PIERWIASTKI GRUPY V

Geochemiczne właściwości pierwiastków

grupy V są bardzo zróżnicowane, zwłaszcza

w odniesieniu do wartościowości i

potencjału elektrycznego.

Grupa Va obejmuje pierwiastki główne:

azot i potas, oraz śladowe: arsen, antymon

i bizmut, które przejawiają skłonności

chalkofilne

Do grupy Vb należą pierwiastki litofilne:

wanad, niob i tantal.

ARSEN

GLEBY

• Zawartość arsenu w glebach jest dość

zróżnicowana, a zakres średnich wartości waha

się od 0,2 do 16 ppm. Największe stężenia

przypadają na gleby o dużej zawartości frakcji

ilastej oraz na gleby organiczne.

• Największe ilości arsenu w Polsce przypadają

na gleby wytworzone z fliszu karpackiego oraz

na gleby w rejonie Wrocławia

• Także w glebach ogrodów i sadów nastąpiło

znaczne nagromadzenie arsenu wskutek

wieloletniego stosowania arsenowych

pestycydów, które są już wycofane z użycia

WODY

• Arsen jest powszechnym składnikiem wód, a jego

zawartość jest znacznie zróżnicowana w zależności od

otaczających utworów geologicznych oraz stopnia

zanieczyszczania.

•W powierzchniowych wodach Polski średnia (geometryczna)

zawartość arsenu wynosi < 40 μg/l, chociaż punktowo

osiąga nawet wartość > 6000 μg/l. Niektóre źródła

mineralne (np. Lądek Zdrój) zawierają kwas arsenowy,

który wraz z innymi związkami działa leczniczo.

• Naturalna zawartość arsenu w wodach rzek ustalonych na

1 μg/l jest często przekraczana. Główne źródło

zanieczyszczenia stanowi spalanie węgla oraz hutnictwo.

• Arsen jest szkodliwy w nadmiernych stężeniach dla

organizmów wodnych. Już zawartość 250 μg/l powoduje

zaburzenia w rozwoju tkanek twardych u pstrągów.

ATMOSFERA

• Arsen w powietrzu atmosferycznym występuje w

bardzo różnych stężeniach, od 0,006 ng/m3 w okolicach

bieguna południowego do 120 ng/m3 nad miastami w

Japonii. Jednak jako naturalną zawartość arsenu w

powietrzu, proponuje się stężenie 0,01-1 ng/m3

• Globalną antropogeniczną emisję arsenu do atmosfery

szacuje się na około 18 tys. ton rocznie, w czym

największy udział ma hutnictwo metali i spalanie węgli.

Arsen ponadto jest wydzielany do atmosfery ze źródeł

naturalnych, jak np. z wulkanów, powierzchni mórz, itp.

ROŚLINY

• Arsen pobierany jest przez wszystkie

rośliny, a proporcjonalna zależność

zawartości arsenu w roślinach od

występowania w glebie wskazuje na

bierny mechanizm. Niektóre rośliny

odznaczają się szczególna akumulacją

arsenu, jak np. daglezja, której popiół

gałązek może zawierać do 0,8% arsenu,

jeżeli podłoże wzbogacone jest w ten

pierwiastek.

• Najniższe ilości arsenu przypadają na

ziarno zbóż (z wyjątkiem ryżu), a

najwyższe na liściach szpinaku.

• Jednak podwyższone zawartości arsenu w

glebach mogą być szkodliwe dla

mikroorganizmów, pomimo że odporność

na nadmiar arsenu w środowisku często

występuje, zwłaszcza wśród bakterii.

ORGANIZMY ZWIERZĘCE I

CZŁOWIEK

•

Średnie stężenie arsenu u mieszkańców Europy Zachodniej

oblicza się na 0,025-0,03 ppm, a podwyższone zawartości

występują w wątrobie oraz we włosach, paznokciach, kościach i

skórze. Zwłaszcza zawartość we włosach wykorzystywana jest

w rozpoznawaniu zatruć (naturalna zawartość arsenu wynosi

ok. 2 ppm).

•

Odkładanie arsenu we włosach i paznokciach następuje

powoli, ale jest długotrwałe, podczas gdy z płynów ustrojowych

jest on szybko wydalany.

•

Małe ilości arsenu działają na człowieka i organizmy zwierzęce

stymulująco i stosowane są w farmakologii oraz jako dodatek

do pasz.

•

Ilości arsenu spożywane przez człowieka z żywnością nie

stanowią na ogół zagrożenia, ale jego dawka w ilości 10-50 ppb

na 1 kg masy ciała może powodować zaburzenia krążenia krwi,

czego następstwem są nekrozy i gangrena kończyn (tzw.

Choroba czarnej nogi).

ZASTOSOWANIE I

ZANIECZYSZCZENIE

Związki arsenu są dość często stosowane w

różnych gałęziach przemysłu, a mianowicie:

•

w metalurgii

•

w produkcji szkła i emalii

• do wytwarzania barwników i preparatów

ochrony roślin

• do konserwacji drewna oraz w garbarstwie

• produkcji kosmetyków i leków

Znaczącym źródłem zanieczyszczenia arsenem

jest hutnictwo metali oraz spalanie węgli.

