12307 מאמרים - מנוע לחיפוש מאמרים - פרסום מאמרים חינם

נושא המאמר: על דשן פוספטי, בריאות וסביבה
מאת: גדעון משניאבסקי - MSc גיאוכימאי    שמור מאמר למועדפים

על דשן פוספטי, בריאות וסביבה
גדעון משניאבסקי - MSc גיאוכימאי

דברי מבוא ורקע.
היום, כל אימת שמדיינים בדשנים, הכוונה ברוב המקרים, היא לדשנים כימיים מלאכותיים, מעשה ידי אדם.
דשנים כימיים נועדו,ראש וראשונה, לשם האדרת היבולים, על ידי ספיקה מסיבית של שלושת היסודות
הקריטיים לגידולים בכלל, ולאלה החקלאיים,בפרט: החנקן, האשלגן, והזרחן. החנקן מסופק ע"י דישון
באמוניום סולפט, לאשלגן, אחראית התרכובת הסינטטית: גפרת האשלגן( K2 SO4 ), ואילו, אחרון חביב
( ואולי לא חביב) הזרחן. הוא ניתן באמצעות הדשן הנודע סופרפוספט : - מלח הסידןCaH4 ) (PO4)2 H2O )
וחומצה זרחתית H3PO4, זרחות הברזל והאלומיניום ופרורי סלע פוספט , שלא נמסו.
מייצרים הסופרפוספט מחומצה זרחתית, על מנת להעביר הזרחן לפזה מסיסה במים, וכה להפוך הזרחן קליט
לגדולים החקלאיים. לצורך ולשם ייצור הסופרפוסםט, אנו נזקקים לעפרה, או סלע- אם טבעי, אשר עבודו
הכימי ייתן לנו אתהסופרפוספט. סלע האם הטבעי, לענייננו ולעיוננו זה, הוא סלע הפוספט, מה שנהוג לכנות
בעגה המקצועית: פוספוריט.
מינרל המפתח, אשר בפוספוריט הוא האפטיט ( ביוגני על פי רוב ). השם אפטיט, דומה, אינו זר לכולם ; זהו
מינרל יוצר סלעים שכיח, המוכר גם מן הסקלה של מוס (סקלת דרגות הקושי של המינרלים, בת עשר הדרגות).
האפטיט, לשם ההשכלה הכללית, מייצג דרגת הקושי מספר חמש… לאפטיט המתגבש קריסטלוגרפית,
במערכה הכסגונאלית,נוסחה כימית, מורכבת קמעה, אם גם הגיונית, כדלהלן Ca10(PO4) 6 ( R ) 2 , כאשר
R מייצג פלואור או כלור, או הידרוכסיל.
עד הנה, אם תרצו, הכל פשוט לכאורה. ואולם שרירה בכאן מעין טעות אופטית. הסריג הגבישי של האפטיט,
הווה למעשה אכסניה מצויה ליסודות רבים ומגוונים. יסודות, אשר מכונים: יסודות דיאדוכיים; על שם
המצביאים, עוזריו של אלכסנדר מוקדון, אשר בקשו לרשת אחריו את הממלכה ההילניסטית. יסודות
דיאדוכיים, קרי: יסודות מחליפים או יסודות ממלאי מקום.
כי כן, סידן האפטיט עשוי להיות מותמר ע"י סטרוציום, או מנגן, או נתרן, על שום הקרבה ברדיוסי הקטיון שלהם.

Ca = 1.05,
Mn=0.91,
Na= 0.98

(כל המידות – באנגסטרום ).

