سلنیوم و اصلاح آلودگی آن در خاك

دسته: زمین شناسی
بازدید: 292 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 426 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 72

سلنیوم اغلب در پروتئن ها موجب ساختن سلنوپروتئن ها می‌گردد كه برای تولید آنزیمهای آنتی اكسیدان مهم هستند این آنتی اكسیدانها به كمك SePt ها در حفظ سلامتی سلولها كه مورد خطر رادیكالهای آزاد اكسیژن می‌باشند موثرند به صورت خلاصه باید گفت رادیكالهای آزاد بطور طبیعی در متابولیسم اكسیژن ساخته می‌شوند كه ممكن است در ایجاد بیمارهای مزمن مثل سرطان و بیمار قل

قیمت فایل فقط 4,900 تومان

سلنیوم و اصلاح آلودگی آن در خاك

مقدمه:

اولین اطلاعات ثبت شده در این مورد توسط ماركو پولو در سال 1295   میلادی بوده است كه در مناطق غربی چین ونزدیك تبت و مغولستان حیواناتش بعد از چرای گیاهان آن منطقه شروع به تلو خوردن می‌نمودند كه امروزه می‌دانیم ناشی سمیت حاد سلنیومی‌بوده است.

برای اولین بار سلنیوم توسط Berzelius كه در سال 1817 یا 1818 رسوبات و لجنهایی كه از اكسیداسیون اكسید سولفور سنگ مس بدست می‌آمد را مورد بررسی قرار داد كشف شد وی متوجه شد كه در بین آن عنصر جدیدی وجود دارد اما در آن هنگام آنرا با تلوریم اشتباه گرفتند بعد از گذشت ربع قرن Arnold به گوگرد قرمز توجه كرد و متوجه موادی در رسوبات آن شد و آنرا Sulfurrubeum نامید. به هر حال تا سال 1950  كسی متوجه وجود سلنیوم نبود فقط می‌دانستند كه درجدول تناوبی عنصری وجود دارد كه بار گوگرد (s) و عنصر تلوریم (Ti) هم خصوصیات است. و حتی خصوصیاتی به طور مشترك با هر یك از آنها دارد یعنی هم خصوصیات فلزی و هم غیر فلزی را داراست و در حالت سمیت،5  برابر خطرناك تر از آرسنیك می‌باشد؛ در نهایت آنرا سلنیوم نامیدند و بیان نمودند كه این عنصر در محدوده خیلی كوچكی برای جانواران قابل استفاده می‌باشد.

در كل سلنیوم از عناصر كم مصرف می‌باشد كه باعث سلامتی فرد یا گیاه یا حیوان می‌گردد، ولی همانطور كه گفته شد مقدار نیاز به سلنیوم خیلی كم است.

سلنیوم اغلب در پروتئن ها موجب ساختن سلنوپروتئن ها می‌گردد كه برای تولید آنزیمهای آنتی اكسیدان مهم هستند این آنتی اكسیدانها به كمك Se-Pt ها در حفظ سلامتی سلولها كه مورد خطر رادیكالهای آزاد اكسیژن می‌باشند موثرند به صورت خلاصه باید گفت رادیكالهای آزاد بطور طبیعی در متابولیسم اكسیژن ساخته می‌شوند كه ممكن است در ایجاد بیمارهای مزمن مثل سرطان و بیمار قلبی و عروقی و یا حتی در انجام فعالیتهای منظم غده تیروئید و سیستم دفاعی بدن نقش داشته باشند.

یكی از راههای مطمئن جذب سلنیوم خوردن غذاهای گوشتی وگیاهانی است كه در مناطقی با خاكهای سرشار از سلنیوم می‌رویند كه در ادامه بطور مفصل راجع به آن بحث خواهد شد. و در نهایت نتجه گیری می‌گردد كه كمبود یا سمیت سلنیوم در بدن انسان تحت تاثیر مقدار سلینوم در بدن دامها و حیواناتی است كه انسان از آن تغذیه می‌كند و آنها هم به نوبه خود متاثر از گیاهان منطقه و خاك آن نواحی اند البته در این میان عواملی چون اقلیم و pH هم موثر خواهند بود.

