ISI
Perkenalan
1. Penutup tanah dan kegunaannya
2. Erosi tanah (air dan angin) dan cara penanggulangannya
3. Pencemaran tanah industri
3.1 Hujan asam
3.2 Logam berat
3.3 Toksisitas timbal
4. Kebersihan tanah. Pembuangan limbah
4.1 Peran tanah dalam metabolisme
4.2 Hubungan ekologis antara tanah dan air serta limbah cair (air limbah)
4.3 Batasan beban tanah dengan limbah padat (sampah rumah tangga dan jalanan, limbah industri, lumpur kering setelah sedimentasi limbah, zat radioaktif)
4.4 Peran tanah dalam penyebaran berbagai penyakit
4.5 Dampak berbahaya dari jenis polutan utama (limbah padat dan cair) yang menyebabkan degradasi tanah
4.5.1 Netralisasi limbah cair di dalam tanah
4.5.2.1 Netralisasi limbah padat di dalam tanah
4.5.2.2 Pengumpulan dan pembuangan sampah
4.5.3 Penghapusan akhir dan menjadikan tidak berbahaya
4.6 Pembuangan limbah radioaktif
Kesimpulan
Daftar sumber yang digunakan
Perkenalan.
Sebagian tanah, baik di Rusia maupun di seluruh dunia, tidak digunakan lagi untuk pertanian setiap tahun karena berbagai alasan, yang dibahas secara rinci di UIR. Ribuan hektar lahan mengalami erosi, hujan asam, penanaman yang tidak tepat, dan limbah beracun. Untuk menghindari hal ini, Anda perlu mengetahui tindakan reklamasi yang paling produktif dan murah (Untuk definisi reklamasi, lihat bagian utama pekerjaan) yang meningkatkan kesuburan tutupan tanah, dan yang terpenting, dampak negatifnya terhadap lingkungan. tanah itu sendiri, dan bagaimana cara menghindarinya.
Studi-studi ini memberikan wawasan mengenai dampak berbahaya terhadap tanah dan telah dilakukan melalui sejumlah buku, artikel dan jurnal ilmiah yang membahas masalah tanah dan perlindungan lingkungan.
Masalah pencemaran dan degradasi tanah selalu relevan. Sekarang kita dapat menambahkan apa yang telah dikatakan bahwa saat ini pengaruh antropogenik memiliki dampak yang kuat terhadap alam dan terus berkembang, dan tanah adalah salah satu sumber utama makanan dan sandang bagi kita, belum lagi fakta bahwa kita berjalan di atasnya dan akan selalu berhubungan dekat dengannya.
1. Penutup tanah dan kegunaannya.
Tutupan tanah merupakan bentukan alam yang paling penting. Pentingnya bagi kehidupan masyarakat ditentukan oleh fakta bahwa tanah merupakan sumber makanan utama, menyediakan 97-98% sumber makanan bagi penduduk planet ini. Pada saat yang sama, penutup tanah merupakan tempat aktivitas manusia di mana produksi industri dan pertanian berada.
Menyoroti peran khusus pangan dalam kehidupan masyarakat, V.I.Lenin menyatakan: “Fondasi sebenarnya dari perekonomian adalah dana pangan.”
Sifat penutup tanah yang paling penting adalah kesuburannya, yang dipahami sebagai totalitas sifat-sifat tanah yang menjamin hasil tanaman pertanian. Kesuburan alami tanah diatur oleh cadangan nutrisi dalam tanah dan rezim air, udara dan termalnya. Peran tutupan tanah dalam produktivitas sistem ekologi terestrial sangat besar, karena tanah memberi nutrisi pada tanaman darat dengan air dan banyak senyawa serta merupakan komponen penting dari aktivitas fotosintesis tanaman. Kesuburan tanah juga bergantung pada banyaknya energi matahari yang terkumpul di dalamnya. Organisme hidup, tumbuhan dan hewan yang menghuni bumi mencatat energi matahari dalam bentuk fito- atau zoomass. Produktivitas sistem ekologi terestrial bergantung pada keseimbangan termal dan air di permukaan bumi, yang menentukan keragaman bentuk pertukaran materi dan materi dalam amplop geografis planet ini.
Menganalisis pentingnya tanah bagi produksi sosial, K. Marx mengidentifikasi dua konsep: materi bumi dan modal bumi. Yang pertama harus dipahami bumi yang muncul dalam proses perkembangan evolusionernya tanpa kemauan dan kesadaran manusia dan merupakan tempat pemukiman manusia dan sumber makanannya. Sejak tanah, dalam proses perkembangan masyarakat manusia, menjadi alat produksi, ia muncul dalam kualitas baru - kapital, yang tanpanya proses kerja tidak terpikirkan, “... karena memberikan pekerja... tempat dia berdiri... , dan prosesnya - ruang lingkup tindakannya...”. Karena alasan inilah bumi merupakan faktor universal dalam setiap aktivitas manusia.
Peran dan tempat tanah berbeda-beda dalam berbagai bidang produksi material, terutama di bidang industri dan pertanian. Dalam industri manufaktur, konstruksi, dan transportasi, bumi merupakan tempat berlangsungnya proses kerja tanpa memandang kesuburan alami tanah. Tanah memainkan peran berbeda dalam pertanian. Di bawah pengaruh tenaga manusia, kesuburan alam berubah dari potensi menjadi ekonomi. Kekhususan penggunaan sumber daya lahan di bidang pertanian mengarah pada fakta bahwa mereka bertindak dalam dua kualitas yang berbeda, sebagai objek kerja dan sebagai alat produksi. K. Marx mencatat: “Hanya dengan investasi kapital baru pada bidang-bidang tanah... manusia meningkatkan kapital tanah tanpa adanya peningkatan apa pun dalam materi bumi, yakni ruang di bumi.”
Tanah dalam pertanian berperan sebagai tenaga produktif karena kesuburan alaminya yang tidak konstan. Dengan pemanfaatan lahan yang rasional, kesuburan tersebut dapat ditingkatkan dengan memperbaiki kondisi air, udara dan panas melalui tindakan reklamasi dan meningkatkan kandungan unsur hara dalam tanah. Sebaliknya, dengan penggunaan sumber daya lahan yang tidak rasional, kesuburannya menurun sehingga mengakibatkan penurunan hasil pertanian. Di beberapa tempat, bercocok tanam menjadi mustahil, terutama di tanah yang mengandung garam dan tanah yang tererosi.
Dengan rendahnya tingkat perkembangan tenaga produktif masyarakat, perluasan produksi pangan terjadi karena masuknya lahan-lahan baru dalam pertanian, yang sejalan dengan perkembangan pertanian yang ekstensif. Hal ini difasilitasi oleh dua kondisi: ketersediaan lahan gratis dan kemungkinan bertani dengan tingkat biaya modal rata-rata per satuan luas yang terjangkau. Penggunaan sumber daya lahan dan pertanian seperti ini merupakan hal yang umum terjadi di banyak negara berkembang di dunia modern.
Pada era revolusi ilmu pengetahuan dan teknologi, terdapat perbedaan yang tajam antara sistem pertanian di negara industri dan negara berkembang. Yang pertama ditandai dengan intensifikasi pertanian dengan memanfaatkan capaian revolusi ilmu pengetahuan dan teknologi, di mana pertanian berkembang bukan karena bertambahnya luas lahan yang digarap, tetapi karena bertambahnya jumlah modal yang ditanamkan pada tanah tersebut. . Keterbatasan sumber daya lahan yang terkenal di sebagian besar negara-negara kapitalis industri, meningkatnya permintaan produk pertanian di seluruh dunia karena tingginya tingkat pertumbuhan penduduk, dan budaya pertanian yang lebih tinggi berkontribusi pada transfer pertanian di negara-negara ini kembali ke tahun 50an. di jalur pengembangan intensif. Percepatan proses intensifikasi pertanian di negara-negara kapitalis industri tidak hanya dikaitkan dengan pencapaian revolusi ilmu pengetahuan dan teknologi, tetapi terutama dengan keuntungan dari investasi modal di bidang pertanian, yang memusatkan produksi pertanian di tangan pemilik tanah besar dan menghancurkan negara-negara kecil. petani.
Pertanian berkembang dengan cara lain di negara-negara berkembang. Di antara masalah sumber daya alam yang akut di negara-negara ini, hal-hal berikut dapat diidentifikasi: standar pertanian yang rendah, yang menyebabkan degradasi tanah (peningkatan erosi, salinisasi, penurunan kesuburan) dan vegetasi alami (misalnya hutan tropis), penipisan sumber daya air, penggurunan tanah, terutama terlihat jelas di negara-negara benua Afrika. Semua faktor yang terkait dengan masalah sosial-ekonomi di negara-negara berkembang telah menyebabkan kekurangan pangan kronis di negara-negara tersebut. Jadi, pada awal tahun 80-an, dalam hal penyediaan biji-bijian (222 kg) dan daging (14 kg) per orang, negara-negara berkembang beberapa kali lebih rendah daripada negara-negara kapitalis industri. Penyelesaian masalah pangan di negara-negara berkembang tidak mungkin terpikirkan tanpa adanya transformasi sosio-ekonomi yang besar.
Di negara kita, dasar hubungan pertanahan adalah kepemilikan tanah secara nasional (nasional), yang muncul sebagai akibat dari nasionalisasi seluruh tanah. Hubungan agraria dibangun atas dasar rencana yang menurutnya pertanian harus dikembangkan di masa depan, dengan bantuan keuangan dan kredit dari negara dan penyediaan sejumlah mesin dan pupuk yang dibutuhkan. Membayar pekerja pertanian sesuai dengan kuantitas dan kualitas pekerjaan akan mendorong peningkatan standar hidup mereka secara konstan.
Penggunaan dana pertanahan secara keseluruhan dilakukan berdasarkan rencana jangka panjang negara. Contoh dari rencana tersebut adalah pengembangan lahan perawan dan lahan kosong di bagian timur negara tersebut (pertengahan tahun 50-an), yang memungkinkan untuk memperkenalkan lebih dari 41 juta hektar lahan baru menjadi lahan subur dalam waktu singkat. . Contoh lainnya adalah serangkaian tindakan yang terkait dengan pelaksanaan Program Pangan, yang bertujuan untuk mempercepat pengembangan produksi pertanian berdasarkan peningkatan standar pertanian, kegiatan reklamasi lahan yang luas, serta pelaksanaan program rekonstruksi sosial-ekonomi yang luas. wilayah pertanian.
Sumber daya lahan dunia secara keseluruhan memungkinkan tersedianya makanan bagi lebih banyak orang dibandingkan yang tersedia saat ini dan hal ini akan terjadi dalam waktu dekat. Pada saat yang sama, akibat pertumbuhan penduduk, terutama di negara-negara berkembang, jumlah lahan subur per kapita semakin berkurang.
tanah tanaman logam berat
Kandungan HM dalam tanah, seperti yang telah ditetapkan oleh banyak peneliti, bergantung pada komposisi batuan asli, yang keanekaragamannya signifikan terkait dengan sejarah geologi kompleks perkembangan wilayah tersebut (Kovda, 1973). Komposisi kimia batuan pembentuk tanah, yang diwakili oleh produk pelapukan batuan, ditentukan sebelumnya oleh komposisi kimia batuan asli dan bergantung pada kondisi transformasi supergen.
Dalam beberapa dekade terakhir, aktivitas antropogenik umat manusia telah banyak terlibat dalam proses migrasi logam berat di lingkungan alam. Jumlah unsur kimia yang masuk ke lingkungan sebagai hasil teknogenesis, dalam beberapa kasus, secara signifikan melebihi tingkat asupan alaminya. Misalnya, pelepasan Pb dari sumber alam secara global per tahun adalah 12 ribu ton. dan emisi antropogenik 332 ribu ton. (Nriagu, 1989). Terlibat dalam siklus migrasi alami, arus antropogenik menyebabkan penyebaran polutan yang cepat di komponen alami lanskap perkotaan, sehingga interaksinya dengan manusia tidak dapat dihindari. Volume polutan yang mengandung logam berat meningkat setiap tahun dan merusak lingkungan alam, merusak keseimbangan ekologi yang ada dan berdampak negatif terhadap kesehatan manusia.
Sumber utama masuknya logam berat antropogenik ke lingkungan adalah pembangkit listrik tenaga panas, perusahaan metalurgi, penggalian dan pertambangan untuk ekstraksi bijih polimetalik, transportasi, bahan kimia perlindungan tanaman pertanian dari penyakit dan hama, pembakaran minyak dan berbagai limbah, produksi kaca, pupuk, semen, dll. Lingkaran cahaya HM yang paling kuat muncul di sekitar perusahaan metalurgi besi dan khususnya non-besi sebagai akibat dari emisi atmosfer (Kovalsky , 1974; Dobrovolsky, 1983; Israel, 1984; Geokimia..., 1986; Sayet, 1987; Panin, 2000; Kabala, Singh, 2001). Dampak polutan meluas hingga puluhan kilometer dari sumber unsur-unsur yang masuk ke atmosfer. Jadi, logam dalam jumlah 10 hingga 30% dari total emisi ke atmosfer didistribusikan pada jarak 10 km atau lebih dari perusahaan industri. Dalam hal ini, pencemaran gabungan tanaman diamati, terdiri dari pengendapan langsung aerosol dan debu pada permukaan daun dan penyerapan akar logam berat yang terakumulasi di dalam tanah dalam jangka waktu lama penerimaan pencemaran dari atmosfer ( Ilyin, Syso, 2001).
Berdasarkan data di bawah ini, seseorang dapat menilai besarnya aktivitas antropogenik umat manusia: kontribusi timbal teknogenik adalah 94-97% (sisanya adalah mata air alami), kadmium - 84-89%, tembaga - 56-87%, nikel - 66-75%, merkuri - 58%, dll. Pada saat yang sama, 26-44% aliran antropogenik global dari unsur-unsur ini terjadi di Eropa, dan bagian dari wilayah Eropa bekas Uni Soviet- 28-42% dari seluruh emisi di Eropa (Vronsky, 1996). Tingkat pelepasan logam berat teknogenik dari atmosfer di berbagai wilayah di dunia tidak sama dan bergantung pada keberadaan endapan yang dikembangkan, tingkat perkembangan industri pertambangan dan pengolahan, transportasi, urbanisasi wilayah, dll. .
Sebuah studi tentang pangsa berbagai industri dalam aliran emisi HM global menunjukkan: 73% tembaga dan 55% kadmium terkait dengan emisi dari perusahaan produksi tembaga dan nikel; 54% emisi merkuri berasal dari pembakaran batu bara; 46% nikel - untuk pembakaran produk minyak bumi; 86% timbal memasuki atmosfer dari kendaraan (Vronsky, 1996). Sejumlah logam berat juga masuk ke lingkungan melalui pertanian, yang menggunakan pestisida dan pupuk mineral; khususnya, superfosfat mengandung sejumlah besar kromium, kadmium, kobalt, tembaga, nikel, vanadium, seng, dll.
Unsur-unsur yang dipancarkan ke atmosfer melalui pipa-pipa industri kimia, berat dan nuklir mempunyai dampak yang nyata terhadap lingkungan. Pangsa pembangkit listrik termal dan lainnya dalam polusi atmosfer adalah 27%, perusahaan metalurgi besi - 24,3%, perusahaan ekstraksi dan produksi bahan bangunan - 8,1% (Alekseev, 1987; Ilyin, 1991). HM (dengan pengecualian merkuri) sebagian besar dimasukkan ke atmosfer sebagai bagian dari aerosol. Kumpulan logam dan kandungannya dalam aerosol ditentukan oleh spesialisasi kegiatan industri dan energi. Ketika batu bara, minyak, dan serpih dibakar, unsur-unsur yang terkandung dalam bahan bakar jenis ini masuk ke atmosfer bersama dengan asap. Jadi, batu bara mengandung cerium, kromium, timbal, merkuri, perak, timah, titanium, serta uranium, radium dan logam lainnya.
