Кла́рковое число́ (или кларки элементов, ещё чаще говорят просто кларк элемента) — числа, выражающие среднее содержание химических элементов в земной коре, гидросфере, Земле, космических телах, геохимических или космохимических системах и др., по отношению к общей массе этой системы.
Кларковое число | |
---|---|
Названо в честь |
![image](https://www.wikidata.ru-ru.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEucnUtcnUubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpODFMelUyTDFKbGJHRjBhWFpsWDJGaWRXNWtZVzVqWlY5dlpsOWxiR1Z0Wlc1MGN5NXdibWN2TXpBd2NIZ3RVbVZzWVhScGRtVmZZV0oxYm1SaGJtTmxYMjltWDJWc1pXMWxiblJ6TG5CdVp3PT0ucG5n.png)
Виды кларков
Различают весовые (измеряются в %, г/т, г/кг или г/г) и атомные (в % от числа атомов) кларки. Обобщение данных по химическому составу различных горных пород, слагающих земную кору, с учётом их распространения до глубин 16 км впервые было сделано американским учёным Ф. У. Кларком (1889). Полученные им числа процентного содержания химических элементов в составе земной коры, впоследствии несколько уточнённые А. Е. Ферсманом, по предложению последнего были названы числами Кларка или кларками.
Средние содержания элементов в земной коре, в современном понимании её как верхнего слоя планеты выше (границы Мохоровичича), вычислены (А. П. Виноградовым) (1962), американским учёным С. Р. Тейлором (1964), немецким — (К. Г. Ведеполем) (1967). Преобладают элементы малых порядковых номеров: 15 наиболее распространённых элементов, кларки которых выше 100 г/т, обладают порядковыми номерами до 26 (Fe). Элементы с чётными порядковыми номерами слагают 87 % массы земной коры, а с нечётными — только 13 %; это является следствием большей энергии связи и, следовательно, большей устойчивости и большего выхода при нуклеосинтезе для ядер с чётным числом нуклонов.
Средний химический состав Земли в целом рассчитывался на основании данных о содержании элементов в метеоритах (см. Геохимия). Так как кларки элементов служат эталоном сравнения пониженных или повышенных концентраций химических элементов в месторождениях полезных ископаемых, горных породах или целых регионах, знание их важно при поисках и промышленной оценке месторождений полезных ископаемых; они позволяют также судить о нарушении обычных отношений между сходными элементами (хлор — бром, ниобий — тантал) и тем самым указывают на различные физико-химические факторы, нарушившие эти равновесные отношения.
В процессах миграции элементов кларки элементов являются количественным показателем их концентрации.
