Автор: Пользователь скрыл имя, 19 Марта 2012 в 01:36, дипломная работа
Геохимические и биохимические свойства и распространенность в биосфере бора весьма неоднородны. Геохимия бора особенно сложна, что связано с большими различиями в его содержаниях и поведении.
Геохимия - наука, изучающая химические процессы земной коры, миграцию химических элементов, их концентрацию и рассеяние, химический состав Земли и ее оболочек, распространение, распределение и взаимные сочетания химических элементов в земной коре.
Введение…………………………………………………………………….….…7
Обзор литературы…………………………………………………….…...10
Материалы и методы исследования……………………………………...15
Природные условия района водозабора Вологодского отделения Северной железной дороги (СЖД)………………………………………..…....19
Геологическое строение…………………………………………....19
Гидрогеологические условия……………………………….…..…20
3.3 Факторы формирования качественного состава подземных вод…………………………………………………………………….…..…21
Геохимия бора в подземных водах основных водоносных горизонтов водозабора СЖД………………………………………………………………....27
Распространенность бора в экосистемах города Вологды ………. .27
Закономерности распределения бора в подземных водах основных водоносных горизонтов водозабора СЖД …………………….….. ..29
Результаты анализа проб подземных вод водазабора………………………………..………………………….. …31
Методы удаления бора из подземных вод…………………………........33
Риски при использовании подземных вод с высоким содержанием бора………………………………………………………………………….........38
Экологичность и безопасность……………………………………… ….41
7.1 Биохимия бора в организме человека……………………………. ….44
Заключение…………………………………………………………… ….48
Список использованных источников информации…………………. …49
Содержание
Введение…………………………………………………………
3.3 Факторы формирования
качественного состава подземных вод…………………………………………………………………….
7.1 Биохимия бора в организме человека……………………………. ….44
Введение
Геохимические и биохимические свойства и распространенность в биосфере бора весьма неоднородны. Геохимия бора особенно сложна, что связано с большими различиями в его содержаниях и поведении.
Геохимия - наука, изучающая химические процессы земной коры, миграцию химических элементов, их концентрацию и рассеяние, химический состав Земли и ее оболочек, распространение, распределение и взаимные сочетания химических элементов в земной коре.
Геохимия — наука комплексная. Она занимает промежуточное положение между науками геологическими (минералогия, петрология, литология, учение о месторождениях полезных ископаемых, гидрогеология и океанология) и химическими (неорганическая и физическая химия, химическая термодинамика, кристаллохимия, коллоидная химия) [1].
Цель работы определение основных закономерностей содержания бора в подземных водах триаса и перми, на примере конкретного участка – водозабора Вологодского отделения Северной железной дороги с целью выроботки оптимальных методов удаления бора из питьевых вод.
Для этого решались следующие задачи:
-разработка методики отбора проб из скважин.
-экспериментальное изучение содержания бора в подземных водах эксплуатационного водоносного горизонта, методом флуорометрии.
-интерпретация результатов анализов нахождения бора в подземных водах.
В связи с особенностями геохимического поведения бора в подземных водах его очень трудно удалить бор. Примененные ниже методы очистки не позволяют добиться хороших результатов. Важным является изучение геохимических особенностей бора с целью выявления оптимального метода удаления бара из подземных вод.
По результатам бурения скважин на территории города и прилегающих к нему районов выделается ряд водоносных горизонтов и комплексов с повышенным содержанием бора.
Степень их изученности различна и зависит от использования вод для хозяйственно-питьевых и лечебных целей [2].
Бор играет очень большую роль в жизни растений. Он влияет на синтез, превращения и передвижения углеводов и фосфора. Известны болезни растений, связанные с дефицитом и избытком бора. Бор относительно неподвижен в растениях, однако, благодаря перемещению в основном через ксилему, он заметно накапливается в старых листьях. Надземные части растений по сравнению с корнями содержат обычно больше бора.
В отличие от растений, биологическая роль бора для млекопитающих менее исследована. У животных и человека его избыток вызывает многочисленные хронические отравления: бороз, борный энтерит, а его недостаток ухудшает обмен кальция, фтора, особенно магния, а также вызывает расстройство регуляции клеточных мембран. В основном бор в организме животных связан с углеводами, в меньшей степени с жирами. Избыток бора в водах вызывает у животных борные токсикозы — заболевания желудочно-кишечного тракта, легких, почек и мозга [3].
Воды четвертичных отложений
характеризуются прерывистым
Пермско-триасовый водоносный комплекс объединяет обычно 1-3 водоносных горизонта, относящихся к отложениям ветлужской серии нижнего триаса и татарского яруса верхней перми. Воды этих горизонтов имеют повышенную минерализацию и эксплуатируются лишь отдельными сважинами [2].
Воды этих отложений содержат наибольшее количество бора. Эффективных методов удаления пока не разработано.
К группе подземных вод относятся воды, находящиеся ниже земной поверхности – в почвах, в рыхлых продуктах выветривания горных пород, в пластах осадочных пород и в трещинах массивных изверженных и осадочных пород, а также в минералах.
Эти воды весьма разнообразны по своему химическому составу и условиям залегания, представлены многими типами и имеют очень большое геохимическое значение.
Подземные воды находятся во взаимодействии с почвами, породами и минералами, которые они пропитывают.
Подземные воды являются определенным резервом хозяйственного и питьевого водоснабжения в перспективе, но сдерживающим фактором их использования может служить высокое содержание в них бора [4].