ANTYMON

GLEBY

• Średnie ilości antymonu w glebach

mieszczą się w przedziale 0,3-1,8

ppm, a podlega on nagromadzeniu w

glebach ciężkich oraz bogatych w

substancję organiczną. Występujące

lokalnie większe ilości (do 10 ppm)

mogą być zarówno wynikiem dużej

sorpcji przez substancję organiczną,

jak i pochodzić ze źródeł

antropogenicznych.

• Antymon towarzyszy złożom metali

niezależnych i przy ich przeróbce

może nastąpić koncentracja w

glebach nawet do 200 ppm, np. w

pobliżu huty miedzi.

WODY

• Zawartość antymonu w wodach morskich

mieści się w granicach 0,2-0,5 μg/l, a w rzekach

1 μg/l.

• W wodach pitnych środowisk naturalnych

Polski stwierdzono średnio 0,13 μg/l.

• Niektóre wody gruntowe, np. w pobliżu

składowisk odpadów komunalnych zawierają

ok. 3 μg/l antymonu

• Wody deszczowe w rejonach miejskich mają

średnio 2,5 μg/l antymonu.

ATMOSFERA

• Stężenie antymonu w powietrzu nad biegunem

południowym wynosi 0,001-0,003 ng/m3, a nad

miastami Japonii 0,05-0,22 ng/m3. Różnice te są

odbiciem znacznie większego zanieczyszczenia

atmosfery półkuli północnej niż południowej.

• W powietrzu rejonów zanieczyszczonych

stężenie tego metalu dochodzi do 200 ng/m3.

• Stosunkowo duża zawartość antymonu w

mchach Skandynawii (0,2-0,3 ppm) wskazuje

także na zanieczyszczenie powietrza

atmosferycznego.

ROŚLINY

• Antymon nie jest pierwiastkiem niezbędnym dla roślin,

chociaż jest łatwo pobierany, jeżeli występuje w glebie w

formach rozpuszczalnych.

• Rośliny zawierają bardzo róże ilości antymonu od 0,06

do 50 ppm, przy czym najwyższe stężenia przypadają na

drzewa i krzewy z rejonów skał zmineralizowanych.

• Najmniejsze zawartości stwierdzono w ziarnie

kukurydzy <0,002 ppm i ziemniakach 0,03 ppm.

• W związku ze stosunkowo łatwą fitoprzyswajalnością

antymonu należy liczyć się ze wzrostem w roślinach z

okręgów przemysłowych oraz z pól, na które stosowano

ścieki komunalne.

ORGANIZMY ZWIERZĘCE I

CZŁOWIEK

• Antymon występuje w tkankach zwierzęcych w zakresie

rzędu 0,000X-0,X ppm. Najwięcej jest go w twardych

tkankach ssaków lądowych oraz w organizmach morskich.

W organizmie człowieka największa ilość antymonu (do 0,6
ppm) występuje w kościach; podlega także nagromadzeniu

w nerkach.

• Jego dzienna dawka w pożywieniu osoby dorosłej wynosi

30-50 μg, a szkodliwą dawkę ustalono na 100 mg/dzień.

Jego toksyczność wzrasta ze stopniem utlenienia. Jest on

także łatwo wchłaniany z powietrza.

• Włosy mieszkańców okolic rafinerii ropy naftowej zawierały

więcej antymonu (15 pm) niż włosy grupy kontrolnej (8 ppm)

ZASTOSOWANIE I

ZANIECZYSZCZENIE

Antymon stosowany jest głównie:

• w metalurgii do stopów

antykorozyjnych i stopów ‘twardych’

• przy produkcji akumulatorów, farb i

emalii

• w przemyśle tekstylnym, gumowym i

szklarskim

Największe emisje antymonu pochodzą

z przeróbki rud miedzi oraz ze spalania

niektórych węgli. Spalanie odpadów

komunalnych jest również znaczącym

źródłem tego metalu i stanowić może

stosunkowo wysoki udział w powietrzu

atmosferycznym.

BIZMUT

GLEBY

• Bizmut jest pierwiastkiem silnie

rozproszonym w większości skał, a

nieco większe jego ilości w

utworach ilastych najczęściej nie

przekraczają 0,5 ppm.

• Zawartość bizmutu w glebach

mieści się w przedziale 0,2-1,5

ppm. Rozmieszczenie w glebach

wskazuje na możliwość

nagromadzenia w poziomach

wzbogaconych w tlenki żelaza oraz

substancję organiczną.

WODY

• W powierzchniowych wodach

śródlądowych oraz morskich zawartość

bizmutu wynosi od 0,01 do 0,05 μg/l.

• Większe ilości rzędu X-X0 μg/l

stwierdzono w wodach zanieczyszczonych

jezior i wód gruntowych.

• Akumulacja bizmutu zachodzi w

konkrecjach polimetalicznych osadów

morskich.

ROŚLINY

Jako standardową zawartość

bizmutu w roślinach przyjęto 0,01

ppm. Nieliczne dane pomiarowe

wskazują na zakres występowania

<0,02-0,8 ppm. Należy jednak

zaznaczyć, że wykrywalność

bizmutu w materiale roślinnym

przy obecnie stosowanych

metodach analitycznych jest

ograniczona.