Кларки элементов в земной коре согласно разным авторам
Все значения ниже приведены в мг/кг (эквивалентно г/т, млн−1, ppm)
Элемент | Символ | Clarke & Washington 1924 | Ферсман (1933—1939) | Goldschmidt (1937) | Виноградов (1949) | Виноградов (1962) | Taylor (1964) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Актиний | Ac | - | - | - | x·10−10 | - | - |
Серебро | Ag | 0,0x | 0,1 | 0,02 | 0,1 | 0,07 | 0,07 |
Алюминий | Al | 75100 | 74500 | 81300 | 88000 | 80500 | 82300 |
Аргон | Ar | - | 4 | - | - | - | - |
Мышьяк | As | x | 5 | 5 | 5 | 1,7 | 1,8 |
Золото | Au | 0,00x | 0,005 | 0,001 | 0,005 | 0,0043 | 0,004 |
Бор | B | 10 | 50 | 10 | 3 | 12 | 10 |
Барий | Ba | 470 | 500 | 430 | 500 | 650 | 425 |
Бериллий | Be | 10 | 4 | 6 | 6 | 3,8 | 2,8 |
Висмут | Bi | 0,0x | 0,1 | 0,2 | 0,2 | 0,009 | 0,17 |
Бром | Br | x | 10 | 2,5 | 1,6 | 2,1 | 2,5 |
Углерод | C | 870 | 3500 | 320 | 1000 | 230 | 200 |
Кальций | Ca | 33900 | 32500 | 36300 | 36000 | 29600 | 41500 |
Кадмий | Cd | 0,x | 5 | 0,18 | 5 | 0,13 | 0,2 |
Церий | Ce | - | 29 | 41,6 | 45 | 70 | 60 |
Хлор | Cl | 1900 | 2000 | 480 | 450 | 170 | 130 |
Кобальт | Co | 100 | 20 | 40 | 30 | 18 | 25 |
Хром | Cr | 330 | 300 | 200 | 200 | 83 | 100 |
Цезий | Cs | 0,00x | 10 | 3,2 | 7 | 3,7 | 3 |
Медь | Cu | 100 | 100 | 70 | 100 | 47 | 55 |
Диспрозий | Dy | - | 7,5 | 4,47 | 4,5 | 5 | 3 |
Эрбий | Er | - | 6,5 | 2,47 | 4 | 3,3 | 2,8 |
Европий | Eu | - | 0,2 | 1,06 | 1,2 | 1,3 | 1,2 |
Фтор | F | 270 | 800 | 800 | 270 | 660 | 625 |
Железо | Fe | 47000 | 42000 | 50000 | 51000 | 46500 | 56300 |
Галлий | Ga | x·10−5 | 1 | 15 | 15 | 19 | 15 |
Гадолиний | Gd | - | 7,5 | 6,36 | 10 | 8 | 5,4 |
Германий | Ge | x·10−5 | 4 | 7 | 7 | 1,4 | 1,5 |
Водород | H | 8800 | 10000 | - | 1500 | - | - |
Гелий | He | - | 0,01 | - | - | - | - |
Гафний | Hf | 30 | 4 | 4,5 | 3,2 | 1 | 3 |
Ртуть | Hg | 0,x | 0,05 | 0,5 | 0,07 | 0,083 | 0,08 |
Гольмий | Ho | - | 1 | 1,15 | 1,3 | 1,7 | 1,2 |
Иод | I | 0,x | 10 | 0,3 | 0,5 | 0,4 | 0,5 |
Индий | In | x·10−5 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,25 | 0,1 |
Иридий | Ir | x·10−4 | 0,01 | 0,001 | 0,001 | - | - |
Калий | K | 24000 | 23500 | 25900 | 26000 | 25000 | 20900 |
Криптон | Kr | - | 2·10−4 | - | - | - | - |
Лантан | La | - | 6,5 | 18,3 | 18 | 29 | 30 |
Литий | Li | 40 | 50 | 65 | 65 | 32 | 20 |
Лютеций | Lu | - | 1,7 | 0,75 | 1 | 0,8 | 0,5 |
Магний | Mg | 19400 | 23500 | 20900 | 21000 | 18700 | 23300 |
Марганец | Mn | 800 | 1000 | 1000 | 900 | 1000 | 950 |
Молибден | Mo | x | 10 | 2,3 | 3 | 1,1 | 1,5 |
