- •Введение
- •1.1.2. Долговременные изменения климата
- •1.1.3. Ландшафты
- •1.2. Особенности геологического строения
- •1.3. Гидрогеологические условия
- •1.4. Гидрография
- •1.5. Исторический очерк антропогенной трансформации природных комплексов района исследований
- •Глава 2 методы исследований
- •2.1. Гидрохимия
- •2.2. Донные отложения
- •2.3. Методы определения концентрации редких и рассеянных элементов
- •2.4. Фитопланктон
- •2.5. Зоопланктон
- •2.6. Зообентос
- •2.7. Диатомовый анализ
- •3.1. Потоки элементов в составе карьерных и рудничных вод
- •3.2. Аэротехногенные потоки
- •3.3. Вынос элементов от массивов отвальных пород подземным и поверхностным стоком
- •3.4. Содержание редких металлов в апатитонефелиновых рудах Хибинского горного массива
- •3.4.1. Общие геохимические и экологические особенности редких металлов
- •3.4.2. Рассеянные щелочные элементы (Li, Rb, Cs)
- •3.4.3. Редкие элементы группы бериллия и галлия (Ga, Ba, Be)
- •3.4.4. Редкоземельные элементы(y, Sc)
- •3.4.5. Ванадий
- •3.4.6. Титан
- •Глава 4 миграция загрязняющих веществ в поверхностных водах с участков горных разработок
- •4.1. Основные факторы, определяющие миграцию химических элементов в поверхностных водах
- •4.2. Формирование основного химического состава поверхностных вод района исследований
- •4.2.1. Система р.Вуоннемйок
- •4.2.2. Система р.Большая Белая
- •4.2.5. Распределение металлов в составе взвешенных частиц
- •4.3. Особенности миграции редких и щелочноземельных элементов в природных средах
- •4.3.1. Динамика редких металлов в поверхностных водах
- •4.3.2. Сезонная динамика редких металлов в природных водах
- •4.3.3. Формы миграции редких металлов
- •4.3.4. Вертикальное распределение и формы редких элементов в озерах
- •Литература
- •Приложения
3.4.4. Редкоземельные элементы(y, Sc)
Известно более 200 минералов, содержащих редкоземельные элементы в количествах более 0.01%. Однако собственных минералов, содержание в которых Ln2O3 > 5-8%, около 60. В породах и пегматитах преимущественно находятся минералы групп силикатов и сложных окислов, в гидротермалитах и корах выветривания - карбонаты, фосфаты, фториды (Большаков, 1969).
Обычно в редкоземельных минералах наблюдается преобладание элементов одной из подгрупп (цериевой или иттриевой), хотя в небольших количествах присутствуют и остальные редкоземельные элементы.
Образование селективных минералов обусловлено уменьшением ионного радиуса от лантана к лютецию. Благодаря этому в указанном ряду меняется прочность комплексных соединений и в природных условиях происходит перераспределение редкоземельных элементов и избирательная концентрация их в минералах. Кроме того, влияние размеров ионных радиусов сказывается и в избирательности изоморфного замещения ионами РЗЭ ионов других элементов. Так, в минералах с крупными катионами (Sr, Ba, Th) последние замещаются элементами преимущественно цериевой подгруппы.
Все лантаноиды в биологических системах встречаются в степени окисления +3. Поскольку в биологических системах подобие в величине атомов важнее, чем равенство зарядов, лантаноиды замещают кальций во многих биологических системах. Такое замещение несущественно, когда ион металла играет преимущественную структурную роль, однако может оказывать ингибирующее либо активирующее действие, когда ион металла находится в активном состоянии в белковых макромолекулах. Растения мало аккумулируют лантаноиды, тем самым как бы блокируя перенос лантаноидов к человеку, главным образом по пищевой цепи. Лантаноиды находятся в форме аква-ионов вплоть до рН = 6, когда начинается образование гидроксокомплексов и осадков. Поскольку, как уже отмечалось ранее, их фосфаты нерастворимы, в кишечнике они образуют нерастворимые комплексы, а потому плохо адсорбируются.
Имеются немногочисленные данные о токсичности редкоземельных элементов (в порядке нарастания атомных весов) и их соединений, полученных в экспериментальных условиях (Bienvenu еt. al., 1963; Израэльсон и др., 1973).
Токсичность солей РЗЭ возрастает в ряду:
La(NO3)2 > LaCl3 > Y(NO3)3 > YCl3 > CeCl3.
Фториды, фосфаты и карбонаты РЗЭ плохо растворяются в воде, хлориды и нитраты - хорошо. РЗЭ склонны к реакциям комплексообразования. Комплексные фториды, фосфаты, сульфаты и карбонаты типа Na3TR(CO3)3, Na3TRF6 и др. растворимы в воде. Гидроокиси редкоземельных элементов малорастворимы в воде и щелочах. При рН = 6-8 происходит образование коллоидных гидроксидов РЗЭ (Черняев и др., 1970).
Большинство редкоземельных минералов неустойчивы в зоне гипергенезиса, где они проявляют большую миграционную способность и где наблюдается более интенсивный вынос иттриевых земель по сравнению с цериевыми (Черняев и др., 1970).
Во всех природных соединениях скандий имеет положительную валентность, равную 3. Низкая растворимость гидроокиси скандия и значительная сорбируемость определяет ничтожные содержания его в подземных водах. В подземных водах он может мигрировать в виде сульфатов, хлоридов, щелочно-карбонатных комплексов, комплексных соединений с органическими почвенными кислотами. Наибольшее значение имеют галоидные соединения типа MScF4, M2ScF5, M3ScF6, сульфатного типа (NH4)3Sc(SO4)3; Na3Sc(SO4)3·5H2O. Выпадение гидроокиси скандия происходит при рН = 4.9. В нейтральных и щелочных средах скандий переносится в виде комплексов [Sc(CO3)2]- или в сорбированном состоянии (Черняев и др., 1970).