Техногенное и биологическое воздействие алюминия на природу и организм человека

Рост загрязнения окружающей среды химическими (прежде всего канцерогенами) и радиоактивными веществами провоцирует рост онкологических заболеваний. За последние 20 лет среди городского на селения количество таких больных выросло в 1,7 раза и проявляет тенденцию к дальнейшему росту.

В заключение хотелось бы выразить надежду на то, что накопленный нами опыт по решению эколого-гигиенических за

дач, возникших как следствие технического прогресса, будет использован молодым поколением врачей и руководителями всех уровней, на плечи которых лягут заботы и ответственность за спасение России и мира от экологической катастрофы.

2. Алюминий: миграция, биофильность, технофильность, техногенное геохимическое давление

Алюминий впервые был открыт в 1825 г X. Эрстедом и выделен в чистом виде в 1827г. немецким химиком Ф. Вёлером. Название свое получил от латинского слова alumen – квасцы.

По содержанию в земной коре (8.8%) алюминий занимает третье место после кислорода и кремния, с которыми алюминий в виде алюмосиликатов составляет больше 82% массы земной коры. В свободном виде алюминий не встречается.

В почвах содержится 150-600 мг/кг, в атмосферном воздухе городов около 10 мкг/м3, в сельской местности - 0,5 мкг/м3. Накоплению алюминия в почве содействует ее закисление. Содержание алюминия в водоисточниках колеблется в широких пределах от 2,5 до 121 мкг/дм3. При закислении водоема нерастворимые формы алюминия переходят в растворимые, что способствует резкому повышению его концентрации в воде.

Алюминий является литофильным элементом. Литофильные элементы входят в состав силикатных, алюмосиликатных горных пород, образуют сульфатные, карбонатные, фосфатные, боратные и галогенидные минералы.

Алюминий добывается на протяжении 400 лет. Мировое производство алюминия составляет 1,5 * 107т/год. Запасы алюминия составляют 6,0*109т.

Технофильность (соотношение количества добываемого элемента к его содержанию в земной коре) алюминия равна:

1,5*107 /0,088*4,7*107 = 3,62*10-9

где 4,7*107 триллионов т масса Земной коры.

Согласно классификации Вернадского Алюминий относится к циклическим элементам.

Содержание алюминия в живом веществе – 7,45 %. В наземных житовных – 19 моль /т, в растениях – 0,15-3,70 моль /т

Биофильность алюминия - отношение среднего содержания элемента в живом веществе планеты к содержанию в земной коре – составляет:

7,45 / 8,8 = 0,84 или 84,0 %

Деструктивная активность алюминия равна 5[2].

3. Биохимическая функция алюминия

Согласно А. Ленинджеру алюминий относится к жизненно важным элементам, обнаруживаемым в следовых количествах.

Геохимические черты Алюминия определяются его большим сродством к кислороду (в минералах Алюминий входит в кислородные октаэдры и тетраэдры), постоянной валентностью (3), слабой растворимостью большинства природных соединений. В эндогенных процессах при застывании магмы и формировании изверженных пород Алюминий входит в кристаллическую решетку полевых шпатов, слюд и других минералов - алюмосиликатов.[3]

Алюминий входит в состав тканей животных и растений; в органах млекопитающих животных обнаружено от 10-3 до 10-5% Алюминия (на сырое вещество).

Основные источники поступления в организм - пища, вода, атмосферный воздух, лекарственные препараты, алюминиевая посуда (после термической обработки в такой посуде содержание алюминия в пище возрастает вдвое), дезодоранты и др. Суточная потребность в алюминии взрослого человека 35-49 мг. Общее содержание алюминия в суточном смешанном рационе составляет 80 мг.

Алюминий накапливается в печени, поджелудочной и щитовидной железах. В растительных продуктах содержание Алюминия колеблется от 4 мг на 1 кг сухого вещества (картофель) до 46 мг (желтая репа), в продуктах животного происхождения - от 4 мг (мед) до 72 мг на 1 кг сухого вещества (говядина). В суточном рационе человека содержание Алюминия достигает 35-40 мг. Известны организмы - концентраторы Алюминия, например, плауны (Lycopodiaceae), содержащие в золе до 5,3% Алюминия, моллюски (Helix и Lithorina), в золе которых 0,2-0,8% Алюминия. Образуя нерастворимые соединения с фосфатами, Алюминий нарушает питание растений (поглощение фосфатов корнями) и животных (всасывание фосфатов в кишечнике).

4. Геохимическая характеристика алюминия в различных природных средах

Являясь одним из самых распространенных элементов в земной коре, алюминий содержится практически в любой природной воде. Алюминий попадает в природные воды естественным путем при частичном растворении глин и алюмосиликатов, а также в результате вредных выбросов отдельных производств (электротехническая, авиационная, химическая и нефтеперерабатывающая промышленность, машиностроение, строительство, оптика, ракетная и атомная техника) с атмосферными осадками или сточными водами. Соли алюминия также широко используются в качестве коагулянтов в процессах водоподготовки для коммунальных нужд. Содержание алюминия в поверхностных водах колеблется в пределах от единиц до сотен мкг/дм3 и сильно зависит от степени закисления почв. В некоторых кислых водах его концентрация может достигать нескольких граммов на дм3.

5. Ресурсный цикл алюминия

Ресурсный цикл алюминия - цикл металлорудных ресурсов и металлов.

Расход материалов и энергии на производство 1 т алюминия приведен на рис.

6. Производства по добыче алюминия

В промышленности алюминий получают электролизом глинозема Аl2О3, растворенного в расплавленном криолите NasAlF6 при температуре около 950° С. Используются электролизеры трех основных конструкций: 1) электролизеры с непрерывными самообжигающимися анодами и боковым подводом тока, 2) то же, но с верхним подводом тока и 3) электролизеры с обожженными анодами. Электролитная ванна представляет собой железный кожух, футерованный внутри тепло- и электро-изолирующим материалом - огнеупорным кирпичом, и выложенный угольными плитами и блоками. Рабочий объем заполняется расплавленным электролитом, состоящим из 6-8% глинозема и 94-92% криолита (обычно с добавкой AlF3 и около 5-6% смеси фторидов калия и магния). Катодом служит подина ванны, анодом - погруженные в электролит угольные обожженные блоки или же набивные самообжигающиеся электроды. При прохождении тока на катоде выделяется расплавленный Алюминий, который накапливается на подине, а на аноде - кислород, образующий с угольным анодом CO и CO2. К глинозему, основному расходуемому материалу, предъявляются высокие требования по чистоте и размерам частиц. Присутствие в нем оксидов более электроположительных элементов, чем Алюминий, ведет к загрязнению Алюминия. При достаточном содержании глинозема ванна работает нормально при электрическом напряжении порядка 4-4,5 В. Ванны присоединяют к источнику постоянного тока последовательно (сериями из 150-160 ванн). Современные электролизеры работают при силе тока до 150 кА. Из ванн Алюминий извлекают обычно с помощью вакуум-ковша. Расплавленный Алюминий чистотой 99,7% разливают в формы. Алюминий высокой чистоты (99,9965%) получают электролитическим рафинированием первичного Алюминия с помощью так называемых трехслойного способа, снижающего содержание примесей Fe, Si и Сu. Исследования процесса электролитического рафинирования Алюминия с применением органических электролитов показали принципиальную возможность получения Алюминий чистотой 99,999% при относительно низком расходе энергии, но пока этот метод обладает низкой производительностью. Для глубокой очистки Алюминий применяют зонную плавку или дистилляцию его через субфторид.

 Скачать реферат