Азот | N | 300 | 400 | - | 100 | 19 | 20 |
Натрий | Na | 26400 | 24000 | 28300 | 26400 | 25000 | 23600 |
Ниобий | Nb | - | 0,32 | 20 | 10 | 20 | 20 |
Неодим | Nd | - | 17 | 23,9 | 25 | 37 | 28 |
Неон | Ne | - | 0,005 | - | - | - | - |
Никель | Ni | 180 | 200 | 100 | 80 | 58 | 75 |
Кислород | O | 495200 | 491300 | 466000 | 470000 | 470000 | 464000 |
Осмий | Os | x·10−4 | 0,05 | - | 0,05 | - | - |
Фосфор | P | 1200 | 1200 | 1200 | 800 | 930 | 1050 |
Протактиний | Pa | - | 7·10−7 | - | 10−6 | - | - |
Свинец | Pb | 20 | 16 | 16 | 16 | 16 | 12,5 |
Палладий | Pd | x·10−5 | 0,05 | 0,01 | 0,01 | 0,013 | - |
Полоний | Po | - | 0,05 | - | 2·10−10 | - | - |
Празеодим | Pr | - | 4,5 | 5,53 | 7 | 9 | 8,2 |
Платина | Pt | 0,00x | 0,2 | 0,005 | 0,005 | - | - |
Радий | Ra | x·10−6 | 2·10−6 | - | 10−6 | - | - |
Рубидий | Rb | x | 80 | 280 | 300 | 150 | 90 |
Рений | Re | - | 0,001 | 0,001 | 0,001 | 7·10−4 | - |
Родий | Rh | x·10−5 | 0,01 | 0,001 | 0,001 | - | - |
Радон | Rn | - | ? | - | 7·10−12 | - | - |
Рутений | Ru | x·10−5 | 0,05 | - | 0,005 | - | - |
Сера | S | 480 | 1000 | 520 | 500 | 470 | 260 |
Сурьма | Sb | 0,x | 0,5 | (1) | 0,4 | 0,5 | 0,2 |
Скандий | Sc | 0,x | 6 | 5 | 6 | 10 | 22 |
Селен | Se | 0,0x | 0,8 | 0,09 | 0,6 | 0,05 | 0,05 |
Кремний | Si | 257500 | 260000 | 277200 | 276000 | 295000 | 281500 |
Самарий | Sm | - | 7 | 6,47 | 7 | 8 | 6 |
Олово | Sn | x | 80 | 40 | 40 | 2,5 | 2 |
Стронций | Sr | 170 | 350 | 150 | 400 | 340 | 375 |
Тантал | Ta | - | 0,24 | 2,1 | 2 | 2,5 | 2 |
Тербий | Tb | - | 1 | 0,91 | 1,5 | 4,3 | 0,9 |
Технеций | Tc | - | 0,001 | - | - | - | - |
Теллур | Te | 0,00x | 0,01 | (0,0018?) | 0,01 | 0,001 | - |
Торий | Th | 20 | 10 | 11,5 | 8 | 13 | 9,6 |
Титан | Ti | 5800 | 6100 | 4400 | 6000 | 4500 | 5700 |
Таллий | Tl | x·10−4 | 0,1 | 0,3 | 3 | 1 | 0,45 |
(Тулий) | Tm | - | 1 | 0,2 | 0,8 | 0,27 | 0,48 |
Уран | U | 80 | 4 | 4 | 3 | 2,5 | 2,7 |
Ванадий | V | 160 | 200 | 150 | 150 | 90 | 135 |
Вольфрам | W | 50 | 70 | 1 | 1 | 1,3 | 1,5 |
Ксенон | Xe | - | 3·10−5 | - | - | - | - |
Иттрий | Y | - | 50 | 28,1 | 28 | 29 | 33 |
(Иттербий) | Yb | - | 8 | 2,66 | 3 | 0,33 | 3 |
Цинк | Zn | 40 | 200 | 80 | 50 | 83 | 70 |
Цирконий | Zr | 230 | 250 | 220 | 200 | 170 | 165 |
Кларки элементов в гидросфере
(По А. П. Виноградову (1967), с дополнениями по В. Н. Иваненко, В. В. Гордееву и А. П. Лисицину (1979) и В. В. Гордееву (1983) Все значения ниже приведены в мг/кг (эквивалентно г/т, млн−1, ppm). Кларки главных элементов морской воды рассчитаны для средней солёности 34,887 промилле.