خصوصیات فیزیكی و شیمیایی: سلینوم

همانطور كه در جدول شماره یك نشان داده شد سلنیوم عنصری با عدد اتمی‌34 و وزن اتمی‌78.96 و چگالی 79/4 گرم بر سانتیمتر مكعب در 20 درجه سانتگراد است. حجم اتم آن 45/16 سانتیمتر مكعب بر مول می‌باشد و جزء عناصر غیر فلزی و از گروه شش جدول تناوبی است كه معروف به chalcogen می‌باشد.

جدول 1: خصوصیات عمومی‌سلینوم

Name	Selenium	Symbol	Se
Atomic number	34	Atomic weight	78.96
Density @ 293 K	4.79 g/cm3	Atomic volume	16.45 cm3/mol
Group	Non-Metal, Chalcogen	Discovered	1818

همانطور كه در جدول شماره دو نشان داده شده است دمای ذوب این عنصر 490.2 درجه كلوین و دمای جوش آن 958 درجه كلوین برابر با 685 درجه سانتیگراد می‌باشد و همچنین انرژی ویژه ذوب آن 6.694 كیلو ژول بر مول است و گرمای ویژه تبخیر آن 37.7 همچنین فشار بخار این عنصر در 494 درجه كلوین برابر 0.695 پاسكال است می‌باشد.

جدول  2: خصوصیات فیزیكی سلینوم

State (s, l, g)	s
Melting point	490.2 K	Boiling point	958 K
Heat of fusion	6.694 kJ/mol	Heat of vaporization	37.70 kJ/mol
Vapor pressure 0.695 pa at 494 K		Speed of sound 3350 m/s at 293.15 K

همانطور كه در جدول (شماره-3) انرژیهای یونش عنصر سلنیوم نشان داده شده است.

اولین انرژی یونش این عنصر490.9 كیلو ژول بر مول و دومین انرژی یونش آن 2044.5 كیلوژول بر مول و سومین انرژی یونش آن 2973.7 كیلو ژول بر مول و چهارمین یونش آن  4144 كیلو ژول بر مول می‌باشد و با توجه به اینكه گرمای یونیزاسیون آن 227 كیلوژول بر مول اتم است دارای الكترونگاتیوی 2.55 می‌باشد.

جدول 3: انرژی یونش سلنیوم

1st ionization energy	940.9 kJ/mole	Electronegativity	2.55
2nd ionization energy	2044.5 kJ/mole	Electron affinity	194.97 kJ/mole
3rd ionization energy	2973.7 kJ/mole	Specific heat	0.32 J/gK
4th ionization potential	4144 Kj/mol	Heat atomization	227 kJ/mole atoms

در جدول (شماره –4) نشان داده شده است كه آرایش الكترونی این عنصر به صورت  می‌باشد و حداقل عدد اكسیداسیون آن -2 و حداكثر آن 6 است.

جدول 4: آرایش اتمی‌و عدد اكسیداسیون سلنیوم

Shells	2,8,18,6	Electron configuration	[Ar] 3d10 4s2 4p4
Minimum oxidation number	-2	Maximum oxidation number	6
Minimum common oxidation number	-2	Maximum common oxidation number	6

همانطور كه در جدول (شماره –5) نشان داده شده است. آرایش فضایی آن به صورت ساختار صندلی شكل است به رنگ مشكی،با حالت سمیت برای مصارف پزشكی و صنایع چاپ است كه دارای سختی 2 در جدول موس می‌باشد و به 6 فرم در طبیعت یافت می‌شود.

جدول 5: خصوصیات ظاهری سلنیوم

Structure	parallel chains	Color	black
Uses	Xerography, medicines	Toxicity	yes
Hardness	2 mohs	Characteristics	6 forms

در جدول (شماره-6) نشان داده شده است كه سلنیوم در واكنشهای شیمیایی شركت كرده و مثلا در واكنش با هوا به صورت Seo₂ در می‌آید و یا در واكنش با NaoHوHcl 6 مولار واكنشی نشان نمی‌دهد ولی در واكنش با HNo₃ 15 مولار واكنش به صورت ملایم صورت می‌گیرد و حاصل آن_x H₂Seo₃,No است.