שני אטומי סידן שבסריג, עשויים להיות מותמרים ע"י הצמד נתרן ואטום מן העפרות הנדירות (לנטנידים ):
2 Ca= Na , TR , כאשר האזון החשמלי נותר בעינו. עופרת דו-ערכית, אבץ וכן קדמיום, גם כן, עשויים לבוא
ולשבת במקום הסידן. ענין מיוחד מגלם בכאן האורניום, בדמות הקטיון המורכב: אורניל UO2 ++ ) ) ; הוא,
גם כן, יבוא במקום הסידן.
מושבת התמרות אחרת, רבת ענין ומעש, באפטיט, היא קבוצת הזרחה: PO4 . כאן, ניצב זרחן במרכזם של
מבנים טטראדריים. הוא מוחלף, ברב אם במעט, ע"י ארסן, סיליציום, וגם ובעיקר – הפחמן. ולבסוף: קבוצת
ה- R: הידרוכסיל, כלור, ופלואור,מתחרים ביניהם, גם כן.
לא יפלא, איפוא, כי באנליזות כימיות של אפטיט מפוספוריטים ברחבי העולם,אותרו, שייכים, לא שייכים,
רכוזים מקורבים של היסודות והקבוצות הבאים, באחוזים:
פלואור – עד 3.8,
כלור – עד 6.8,
דו תחמוצת הצורן – עד 0.4,
תלת תחמוצת הלנטנידים – עד 0.5,
תחמוצת הסטרונציום – עד 11,
תחמוצת המנגן – עד 0.05,
תחמוצת הנתרן – עד 0.36.
כיום, נוהגים גם להפיק אורניום למטרות סטרטגיות ( "העוגה הצהובה" ) מן הפוספוריטים, חרף העובדה
שתכולת האורניום, אשר בפוספוריט נמדדת במאיות האחוז…
וכבר כיום, מה שלא כן בעבר הקרוב, מצויים עמנו ישראלים, בריאים לכאורה, המרכזים ארסן, קדמיום
ואורניום, רחמנא ליצלן, ברקמותיהם…
מוכרים סוגים מספר של פוספוריטים, מהם כלכליים ומנוצלים, ומהם לאו. ידועים פוספוריטים של
פלואור וסידן, נושאי פחמן; זהו הפרנקוליט (francolite ) הוא סוג הפוספוריט המנוצל כאן בארץ, באורון,
מכתש חצרה, בערד ובנחל צין. קיים, אך נדיר יותר בתפוצתו, הפוספוריט: דהליט ( dahllite ) , שהוא:
קרבונט הידרוכסיל אפטיט. פוספוריטים, רובם, מקורם ראשוני, והם הווים משקע רבוד, של ים רדוד.
אך מצוי גם פוספוריט עדשתי, של נבכי וחריצי אוקיאנוס עמוקים. ישנו פוספוריט העצמות
bone phosphorite)), העשוי מקבץ או רסק עצמות, שיני דגים ושאר שרידים מבעלי חיים ימיים. וקיים גם
הגואנו primary guano)), שהוא פרש צפורים זרחתי, זרוע על איים זנוחים.
ויש גם פוספוריט, אשר מן הבחינה הגנטית, הוא מוצר של החלפה, שלמה או חלקית, של פורמציה גירית.
בשני המקרים האחרונים, עסוקנו בפוספוריטים יבשתיים, לפי מקורם. ניתן, מבחינה גיאולוגית – פטרוגרפית
למיין הפוספוריטים, כדלקמן. פוספוריט כדורי, בו תרכיזי כדורי אפטיט טובלים באבן חול, או בחרסית או
בגיר. פוספוריט חרסיתי, בו חלקיקי אפטיט מזעריים טובלים בחרסית. פוספוריט הגלאוקוניט, בו האפטיט
שרוי באסוציאציה עם המינרל גלאוקוניט. פוספוריט חולי. פוספוריט קונכייתי: שפעת שרידי חי,
במסת סלע גירי. פוספוריט אואוליטי. פוספוריט מטמורפי, אשר נתהווה במגע פוספוריט אחר עם חדירה
מגמתית. ובכל מקרה, אפטיט הפוספוריט, איננו הווה כמותית המינרל השליט; ומרבצי הפוספט, טעונים,
מן ההיבט המעשי- תעשייתי, השבחה beneficiation)).
ההשבחה נועדה לרכז המרכיב האפטיטי בעפרה, טרם עבודה לדשן. לשון אחרת: באמצעות ההשבחה,
אנו מאדירים את אחוז הזרחן שבעפרה.
פוספוריט חולי, למשל, משביחים ע"י הצפה flotation)); הפרדה גרביטציונית, בתווך נוזלי, של החול מן
האפטיט. זוהי, אל נכון, שיטת ההשבחה השגירה והנפוצה בעולם, ככל הנוגע לפוספוריטים.
שיטה אחרת, היא זו הנוהגת אצלנו באורון. זוהי שיטה ישימה לעפרה גירנית; קליית העפרה בתנור,
בטמפרטורות גבוהות ( מסדר גודל של כאלף מעלות צלזיוס ) , אשר בעטייה נפסד הגיר
(CaCO3 ), בשל פרוק טרמי, ועובר לסיד.
2CO + CaCO3 ----CaO
2 + H2O ----Ca(OH) CaO
עתה, עם הגיענו למצב של עפרה מושבחת, הננו ערוכים לשלב הבא: ייצור והפקה של דשן הסופרפוספט.
והתהליך – בסיסי ופשוט לאין שיעור. תוקפים העפרה בחומצה, חומצה גפריתנית.
+ 2HF 7CaSO4+H2SO4=3CaH4(PO4)2+7F32Ca5(PO4)
מעיון בנוסחה, יסיק כל בר בי רב, לו ידע בסיסי בכימיה, כי זולתי סופרפוספט, מתקבלים
בריאקציה גם תוצרי לוואי: האחד – גבס , והאחר – חומצה הידרופלואורית,עליהם נייחד עוד הדבור
להלן.

