Стронций в воздухе, воде, техногенезе

11.01.2017

В атмосферном воздухе над южным полюсом установлено 5*10в-2 нг/м3 Sr, над океанами 4,6*10в-3 мкг/м3, а аэрозоле 300 г/т. Фоновое содержание над крупными городами от 4 до 5 нг/м3.
Содержание Sr (1970-е годы) в атмосферных осадках района бассейна Верхней Волги следующее (мкг/л): в растворе 12, во взвеси 5; плотность выпадения такова (кг/м2 год): раствор 6,7, взвесь 2,8, всего 9,5.
Кларки Sr составляют (%): океаническая вода 7,6*10в-4, речная 7*10в-5. В реках аридных зон (Пяндж, Ангрен), по В. В. Ковальскому с соавторами, содержатся (3,2—3,5)*10в-3 % Sr, в США — до 8*10в-3 %. В морской воде концентрация Sr прямо связана с соленостью.
Минимальные содержания Sr установлены в озерах гидрокарбонатного, а максимальные — хлоридного и сульфатного типов (Индер, Эльтон — 0,5—29,5 мг/л). Повышенные концентрации характерны для озер районов молодого тектогенеза и вулканизма (0,7—5,3 мг/л). Максимальные содержания типичны также для хлоридных вод, солевое питание которых осуществляется подземными водами (мг/л): Баскунчак 247, Уштаган 164, Экибастуз 37, Туз 58. По Н. Ниссенбаум, в рапе Мертвого оз. (Израиль) с общей минерализацией 310 г/л и Cl-Na-Mg составом содержание Sr достигает 308—330 мг/л. Нередко высокостронциевые Cl-Ca-Mg, Cl-Ca-Na-, Cl-Mg-Ca воды ассоциированы с породами, обогащенными целестином.
В маломинерализованных гидрокарбонатных и сульфатных водах распределение Sr, по В.В. Буркову, регулируется произведением растворимости SrCO3 (1,1*10в-10—5*10в-10) и SrCO4 (2,1*10в-7). В гидрокарбонатных водах содержание Sr уменьшается с ростом концентрации (CO3)2-, в сульфатных водах наличие (SO4)2- стимулирует осаждение целестина. Воды этих классов обычно обеднены Sr. В хлоридных водах содержание Sr возрастает с содержанием Ca. Л.С. Балашовым показана обратная взаимосвязь Sr (мг/л) — Na (% экв): 45—95, 113—93, 137—91, 169—89, 192—87, 253—85, 257—83, а содержание Sr увеличивается с повышением общей минерализации и глубины залегания.
С.Р. Крайнов и М.С. Галицин сопоставили распределение Sr в разных типах грунтовых вод (табл. 77) и показали, что основной формой является Sr2+, тогда как SrSO2 и SrCO3 присутствуют только при pH≥7,5 и в незначительных количествах. Для маломинерализованных подземных вод содержания Sr обычно изменяются от ≤1 мг/л в гумидной зоне до превышающих ПДК в аридной. При этом увеличение содержаний Sr и Ca происходит одновременно, что обусловлено в основном испарительным концентрированием и выщелачиванием из вмещающих пород сульфатов и других минералов Ca и Sr.
Стронций в воздухе, воде, техногенезе

М.С. Галициным выделены гидрогеохимические провинции стронцийсодержащих подземных вод (рис. 13). Они оконтурены по площади распространения HCO3-Ca и SO4-Ca вод с повышенной минерализацией и жесткостью. Для грунтовых вод они тяготеют к аридной зоне, а для напорных — к артезианским бассейнам с гипсоносными породами. Типичными примерами являются Казахстанская провинция, в которой при незначительной общей минерализации (и г/л) количество Sr достигает 10 мг/л, Молдавская (тортон — сарматский горизонт) — 25 мг/л, Московская (верхнефаменский гипсоносный горизонт) — до 20 мг/л. Повышенные (5—15 мг/л) концентрации Sr известны также в подземных водах пермских гипсоносных пород Русской платформы и Предуральского прогиба.
Важнейшее биохимическое значение придается отношению Ca/Sr в подземных водах. Сравнительно низкие отношения (≤100) могут явиться источником уровской эндемии. Очень низкие отношения Ca/Sr свидетельствуют об увеличении роли целестиновой минерализации.
Стронций в воздухе, воде, техногенезе