Элемент | Атомный номер | Кларки морской воды | Кларки речной воды (растворённая форма) |
---|---|---|---|
Водород | 1 | 108000 | 111900 |
Гелий | 2 | 5·10−6 | - |
Литий | 3 | 0,18 | 2,5·10−3 |
Бериллий | 4 | 5·10−6 | - |
Бор | 5 | 4,4 | 0,02 |
Углерод (неорг.) | 6 | 28 | 7,9 |
Азот | 7 | 0,5 | - |
Кислород | 8 | 859000 | 888000 |
Фтор | 9 | 1,3 | 0,1 |
Неон | 10 | 10−4 | - |
Натрий | 11 | 10670 | 5 |
Магний | 12 | 1280 | 2,9 |
Алюминий | 13 | 10−3 | 0,16 |
Кремний | 14 | 2,1 | 6 |
Фосфор | 15 | 0,06 | 0,04 |
Сера | 16 | 898 | 3,8 |
Хлор | 17 | 19190 | 5,5 |
Аргон | 18 | 0,1 | - |
Калий | 19 | 396 | 2 |
Кальций | 20 | 408 | 12 |
Скандий | 21 | 8·10−7 | 4·10−6 |
Титан | 22 | 10−3 | 3·10−3 |
Ванадий | 23 | 2·10−3 | 10−3 |
Хром | 24 | 2,5·10−4 | 10−3 |
Марганец | 25 | 10−4 | 0,01 |
Железо | 26 | 5·10−3 | 0,04 |
Кобальт | 27 | 3·10−5 | 3·10−4 |
Никель | 28 | 5·10−4 | 2,5·10−3 |
Медь | 29 | 2,5·10−4 | 7·10−3 |
Цинк | 30 | 10−3 | 0,02 |
Галлий | 31 | 2·10−5 | 10−4 |
Германий | 32 | 5·10−5 | 7·10−5 |
Мышьяк | 33 | 2·10−3 | 2·10−3 |
Селен | 34 | 10−4 | 2·10−4 |
Бром | 35 | 67 | 0,02 |
Криптон | 36 | 10−4 | - |
Рубидий | 37 | 0,12 | 2·10−3 |
Стронций | 38 | 7,9 | 0,05 |
Иттрий | 39 | 1,3·10−5 | 7·10−4 |
Цирконий | 40 | 2,6·10−5 | 2,6·10−3 |
Ниобий | 41 | 5·10−6 | 10−6 |
Молибден | 42 | 0,01 | 10−3 |
Технеций | 43 | - | - |
Рутений | 44 | 10−7 | - |
Родий | 45 | - | - |
Палладий | 46 | - | - |
Серебро | 47 | 10−4 | 2·10−4 |
Кадмий | 48 | 7·10−5 | 2·10−4 |
Индий | 49 | 10−6 | - |
Олово | 50 | 10−5 | 4·10−5 |
Сурьма | 51 | 3·10−6 | 10−3 |
Теллур | 52 | - | - |
Иод | 53 | 0,05 | 2·10−3 |
Ксенон | 54 | 10−4 | - |
Цезий | 55 | 3·10−4 | 3·10−5 |
Барий | 56 | 0,018 | 0,03 |
Лантан | 57 | 3·10−6 | 5·10−5 |
Церий | 58 | 1,2·10−6 | 8·10−5 |
Празеодим | 59 | 6,4·10−7 | 7·10−6 |
Неодим | 60 | 2,5·10−6 | 4·10−5 |
Прометий | 61 | - | - |
Самарий | 62 | 4,5·10−7 | 8·10−6 |
Европий | 63 | 1,2·10−7 | 10−6 |
Гадолиний | 64 | 7·10−7 | 8·10−6 |
Тербий | 65 | 1,4·10−7 | 10−6 |
Диспрозий | 66 | 8,2·10−7 | 5·10−6 |
Гольмий | 67 | 2,2·10−7 | 10−6 |
Эрбий | 68 | 7,4·10−7 | 4·10−6 |
(Тулий) | 69 | 1,5·10−7 | 10−6 |
(Иттербий) | 70 | 8,2·10−7 | 4·10−6 |
Лютеций | 71 | 1,5·10−7 | 10−6 |
Гафний | 72 | - | - |
Тантал | 73 | - | - |
Вольфрам | 74 | 10−4 | 3·10−5 |
Рений | 75 | 10−5 | - |
Осмий | 76 | 10−6 | - |
Иридий | 77 | - | - |
Платина | 78 | - | - |
Золото | 79 | 4·10−6 | 2·10−6 |
Ртуть | 80 | 3·10−5 | 7·10−5 |
Таллий | 81 | 10−5 | 10−3 |
Свинец | 82 | 3·10−5 | 10−3 |
Висмут | 83 | 3·10−5 | - |
Полоний | 84 | - | - |
Астат | 85 | - | - |
Радон | 86 | 6·10−16 | - |
Франций | 87 | - | - |
Радий | 88 | 10−10 | - |
Актиний | 89 | 10−16 | - |
Торий | 90 | 10−7 | 10−4 |
Протактиний | 91 | 10−10 | - |
Уран | 92 | 3·10−3 | 5·10−4 |
Кларки элементов в городских почвах
Ниже приведены кларки химических элементов, установленные в почвах селитебных (городских) ландшафтов для конца XX – начала XXI вв. Все содержания даны в мг/кг (эквивалентно г/т, млн−1, ppm). Распространенность и распределение химических элементов изучены В.А. Алексеенко и А.В. Алексеенко при содействии академика (Н.П. Лаверова) в почвах более чем 300 населенных пунктов. Работы проводились в течение 15 лет и позволили обобщить как данные собственных опробований почв, так и значительное число опубликованных исследований, посвященных загрязнению городских почв во многих странах. Подробная информация о методике расчета кларков городских почв и использованных данных приведена в статьях и двух монографиях.
