Formy żelaza w środowisku

Specjacja żelaza w osadach: Jak żelazo zmienia formy w środowisku?

Żelazo, będące jednym z najpowszechniej występujących pierwiastków na naszej planecie, jest kluczowym składnikiem wielu procesów geochemicznych. Ze względu na swoją wszechobecność i reaktywność, żelazo występuje w różnych formach, które pełnią istotną rolę w cyklu biogeochemicznym. W osadach morskich, szczególnie w tych, które są bogate w materiały organiczne i mineralne, żelazo może występować w postaci wielu związków. W tym artykule przyjrzymy się najczęściej występującym formom żelaza w osadach, ich właściwościom oraz roli, jaką odgrywają w ekosystemach.

Żelazo związane z węglanami – syderyt

Syderyt (FeCO₃), znany również jako żelazo węglanowe, jest jednym z najczęstszych minerałów żelaza w osadach. Swoją nazwę zawdzięcza greckiemu słowu síderos, które oznacza "żelazo". Syderyt występuje głównie w osadach dennych takich jak łupki, iły czy węgiel, a także w żyłach hydrotermalnych. Tworzy się w środowisku wodnym, szczególnie w warunkach beztlenowych, gdzie może występować obok iłów i materii organicznej. Syderyt jest charakterystyczny dla środowisk, gdzie brak jest tlenu, co sprzyja redukcji żelaza.

Łatwo redukowalne tlenki i hydroksytlenki – ferrihydryt i lepidokrokit

Ferrihydryt (Fe₅HO₈·4H₂O) jest formą żelaza, która powstaje w warunkach tlenowych. W odróżnieniu od innych minerałów żelaza, ferrihydryt tworzy drobnoziarniste struktury i jest łatwo wchłaniany przez mikroorganizmy. Jest szeroko rozpowszechniony, zwłaszcza w wodach słodkich, słonych, oraz w kominach hydrotermalnych. Ferrihydryt często wytrąca się z wód bogatych w żelazo, zwłaszcza podczas procesów przemysłowych.

Lepidokrokit (γ-FeO(OH)) to kolejny minerał żelaza, który tworzy się w wyniku utleniania żelaza (II). W odróżnieniu od innego znanego minerału – getytu, lepidokrokit ma inną strukturę krystaliczną, co sprawia, że ma różne właściwości chemiczne i fizyczne. Jest stabilny w warunkach tlenowych i występuje w postaci drobnych, igiełkowatych kryształów, które tworzą się na powierzchni minerałów zawierających żelazo.

Redukowalne tlenki i hydroksytlenki – hematyt i getyt

Hematyt (Fe₂O₃), jeden z najważniejszych minerałów żelaza, jest rudą o wysokiej zawartości żelaza, dochodzącej do 70%. Jego czerwony kolor jest wynikiem wysokiego stopnia utlenienia żelaza, a jego nazwa pochodzi od greckiego słowa heama, oznaczającego "krew". Hematyt jest szeroko rozpowszechniony w osadach wulkanicznych i hydrotermalnych. Jest również ważnym źródłem żelaza w wielu złożach na całym świecie.

Getyt (α-FeO(OH)) to minerał o charakterystycznym pomarańczowym kolorze, który powstaje w wyniku wietrzenia minerałów żelaza, takich jak piryt i magnetyt. Getyt jest powszechnie obecny w osadach glebowych i wodach powierzchniowych, gdzie może występować jako produkt utleniania żelaza (II) do żelaza (III). Jest także używany jako pigment

Magnetyt – magnetyczna ruda żelaza

Magnetyt (Fe₃O₄) jest tlenkiem żelaza, w którym żelazo występuje na dwóch różnych stopniach utlenienia. Jest to minerał o właściwościach magnetycznych, który występuje w skałach metamorficznych, magmowych, a także w meteorytach. Magnetyt jest kluczowym minerałem w specjacji żelaza, szczególnie w kontekście procesów diagenetycznych i reakcji redoks. Zjawisko magnetyzmu magnetytu jest wykorzystywane w wielu dziedzinach, w tym w geologii, a także w technologii.

Piryt – "złoto głupców"

Piryt (FeS₂) jest minerałem żelaza, który ma wygląd przypominający złoto, stąd jego potoczna nazwa "złoto głupców". Tworzy się w różnorodnych warunkach, zarówno magmowych, jak i hydrotermalnych. Piryt jest często obecny w osadach morskich, gdzie może reagować z siarkowodorem, prowadząc do powstania siarczków żelaza. Jest również źródłem siarki, choć obecnie stosowane są inne źródła tego pierwiastka w przemyśle.

Żelazo związane z minerałami ilastymi

Ostatnią formą żelaza, którą należy omówić, jest żelazo związane z minerałami ilastymi. W tej formie żelazo jest słabo reaktywne i związane z glinokrzemianami. Procesy, które prowadzą do powstania tej formy żelaza, nie są do końca poznane, ale uważa się, że mogą być wynikiem mikrobiologicznych reakcji oraz interakcji między różnymi minerałami żelaza a krzemianami. Fe związane z minerałami ilastymi jest mniej dostępne dla organizmów, co sprawia, że jego rola w cyklu biogeochemicznym jest nieco inna niż w przypadku form łatwo redukowalnych.

Podsumowanie:

Specjacja żelaza w osadach jest kluczowa dla zrozumienia jego roli w ekosystemach wodnych i glebowych. Żelazo występuje w wielu różnych formach, które odgrywają różne role w cyklu biogeochemicznym. W zależności od warunków środowiskowych, żelazo może występować jako składnik węglanów, tlenków, siarczków lub być związane z minerałami ilastymi. Badanie tych form pozwala lepiej zrozumieć procesy chemiczne zachodzące w środowisku oraz ich wpływ na jakość wód i gleby.

Bibliografia:

Poulton et al., 2005; Żaba et al., 2003; Mottana et al., 1977. Kopeć et al., 2014; Pieczara et al., 2015; Fortin et al., 2005. Mottana et al., 1998; Ewing, 1935; Peiffer et al., 1992. Knapik et al., 2013; Mottana et al., 1998; Morris, 1983. Van Nostrand Dorr et al., 1965; Żaba, 2003. Van der Zee et al., 2003. Canfield et al., 1987; Żaba, 2003; Mottana et al., 1977; Carmichael et al., 1986. Knapik et al., 2013; Żaba, 2003; Wijsman et al., 2001; Kayukova et al., 2019; Chepushtanova et

Page updated

Google Sites

Report abuse