Pencemaran lingkungan yang paling signifikan disebabkan oleh pembangkit listrik tenaga panas (Maistrenko et al., 1996). Setiap tahun, ketika batu bara dibakar saja, merkuri dilepaskan ke atmosfer 8.700 kali lebih banyak daripada yang dapat dimasukkan dalam siklus biogeokimia alami, uranium - 60 kali, kadmium - 40 kali, yttrium dan zirkonium - 10 kali, timah - 3-4 kali. . 90% kadmium, merkuri, timah, titanium, dan seng yang mencemari atmosfer masuk ke dalamnya saat pembakaran batu bara. Hal ini berdampak signifikan terhadap Republik Buryatia, dimana perusahaan energi yang menggunakan batu bara merupakan pencemar atmosfer terbesar. Diantaranya (dalam hal kontribusi terhadap total emisi) Pembangkit Listrik Distrik Negara Bagian Gusinoozerskaya (30%) dan Pembangkit Listrik Tenaga Panas-1 di Ulan-Ude (10%) menonjol.
Kotoran yang terlihat udara atmosfer dan tanah terjadi karena transportasi. Sebagian besar logam berat terkandung dalam emisi debu dan gas perusahaan industri, sebagai suatu peraturan, lebih mudah larut daripada senyawa alami (Bolshakov et al., 1993). Kota-kota industri besar merupakan salah satu sumber logam berat yang paling aktif. Logam terakumulasi relatif cepat di tanah perkotaan dan dihilangkan dengan sangat lambat: waktu paruh seng hingga 500 tahun, kadmium - hingga 1100 tahun, tembaga - hingga 1500 tahun, timbal - hingga beberapa ribu tahun (Maistrenko dkk., 1996). Di banyak kota di seluruh dunia, tingginya tingkat polusi HM telah menyebabkan terganggunya fungsi dasar agroekologi tanah (Orlov et al., 1991; Kasimov et al., 1995). Menanam tanaman pertanian yang digunakan sebagai makanan di dekat kawasan ini berpotensi berbahaya, karena tanaman menumpuk HM dalam jumlah berlebih, yang dapat menyebabkan berbagai penyakit pada manusia dan hewan.
Menurut sejumlah penulis (Ilyin, Stepanova, 1979; Zyrin, 1985; Gorbatov, Zyrin, 1987, dll.), tingkat kontaminasi tanah dengan HM lebih tepat dinilai berdasarkan kandungan bentuk bergeraknya yang paling tersedia secara hayati. Namun, konsentrasi maksimum yang diijinkan (MPC) bentuk bergerak dari sebagian besar logam berat saat ini belum dikembangkan. Oleh karena itu, data literatur mengenai tingkat isinya yang menyebabkan dampak buruk terhadap lingkungan dapat dijadikan sebagai kriteria perbandingan.
Di bawah ini adalah Deskripsi Singkat sifat-sifat logam yang berkaitan dengan karakteristik perilakunya dalam tanah.
Timbal (Pb). Massa atom 207,2. Elemen prioritasnya adalah racun. Semua senyawa timbal yang larut bersifat beracun. Dalam kondisi alamiah, ia terdapat terutama dalam bentuk PbS. Clark Pb di kerak bumi adalah 16,0 mg/kg (Vinogradov, 1957). Dibandingkan dengan HM lainnya, HM ini memiliki mobilitas yang paling kecil, dan tingkat mobilitas elemennya sangat berkurang ketika tanah dikapur. Mobile Pb hadir dalam bentuk kompleks dengan bahan organik (60 - 80% mobile Pb). Pada nilai-nilai tinggi pH timbal difiksasi di dalam tanah secara kimia dalam bentuk kompleks hidroksida, fosfat, karbonat dan Pb-organik (Seng dan kadmium..., 1992; Berat..., 1997).
Kandungan alami timbal dalam tanah diwarisi dari batuan induk dan berkaitan erat dengan komposisi mineralogi dan kimianya (Beus et al., 1976; Kabata-Pendias dan Pendias, 1989). Konsentrasi rata-rata unsur ini dalam tanah di dunia, menurut berbagai perkiraan, mencapai dari 10 (Saet et al., 1990) hingga 35 mg/kg (Bowen, 1979). Konsentrasi maksimum timbal yang diizinkan untuk tanah di Rusia adalah 30 mg/kg (Instructive..., 1990), di Jerman - 100 mg/kg (Kloke, 1980).
Konsentrasi timbal yang tinggi dalam tanah dapat dikaitkan dengan anomali geokimia alami dan dampak antropogenik. Dalam kasus pencemaran teknogenik, konsentrasi unsur tertinggi biasanya terdapat di lapisan atas tanah. Di beberapa kawasan industri mencapai 1000 mg/kg (Dobrovolsky, 1983), dan di lapisan permukaan tanah di sekitar perusahaan metalurgi non-ferrous di Eropa Barat - 545 mg/kg (Reutse, Kirstea, 1986).
Kandungan timbal dalam tanah di Rusia sangat bervariasi tergantung pada jenis tanah, kedekatan perusahaan industri, dan anomali geokimia alami. Di tanah daerah pemukiman, terutama yang terkait dengan penggunaan dan produksi produk yang mengandung timbal, kandungan unsur ini seringkali puluhan kali atau lebih tinggi dari konsentrasi maksimum yang diizinkan (Tabel 1.4). Menurut perkiraan awal, hingga 28% wilayah negara memiliki kandungan Pb di dalam tanah rata-rata di bawah tingkat latar belakang, dan 11% dapat diklasifikasikan sebagai zona risiko. Pada saat yang sama, di Federasi Rusia, masalah pencemaran tanah dengan timbal terutama merupakan masalah di kawasan pemukiman (Snakin et al., 1998).
Kadmium (Cd). Massa atom 112,4. Kadmium memiliki sifat kimia yang mirip dengan seng, tetapi berbeda dari kadmium dalam mobilitasnya yang lebih besar di lingkungan asam dan aksesibilitas yang lebih baik ke tanaman. Dalam larutan tanah, logam terdapat dalam bentuk Cd2+ dan membentuk ion kompleks dan kelat organik. Faktor utama yang menentukan kandungan unsur dalam tanah tanpa adanya pengaruh antropogenik adalah batuan induk (Vinogradov, 1962; Mineev et al., 1981; Dobrovolsky, 1983; Ilyin, 1991; Seng dan kadmium..., 1992; Kadmium: ekologi..., 1994). Clarke kadmium di litosfer 0,13 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). Pada batuan pembentuk tanah, kandungan logam rata-rata adalah: pada lempung dan serpih - 0,15 mg/kg, lempung loess dan lempung mirip loess - 0,08, pasir dan lempung berpasir - 0,03 mg/kg (Seng dan kadmium..., 1992) . Dalam sedimen Kuarter Siberia Barat, konsentrasi kadmium bervariasi dalam kisaran 0,01-0,08 mg/kg.
Mobilitas kadmium dalam tanah bergantung pada lingkungan dan potensi redoks (Heavy..., 1997).
Kandungan kadmium rata-rata di tanah dunia adalah 0,5 mg/kg (Sayet et al., 1990). Konsentrasinya di tutupan tanah Rusia bagian Eropa adalah 0,14 mg/kg - di tanah sod-podsolik, 0,24 mg/kg - di chernozem (Seng dan kadmium..., 1992), 0,07 mg/kg - di utama jenis tanah Siberia Barat (Ilyin, 1991). Perkiraan kandungan kadmium yang diizinkan (ATC) untuk tanah berpasir dan lempung berpasir di Rusia adalah 0,5 mg/kg, di Jerman MPC kadmium adalah 3 mg/kg (Kloke, 1980).
Kontaminasi tanah dengan kadmium dianggap sebagai salah satu fenomena lingkungan yang paling berbahaya, karena terakumulasi pada tanaman di atas normal bahkan dengan kontaminasi tanah yang lemah (Cadmium..., 1994; Ovcharenko, 1998). Konsentrasi kadmium tertinggi di lapisan tanah atas diamati di area pertambangan - hingga 469 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), di sekitar pabrik peleburan seng mencapai 1700 mg/kg (Reutse, Cirstea, 1986).
Seng (Zn). Massa atom 65,4. Clarke di kerak bumi adalah 83 mg/kg. Seng terkonsentrasi di sedimen tanah liat dan serpih dalam jumlah 80 hingga 120 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), dalam endapan lempung koluvial, mirip loess, dan karbonat di Ural, di lempung Siberia Barat - dari 60 hingga 80mg/kg.
Faktor penting yang mempengaruhi mobilitas Zn dalam tanah adalah kandungan mineral lempung dan pH. Ketika pH meningkat, unsur tersebut masuk ke kompleks organik dan berikatan dengan tanah. Ion seng juga kehilangan mobilitasnya, memasuki ruang antar paket kisi kristal montmorillonit. Zn membentuk bentuk stabil dengan bahan organik, sehingga dalam banyak kasus ia terakumulasi di cakrawala tanah dengan kandungan humus tinggi dan di gambut.
Alasan peningkatan kandungan seng dalam tanah dapat berupa anomali geokimia alami dan polusi buatan manusia. Sumber antropogenik utama penerimaannya terutama adalah perusahaan metalurgi non-besi. Kontaminasi tanah dengan logam ini di beberapa daerah menyebabkan akumulasi logam ini sangat tinggi di lapisan atas tanah - hingga 66.400 mg/kg. Di tanah kebun, seng terakumulasi hingga 250 atau lebih mg/kg (Kabata-Pendias dan Pendias, 1989). MPC seng untuk tanah berpasir dan lempung berpasir adalah 55 mg/kg; ilmuwan Jerman merekomendasikan MPC sebesar 100 mg/kg (Kloke, 1980).
Tembaga (Cu). Massa atom 63,5. Clark di kerak bumi adalah 47 mg/kg (Vinogradov, 1962). Secara kimia, tembaga adalah logam dengan aktivitas rendah. Faktor mendasar yang mempengaruhi nilai kandungan Cu adalah konsentrasinya pada batuan pembentuk tanah (Goryunova et al., 2001). Dari batuan beku, jumlah unsur terbesar terakumulasi pada batuan dasar - basal (100-140 mg/kg) dan andesit (20-30 mg/kg). Tanah lempung penutup dan seperti loess (20-40 mg/kg) kurang kaya akan tembaga. Kandungan terendahnya terdapat pada batupasir, batugamping dan granit (5-15 mg/kg) (Kovalsky, Andriyanova, 1970; Kabata-Pendias, Pendias, 1989). Konsentrasi logam dalam tanah liat di wilayah bekas Uni Soviet bagian Eropa mencapai 25 mg/kg (Malgin, 1978; Kovda, 1989), dalam tanah liat seperti loess - 18 mg/kg (Kovda, 1989). Lempung berpasir dan batuan pembentuk tanah berpasir di Pegunungan Altai mengakumulasi rata-rata 31 mg/kg tembaga (Malgin, 1978), di selatan Siberia Barat - 19 mg/kg (Ilyin, 1973).
Di dalam tanah, tembaga merupakan unsur yang bermigrasi lemah, meskipun kandungan dalam bentuk bergeraknya bisa sangat tinggi. Jumlah tembaga bergerak bergantung pada banyak faktor: komposisi kimia dan mineralogi batuan induk, pH larutan tanah, kandungan bahan organik, dll. (Vinogradov, 1957; Peive, 1961; Kovalsky, Andriyanova, 1970; Alekseev, 1987, dll.). Jumlah tembaga terbesar dalam tanah berasosiasi dengan oksida besi, mangan, hidroksida besi dan aluminium, dan, khususnya, dengan montmorillonit dan vermikulit. Asam humat dan fulvat mampu membentuk kompleks stabil dengan tembaga. Pada pH 7-8, kelarutan tembaga paling rendah.
Kandungan tembaga rata-rata di tanah dunia adalah 30 mg/kg (Bowen, 1979). Di dekat sumber polusi industri, dalam beberapa kasus, kontaminasi tanah dengan tembaga hingga 3500 mg/kg dapat diamati (Kabata-Pendias dan Pendias, 1989). Kandungan logam rata-rata di tanah di wilayah tengah dan selatan bekas Uni Soviet adalah 4,5-10,0 mg/kg, selatan Siberia Barat - 30,6 mg/kg (Ilyin, 1973), Siberia dan Timur Jauh - 27,8 mg/ kg (Makeev, 1973). Konsentrasi maksimum tembaga yang diizinkan di Rusia adalah 55 mg/kg (Instructive..., 1990), konsentrasi maksimum yang diizinkan untuk tanah berpasir dan lempung berpasir adalah 33 mg/kg (Control..., 1998), di Jerman - 100 mg/kg (Kloke, 1980).
Nikel (Ni). Massa atom 58,7. Dalam sedimen benua, ia hadir terutama dalam bentuk sulfida dan arsenit, dan juga berasosiasi dengan karbonat, fosfat, dan silikat. Clarke unsur dalam kerak bumi adalah 58 mg/kg (Vinogradov, 1957). Batuan ultrabasa (1400-2000 mg/kg) dan basa (200-1000 mg/kg) mengakumulasi logam dalam jumlah terbesar, sedangkan batuan sedimen dan asam mengandung logam tersebut dalam konsentrasi yang jauh lebih rendah - 5-90 dan 5-15 mg/kg, masing-masing (Reutse, Cîrstea, 1986; Kabata-Pendias, Pendias, 1989). Sangat penting Komposisi granulometri batuan pembentuk tanah berperan dalam akumulasi nikel. Dengan menggunakan contoh batuan pembentuk tanah di Siberia Barat, terlihat jelas bahwa pada batuan ringan kandungannya paling rendah, pada batuan berat paling tinggi: pada pasir - 17, lempung berpasir dan lempung ringan - 22, lempung sedang - 36 , lempung berat dan lempung - 46 (Ilyin, 2002) .
Kandungan nikel dalam tanah sangat bergantung pada pasokan unsur ini pada batuan pembentuk tanah (Kabata-Pendias dan Pendias, 1989). Konsentrasi nikel tertinggi biasanya terdapat pada tanah liat dan lempung, pada tanah yang terbentuk pada batuan dasar dan batuan vulkanik serta kaya bahan organik. Distribusi Ni pada profil tanah ditentukan oleh kandungan bahan organik, oksida amorf dan jumlah fraksi lempung.
Tingkat konsentrasi nikel di lapisan atas tanah juga bergantung pada derajat pencemaran teknogenik. Di daerah dengan industri pengerjaan logam yang maju, akumulasi nikel yang sangat tinggi ditemukan di dalam tanah: di Kanada kandungan kotornya mencapai 206-26000 mg/kg, dan di Inggris Raya kandungan dalam bentuk bergerak mencapai 506-600 mg/kg. Di tanah Inggris Raya, Belanda, Jerman, yang diolah dengan lumpur limbah, nikel terakumulasi hingga 84-101 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). Di Rusia (menurut survei terhadap 40-60% tanah di lahan pertanian), 2,8% tutupan tanah terkontaminasi unsur ini. Porsi tanah yang terkontaminasi Ni di antara HM lainnya (Pb, Cd, Zn, Cr, Co, As, dll.) sebenarnya adalah yang paling signifikan dan menempati urutan kedua setelah tanah yang terkontaminasi tembaga (3,8%) (Aristarkhov, Kharitonova, 2002 ). Menurut data pemantauan lahan dari Stasiun Negara Layanan Agrokimia “Buryatskaya” tahun 1993-1997. di wilayah Republik Buryatia, kelebihan konsentrasi nikel maksimum yang diizinkan tercatat di 1,4% lahan dari area pertanian yang disurvei, di antaranya tanah Zakamensky (20% lahan - 46 ribu hektar adalah terkontaminasi) dan distrik Khorinsky (11% lahan - 8 ribu hektar terkontaminasi).
Kromium (Cr). Massa atom 52. Dalam senyawa alami, kromium memiliki valensi +3 dan +6. Sebagian besar Cr3+ terdapat dalam kromit FeCr2O4 atau mineral spinel lainnya, yang menggantikan Fe dan Al, yang sifat geokimia dan radius ionnya sangat mirip.