جدول 6: واكنشهای سلنیوم با مواد دیگر

Reaction with air	vigorous, w/ht =>SeO2	Reaction with 6M HCl		none
Reaction with 6M HCl	none	Reaction with 15M HNO3		mild, =>H2SeO3, NOx
Reaction with 6M NaOH

در جدول (شماره –7) اشكال سلنیوم مشخص گردیده است. این عنصر دارای 9 ایزوتوپ شخص می‌باشد و در كل برای آن 15 ایزوتوپ پیشبینی می‌كنند.

و فرمهای مختلفی در طبیعت دارد كه به صورت هیدرید (seH₂)، اكسید (Seo₂,Seo₃) كلرید (Se₂Cl₂,Se₄ Cl₁₆) می‌باشند.

جدول 7: اشكال سلنیوم

Number of isotopes	6	Hydride(s)	SeH2
Oxide(s)	SeO2 SeO3	Chloride(s)	Se2Cl2 Se4Cl16

در جدول (شماره-8 )شعاعهای اتمی‌و یونی و نیز شعاعهای كووالانسی و واندروالسی عنصر سلنیوم نشان داده شده است.

جدول 8: شعاعهای اتم و یون سلنیوم

Ionic radius (2- ion)	184 pm	Atomic radius	119 pm
Covalent radius	116 pm	Vander waals radius	190 pm

در جدول 9: هدایت الكتریكی سلنیوم نشان داده شده است.

جدول9: هدایت الكتریكی سلنیوم

Thermal conductivity	0.52 J/m-sec-deg	Electrical conductivity		106/m.ohm
Polarizability	3.8 A^3

در جدول (شماره-10 )همانطور كه نشان داده شده است به نه مورد از ایزوتوپهای سلنیوم اشاره گردیده كه از میان آنها دو ایزوتوپ se ⁷² و se ⁷⁹ در طبیعت وجود ندارد و ایزوتوپهای se ⁷⁶و se ⁷⁷ و se ⁷⁸ هر كدام به ترتیب با 44,43,42 نوترون پایدار می‌باشند و سه ایزوتوپ باقی مانده یعنی se ⁷⁵  با 119.7 روز، se ⁷⁹ با

1.13 10⁶ سال و se ⁸²  با10²⁰ 1.08 سال دارای نیمه عمری نسبتا طولانی می‌باشند

جدول 10: ایزوتوپهای عنصر سلنویم

iso	NA	half-life	DM	DE MeV	DP
72Se	{syn.}	8.4 d	Ε	0.335	72As
74Se	0.87%	Se is stable with 40 neutrons	74Se	0.87%	Se is stable with 40 neutrons
75Se	{syn.}	119.779 d	Ε	0.864	75As
76Se	9.36%	Se is stable with 42 neutrons	76Se	9.36%	Se is stable with 42 neutrons
77Se	7.63%	Se is stable with 43 neutrons	77Se	7.63%	Se is stable with 43 neutrons
78Se	23.78%	Se is stable with 44 neutrons	78Se	23.78%	Se is stable with 44 neutrons
79Se	{syn.}	1.13 E6 y	β	0.151	79Br
80Se	49.61%	Se is stable with 46 neutrons	80Se	49.61%	Se is stable with 46 neutrons
82Se	8.73%	1.08 E20 y	β	2.995	82Kr

خصوصیات و اشكال سلنیوم در طبیعت:

برای سلنیوم شكلهای زیاد آلوتروپیك وجود دارد كه از بین 3 گونه آن كاملا شناسایی شده است.

سلنیوم می‌تواند به صورت آمورف و یا كریستالی باشد نوع آمورف آن به رنگ مشكی و یا قرمز مایل به شكلی و نوع منوكریستالی آن به رنگ تیره است و نوع كریستالی هگزاگونال آن كه دارای پایداری زیادی است به رنگ خاكستری با جلای فلزی می‌باشد.

در واقع عنصر سلینوم به حالت غیر رسمی‌است و به طور كلی به عنوان یك عنصر ریز مغذی (trace element) معرفی شده است، اما به هر حال هیدروژن س؟ و تركیبات دیگر سلنیوم به شدت سمی‌می‌باشد و خصوصیاتی مشابه آرسنیك در واكنشهای بیولوژیكی دارد.

