Свойства соединений фтора значительно отличаются от свойств других галогенопроизводных.
Фториды щелочных металлов растворимы в воде и их растворимость уменьшается в ряду KF > NaF > LiF. Фтор образует 92 минерала, в том числе фторапатит Са10(РО4)бF2, флюорит CaF2(48,7% F), криолит 3NaF• AlF3(54,3% F), биотит, мусковит (3-4% F), фосфориты (апатиты, химически связанные в разной пропорции с фосфатами кальция) — 0,1-6% F.
Фторсодержащие минералы обычно находятся в горных породах и почвах в рассеянном состоянии, но встречаются и в виде месторождений.
Главными источниками фтора в окружающей среде, в том числе в почве, являются:
1) разрушающиеся горные породы, содержащие в среднем 0,03% F и их минералы (апатит, турмалин, биотит, мусковит, другие слюды);
2) вулканические газы;
3) газопылевые выбросы алюминиевых, сталелитейных, стекольных и фарфоровых заводов, в состав которых входят NaF, KF, NaAlF4, А1F4, CaF2, HF, SiF4;
4) фосфорные удобрения, содержащие от 1 до 4% фтора, фосфогипс (0,3-0,8% F), другие химические мелиоранты.
Фтор накапливается преимущественно в илистой фракции почв (до 70%), тогда как в песчаной фракции его содержание не превышает 0,2-4% от общего количества, поэтому глинистые почвы всегда содержат больше фтора, чем песчаные.
Природный фтор малодоступен растениям. Напротив, поступающие в почву при техногенном загрязнении соединения фтора легкорастворимы и доступны для растений. Значительная часть поступившего фтора либо фиксируется почвенными компонентами (глинистыми минералами, карбонатами кальция, соединениями фосфора), либо выщелачивается из почв легкого механического состава в нижележащие горизонты. Способность почв удерживать фтор обусловливается значениями рН почвенного раствора. Наиболее высокой поглотительной способностью по отношению к фтору характеризуются кислые почвы. По мере возрастания рН способность почв связывать фторид-ион быстро падает.
На территориях, прилегающих к алюминиевым, суперфосфатным, металлургическим заводам, значительно повышается содержание фтора в почвах и растениях. Наибольшие концентрации в почвах аридных регионов бывают приурочены к летнему периоду, в периоды дождей содержание подвижного фтора несколько снижается благодаря его связыванию твердыми фазами и частичному выщелачиванию.
Почвы на известняках сорбируют примерно в 2 раза больше фтора, чем почвы на базальтах, и в 3-4 раза больше, чем песчаные почвы. Интенсивная сорбция фтора имеет важное экологическое значение; это, в частности, снижает поступление фтора в почвенно-грунтовые воды при химическом загрязнении. Преимущественные механизмы связывания — взаимодействие фторид-иона с оксидами и гидроксидами А1 и Fe. При хемосорбции фторида на гидроксидах, вероятно, обменно выделяется в раствор ОН- и рН равновесного раствора повышается. Связывание фторид-иона гидроксидами железа зависит от концентрации F-, рН и строения минеральной фазы. Минимальное связывание наблюдается при рН более 7. В кислой среде связывание фторид-иона увеличивается в ряду гематит < лимонит < гидроксид железа.
При взаимодействии фторидов с А1(ОН)3 значительная часть гидроксида алюминия растворяется вследствие образования комплекса AlFx, если, конечно, в реагирующей системе было высокое отношение (F-):(A1). При низких соотношениях фторид-иона и алюминия твердые фазы устойчивы в диапазоне рН 4-7 и интенсивно фиксируют фторид-ион. Таким образом, избыток F- может переводить в раствор почвенный А1, но в диапазоне рН 4-7 твердый А1(ОН)3 может удалять F- из водной фазы, очищая почвенный раствор и предупреждая загрязнение фтором природных вод и растений.
Фтор вызывает сильные изменения природных почв. Добавление к почве NaF практически всегда вызывает увеличение рН, повышает растворимость органического вещества. В кислых почвах эта закономерность более выражена, чем в щелочных. Значительно увеличивается подвижность Al, Fe, Ca, умеренное увеличение характерно для Mg, К, Мп, Р. Небольшое увеличение растворимости (подвижности) выявлено для Cd, Cr, Ni, Cu, Zn, В, Мо, Ва.