Нахождение в природе, использование.
Среднее содержание бора в земной коре составляет 4 г/т. Несмотря на это, известно около 100 собственных минералов бора; он почти не встречается в качестве примеси в других минералах. Это объясняется, прежде всего, тем, что у комплексных анионов бора (а именно в таком виде он входит в большинство минералов) нет достаточно распространённых аналогов. Почти во всех минералах бор связан с кислородом. Элементарный бор в природе не встречается. Он входит во многие соединения и широко распространён, особенно в небольших концентрациях; в виде боросиликатов и боратов, а также в виде изоморфной примеси в минералах входит в состав многих изверженных и осадочных пород. Бор известен в нефтяных и морских водах (в морской воде 4,6 мг/л), в водах соляных озёр, горячих источников и грязевых вулканов.
Общемировые разведанные запасы бора составляют около 1,3 млн тонн.
Бор используется при производстве коррозионностойких и жаропрочных сплавов, боросиликатного стекла и композиционных материалов (в т. ч. боропластиков), сложных строительных материалов, некоторых моющих средств, а также при изготовлении сплавов для регулирующих устройств ядерных реакторов (отражателей нейтронов). Бор также содержится в фотографических материалах, высокоэффективных видах топлива, средствах пожаротушения, некоторых инсектицидах и даже в косметике.
Источники.
Источником бора в подземных водах служат бороносные осадочные породы (борацит, бура, калиборит, улексит, колеманит, ашарит), породы, сложенные известково-магнезиально-железистыми силикатами и алюмосиликатами (так называемые "скарны"), соленосные отложения, а также вулканические породы и глины, содержащие бор, сорбированный из морской воды. Источниками соединений бора в природе служат также воды нефтяных месторождений, рапа соленых озер, термальные источники, особенно в районах вулканической активности. Существенный "вклад" вносят стоки стекольного, металлургического, машиностроительного, текстильного, керамического, кожевенного производств и коммунальные сточные воды, содержащие моющие вещества. Локальное загрязнение почвы возможно при внесении в нее борсодержащих удобрений и в местах разработки борсодержащих руд.
Достоверная информация о том, как долго бор сохраняется в воздухе, воде или почве, отсутствует. Известно, что бор мало токсичен для рыб и других водных обитателей и практически не накапливается у них в организме. Однако бор имеет тенденцию к накоплению в растениях (особенно в овощах и фруктах) и поэтому присутствует в яблоках (245 мкг%), грушах (135 мкг%), винограде (365 мкг%), моркови (200 мкг%), орехах (мкг% - это величина, показывающая содержание вещества в микрограммах в 100 граммах продукта).
Бор— важный микроэлемент, необходимый для нормальной жизнедеятельности растений. Недостаток бора останавливает их развитие, вызывает у культурных растений различные болезни. В основе этого лежат нарушения окислительных и энергетических процессов в тканях, снижение биосинтеза необходимых веществ. При дефиците бора в почве в сельском хозяйстве применяют борные микроудобрения (борная кислота, бура и другие), повышающие урожай, улучшающие качество продукции и предотвращающие ряд заболеваний растений.
В мышечной ткани человека содержится (0,33—1) *10−4 % бора, в костной ткани (1,1—3,3) *10−4 %, в крови — 0,13 мг/л. Ежедневно с пищей человек получает 1—3 мг бора. Токсичная доза — 4 г. Один из редких типов дистрофии роговицы связан с геном, кодирующим белок-транспортёр, предположительно регулирующий внутриклеточную концентрацию бора.