سلنیوم در طبیعت دارای 9 ایزوتوپ شناخته شده است كه در كل برای آن حدود 15 ایزوتوپ تخمین می‌زنند و با توجه به آنكه عضو گروه گوگرد است خصوصیاتی مشابه به آن برایش در نظر می‌گیرند.

شایان ذكر است كه در زمان نبودن اكسیژن خاك حالت اسیدی پیدا كرده در این زمان سلنیوم می‌تواند وارد گیاهان و میكروارگانیزمها (به مقدار كمتر) گردد. مورد بعدی اینكه سلنیوم عنصری نمی‌تواند به راحتی در آب حل گردد و از اشكال محلول خود پویایی كمتری دارد بنابراین حتی در حالت اسیدی بودن خاك هم در خاك باقی می‌ماند كه البته در این حالت از نظر سمیت خطر كمتری دارد.

تركیبات مختلف سلنیوم می‌توانند نسبتا در آب حل گردند و اغلب اوقات بسیار متحرك و پویا هستند و شانس افزایش غلظت آنها در گیاه به مراتب بیشتر از نوع عنصری آن است.

برخی از شواهد بر این دلالت دارند كه سلنیوم می‌تواند جذب بافتهای زنده شود و ممكن است غلظت سلنیوم در آنها افزایش یابد و طی مراحل بعد به صورت تجمعی میزان سلنیوم را در زنجیره غذایی بالا ببرداین افزایش غلظت در بافتهای زنده مشكلاتی را موجب می‌گردد كه در ادامه به بررسی آنها می‌پردازیم.

اشكال سلنیوم در طبیعت علاوه بر حالت سلنیوم عنصری به صورت سلناید، سلنات و سلنیت و سلنیوم آلی است كه از بین آنها سلنات و سلینت بیشترین آمادگی جذب توسط گیاه را دارند.

حضور و تولید سلنیوم در طبیعت

سلنیوم در تعداد كانیهای كمی‌یافت می‌گردد مثل .calusthalite, crooksite كه بعد از چند سال در اثر هوازدگی به صورت گرد و غبار وارد محیط می‌گردد. البته انفجارهای آتشفشانی نیز ممكن  است سلنیوم را وارد هوا كند اما اغلب مقادیر موجود سلنیوم در محیط حاصل از فعالیتهای بشری مثل سوختن زغال سنگ و نفت و دیگر سوختهای فسیلی می‌باشد سلینوم موجود در این سوختها هنگام سوختن با اكسیژن تركیب شده كه در هنگام برخورد با محیط آبی آنرا به صورت محلول در می‌آورد.

در كل ذرات سلنیوم معلق در هوا مثل آنهایی كه در ash وجود دارد می‌توانند در سطح خاك یا آب نشست كنند. این روند در مناطق صنعتی كه سلنیوم از طریق دود به هدر می‌رود موجب افزایش مقدار سلنیوم در خاك می‌گردد و این نكته را یاد آور می‌شود كه سرنوشت سلنیوم در خاك به pH محیط و واكنش با اكسیژن آن جدا مربوط می‌گردد. اما در روش تولید مصنوعی سلنیوم امروزه آنرا از كنار الكترود آند الكترولیت استخراج مس از سنگ مس بدست می‌آورند و قیمت تجاری آن حدودا 300 دلار برای هر پوند (معادل 456 گرم) می‌باشد و در درجات خلوص بالاتر قیمت آن بیشتر نیز می‌گردد. همانطور كه گفته شد یكی از مطمئن ترین منابع سلنیوم سنگهای آتشفشانی، رسوبات آتشفشانی گوگردی، رسوبات گرمابی، رسوبات مس و سنگهای رسوبی از قبیل carboonaceous siltstone, sandstone و سنگهای فسفری و limestone كربن دار سنگ آهن و زغال سنگ هستند.

سلنیوم این سنگها بعد از هوازدگی آزاد شده و به روشهای مختلف به داخل خاك وارد می‌شود و در بین ذرات خاك نفوذ می‌كند تا جایی كه توسط ذرات رس یا هیدروكسیدهای آهن و یا ذرات آلی خاك جذب سطحی گردند و در اثر عوامل فرسایشی در سطح خاك تجمع پیدا كند سلنیوم بعد از این شاید وارد چرخه فعالیتهای بیولوژیكی نیز گردد و از طریق قارچها و باكتریها این مناطق اكسید شود.

