ИСТИНА

Исследованы факторы и физико-химические механизмы процессов, контролирующих миграцию фтора в глобальном гидрологическом цикле, а также изучена возможность применения глинистых минералов и ультраосновных пород при создании природоподобных технологий геохимической мелиорации, предназначенных для снижения уровня фторидного загрязнения окружающей среды. Получены следующие основные результаты. 1) Методами химической термодинамики определена зависимость давления паров HF от величины рН и сделан вывод о возможности эмиссии в атмосферу значительных количеств газообразного HF из кислых почв тундры и тайги. 2) Экспериментально изучена зависимость выщелачивания фтора из разных типов горных пород (дацита, риодацита, трахириолита и грейзена) от величины рН. Установлено, что выщелачивание фтора пропорционально его содержанию в породах и зависит от кислотности водной среды: концентрации фторидов минимальны в околонейтральной среде и увеличиваются в кислых и щелочных условиях. Сделан вывод, согласно которому мобилизация фтора контролируется составом горных пород и кислотностью водной среды. 3) Экспериментально изучено влияние уксусной, винной, лимонной и щавелевой кислот на выщелачивание фтора из горных пород (гранита, дацита и полевошпатово-кварцевого алеврита). Показано, что органические кислоты не обладают специфическим действием на выщелачивание фтора, которое контролируется двумя факторами: а) снижением по мере возрастания кислотности концентрации гидроксил-ионов, конкурирующих с ионами фтора в сорбционно-десорбционном равновесии, и б) образованием недиссоцииро-ванных молекул HF, уменьшающих активность ионов фтора в растворе и способствующих его выщелачиванию из пород. 4) Экспериментально определена растворимость основных фторсодержащих акцессорных минералов (флюорита и фторапатита) в пресных речных и грунтовых водах: соответственно 4.4±0.7 и 0.3±0.1 мг F/л. Сделан вывод, что оба минерала (особенно флюорит) служат источниками растворенного фтора речного стока. 5) Изучено выщелачивание фтора из растительного опада. При массовом отношении вода : сухой опад, равном 10, концентрация фтора составляет 0.1–0.2 мг/л, что соответствует фоновому уровню для поверхностных вод. 6) Экспериментально изучено взаимодействие морской воды с основными типами донных отложений океана. Показано, что для всех образцов наблюдается поглощение растворенного фтора, возрастающее при увеличении соотношения масс осадка и морской воды. В опытах с красной глубоководной глиной установлена равновесная концентрация фтора в морской воде, равная ~1.0 мг/л. 7) Экспериментально изучена растворимость фторида кальция в морской воде с соленостью 35–105‰. Во всем диапазоне солености равновесная концентрация фтора постоянна и составляет 7.6±0.3 мг/л, что обусловлено образованием комплексов MgF, увеличение концентрации которых компенсирует возрастание концентрации кальция при повышении солености. Определены условия образования фторида магния – минерала селлаита. Показано, что осаждение селлаита происходит только при очень высоких концентрациях фтора (свыше 37–51 мг/л), которые могут создаваться в эвапоритовых бассейнах, испытывающих сильное влияние речного стока. 8) Экспериментально установлено, что глинистые минералы и богатые магнием ультраосновные породы могут использоваться для создания эффективных природоподобных технологий, предназначенных для снижения фторидного загрязнения поверхностных и подземных вод. 9) Экспериментально изучена трансформация химического состава морской воды при взаимодействии с лессами – аналогом природных терригенных аэрозолей плейстоцена. Установлено, что концентрация растворенного фтора может как увеличиваться, так и снижаться в зависимости от содержания подвижного фтора в образцах лессов. 10) Проанализировано распределение фтора в пресных водах о. Беринга и о. Матуа (Центральные Курилы), испытывающих минимальное антропогенное воздействие. Показано, что содержание фтора в водах о. Беринга контролируется двумя основными процессами: поступлением морских солей с влажными и сухими атмосферными выпадениями и выщелачиванием фтора из горных пород. На о. Матуа, который, в отличие от о. Беринга, подвержен сильному влиянию вулканических процессов, значительную роль в геохимическом балансе фтора играют также вулканические эксгаляции. 11) Изучено распределение фтора в поверхностных и подземных водах Государственного заповедника “Утриш”, а также района города-курорта Геленджик. Тесная корреляция с минерализацией и концентрациями большинства главных ионов позволяет делать прогнозные оценки содержания фтора для неизученных водных объектов района с помощью экспресс-определения минерализации. 12) В водах грязевых вулканов Керченско-Таманского региона установлена тесная положительная корреляция концентрации фтора с величиной рН при отсутствии значимых корреляций с минерализацией и концентрациями компонентов основного солевого состава. Сделан вывод, что распределение фтора в грязевулканических водах контролируется реакцией обмена между сорбированным фтором и гидроксил-ионами.