Основи біогеохімії

Селен зустрічається у високих концентраціях в уранових відкладеннях. Se так само активно впроваджується в сульфідні мінерали, часто асоціюючись з сірководневими джерелами. При високих концентраціях Селену в середовищах можливе формування мінералу фероселіту (FeSe2).

Йод

Взаємозв'язок між дефіцитом Йоду в їжі і воді, та ендемічним розповсюдженням  волової хвороби,  відмічений ще в працях А. П. Виноградова (1938 р.) по геохімічному районуванню. Волова хвороба проявляється в різкому збільшення тифоїдної залози (розростанні зобної пухлини на шиї), що  компенсує продуціювання гормону при нестачі Йоду.

На Землі виявлено велику кількість регіонів з нестачею Йоду. В Росії це спостерігається у чорноземному лісостеповому і степовому біогеохімічному регіоні.

Згідно геохімічної класифікації  А. Перельмана,  Йод належить  до активних повітряних мігрантів  і,  відповідно,  не  є основним елементом мінералів і не включається в їх кристалічні решітки, хоча і активно адсорбується на оксидах феруму і алюмінію.

Основне природне джерело Йоду – морська вода, де його середній вміст складає 58 мкг/л. Додатково Йод надходить на поверхню Землі при виходах підземних вод і виверженні вулканів. Вміст Йоду в оточуючому середовищі також зростає за рахунок антропогенних джерел, оскільки він використовується в гербіцидах, фунгіцидах, стерилантах, детергентах, фармацевтичних препаратах і в харчовій  індустрії.  Крім того, Йод викидається  в  атмосферу  при  згорянні  органічного палива, з вихлопними газами автомобілів і з побутових відходів,  які складаються  на звалищах.  Геохімічний  цикл Йоду

 включає його випаровування в атмосферу у вигляді газу J2 або метилйодида, СН3J, атмосферне перенесення і повернення в біосферу, і літосферу з сухими і вологими випаданнями. Вміст Йоду в дощовій воді в прибережних регіонах (1,5 - 2,5 мкг/л) вищий, ніж в континентальних зонах (1 мкг/л і менше).

Вміст Йоду в грунтах в основному вищий, ніж в геологічних породах. Це пов'язано з надходженням Йоду з атмосфери і його акумуляцією на біогеохімічному бар'єрі в грунтовому профілі. Вміст Йоду в грунтах коливається в межах 0,5 - >100 мг/кг  сухої  ваги,  з  найвищими  величинами  в  органічних  грунтах  (Йод  є  халькофільним  елементом  і  асоціюється  з органічним вуглеводнем), і найменшими в підзолистих піщаних грунтах з низьким вмістом органічної речовини.

Близько  20 % денної потреби в Йоді задовольняється за рахунок питної води, а інші 80 % - за рахунок їжі. Молочні продукти, м'ясо і риба найбільш збагачені цим елементом. В ендемічних районах з нестачею Йоду широко застосовується йодування солі. Оскільки питна вода є міноритарним джерелом Йоду, зв'язок між концентрацією Йоду в питних водах і розповсюдженням волової хвороби нечітко виражений, він значно більше проявляється для харчових трофічних ланцюгів, нестача J в яких служить індикатором риску для здоров'я людини.

Загальний вміст Йоду в питних водах змінюється від 0,01 до 70 мкг/л, в залежності від місця розташування, рельєфу і кількості опадів. Річні води в середньому містять 5 мкг/л. При більш низьких концентраціях зростає частота волових захворювань. Такі хвороби були розповсюджені в багатьох регіонах світу, не дивлячись на кліматичні, расові і економічні відмінності.

Флуор

Існують дані про вміст Флуору в природних водах, як в розвинутих, та і в країнах, що розвиваються, що в значній мірі пов'язане з легко діагностуючими ефектами впливу Флуору на здоров'я людини і проведенням інтенсивних досліджень в різних регіонах світу. При низьких концентраціях (менш 0,5 мг/л загального F) може розвиватись карієс зубів, тоді як при хронічному вживанні води з концентрацією F вище 2 - 4 мг/л може розвиватись флюорозис зубів, який проявляється в розм'якшенні  емалі, або флюорозис скелетних кісток.

 

Таблиця 2.37

Вплив Флуору в питній воді на здоров'я людини

Вміст  Флуору,

мг/лВплив на здоров'я

Відсутній Органічний ріст і фертильність

0 - 0,5 Карієс зубів

0,5 - 1,5Укріплення зубів, попередження їх руйнування

1,5 - 4,0 Флюорозис зубів (зм'якшення емалі)

4,0 - 10,0Флюорозис зубів і кісток (болі кісток спини і шиї)

> 10,0 Гострий флюорозис і розвиток раку

Слід підкреслити, що розвиток флюорозису відбувається і при поганому  харчуванні.  Високий вміст  Флуору в питних водах може привести навіть до розвитку ракових захворювань. В той же час, при концентраціях від 0,5 до 1,5 мг/л Флуор має різко виражений зміцнюючий вплив на збереженість зубів, що передбачило фторування води в багатьох регіонах, де природний вміст Флуору був менше 0,5 мг/л, наприклад, в США і Канаді. ВОЗ встановила ГДК для фтору в питній воді на рівні 1,5 мг/л.

Кларк Флуору дорівнює 300 мг/кг. Флюорит (СаF2) є найбільш розповсюдженим флуорвмісним мінералом, хоча Флуор також присутній в апатиті і в слідових кількостях в амфіболі, слюді, сфені і піроксені. Присутність Флуору зазвичай асоціюється  з  вулканічною  діяльністю  (особливо  високий  вміст  у  вулканічному  склі),  з  геотермальними  виходами  і гранітними породами. Термальні лужні води відрізняються максимальним вмістом Флуору.

Основна форма Флуору у воді пов'язана з вільним розчинним Флуором (F-), але при низьких рН сполуки НF0  можуть бути стабільними і навіть домінуючими при рН = 3,5. Флуор легко формує комплекси з Al, Be, B, Fe3+ і