Względny udział pierwiastków w skorupie ziemskiej

KRZEM i GLIN

Względny udział pierwiastków w skorupie ziemskiej 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% O 46% Si 28% Al 8% Fe 6% Mg 4 % Ca 2,4% K 2,3% Na 2,1% Inne < 1% wg Schlesinger Fig. 2.3.

Krzem W skorupie ziemskiej SiO 2 - krzemionka (kwarc) minerały krzemianowe: ortoklaz K 2 O. Al 2 O 3. 6SiO 2 kaolinit Al 2 O 3. 2SiO 2. 2H 2 O chloryt Mg 5 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 8

Krzem Wietrzenie temperatura (niska, wysoka) mróz (zamarzanie wody) wiatr lodowiec skała macierzysta

Krzem WIETRZENIE CHEMICZNE kaolinizacja hydroliza K 2 O. Al 2 O 3. 6SiO 2 + 3H 2 O = Al 2 O 3. 2SiO 2. 2H 2 O + 2KOH + 4SiO 2 ortoklaz kaolinit w obecności CO 2 K 2 O. Al 2 O 3. 6SiO 2 + 2H 2 O + CO 2 = Al 2 O 3. 2SiO 2. 2H 2 O + K 2 CO 3 + 4SiO 2

Krzem Azbest minerały krzemianowe Chryzotyl (azbest serpentynowy, azbest biały) Mg 3 (Si 2 O 5 )(OH) 4 Krokidolit (azbest niebieski) Na 2 Fe 2+ 3Fe 3+ 2Si 8 O 22 (OH) 2 Inne minerały: Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2 (Mg, Fe) 7 Si 8 O 22 (OH) 2 Ca 2 (Mg, Fe) 5 (Si 8 O 22 )(OH) 2 Fot. Wikipedia

Krzem W ORGANIZMACH śywych

OKRZEMKI Bacillariophyta

PROMIENICE Radiolaria Ernst Haeckel (1834 1919) Kunstformen der Natur (1904), plate 91: Spumellaria

Silicoflagellata mikroskamieniałości

DOPŁYW RZEKAMI 5,6 ESTUARIA 0,6 WIĄZANIE BIOGENICZNE 240 RECYKLING 120 DOPŁYW EOLICZNY 0,5 STREFA MIESZANIA PRZYPOWIERZ- CHNIOWEGO BILANS KRZEMU W OCEANIE (Teramole Si/rok) = 6.72 mld t/rok POWRÓT DO EUFOT. 114,5 RECYKLING 90,9 OPAD 29,1 UJŚCIA HYDROTERMALNE 0,2 WIETRZENIE BAZALTU 0,4 DEPOZYCJA NETTO 6,1 wg Treguer et. 1995 Science

www.richard-seaman.com GĄBKI

GĄBKI

Konkrecja krzemienna (Jura Krakowska) Gąbka (Jura Krakowska) KRZEMIENIE minerał biogenny Krzemień pasiasty Krzemionki Opatowskie [ziemia okrzemkowa]

Si W ROŚLINACH LĄDOWYCH Skrzyp Equisetum telmateia Equisetum hyemale krzemowe fitolity WIKI

Bambus do 70% SiO 2 w s.m. RyŜ (Oryza sativa) łuski do 20% SiO 2 w s.m.

Fitolity (konkrecje krzemionkowe) róŝnych roślin Cooke & Leishman 2011

POBIERANIE KRZEMU PRZEZ ROŚLINNOŚĆ W EKOSYSTEMACH TROPIKALNYCH LAS DESZCZOWY MURAWY - SAWANNY 58-76 kg Si/ha-rok 22-67 kg/ha-rok

ZAWARTOŚĆ KRZEMU W TKANKACH SZCZURA Silicon biochemistry D. Evered & M. O Connor, Eds., 1986 W organizmie człowieka: - mięśnie 100-200 mg/kg - krew 4 mg/kg