Городские почвы формируются под постоянным и интенсивным воздействием антропогенной деятельности. Можно считать, что эти почвы испытали наибольшее техногенное давление по сравнению с другими геохимическими системами биосферы и Земли в целом. Установление кларков городских почв обусловлено необходимостью применять некие «отправные точки» отсчета содержаний, своеобразные «реперы» для последующих выводов о загрязнении почв населенных пунктов. Использование различных вариантов предельно допустимых концентраций элементов достаточно сложно, так как они (ПДК, ОДК и т.п.) устанавливаются довольно произвольно и весьма различны в разных странах. Довольно часто для этих целей в геохимических исследованиях окружающей среды используются кларковые содержания. Установленные кларки почв населенных пунктов являются их геохимической (эколого-геохимической) характеристикой, отражающей совместное воздействие техногенных и природных процессов, происходящих в определенном временном срезе. С развитием науки и техники значения приводимых кларков могут постепенно изменяться. Скорость таких изменений пока невозможно предсказать, но впервые приводимые значения кларков могут быть использованы как стандарты содержаний элементов в городских почвах начала XXI в.
Элемент | Символ | Атомный номер | Кларк городских почв |
---|---|---|---|
Серебро | Ag | 47 | 0,37 |
Алюминий | Al | 13 | 38200 |
Мышьяк | As | 33 | 15,9 |
Бор | B | 5 | 45 |
Барий | Ba | 56 | 853,12 |
Бериллий | Be | 4 | 3,3 |
Висмут | Bi | 83 | 1,12 |
Углерод | C | 6 | 45100 |
Кальций | Ca | 20 | 53800 |
Кадмий | Cd | 48 | 0,9 |
Хлор | Cl | 17 | 285 |
Кобальт | Co | 27 | 14,1 |
Хром | Cr | 24 | 80 |
Цезий | Cs | 55 | 5,0 |
Медь | Cu | 29 | 39 |
Железо | Fe | 26 | 22300 |
Галлий | Ga | 31 | 16,2 |
Германий | Ge | 32 | 1,8 |
Водород | H | 1 | 15000 |
Ртуть | Hg | 80 | 0,88 |
Калий | K | 19 | 13400 |
Лантан | La | 57 | 34 |
Литий | Li | 3 | 49,5 |
Магний | Mg | 12 | 7900 |
Марганец | Mn | 25 | 729 |
Молибден | Mo | 42 | 2,4 |
Азот | N | 7 | 10000 |
Натрий | Na | 11 | 5800 |
Ниобий | Nb | 41 | 15,7 |
Никель | Ni | 28 | 33 |
Кислород | O | 8 | 490000 |
Фосфор | P | 15 | 1200 |
Свинец | Pb | 82 | 54,5 |
Рубидий | Rb | 37 | 58 |
Сера | S | 16 | 1200 |
Сурьма | Sb | 51 | 1,0 |
Скандий | Sc | 21 | 9,4 |
Кремний | Si | 14 | 289000 |
Олово | Sn | 50 | 6,8 |
Стронций | Sr | 38 | 458 |
Тантал | Ta | 73 | 1,5 |
Титан | Ti | 22 | 4758 |
Таллий | Tl | 81 | 1,1 |
Ванадий | V | 23 | 104,9 |
Вольфрам | W | 74 | 2,9 |
Иттрий | Y | 39 | 23,4 |
(Иттербий) | Yb | 70 | 2,4 |
Цинк | Zn | 30 | 158 |
Цирконий | Zr | 40 | 255,6 |
Примечания
- Кларки / Щербина В. В. // Кварнер — Конгур. — М. : Советская энциклопедия, 1973. — С. 265—266. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 12).