Clarke kromium di kerak bumi - 83 mg/kg. Konsentrasi tertinggi di antara batuan beku khas untuk batuan ultrabasa dan batuan dasar (masing-masing 1600-3400 dan 170-200 mg/kg), terendah untuk batuan sedang (15-50 mg/kg) dan terendah untuk batuan asam (4- 25mg/kg).kg). Di antara batuan sedimen, kandungan unsur maksimum terdapat pada sedimen lempung dan serpih (60-120 mg/kg), minimum pada batupasir dan batugamping (5-40 mg/kg) (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). Kandungan logam pada batuan pembentuk tanah di berbagai daerah sangat beragam. Di bagian Eropa bekas Uni Soviet, kandungannya dalam batuan pembentuk tanah yang paling umum seperti loess, karbonat mirip loess, dan lempung penutup rata-rata 75-95 mg/kg (Yakushevskaya, 1973). Batuan pembentuk tanah di Siberia Barat mengandung rata-rata 58 mg/kg Cr, dan jumlahnya berkaitan erat dengan komposisi granulometri batuan: batuan lempung berpasir dan berpasir - 16 mg/kg, dan batuan lempung dan lempung sedang - sekitar 60 mg/kg (Ilyin, Syso, 2001).
Di dalam tanah, sebagian besar kromium terdapat dalam bentuk Cr3+. Dalam lingkungan asam, ion Cr3+ bersifat inert; pada pH 5,5, ion tersebut hampir sepenuhnya mengendap. Ion Cr6+ sangat tidak stabil dan mudah dimobilisasi baik di tanah masam maupun basa. Adsorpsi kromium oleh tanah liat bergantung pada pH medium: dengan meningkatnya pH, adsorpsi Cr6+ menurun, dan Cr3+ meningkat. Bahan organik tanah merangsang reduksi Cr6+ menjadi Cr3+.
Kandungan alami kromium dalam tanah terutama bergantung pada konsentrasinya pada batuan pembentuk tanah (Kabata-Pendias dan Pendias, 1989; Krasnokutskaya et al., 1990), dan distribusi sepanjang profil tanah bergantung pada karakteristik pembentukan tanah, di khususnya pada komposisi granulometri cakrawala genetik. Kandungan kromium rata-rata dalam tanah adalah 70 mg/kg (Bowen, 1979). Kandungan unsur tertinggi terdapat pada tanah yang terbentuk pada batuan dasar dan batuan vulkanik yang kaya akan logam ini. Kandungan rata-rata Cr dalam tanah di AS adalah 54 mg/kg, Cina - 150 mg/kg (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), Ukraina - 400 mg/kg (Bespamyatnov, Krotov, 1985). Di Rusia, konsentrasi tinggi di tanah dalam kondisi alami disebabkan oleh pengayaan batuan pembentuk tanah. Chernozem Kursk mengandung 83 mg/kg kromium, tanah soddy-podsolik di wilayah Moskow - 100 mg/kg. Di tanah Ural, terbentuk dari serpentinit, logam mengandung hingga 10.000 mg/kg, di Siberia Barat - 86 - 115 mg/kg (Yakushevskaya, 1973; Krasnokutskaya et al., 1990; Ilyin, Syso, 2001).
Kontribusi sumber antropogenik terhadap pasokan kromium sangat signifikan. Logam kromium terutama digunakan untuk pelapisan krom sebagai komponen baja paduan. Kontaminasi tanah dengan Cr terjadi karena emisi dari pabrik semen, pembuangan terak besi-kromium, kilang minyak, perusahaan metalurgi besi dan non-besi, penggunaan lumpur air limbah industri di bidang pertanian, terutama penyamakan kulit, dan pupuk mineral. Konsentrasi kromium tertinggi di tanah yang terkontaminasi secara teknogenik mencapai 400 mg/kg atau lebih (Kabata-Pendias, Pendias, 1989), yang merupakan ciri khasnya. kota-kota besar(Tabel 1.4). Di Buryatia, menurut data pemantauan lahan yang dilakukan oleh Stasiun Negara Layanan Agrokimia “Buryatskaya” tahun 1993-1997, 22 ribu hektar terkontaminasi kromium. Kelebihan MPC sebesar 1,6-1,8 kali tercatat di wilayah Dzhidinsky (6,2 ribu hektar), Zakamensky (17,0 ribu hektar) dan Tunkinsky (14,0 ribu hektar).
Standarisasi kandungan logam berat
dalam tanah dan tanaman sangatlah kompleks karena ketidakmungkinan memperhitungkan seluruh faktor lingkungan. Jadi, hanya mengubah sifat agrokimia tanah (reaksi rata-rata, kandungan humus, derajat kejenuhan basa, distribusi ukuran partikel) dapat mengurangi atau meningkatkan kandungan logam berat pada tanaman beberapa kali lipat. Terdapat data yang bertentangan bahkan mengenai kandungan latar belakang beberapa logam. Hasil yang diberikan peneliti terkadang berbeda 5-10 kali lipat.
Banyak skala telah diusulkan
peraturan lingkungan dari logam berat. Dalam beberapa kasus, kandungan logam tertinggi yang diamati pada tanah antropogenik biasa dianggap sebagai konsentrasi maksimum yang diizinkan; dalam kasus lain, kandungan yang merupakan batas fitotoksisitas diambil. Dalam kebanyakan kasus, MPC telah diusulkan untuk logam berat yang beberapa kali lebih tinggi dari batas atas.
Untuk mengkarakterisasi polusi teknogenik
untuk logam berat, digunakan koefisien konsentrasi yang sama dengan rasio konsentrasi suatu unsur dalam tanah yang terkontaminasi dengan konsentrasi latar belakangnya. Apabila tercemar oleh beberapa logam berat, derajat pencemaran diperkirakan dengan nilai indeks konsentrasi total (Zc). Skala pencemaran tanah dengan logam berat yang dikemukakan oleh IMGRE disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Skema penilaian tanah untuk keperluan pertanian menurut tingkat kontaminasi bahan kimia (Goskomhydromet Uni Soviet, No. 02-10 51-233 tanggal 10/12/90)
| Kategori tanah berdasarkan tingkat kontaminasi | Zc | Polusi relatif terhadap MPC | Kemungkinan penggunaan tanah | Kegiatan yang diperlukan |
| Dapat diterima | <16,0 | Melebihi latar belakang, tapi tidak lebih tinggi dari MPC | Gunakan untuk tanaman apa pun | Mengurangi dampak sumber pencemaran tanah. Berkurangnya ketersediaan racun bagi tanaman. |
| Cukup berbahaya | 16,1- 32,0 | Melebihi MPC untuk membatasi indikator bahaya sanitasi dan migrasi air secara umum, tetapi lebih rendah dari MPC untuk indikator translokasi | Gunakan untuk tanaman apa pun yang tunduk pada pengendalian kualitas produk tanaman | Kegiatan serupa dengan kategori 1. Jika terdapat zat dengan indikator air migrasi terbatas, maka kandungan zat tersebut di air permukaan dan air tanah dipantau. |
| Sangat berbahaya | 32,1- 128 | Melebihi MPC dengan indikator bahaya translokasi yang membatasi | Gunakan untuk tanaman industri tanpa memperoleh makanan dan pakan darinya. Hindari tanaman yang mengandung bahan kimia | Kegiatan serupa dengan kategori 1. Pengendalian wajib terhadap kandungan racun pada tanaman yang digunakan sebagai makanan dan pakan. Membatasi pemanfaatan green mass untuk pakan ternak khususnya tanaman konsentrator. |
| Sangat berbahaya | > 128 | Melebihi MPC dalam segala hal | Kecualikan dari penggunaan pertanian | Mengurangi tingkat polusi dan penyerapan racun di atmosfer, tanah dan perairan. |
MPC yang disetujui secara resmi
Tabel 2 menunjukkan batas konsentrasi maksimum yang disetujui secara resmi dan tingkat kandungan yang diizinkan menurut indikator bahaya. Sesuai dengan skema yang diterapkan oleh ahli kesehatan medis, pengaturan logam berat dalam tanah dibagi menjadi translokasi (transisi suatu unsur menjadi tanaman), migrasi air (transisi ke dalam air), dan sanitasi umum (berpengaruh pada kemampuan pemurnian diri tanah). tanah dan mikrobiocenosis tanah).
Meja 2. Konsentrasi maksimum yang diizinkan (MAC) bahan kimia dalam tanah dan tingkat kandungannya yang diizinkan dalam hal bahaya (per 01/01/1991. Komite Negara untuk Perlindungan Alam Uni Soviet, No. 02-2333 tanggal 10/12/90) .
| Nama zat | MPC, mg/kg tanah, dengan mempertimbangkan latar belakang | Indikator bahaya | ||
| Translokasi | Air | Sanitasi umum | ||
| Bentuk yang larut dalam air | ||||
| Fluor | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 |
| Bentuk bergerak | ||||
| Tembaga | 3,0 | 3,5 | 72,0 | 3,0 |
| Nikel | 4,0 | 6,7 | 14,0 | 4,0 |
| Seng | 23,0 | 23,0 | 200,0 | 37,0 |
| Kobalt | 5,0 | 25,0 | >1000 | 5,0 |
| Fluor | 2,8 | 2,8 | - | - |
| Kromium | 6,0 | - | - | 6,0 |
| Konten kotor | ||||
| Antimon | 4,5 | 4,5 | 4,5 | 50,0 |
| mangan | 1500,0 | 3500,0 | 1500,0 | 1500,0 |
| Vanadium | 150,0 | 170,0 | 350,0 | 150,0 |
| Memimpin ** | 30,0 | 35,0 | 260,0 | 30,0 |
| Arsenik** | 2,0 | 2,0 | 15,0 | 10,0 |
| Air raksa | 2,1 | 2,1 | 33,3 | 5,0 |
| Timbal+merkuri | 20+1 | 20+1 | 30+2 | 30+2 |
| Tembaga* | 55 | - | - | - |
| Nikel* | 85 | - | - | - |
| Seng* | 100 | - | - | - |
* - konten kotor - perkiraan.
** - kontradiksi; untuk arsenik, kandungan latar belakang rata-rata adalah 6 mg/kg, kandungan latar belakang timbal biasanya juga melebihi standar MPC.
Secara resmi disetujui oleh UEC
ADC yang dikembangkan pada tahun 1995 untuk kandungan kotor 6 logam berat dan arsenik memungkinkan diperolehnya gambaran yang lebih lengkap tentang kontaminasi tanah dengan logam berat, karena memperhitungkan tingkat reaksi lingkungan dan komposisi granulometri tanah. .
Tabel 3. Perkiraan konsentrasi yang diizinkan (ATC) logam berat dan arsenik dalam tanah dengan sifat fisikokimia berbeda (kandungan kotor, mg/kg) (tambahan No. 1 pada daftar MPC dan APC No. 6229-91).
| Elemen | Kelompok tanah | UDC dengan mempertimbangkan latar belakang | Agregat keadaan tempat itu di tanah | Kelas bahaya | Keunikan tindakan pada tubuh |
| Nikel | Lempung berpasir dan berpasir | 20 | Padat: dalam bentuk garam, dalam bentuk terlarut, sebagai bagian dari mineral | 2 | Toksisitas rendah untuk hewan berdarah panas dan manusia. Memiliki efek mutagenik |
| <5,5 | 40 | ||||
| Dekat dengan netral (lempung dan liat), рНKCl >5,5 | 80 | ||||
| Tembaga | Lempung berpasir dan berpasir | 33 | 2 | Meningkatkan permeabilitas sel, menghambat glutathione reduktase, mengganggu metabolisme melalui interaksi dengan gugus -SH, -NH2 dan COOH- | |
| Asam (lempung dan liat), pH KCl<5,5 | 66 | ||||
| Mendekati netral (lempung dan liat), pH KCl>5,5 | 132 | ||||
| Seng | Lempung berpasir dan berpasir | 55 | Padat: berupa garam, senyawa organo-mineral, dalam bentuk tersorbat, sebagai bagian dari mineral | 1 | Kekurangan atau kelebihan menyebabkan penyimpangan perkembangan. Keracunan akibat pelanggaran teknologi penggunaan pestisida yang mengandung seng |
| Asam (lempung dan liat), pH KCl<5,5 | 110 | ||||
| Mendekati netral (lempung dan liat), pH KCl>5,5 | 220 | ||||
| Arsenik | Lempung berpasir dan berpasir | 2 | Padat: berupa garam, senyawa organo-mineral, dalam bentuk tersorbat, sebagai bagian dari mineral | 1 | Beracun, menghambat berbagai enzim, berdampak negatif pada metabolisme. Mungkin bersifat karsinogenik |
| Asam (lempung dan liat), pH KCl<5,5 | 5 | ||||
| Mendekati netral (lempung dan liat), pH KCl>5,5 | 10 | ||||
| Kadmium | Lempung berpasir dan berpasir | 0,5 | Padat: berupa garam, senyawa organo-mineral, dalam bentuk tersorbat, sebagai bagian dari mineral | 1 | Ini sangat beracun, menghambat kelompok enzim sulfhidril, mengganggu metabolisme zat besi dan kalsium, dan mengganggu sintesis DNA. |
| Asam (lempung dan liat), pH KCl<5,5 | 1,0 | ||||
| Mendekati netral (lempung dan liat), pH KCl>5,5 | 2,0 | ||||
| Memimpin | Lempung berpasir dan berpasir | 32 | Padat: berupa garam, senyawa organo-mineral, dalam bentuk tersorbat, sebagai bagian dari mineral | 1 | Tindakan negatif serbaguna. Memblokir gugus protein -SH, menghambat enzim, menyebabkan keracunan dan kerusakan sistem saraf. |
| Asam (lempung dan liat), pH KCl<5,5 | 65 | ||||
| Mendekati netral (lempung dan liat), pH KCl>5,5 | 130 |
Berdasarkan bahannya, persyaratannya terutama untuk logam berat dalam bentuk curah. Di antara yang bergerak hanya tembaga, nikel, seng, kromium, dan kobalt. Oleh karena itu, standar yang dikembangkan saat ini tidak lagi memenuhi semua persyaratan.
adalah faktor kapasitas, yang terutama mencerminkan potensi bahaya kontaminasi produk tanaman, infiltrasi, dan air permukaan. Mencirikan pencemaran tanah secara umum, tetapi tidak mencerminkan tingkat ketersediaan unsur-unsur bagi tanaman. Untuk mengkarakterisasi keadaan nutrisi tanah tanaman, hanya bentuk bergeraknya yang digunakan.
Pengertian benda bergerak
Mereka ditentukan dengan menggunakan berbagai ekstraktan. Jumlah total bentuk logam yang bergerak menggunakan ekstrak asam (misalnya, HCL 1N). Bagian paling mobile dari cadangan logam berat bergerak di dalam tanah masuk ke dalam buffer amonium asetat. Konsentrasi logam dalam ekstrak air menunjukkan derajat mobilitas unsur-unsur dalam tanah, merupakan fraksi yang paling berbahaya dan “agresif”.
Standar untuk formulir bergerak
Beberapa skala normatif indikatif telah diusulkan. Di bawah ini adalah contoh salah satu skala bentuk logam berat bergerak maksimum yang diperbolehkan.
Tabel 4. Kandungan maksimum logam berat bentuk bergerak yang diperbolehkan dalam tanah, mg/kg ekstraktan 1N. HCl (H. Chuljian dkk., 1988).
| Elemen | Isi | Elemen | Isi | Elemen | Isi |
| HG | 0,1 | Sb | 15 | hal | 60 |
| CD | 1,0 | Sebagai | 15 | Zn | 60 |
| Bersama | 12 | Tidak | 36 | V | 80 |
| Kr | 15 | Cu | 50 | M N | 600 |
| NAVIGASI SITUS: | |||||||
| Pertanyaan Umum? | ke dalam tanah | menjadi gel | hasil | Data teknis | harga | ||
HALAMAN_BREAK-- logam berat, yang menjadi ciri sekelompok besar polutan, baru-baru ini menyebar luas. Dalam berbagai karya ilmiah dan terapan, penulis menafsirkan makna konsep ini secara berbeda. Dalam hal ini, jumlah unsur yang tergolong logam berat sangat bervariasi. Banyak karakteristik yang digunakan sebagai kriteria keanggotaan: massa atom, kepadatan, toksisitas, prevalensi di lingkungan alam, tingkat keterlibatan dalam siklus alam dan buatan manusia. Dalam beberapa kasus, definisi logam berat mencakup unsur-unsur yang tergolong rapuh (misalnya bismut) atau metaloid (misalnya arsenik).
