플루오린 사이클
Fluorine cycle
불소 주기는 불소가 암석권, 하이드로스피어, 대기권, 생물권을 통해 이동하는 일련의 생물 지질화학 과정이다. 불소는 지구의 지각에서 발생하며, 다양한 원천과 싱크대 사이의 순환은 다양한 자연적, 인공적 과정에 의해 조절된다.
개요
불소는 지구상에서 13번째로 풍부한 원소, 우주에서 24번째로 풍부한 원소다. 그것은 가장 전기적인 요소였고 매우 반응적이다. 따라서 원소 불소가 특정 지질학적 맥락에서 확인되었음에도 불구하고 원소 상태에서는 거의 발견되지 않는다.[3] 대신 이온 화합물(예: HF, CaF2)에서 가장 많이 발견된다.
불소를 동원하는 주요 메커니즘은 암석의 화학적, 기계적 풍화작용이다. 주요 인공적 공급원은 공업용 화학물질과 비료, 벽돌 제조, 지하수 추출 등이다. 불소는 주로 강에 의해 바다로 운반되는데, 그곳의 거주 기간은 약 50만 년이다. 불소는 토착이나 자가 유전적 퇴적물의 퇴적이나 대양 암석권의 전도에 의해 바다에서 제거될 수 있다.
암석권
| 다음에 대한 시리즈 일부 |
| 바이오게화학주기 |
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지구의 불소의 대부분은 지각에서 발견되는데, 주로 수산화질소 광물에서 발견된다.[3] 화성암의 불소 농도는 크게 다양하며, 마그마의 불소 함량에 영향을 받는다. 마찬가지로, 변경된 해양 지각은 불소에 큰 변동성을 보인다; 독사화 구역은 불소의 높은 수준을 포함한다.[4] 지각의 정확한 광물학 및 불소의 분포에 관한 많은 세부사항들은 잘 이해되지 않고 있는데, 특히 변성암, 맨틀, 그리고 중심부에 불소가 풍부하다.[1]
불소는 자연적인 과정(풍화, 침식, 화산 활동 등)이나 인산염 암석 가공, 석탄 연소, 벽돌 제조와 같은 인공적인 과정을 통해 지각 저장고로부터 해방될 수 있다. 플루오린 주기에 대한 인공적 기여는 유의하며, 인공적 방출은 전 세계 플루오린 입력의 약 55%를 기여한다.[1]
하이드로스피어
불소는 음이온 불소로서 물에 녹을 수 있는데, 풍요로운 곳은 주변의 암석 내의 국부적 풍요에 달려 있다. 이것은 국부적인 암석 구성보다는 다른 국부적인 할로겐의 풍부함을 반영하는 경향이 있는 다른 할로겐과 대조적이다.[4] 용해된 불소는 빗물과 강의 지표 유출수에서 낮은 농도에서 발견되며, 바닷물에서 더 높은 농도(74마이크로몰라)가 발견된다. 불소는 또한 화산 플럼을 통해 지표수로 유입될 수 있다.[4]
대기
불소는 바이오매스 연소 및 바람에 날리는 먼지 플럼뿐만 아니라 화산 활동과 기타 지열 방출로 대기 중으로 유입될 수 있다.[5][3] 또한, 그것은 석탄 연소, 벽돌 제조, 우라늄 가공, 화학 제조, 알루미늄 생산, 유리 식각, 마이크로 전자/반도체 산업을 포함한 다양한 인공적 원천에서 나올 수 있다. 불소는 또한 인공적으로 생성된 대기 화학 물질들 사이의 반응의 산물로서 대기 속으로 들어갈 수 있다(예를 들어, 우라늄 불소화).[5] 게다가, 불소는 클로로플루오로카본 가스(CFCs)의 성분으로, 고반응성 염소 및 염소 산화물로 분해되는 것과 관련된 해로운 영향이 더 잘 이해될 때까지 20세기 동안 대량 생산되었다.[6] 대기 불소에 대한 현대 연구들의 대부분은 HF 가스의 독성과 높은 반응성으로 인해 대류권의 불화수소(HF)에 초점을 맞추고 있다.[5]
불소는 "습기" 침전, 비, 이슬, 안개 또는 구름 방울에서 침전되거나 "건조" 침전을 통해 대기 중에 제거될 수 있으며, 이는 대기 난류에 의해 움직이는 표면 물질에 대한 고착과 같이 액체 상태의 물이 포함되지 않는 모든 과정을 의미한다. HF는 또한 성층권의 광화학 반응을 통해 대기권에서 제거될 수 있다.[5]
생물권
불소는 생물학적 시스템의 중요한 요소다. 포유류 건강의 관점에서 볼 때, 상어와 어치뿐만 아니라 불소에 노출된 인간의 치아에 있는 핵심 미네랄인 불소나타이트의 성분으로 주목할 만하다.[4] 토양에서 불소는 생물학적 계통의 공급원 역할을 할 수 있으며 대기 중 불소가 상당히 깊은 곳까지 침출할 수 있기 때문에 대기 중 처리의 싱크대 역할을 할 수 있다.[3]
참조
- ^ a b c Schlesinger, W.H.; Klein, E.M.; Vengosh, A. (2020). "Global Biogeochemical Cycle of Fluorine". Global Biogeochemical Cycles. 34 (12): e06722. Bibcode:2020GBioC..3406722S. doi:10.1029/2020gb006722. ISSN 0886-6236.
- ^ Rudnick, R.L.; Gao, S. (2003), "Composition of the Continental Crust", Treatise on Geochemistry, Elsevier, 3: 659, Bibcode:2003TrGeo...3....1R, doi:10.1016/b0-08-043751-6/03016-4, ISBN 978-0-08-043751-4
- ^ a b c d Fuge, R. (2019). "Fluorine in the environment, a review of its sources and geochemistry". Applied Geochemistry. 100: 393–406. Bibcode:2019ApGC..100..393F. doi:10.1016/j.apgeochem.2018.12.016.
- ^ a b c d Koga, K.T.; Rose-Koga, E.F. (2018). "Fluorine in the Earth and the solar system, where does it come from and can it be found?". Comptes Rendus Chimie. 21 (8): 749–756. doi:10.1016/j.crci.2018.02.002.
- ^ a b c d Cheng, M.-D. (2018). "Atmospheric chemistry of hydrogen fluoride". Journal of Atmospheric Chemistry. 75 (1): 1–16. Bibcode:2018JAtC...75....1C. doi:10.1007/s10874-017-9359-7. ISSN 1573-0662. OSTI 1399939. S2CID 100201001.
- ^ Crutzen, P.J. (2006). "Introduction to "Fluorine and the Environment"". Advances in Fluorine Science. 1: xv–xvii. doi:10.1016/S1872-0358(06)01011-6. ISBN 9780444528117. ISSN 1872-0358.