در همین مورد Sara thchandra & watkinson (1980) گزارش دادند كه قدرت باكتریها در طبیعت در حد ایزوله كردن سلنیوم است ولی در آزمایشگاه آنها توانایی اكسید كردن عنصر سلنیوم به سلنیت و سلنات را دارند.

مقدار سلنیوم در پوسته زمین در حدود ppm0.05-ppm0.02 است. سلنیوم یك عنصر chalcophil می‌باشد ومقدار آن در شیلهای سیاه بیشتر از ppm675 می‌باشد. البته مقداری سلنیوم در carbonaceous debris از sandstone ها ممكن است در شرایط احیا آزاد شود.

بطور كلی مقدار سلنیوم خاك مناطق مربوط به سنگهایی است كه خاك از آنها تولید شده است مثلا خاكهای مناطقی مثل شمال غربی و جنوب شرقی آمریكا و مناطقی كه قبلا دریاچه های بزرگ داشته اند دارای مقادیر كمتر از ppm0.5 سلنیوم هستند ومناطقی كه خاك آنها از سنگهای ولكانیك و خاكهایی كه از رسوبات شسته شده انباشته شده باشد و نیز خاكهایی كه سر منشاء آنها شیلهای حاوی گچ فراوانند مثل داكوتا، مونتانا، نبراسكا و كانزاس دارای مقادیر زیاد تری از سلنیوم هستند كه بعدا مفصل راجع به آن بحث
خواهد شد.

در مورد حضور اشكال مختلف سلنیوم در طبیعت باید گفت در خاكهای قلیایی سلنیوم عموما به صورت سلنات و سلنیت دیده می‌شود و در خاكهای اسیدی و خاكهایی با تهویه نامناسب به صورت سلنید و سلنیوم عنصری وجود دارد كه این دو فرم دارای حلالیت كمتری نسبت به دو فرم شرایط قلیایی هستند.

غلظت سلنیوم در آبهای زیر زمینی، چشمه ها، رودها و دریاچه ها عموما كم است و به عنوان منابع معنی دار برای تامین سلنیوم یا افزایش غلظت آن در ارگانیزمها و ایجاد سمیت در آنها محسوب نمی‌گردد حتی آبهای مناطق سلنیومی‌كه حاوی مقادیر بیشتری از سلنیوم هستند هم نمی‌توانند تامین كننده این خواسته باشد. در جدول (شماره- 11)غلظت سلنیوم در آبهای مختلف نشان داده شده است.

جدول 11: غلظت سلنیوم در آب و ارگانهای مربوط به آن

Water Use	Guideline for total Selenium
Drinking Water	10 µg/L maximum
Aquatic Life (freshwater)	2.0 µg/L mean
Aquatic Life (marine)	2.0 µg/L mean
Aquatic Life (sediments)	2.0 µg/g (dry weight) mean
Aquatic Life (tissue)	1.0 µg/g body weight (wet weight) mean
Wildlife	4.0 µg/L mean
Irrigation	10 µg/L mean
Livestock watering	30.0 µg/L mean

سلنیوم به طور طبیعی در روی زمین و در سنگها وجود دارد و می‌تواند به طرق مختلف وارد سیستم آب و از طریق آن ها یعنی آب و خاك وارد گیاهان و بعد حیوانات گیاهخوار و نهایتا جانوران گوشتخوار گردد.

در آخر به این نكته باید توجه كرد كه سلنیوم در طبیعت نه تولید می‌شود و نه از بین می‌رود فقط از شكلی به شكل دیگر آن تبدیل می‌گردد.

موارد استفاده سلنیوم در صنایع

از سلنیوم در صنعت عكاسی و چاپ برای ایجاد حساسیت روی فیلمها استفاده می‌گردد و در صنعت شیشه سازی برای شفاف سازی محصولات و همچنین یاقوتی رنگ كردن آنها استفاده می‌گردد، همچنین در تونر فتوكپی ها استفاده می‌شود و در ضمن به عنوان یكی از افزودنیها در صنعت استیل هم كار برد دارد.

