Logam berat merupakan unsur paling berbahaya yang dapat mencemari tanah. Logam berat di dalam tanah

Perkenalan

Keadaan lingkungan alam adalah faktor yang paling penting, yang menentukan aktivitas kehidupan manusia dan masyarakat. Banyak konsentrasi tinggi unsur kimia dan senyawa yang disebabkan oleh proses teknogenik saat ini ditemukan di semua lingkungan alam: atmosfer, air, tanah, tumbuhan.

Tanah merupakan suatu bentukan alam khusus yang mempunyai sejumlah sifat yang melekat pada alam hidup dan mati; terdiri dari cakrawala yang terkait secara genetik (membentuk profil tanah) yang dihasilkan dari transformasi lapisan permukaan litosfer di bawah pengaruh gabungan air, udara dan organisme; ditandai dengan kesuburan. Tanah memainkan peran penting dalam siklus tersebut logam berat, merupakan campuran heterogen dari berbagai unsur organik dan organomineral mineral lempung, oksida besi (Fe), aluminium (Al) dan mangan (Mn) dan partikel padat lainnya, serta berbagai senyawa larut. Karena keragaman jenis tanah, kondisi redoks dan reaktivitasnya, mekanisme dan metode pengikatan logam berat dalam tanah pun beragam. Logam berat terdapat di tanah dalam berbagai bentuk: dalam kisi kristal mineral dalam bentuk campuran isomorfik, dalam bentuk garam dan oksida, dalam komposisi berbagai zat organik, dalam keadaan pertukaran ion dan dalam bentuk larut. larutan tanah. Perlu dicatat bahwa logam berat, yang berasal dari tanah ke tumbuhan dan kemudian ke tubuh hewan dan manusia, memiliki kemampuan untuk terakumulasi secara bertahap. Yang paling beracun adalah merkuri, kadmium, timbal, dan arsenik; keracunannya menyebabkan konsekuensi serius. Kurang beracun: seng dan tembaga, tetapi kontaminasi tanah dengan bahan-bahan tersebut menekan aktivitas mikrobiologis dan mengurangi produktivitas biologis.

Logam berat sudah menduduki peringkat kedua dalam hal bahaya, setelah pestisida dan secara signifikan mengungguli polutan terkenal seperti karbon dioksida dan belerang. Di masa depan, limbah tersebut mungkin menjadi lebih berbahaya daripada limbah dari pembangkit listrik tenaga nuklir dan limbah padat. Polusi logam berat dikaitkan dengan penggunaannya secara luas di produksi industri. Karena sistem pemurnian yang tidak sempurna, logam berat masuk ke lingkungan, termasuk tanah, mencemari dan meracuninya. Logam berat merupakan polutan khusus yang pemantauannya wajib dilakukan di semua lingkungan.

Saat menentukan logam berat dalam tanah dan komponen tanah, analisis serapan atom tanah dan berbagai ekstrak digunakan (misalnya ekstraksi Zn, Cu, Pb, Fe, Ni, yang mengekstraksi 70-90% dari total kandungan logam berat dari sampel tanah yang terkontaminasi). Metode ini memiliki sejumlah keunggulan: sensitivitas yang baik, selektivitas, reproduktifitas hasil yang cukup baik, kemudahan analisis. Hal ini memungkinkan Anda untuk menentukan hingga 70 elemen, memberikan batas deteksi untuk banyak elemen pada tingkat 0,1-0,01 μg/ml, yang dalam banyak kasus memungkinkan untuk menganalisis tanah dan tanaman tanpa konsentrasi awal elemen.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kandungan logam larut asam (timbal, tembaga, seng, nikel, besi) pada sampel tanah di wilayah Tula dengan menggunakan spektroskopi serapan atom.

Untuk mencapai tujuan ini, tugas-tugas berikut perlu diselesaikan:

1. Mempelajari prinsip pengoperasian spektrometer serapan atom dengan atomisasi elektrotermal “MGA-915M”.

2. Menentukan konsentrasi masing-masing logam berat dalam sampel tanah.

3. Menilai tingkat kontaminasi pada objek yang dipilih.

1. Tinjauan Pustaka

spektroskopi serapan tembaga timbal

1.1 Pencemaran tanah

Polutan dapat berupa agen fisik, bahan kimia, atau spesies biologis apa pun yang masuk atau terdapat di lingkungan dalam jumlah di luar konsentrasi normal, jumlah terbatas, fluktuasi alami yang ekstrim, atau latar belakang alam rata-rata pada waktu tertentu.

Indikator utama yang mencirikan dampak polutan terhadap lingkungan adalah konsentrasi maksimum yang diijinkan (MPC). Dari sudut pandang lingkungan, konsentrasi maksimum yang diizinkan dari suatu zat tertentu mewakili batas atas faktor pembatas lingkungan (khususnya senyawa kimia), di mana kandungannya tidak melebihi batas yang diizinkan dari relung ekologi manusia.

Sesuai dengan tingkat ketahanannya terhadap polutan, tanah dibedakan:

1. sangat tahan;

2. berkelanjutan;

3. tahan sedang;

4. rendah stabil;

5. sangat tidak stabil.

Sensitivitas atau ketahanan tanah terhadap bahan pencemar sebaiknya ditentukan sesuai dengan:

2) kualitasnya;

3) aktivitas biologis;

4) kedalaman cakrawala humus;

6) mineral lempung;

7) kedalaman profil tanah.

Tanah tercemar oleh berbagai bahan kimia, pestisida, limbah pertanian, produksi industri, dan perusahaan kota. Senyawa kimia yang masuk ke dalam tanah terakumulasi dan menyebabkan perubahan sifat kimia dan fisik tanah secara bertahap, mengurangi jumlah organisme hidup, dan memperburuk kesuburannya.

Pencemaran tanah dan terganggunya siklus normal zat terjadi akibat penggunaan pupuk mineral dan pestisida yang tidak tepat sasaran. Di sejumlah sektor pertanian, pestisida digunakan dalam jumlah besar untuk melindungi tanaman dan mengendalikan gulma. Penggunaannya setiap tahun, seringkali beberapa kali dalam satu musim, menyebabkan penumpukannya di dalam tanah dan keracunannya.

Selain kotoran dan feses, bakteri patogen, telur cacing dan lain-lain juga sering masuk ke dalam tanah. hama yang masuk ke dalam tubuh manusia melalui makanan.

Tanah tercemar oleh produk minyak bumi saat mengisi bahan bakar mobil di ladang dan hutan, di lokasi penebangan, dll. .

Logam berat masuk ke dalam tanah selama pengoperasian kendaraan, serta selama abrasi permukaan jalan, ayo: besi, nikel, seng, timbal dan unsur lainnya.

Perusahaan industri di sekitarnya dari berbagai profil, tanah, mengandung unsur-unsur beracun dalam jumlah melebihi standar yang dapat diterima, puluhan dan ratusan kali

Cakrawala permukaan litosfer paling atas mengalami transformasi terbesar. Tanah menempati 29,2% permukaan bumi dan mencakup tanah dari berbagai kategori, di antaranya sangat penting Memiliki tanah yang subur. Jika dieksploitasi secara tidak benar, tanah akan rusak secara permanen akibat erosi, salinisasi, dan polusi oleh limbah industri dan lainnya.

Di bawah pengaruh aktivitas manusia, erosi yang dipercepat terjadi ketika tanah hancur 100 - 1000 kali lebih cepat dibandingkan kondisi alami. Akibat erosi tersebut, selama satu abad terakhir, 2 miliar hektar lahan subur atau 27% lahan pertanian telah hilang.