Концентрация Sr в подземных водах поверхностной, по А.Е. Перельману зоны ландшафтных условий следующая (мкг/л): средний общий состав 185; области континентального засоления 493; зоны выщелачивания — среднее 108, умеренного климата 245, горные 109, субтропики 54, полярные 24.
В термальных водах гейзеров вулканических областей содержание Sr от 0,002 до 14 мг/л, вне проявления гейзеров — до 0,06 мг/л, в рудных термальных рассолах впадин Красного моря от 0,01 до 0,08 мг/л.
Среднее содержание Sr, по В.А. Петрухину, в поверхностных водах (растворенная форма) бассейна Верхней Волги (1970-е годы) составляло (мкг/л): водохранилища 100, реки — Москва 100, Вазуза 170, Волга 120 (для мира 100). Другие оценки для этого района (мкг/кг; с.): в речной взвеси 56, илах 22, почвах 20, золе водных растений 440.
В сточных водах городов содержание Sr колеблется от 0,018 до 0,033%, а в осадке сточных вод — 0,033%.
Техногенная геохимия Sr изучена слабо, несмотря на то, что этот элемент имеет один из самых высоких коэффициентов гидротоксичности (Tг=50). В техногенезе имеет высокий показатель деструктивного воздействия. В общеэкологическом плане существенное негативное значение принадлежит как стабильным, так и особенно радиоактивным изотопам Sr. Показатель деструктивного воздействия стабильных изотопов Sr оценен довольно высоко (0,n). Особенно опасны экологически сточные и грунтовые воды районов добычи и переработки стронциевых и апатитовых руд, фосфоритов, Fe-Mn конкреций, некоторых типов редкоземельных руд (карбонатиты, нефелиновые сиениты). Во всех случаях концентрация Sr в водах этих объектов превышает ПДК„. Большое количество Sr (г/т) поступает в почвы, а затем в грунтовые воды с агрохимическими добавками (фосфатные удобрения 25—500 и более, известняки до 600, органические удобрения до 80), а также с оросительными сточными водами (40—360; осадки сточных вод до 300—500). В продуктах мусоропереработки содержание Sr достигает 0,1%. Концентрации Sr установлены при обследовании пылей, твердых и жидких отходов в цветной металлургии и химии (завод масляных красок, цех печатных форм), электро-, радиотехнической, аккумуляторной промышленности, в цементном, керамическом, стекольном, сахарном и других производствах, на предприятиях органического синтеза. Он также накапливается в выбросах пиротехнических, фармацевтических, спичечных и антисептических производств.
Изучение населенных пунктов показало, что фоновое содержание составляет 28 г/т Sr, а максимальное содержание в почвах крупных городов 44 г/т.
После начала ядерных испытаний, ядерных взрывов и катастроф наиболее опасным является 90Sr. Имеются ограниченные данные по распределению радионуклида 90Sr в разных средах в периоды ядерных испытаний и катастрофических выбросов на АЭС. Обнаружена прямая корреляция между ядерными испытаниями в атмосфере США (1953—1978 гг.) и количеством 90Sr в пищевых продуктах. Так, определена следующая зависимость между суммарной мощностью ядерных взрывов (мегатонны — Мт) и средним содержанием Sr (Бк/кг): 10 Мт~0,1 Бк/кг; 30—0,2; 70—0,5. При этом концентрация, приводящая к дозе 10 мкЗВ, в критической группе составляет для 90Sr (Бк/кг): молоко 0,3, рыба 4. На Чернобыльской АЭС после аварии повышенным уровнем радиоактивности по 90Sr (зона отселения) принималось значение 3 Ки/км2. По А.И. Ильенко с соавторами (1991 г.), ВДУ 90Sr и 137Cs (Ки/кг) для зараженных территорий 1*10в-8, для фоновых 5*10в-8 (мясо, рыба, овощи) и 2*10в-8 (картофель). Дезактивация проводится раствором NaCl в H2O. в проточном режиме. В 1960 г. В.А. Книжниковым было впервые установлено, что радиотоксичность и накопление в живом веществе 90Sr снижаются с увеличением потребления F.
Захоронение отработанных радионуклидов (АЭС) в естественных долговременных хранилищах по расчетам отечественных исследователей безопасно при наличии в породах кровли хранилища толщи среднезернистого песка мощностью ≥10 м и при стабильных геологических параметрах. Эти допуски не могут считаться надежными и требуют более осторожного и комплексного подхода с учетом геолого-гидрогеологических и геотехнологических особенностей территорий.
Выводы. Среди щелочноземельных элементов Sr имеет повышенную биофильность и особенно биогенность (Бг=97), лито- и гидротоксичность (Тл=5, Tг=50), высокую гидроэкофильность (ГЭФг=50) и преимущественно концентрируется в гипергенных и низкотемпературных гидрогенных процессах, ГЭм целестина 5*10в3, стронцианита 3*10в3; ГЭ литофильных месторождений Sr 5*10в3, гидрофильных — 1*10в4. В магматическом цикле он накапливается только в щелочных высококальциевых породах, в осадочно-гидротермальном образует собственные и Sr-Ba месторождения, попутные концентрации в некоторых типах подземных хлоридных вод, хемогенные сульфатные и карбонатные руды в эвапоритах и примесь в стратиформных полиметаллических и синвулканических германий-угольных месторождениях. Существенное значение в осадочном накоплении Sr играет испарительный фактор, меньшее — биогенный. Отмечалось обогащение Sr осадочных пород по мере омоложения их геологического возраста, а также почв. В техногенезе и экологии имеет высокий показатель деструктивного воздействия; существенная негативная роль принадлежит как стабильным, так и особенно радиоактивным изотопам Sr.