ORGANIZMY ZWIERZĘCE I

CZŁOWIEK

• Występowanie bizmutu w tkankach

zwierzęcych waha się w granicach rzędu
0,0X-0,X ppm. Nieco więcej zawierają go

organizmy morskie niż ssaki lądowe.

• W przypadku zatrucia organizmu

pierwiastek ten powoduje zaburzenia różnych

procesów metabolicznych oraz systemu

nerwowego.

• Człowiek pobiera dziennie 2-5 μg bizmutu

ZASTOSOWANIE I

ZANIECZYSZCZENIE

Bizmut używany jest głównie do:

• produkcji stopów o niskiej temperaturze topliwości

(np. bezpieczniki topikowe)

• barwienia szkła i ceramiki oraz wyrobu materiałów

światłoczułych

• dzięki toksycznemu działaniu na mikroorganizmy,

niektóre jego związki znajdują zastosowanie jako

preparaty farmaceutyczne (np. leczenie infekcji

przewodu pokarmowego) oraz w kosmetyce

Zwiększona emisja bizmutu związana jest z

hutnictwem metali niezależnych oraz ze spalaniem

węgli o odpadów bytowych.

WANAD

GLEBY

• Średnia zawartość wanadu w glebach wynosi 10-220 ppm,

największe przypada na ogół na rędziny, a najmniejsza na

gleby organiczne (torfowe). Jego występowanie w

powierzchniowych poziomach gleb mineralnych

odzwierciedla poziom w skale macierzystej. Wanad w

glebach związany jest głownie z tlenkami żelaza oraz

minerałami ilastymi.

• Zawartość wanadu w glebach może być podwyższona w

zasięgu działania emisji z hut metali, zakładów

cementowych oraz przeróbki fosforytów, a przede wszystkim

w pobliżu elektrowni węglowych i rafinerii ropy naftowej.

• Gleby z okolic rafinerii w Polsce (Płock) raz w Szwecji

zawierały ponad 100 ppm wanadu, przekraczając zawartość

w glebach kontrolnych.

WODY

• Średnia zawartość wanadu w wodach morskich

wynosi 2,5 μg/l, a rzek i jezior 4 μg/l.

• Związki wanadu trójwartościowego są trudno

rozpuszczalne w wodzie, ale jony kompleksowe

zarówno organiczne, jak i nieorganiczne są ruchliwe

i decydują o jego transporcie do wód ze ściekami

przemysłowymi i komunalnymi, np. w wodach jeziora
Erie (Kanada) stężenie wanadu dochodzi do 300 μg/l.

• Wanad podlega także szybkiej bioakumulacji, czego

wyrazem jest jego częste nagromadzenie w zoo- i

fitoplanktonie.

ATMOSFERA

• Stężenie wanadu w powietrzu atmosferycznym

waha się od 0,0006 ng/m3 nad biegunem

południowym do 200 ng/m3 nad miastami Ameryki

Północnej.

• Współczynnik koncentracji wanadu w pyle

atmosferycznym w stosunku do składu skorupy

ziemskiej wynosi średnio 1,4 w rejonie bieguna

południowego, co wskazuje na jego naturalne źródło.

Wartość tego współczynnika dla atmosfery nad

Oceanem Atlantyckim dochodzi natomiast do 17, a

dla dużego miasta przemysłowego – do 500, a więc

jest wyraźnie związana z techniczną działalnością

człowieka.

ROŚLINY

• Niezbędność wanadu dla rośli wyższych nie została jeszcze

potwierdzona, jednak jest on niezbędny dla rozwoju glonów, w

których stymuluje on proces fotosyntezy.

• W roślinach wyższych wanad wpływa korzystnie na syntezę

chlorofilu i działa katalitycznie na proces wiązania azotu przez

bakterie rhizobium, w czym przypuszczalnie zastępuje molibden

.

• Wanad występuje w roślinach w zróżnicowanych ilościach, jest

go jednak najczęściej więcej w liściach niż w owocach i ziarnie.

Niektóre rośliny , zwłaszcza mszaki i grzyby, akumulują dużo

wanadu i są dobrymi fitowskaźnikami zanieczyszczenia. Także

przyprawy roślinne zawierają podwyższone ilości wanadu, np.

kminek i pieprz.

• W warunkach polowych nie zaobserwowano toksycznego

działania wanadu, ale w warunkach doświadczalnych szkodliwy

wpływ wystąpił przy stężeniu 500 – 1400 μg/l. Rozwój korzeniu

uległ zahamowaniu, następowała ogólna chloroza i karłowatość

roślin

ORGANIZMY ZWIERZĘCE I

CZŁOWIEK

• Ssaki lądowe zawierają znacznie mniej

wanadu (0,002-0,05 ppm) niż organizmy

morskie (0,03-5 ppm). Podlega on

nagromadzeniu w niższych gatunkach, np.

w szkarłupniach nawet >2 ppm i występuje

głównie we krwi w połączeniu z drobinami

hemu (hemowanadyna).

• Dorosły człowiek pobiera wanad z

pożywienia w ilości 10-100 μg/dzień, co na

ogół pokrywa zapotrzebowanie organizmu.

• Niedobór wanadu ogranicza wzrost

zwierząt (u ptaków porost piór), obniża

poziom czerwonych krwinek, a w pewnych

przypadkach powoduje wzrost poziomu

cholesterolu i trójglicerydów we krwi.