В настоящее время установлено следующее:
1. В пределах различных гидрогеологических структур в России выделяются пространственно выраженные провинции пресных и слабосолоноватых подземных вод с повышенными (относительно ПДК) концентрациями бора. Такие провинции установлены в Московском (нижний и среднекаменноугольный водоносные горизонты), Волго-Камском (верхнепермские горизонты), Азово-Кубанском (плиоценовые горизонты), Тобольском (эоценовый "опоковый" горизонт) и Западно-Сибирском (эоценовый и олигоценовый водоносные комплексы) артезианских бассейнах и имеют региональное распространение;
2. Образование таких провинций происходит не столько за счет высоких содержаний бора в разновозрастных водовмещающих породах (обычно водоносные отложения характеризуются кларковыми концентрациями элемента), сколько вследствие формирования определенного химического состава вод, благоприятного для перехода бора из твердой фазы в жидкую и его миграции в повышенных концентрациях;
3. Отличительные черты геохимического облика борсодержащих вод, как правило, натриевый макрокатионный состав (при смешанном макроанионном);
4. Существует закономерное распространение борсодержащих подземных вод в гидрогеологических структурах, связанное с их пластовой и вертикальной гидрогеохимической зональностью. В общей схеме зональности конкретных гидрогеологических структур при смене подземных вод кальциевого химического состава на натриевый, сопровождающейся ростом натрий-кальциевых отношений, наблюдается увеличение концентраций бора в подземных водах. Зафиксированное азональное распределение бора в подземных водах по площади и в разрезе отдельных водоносных систем вызвано перетеканием вод нижележащих горизонтов в верхние через слабопроницаемые слои по тектонически ослабленным зонам или по участкам с техногенно нарушенной сплошностью этих слоев. В данном случае существует устойчивая корреляционная связь между концентрациями в водах бора и гелия;
5. Боросодержащие подземные воды, как правило, характеризуются также повышенными концентрациями фтора. Связь В и F в водах генетически опосредована. Тем не менее повышенные содержания фтора, наряду с преобладанием в химическом составе натрия могут служить прогнозным признаком распространения высоких (>0,5 мг/л) концентраций бора.
Изученность гидрогеохимических провинций боросодержащих подземных вод в настоящее время явно недостаточна.
Первоочередные взаимосвязанные задачи изучения геохимии бора в пресных подземных водах следующие:
- изучение распределения бора в подземных водах различных геохимических типов с установлением закономерностей миграции элемента в общей схеме гидрогеохимической зональности водоносных систем;
- выделение гидрогеохимических провинций пресных боросодержащих подземных вод с их характеристикой, включающей обоснование границ в пределах конкретных гидрогеологических структур, в том числе приуроченность к определенным продуктивным водоносным горизонтам или их зонам, эксплуатируемым для хозяйственно-питьевых целей, оценку пространственно-временной изменчивости концентраций бора во взаимосвязи с изменчивостью интегральных геохимических свойств подземных вод. На основании полученных данных картируются данные гидрогеохимические провинции, статистически оценивается распределение в водах бора и вероятность обнаружения повышенных концентраций элемента в водах.
Влияние на качество воды.
В природных водах бор находится в виде ионов борных кислот. В более кислых водах (при рН 2-6) бор присутствует преимущественно в форме ортоборной кислоты (Н3ВО3) с частичной ее диссоциацией на H2BO3- и ВО33-, в щелочных водах (при рН 7-11) - в форме тетра-, пента-, гекса- и других полиборных кислот, а при рН 12-14 - в форме метаборной кислоты (НВО2). Щелочные воды, как правило, более богаты бором, чем жесткие воды. Связано это с тем, что натриевые соли борных кислот имеют гораздо более высокую растворимость, чем соли кальциевые и магниевые. В маломинерализованных подземных водах содержание бора составляет, как правило десятки-сотни мкг/дм3, однако в минерализованных щелочных водах его концентрация может достигать единиц и даже десятков мг/л, что делает такую воду потенциально небезопасной для питьевого применения.
Пути поступления в организм.
Бор может поступать в организм человека несколькими путями. В наибольших количествах - с воздухом при дыхании у людей, работающих на бородобывающем или бороперерабатывающем производстве, а также у людей, проживающих недалеко от таких заводов. В меньшей степени - при употреблении внутрь воды с повышенным содержанием бора и с пищей. Теоретически бор может попасть в организм при кожном контакте с косметикой, содержащей соединения бора, и с моющими веществами.
Потенциальная опасность для здоровья.