- Виноградов А. П. Средние содержания химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной корыВып. 7. — С. 555—571. // Геохимия. — 1962. —
- Taylor S. R. Abundance of chemical elements in the continental crust: a new table (англ.) // Geochimica et Cosmochimica Acta. — 1964. — August (vol. 28, no. 8). — P. 1273—1285. — doi:10.1016/0016-7037(64)90129-2. — .
- Wedepohl K. H. Geochemie (нем.). — Berlin: Verlag Walter de Gruyter, 1967. — 220 S. — (Sammlung Göschen, Bd 1224-1224a/1224b).
- Clarke F. W., Washington H. S. The Composition of the Earth’s Crust // U.S. Dep. Interior, Geol. Surv.. — 1924. — Т. 770. — С. 518.
- Ферсман А. Е. Геохимия. — Природа и техника. ОНТИ, 1933, 1934, 1937 и 1939. — Т. I—IV.
- Goldschmidt V. M. Geochemische Verteilungsgesetze der Elemente, IX. Die Mengenverhältnisse der Elemente und Atomarten (нем.) // Skrifter utgitt av det Norske Videnskapsakademi i Oslo, I, Matematisk-naturvidenskapelig Klasse. — 1937. — Bd. C1, H. 4.
- Виноградов А. П. Закономерности распределения химических элементов в земной кореВып. 1. — С. 6—52. // Геохимия. — 1956. —
- Соловов А. П., Архипов А. Я., Бугров В. А. и др.: «Справочник по геохимическим поискам полезных ископаемых». М.: Недра, 1990, с.9-10
- Vladimir Alekseenko, Alexey Alekseenko. The abundances of chemical elements in urban soils // Journal of Geochemical Exploration. — 2014. — № 147 (B). — С. 245–249.
- Алексеенко В.А., Лаверов Н.П., Алексеенко А.В. Кларки химических элементов почв селитебных ландшафтов. Методика проведения исследований // Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. — 2012. — № 3. — С. 120–125. — ISSN 1991-8801.
- Алексеенко В.А., Лаверов Н.П., Алексеенко А.В. К вопросу о содержании химических элементов в почвах селитебных ландшафтов // Школа экологической геологии и рационального природопользования. — СПб., 2011. — С. 39-45.
- Алексеенко В.А., Алексеенко А.В. Химические элементы в геохимических системах. Кларки почв селитебных ландшафтов. — Ростов н/Д.: Изд-во ЮФУ, 2013. — 388 с. — 5000 экз. — .
- Алексеенко В.А., Алексеенко А.В. Химические элементы в городских почвах. — М.: Логос, 2014. — 312 с. — 1000 экз. — .
См. также
- (Содержание элементов в земной коре)
Литература
- Алексеенко В. А., Алексеенко А. В. Химические элементы в геохимических системах. Кларки почв селитебных ландшафтов от 2 апреля 2015 на Wayback Machine. — Ростов на Дону: Изд-во ЮФУ, 2013. — 388 с.
- Кухаренко А. А., Ильинский Г. А., Иванова Т. Н. и др. Кларки Хибинского массива // Записки Всесоюзного минералогического общества. 1968. Ч. 97. № 2. С. 133—149.
- Taylor S. R. Abundance of chemical elements in the continental crust: a new table (англ.) // Geochimica et Cosmochimica Acta. — 1964. — August (vol. 28, no. 8). — P. 1273—1285. — doi:10.1016/0016-7037(64)90129-2. — .
Ссылки
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер