Вольфрам — это металл природного происхождения, который в основном используется для изготовления нитей накаливания лампочек, сверл и альтернативы свинцу в пулях. Хотя считается, что он неопасен для окружающей среды и нетоксичен для людей, он может быть ядовитым при попадании внутрь в больших количествах.
В последние годы вольфрам был экспериментально связан с случаями детской лейкемии в Западном США.S.
«Очень мало известно о биогеохимии вольфрама в окружающей среде», — сказал Саугата Датта, профессор геологии в Государственном университете Канзаса. «Нам необходимо понять, как этот металл вымывается из почвы в грунтовые воды, потому что люди могут подвергаться воздействию вольфрама несколькими путями."
Датта вместе с Чадом Хобсоном, магистрантом геологии, Лавония, Джорджия., и его коллеги из Университета Тулейн и Техасского университета в Арлингтоне обнаружили, что вероятность просачивания вольфрама в грунтовые воды водоносного горизонта зависит от уровня pH грунтовых вод, количества кислорода в водоносном горизонте и количества окисленных частиц в воде и отложениях. Анализ также показал, что вольфрам-VI является наиболее распространенной формой вольфрама в природных отложениях.
Эти последние результаты представлены в исследовании «Контроль за концентрацией вольфрама в системах подземных вод: роль адсорбции, содержания оксида / оксигидроксида Fe (III) в водоносных горизонтах и образование тиовольфрамата», опубликованном в журнале Chemical Geology.
Помимо публикации, Датта и Хобсон представили результаты на Международной конференции по биогеохимии микроэлементов.
Для исследования исследователи обратились к Фэллону, штат Невада.; Сьерра-Виста, Аризона.; и в убежище Шайенн-Боттомс недалеко от Хойзингтона, Кан.
Участки были выбраны на основе предыдущих исследований, в которых анализировались растения и пыль, собранная на деревьях в этих местах. Кроме того, в этих районах есть природные месторождения вольфрама, близлежащие военные базы, а также горнодобывающие и металлургические предприятия, сказал Датта.
В 2002 году Центры по контролю за заболеваниями исследовали несколько кластеров острого лимфатического лейкоза как в Неваде, так и в Аризоне.
Расследование показало, что в моче жителей уровень вольфрама выше 95-го процентиля.
«Это было важно для нас, потому что наша цель — получить ценную информацию о геохимии вольфрама», — сказал Датта. "Итак, нам нужны были участки, в которых был вольфрам — и достаточно вольфрама, чтобы его можно было легко измерить.
Преимущество этого исследования заключается в том, что геохимия вольфрама не принималась во внимание и до недавнего времени в значительной степени оставалась неизвестной. Эта работа поможет заполнить пробелы в знаниях о вольфраме, который, возможно, является канцерогенным, и поможет определить его будущее использование."
Датта и Хобсон проанализировали образцы отложений, выстилающих водоносные горизонты, в то время как исследователи из Университета Тулейн и Техасского университета в Арлингтоне проанализировали образцы подземных вод. Национальный источник синхротронного света использовался для спектроскопического анализа отдельных частиц.
Это помогло исследователям понять состав вольфрама в естественных отложениях в окружающей среде и помочь им определить, почему вольфрам образует сероорганические комплексы, которые могут быть растворимы в грунтовых водах, сказал Датта. Анализ также показал, что вольфрам-VI является наиболее распространенной формой вольфрама в природных отложениях.
Анализ донных отложений и грунтовых вод показал, что частицы оксида и оксигидроксида железа в обоих веществах играют ключевую роль в регулировании количества вольфрама в грунтовых водах. По словам Датта, чем меньше оксидов железа или частиц оксигидроксида, тем выше количество вольфрама.
Точно так же команда обнаружила, что количество регулирующих вольфрам частиц оксида железа контролируется pH в грунтовых водах. Более высокий pH приводит к тому, что в воду попадает больше вольфрама.
«Вольфрам специально связан с этими оксидами и оксигидроксидами железа», — сказал Датта. «Одним из основных факторов, контролирующих подвижность и биодоступность вольфрама, является pH. Диапазон значений pH может влиять на то, как вольфрам ведет себя или трансформируется между различными видами вольфрама, которые имеют разные свойства и факторы, контролирующие подвижность."
Датта сказал, что когда вольфрам находится в воде, он окружен атомами кислорода и образует анион. В присутствии фосфатов этот анион имеет тенденцию связываться с другими переходными металлами, обычно с железом, с образованием полойоксометаллатов.
В этой форме вольфрам может стать более растворимым в воде.
Исследователи также обнаружили, что водоносные горизонты с меньшим содержанием растворенного кислорода содержат больше следов вольфрама в грунтовых водах, чем водоносные горизонты с высоким уровнем растворенного кислорода.
По словам Датта, процесс выщелачивания вольфрама из окружающих отложений в грунтовые воды можно уменьшить, если в воде присутствуют оксиды железа и вода имеет нейтральный уровень pH.
Исследование является частью трехлетнего проекта, финансируемого Национальным научным фондом на сумму 515 000 долларов США, между Университетом штата Канзас и Карен Йоханнессон из Университета Тьюлейн, который называется «Совместные исследования: химические гидрогеологические исследования вольфрама: полевые, лабораторные и модельные исследования зарождающегося».
Загрязнение окружающей среды."Он фокусируется на биогеохимии реакции вольфрама на окружающую среду и на том, как он переносится из отложений в грунтовые воды после того, как становится геохимически мобилизованным.