Йод в природі (морська вода, грунт, рослини, тварини)

Йод в природі будучи досить рідкісним хімічним елементом (середній вміст йоду в земній корі становить 0,00004 % по масі), характеризується крайньою розсіяністю в природі. Він присутній буквально скрізь. Навіть у надчистих, здавалося б, кристалах гірського кришталю знаходять частинки йоду. Йод є в гірських породах ( його концентрація в їх більшості змінюється в межах від 0,01 до 6 мг/кг, досягаючи максимуму в багатих органічною речовиною сланцях) і грунті, в солоній і прісній воді, у повітрі, в рослинних клітинах і організмах тварин. А ось мінералів, багатих йодом, дуже мало.

Вміст йоду в морській воді

Як і більшість життєво важливих елементів, йод в природі здійснює кругообіг.

Основна кількість йоду в природі міститься у Світовому океані (близько 87 860 млн тонн, в середньому 5 х 10-5 г в одному літрі морської води). У прісних водах концентрація цього елементу складає 5 мкг/л, глобальний річний винос з річковим стоком - 185 тис. тонн.

Оскільки багато сполуки йоду добре розчиняються у воді, йод вилуговується з магматичних порід, виноситься в моря й океани. 

Також в морську воду йод змивається з поверхні грунту льодовиками, снігом, дощем, вітром і водними потоками.

У морській воді йод знаходиться у вигляді йодиду. Іони йодиду окислюються під впливом сонячного світла в елементарний йод (J, ). Морська вода, випаровуючись, піднімає в атмосферу леткі сполуки йоду, розчинені в краплях морської води. Маси йоду переносяться вітрами на континенти. Таким чином, щорічно близько 400 тис. тонн йоду випаровується з поверхні моря. Найбільше йоду накопичується в мулових водах.

З атмосфери йод повертається в грунт з дощовою водою концентрація йоду в якої коливається в межах 1,8-8,5 мкг/л. Йод легко поглинається органічними речовинами грунтів як і морських мулів. При ущільненні цих речовин та утворенні осадових гірських порід відбувається перехід частини сполук йоду в підземні грунтові води. Йод також потрапляє і в живі організми, які його концентрують, але, відмираючи, повертають йод в грунт, звідки він знову вимивається, потрапляє в океан, випаровується і все починається заново. Цикл, таким чином, замикається.

 
Йод - це елемент морів і океанів, зміст його в морській воді в кілька разів вище ніж у прісній. Випари з поверхні океану є одним з основних джерел річного приросту йоду в атмосфері.

Йод в грунтах

Зазвичай вміст йоду в грунтах коливається від 5 до 40 мг/кг (за іншими даними - від 0,1 до 40 мг/кг), але на земній кулі зустрічаються райони з підвищеним вмістом йоду, де його кількість сягає 80, а іноді і 135 мг/кг.

Практично на всій території України відзначається нестача йоду в грунтах. Одним з головних заходів, що забезпечують підвищення вмісту йоду в грунтах, а отже, і в рослинах, є застосування добрив, які містять йод («Біойодіс»). Звичайні мінеральні добрива збагачуються сполуками йоду, найчастіше туди вноситься KJ, що дозволяє збільшити вміст йоду, наприклад в багаторічних травах майже вдвічі.

Вміст йоду в грунтах є основоположним чинником забезпечення йодом людей і тварин. Вміст йоду в грунтах залежить від типу грунту, її механічного складу , рН грунтового середовища , температури і вологості.

Йод і рослини

Якщо говорити про необхідність йоду для рослин, то його не можна порівняти, скажімо, з такими елементами, як бор, марганець, цинк або мідь. Але якщо вести мову про його велику роль в хорошому функціонуванні організму людини і тварини, тоді вміст йоду в рослинах видається важливим.

Йод досить широко поширений в рослинах. Так, деякі морські водорості, наприклад фукус, ламінарія, філлофора, накопичують йоду до 1% від загальної ваги. Концентрація йоду в таких водоростях іноді перевищує вміст цього елементу в морській воді в 30 000 разів.

