Ученые объяснили появление богатого стронцием барита в океанах
Разгадывая научную загадку, исследователи из Хьюстонского университета и национальных лабораторий США открыли новый способ удаления токсинов из воды, включая очистку побочных продуктов гидроразрыва.
Специалисты рассмотрели парадоксальное явление – распространение в морской воде барита, часто смешанного со стронцием, сообщает eurekalert.org. Для естественного формирования соединения она недостаточно насыщена ионами бария и сульфата, объяснила ответственный автор работы, Янди Ху из Хьюстонского университета. Сульфат стронция растворяется в воде гораздо лучше сульфата бария. Следовательно, его термодинамические уровни в осадке должны быть низкими. Но это не так. Отталкиваясь от полевых наблюдений, показавших связь высоких концентраций барита со стронцием с присутствием органики, специалисты начали исследование.
Результаты их работы представлены в Proceedings of the National Academy of Sciences. В команду входили сотрудники Ок-Риджской и Тихоокеанской северо-западной национальных лабораторий.
«Оставалось неясным, как барит выпадает в осадок в морской воде. Как и причина высоких концентраций стронция в соединении», — написали авторы.
Исследователи решили понять связь минерала и органики. Для этого они использовали органические пленки в ненасыщенных и перенасыщенных растворах, фиксируя зарождение кристаллов барита. Тесты показали быстрый рост минерала. На границе сред раствора и органической пленки наблюдалась непрерывное образование барита. Здесь создалась микросреда, отличающаяся от условий в жидкости, объяснила Ху.
«Органика может обогащать ионы из основного объема раствора, перенасыщая его на границе сред», — добавила автор.
Меньшая энергия нуклеации стронция обеспечивала его внедрение в осажденный барит. Объяснив парадокс, ученые также смогли лучше понять принципы формирования твердых веществ. Это поможет создать новые методы удаления токсинов из воды и других жидкостей. Так, специалисты смогут эффективнее очищать от стронция побочные продукты гидроразрыва.
«Мы показали, что присутствие органики позволяет активнее извлекать элемент. В отличие от барита, который сравнительно легко удалить добавлением сульфата, очистка от стронция более сложная», — сказала Ху.