תרכובות פלואור.
מינרל האפטיט, כמו גם עצמות ושניים, מכיל פלואור. תכולת הפלואור, אגב, עולה עם השנים.
בפלואור-אפטיט, בהתאם לאנליזות כימיות – בין 2 ל- 3.8 אחוזים, של פלואור. זאת ועוד אחרת:
כל אפטיט, אם מינרלי אם ביוגני, מעכל ומקבע אל קרבו, במרוצת שנים ובאורח ספונטני,
פלואור. פלואור, כאמור , הוא המחמצן בהא הידיעה ותכונות החמצון שלו, עולות על אלו של החמצן.
פלואור fluorine )) , כמו גם פלואורידים fluorides)), בהיקלעם לגוף החי, בוראים כנראה רדיקלים
חופשיים. ומכאן ועד לתחלואת לב, כלי דם, סרטן, אין הדרך רחוקה עוד…
40 עובדים, במפעל לדשנים פוספטיים, בצפונה של סין, שמשו אובייקט למחקר מדעי, באחרונה. הם היו
חשופים, מי ברב ומי במעט, למזהמים הבאים: מימן פלואורי, סיליציום פלואוריד SiF4) ( ,
ואבק נושא פלואורידים, אמוניה ודו תחמוצת הגפרית. נבדקו לימפוציטים בדמם הורידי של העובדים
הסינים ; נמצאו סטיות כרומוזומליות לצד גלעיני תא ננסיים (micronuclei ).
כאן הזמן והמקום לייחד המחשבה לדרכי ניוד הפלואור, מסריג האפטיט אל הסביבה.
שניים המה תהליכים כימיים- תעשייתיים, רלבנטיים לענין זה.
א. הגבה של הפוספט עם חומצה.
ב. השבחת פוספט בקלייה.
בשיטת ההשבחה של פוספוריט גירי, כזו הנוהגת אצלנו, באורון, עוברת העפרה טפול טרמי,
בטמפרטורות, מסדר גודל של 900 עד 1000 מעלות צלזיוס. מתארעה דיסוציאציה טרמית של פחמת הסידן,
הוא הגיר המארח. יחד עם זאת נוטש פלואור את סריג האפטיט בדמויות: החומצה הנדיפה: מימן פלואורי
והסיליציום פלואוריד. האחרונה, למען האמת, הריהי סיליקט; יחיד הנודע כנדיף בטמפרטורות רגילות.
הסיליציום ( מתמיר הזרחן באפטיט ) אוחז בארבעה אטומי פלואור, סדורים בקצוות טטראדרון…
תחבורת השניים , בקולחין של מפעל, בוראה את הנתריום סיליציום פלואוריד Na2SiF6)).
זהו, למעשה מוצר התמוססות של השתיים…
ולאקטואליה: - יש בכוונת המחוקק בישראל לאכוף עלינו התרכובת האחרונה במי השתייה, למען בריאות
שיני ילדינו…
כאן ראוי אולי להזכיר, כי פלואור, בשל תכונותיו הכימיות, רכש לו, זה מכבר , מקום של כבוד בתעשייה
הכימית. פלואור שימש ומשמש בתהליכי השבחת בצרי ברזל, או אלומיניום, למשל, לצד תפקודו
בהשבחת אורניום, למטרות סטרטגיות, דהיידנא…
ומאז שחר המאה החולפת, טרדה את התעשיינים השאלה: מה לעשות והיאך להפטר מעודפי פלואור,
פלואורידים ושאר תרכובות פלואור, לא רצויים; לפי שאלה, אחרונים היוו והווים טורדנה סביבתית
רעילה ועילה לתביעות נזיקין רבות… או אז עלה כנראה ואומץ רעיון ההפלרה.
בהפלרת מי השתייה הוחל בארה"ב עוד בשנות הארבעים למאה החולפת. זאת לאחר שמחקרים איששו,
כביכול, הטובה הגלומה בהפלרה, לענין מניעת עששת השיניים… אותה העת אגב, נערכו נסויים בקנה
מידה נרחב בכיוונים של הפרדת האורניום ופתוח הפצצה האטומית…
ואולם, חרף ובנגוד להמלצות WHO , ארגון הבריאות העולמי, ב- 1969, להפלרת מי השתייה, הרי
מדינות אירופאיות,כמו: צרפת, הולנד, בלגיה, לוכסנבורג, דנמרק, שבדיה, נורבגיה, גרמניה, אוסטריה,
חלקים מבריטניה ושוויץ, פינלנד, וכן : סין ויפן, לא חברו למסע ההפלרה ואף אסרו עליה…
ולמעשה 98% ממדינות אירופה, אוסרות היום על הפלרת המים בתחומיהן. מחקרים מאוחרים, אגב, הראו
כי פלואור מוסף למי השתייה, לא זו בלבד שאיננו תורם למניעת העששת, הוא גם מכתים השיניים
וגורם, בטווח הרחוק לשבירות העצם. פלואוריד הוא, אליבא דאמת, הכימיקל היחיד והמיוחד,
המוסף למי השתייה, למטרה של ריפוי. כל שאר כימיקלים מוספים למים, נועדו לשפר איכות המים