Dalam karya-karya yang dikhususkan untuk masalah pencemaran lingkungan dan pemantauan lingkungan, saat ini logam berat mencakup lebih dari 40 logam dari tabel periodik D.I. Mendeleev dengan massa atom lebih dari 50 unit atom: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi dll. Pada saat yang sama, ada banyak hal peran penting Kondisi berikut berperan dalam kategorisasi logam berat: toksisitasnya yang tinggi terhadap organisme hidup dalam konsentrasi yang relatif rendah, serta kemampuannya untuk terakumulasi secara hayati dan melakukan biomagnifikasi. Hampir semua logam yang termasuk dalam definisi ini (kecuali timbal, merkuri, kadmium dan bismut, yang peran biologisnya saat ini tidak jelas) terlibat aktif dalam proses biologis, adalah bagian dari banyak enzim. Menurut klasifikasi N. Reimers, logam dengan massa jenis lebih dari 8 g/cm3 harus dianggap berat. Jadi, logam berat termasuk Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.
Didefinisikan secara formal logam berat sesuai dengan sejumlah besar elemen. Namun, menurut para peneliti yang terlibat dalam kegiatan praktis yang berkaitan dengan pengorganisasian pengamatan keadaan dan pencemaran lingkungan, senyawa unsur-unsur tersebut jauh dari setara dengan polutan. Oleh karena itu, dalam banyak pekerjaan, ruang lingkup kelompok logam berat dipersempit, sesuai dengan kriteria prioritas yang ditentukan oleh arah dan kekhususan pekerjaan. Jadi, dalam karya klasik Yu.A. Israel dalam daftar bahan kimia yang akan ditentukan lingkungan alam di stasiun latar belakang di cagar biosfer, di bagian logam berat bernama Pb, Hg, Cd, As. Di sisi lain, menurut keputusan Satuan Tugas Emisi Logam Berat, bekerja di bawah naungan Komisi Ekonomi Perserikatan Bangsa-Bangsa untuk Eropa dan mengumpulkan serta menganalisis informasi tentang emisi polutan di negara-negara Eropa, hanya Zn, As, Se dan Sb dikaitkan dengan logam berat. Menurut definisi N. Reimers, logam mulia dan logam langka masing-masing berbeda dari logam berat, dan tetap ada hanya Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. Dalam pekerjaan terapan, logam berat paling sering ditambahkan Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn.
Ion logam adalah komponen penting dari perairan alami. Tergantung pada kondisi lingkungan (pH, potensi redoks, keberadaan ligan), mereka berada dalam keadaan oksidasi yang berbeda dan merupakan bagian dari berbagai senyawa anorganik dan organologam, yang dapat benar-benar larut, terdispersi koloid, atau bagian dari suspensi mineral dan organik.
Bentuk logam yang benar-benar terlarut, pada gilirannya, sangat beragam, yang berhubungan dengan proses hidrolisis, polimerisasi hidrolitik (pembentukan kompleks hidrokso polinuklir) dan kompleksasi dengan berbagai ligan. Oleh karena itu, sifat katalitik logam dan ketersediaannya bagi mikroorganisme perairan bergantung pada bentuk keberadaannya dalam ekosistem perairan.
Banyak logam membentuk kompleks yang cukup kuat dengan bahan organik; Kompleks ini adalah salah satu bentuk migrasi unsur-unsur terpenting di perairan alami. Kebanyakan kompleks organik terbentuk melalui siklus khelat dan stabil. Kompleks yang dibentuk oleh asam tanah dengan garam besi, aluminium, titanium, uranium, vanadium, tembaga, molibdenum dan logam berat lainnya relatif mudah larut dalam lingkungan netral, sedikit asam, dan sedikit basa. Oleh karena itu, kompleks organologam mampu bermigrasi di perairan alami dalam jarak yang sangat jauh. Hal ini sangat penting terutama untuk perairan dengan mineralisasi rendah dan terutama perairan permukaan, di mana pembentukan kompleks lainnya tidak mungkin dilakukan.
Untuk memahami faktor-faktor yang mengatur konsentrasi logam di perairan alami, reaktivitas kimianya, bioavailabilitas dan toksisitasnya, perlu diketahui tidak hanya kandungan totalnya, tetapi juga proporsi logam bebas dan logam. formulir terkait logam
Peralihan logam dalam lingkungan berair menjadi bentuk kompleks logam mempunyai tiga konsekuensi:
1. Peningkatan konsentrasi total ion logam dapat terjadi karena transisinya ke dalam larutan dari sedimen dasar;
2. Permeabilitas membran ion kompleks dapat berbeda secara signifikan dengan permeabilitas ion terhidrasi;
3. Toksisitas logam dapat sangat berubah akibat kompleksasi.
Jadi, bentuk kelat Cu, Cd, Hg kurang beracun dibandingkan ion bebas. Untuk memahami faktor-faktor yang mengatur konsentrasi logam di perairan alami, reaktivitas kimianya, bioavailabilitas dan toksisitasnya, perlu diketahui tidak hanya kandungan totalnya, tetapi juga proporsi bentuk terikat dan bebasnya.
Sumber pencemaran air dengan logam berat adalah air limbah dari bengkel pelapisan listrik, perusahaan pertambangan, metalurgi besi dan nonbesi, dan pabrik pembuatan mesin. Logam berat ditemukan dalam pupuk dan pestisida dan dapat masuk ke badan air melalui limpasan pertanian.
Peningkatan konsentrasi logam berat di perairan alami sering dikaitkan dengan jenis pencemaran lain, seperti pengasaman. Pengendapan asam berkontribusi terhadap penurunan pH dan transisi logam dari keadaan diserap oleh mineral dan zat organik ke keadaan bebas.
Pertama-tama, logam-logam yang diminati adalah logam-logam yang paling mencemari atmosfer karena penggunaannya dalam jumlah besar dalam kegiatan industri dan, sebagai akibat akumulasi di lingkungan luar, menimbulkan bahaya serius dalam hal aktivitas biologis dan sifat toksiknya. . Ini termasuk timbal, merkuri, kadmium, seng, bismut, kobalt, nikel, tembaga, timah, antimon, vanadium, mangan, kromium, molibdenum dan arsenik.
Sifat biogeokimia logam berat
V - tinggi, U - sedang, N - rendah
Vanadium.
Vanadium sebagian besar berada dalam keadaan tersebar dan ditemukan di bijih besi, minyak, aspal, bitumen, serpih minyak, batu bara, dll. Salah satu sumber utama pencemaran perairan alami dengan vanadium adalah minyak dan produk olahannya.
Di perairan alami terjadi dalam konsentrasi yang sangat rendah: di air sungai 0,2 - 4,5 μg/dm3, di air laut - rata-rata 2 μg/dm3
Dalam air membentuk kompleks anionik yang stabil (V4O12)4- dan (V10O26)6-. Dalam migrasi vanadium, peran senyawa kompleks terlarut dengan zat organik, terutama asam humat, sangatlah penting.
Peningkatan konsentrasi vanadium berbahaya bagi kesehatan manusia. MPC vanadium adalah 0,1 mg/dm3 (indikator bahaya pembatas adalah sanitasi-toksikologi), MPCv adalah 0,001 mg/dm3.
Sumber alami bismut yang masuk ke perairan alami adalah proses pencucian mineral yang mengandung bismut. Sumber masuknya air alami juga dapat berupa air limbah dari produksi farmasi dan parfum, serta beberapa perusahaan industri kaca.
Hal ini ditemukan dalam konsentrasi submikrogram di permukaan air yang tidak tercemar. Konsentrasi tertinggi ditemukan di air tanah yaitu 20 μg/dm3, di perairan laut - 0,02 μg/dm3. MAC-nya adalah 0,1 mg/dm3
Sumber utama senyawa besi di perairan permukaan adalah proses pelapukan kimia batuan, disertai dengan kerusakan dan pelarutan mekanis. Dalam proses interaksi dengan mineral dan zat organik yang terkandung dalam perairan alami, terbentuklah kompleks senyawa besi yang kompleks, yang berada di dalam air dalam keadaan terlarut, koloid, dan tersuspensi. Besi dalam jumlah besar berasal dari limpasan bawah tanah dan air limbah dari industri metalurgi, pengerjaan logam, tekstil, cat dan pernis, serta limpasan pertanian.
Kesetimbangan fasa bergantung pada komposisi kimia air, pH, Eh dan sampai batas tertentu suhu. Dalam analisis rutin bentuk tertimbang memancarkan partikel yang lebih besar dari 0,45 mikron. Ini terutama terdiri dari mineral yang mengandung besi, oksida besi hidrat dan senyawa besi yang diserap dalam suspensi. Bentuk yang benar-benar terlarut dan koloid biasanya dianggap bersamaan. Besi terlarut diwakili oleh senyawa dalam bentuk ionik, berupa kompleks hidrokso dan kompleks dengan zat anorganik dan organik terlarut perairan alami. Terutama Fe(II) yang bermigrasi dalam bentuk ionik, dan Fe(III) tanpa adanya zat pengompleks tidak dapat berada dalam keadaan terlarut dalam jumlah yang banyak.
Besi ditemukan terutama di perairan dengan nilai Eh rendah.
Sebagai hasil oksidasi kimia dan biokimia (dengan partisipasi bakteri besi), Fe(II) berubah menjadi Fe(III), yang bila dihidrolisis akan mengendap dalam bentuk Fe(OH)3. Baik Fe(II) dan Fe(III) dicirikan oleh kecenderungan untuk membentuk kompleks hidrokso dari tipe tersebut +, 4+, +, 3+, - dan lainnya, hidup berdampingan dalam larutan dalam konsentrasi berbeda tergantung pada pH dan umumnya menentukan keadaan sistem besi-hidroksil. Bentuk utama Fe(III) di perairan permukaan adalah senyawa kompleksnya dengan senyawa anorganik dan organik terlarut, terutama zat humat. Pada pH = 8,0, bentuk utamanya adalah Fe(OH)3. Bentuk koloid besi paling sedikit dipelajari, terdiri dari besi oksida hidrat Fe(OH)3 dan kompleks dengan zat organik.
Kandungan zat besi di permukaan air daratan hanya sepersepuluh miligram; di dekat rawa hanya beberapa miligram. Peningkatan kandungan zat besi diamati di perairan rawa, di mana ia ditemukan dalam bentuk kompleks dengan garam asam humat - humat. Konsentrasi besi tertinggi (hingga beberapa puluh dan ratusan miligram per 1 dm3) diamati pada air tanah dengan nilai pH rendah.
Sebagai unsur yang aktif secara biologis, zat besi sampai batas tertentu mempengaruhi intensitas perkembangan fitoplankton dan komposisi berkualitas tinggi mikroflora di reservoir.
Konsentrasi zat besi dapat mengalami fluktuasi musiman yang nyata. Biasanya, di perairan dengan produktivitas biologis yang tinggi selama periode stagnasi musim panas dan musim dingin, terjadi peningkatan nyata dalam konsentrasi besi di lapisan bawah air. Pencampuran massa air musim gugur-musim semi (homotermi) disertai dengan oksidasi Fe(II) menjadi Fe(III) dan pengendapan Fe(III) dalam bentuk Fe(OH)3.
Ia memasuki perairan alami melalui pencucian tanah, bijih polimetalik dan tembaga, sebagai akibat dari pembusukan organisme akuatik yang mampu mengakumulasinya. Senyawa kadmium dibawa ke air permukaan bersama air limbah dari pabrik timbal-seng, pabrik pengolahan bijih, sejumlah perusahaan kimia (produksi asam sulfat), produksi galvanik, dan juga dengan air tambang. Penurunan konsentrasi senyawa kadmium terlarut terjadi karena proses penyerapan, pengendapan kadmium hidroksida dan karbonat serta konsumsinya oleh organisme perairan.
Bentuk kadmium terlarut di perairan alami sebagian besar berupa kompleks mineral dan organomineral. Bentuk tersuspensi utama kadmium adalah senyawanya yang terserap. Sebagian besar kadmium dapat bermigrasi ke dalam sel organisme akuatik.
Pada perairan sungai yang tidak tercemar dan sedikit tercemar, kadmium terkandung dalam konsentrasi submikrogram, pada perairan tercemar dan limbah konsentrasi kadmium dapat mencapai puluhan mikrogram per 1 dm3.
Senyawa kadmium berperan penting dalam proses kehidupan hewan dan manusia. Dalam konsentrasi tinggi bersifat toksik, terutama jika dikombinasikan dengan zat beracun lainnya.
Konsentrasi maksimum yang diizinkan adalah 0,001 mg/dm3, konsentrasi maksimum yang diizinkan adalah 0,0005 mg/dm3 (tanda batas bahaya adalah toksikologis).
Senyawa kobalt masuk ke perairan alami sebagai hasil proses pencucian dari pirit tembaga dan bijih lainnya, dari tanah selama pembusukan organisme dan tumbuhan, serta dengan air limbah dari pabrik metalurgi, pengerjaan logam dan kimia. Sejumlah kobalt berasal dari tanah sebagai hasil dekomposisi organisme tumbuhan dan hewan.
Senyawa kobalt di perairan alami berada dalam keadaan terlarut dan tersuspensi, hubungan kuantitatifnya ditentukan oleh komposisi kimia air, suhu dan nilai pH. Bentuk terlarut terutama diwakili oleh senyawa kompleks, termasuk. dengan bahan organik perairan alami. Senyawa kobalt divalen paling khas untuk air permukaan. Dengan adanya zat pengoksidasi, kobalt trivalen dapat berada dalam konsentrasi yang nyata.
Cobalt merupakan salah satu unsur biologis aktif dan selalu ditemukan dalam tubuh hewan dan tumbuhan. Kandungan kobalt yang tidak mencukupi dalam tanah dikaitkan dengan kandungan kobalt yang tidak mencukupi pada tanaman, yang berkontribusi terhadap perkembangan anemia pada hewan (zona non-chernozem hutan taiga). Sebagai bagian dari vitamin B12, kobalt sangat aktif mempengaruhi pasokan zat nitrogen, meningkatkan kandungan klorofil dan asam askorbat, mengaktifkan biosintesis dan meningkatkan kandungan protein nitrogen pada tanaman. Namun, peningkatan konsentrasi senyawa kobalt bersifat racun.
Pada perairan sungai yang tidak tercemar dan sedikit tercemar, kandungannya berkisar antara sepersepuluh hingga seperseribu miligram per 1 dm3, rata-rata kandungan air laut adalah 0,5 μg/dm3. Konsentrasi maksimum yang diperbolehkan adalah 0,1 mg/dm3, konsentrasi maksimum yang diperbolehkan adalah 0,01 mg/dm3.
mangan
Mangan masuk ke perairan permukaan sebagai akibat dari pencucian bijih ferromangan dan mineral lain yang mengandung mangan (pyrolusite, psilomelane, braunite, manganite, black ochre). Mangan dalam jumlah besar berasal dari penguraian hewan air dan organisme tumbuhan, terutama tumbuhan biru-hijau, diatom, dan organisme tingkat tinggi lainnya. tanaman air. Senyawa mangan dibawa ke reservoir bersama air limbah dari pabrik pengayaan mangan, pabrik metalurgi, perusahaan industri kimia, dan perairan tambang.
Penurunan konsentrasi ion mangan di perairan alami terjadi akibat oksidasi Mn(II) menjadi MnO2 dan oksida bervalensi tinggi lainnya yang mengendap. Parameter utama yang menentukan reaksi oksidasi adalah konsentrasi oksigen terlarut, nilai pH dan suhu. Konsentrasi senyawa mangan terlarut menurun karena pemanfaatannya oleh alga.