Glin ROZPUSZCZALNOŚĆ ZWIĄZKÓW GLINU W ZALEśNOŚCI OD ph StęŜenie 4,7 ---- rozpuszczalność róŝnych kompleksów rozpuszczalność Al 3+ Cox Fig. 2.11

Glin klimat gorący opad>>et Proces lateryzacji (ferralizacji) Venezuela; Choroni H + H + H + H + H + H + H + H+ H + Fe O 2 3 Al O 2 3 SiO 2 niewielka ilość próchnicy SiO 2 Na +Ca++ K + Mg ++ N zwierciadło wód gruntowych

Glin Kenia, Samburu

Glin Melastomataceae; GATUNEK ODPORNY NA Al 3+ IVIC, Venezuela

MAGNEZ

Względny udział pierwiastków w skorupie ziemskiej 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% O 46% Si 28% Al 8% Fe 6% Mg 4 % Ca 2,4% K 2,3% Na 2,1% Inne < 1% wg Schlesinger Fig. 2.3.

Magnez W skorupie ziemskiej 2,3%: krzemiany magnezu np. oliwin Mg 2 SiO 4 dolomity CaCO 3 *MgCO 3 minerały ilaste np. chloryt Mg 5 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 8 ewaporyty MgSO 4 *7H 2 O W wodzie: morskiej 1200 mg/kg słodkiej 4 mg/kg

Magnez W ORGANIZMACH śywych - składnik chlorofilu - fosforany biologiczne (np. ATP) - składnik krwi i płynów pozakomórkowych W organizmie człowieka średnio 300 mg/kg

SÓD i POTAS

Względny udział pierwiastków w skorupie ziemskiej 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% O 46% Si 28% Al 8% Fe 6% Mg 4 % Ca 2,4% K 2,3% Na 2,1% Inne < 1% wg Schlesinger Fig. 2.3.

W skorupie ziemskiej SÓD POTAS - w krzemianach - w zasadowych glinokrzemianach - skaleniach - skaleniach - NaCl - minerałach ilastych - saletra chilijska (KNO3) W wodzie - morskiej 1,05% - morskiej 380 mg/kg - słodkiej 6 mg/kg - słodkiej 2,3mg/kg

W ORGANIZMACH śywych SÓD - kontrola stęŝenia jonów w komórce - rola przy przekazywaniu impulsów nerwowych W organizmie człowieka średnio 1400 mg/kg POTAS - kontrola stęŝenia jonów w komórce - niezbędny dla roślin W organizmie człowieka średnio 2000 mg/kg osocze krwi 400 mg/kg czerwone krwinki 4000 mg/kg mięśnie 16 000 mg/kg

ZAWARTOŚĆ Na i K W BIOMASIE ROŚLIN I ZWIERZĄT g/kg s.m. Na K K:Na Gorczyca 3,5 43,6 12,5 śycica trwała 0,6 16,6 27,7 Roślinność łąki 1,4 24,3 17,4 Jeleń wirginijski 3,9 9,5 2,4 Mysz polna 2,7 8,3 3,0 Sikora modra 3,7 5,8 1,6 Mysikrólik 3,8 5,8 1,5

ZAPOTRZEBOWANIE ZWIERZĄT I ROŚLIN Na K

OBIEG PIERWIASTKÓW W LESIE RÓWNIKOWYM ROŚLINY (PRODUCENCI) opad ściółki MARTWA MATERIA ORGANICZNA Pp pobranie K + konsumpcja Na+ PULA PIERWIASTKÓW ROŚLINOśERCY DESTRUENCI dekompozycja Na +

IZOTOPY POTASU 39 K 93,1% 40 K 0,019% czas półtrwania 1,27*10 9 41 K 6,9% 11% 40 K + 1e - 40 Ar + γ 89% 40 K 40 Ca + β

Banana equivalent dose 1 g K: 31 rozpadów/sec => 31 Bq g -1. 1 banan => ok. 0.5 g K => 15 Bq Orzechy brazylijskie: >440 Bq/g Konwersja na dawkę dla K: 5.02 10-9 Sv/Bq BED = 7.53 10-8 Sv czyli 75.3 nsv