سلنیوم خصوصیت تبدیل انرژی نورانی را داراست و با توجه به همین خاصیت با تبدیل هر چه بیشتر انرژی نورانی از قدرت خودش كاسته می‌شود از این خاصیت گاهی در ساختن فتوسل ها اغلب در ساختن لایه فتوگراف فیلمهای عكاسی استفاده می‌گردد. در برخی از گزارشات آمده كه سلنیوم همیشه قدرت تبدیل الكتریسیته Ac به Dc را دارد و به طور وسیع در یكسو كننده هایی مثل ترانزیستورها در ضایع الكترونیك مصرف می‌گردد.

یكی دیگر از كاربردهای وسیع سلنیوم در ضایع بهداشتی و ساختن شامپوهای سلنیوم سولفاید است كه حالت آنتی باكتریال دارند و برای رفع شوره سر از آنها استفاده می‌گردد از طریق تركیب سلنیوم با ویتامین E به عنوان یك مكمل غذایی برای تقویت دستگاه دفاعی بدن و حفظ سلامتی بسیاری از خوراكیها از آن استفاده می‌كنند.

فصل دوم  تاثیرات و خطرات سلنیوم

تاثیرات سلنیوم جانداران

 سلنیوم در واقع از دیر باز مورد توجه افراد بوده و وجود آن در علوفه ها و گیاهان گزارش شده است ولی بطور كلی تاثیرات سلنیوم را بر روی جانوران می‌توان از دو جهت كمبود و سمیت بررسی كرد در این بخش ابتدا به نقش سلنیوم در بدن انسان و بررسی نیاز روزانه به آن می‌پردازیم و بعد بیماریهای سمیت سلنیوم را مطرح می‌كنیم و سپس به علائم كمبود و بیماریهای آن در دام و انسان پرداخته می‌شود.

نقش سلنیوم در بدن انسان و بررسی نیاز روزانه به آن

سلنیوم از عناصر كم مصرف است كه باعث سلامتی می‌شود اما مقدار نیاز به آن خیلی اندك است.

همانطور كه گفته شد سلنیوم از عناصر ضروری برای رشد و تكثیر می‌باشد و نیز عامل مهمی‌برای جلوگیری از بیماریهای مزمن در انسان و دام است و از عوامل حفاظتی برای سلولها و اندامهای جانوران می‌باشد پیرو مطالب قبل مقدار سلنیوم در بدن انسان مستقیما مربوط به مقدار سلنیوم در گیاهان است و مقدار و نوع جذب آن است كه در نهایت حیوانات از آنها تغذیه می‌كنند و این مقدار مستقما تحت تاثیر مقدار سلنیوم ذاتی خاك، نوع سلنیوم خاك، اقلیم و pH خاك می‌باشد.

گفته می‌شود كه مقدار سلنیوم گیاهان توسط نوع و گونه گیاه هم, تحت تاثیر قرار می‌گیرد; دقیقا مثل نوع سلنیوم خاك گیاهانی كه به عنوان accumulator سلنیوم عمل می‌كنند به خوبی در بین خاكهای سلنیومی‌رشد می‌كنند و ممكن است در گونه هایی از گون مقداری بیش از ppm 1000 سلنیوم متمركز گردد. و در مقابل دیگر گیاهان مانند شبدر سفید و گاو چاق كن مقدار سلنیوم كمی‌را درخود نگه می‌دارند 

جهت دریافت فایل سلنیوم و اصلاح آلودگی آن در خاكلطفا آن را خریداری نمایید

قیمت فایل فقط 4,900 تومان

برچسب ها : زمین شناسی , طرح توجیهی سلنیوم و اصلاح آلودگی آن در خاك , دانلود سلنیوم و اصلاح آلودگی آن در خاك , واكنشهای سلنیوم با مواد دیگر , هدایت الكتریكی سلنیوم , خصوصیات و اشكال سلنیوم در طبیعت , تاثیرات سلنیوم جانداران , نقش سلنیوم در بدن انسان و بررسی نیاز روزانه به آن , تاثیرات و خطرات سلنیوم , سلنیوم و اصلاح آلودگی آن در خاك , موارد استفاده سلنیوم در صنایع , حضو