Bentuk utama migrasi senyawa mangan di perairan permukaan adalah suspensi, yang komposisinya ditentukan oleh komposisi batuan yang dikeringkan oleh perairan, serta hidroksida koloid logam berat dan senyawa mangan yang diserap. Zat organik dan proses pembentukan kompleks mangan dengan ligan anorganik dan organik sangat penting dalam migrasi mangan dalam bentuk terlarut dan koloid. Mn(II) membentuk kompleks larut dengan bikarbonat dan sulfat. Kompleks mangan dengan ion klor jarang terjadi. Senyawa kompleks Mn(II) dengan zat organik biasanya kurang stabil dibandingkan dengan logam transisi lainnya. Ini termasuk senyawa dengan amina, asam organik, asam amino dan zat humat. Mn(III) dalam konsentrasi tinggi dapat berada dalam keadaan terlarut hanya dengan adanya zat pengompleks kuat; Mn(YII) tidak ditemukan di perairan alami.
Di perairan sungai kandungan mangan biasanya berkisar antara 1 hingga 160 μg/dm3, rata-rata kandungan di perairan laut adalah 2 μg/dm3, di perairan bawah tanah - n.102 - n.103 μg/dm3.
Konsentrasi mangan di permukaan air dapat mengalami fluktuasi musiman.
Faktor-faktor yang menentukan perubahan konsentrasi mangan adalah perbandingan antara limpasan permukaan dan limpasan bawah tanah, intensitas konsumsinya selama fotosintesis, penguraian fitoplankton, mikroorganisme dan tumbuhan perairan tingkat tinggi, serta proses pengendapannya ke dasar badan air. .
Peranan mangan dalam kehidupan tumbuhan tingkat tinggi dan alga di badan air sangat besar. Mangan mendorong pemanfaatan CO2 oleh tanaman, yang meningkatkan intensitas fotosintesis dan berpartisipasi dalam proses reduksi nitrat dan asimilasi nitrogen oleh tanaman. Mangan mendorong transisi Fe(II) aktif menjadi Fe(III), yang melindungi sel dari keracunan, mempercepat pertumbuhan organisme, dll. Pentingnya peran ekologi dan fisiologis mangan memerlukan studi dan distribusi mangan di perairan alami.
Untuk reservoir untuk penggunaan sanitasi, konsentrasi maksimum yang diizinkan (MPC) (untuk ion mangan) ditetapkan sebesar 0,1 mg/dm3.
Di bawah ini adalah peta sebaran konsentrasi rata-rata logam: mangan, tembaga, nikel dan timbal, berdasarkan data observasi tahun 1989 - 1993. di 123 kota. Penggunaan data yang lebih baru diasumsikan tidak tepat, karena penurunan produksi menyebabkan konsentrasi zat tersuspensi dan logam mengalami penurunan yang signifikan.
Dampak terhadap kesehatan. Banyak logam yang merupakan bagian dari debu dan memiliki dampak signifikan terhadap kesehatan.
Mangan memasuki atmosfer dari emisi metalurgi besi (60% dari seluruh emisi mangan), teknik mesin dan pengerjaan logam (23%), metalurgi non-besi (9%), dan berbagai sumber kecil, misalnya dari pengelasan.
Konsentrasi mangan yang tinggi menyebabkan efek neurotoksik, kerusakan progresif pada sistem saraf pusat, dan pneumonia.
Konsentrasi mangan tertinggi (0,57 - 0,66 μg/m3) diamati di pusat metalurgi besar: Lipetsk dan Cherepovets, serta Magadan. Sebagian besar kota dengan konsentrasi Mn tinggi (0,23 - 0,69 μg/m3) terkonsentrasi di Semenanjung Kola: Zapolyarny, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk (lihat peta).
Untuk tahun 1991 - 1994 emisi mangan dari sumber industri menurun sebesar 62%, konsentrasi rata-rata sebesar 48%.
Tembaga adalah salah satu elemen jejak yang paling penting. Aktivitas fisiologis tembaga terutama dikaitkan dengan dimasukkannya ke dalam pusat aktif enzim redoks. Kandungan tembaga yang tidak mencukupi dalam tanah berdampak negatif pada sintesis protein, lemak dan vitamin serta berkontribusi terhadap infertilitas organisme tanaman. Tembaga terlibat dalam proses fotosintesis dan mempengaruhi penyerapan nitrogen oleh tanaman. Pada saat yang sama, konsentrasi tembaga yang berlebihan berdampak buruk pada organisme tumbuhan dan hewan.
Senyawa Cu(II) paling banyak terdapat di perairan alami. Dari senyawa Cu(I), yang paling umum adalah Cu2O, Cu2S, dan CuCl, yang sedikit larut dalam air. Dengan adanya ligan dalam media berair, seiring dengan kesetimbangan disosiasi hidroksida, perlu diperhatikan pembentukan berbagai bentuk kompleks yang berada dalam kesetimbangan dengan ion logam aqua.
Sumber utama tembaga yang masuk ke perairan alami adalah air limbah dari industri kimia dan metalurgi, air tambang, dan reagen aldehida yang digunakan untuk menghancurkan alga. Tembaga dapat terjadi akibat korosi pada pipa tembaga dan struktur lain yang digunakan dalam sistem pasokan air. Pada airtanah, kandungan tembaga ditentukan oleh interaksi air dengan batuan yang mengandungnya (kalkopirit, kalkosit, kovelit, bornit, perunggu, azurit, chrysacolla, brotantine).
Konsentrasi maksimum tembaga yang diperbolehkan dalam air waduk untuk penggunaan air sanitasi adalah 0,1 mg/dm3 (tanda batas bahaya adalah sanitasi umum), di air waduk perikanan - 0,001 mg/dm3.
Kota
Norilsk
Monchegorsk
Krasnouralsk
Kolchugino
Zapoliarny
Emisi M (ribu ton/tahun) oksida tembaga dan konsentrasi tahunan rata-rata q (μg/m3) tembaga.
Tembaga memasuki udara dengan emisi dari produksi metalurgi. Dalam emisi padat, sebagian besar terkandung dalam bentuk senyawa, terutama oksida tembaga.
Perusahaan metalurgi non-ferrous menyumbang 98,7% dari seluruh emisi antropogenik logam ini, dimana 71% dilakukan oleh perusahaan milik Norilsk Nickel yang berlokasi di Zapolyarny dan Nikel, Monchegorsk dan Norilsk, dan sekitar 25% emisi tembaga dilakukan. keluar di Revda dan Krasnouralsk , Kolchugino dan lain-lain.
Konsentrasi tembaga yang tinggi menyebabkan keracunan, anemia dan hepatitis.
Seperti dapat dilihat dari peta, konsentrasi tembaga tertinggi tercatat di kota Lipetsk dan Rudnaya Pristan. Konsentrasi tembaga juga meningkat di kota-kota di Semenanjung Kola, di Zapolyarny, Monchegorsk, Nikel, Olenegorsk, serta di Norilsk.
Emisi tembaga dari sumber industri menurun sebesar 34%, konsentrasi rata-rata sebesar 42%.
Molibdenum
Senyawa molibdenum masuk ke perairan permukaan sebagai akibat pencucian mineral eksogen yang mengandung molibdenum. Molibdenum juga memasuki badan air dengan air limbah dari pabrik pengolahan dan perusahaan metalurgi non-ferrous. Penurunan konsentrasi senyawa molibdenum terjadi sebagai akibat dari pengendapan senyawa yang sedikit larut, proses adsorpsi oleh suspensi mineral dan konsumsi oleh organisme akuatik tumbuhan.
Molibdenum di permukaan air terutama dalam bentuk MoO42-. Kemungkinan besar ia ada dalam bentuk kompleks organomineral. Kemungkinan terjadinya akumulasi dalam keadaan koloid disebabkan oleh fakta bahwa produk oksidasi molibdenit adalah zat lepas dan terdispersi halus.
Di perairan sungai, molibdenum ditemukan dalam konsentrasi 2,1 hingga 10,6 μg/dm3. Air laut mengandung rata-rata 10 µg/dm3 molibdenum.
Dalam jumlah kecil, molibdenum diperlukan untuk perkembangan normal organisme tumbuhan dan hewan. Molibdenum adalah bagian dari enzim xantin oksidase. Dengan kekurangan molibdenum, enzim terbentuk dalam jumlah yang tidak mencukupi, yang menyebabkan reaksi negatif pada tubuh. Dalam konsentrasi tinggi, molibdenum berbahaya. Dengan kelebihan molibdenum, metabolisme terganggu.
Konsentrasi maksimum molibdenum yang diperbolehkan dalam badan air untuk penggunaan sanitasi adalah 0,25 mg/dm3.
Arsenik masuk ke perairan alami dari mata air mineral, daerah mineralisasi arsenik (arsenik pirit, realgar, orpiment), serta dari zona oksidasi batuan polimetalik, tembaga-kobalt, dan tungsten. Beberapa arsenik berasal dari tanah dan juga dari pembusukan organisme tumbuhan dan hewan. Konsumsi arsenik oleh organisme akuatik merupakan salah satu penyebab penurunan konsentrasinya di dalam air, yang paling jelas terlihat pada periode perkembangan plankton yang intensif.
Arsenik dalam jumlah besar masuk ke badan air dari air limbah pabrik pengolahan, limbah produksi pewarna, penyamakan kulit dan pabrik pestisida, serta dari lahan pertanian di mana pestisida digunakan.
Di perairan alami, senyawa arsenik berada dalam keadaan terlarut dan tersuspensi, hubungannya ditentukan oleh komposisi kimia air dan nilai pH. Dalam bentuk terlarut, arsenik terdapat dalam bentuk tri dan pentavalen, terutama sebagai anion.
Di perairan sungai yang tidak tercemar, arsenik biasanya ditemukan dalam konsentrasi mikrogram. Di perairan mineral konsentrasinya bisa mencapai beberapa miligram per 1 dm3, di perairan laut rata-rata mengandung 3 µg/dm3, di perairan bawah tanah ditemukan konsentrasi n.105 µg/dm3. Senyawa arsenik dalam konsentrasi tinggi bersifat racun bagi tubuh hewan dan manusia: menghambat proses oksidatif dan menghambat suplai oksigen ke organ dan jaringan.
Konsentrasi maksimum arsenik yang diizinkan adalah 0,05 mg/dm3 (indikator bahaya pembatas adalah toksikologi sanitasi) dan konsentrasi maksimum arsenik yang diizinkan adalah 0,05 mg/dm3.
Kehadiran nikel di perairan alami disebabkan oleh komposisi batuan yang dilalui air: ditemukan di tempat pengendapan bijih tembaga-nikel sulfida dan bijih besi-nikel. Ia memasuki air dari tanah dan dari organisme tumbuhan dan hewan selama pembusukannya. Peningkatan kandungan nikel dibandingkan jenis alga lainnya ditemukan pada alga biru-hijau. Senyawa nikel juga masuk ke badan air bersama air limbah dari toko pelapisan nikel, pabrik karet sintetis, dan pabrik konsentrasi nikel. Emisi nikel dalam jumlah besar menyertai pembakaran bahan bakar fosil.
Konsentrasinya dapat menurun akibat pengendapan senyawa seperti sianida, sulfida, karbonat atau hidroksida (dengan meningkatnya nilai pH), karena konsumsi oleh organisme akuatik dan proses adsorpsi.
Di perairan permukaan, senyawa nikel berada dalam keadaan terlarut, tersuspensi, dan koloid, yang perbandingan kuantitatifnya bergantung pada komposisi air, suhu, dan nilai pH. Sorben untuk senyawa nikel dapat berupa besi hidroksida, zat organik, kalsium karbonat yang sangat tersebar, dan tanah liat. Bentuk terlarut utamanya adalah ion kompleks, paling sering dengan asam amino, asam humat dan fulvat, dan juga sebagai kompleks sianida kuat. Senyawa nikel yang paling umum di perairan alami adalah senyawa yang ditemukan dalam keadaan oksidasi +2. Senyawa Ni3+ biasanya terbentuk dalam lingkungan basa.
Senyawa nikel berperan penting dalam proses hematopoietik, sebagai katalis. Peningkatan kandungannya memiliki efek spesifik pada sistem kardiovaskular. Nikel merupakan salah satu unsur karsinogenik. Hal ini dapat menyebabkan penyakit pernafasan. Dipercaya bahwa ion nikel bebas (Ni2+) kira-kira 2 kali lebih beracun dibandingkan senyawa kompleksnya.
Pada perairan sungai yang tidak tercemar dan sedikit tercemar, konsentrasi nikel biasanya berkisar antara 0,8 hingga 10 μg/dm3; di wilayah yang tercemar jumlahnya mencapai beberapa puluh mikrogram per 1 dm3. Konsentrasi rata-rata nikel dalam air laut adalah 2 μg/dm3, di air tanah - n.103 μg/dm3. Dalam air tanah yang mencuci batuan yang mengandung nikel, konsentrasi nikel terkadang meningkat hingga 20 mg/dm3.
Nikel memasuki atmosfer dari perusahaan metalurgi non-besi, yang menyumbang 97% dari seluruh emisi nikel, di mana 89% di antaranya berasal dari perusahaan milik Norilsk Nickel yang berlokasi di Zapolyarny dan Nikel, Monchegorsk dan Norilsk.
Peningkatan kandungan nikel di lingkungan menyebabkan munculnya penyakit endemik, kanker bronkial. Senyawa nikel termasuk dalam karsinogen golongan 1.
Peta tersebut menunjukkan beberapa titik dengan konsentrasi nikel rata-rata tinggi di lokasi yang menjadi perhatian Norilsk Nickel: Apatity, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk.
Emisi nikel dari perusahaan industri menurun sebesar 28%, konsentrasi rata-rata sebesar 35%.
Emisi M (ribu ton/tahun) dan konsentrasi tahunan rata-rata q (µg/m3) nikel.
Ia memasuki perairan alami sebagai akibat dari proses pencucian mineral yang mengandung timah (kasiterit, stannin), serta air limbah dari berbagai industri (pewarnaan kain, sintesis cat organik, produksi paduan dengan penambahan timah, dll. ).
Efek racun dari timah kecil.
Di perairan permukaan yang tidak tercemar, timah ditemukan dalam konsentrasi submikrogram. Di air tanah konsentrasinya mencapai beberapa mikrogram per 1 dm3. Konsentrasi maksimum yang diijinkan adalah 2 mg/dm3.
Senyawa merkuri dapat masuk ke perairan permukaan akibat pencucian batuan di daerah endapan merkuri (cinnabar, metacinnabarite, livingstonite), pada saat pembusukan organisme akuatik yang mengakumulasi merkuri. Sejumlah besar air masuk ke badan air bersama air limbah dari perusahaan yang memproduksi pewarna, pestisida, obat-obatan, dan beberapa bahan peledak. Pembangkit listrik tenaga panas berbahan bakar batu bara mengeluarkan sejumlah besar senyawa merkuri ke atmosfer, yang berakhir di badan air sebagai akibat pengendapan basah dan kering.
Penurunan konsentrasi senyawa merkuri terlarut terjadi sebagai akibat ekstraksi oleh banyak organisme laut dan air tawar, yang memiliki kemampuan untuk mengakumulasinya dalam konsentrasi yang berkali-kali lipat lebih tinggi dari kandungannya dalam air, serta proses adsorpsi oleh zat tersuspensi dan sedimen dasar.
Di perairan permukaan, senyawa merkuri berada dalam keadaan terlarut dan tersuspensi. Rasio antara keduanya tergantung pada komposisi kimia air dan nilai pH. Merkuri tersuspensi merupakan senyawa merkuri yang diserap. Bentuk terlarut adalah molekul yang tidak terdisosiasi, senyawa organik dan mineral kompleks. Merkuri dapat terdapat di perairan badan air dalam bentuk senyawa metilmerkuri.
Senyawa merkuri sangat beracun, mempengaruhi sistem saraf manusia, menyebabkan perubahan pada selaput lendir, gangguan fungsi motorik dan sekresi saluran pencernaan, perubahan darah, dll. Proses metilasi bakteri ditujukan pada pembentukan senyawa metilmerkuri, yang berkali-kali lebih beracun daripada garam mineral merkuri Senyawa metilmerkuri terakumulasi pada ikan dan dapat masuk ke dalam tubuh manusia.