Ponadto brak wanadu może wpływać na

zaburzenia procesów kostnienia.

Stwierdzono szczególnie korzystny wpływ

na procesy mineralizacji zębów.

• Nadmiar wanadu uszkadza układ

nerwowy (zaburzenia ruchowe i śpiączka),

a także układ oddechowy i trawienny.

ZASTOSOWANIE I

ZANIECZYSZCZENIE

Zastosowanie wanadu w przemyśle jest bardzo duże:

•

jest dodawany do różnych stopów metali

•

stosowany jest do metalicznych implantów

medycznych

• jest ważnym katalizatorem w reakcjach utlenienia, np.

przy produkcji kwasu siarkowego czy azotowego

• jest składnikiem wielu barwników o szerokim

zastosowaniu

• wchodzi w skład różnych preparatów organicznych

Wanad uwalniany w produkcji przemysłowej przedostaje

się głównie ze ściekami do wód, a następnie do osadów

dennych. Główny źródłem zanieczyszczenia powietrza

atmosferycznego jest natomiast spalanie biolitów

(przede wszystkim ropy naftowej), których udział w

globalnej emisji szacuje się na >80%

NIOB

GLEBY

• Częstość niobu w skałach mieści się w granicach
0,05-60 ppm. Najwięcej przypada go na pośrednie

i kwaśne skały magmowe, a najmniej na utwory

piaszczyste i węglanowe.

• Ważnym źródłem tego metalu są karbonatyny, w

których koncentracja dochodzi niekiedy do >1%.

• Średnia zawartość niobu w glebach wynosi 12

ppm, a najczęstszy zakres os 5-40 ppm.

Piaszczyste gleby Polski mają średnio 3 ppm

niobu, a gliniaste 5 ppm.

ROŚLINY

•Obecność niobu w roślinach

wyższych jest stwierdzana w

zakresie 0,05-1 ppm.

• W porostach występuje od 0,02

do 0,5 ppm, a w wybranych

roślinach strefy mineralizacji niobu

może dochodzić do 10 ppm.

WODY

• Zawartość niobu w wodzie morskiej

wynosi średnio 0,01 μg/l.

• Jego bioakumulacja w

organizmach wodnych jest duża i

może osiągnąć 300 ppm, np. w

szkarłupniach.

ORGANIZMY ZWIERZĘCE I

CZŁOWIEK

Dziennie pobranie niobu przez

dorosłego człowieka z pożywieniem

wynosi około 0,5 μg, ale jest on

słabo wchłaniany przez organizm.

Jego wpływ na biochemiczne

procesy nie jest poznany.

ZASTOSOWANIE I

ZANIECZYSZCZENIE

• Światowe wydobycie niobu wahało się w ubiegłym

dziesięcioleciu na poziomie 15-19 tys. ton/rok.

• Jest to surowiec o znaczeniu strategicznym,

dodawany do tzw. superstopów oraz do stali

żaroodpornych i nierdzewnych (lotnictwo,

kosmonautyka, energetyka).

Używany jest też do wyrobu szkieł metalicznych i

układów nadprzewodnikowych oraz lamp

elektronowych.

TANTAL

GLEBY

• Geochemiczne właściwości tantalu są bardzo zbliżone

do niobu, ale jego zawartość w skałach jest niższa o

około jeden rząd wartości, z wyjątkiem utworów

piaszczystych i węglanowych, w których ilości są

zbliżone do występowania niobu.

• Koncentruje się ponadto w boksytach i żelazistych

iłach głębokomorskich.

• Występowanie tantalu w glebach było rzadko badane.

Jednak stwierdzono jego obecność w przedziale 0,2-3,8

ppm

ROŚLINY

Zakres stężenia tantalu w

warzywach wynosi < 1 - < 6

ppm.

ZASTOSOWANIE I

ZANIECZYSZCZENIE

• Globalne wydobycie tantalu utrzymuje się w

ostatnim dziesięcioleciu na poziomie 350-490 ton/rok.

• Jest metalem strategicznym stosowanym w

przemyśle zbrojeniowym.

Używany jest do wytwarzania stali nierdzewnych i

kwasoodpornych, znajdujących zastosowanie w

produkcji narzędzi specjalnych, aparatury przemysłu

chemicznego, części reaktorów jądrowych oraz

samolotów i pojazdów kosmicznych, a także w

elektronice i telekomunikacji.

PIERWIASTKI GRUPY VI

W skład pierwiastków grupy VI wchodzi tlen

– główny składnik skorupy ziemskiej oraz

siarka jako składnik podrzędny. Pozostałe

pierwiastki występują w ilościach śladowych.

Grupa VIa obejmuje selen i tellur, które są

spokrewnione geochemicznie z siarką, oraz

polon będący naturalnym izotopem szeregu

uranowo-radowego. Selen i tellur nie są

metalami i wykazują tendencje sulfofilne.