Оксид бора и ортоборная кислота относятся к сильнодействующим токсичным веществам. Непродолжительное вдыхание воздуха, умеренно загрязненного соединениями бора вызывает у людей раздражение носоглотки и глаз. Исследования на животных показывают, что при вдыхании воздуха с высоким загрязнением соединениями бора развивается поражение легких.
При поступлении боратов или борной кислоты внутрь с водой или пищей бор быстро и почти полностью поглощается из желудочно-кишечного тракта. Выведение бора происходит в основном через почки. При непродолжительном употреблении внутрь бора в повышенных концентрациях возникает раздражение желудочно-кишечного тракта. При длительном воздействии соединений бора нарушение процессов пищеварения приобретает хронический характер (развивается так называемый "борный энтерит"), возникает и борная интоксикация, которая может поразить печень, почки, центральную нервную систему. В длительных исследованиях на животных было выявлено негативное воздействие бора на репродуктивную функцию у мужских особей (в частности, снижение выработки сперматозоидов и развитие атрофии яичка), а также токсическое действие на эмбрион во время беременности с возможностью возникновения дефектов у новорожденных.
По данным Агентства по учету токсических веществ и болезней США (US Agency for Toxic Substances and Disease Registry) серьезных последствий при кожном контакте с соединениями бора не установлено. При высоких концентрациях в месте контакта возможно появление раздражения кожи.
В исследованиях под эгидой Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) не было также выявлено мутагенной активности боратов и борной кислоты.
Департамент здравоохранения США (The Department of Health and Human services), Агентство по исследованию рака (International Agency for Research on Cancer) и Агентство по охране окружающей среды США (Environmental Protection Agency) не относят бор к числу канцерогенов. В долгосрочных исследованиях на мышах и крысах рост числа опухолевых заболеваний, обусловленный получением повышенных доз бора, не выявлен.
На основе исследований, проведенных ВОЗ, для бора была определена величина переносимого суточного потребления (ПСП), равная 88 мкг/кг массы тела.
Бор является показателем качества питьевых вод по санитарно-токсикологическому признаку вредности, и его предельные содержания в питьевых водах централизованных систем питьевого водоснабжения регламентируются требованиями СанПиН 2.1.3685-21. Согласно положениям этих нормативных документов предельно допустимая концентрация бора в питьевых водах составляет 0,5 мг/л. Для сравнения отметим, что в соответствии с Рекомендациями Всемирной организации здравоохранения ПДК бора в питьевой воде оценивается равной 0,3 мг/л, а Директива Совета Европейского Союза 98/93/ ЕС по качеству воды, предназначенной для потребления человеком, устанавливает предельно допустимую концентрацию В - 1 мг/л. Проект Федерального закона - технического регламента "О питьевой воде и питьевом водоснабжении", разработанный Российской ассоциацией водоснабжения и водоотведения в рамках реформы водного законодательства и опубликованный для обсуждения в специальном приложении к № 11 за 2005 г. журнала "Водоснабжение и санитарная техника", нормирует ПДК бора на уровне 0,5 мг/л.
Физиологическое значение.
Бор можно отнести к условно эссенциальным микроэлементам, так как он хоть и в микроскопических количествах, но стабильно присутствует в человеческом организме. На самом деле биологическая роль бора недостаточно изучена. Есть данные, что бор принимает участие в процессах метаболизма кальция, магния и фосфора и, как следствие, необходим для поддержания нормального состояния костной ткани, однако его суточная потребность для человека пока не определена. Утешает только то, что дефицит бора наблюдается крайне редко.
Технология удаления из воды.
Обратный осмос, дистилляция.
Составил: заведующий отделением – химик-эксперт медицинской организации отделения токсико-гигиенических методов исследования санитарно-гигиенической лаборатории ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Марий Эл» Ю.В. Косырева
Источники:
1. Материал из Википедии — свободной энциклопедии https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%BE%D1%80_(%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82)
2. Бор https://www.water.ru/bz/param/bor.php
3. Закутин В.П., Вавичкин А.Ю. Основные особенности геохимии бора в пресных подземных водах. // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. - 2010. https://naukarus.com/osnovnye-osobennosti-geohimii-bora-v-presnyh-podzemnyh-vodah