ובטיחותם. עובדה שוררת ומעניינת היא, כי בארה"ב, כל תוספים תזונתיים של פלואוריד נתנים
להשגה, רק עם מרשם של רופא. שום תכשיר של פלואור, לבד ממשחות השיניים, לא זכה לאישורו
של ה- FDA , שם. 90% מן הפלואור, לצרכי הפלרת מים, בארצות הברית, מקורם בשפכים ותוצרי הלווין
של תעשיית הדשנים הפוספטיים. ורק לאחרונה נתנה ארה"ב את הדעת לעובדה המצערת, כי החומצה:
מימן סיליציום פלואוריד H2SiF6)), הנוהגת שם לשם ההפלרה, נושאת אי-ניקיונות, בכמויות מזעריות אמנם,
של המתכות, כבדות ובלתי ראויות לאורגנים החי, כמו: עופרת, כספית וארסן.
הבה ונתמקד בארסן. במי שתייה מופלרים בארה"ב, נמדדו ונמצאו 0.43 חלקים לביליון ארסן.
לארסן – הכבוד "לכהן" כמחולל הסרטן מספר אחד ( סרטני העור, הריאה, והשלפוחית, בעיקר ).
עתה, עפ"י האקדמיה הלאומית למדעים, של ארה"ב, רכוז של 0.5 חלקים לביליון של ארסן במי השתייה,
הווה סיכון של אחד לרבבה לפתוח סרטן. מחקר מפינלנד קובע, כי לשותים מים עם 0.1-0.5 חלקים לביליון
ארסן- סיכון, גדול בחמישים אחוזים, ללקות בסרטן שלפוחית השתן, מאשר לאלה השותים מים אחרים,
בלתי נגועים. רמות גבוהות יחסית של ארסן אותרו בדמם של ילדים רכים בארה"ב. הזהום בפלואור
מחיש קליטת העופרת למוח. כלום נתן מי את דעתו לכך, כי גל האלימות הגואה, בעולם ובמקומותינו-
סיבתו נעוצה בזהום רווח בעופרת? אפשר.
עדרי צאן ובקר, בסמוך למפעלי פוספטים בפלורידה, חלו ומתו;
יבולים חקלאיים, נשחתו. כל זאת, בשל פליטות אטמוספיריות של מימן פלואורי. ובסיפא של פרק,
ארוך ונוגה זה, לא ייפלא כי הפלואור נפקד, משום מה, מרשימת היסודות בבדיקות השיער של מעבדה
פדראלית, גדולה וחשובה…
פוספוגבס.
פוספוגבס Phosphogypsum)) , היה והווה עד עצם היום הזה, מוצר לוואי ובעייה טורדנית לתעשיית
הסופרפוספט. הגבס לכשעצמו, איננו מזיק. ברם, הפוספוגבס – רעיל. וזאת, משני טעמים בעיקר:
א. הוא נושא שרידי חומצה העשויה בתנאים מסויימים, לחלחל ולסכן בטיחותם של מי התהום.
ב. הפוספוגבס הוא מקור לקרינה ראדיואקטיבית. שכן, הוא נושא יסודות קורנים radinuclides) ),
כמו ראדיום, למשל.
פוספוגבס, המתקבל לאחר גריסה, טחינה ועבוד בחומצה עוקבים, של פוספוריט, עשוי להכיל, עד פי
ששים יותר, מן היסודות הקורנים ( אורניום וראדיום, בעיקר ), בהשוואה לסביבה הסלעית הטבעית
בכלל, ולפוספוריט, בפרט. בעולם כולו, מפיקים, מדי שנה, עשרות מיליוני טונות של פוספוגבס.
זאת, כאשר בארה"ב, לבד, נצברו, למן שחר המאה החולפת, כעשרה ביליון טונות של פוספוגבס.
ולשם הפרופורציה: הפקה של 1 טון דשן חומצה זרחתית, כרוכה בקבלת 4.5 טונות של סולפט הסידן,
הוא הפוספוגבס. מתכות ותרכבות מזהמות, בנוסף לקורנות, כמו: פלואורידים, כלורידים, עפרות
נדירות, קדמיום, אבץ וכרומיום, מוצאים דרכם ומתרכזים, כאמור, בפוספוגבס. בארצות הברית של
אמריקה, בלבד, מצויים, בין עשרים לשלושים, מפעלים לייצור דשן פוספטי; 12 מהם- בפלורידה.
ערימות הפוספוגבס, כשבעים במספר, בארה"ב, מתנשאות לגבהים של עשרות מטרים והן מטרד
אקולוגי מובהק. ולסיפא של פרק זה – קורטוב נופך מקומי-אישי. עוד בשנות השבעים, זכורני,
נתלוויתי לנציג מפעלי דשנים וחומרים כימיים,שבחיפה, לסיורי שדה במטרה לאתר מקום הולם לשפיכת
פסולות הגבס, אשר נצטברו, כאבן שאין לה הופכין, בחצרות המפעל. זאת לאחר שחכמי המפעל
הגיעו למסקנה, כי הפוספוגבס לא יסכון לשמש תוסף למלט מקומי, באשר הוא יוצר, ברבות ימים
פריחה זהובה, של נתרן פוספט על הקירות. איש לא נתן אז דעתו לקרינה ראדיואקטיבית ולזהום
אפשרי של מי התהום.