Metale podgrupy VIb – chrom, molibden i

wolfram – przejawiają przede wszystkim

właściwości litofilne

SELEN

GLEBY

•

Zachowanie się selenu w glebach można

scharakteryzować następująco:

 w glebach kwaśnych, oglejonych i z dużą zawartością

substancji organicznej dominują selenki i siarczki

selenu, które są słabo mobilne i trudno dostępne dla

roślin

 w glebach o średnich warunkach oksydacyjnych i pH

zbliżonym do obojętnego występują głównie seleniny,

które są słabo dostępne dla roślin.

 w alkalicznych glebach mocno przewietrzanych

(utlenianych) najczęściej występują seleniany, które są

łatwo rozpuszczalne i łatwo pobierane przez rośliny

• Średnia zawartość selenu w glebach w skali świata

wynosi 0,33 ppm, a zakres najczęstszych wartości

średnich 0,2-0,6 ppm. Zwiększone ilości selenu

występują na ogół w glebach bogatych w związki

żelaza i substancje organiczną oraz w glebach

zasolonych

WODY

• Stężenie selenu w wodach oceanicznych mieści się w

przedziale 0,03-0,1 μg/l i jest niższe od zawartości w

wodach rzecznych i deszczowych.

• W pitnych wodach (gruntowych) naturalnych

środowisk Polski selen występuje w ilości 0,01-0,08

μg/l. Natomiast dopuszczalne stężenie selenu w

wodach pitnych ustalone jest najczęściej na 10 μg/l.

• Rozpuszczalna substancja organiczna wiąże duże

ilości selenu i dlatego znaczna jego część występuje w

wodach w postaci zawiesiny koloidowej lub też

sorbowana jest przez osady denne. Szacuje się, że

zaledwie około 15% selenu w wodach rzecznych

znajduje się w stanie rozpuszczonym.

ATMOSFERA

•

Stężenie selenu w powietrzu nad biegunem

południowym mieści się w granicach 0,004-0,008 ng/m3,

a nad nie zamieszkanymi rejonami Wielkiej Brytanii 1-2,5

ng/m3.

• Globalna naturalna emisja selenu w postaci cząsteczek

pyłowych i związków lotnych szacowana jest na > 6 tys.

ton rocznie, a znaczna jego część utlenia się z

powierzchni mórz. Istotną pozycję stanowi także emisja

selenu ze, źródeł przemysłowych, a głównie ze spalania

węgli, z których do 45% zawartości selenu przedostaje się

do atmosfery.

• Selen uwalniany jest do atmosfery przez drobnoustroje i

rośliny wyższe w formie dwumetylku. Związek ten

dominuje w powietrzu w pobliżu wysypisk śmieci i nad

bagnami, gdzie stężenie jego wynosi około 1ng/m3.

Ulatnianie się selenu z powierzchni gleb i wód jest bardzo

istotnym czynnikiem w jego przyrodniczym obiegu.

ROŚLINY

•

Rośliny łatwo pobierają selen, jeżeli jest w formach

rozpuszczonych. Również czynniki glebowe i klimatyczne

wpływają w istotnym stopniu na bioprzyswajalność tego

pierwiastka. Pobieranie jego wzrasta w miarę wzrostu pH gleby

i temperatury otoczenia, a maleje z nasileniem opadów

deszczowych.

• Rośliny niższe, np. bakterie i grzyby, wykazują skłonność do

nagromadzenia selenu. Grzyby jadalne krajów europejskich

zawierają średnio 10-krotnie więcej selenu niż inne rośliny.

• Zawartość selenu w warzywach i owocach w Polsce mieści się

w przedziale 36-1345 ppm, przy czym najwyższe wartości

przypadają na nasiona grochu i fasoli. Stosunkowo dużo selenu

występuje również w liściach herbaty (220 ppb) oraz w

czosnku, który w glebach alkalicznych, o dużej zawartości

selenu może zawierać do 600 ppb, podczas gdy na glebach

wykazujących niedobór tego pierwiastka, zaledwie 14 ppb w

świeżej masie.

ORGANIZMY ZWIERZĘCE I

CZŁOWIEK

• Dzienne pobieranie selenu przez dorosłego

człowieka jest zróżnicowane w poszczególnych

krajach i w dużym stopniu jest odbiciem

poziomu tego pierwiastka w produktach

zbożowych. W prowincjach biogeochemicznych

z podwyższoną zawartością selenu dzienne

dawki są znacznie większe i dochodzą w

Stanach Zjednoczonych do około 200 μg, a w

Chinach nawet do 5000 μg.

• Zapotrzebowanie dorosłego człowieka wynosi

50-100 μg dziennie i nie powinno przekraczać

400 μg.

Łatwo przyswajalny selen, o dużej aktywności

biologicznej występuje w orzechach

brazylijskich.

• Zapotrzebowanie zwierząt na selen pokrywa

pasza o zawartości około 100 ppb tego

pierwiastka. Przy spadku < 10 ppb mogą

wstąpić objawu niedoboru, natomiast > 3000

ppb może on być toksyczny dla zwierząt.

Toksyczność selenu wywołuje u zwierząt

niedokrwistość, atrofię organów

wewnętrznych, zesztywnienie kończyn,

wypadanie owłosienia i uszkodzenie kopyt oraz

ślinotok i ślepotę

• Niedobór selenu wiąże się głownie z

uszkodzeniem mięśnia sercowego i z

chorobami układu kostnego, a także ze

zmianami nowotworowymi.