Konsentrasi maksimum merkuri yang diperbolehkan adalah 0,0005 mg/dm3 (tanda batas bahaya adalah sanitasi-toksikologi), konsentrasi maksimum yang diperbolehkan adalah 0,0001 mg/dm3.
Sumber alami timbal yang masuk ke perairan permukaan adalah proses pelarutan mineral endogen (galena) dan eksogen (anglesite, cerussite, dll). Peningkatan signifikan kandungan timbal di lingkungan (termasuk di perairan permukaan) dikaitkan dengan pembakaran batu bara, penggunaan timbal tetraetil sebagai bahan anti ketukan pada bahan bakar motor, dan pembuangan ke badan air bersama air limbah dari bijih. pabrik pengolahan, beberapa pabrik metalurgi, pabrik kimia, pertambangan, dll. Faktor penting dalam mengurangi konsentrasi timbal dalam air adalah adsorpsinya oleh zat tersuspensi dan pengendapan bersamanya ke dalam sedimen dasar. Timbal, di antara logam lainnya, diekstraksi dan diakumulasikan oleh organisme akuatik.
Timbal terdapat di perairan alami dalam keadaan terlarut dan tersuspensi (terserap). Dalam bentuk terlarut ditemukan dalam bentuk kompleks mineral dan organomineral, serta ion sederhana, dalam bentuk tidak larut - terutama dalam bentuk sulfida, sulfat dan karbonat.
Di perairan sungai, konsentrasi timbal berkisar antara sepersepuluh hingga satuan mikrogram per 1 dm3. Bahkan di perairan badan air yang berdekatan dengan kawasan bijih polimetalik, konsentrasinya jarang mencapai puluhan miligram per 1 dm3. Hanya di air panas klorida konsentrasi timbal terkadang mencapai beberapa miligram per 1 dm3.
Indikator pembatas bahaya timbal adalah sanitasi-toksikologi. Konsentrasi maksimum yang diperbolehkan untuk timbal adalah 0,03 mg/dm3, konsentrasi maksimum yang diperbolehkan untuk timbal adalah 0,1 mg/dm3.
Timbal terkandung dalam emisi dari perusahaan metalurgi, pengerjaan logam, teknik elektro, petrokimia dan transportasi motor.
Dampak timbal terhadap kesehatan terjadi melalui penghirupan udara yang mengandung timbal dan konsumsi timbal melalui makanan, air, dan partikel debu. Timbal terakumulasi di dalam tubuh, di tulang dan jaringan permukaan. Timbal mempengaruhi ginjal, hati, sistem saraf dan organ pembentuk darah. Orang lanjut usia dan anak-anak sangat sensitif terhadap timbal dalam dosis rendah sekalipun.
Emisi M (ribu ton/tahun) dan konsentrasi timbal tahunan rata-rata q (µg/m3).
Selama tujuh tahun, emisi timbal dari sumber industri turun sebesar 60% karena pengurangan produksi dan banyak penutupan pabrik. Penurunan tajam emisi industri tidak dibarengi dengan penurunan emisi kendaraan. Konsentrasi timbal rata-rata menurun hanya 41%. Perbedaan dalam pengurangan dan konsentrasi emisi timbal mungkin disebabkan oleh rendahnya pelaporan emisi kendaraan pada tahun-tahun sebelumnya; Saat ini jumlah mobil dan intensitas lalu lintasnya mengalami peningkatan.
Timbal tetraetil
Ia memasuki perairan alami karena penggunaannya sebagai bahan antiknock pada bahan bakar kendaraan air, serta limpasan permukaan dari daerah perkotaan.
Zat ini ditandai dengan toksisitas yang tinggi dan memiliki sifat kumulatif.
Sumber perak yang masuk ke perairan permukaan adalah air tanah dan air limbah dari tambang, pabrik pengolahan, dan perusahaan fotografi. Peningkatan kandungan perak dikaitkan dengan penggunaan sediaan bakterisida dan algisidal.
Dalam air limbah, perak dapat berada dalam bentuk terlarut dan tersuspensi, sebagian besar dalam bentuk garam halida.
Di perairan permukaan yang tidak tercemar, perak ditemukan dalam konsentrasi submikrogram. Di air tanah, konsentrasi perak berkisar dari beberapa hingga puluhan mikrogram per 1 dm3, di air laut - rata-rata 0,3 g/dm3.
Ion perak mampu menghancurkan bakteri dan bahkan dalam konsentrasi kecil dapat mensterilkan air (batas bawah efek bakterisidal ion perak adalah 2,10-11 mol/dm3). Peran perak dalam tubuh hewan dan manusia belum cukup dipahami.
MPC perak adalah 0,05 mg/dm3.
Antimon masuk ke perairan permukaan karena pencucian mineral antimon (stibnite, senarmontite, valentinite, serveite, stibiocanite) dan dengan air limbah dari pabrik karet, kaca, pewarna, dan korek api.
Di perairan alami, senyawa antimon berada dalam keadaan terlarut dan tersuspensi. Dalam kondisi redoks yang merupakan karakteristik air permukaan, keberadaan antimon trivalen dan pentavalen dimungkinkan.
Di perairan permukaan yang tidak tercemar, antimon ditemukan dalam konsentrasi submikrogram, di air laut konsentrasinya mencapai 0,5 g/dm3, di air tanah - 10 g/dm3. MPC antimon adalah 0,05 mg/dm3 (indikator bahaya pembatas adalah sanitasi-toksikologi), MPCv adalah 0,01 mg/dm3.
Senyawa kromium tri dan heksavalen masuk ke perairan permukaan sebagai akibat pencucian dari batuan (kromit, crocoite, uvarovite, dll.). Sebagian berasal dari pembusukan organisme dan tumbuhan dari tanah. Jumlah yang signifikan dapat masuk ke badan air bersama dengan air limbah dari toko pelapisan listrik, toko pewarnaan di pabrik tekstil, penyamakan kulit, dan perusahaan industri kimia. Penurunan konsentrasi ion kromium dapat diamati sebagai akibat konsumsinya oleh organisme akuatik dan proses adsorpsi.
Di perairan permukaan, senyawa kromium berada dalam keadaan terlarut dan tersuspensi, yang perbandingannya bergantung pada komposisi air, suhu, dan pH larutan. Senyawa kromium tersuspensi sebagian besar merupakan senyawa kromium yang terjerap. Sorben dapat berupa tanah liat, besi hidroksida, kalsium karbonat yang sangat tersebar, sisa-sisa organisme tumbuhan dan hewan. Dalam bentuk terlarut, kromium dapat ditemukan dalam bentuk kromat dan dikromat. Dalam kondisi aerobik, Cr(VI) berubah menjadi Cr(III), garamnya terhidrolisis dalam media netral dan basa untuk melepaskan hidroksida.
Di perairan sungai yang tidak tercemar dan sedikit tercemar, kandungan kromium berkisar dari sepersepuluh mikrogram per liter hingga beberapa mikrogram per liter; di perairan yang tercemar mencapai beberapa puluh dan ratusan mikrogram per liter. Konsentrasi rata-rata di perairan laut adalah 0,05 µg/dm3, di air tanah - biasanya dalam kisaran n.10 - n.102 µg/dm3.
Senyawa Cr(VI) dan Cr(III) dalam jumlah yang meningkat mempunyai sifat karsinogenik. Senyawa Cr(VI) lebih berbahaya.
Memasuki perairan alami sebagai akibat dari proses penghancuran dan pelarutan batuan dan mineral yang terjadi di alam (sphalerite, zincite, goslarite, smithsonite, calamine), serta dengan air limbah dari pabrik pengolahan bijih dan toko pelapisan listrik, produksi kertas perkamen. , cat mineral, serat viscose dan sebagainya.
Di dalam air, ia terdapat terutama dalam bentuk ionik atau dalam bentuk kompleks mineral dan organiknya. Kadang-kadang ditemukan dalam bentuk tidak larut: seperti hidroksida, karbonat, sulfida, dll.
Di perairan sungai, konsentrasi seng biasanya berkisar antara 3 hingga 120 μg/dm3, di perairan laut - dari 1,5 hingga 10 μg/dm3. Kandungan dalam perairan bijih dan khususnya perairan tambang dengan nilai pH rendah bisa sangat signifikan.
Seng merupakan salah satu unsur mikro aktif yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan normal organisme. Pada saat yang sama, banyak senyawa seng bersifat racun, terutama sulfat dan kloridanya.
MPC untuk Zn2+ adalah 1 mg/dm3 (indikator pembatas bahaya adalah organoleptik), MPC untuk Zn2+ adalah 0,01 mg/dm3 (indikator pembatas bahaya adalah toksikologi).
Logam berat sudah menempati urutan kedua dalam hal bahaya, lebih rendah dari pestisida dan secara signifikan mengungguli polutan terkenal seperti karbon dioksida dan belerang, dan dalam perkiraan mereka akan menjadi yang paling berbahaya, lebih berbahaya daripada limbah dan padat pembangkit listrik tenaga nuklir. limbah. Pencemaran logam berat dikaitkan dengan penggunaannya yang luas dalam produksi industri, ditambah dengan sistem pemurnian yang lemah, akibatnya logam berat masuk ke lingkungan, termasuk tanah, mencemari dan meracuninya.
Logam berat merupakan polutan prioritas dan pemantauannya wajib dilakukan di semua lingkungan. Dalam berbagai karya ilmiah dan terapan, penulis menafsirkan makna konsep “logam berat” secara berbeda. Dalam beberapa kasus, definisi logam berat mencakup unsur-unsur yang tergolong rapuh (misalnya bismut) atau metaloid (misalnya arsenik).
Tanah merupakan media utama masuknya logam berat, termasuk dari atmosfer dan lingkungan perairan. Ini juga berfungsi sebagai sumber polusi sekunder pada udara permukaan dan air yang mengalir darinya ke Samudra Dunia. Dari tanah, logam berat diserap oleh tumbuhan, yang kemudian menjadi makanan bagi hewan yang lebih terorganisir.
kelanjutan
--PAGE_BREAK-- 3.3. Toksisitas timbal
Saat ini, timbal menempati urutan pertama penyebab keracunan industri. Hal ini disebabkan penggunaannya yang luas di berbagai industri. Pekerja yang menambang bijih timbal, di pabrik peleburan timbal, dalam produksi baterai, selama penyolderan, di percetakan, dalam produksi kaca kristal atau produk keramik, bensin bertimbal, cat timbal, dll terkena timbal. , tanah dan air di sekitar industri tersebut, serta di dekat jalan raya utama, menimbulkan ancaman paparan timbal terhadap penduduk yang tinggal di wilayah tersebut, dan, yang terpenting, anak-anak, yang lebih sensitif terhadap dampak logam berat.
Perlu dicatat dengan menyesal bahwa di Rusia tidak ada kebijakan publik tentang regulasi hukum, peraturan dan ekonomi tentang dampak timbal terhadap lingkungan dan kesehatan masyarakat, tentang pengurangan emisi (buangan, limbah) timbal dan senyawanya ke lingkungan, dan penghentian total produksi bensin yang mengandung timbal.
Karena pekerjaan pendidikan yang sangat tidak memuaskan untuk menjelaskan kepada penduduk tingkat bahaya efek logam berat pada tubuh manusia, di Rusia jumlah kontingen yang melakukan kontak profesional dengan timbal tidak berkurang, tetapi secara bertahap meningkat. Kasus keracunan timbal kronis telah tercatat di 14 industri di Rusia. Industri unggulannya adalah industri kelistrikan (produksi baterai), pembuatan instrumen, percetakan dan metalurgi non-besi, di dalamnya, keracunan disebabkan oleh melebihi konsentrasi maksimum yang diizinkan (MPC) timbal di udara area kerja sebanyak 20 kali atau lebih.
Sumber utama timbal adalah asap knalpot mobil, karena separuh wilayah Rusia masih menggunakan bensin bertimbal. Namun pabrik metalurgi, khususnya pabrik peleburan tembaga, tetap menjadi sumber utama pencemaran lingkungan. Dan ada pemimpin di sini. Di wilayah wilayah Sverdlovsk terdapat 3 sumber emisi timbal terbesar di negara ini: di kota Krasnouralsk, Kirovograd dan Revda.
Cerobong pabrik peleburan tembaga Krasnouralsk, yang dibangun selama tahun-tahun industrialisasi Stalinis dan menggunakan peralatan dari tahun 1932, setiap tahun memuntahkan 150-170 ton timah ke kota berpenduduk 34.000 jiwa, menutupi semuanya dengan debu timah.
Konsentrasi timbal dalam tanah Krasnouralsk bervariasi dari 42,9 hingga 790,8 mg/kg dengan konsentrasi maksimum MPC yang diijinkan = 130 μ/kg. Sampel air di pasokan air desa tetangga. Oktyabrsky, yang diberi makan oleh sumber air bawah tanah, melebihi konsentrasi maksimum yang diizinkan hingga dua kali lipat.
Pencemaran timbal terhadap lingkungan mempengaruhi kesehatan manusia. Paparan timbal mengganggu sistem reproduksi perempuan dan laki-laki. Bagi wanita hamil dan usia subur, peningkatan kadar timbal dalam darah menimbulkan bahaya tertentu, karena di bawah pengaruh timbal fungsi menstruasi terganggu, kelahiran prematur, keguguran dan kematian janin lebih sering terjadi akibat penetrasi timbal melalui plasenta. penghalang. Bayi baru lahir mempunyai angka kematian yang tinggi.
Keracunan timbal sangat berbahaya bagi anak kecil karena mempengaruhi perkembangan otak dan sistem saraf. Pengujian terhadap 165 anak Krasnouralsk berusia 4 tahun ke atas menunjukkan keterlambatan perkembangan mental yang signifikan pada 75,7%, dan keterbelakangan mental, termasuk keterbelakangan mental, ditemukan pada 6,8% anak yang diperiksa.
Anak-anak usia prasekolah paling rentan terhadap efek berbahaya timbal karena sistem saraf mereka masih dalam tahap perkembangan. Bahkan pada dosis rendah, keracunan timbal menyebabkan penurunan perkembangan intelektual, perhatian dan kemampuan berkonsentrasi, keterlambatan membaca, dan menyebabkan berkembangnya agresivitas, hiperaktif dan masalah lain pada perilaku anak. Kelainan perkembangan ini bisa bertahan lama dan tidak dapat diubah. Berat badan lahir rendah, stunting dan gangguan pendengaran juga disebabkan oleh keracunan timbal. Keracunan dosis tinggi menyebabkan keterbelakangan mental, koma, kejang dan kematian.
Sebuah buku putih yang diterbitkan oleh para ahli Rusia melaporkan bahwa polusi timbal terjadi di seluruh negeri dan merupakan salah satu dari banyak bencana lingkungan di bekas Uni Soviet yang terungkap pada tahun 2017. tahun terakhir. Sebagian besar wilayah Rusia mengalami beban pengendapan timbal yang melebihi beban kritis untuk fungsi normal ekosistem. Di puluhan kota, konsentrasi timbal di udara dan tanah melebihi nilai konsentrasi maksimum yang diizinkan.
Tingkat polusi udara tertinggi dengan timbal, melebihi konsentrasi maksimum yang diizinkan, diamati di kota Komsomolsk-on-Amur, Tobolsk, Tyumen, Karabash, Vladimir, Vladivostok.
Beban maksimum pengendapan timbal, yang menyebabkan degradasi ekosistem darat, diamati di wilayah Moskow, Vladimir, Nizhny Novgorod, Ryazan, Tula, Rostov, dan Leningrad.
Sumber yang tidak bergerak bertanggung jawab atas pembuangan lebih dari 50 ton timbal dalam bentuk berbagai senyawa ke badan air. Pada saat yang sama, 7 pabrik baterai mengeluarkan 35 ton timbal setiap tahunnya sistem saluran pembuangan. Analisis distribusi pembuangan timbal ke badan air di Rusia menunjukkan bahwa wilayah Leningrad, Yaroslavl, Perm, Samara, Penza dan Oryol adalah pemimpin dalam jenis beban ini.