Хоча йод не можна вважати необхідним елементом для вищих рослин, проте додавання його є досить бажаним для стимуляції росту коренів. Йод в рослині покращує вуглеводний обмін, сприяє підвищенню вмісту аскорбінової кислоти (вітаміну С), а у водних культурах стимулює утворення вільних амінокислот.

На прикладі рослин чітко простежується такий факт, як антагонізм йоду і хлору. Вміст хлору під дією йоду знижується, це має практичне значення в плані отримання солестійких форм рослин, оскільки солестійкість рослин підвищується під впливом йоду. Причому слід зазначити, що взаємовідношення «йод-хлор» неоднозначне. Антагоністична активність іонів йоду по відношенню до хлору в кілька десятків разів сильніше, ніж у іонів хлору до йоду.

 

Вміст йоду в рослинах дуже різноманітно і коливається від буквально тисячних часток міліграма на 1 кг сухої маси до 10 мг. Рослини відрізняються наявністю певної закономірності в плані накопичення йоду. Так, було встановлено, що хоча вміст йоду в деяких видів рослин може істотно змінюватися, але порядок його змісту можна розглядати як видову ознаку. Крім того, слід зазначити, що м'ясисті гриби і овочі містять йоду більше, ніж інші рослини суші.

Серед систематичних груп підвищеним вмістом і більшою інтенсивністю накопичення йоду виділяються осокові, мохи та лишайники. Причому у вологолюбних рослин відзначається підвищений вміст і накопичення йоду.

Накопичення йоду, як правило, відзначається в надземній частині рослини, а не в кореневій. Цей факт можна пояснити тим , що ворсиста поверхня листя рослини ніби то «збирає» на собі йод. Причому саме атмосферний йод можна розглядати як один з найважливіших джерел надходження йоду в рослину .

У харчових і кормових рослинах рівні вмісту йоду повинні бути адекватними, оскільки він необхідний для нормального харчування людини і тварини.

Рослини здатні накопичувати йод, але це більше характерно для мешканців морів і океанів. Рослини суші містять йоду набагато менше, ніж морські , і по-різному накопичують цей елемент: осокові, мохи та лишайники є рекордсменами за вмістом йоду. Причому вологолюбні рослини накопичують його у великих кількостях. У рослин йод бере участь у регуляції обміну речовин, утворенні вуглеводів і вільних амінокислот.

Йод і тварини

Тварини, як і всі інші організми на планеті, здатні до накопичення того чи іншого хімічного елемента, який в їх організмі може грати або позитивну, або негативну роль, залежно від накопиченого кількості, стану організму тварини, умов навколишнього середовища, в тому числі умов харчування та інших факторів.

Не є винятком і йод. У великих кількостях цей елемент накопичують морські тварини, і його вміст в організмі цих мешканців морських глибин коливається від 0,1 до 15,0 мг на 100 г сухої речовини. У наземних тварин кількість йоду помітно нижче і складає всього лише 0,043 мг на 100 г сухої речовини.

Йод необхідний тваринам, але єдиною вивченою функцією цього елемента є участь йоду в утворенні гормонів щитовидної залози, що регулюють швидкість обміну речовин в організмі тварини. Одним з факторів, що впливають на кількість виділених щитовидною залозою гормонів, є достатній рівень йоду.

В умовах дефіциту йоду може спостерігатися зниження активності залози - гіпотиреоз, який був виявлений у собак, а також у деяких інших видів домашніх тварин. Йодна недостатність в організмі тварин викликає погіршення стану волосяного (шерстного) покриву, крім того може спостерігатися зниження здатності до народження потомства.

Слід зазначити, що тварини дуже чутливі як до надлишку, так і до нестачі йоду в організмі. Коні, наприклад, особливо чутливі до дії надлишку йоду, причому максимально нешкідливі концентрації цього елемента для них становлять лише одну десяту частку від таких для інших тварин.

Йод необхідний тваринам для утворення гормонів щитовидної залози. Недолік цього елементу призводить до ряду патологічних змін в організмі тварини. Йод є обов'язковим елементом в організмі тварин, причому морські тварини накопичують йоду набагато більше, ніж тварини суші.