2.6 Содержание марганца в атмосфере

Геохимия и экогеохимия Мn во многом определяются его распро­странением в воздушной и водной средах. Отметим, что ПДК для Мп в воздухе, воде и почве близка к оценкам среднего его содержания в них.

Содержание Мn в атмосферном воздухе колеблется от 0,004 до 900 нг/м³. Наиболее чистый воздух над Южным полюсом - 0,01 нг/м³. Генеральное среднее значение Мn в океаническом воздухе 0,001 мкг/м³ (1,4 нг/м³). При приближе­нии к континентам, особенно в районах влияния пыльных бурь и про­мышленных центров, концентрация может несколько увеличиться, над континентами она самая высокая - десятки-сотни единиц (нг/м³) с максимумами в аридных зонах и районах техногенного загрязнения (до 1,45 % в аэрозолях). В растворимой форме в аэрозолях находится от 10 до 80 % Мn (в среднем 50 %). Оценки поступления его из атмосферы в океан колеблются: от 60 до 450, вероятнее 250 тыс. в год; посту­пление на континенты 75 тыс. т в год; примерно такими же показате­лями оценивается поступление с космическим материалом. Большое количество Мn привносится в атмосферу с вулканическими газами. Например, в конденсате Толбачинского вулкана установлено 0>27 мг/л, а в атмосферных осадках из пепловой тучи - 0,001 мг/л, в эксгаляциях Этны - до 13 мкг/м³ . Содержание Мn в атмосферном воздухе индустриальных стран (мкг/м³): Северная Америка 0,15; Западная Европа 0,04; Боливия 0,017; Восточная Сибирь 0,030; Белоруссия 0,034; Крым и Московская обл. по 0,015; в России: природный фон 0,06; промышленные города 0,1; центры очагов мощных источников загрязнения 0,6 и более . По данным Ю.Б. Саета и др., региональный фон атмосферы для Мn принят 0,013, для городов 0,032, для сельских территорий 0,010-0,012 мкг/м³.

Глава 3. Миграция элементов в природных системах

Перемещение химических элементов в пределах земной коры, гидросферы и атмосферы может происходить в виде расплавов, водных растворов и газов. Законы движения вещества в составе поверхностных, подземных вод представляют при решении геохимических задач наибольший интерес. Миграция химических элементов – это перемещение элементов в земной коре, которое сопровождается рассеянием их на одних участках и концентрацией на других. Распространенность элементов в земной коре и их миграция связана со строением атомного ядра и со строением наружных электронных оболочек. Для кларков наибольшее значение имеет строение ядра, а для миграции элементов – электронная оболочка атома.

Способность элемен­та к миграции во многом определяется формой его нахождения. В земной коре В. И. Вернадский различал четыре основных формы нахождения: 1) горные породы и минералы (в том числе природные воды и газы); 2) живое вещество, 3) магмы (силикатные расплавы), 4) рассеяние. Каждая группа может быть расчленена на типы, классы.

Факторы миграции подразделяются на внутренние и внешние. Внутренние

факторы – это факторы, связанные только со свойствами атомов и их

соединений. Внешние факторы определяются состоянием окружающей среды, не зависят от индивидуальных свойств миграции веществ.

Типы миграции:

Механическая миграция обусловлена работой рек, течений,

ветра, ледников, вулканов, тектонических сил и других факторов. Характерное влияние – раздробление горных пород и минералов, ведущее к увеличению их дисперсности, растворимости, развитию сорбции и других поверхностных явлений.

При механической миграции тяжелые минералы ведут себя как частицы более крупного размера. Механическое перемещение минералов зависит от их твердости и податливости к выветриванию, а дальность – еще и от податливости к химическому выветриванию.

Механическая денудация – перемещение взвешенных частиц вещества водными потоками на поверхности суши. Интенсивность процесса зависит от климата, геологического строения и рельефа: она минимальна на гумидных лесных равнинах, где преобладает химическая денудации, а в аридных областях возрастает в сотни раз.

Физико-химическая миграция. Простейшая форма физико-химической миграции – диффузия – это процесс самопроизвольного и необратимого переноса вещества из одной части системы в другую, что возникает вследствие теплового движения частиц. Диффузия в горных породах обычно сопровождается взаимодействием вещества со средой. Из-за хаотического движения частиц диффузия переносит их из одного местоположения в другое.

Смежный диффузии процесс – конвекция – миграция массовых потоков газа

или жидкости, перемещение частиц происходит вместе с растворителем.

Конвекция характерна как для верхней мантии, так и для земной коры.

Другая форма миграции – сорбция. При этом процессе происходит

поглощение газов или жидкостей твердыми или жидкими веществами из окружающего пространства поверхностью (адсорбция) или всем объемом (абсорбция) тела. Поглощающие вещества называются адсорбентами (абсорбентами), а поглощаемые адсорбатами (абсорбатами).

Адсорбция в свою очередь подразделяется на физическую, когда происходит

занятие адсорбатом поверхности адсорбента, и химическую, когда адсорбент и адсорбат вступают между собой в химическую реакцию.

Изоморфизм – способность химических элементов, атомов, ионов, блоков

кристаллической решетки замещать друг друга в минералах, при этом решающую роль играют размеры ионов и атомов. Изоморфные замещения возможны, когда радиусы ионов и атомов различаются не более чем на 15 % от размера меньшего радиуса. При температурах, близких к точке плавления минералов, эта величина достигает 30 %, т.е. изоморфная совместимость возрастает. Для изоморфизма, кроме близости ионных и атомных радиусов, необходимы химическая индифферентность и схожесть природы межатомной связи.

Биогенная миграция. Образование живого вещества и разложение органических веществ образуют единый биологический круговорот атомов, который в биосфере протекает повсеместно, хотя в разных формах и с разной интенсивностью. В ландшафте и верхних горизонтах моря в процессе фотосинтеза образуется живое вещество, здесь же происходит его минерализация. Часть органических веществ минерализуется не полностью и откладывается в илах. Закон биологического круговорота – один из основных законов геохимии, согласно которому в биосфере в ходе биологического круговорота атомы поглощаются живым веществом и заряжаются энергией, которую отдают в окружающую среду, покидая живое вещество. [18,22]