Бор является элементом, который
одновременно токсичен и жизненно необходим
для живых организмов. Он способствует
увеличению содержания хлорофилла, стимулирует
фотосинтез, способствует оплодотворению,
повышает урожайность овощей. В отличие
от растений, биологическая роль бора
для млекопитающих мало исследована.
Бор оказывает влияние на процессы
обмена веществ человека, снижает
содержание сахара в крови, улучшает
состояние пораженной поджелудочной
железы. При избытке бора у человека
может развиться дистрофия
Большой диапазон физико-
Бор (В) – самый лёгкий элемент, распространённый в гидросфере: кларк ~ 0.0004%, кларк биосферы ~ 0.005%, кларк в живом веществе ~ 103 %. Бор находится в V декаде таблицы кларков В. И. Вернадского. Это элемент биологического накопления, жизненно необходимый, сильно токсичный. Кристаллы серовато-чёрного цвета (очень чистый бор бесцветен). Общее содержание бора в земной коре 3*10-4 % по массе. В природе бор в свободном состоянии не обнаружен. Свободный бор (нечистый) впервые получили французские химики Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар в 1808 году нагреванием борного ангидрида B2O3 с металлическим калием. Ранее других известное соединение бора - бура - упоминается в сочинениях алхимиков под арабским названием "бурак" и латинским Borax, откуда и произошло наименование "бор" [5].
Химически бор при обычных условиях довольно инертен (взаимодействует активно лишь с фтором при 25о С), причём кристаллический бор менее активен, чем аморфный. С повышением температуры активность бора возрастает, и он соединяется с кислородом, серой, галогенами.
При низких температурах бор выступает в качестве анионного комплекса, образуя с Na, Ca, Mg, Ba, K, Sr соли метаборной (HBO2), ортоборной (Н3ВО3) и полиборных кислот в водных растворах. Они широко развиты в подземных водах многих районов.
При нагревании на воздухе до 700° C бор горит красноватым пламенем, образуя борный ангидрид B2O3 - бесцветную стекловидную массу. При нагревании выше 900° C бор с азотом образует бора нитрид BN, при нагревании с углём - бора карбид B4C, с металлами - бориды.
С водородом бор заметно не реагирует; его гидриды (бороводороды) получают косвенным путём. При температуре красного каления бор взаимодействует с водяным паром: 2B + 3Н2О = B2O3 + 3H2.
В кислотах бор при обычной
температуре не растворяется, кроме
концентрированной азотной
В сухих степях и пустынях известны ландшафты, богатые бором. Это районы соленосных толщ, современного и древнего вулканизма. Почвы здесь обогащены бором, его много в соляных озёрах и солончаках. Так образуются экзогенные месторождения бора. Они формировались и в прошлые геологические периоды.
В ходе геологической истории происходили прогрессивная дифференциация и концентрация бора в биосфере: все большие его количества накапливались в осадочной оболочке в виде месторождений и в форме рассеянного бора в глинах.
В процессах магматизма бор не накапливается, но концентрируется при послемагматических изменениях пород и легко выносится из эндо- и экзогенных систем. В геологической истории накапливается в более молодых гранитоидах, особенно повышенной основности, и в рудных процессах.
Высокое содержание бора в подземных углекислых водах характерно для районов распространения геосинклинальных наиболее тонких глинистых фаций, формировавшихся в условиях высокой солёности. Максимально благоприятными для концентрации бора являются районы молодого вулканизма и длительной сохранности гидрогеологических структур на начальной стадии развития [6].
Технофильность бора значительна — 6-107, немного больше, чем у Ni, Fe, Мn, и ниже, чем у Zn, Pb, Са, Hg, Sb, Mo. В отличие от земной коры для ноосферы характерны не только кислородные соединения бора, но и бороводороды (бораны), фториды бора и другие соединения, чуждые биосфере и неустойчивые в ней. При этом главную ценность представляют именно неустойчивость, большие запасы химической энергии таких соединений.
Техногеохимия бора изучена слабо. Количественные показатели техногенеза этого элемента достаточно высокие. Степень техногенного использования ~31%. Модуль техногенного воздействия ~10 кг/км2 [1].
Особую опасность представляют природные и техногенные воды с высокими содержаниям бора. Такие воды широко распространены в районах боросодержащих руд и развития высокобороносных пород. К ним же относятся сточные и технические воды многих производств – металлургического, машиностроительного, а также бытовые воды, насыщенные стиральными порошками. По В.М. Перелыгину содержание бора в сочных водах может достигать 15 мг и более на 1 кг сухого остатка, тогда как вода для орошения сельскохозяйственных культур не должна содержать более 1мг/л бора [7].
По данным Ю.Е. Саета, в осадках городских сточных вод содержание бора варьирует 40 – 76 мг/кг. Значительно повышенными оказались его содержания в растениях, выращенных на почвах, удобряемых осадками сточных вод. Самые высокие концентрации характерны для многолетних трав ~15.3 мг/кг и листьев корнеплодов до 16.7 мг/кг. Специального контроля потребует широкое агрохимическое использование борофоса в качестве эффективных удобрений.
С.Х. Магидов показал, что бор вносит вклад в заболеваемость населения Махачкалы, в атмосферу которой ежегодно выбрасываются значительные его количества (1989г. – 0.14 тыс. т В2О3).
Информация о работе Геохимия бора в подземных водах триаса и перми