Ciclo del flúor
El ciclo del flúor es la serie de procesos biogeoquímicos a través de los cuales el flúor se desplaza a través de la litosfera , la hidrosfera , la atmósfera y la biosfera . El flúor se origina en la corteza terrestre y su ciclo entre diversas fuentes y sumideros está modulado por una variedad de procesos naturales y antropogénicos.
Descripción general
El flúor es el decimotercer elemento más abundante en la Tierra y el vigésimo cuarto elemento más abundante en el universo. Es el elemento más electronegativo y es altamente reactivo. Por lo tanto, rara vez se encuentra en su estado elemental, aunque el flúor elemental se ha identificado en ciertos contextos geoquímicos. [3] En cambio, se encuentra con mayor frecuencia en compuestos iónicos (por ejemplo, HF, CaF 2 ).
Los principales mecanismos que movilizan el flúor son la erosión química y mecánica de las rocas. Las principales fuentes antropogénicas incluyen los productos químicos y fertilizantes industriales, la fabricación de ladrillos y la extracción de aguas subterráneas. El flúor es transportado principalmente por los ríos hasta los océanos, donde tiene un tiempo de residencia de unos 500.000 años. El flúor puede eliminarse del océano por la deposición de sedimentos terrígenos o autígenos , o por subducción de la litosfera oceánica.
Litosfera
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| Ciclos biogeoquímicos |
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La gran mayoría del flúor de la Tierra se encuentra en la corteza , donde se encuentra principalmente en minerales de hidroxisilicato. [3] Los niveles de flúor en las rocas ígneas varían mucho y están influenciados por el contenido de flúor del magma. Del mismo modo, la corteza oceánica alterada exhibe una gran variabilidad en flúor; las zonas de serpentinización contienen niveles elevados de flúor. [4] Muchos detalles sobre la mineralogía exacta y la distribución del flúor en la corteza son poco conocidos, en particular la abundancia de flúor en las rocas metamórficas , en el manto y en el núcleo. [1]
El flúor puede liberarse de sus depósitos corticales a través de procesos naturales (como la meteorización , la erosión y la actividad volcánica ) o procesos antropogénicos, como el procesamiento de roca fosfórica, la combustión de carbón y la fabricación de ladrillos . Las contribuciones antropogénicas al ciclo del flúor son significativas: las emisiones antropogénicas contribuyen con aproximadamente el 55% de las entradas globales de flúor. [1]
Hidrosfera
El flúor puede disolverse en las aguas como el anión fluoruro , donde su abundancia depende de la abundancia local dentro de las rocas circundantes. Esto contrasta con otras abundancias de halógenos , que tienden a reflejar la abundancia de otros halógenos locales, en lugar de la composición local de la roca. [4] El fluoruro disuelto se encuentra presente en bajas abundancias en la escorrentía superficial en el agua de lluvia y los ríos, y en concentraciones más altas (74 micromolar ) en el agua de mar. El flúor también puede ingresar a las aguas superficiales a través de columnas volcánicas. [4]
Atmósfera
El flúor puede entrar a la atmósfera a través de la actividad volcánica y otras emisiones geotérmicas, [5] así como a través de la quema de biomasa y columnas de polvo arrastradas por el viento. [3] Además, puede provenir de una amplia variedad de fuentes antropogénicas, incluyendo la combustión de carbón, la fabricación de ladrillos, el procesamiento de uranio, la fabricación de productos químicos, la producción de aluminio, el grabado de vidrio y la industria de microelectrónica/ semiconductores . El flúor también puede entrar a la atmósfera como producto de reacciones entre productos químicos atmosféricos generados antropogénicamente (por ejemplo, fluoruro de uranio ). [5] Además, el flúor es un componente de los gases clorofluorocarbonados (CFC), que se produjeron en masa a lo largo del siglo XX hasta que se comprendieron mejor los efectos perjudiciales asociados con su descomposición en especies altamente reactivas de cloro y óxido de cloro . [6] La mayoría de los estudios contemporáneos sobre el flúor atmosférico se centran en el fluoruro de hidrógeno (HF) en la troposfera, debido a la toxicidad y alta reactividad del gas HF. [5]
El flúor se puede eliminar de la atmósfera mediante deposición “húmeda”, al precipitarse a partir de gotas de lluvia, rocío, niebla o nubes, o mediante deposición “seca”, que se refiere a cualquier proceso que no involucre agua líquida, como la adherencia a materiales de la superficie impulsada por la turbulencia atmosférica. El HF también se puede eliminar de la atmósfera mediante reacciones fotoquímicas en la estratosfera . [5]
Biosfera
El flúor es un elemento importante para los sistemas biológicos. Desde la perspectiva de la salud de los mamíferos, es un componente importante de la fluorapatita , un mineral clave en los dientes de los seres humanos que han estado expuestos al flúor, así como en los dientes de tiburones y peces. [4] En el suelo, el flúor puede actuar como fuente para los sistemas biológicos y como sumidero para los procesos atmosféricos, ya que el flúor atmosférico puede filtrarse a profundidades considerables. [3]
Referencias
- ^ abc Schlesinger, WH; Klein, EM; Vengosh, A. (2020). "Ciclo biogeoquímico global del flúor". Ciclos biogeoquímicos globales . 34 (12): e06722. Código Bibliográfico :2020GBioC..3406722S. doi :10.1029/2020gb006722. ISSN 0886-6236. S2CID 226336384.
- ^ Rudnick, RL; Gao, S. (2003), "Composición de la corteza continental", Tratado de geoquímica , 3 , Elsevier: 659, Bibcode :2003TrGeo...3....1R, doi :10.1016/b0-08-043751-6/03016-4, ISBN 978-0-08-043751-4
- ^ abcd Fuge, R. (2019). "Flúor en el medio ambiente, una revisión de sus fuentes y geoquímica". Geoquímica Aplicada . 100 : 393–406. Código Bibliográfico :2019ApGC..100..393F. doi :10.1016/j.apgeochem.2018.12.016. S2CID 133909303.
- ^ abcd Koga, KT; Rose-Koga, EF (2018). "El flúor en la Tierra y el sistema solar, ¿de dónde proviene y se puede encontrar?". Comptes Rendus Chimie . 21 (8): 749–756. doi : 10.1016/j.crci.2018.02.002 .
- ^ abcd Cheng, M.-D. (2018). "Química atmosférica del fluoruro de hidrógeno". Revista de química atmosférica . 75 (1): 1–16. Bibcode :2018JAtC...75....1C. doi :10.1007/s10874-017-9359-7. ISSN 1573-0662. OSTI 1399939. S2CID 100201001.
- ^ Crutzen, PJ (2006). "Introducción a "El flúor y el medio ambiente"". Avances en la ciencia del flúor . 1 : xv–xvii. doi :10.1016/S1872-0358(06)01011-6. ISBN 9780444528117. ISSN 1872-0358.