ZASTOSOWANIE I

ZANIECZYSZCZENIE

Selen stosowany jest głównie:

• w przemyśle elektronicznym (np. półprzewodnikowe

prostowniki) i fotoelektrycznym (np. fotokomórki)

• jako składnik barwników w przemyśle ceramicznym

•

w syntezie organicznej

•

jako dodatek do stali, smarów i gumy

• stosowany w rolnictwie (nawozy, opryski) oraz

medycynie i kosmetyce

Znaczne ilości selenu uwalniane są w procesach spalania

węgli oraz z emisji naturalnej. Na biogeochemiczny obieg

selenu wpływa w dużym stopniu łatwa rozpuszczalność i

lotność jego niektórych składników.

Jednak ryzyko skażenia środowiska przyrodniczego

selenem nie jest duże.

TELLUR

GLEBY

• Tellur jest silnie rozproszony w skorupie

ziemskiej, w skałach zawartość odpowiada

najczęściej zakresowi 0,001-0,01 ppm, najwyższe

ilości (do 1 ppm) przypadają na łupki bitumiczne.

• Dane o występowaniu telluru w glebach w

zakresie 0,5-37 ppm wskazują na jego akumulację

w stosunku do skał

ROŚLINY

• Rośliny zawierają względnie dużo

telluru: 0,7-6 ppm suchej masy, a w

świeżej masie < 0,013-0,35 ppm.

• Podwyższone ilości tego pierwiastka

występują w przyprawach korzennych

(np. imbir) oraz w cebuli i czosnku.

Specyficzny zapach tych roślin

spowodowany jest obecnością lotnego

dwumetylotelluru.

ORGANIZMY ZWIERZĄCE I

CZŁOWIEK

• Tellur jest łatwo wchłaniany przez ssaki

z pożywienia. Podlega akumulacji w

kościach oraz koncentrowany jest w

wątrobie i śledzionie.

• Stopień toksyczności telluru zależy od

jego związków. Najbardziej trujące są

tellurki, które w organizmie podlegają na

ogół redukcji i metylacji do

aromatycznego dwumetylotelluru

ZASTOSOWANIE I

ZANIECZYSZCZENIE

Tellur otrzymywany jest jako produkt uboczny przy

rafinacji miedzi oraz przy przeróbce niektórych rud złota,

srebra i ołowiu.

W przemyśle stosowany jest do:

•

stopów stali i metali nieżelaznych

•

półprzewodników

•

katalizatorów i baterii słonecznych

•

do barwienia szkła i ceramiki

• składnik niektórych środków owadobójczych oraz

preparatu do konserwacji drewna

Ze względu na łatwą fito- i bioakumulację lokalne

skażenie środowiska tellurem może stanowić zagrożenie.

POLON

POLON

• W środowiskach ziemskich występują izotopy

polonu Po-210 o okresie połowicznego rozpadu

138 dni oraz inne krótkotrwałe jego

radionuklidy, które związane są z naturalnym

szeregiem uranowo-radowym.

• Średnia zawartość polonu w glebach waha się

od 8 do 220 Bq/kg, a w roślinach jest nieco

mniejsza 8-12 Bq/kg. Niektóre rośliny, np. tytoń,

mogą nagromadzić większe ilości tego

radionuklidu, zwłaszcza w rejonach o

podwyższonej zawartości w glebie lub

powietrzu.

CHROM

GLEBY

• Występowanie chromu w glebach jest na ogół

pochodną zawartości w skałach macierzystych. W

przypadku rędzin jednak nie znajduje to potwierdzenia.

Zakres średnich stężeń chromu odpowiada 7-150 ppm,

które kształtują się następująco dla wyróżnionych

rodzajów gleb (średnio ppm): piaszczyste 30 ppm,

gliniaste 40 ppm, rędziny 83 ppm

• Zawartość chromu w glebach Polski zależy w dużym

stopniu od ich składu mechanicznego, średnia

geometryczna w mineralnych glebach piaskowych

wynosi 7 ppm i wzrasta w glebach średnich do 15 ppm,

a w glebach ciężkich do 24 ppm.

WODY

• W naturalnych środowiskach wodnych chrom nie

utrzymuje się długo w stanie rozpuszczonym i

podlega wytrąceniu w postaci zawiesiny (głównie

wodorotlenków) oraz bioakumulacji.

• Stężenie w wodach czystych rzek wynosi około

0,5 μg/l. Średnia zawartość w wodach morskich

kształtuje się na poziomie 0,2-0,3 μg/l. W wodach

rzek zanieczyszczonych stężenie chromu wyraźnie

wzrasta.

W pitnych wodach gruntowych Polski chrom

występuje od 0,07 do 2 μg/l, średnio 1 μg/l.

• Globalny roczny zrzut chromu z wodami rzek do

mórz szacuje się na 35 tys. ton rocznie, co stanowi

ponad 10% wydobycia tego metalu.

ATMOSFERA

• Chrom w powietrzu atmosferycznym

występuje w bardzo różnych stężeniach od

maksymalnej ilości 0,01 ng/m3 nad

biegunem południowym do >1000 ng/m3

nad miastami Stanów Zjednoczonych.

• Za naturalny zakres chromu w powietrzu

przyjeto 0,01-1 ng/m3.