Negara ini memerlukan tindakan segera untuk mengurangi polusi timbal, namun saat ini krisis ekonomi Rusia masih membayangi masalah lingkungan. Dalam depresi industri yang sudah berlangsung lama, Rusia tidak mempunyai sarana untuk membersihkan polusi di masa lalu, namun jika perekonomian mulai pulih dan pabrik kembali beroperasi, polusi akan semakin buruk.
10 kota paling tercemar di bekas Uni Soviet
(Logam dicantumkan dalam urutan tingkat prioritas untuk kota tertentu)
4. Kebersihan tanah. Pembuangan limbah.
Tanah di perkotaan dan daerah berpenduduk lainnya serta sekitarnya telah lama berbeda dengan tanah alami yang bernilai biologis, yang berperan penting dalam menjaga keseimbangan ekologi. Tanah di perkotaan terkena dampak berbahaya yang sama seperti udara perkotaan dan hidrosfer, sehingga degradasi yang signifikan terjadi di mana-mana. Kebersihan tanah kurang mendapat perhatian, meskipun kepentingannya sebagai salah satu komponen utama biosfer (udara, air, tanah) dan faktor lingkungan biologis bahkan lebih penting daripada air, karena kuantitas air (terutama kualitas air). air tanah) ditentukan oleh kondisi tanah, dan tidak mungkin memisahkan faktor-faktor tersebut satu sama lain. Tanah memiliki kemampuan pemurnian diri secara biologis: di dalam tanah, terjadi penguraian limbah yang masuk dan mineralisasinya; Pada akhirnya, tanah mengganti mineral yang hilang dengan mengorbankan mineral tersebut.
Jika, akibat kelebihan beban pada tanah, salah satu komponen kemampuan mineralisasinya hilang, hal ini pasti akan menyebabkan terganggunya mekanisme pemurnian diri dan degradasi total tanah. Sebaliknya, menciptakan kondisi optimal untuk pemurnian diri tanah membantu menjaga keseimbangan ekologi dan kondisi keberadaan semua organisme hidup, termasuk manusia.
Oleh karena itu, masalah netralisasi limbah yang mempunyai efek biologis berbahaya tidak terbatas pada masalah pembuangannya saja; ini merupakan masalah higienis yang lebih kompleks, karena tanah merupakan penghubung antara air, udara, dan manusia.
4.1.
Peran tanah dalam metabolisme
Hubungan biologis antara tanah dan manusia dilakukan terutama melalui metabolisme. Tanah itu seperti pemasok mineral, diperlukan untuk siklus metabolisme, untuk pertumbuhan tanaman yang dikonsumsi manusia dan herbivora, yang selanjutnya dimakan oleh manusia dan karnivora. Dengan demikian, tanah menyediakan makanan bagi banyak perwakilan dunia tumbuhan dan hewan.
Akibatnya, penurunan kualitas tanah, penurunan nilai biologis, dan kemampuannya untuk memurnikan diri menyebabkan reaksi berantai biologis, yang jika terjadi efek berbahaya yang berkepanjangan, dapat menyebabkan berbagai gangguan kesehatan di kalangan penduduk. Selain itu, jika proses mineralisasi melambat, nitrat, nitrogen, fosfor, kalium, dll. yang terbentuk selama penguraian zat dapat masuk ke air tanah yang digunakan untuk keperluan minum dan menyebabkan penyakit serius (misalnya, nitrat dapat menyebabkan methemoglobinemia, terutama pada bayi).
Konsumsi air dari tanah yang miskin yodium dapat menyebabkan penyakit gondok endemik, dll.
4.2.
Hubungan ekologis antara tanah dan air serta limbah cair (air limbah)
Manusia mengekstrak air dari tanah yang diperlukan untuk mempertahankan proses metabolisme dan kehidupan itu sendiri. Kualitas air bergantung pada kondisi tanah; itu selalu mencerminkan keadaan biologis suatu tanah.
Hal ini terutama berlaku untuk air tanah, yang nilai biologisnya sangat ditentukan oleh sifat-sifat tanah dan tanah, kemampuan tanah untuk memurnikan diri, kapasitas filtrasinya, komposisi makroflora, mikrofauna, dll.
Pengaruh langsung tanah terhadap air permukaan kurang signifikan, hal ini terutama terkait dengan curah hujan. Misalnya, setelah hujan lebat, berbagai polutan terbawa dari tanah ke perairan terbuka (sungai, danau), termasuk pupuk buatan (nitrogen, fosfat), pestisida, herbisida; di daerah karst dan endapan yang retak, polutan dapat menembus melalui retak ke dalam air tanah.
Pengolahan air limbah yang tidak memadai juga dapat menyebabkan efek biologis yang berbahaya pada tanah dan pada akhirnya menyebabkan degradasi tanah. Oleh karena itu, perlindungan tanah di kawasan berpenduduk merupakan salah satu syarat utama untuk melindungi lingkungan secara keseluruhan.
4.3.
Batasan beban tanah dengan limbah padat (sampah rumah tangga dan jalanan, limbah industri, sisa lumpur kering setelah sedimentasi air limbah, zat radioaktif, dll.)
Permasalahan ini diperparah oleh fakta bahwa, sebagai akibat dari meningkatnya jumlah sampah di perkotaan, tanah di sekitarnya mengalami tekanan yang semakin besar. Sifat dan komposisi tanah semakin memburuk dengan cepat.
Dari 64,3 juta ton kertas yang diproduksi di Amerika Serikat, 49,1 juta ton berakhir menjadi limbah (dari jumlah tersebut, 26 juta ton “dipasok” rumah tangga, dan 23,1 juta ton - jaringan distribusi).
Sehubungan dengan hal di atas, pembuangan dan netralisasi akhir limbah padat merupakan masalah yang sangat signifikan dan lebih sulit untuk diterapkan dalam kondisi urbanisasi yang semakin meningkat.
Netralisasi akhir limbah padat di tanah yang terkontaminasi tampaknya mungkin dilakukan. Namun, karena kemampuan tanah perkotaan untuk memurnikan diri terus memburuk, netralisasi akhir sampah yang terkubur di dalam tanah tidak mungkin dilakukan.
Manusia dapat berhasil menggunakan proses biokimia yang terjadi di dalam tanah, kemampuan menetralkan dan mendisinfeksi untuk menetralkan limbah padat, tetapi tanah perkotaan, sebagai akibat dari tempat tinggal dan aktivitas manusia selama berabad-abad di perkotaan, telah lama menjadi tidak cocok untuk tujuan ini.
Mekanisme pemurnian diri dan mineralisasi yang terjadi di dalam tanah, peran bakteri dan enzim yang terlibat di dalamnya, serta produk antara dan akhir dari penguraian zat telah diketahui. Saat ini penelitian ditujukan untuk mengidentifikasi faktor-faktor yang menjamin keseimbangan biologis tanah alami, serta memperjelas pertanyaan berapa jumlah limbah padat (dan apa komposisinya) yang dapat menyebabkan terganggunya keseimbangan biologis tanah.
Jumlah sampah rumah tangga (sampah) per penduduk di beberapa kota besar dunia
Perlu dicatat bahwa kondisi higienis tanah di perkotaan dengan cepat memburuk akibat kelebihan beban, meskipun kemampuan tanah untuk memurnikan diri merupakan persyaratan higienis utama untuk menjaga keseimbangan biologis. Tanah di perkotaan tidak lagi mampu menjalankan tugasnya tanpa bantuan manusia. Satu-satunya jalan keluar dari situasi ini posisi - penuh netralisasi dan pemusnahan limbah sesuai dengan persyaratan higienis.
Oleh karena itu, pembangunan utilitas umum harus ditujukan untuk menjaga kemampuan alami tanah untuk memurnikan diri, dan jika kemampuan ini sudah tidak memuaskan, maka harus dipulihkan secara artifisial.
Yang paling merugikan adalah efek racun dari limbah industri, baik cair maupun padat. Semakin banyak limbah yang masuk ke dalam tanah, sehingga tidak mampu diatasi. Misalnya, kontaminasi tanah dengan arsenik telah terjadi di sekitar pabrik produksi superfosfat (dalam radius 3 km). Seperti diketahui, beberapa pestisida, seperti senyawa organoklorin yang masuk ke dalam tanah, tidak dapat terurai dalam waktu lama.
Situasi serupa terjadi pada beberapa bahan kemasan sintetis (polivinil klorida, polietilen, dll.).
Beberapa senyawa beracun cepat atau lambat masuk ke dalam air tanah, yang mengakibatkan tidak hanya keseimbangan biologis tanah yang terganggu, tetapi kualitas air tanah juga menurun sedemikian rupa sehingga tidak dapat lagi digunakan sebagai air minum.
Persentase jumlah bahan dasar sintetis yang terkandung dalam limbah rumah tangga (sampah)
*
Bersama dengan limbah plastik pengerasan panas lainnya.
Permasalahan sampah akhir-akhir ini semakin meningkat juga karena sebagian sampah, terutama kotoran manusia dan hewan, digunakan untuk menyuburkan lahan pertanian [tinja mengandung sejumlah besar nitrogen - 0,4-0,5%, fosfor (P203) - 0,2-0 . 6%, kalium (K?0) -0,5-1,5%, karbon -5-15%]. Masalah kota ini telah menyebar ke wilayah sekitar kota.
4.4.
Peran tanah dalam penyebaran berbagai penyakit
Tanah memainkan peran tertentu dalam penyebaran penyakit menular. Hal ini dilaporkan pada abad terakhir oleh Petterkoffer (1882) dan Fodor (1875), yang terutama menyoroti peran tanah dalam penyebaran penyakit usus: kolera, demam tifoid, disentri, dll. beberapa bakteri dan virus tetap hidup dan ganas di dalam tanah selama berbulan-bulan. Selanjutnya, sejumlah penulis membenarkan pengamatannya, terutama yang berkaitan dengan tanah perkotaan. Misalnya, agen penyebab kolera tetap hidup dan patogen di air tanah dari 20 hingga 200 hari, agen penyebab demam tifoid dalam tinja - dari 30 hingga 100 hari, dan agen penyebab demam paratifoid - dari 30 hingga 60 hari. (Dari sudut pandang penyebaran penyakit menular, tanah perkotaan menimbulkan bahaya yang jauh lebih besar dibandingkan tanah ladang yang dipupuk dengan pupuk kandang.)
Untuk mengetahui derajat pencemaran tanah, sejumlah penulis menggunakan penentuan jumlah bakteri (Escherichia coli), seperti dalam menentukan kualitas air. Penulis lain menganggap disarankan untuk menentukan, selain itu, jumlah bakteri termofilik yang mengambil bagian dalam proses mineralisasi.
Penyebaran penyakit menular melalui tanah sangat difasilitasi oleh irigasi lahan dengan air limbah. Pada saat yang sama, sifat mineralisasi tanah memburuk. Oleh karena itu, irigasi dengan air limbah harus dilakukan di bawah pengawasan sanitasi yang ketat dan hanya di luar wilayah perkotaan.
4.5.
Dampak berbahaya dari jenis polutan utama (limbah padat dan cair) menyebabkan degradasi tanah
4.5.1.
Netralisasi limbah cair di dalam tanah
Dalam beberapa pemukiman jika tidak ada sistem pembuangan limbah, sebagian limbah, termasuk pupuk kandang, dinetralkan di dalam tanah.
Seperti yang Anda ketahui, ini adalah metode netralisasi yang paling sederhana. Namun, hal ini hanya diperbolehkan jika kita berurusan dengan tanah yang secara biologis lengkap dan masih memiliki kemampuan untuk memurnikan diri, yang tidak khas untuk tanah perkotaan. Jika tanah tidak lagi memiliki kualitas-kualitas tersebut, maka untuk melindunginya dari degradasi lebih lanjut, diperlukan struktur teknis yang kompleks untuk netralisasi limbah cair.
Di beberapa tempat, sampah dinetralkan di lubang kompos. Dari sudut pandang teknis, solusi ini merupakan tantangan. Selain itu, cairan dapat menembus tanah dalam jarak yang cukup jauh. Tugas ini semakin diperumit oleh fakta bahwa air limbah perkotaan mengandung limbah industri beracun dalam jumlah yang semakin meningkat, yang memperburuk sifat mineralisasi tanah bahkan lebih buruk daripada kotoran manusia dan hewan. Oleh karena itu di lubang kompos Hanya air limbah yang telah diendapkan saja yang diperbolehkan. Jika tidak, kapasitas filtrasi tanah akan terganggu, kemudian tanah kehilangan sisanya sifat pelindung, pori-pori secara bertahap tersumbat, dll.
Penggunaan kotoran manusia untuk mengairi lahan pertanian merupakan metode kedua dalam menetralkan limbah cair. Cara ini menimbulkan bahaya higienis ganda: pertama, dapat menyebabkan kelebihan tanah; kedua, limbah ini dapat menjadi sumber infeksi yang serius. Oleh karena itu, feses harus terlebih dahulu didesinfeksi dan diberi perlakuan yang tepat baru kemudian digunakan sebagai pupuk. Di sini dua sudut pandang yang berlawanan bertabrakan. Menurut persyaratan higienis, tinja dapat mengalami kehancuran total, dan dari sudut pandang perekonomian nasional, tinja merupakan pupuk yang berharga. Kotoran segar tidak dapat digunakan untuk mengairi kebun dan ladang tanpa disinfeksi terlebih dahulu. Jika Anda masih harus menggunakan kotoran segar, maka kotoran tersebut memerlukan tingkat netralisasi sedemikian rupa sehingga tidak lagi memiliki nilai apa pun sebagai pupuk.
Kotoran dapat digunakan sebagai pupuk hanya di area yang ditunjuk secara khusus - dengan kontrol sanitasi dan higienis yang konstan, terutama terhadap kondisi air tanah, kuantitas, lalat, dll.
Persyaratan pembuangan dan netralisasi kotoran hewan pada prinsipnya tidak berbeda dengan persyaratan netralisasi kotoran manusia.
Sampai saat ini, pupuk kandang merupakan sumber penting nutrisi berharga yang diperlukan untuk meningkatkan kesuburan tanah di bidang pertanian. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, pupuk kandang telah kehilangan arti pentingnya, sebagian karena mekanisasi pertanian, dan sebagian lagi karena meningkatnya penggunaan pupuk buatan.
Jika tidak ada pengolahan dan netralisasi yang tepat, kotoran hewan juga berbahaya, seperti halnya kotoran manusia yang tidak dinetralkan. Oleh karena itu, sebelum dibawa ke ladang, pupuk kandang didiamkan terlebih dahulu agar proses biotermal yang diperlukan dapat terjadi di dalamnya (pada suhu 60-70°C). Setelah itu, kotoran tersebut dianggap “matang” dan terbebas dari sebagian besar patogen yang dikandungnya (bakteri, telur cacing, dll.).
Harus diingat bahwa fasilitas penyimpanan kotoran dapat menjadi tempat berkembang biak yang ideal bagi lalat yang berkontribusi terhadap penyebaran berbagai infeksi usus. Perlu dicatat bahwa lalat paling mudah memilih kotoran babi untuk reproduksi, kemudian kotoran kuda, kotoran domba, dan kemudian Resort terakhir sapi Sebelum mengangkut kotoran ke ladang, harus diolah dengan insektisida.
kelanjutan
--PAGE_BREAK--
Komposisi kimia tanah di berbagai wilayah bersifat heterogen dan sebaran unsur-unsur kimia yang terkandung dalam tanah di seluruh wilayah tidak merata. Misalnya, karena sebagian besar berada dalam keadaan tersebar, logam berat mampu membentuk ikatan lokal, yang konsentrasinya ratusan dan ribuan kali lebih tinggi daripada konsentrasi clarke.
Sejumlah unsur kimia diperlukan untuk fungsi normal tubuh. Kekurangan, kelebihan atau ketidakseimbangannya dapat menyebabkan penyakit yang disebut mikroelementosis 1, atau endemik biogeokimia, yang dapat terjadi secara alami maupun buatan manusia. Dalam distribusinya, peran penting dimainkan oleh air, serta produk makanan, di mana unsur-unsur kimia masuk dari tanah melalui rantai makanan.
