Томские ученые о содержании фтора в лечебном источнике Тарыс на юго-востоке Тувы
"В природе фтор не встречается в свободном состоянии, является частью соединений с различными элементами, которые распадаясь при определенных условиях, образуют ионы фтора. Его соединения можно найти в почве, воде, продуктах питания.
Это жизненно необходимый элемент для человека, но польза фтора отделяется от его вредного воздействия очень небольшой границей. Следует знать, что фтор является активным участником в обмене веществ, минерализации костной ткани, снижает вероятность остеопороза, принимает участие в формировании скелета, стимулирует кровеносную и иммунную систему.
Вред фтора может проявляться при его больших концентрациях в организме. Причиной флюороза зубов, артрита и флюороза костей является регулярное превышение суточной нормы фтора в организме человека.
В подземных водах наиболее высокие концентрации фтора характерны для подземных вод палеозоя, для подземных источников, относящихся к месторождениям F-содержащих минералов, к областям бывшей или существующей вулканической и тектонической деятельности, а также для термальных и минеральных вод. В вышеперечисленных районах, фиксируются максимальные концентрации фтора в поверхностных (0,5-20 мг/дм3 ), грунтовых (до 7 мг/дм3 ) и артезианских (до 20 мг/дм3 ) водах.
В водах термальных источников концентрации фтора могут достигать нескольких десятков мг/л; в азотных термальных водах, например, до 27 мг/дм3 и более. Следует отметить, что требования по контролю качества и безопасности минеральных вод по химическим и микробиологическим показателям концентрации фтора в лечебных водах не должно превышать 15 мг/дм3 .
Одной из важнейших проблем является выявление источников фторид-иона в термальных водах, которые часто используются в бальнеологических целях. Согласно работам И.С. Ломоносова источником этого элемента в термах являются растворы магматического генезиса (ювенильные воды).
Согласно одним из самых важных процессов формирования химического состава терм является степень взаимодействия воды с горными породами, которая в значительной степени определяется временем их контакта, т.е. промежутком между проникновением воды в горные породы и выходом ее на поверхность. Цель работы – исследование поведение фтора в природных водах Тарыса, Восточная Тыва. Тарыс – большая группа термальных источников, расположенных в высокогорной местности на юго-востоке Республики Тыва в Тере-Хольском районе, вблизи границы с Монголией.
Опробование 29 родников проводилось в 2015 г. сотрудниками ТПУ. В полевых условиях были определены температура воды, рН, Eh. Подземные воды природного комплекса Тарыс разнообразны по химическому составу и температуре. Температура вод изменяется от 7,2 до 48 °С.
В пределах исследуемой территории 12 источников являются горячими. Максимальная температура воды зафиксирована в источниках № 1 и № 6, их температура достигает 48 °С. Кислотно-щелочные условия характеризуются величиной рН от 7,3 до 9,8, и воды являются слабощелочными, околонейтральными, и сильнощелочными.
Величина окислительно-восстановительного потенциала варьирует от – 384 до 65 мВ. Воды природного комплекса Тарыс являются пресными, минерализация, изменяется от 101 до 454 мг/дм3 . Разница химического состава и различные условия формирования термальных вод природного комплекса Тарыс предопределили необходимость проведения типизации рассматриваемых вод. Для этой цели был применен метод кластерного анализа.
В результате кластеризации 29 родников были выделены 3 группы родников, первый кластер (группа) включает 12 родников, второй – 10 родников, а третий – 6. Особенностью рассматриваемых вод является высокая концентрация фторид-иона. В рассматриваемых родниках первой и второй групп, отмечается высокая концентрация фторид-иона, среднее содержание которого в родниках группы 1 и 2 – 23 мг/дм3 . Максимальная концентрация данного иона 23,8 мг/дм3 наблюдается в водах с рН 9,5. Фторид-ион накапливается преимущественно в щелочных водах.
С увеличением минерализации происходит постепенное увеличение концентрации фторида-иона. Максимальная его концентрация - 20-25 мг/дм3 отмечается в водах с минерализацией от 370 до 460 мг/дм3 . Поведение фторид-иона в природных водах в значительной степени связано с поведением ионов кальция. При высоких концентрациях фторид-иона в водах концентрация кальция весьма низка. При этом с ростом температуры наблюдается рост концентрации фторид-иона, тогда как концентрация кальция снижается.
Согласно накопление фторид-иона в водах происходит в результате их взаимодействия с горными породами. В процессе непрерывного растворения первичных минералов и осаждения вторичных минералов в природном растворе происходит постоянное изменение соотношения между химическими элементами. Подземные воды природного комплекса Тарыс не равновесны с первичными алюмосиликатами, которые они растворяют, при этом последние выступают источников фтора в водах. При этом рассматриваемые воды насыщены кальцитом, в результате чего кальций удаляется из раствора, и его концентрация в водах снижается, а содержание фторид-иона в подземных водах увеличивается до 23 мг/л. Накопление в растворе фторид-иона продолжается до тех пор, пока воды не достигнут равновесия с флюоритом. Насыщенность рассматриваемых вод флюоритом препятствует дальнейшему росту концентрация фторид-иона в рассматриваемых водах.
Таким образом, в подземных водах природного комплекса Тарыс максимальная концентрация фторид-иона достигает 23,8 мг/дм3 .
Поведение данного элемента зависит от основных параметров водной среды, а именно: рост температуры и рН приводит к увеличению концентрации фторид-иона. Основным источником фторид-иона является процесс взаимодействия воды с горной породой. Геохимическим барьером, препятствующим накоплению фторидиона в водном растворе, является образование вторичного минерала – флюорита”
Теги: водах, фторидиона, мгдм, воды, фтора, концентрация, является, вод, концентрации, источников