• Globalną emisje chromu szacuje się na

około 30 tys. ton rocznie, z czego znacząca

ilość przypada na hutnictwo metali

nieżelaznych.

ROŚLINY

• Nie wykazano jeszcze niezbędności chromu do

rozwoju i wzrostu roślin, a jeżeli jest on potrzebny,

to w bardzo małych ilościach.

• Zawartość chromu w roślinach jest przedmiotem

zainteresowanie ze względu na potrzeby dietetyczne

i paszowe. Wykazuje ona duży rozrzut, tzn. 0,02-1

ppm w roślinach konsumpcyjnych. Należy

podkreślić, że warzywa z upraw szklarniowych

zawierają średnio o jeden rząd wartości więcej

chromu od roślin z upraw polowych.

Podwyższone wartości występują prawie we

wszystkich warzywach z ogrodów miejskich oraz z

rejonów przemysłowych.

ORGANIZMY ZWIERZĘCE I

CZŁOWEK

• Chrom występuje w tkankach zwierzęcych najczęściej

w zakresie 0,02-2 ppm. Ilości jego jednak ulegają

zróżnicowaniu w zależności od organizmu, rodzaju

tkanek oraz wieku. Niektóre niższe gatunki mogą

gromadzić ten metal w stężeniach > 100 ppm.

• W organizmie człowieka chrom jest rozmieszczony dość

równomiernie w poszczególnych tkankach, jednak w

niektórych przypadkach stwierdzono podwyższone

zawartości w mózgu, rdzeniu pacierzowym i nerkach.

Najwięcej chromu występuje we włosach, skórze i

zębach 0,2-1 ppm. Zawartość chromu w mleku kobiet

waha się w szerokim przedziale 0,4-80 μg/l.

• Niedobór chromu występuje rzadko zarówno u ludzi,

jak i u zwierząt. Pojawia się w niektórych rejonach oraz

przy diecie ubogiej w białko zwierzęce. Objawami mogą

być osłabienie funkcji insuliny, zaburzenia metabolizmu

glukozy, ogólne osłabienie oraz uszkodzenie układu

krążenia.

ZASTOSOWANIE I

ZANIECZYSZCZENIE

Chrom jest powszechnie stosowany:

•

w metalurgii

•

do produkcji wyrobów ogniotrwałych

•

w przemyśle farbiarskim i garbarskim

• jest dodawany do twardych stali nierdzewnych

oraz do powłok antykorozyjnych

• wchodzi w skład niektórych preparatów

grzybobójczych stosowanych do konserwacji

drewna

Nie istnieje ryzyko globalnego skażenia środowiska

przyrodniczego chromem. Jednak lokalne jego

wprowadzenie do atmosfery, wód i gleb może

spowodować nadmierne włączenie do

biogeochemicznego obiegu, stanowiąc ryzyko dla

zdrowia człowieka i zwierząt.

MOLIBDEN

GLEBY

• Zawartość molibdenu w glebach odzwierciedla na

ogół występowanie w skałach macierzystych. Zakres

średnich stężeń waha się dla gleb świata od 0,7 do 4

ppm i wykazuje tendencję do wyższych wartości w

glebach gliniastych.

• Zachowanie się molibdenu w glebach jest szczególnie

interesujące ze względu na jego specyfikę, a

mianowicie jest on prawie nierozpuszczalny w zakresie

pH 2,5-5,0, a następnie rozpuszczalność zwiększa się w

miarę wzrostu pH.

• W glebach mineralnych molibden związany jest

głównie z żelazem. Natomiast w glebach bogatych w

substancję organiczną, molibden związany jest przede

wszystkim z organicznymi polimerami, które decydują

w dużym stopniu o jego zachowaniu.

WODY

• Zawartość molibdenu w wodach jest na ogół niska,

ponieważ podlega on szybko sorpcji w środowiskach

kwaśnych lub słabo kwaśnych. Średnie stężenie w

wodach oceanicznych wynosi około 1,5 μg/l , a nieco

wyższe jest w wodach rzek.

• Podwyższone natomiast ilości molibdenu występują

w wodach jezior i zanieczyszczonych rzek. Dużo tego

pierwiastka stwierdza się także w wodach rejonów

wulkanicznych.

• Średnie stężenie molibdenu w wodach gruntowych

środowisk naturalnych wynosi 2 μg/l

ATMOSFERA

• Stężenie molibdenu w powietrzu

atmosferycznym nad wyspą Norwegii,

Spitsbergenem wynosi < 0,05 - < 0,6

ng/m3, nad Szetlandami 0,2 ng/m3, a

nad niezamieszkałymi obszarami

Wielkiej Brytanii 0,5-0,8 ng/m3. Nad

aglomeracjami miejskimi maksymalna

ilość molibdenu w powietrzu dochodzi

do 10 ng/m3.

• Globalną emisję molibdenu ocenia się

na około 3 tys. ton rocznie, natomiast

średni opad molibdenu na powierzchnię

ziemi obszarów nieuprzemysłowionych

nie przekracza 0,1 g/ha rocznie.

ROŚLINY

• Molibden jest niezbędny do prawidłowego rozwoju i w

zrostu roślin, ale zapotrzebowanie fizjologiczne jest małe.

