آب دریا به طور متوسط حاوی 8 ppm استرونتیوم است. آب رودخانه به طور کلی حاوی حدود 50 ppb استرونتیوم است و در بافت صدفی 10 ppm استرونتیوم یافت شده است (جرم خشک). استرونتیوم هنگامی که در آب حل می شود عمدتا به صورت Sr2+ (aq) وجود دارد. SrOH+ (aq) یک شکل ممکن دیگر آن است.
استرونتیوم به چه طریق و به چه صورتی با آب واکنش می دهد؟
استرونتیوم به آرامی با آب واکنش می دهد و عموما به هیدروکسید کلسیم و گاز هیدروژن تبدیل می شود. این ماده نسبت به کلسیم که در جدول تناوبی مستقیما در بالای استرونتیوم قرار دارد، سریعتر با آب واکنش می دهد، و نسبت به باریم که درست در زیر آن قرار دارد کندتر با آب واکنش می دهد. مکانیسم واکنشی آن به صورت زیر است:
Sr (s) + 2H2O (g) -> Sr(OH)2 (aq) + H2 (g)
انحلال پذیری استرونتیوم و ترکیبات آن
استرونتیوم در آب نامحلول است، اما با آب واکنش می دهد. ترکیبات استرونتیوم می تواند محلول در آب باشند. برای مثال می توان به کربنات استرونتیوم با حلالیت در آب 10 میلی گرم بر لیتر، و کرومات استرونتیوم با حلالیت در آب 9 میلی گرم بر لیتر اشاره کرد.
علت وجود استرونتیوم در آب چیست؟
سلستیت (سولفات استرونتیوم؛ SrSO4) مهم ترین ماده معدنی حاوی استرونتیوم است، و پس از آن می توان استرونتیانیت (کربنات استرونتیوم؛ SrCO3) را نام برد. سالانه حداقل 140000 تن از این ماده استخراج می شود. از این ماده می توان فلز استرونتیوم تولید کرد، کاربرد گسترده ای ندارد، اما می تواند هوای مانده در لوله های خلاء را خارج کند. از آنجایی که استرونتیوم کربنات عمدتا برای تولید صفحه نمایش تلویزیون استعمال می شود، این مورد کاربرد اصلی این عنصر محسوب می شود. این ماده اشعه های X ایجاد شده توسط تابش برقی در لوله های اشعه کاتدی را از همدیگر مجزّا می کند.
با این حال به دلیل افزایش محبوبیت تلویزیون های صفحه تخت، نیاز به این ماده روز به روز کمتر می شود. استرونتیوم در پالایشگاه آلیاژ استفاده می شود و سولفات استرونتیوم برای تولید الماس مصنوعی به کار می رود. به دلیل التهابات قرمز رنگش نیز برای استفاده در آتش بازی مناسب است. فریت استرونتیوم در آهنرباهای سرامیکی پایا استفاده می شود که بسیار اضطراری هستند و همچنین به دلیل مقاومتش در برابر حرارت و خوردگی، می توان از آن در موتورهای کوچک استفاده کرد.
از 89Sris رادیواکتیو در فیزیک هسته ای و در پزشکی هسته ای استفاده می شود. 90Sr محصول انفجار هسته ای است و در سال های 1950 و 1960 زمین را به شدت آلوده کرده بود زیرا انفجارهای آزمایشی را بر روی زمین انجام می دادند. این ماده هم یکی از فراورده های جانبی راکتورهای هسته ای است و از تابش بسیار پر انرژی آن، به عنوان مثال در وسایل نقلیه فضایی استفاده می شود.
اثرات زیست محیطی استرونتیوم بر آب کدام اند؟
استرونتیوم تنها یک ماده غذایی لازم برای چند مورد استثنایی است. تعدادی از موجودات اعماق دریا از سولفات استرونتیوم را در لاک های خود استفاده می کنند و مرجان سنگ نیز به این عنصر نیاز دارد. گیاهان حاوی بین 3 و 400 ppm استرونتیوم هستند (جرم خشک). استرونتیوم معمولا در محیط بی حرکت است، زیرا به سرعت به صورت کربنات استرونتیوم ته نشین می شود، و یا شاید به این دلیل است که در لاک ها از آن استفاده می شود. بالاترین غلظت استرونتیوم در بیابان ها و خاک جنگل یافت می شود.
استرونتیومبه طور طبیعی به صورت چهار ایزوتوپ پایدار جداگانه و نوزده ایزوتوپ ناپایدار موجود است. پس از آزمایشات انفجار هسته ای در قرن بیستم،90Sr در سراسر جهان در انسان گسترش یافت، اتمسفر را کاملا در بر گرفت، و به خاک، محصولات کشاورزی، چراگاه گاو و حیوانات دیگر و در نهایت به بدن انسان راه پیدا کرد. تقریبا هر موجود زمینی مقادیر قابل اندازه گیری از آن را خورد و هنوز هم شدت مکانیسم های سرطان زا و جهش زای آن را به اندازه ی کافی توصیف نکرده اند.
عوارض بهداشتی استرونتیوم موجود در آب کدام اند؟
بدن انسان حاوی حدود 4.6 ppm استرونتیوم است. این مادهه هیچ عملکرد خاصی ندارد، اما به دلیل شباهت آن به کلسیم جذب می شود. در نتیجه، قسمت اعظم استرونتیوم جذب شده به استخوان ها وارد می شود.
استرونتیوم غیر سمی است و مصرف روزانه ی حدود 0.8-5 میلی گرم از طریق غذا بی ضرر است، البته هنگامی که تنها حاوی استرونتیوم غیر رادیواکتیو باشد. در قرن 20 این ماده به مواد غذایی و آب آشامیدنی راه پیدا کرد. پس از آن، به طور عمده در دندان نوزادان یافت می شد.
خطر ناشی از مصرف استرونتیوم رادیو اکتیو عمدتا به علت مکانیزم سرطان زا و جهش زای آن است که مشکلاتی در تقسیم سلولی به وجود می آورد و ممکن است مرگ و میر نوزادان را افزایش دهد. فروپاشی 90Sr به تولید ایتریم رادیواکتیو می انجامد که در هیپوفیز و تخمدان تجمع یافته و سپس توسعه هورمونی نوزاد و رشد نوزاد را مختل می کند.
برای زدودن استرونتیوم از آب، می توان از یکی از تکنولوژی های تصفیه آب استفاده کرد.