животных пороговые концентрации таковы (мг/м3): пыль металлического Mg ~7, оксид — 1000, магнезит ~500. У человека магнезит вызывает побочные явления в результате длительного вдыхания пыли при ее концентрации 5—796 мг/м3, а металлический магний и его сплавы с Al (электрон), Hg, Li, Tl, F особенно токсичны. При опрыскивании хлопчатника хлоридом Mg (0,03—0,04 мг/л) наблюдались болезненные явления у рабочих. Хлорат и сульфат Mg вызывает у рабочих основных цехов титано-магниевого производства кожные ожоги и другие заболевания. Высокие концентрации Mg отмечались в выбросах при производстве цементных, металлургических, пиротехнических, взрывчатых, кожевенных, огнестойких, керамических и текстильных изделий, удобрений, дефолиантов, пестицидов, консервантов древесины и др.
Выводы. Магний — главный породообразующий общетоксичный металл (Тл=1) с многообразными геохимическими свойствами и сложной эволюцией в природе. ГЭл магнезита 1*10в3, магнезитовых месторождений (1—3)*10в3. Главное значение Mg имеет в процессах лито-и гидросферы, гораздо меньшую роль играет в биосфере, где он иногда дефицитен. В магматическом цикле он проявляет литофильно-сидерофильные тенденции, концентрируясь в ультрабазитах и их производных, в осадочном—связан с морским аридным карбонатным осадконакоплением, рассоло- и солеобразованием (В до 21). В глобальном геохимическом цикле Mg характеризуется снижением концентраций в более молодых породах, геологических формациях и биологических видах. В техногенезе является одним из наиболее гидроэкофильных металлов (ГЭФг = 0,08), не менее токсичны и его пылевые выбросы; показатели технофильности, техногенности и модуль техногенного воздействия оценены как низкие, что требует уточнения. Экологическое значение изучено очень слабо, но может оказаться весьма существенным.