Pierwiastek ten w warzywach i owocach mieści się w

zakresie 0,07-2 ppm i wykazuje nagromadzenie w fasoli

oraz grochu.

• Większe ilości molibdenu stwierdzono w niektórych

warzywach z kilku upraw towarowych w Kolumbii

Brytyjskiej, mianowicie w liściach kukurydzy – do 4.6 ppm

i w liściach rzepy – do 26,7 ppm, ale przyczyny tego nie

są wyjaśnione.

• Objawy jego braku pojawiają się głównie u kalafiorów i

kapusty oraz luceryny i koniczyny.

• Rośliny są na ogół odporne na duże stężenie molibdenu

w tkankach. Najbardziej wrażliwe są zboża, natomiast

niektóre, zwłaszcza motylkowate, mogą nagromadzić do

około 350 ppm molibdenu, bez objawów toksyczności.

ORGANIZMY ZWIERZĘCE I

CZŁOWIEK

• Molibden jest niezbędny do normalnego rozwoju

organizmów zwierzęcych. Jego zawartość w tkankach

mieści się od 0,02 do 1 ppm, a największe stężenie

przypadają na kości.

• W organizmie człowieka molibden podlega

koncentracji w wątrobie i nerkach oraz zębach.

Minimalne dzienne zapotrzebowanie na ten

pierwiastek określa się na około 20 μg.

• W warunkach naturalnych nie występuje niedobór

tego pierwiastka. W rejonach o podwyższonej

zawartości molibdenu w glebach i roślinach

obserwuje się toksyczność tego metalu. Jego

nadmiar powoduje deformacje kości, podatność na

próchnicę zębów oraz zaburzenie w metabolizmie

tłuszczów i białek. Nadmiar molibdenu w pożywieniu

jest przypuszczalnie jedną z istotnych przyczyn

zmian nowotworowych w żołądku.

ZASTOSOWANIE I

ZANIECZYSZCZENIE

Molibden stosowany jest głownie:

• w metalurgii do uszlachetnienia i utwardzania stali
• do wyrobu elementów grzejnych oraz w elektronice

• w przemyśle chemicznym wykorzystywany jest

jako katalizator i składnik niektórych barwników

• jako dodatek smarów do specjalnych silników

Światowe zużycie molibdenu wynosi ponad 100 tys.

ton rocznie. Spalanie węgli i ropy naftowej

wprowadza do środowiska około 2 tys. ton

molibdenu rocznie. Istotnym lokalnym źródłem

zanieczyszczenia może być zwiększona zawartość

molibdenu (do około 50 ppm) w niektórych ściekach

komunalnych.

WOLFRAM

GLEBY

• Częstość wolframu w skałach wynosi od 0,1 do 2,4

ppm, pośrednie i kwaśne skały zawierają 1,3-2,4 ppm,

utwory ilaste i piaszczyste 1-2 ppm, a skały

węglanowe 0,4-0,6 ppm.

• Średnia zawartość wolframu w węglach kształtuje się

na poziomie < 1 ppm, a w niektórych łupkach

węglistych dochodzi do 2,5 ppm.

• W glebach wolfram występuje w ilości 0,7-2,7 ppm.

Gleby w rejonie wydobycia rud wolframowych

zawierają do 2000 ppm tego metalu, zarówno w

postaci minerałów pierwotnych, jak i form związanych

z substancją organiczną i tlenkami żelaza.

WODY

Stężenie wolframu, zarówno w wodach

morskich, jak i rzecznych, wynosi od 0,1 do

10 μg/l. Podlega on znaczącej koncentracji

w polimetalicznych konkrecjach dna

oceanicznego.

ATMOSFERA

W powietrzu atmosferycznym nad

wyspą Norwegii, Spitsbergenem

stwierdzono wolfram w ilości

0,004 - <0,08 ng/m3, a nad

Wielką Brytanią < 0,5 - <1 ng/m3.

ROŚLINY

• Rośliny łatwo pobierają wolfram jeżeli występuje w

formach rozpuszczalnych.

• Średnia zawartość wolframu w warzywach mieści

się w przedziale < 0,001 – 0,35 ppm. Większe ilości

stwierdza się w roślinach na obszarach wzbogacenia

w ten pierwiastek.

Poziom wolframu dla rośliny standardowej ustalono

na 0,2 ppm.

ORGANIZMY ZWIERZĘCE I

CZŁOWIEK

• Wolfram wykazuje tendencję do

podstawiania molibdenu w enzymach,

zarówno w roślinach, jak i organizmach

zwierzęcych.

• Dzienne pobieranie wolframu z

pożywienia przez człowieka wynosi 8-13

μg. Łatwo rozpuszczalne sole wolframu

mogą działać ujemnie na organizm,

uszkadzając przede wszystkim system

nerwowy

ZASTOSOWANIE I

ZANIECZYSZCZENIE

Wolfram stosowany jest:

• w metalurgii jako składnik stali

specjalnych

• do wyroby dysz silników rakietowych,

elementów grzejnych, żarników,

elektrod, narzędzi odpornych na

ścieranie, itp.

• węglik wanadu, który ma twardość

równą diamentowi, używa się jako

katalizator w przemyśle

petrochemicznym i jako dodatek do

smarów.