Banana equivalent dose 1 g K: 31 rozpadów/sec => 31 Bq g -1. 1 banan => ok. 0.5 g K => 15 Bq Orzechy brazylijskie: >440 Bq/g Konwersja na dawkę dla K: 5.02 10-9 Sv/Bq BED = 7.53 10-8 Sv czyli 75.3 nsv Dopuszczalne: 1 msv/rok = 36 bananów/d Ciało ludzkie: 0.40 msv/rok Prom. komiczne: 0.24 msv/rok Ziemia: 0.28 msv/rok Średnio: 2-3 msv/rok Prześwietlenie klatki piersiowej: 6-18 msv

Banana equivalent dose 1 g K: 31 rozpadów/sec => 31 Bq g -1. 1 banan => ok. 0.5 g K => 15 Bq Orzechy brazylijskie: >440 Bq/g Konwersja na dawkę dla K: 5.02 10-9 Sv/Bq BED = 7.53 10-8 Sv czyli 75.3 nsv Dawki w odl. 30 km wokół Fukushima 0,001 do 0,300 msv/h Ciało ludzkie: 0.40 msv/rok Prom. komiczne: 0.24 msv/rok Ziemia: 0.28 msv/rok Średnio: 2-3 msv/rok Prześwietlenie klatki piersiowej: 6-18 msv

29 March 2011 Nature 471, 555-556 (2011)

10.04.2011 nsv/h PAŃSTWOWA AGENCJA ATOMISTYKI http://www.paa.gov.pl

CHLOR

Chlor W skorupie ziemskiej 130 mg/kg W wodzie morskiej - 1,8% słodkiej - 8 mg/kg W atmosferze 50 mg/kg

Chlor W ORGANIZMACH śywych - zachowanie równowagi jonowej - w płynach ustrojowych - w komórkach StęŜenie średnie 0,12%

Chlor Pochodzenie związków chloru Naturalne: CH 3 Cl - chlorek metylu HCl (ekshalacje wulkaniczne) Antropogeniczne: polichlorowane bifenyle (PCB) chlorofluorowęglowodory (CFC): CFCl 3 - freon 11 CF 2 Cl 2 - freon 12 Pestycydy DDT, aldrin

mokradło Wydzielanie biogenicznych halometanów z ekosystemów lądowych (Dimmer et al. 2001) las iglasty 10-4 g m -2 rok -1

Globalny budŝet biogenicznych halometanów ekosystemy lądowe (Dimmer et al. 2001) CHCl 3 torfowiska CHCl 3 mokradła razem CHCl 3 antropogeniczne CH 3 Cl torfowiska - mokradła razem - lasy iglaste - lasy tropikalne - lasy umiarkowane CH 3 Br torfowiska CH 3 I torfowiska Roczny dopływ mln kg/rok 4.7 24.1 90.0 5.5 34.7 87.4 120.0 39.0 0.9 1.4 Zakres mln kg/rok 0.1-151.9 0.9-43.4 38.7 130.8 0.1-3.3 0.1-12.8

Chlor Chlorki w atmosferze (wg Cox 1995) StęŜenie czas zatrzymania szacunkowe stęŝenie (ppb) lata w 2030r CH 3 Cl 0,6 1,5 0,6 CF 2 Cl 2 0,28 110 1,8 inne CFC <0,02 100-200 <0,2

CF 2 Cl 2 + hv (freon 12) CF 2 Cl + Cl Cl + O 3 ClO + O 2 O 3 O + O 2 ClO + O Cl + O 2 ---------------------------------------------- Netto: 2 O 3 + hv 3O 2

Wikipedia Dziura ozonowa nad Antarktydą w 2006 r

nasa earthobservatory Arctic Ozone Loss

Dobson Unit (DU) 1 DU = ilość ozonu w kolumnie atmosfery, odpowiadająca warstwie czystego ozonu o grub. 10µm (w warunkach standardowych); [300 DU = 3 mm] 2.69 10 16 molekuł/cm 2 Dziura ozonowa < 220 DU