Secara eksperimental telah ditetapkan bahwa persentase HM pada tanaman dipengaruhi oleh persentase HM di tanah, atmosfer, dan air (dalam kasus alga). Terlihat juga bahwa pada tanah dengan kandungan logam berat yang sama, tanaman yang sama menghasilkan hasil yang berbeda, meskipun kondisi iklimnya juga sama. Kemudian ditemukan ketergantungan hasil pada keasaman tanah.
Kontaminasi tanah yang paling banyak dipelajari adalah kadmium, merkuri, timbal, arsenik, tembaga, seng dan mangan. Mari kita pertimbangkan kontaminasi tanah dengan logam-logam ini secara terpisah untuk masing-masingnya. 2
Kadmium (Cd)
Kandungan kadmium di kerak bumi kira-kira 0,15 mg/kg. Kadmium terkonsentrasi di batuan vulkanik (dalam jumlah 0,001 hingga 1,8 mg/kg), batuan metamorf (dalam jumlah 0,04 hingga 1,0 mg/kg) dan batuan sedimen (dalam jumlah 0,1 hingga 11,0 mg/kg). Tanah yang terbentuk berdasarkan bahan awal tersebut mengandung 0,1-0,3; 0,1 - 1,0 dan 3,0 - 11,0 mg/kg kadmium, masing-masing.
Pada tanah masam, kadmium terdapat dalam bentuk Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, dan pada tanah berkapur - dalam bentuk Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, CdHCO 3 +.
Penyerapan kadmium oleh tanaman berkurang secara signifikan ketika tanah masam diberi kapur. Dalam hal ini, peningkatan pH mengurangi kelarutan kadmium dalam kelembaban tanah, serta ketersediaan hayati kadmium tanah. Dengan demikian, kandungan kadmium pada daun bit pada tanah berkapur lebih rendah dibandingkan kandungan kadmium pada tanaman yang sama pada tanah tidak berkapur. Efek serupa juga ditunjukkan pada beras dan gandum -->.
Dampak negatif peningkatan pH terhadap ketersediaan kadmium dikaitkan dengan penurunan tidak hanya kelarutan kadmium dalam fase larutan tanah, tetapi juga aktivitas akar, yang mempengaruhi penyerapan.
Kadmium kurang bergerak di dalam tanah, dan jika bahan yang mengandung kadmium ditambahkan ke permukaannya, sebagian besarnya tetap tidak tersentuh.
Metode untuk menghilangkan kontaminan dari tanah meliputi menghilangkan lapisan yang terkontaminasi itu sendiri, menghilangkan kadmium dari lapisan tersebut, atau menutupi lapisan yang terkontaminasi. Kadmium dapat diubah menjadi senyawa kompleks yang tidak larut dengan zat pengkhelat yang tersedia (misalnya asam etilendiamintetraasetat). .
Karena penyerapan kadmium yang relatif cepat dari tanah oleh tanaman dan tingkat toksisitas yang rendah pada konsentrasi umum, kadmium dapat terakumulasi dalam tanaman dan memasuki rantai makanan lebih cepat dibandingkan timbal dan seng. Oleh karena itu, kadmium menimbulkan bahaya terbesar bagi kesehatan manusia ketika limbah masuk ke dalam tanah.
Prosedur untuk meminimalkan jumlah kadmium yang dapat masuk ke rantai makanan manusia dari tanah yang terkontaminasi adalah dengan menanam tanaman non-pangan atau tanaman yang menyerap sedikit kadmium di dalam tanah.
Secara umum, tanaman yang ditanam di tanah masam menyerap lebih banyak kadmium dibandingkan tanaman yang ditanam di tanah netral atau basa. Oleh karena itu, pengapuran pada tanah masam merupakan cara yang efektif untuk mengurangi jumlah kadmium yang terserap.
Merkuri (Hg)
Merkuri terdapat di alam dalam bentuk uap logam Hg 0 yang terbentuk selama penguapannya dari kerak bumi; berupa garam anorganik Hg(I) dan Hg(II), serta berupa senyawa organik metilmerkuri CH 3 Hg +, turunan monometil dan dimetil CH 3 Hg + dan (CH 3) 2 Hg.
Merkuri terakumulasi di cakrawala atas (0-40 cm) tanah dan bermigrasi dengan lemah ke lapisan yang lebih dalam. Senyawa merkuri merupakan zat tanah yang sangat stabil. Tanaman yang tumbuh di tanah yang terkontaminasi merkuri menyerap sejumlah besar unsur tersebut dan mengakumulasikannya dalam konsentrasi yang berbahaya, atau tidak tumbuh.
Timbal (Pb)
Berdasarkan percobaan yang dilakukan pada kondisi budidaya berpasir dengan masuknya ambang batas konsentrasi tanah Hg (25 mg/kg) dan Pb (25 mg/kg) dan melebihi ambang batas konsentrasi sebanyak 2-20 kali lipat, tanaman oat tumbuh dan berkembang secara normal hingga tingkat kontaminasi tertentu. Dengan meningkatnya konsentrasi logam (untuk Pb dimulai dari dosis 100 mg/kg), maka penampilan tanaman. Pada dosis logam yang ekstrim, tanaman mati dalam waktu tiga minggu sejak awal percobaan. Kandungan logam dalam komponen biomassa tersebar secara berurutan sebagai berikut: akar - bagian atas permukaan tanah - butiran.
Total masukan timbal ke atmosfer (dan sebagian ke dalam tanah) dari angkutan bermotor di Rusia pada tahun 1996 diperkirakan sekitar 4,0 ribu ton, termasuk 2,16 ribu ton yang disumbangkan oleh angkutan barang. Beban timbal maksimum terjadi di wilayah Moskow dan Samara, diikuti oleh wilayah Kaluga, Nizhny Novgorod, Vladimir, dan entitas konstituen lain dari Federasi Rusia yang terletak di bagian tengah wilayah Eropa Rusia dan Kaukasus Utara. Emisi timbal absolut tertinggi diamati di wilayah Ural (685 t), Volga (651 t) dan Siberia Barat (568 t). Dan dampak paling buruk dari emisi timbal tercatat di wilayah Tatarstan, Krasnodar dan Stavropol, wilayah Rostov, Moskow, Leningrad, Nizhny Novgorod, Volgograd, Voronezh, Saratov dan Samara (surat kabar “ Dunia hijau”, Edisi Khusus No. 28 Tahun 1997).
Arsenik (Sebagai)
Arsenik ditemukan di lingkungan dalam berbagai bentuk kimia yang stabil. Dua bilangan oksidasi utamanya adalah As(III), dan As(V). Arsenik pentavalen banyak terdapat di alam dalam bentuk berbagai senyawa anorganik, meskipun arsenik trivalen mudah dideteksi dalam air, terutama dalam kondisi anaerobik.
Tembaga(Cu)
Mineral tembaga alami dalam tanah meliputi sulfat, fosfat, oksida dan hidroksida. Tembaga sulfida dapat terbentuk di tanah yang memiliki drainase buruk atau tergenang air dimana terjadi kondisi reduksi. Mineral tembaga biasanya terlalu larut untuk tetap berada di tanah pertanian yang memiliki drainase bebas. Namun, pada tanah yang terkontaminasi logam, lingkungan kimianya mungkin dikendalikan oleh proses non-ekuilibrium yang menyebabkan akumulasi fase padat metastabil. Diasumsikan bahwa kovelit (CuS) atau kalkopirit (CuFeS 2) juga mungkin terdapat pada tanah restorasi yang terkontaminasi tembaga.
Sejumlah kecil tembaga dapat terjadi sebagai inklusi sulfida terisolasi dalam silikat dan dapat menggantikan kation dalam filosilikat secara isomorf. Mineral lempung yang muatannya tidak seimbang menyerap tembaga secara tidak spesifik, tetapi oksida dan hidroksida besi dan mangan menunjukkan afinitas spesifik yang sangat tinggi terhadap tembaga. Senyawa organik dengan berat molekul tinggi dapat menjadi penyerap padat tembaga, sedangkan zat organik dengan berat molekul rendah cenderung membentuk kompleks yang larut.
Kompleksitas komposisi tanah membatasi kemampuan memisahkan senyawa tembaga secara kuantitatif menjadi bentuk kimia tertentu. menunjukkan -> Ketersediaan massa besar konglomerat tembaga ditemukan baik dalam bahan organik maupun dalam oksida Fe dan Mn. Masuknya limbah yang mengandung tembaga atau garam tembaga anorganik meningkatkan konsentrasi senyawa tembaga dalam tanah yang dapat diekstraksi dengan reagen yang relatif ringan; Dengan demikian, tembaga dapat terdapat di dalam tanah dalam bentuk kimia yang labil. Tetapi unsur yang mudah larut dan tergantikan - tembaga - membentuk sejumlah kecil bentuk yang dapat diserap oleh tanaman, biasanya kurang dari 5% dari total kandungan tembaga di dalam tanah.
Toksisitas tembaga meningkat seiring dengan meningkatnya pH tanah dan ketika kapasitas tukar kation tanah rendah. Pengayaan tembaga melalui ekstraksi hanya terjadi di lapisan permukaan tanah, dan tanaman biji-bijian dengan sistem perakaran dalam tidak mengalami hal ini.
Lingkungan dan nutrisi tanaman dapat mempengaruhi fitotoksisitas tembaga. Misalnya, keracunan tembaga terhadap padi sawah terlihat jelas ketika tanaman disiram dengan air dingin, bukan air hangat. Faktanya adalah bahwa aktivitas mikrobiologis ditekan di tanah yang dingin dan menciptakan kondisi reduksi di dalam tanah yang akan memfasilitasi pengendapan tembaga dari larutan.
Fitotoksisitas tembaga awalnya terjadi karena kelebihan tembaga yang tersedia di dalam tanah dan ditingkatkan oleh keasaman tanah. Karena tembaga relatif tidak aktif di dalam tanah, hampir semua tembaga yang masuk ke dalam tanah tetap berada di dalam tanah lapisan atas. Penambahan bahan organik pada tanah yang terkontaminasi tembaga dapat mengurangi toksisitas akibat adsorpsi logam terlarut oleh substrat organik (dalam hal ini, ion Cu 2+ diubah menjadi senyawa kompleks yang kurang dapat diakses oleh tanaman) atau dengan meningkatkan mobilitas. ion Cu 2+ dan melepaskannya dari tanah dalam bentuk kompleks organocopper yang larut.
Seng (Zn)
Seng dapat terdapat di dalam tanah dalam bentuk oksosulfat, karbonat, fosfat, silikat, oksida dan hidroksida. Senyawa anorganik ini bermetastabil di lahan pertanian yang memiliki drainase baik. Sphalerite ZnS tampaknya merupakan bentuk dominan termodinamika pada tanah tereduksi dan teroksidasi. Beberapa hubungan seng dengan fosfor dan klorin terlihat jelas dalam berkurangnya sedimen yang terkontaminasi logam berat. Oleh karena itu, garam seng yang relatif larut harus ditemukan di tanah kaya logam.
Seng digantikan secara isomorf oleh kation lain dalam mineral silikat dan dapat tersumbat atau diendapkan bersama dengan mangan dan besi hidroksida. Filosilat, karbonat, oksida logam terhidrasi, dan senyawa organik menyerap seng dengan baik, menggunakan situs pengikatan spesifik dan nonspesifik.
Kelarutan seng meningkat di tanah masam, serta selama pembentukan kompleks dengan ligan organik dengan berat molekul rendah. Kondisi reduksi dapat menurunkan kelarutan seng akibat terbentuknya ZnS yang tidak larut.
Fitotoksisitas seng biasanya terjadi ketika akar tanaman bersentuhan dengan larutan dalam tanah yang mengandung seng berlebih. Pengangkutan seng melalui tanah terjadi melalui pertukaran dan difusi, dengan proses terakhir ini dominan pada tanah dengan kandungan seng rendah. Transportasi metabolik lebih signifikan pada tanah dengan kadar seng tinggi, dimana konsentrasi seng terlarut relatif stabil.
Mobilitas seng dalam tanah meningkat dengan adanya bahan pengkhelat (alami atau sintetis). Peningkatan konsentrasi seng terlarut yang disebabkan oleh pembentukan khelat terlarut mengkompensasi penurunan mobilitas yang disebabkan oleh peningkatan ukuran molekul. Konsentrasi seng jaringan tanaman, serapan total, dan gejala toksisitas berkorelasi positif dengan konsentrasi seng dalam larutan yang memandikan akar tanaman.
Ion Zn 2+ bebas sebagian besar diserap oleh sistem akar tanaman, oleh karena itu pembentukan khelat yang larut meningkatkan kelarutan logam ini dalam tanah, dan reaksi ini mengkompensasi berkurangnya ketersediaan seng dalam bentuk khelat.
Bentuk awal kontaminasi logam mempengaruhi potensi toksisitas seng: ketersediaan seng bagi tanaman di tanah yang dipupuk dengan kandungan total setara logam ini menurun dengan urutan ZnSO 4 >lumpur >kompos sampah.
Sebagian besar percobaan pencemaran tanah dengan lumpur yang mengandung Zn tidak menunjukkan penurunan hasil atau fitotoksisitasnya yang nyata; Namun penggunaan jangka panjang dengan kecepatan tinggi dapat merusak tanaman. Aplikasi sederhana seng dalam bentuk ZnSO 4 menyebabkan penurunan pertumbuhan tanaman di tanah masam, sedangkan aplikasi jangka panjang di tanah hampir netral tidak diperhatikan.
Seng mencapai tingkat beracun di tanah pertanian biasanya dari seng permukaan; biasanya tidak menembus lebih dalam dari 15-30 cm Akar yang dalam pada tanaman tertentu dapat menghindari kontak dengan seng berlebih karena lokasinya di lapisan tanah bawah yang tidak terkontaminasi.
Pengapuran tanah yang terkontaminasi seng mengurangi konsentrasi seng pada tanaman lapangan. Penambahan NaOH atau Ca(OH) 2 mengurangi toksisitas seng pada tanaman sayuran yang ditanam di tanah gambut tinggi seng, meskipun pada tanah tersebut serapan seng oleh tanaman sangat terbatas. Kekurangan zat besi akibat seng dapat diatasi dengan menambahkan kelat besi atau FeSO 4 ke dalam tanah atau langsung ke daun. Menghapus atau mengubur lapisan atas yang terkontaminasi seng secara fisik dapat menghindari efek racun logam pada tanaman.
mangan
Di dalam tanah, mangan ditemukan dalam tiga bilangan oksidasi: +2, +3, +4. Sebagian besar, logam ini berasosiasi dengan mineral primer atau oksida logam sekunder. Di dalam tanah, jumlah total mangan berkisar antara 500 hingga 900 mg/kg.
Kelarutan Mn 4+ sangat rendah; mangan trivalen sangat tidak stabil di tanah. Sebagian besar mangan dalam tanah terdapat dalam bentuk Mn 2+, sedangkan pada tanah yang memiliki aerasi baik, sebagian besar dalam fase padat terdapat dalam bentuk oksida, dimana logam tersebut berada dalam keadaan oksidasi IV; di tanah yang aerasinya buruk, mangan secara perlahan dipulihkan oleh lingkungan mikroba dan masuk ke dalam larutan tanah, sehingga menjadi sangat mobile.
Kelarutan Mn 2+ meningkat secara signifikan pada nilai pH rendah, namun serapan mangan oleh tanaman menurun.
Toksisitas mangan sering terjadi ketika kadar mangan total sedang hingga tinggi, pH tanah cukup rendah, dan ketersediaan oksigen tanah rendah (yaitu, terdapat kondisi reduksi). Untuk menghilangkan dampak dari kondisi ini, pH tanah harus ditingkatkan dengan pengapuran, upaya harus dilakukan untuk memperbaiki drainase tanah, dan aliran air harus dikurangi, yaitu. umumnya memperbaiki struktur tanah tertentu.