קרינה.
פוספוריטים ומוצריהם מכילים היסוד הקורן ראדיואקטיבית: אורניום. והדברים אמורים באיזוטופ
האורניום : U 238 . זהו איזוטופ האב לשורה ארוכה, בת ארבע עשרה אלמנטים קורנים, עד לאיזוטופ
העופרת: Pb 206 היציב. האורניום, בפלטו קרינת אלפא יעבור, תחילה לתוריום ( Th 232 ) וזה האחרון
ימשיך ויתפרק… בשורה זאת יווצרו גם הראדיום Ra 226)) וכן הגז ראדון; ראדיואקטיביים, שניהם.
למן שנות החמישים, של המאה שעברה, נסתמנו דישון מתגבר ומתעצם של שדות הטבק, בדשן פוספטי.
ובד בבד עם מגמה זו, עצמו ורבו מקרי סרטן הריאות ותחלואת הלב בקרב המעשנים. אין, אגב, ברשומות
ההסטוריות, מידע על תחלואה דומה אצל האינדיאנים…האם לא הגיעה העת לצרוך טבק אורגני,
אם בכלל?
אבק נישא ברוח מערימות הפוספוגבס, מכיל אורניום וראדיום קורנים ראדיואקטיבית. אנו, נושמים,
בבלי דעת, אבק ממאיר זה. כמו כן, שורה הגז ראדון (Rn 222), תוצר פרוק של Ra 226)), בסמוך
למצבורי פוספוגבס, והוא, גם כן, חודר אלינו, דרך דרכי הנשימה. המודעות לסכנות הקרינה, אורבות
לעובדים במפעלי הפוספטים, גברה מאד לאחרונה. וכבר מדברים על הנהגת אמצעי מיגון נגד
הקרינה, במפעלי כריית הפוספטים והשבחתם.

מקורות.
Dana’s Textbook of Mineralogy (4th edition) 1958.
Lazarenko E.K., Mineralogy Course (Russian) Moscow 1963.
. Industrial requisites as to ore deposites (Phosphates) (Russian) Moscow 1959
מידע מן האינטרנט.


--------------------------------------------------------------------------------

גדעון משניאבסקי - MSc גיאוכימאי, מוסמך האוניברסיטה העברית בירושלים. שימש בעבר יועץ למדען הראשי בתמ"ת, כתב מספר פרסומים בגיאולוגיה ובפליאונטולוגיה.