Senyawa kimia yang masuk ke dalam tanah terakumulasi dan menyebabkan perubahan sifat kimia dan fisik tanah secara bertahap, mengurangi jumlah organisme hidup, dan memperburuk kesuburannya.

Pencemaran tanah berhubungan dengan pencemaran udara dan air. Berbagai limbah padat dan cair dari produksi industri, pertanian dan perusahaan kota masuk ke dalam tanah. Pencemar tanah yang utama adalah logam dan senyawanya.

Perkembangan intensif industri, energi, transportasi, serta intensifikasi produksi pertanian berkontribusi pada peningkatan beban antropogenik pada ekosistem pertanian dan terutama pada tutupan tanah. Akibatnya terjadi pencemaran tanah dengan logam berat. Logam berat, yang masuk ke biosfer terutama sebagai akibat dari emisi industri dan transportasi, merupakan salah satu polutan paling berbahaya. Oleh karena itu, studi tentang perilaku mereka dalam tanah dan kemampuan perlindungan tanah merupakan masalah lingkungan yang penting.

Logam berat terakumulasi di dalam tanah dan berkontribusi terhadap perubahan komposisi kimianya secara bertahap, sehingga mengganggu kehidupan tumbuhan dan organisme hidup. Dari dalam tanah, logam berat dapat masuk ke dalam tubuh manusia dan hewan serta menimbulkan efek yang tidak diinginkan. Di dalam tubuh manusia, logam berat berperan dalam proses biokimia yang penting. Melebihi konsentrasi yang diijinkan menyebabkan penyakit serius.

Dengan demikian, pencemaran tanah dengan logam berat mempunyai sumber sebagai berikut:

1. Limbah gas buang otomotif

2. Hasil pembakaran bahan bakar

3. Emisi industri

4. Industri logam

5. Bahan kimia pertanian.

1.2 Logam berat dalam tanah

Saat ini, di Rusia, standar yang disetujui secara resmi dan tidak resmi digunakan untuk menilai kontaminasi tanah dengan logam berat. Tujuan utamanya adalah untuk mencegah masuknya logam berat yang terakumulasi secara antropogenik dalam jumlah berlebih di dalam tanah ke dalam tubuh manusia dan dengan demikian menghindari dampak negatifnya. Tanah, tidak seperti lingkungan air dan udara yang homogen, merupakan sistem heterogen yang kompleks yang mengubah perilaku racun tergantung pada sifat-sifatnya. Kesulitan dalam penilaian yang masuk akal terhadap keadaan ekologi tanah adalah salah satu penyebab perbedaan tingkat fitotoksisitas tanah.

Tanah memainkan peran penting dalam siklus logam berat dan unsur mikro lainnya. Mereka adalah campuran heterogen dari berbagai komponen organik dan organomineral mineral lempung, oksida besi, aluminium dan mangan dan partikel padat lainnya, serta berbagai senyawa larut. Karena keragaman jenis tanah, kondisi redoks dan reaktivitasnya, mekanisme dan metode pengikatan logam berat dalam tanah bervariasi. Penyerapan unsur mikro oleh tanah akibat pencemaran teknogenik dipengaruhi oleh komposisi mekanik, reaksi, kandungan humus dan karbonat, kapasitas penyerapan dan kondisi rezim air. Unsur mikro, termasuk logam berat, terdapat di tanah dalam berbagai bentuk: dalam kisi kristal mineral dalam bentuk campuran isomorfik, dalam bentuk garam dan oksida, dalam komposisi berbagai zat organik, dalam keadaan pertukaran ion dan dalam bentuk yang larut dalam larutan tanah. Perilaku unsur mikro dalam tanah dipengaruhi oleh kondisi redoks, reaksi lingkungan, konsentrasi karbon dioksida dan keberadaan bahan organik. Perubahan keadaan redoks tanah secara signifikan mempengaruhi perilaku unsur mikro dengan valensi variabel. Jadi, selama oksidasi, mangan berubah menjadi bentuk yang tidak larut, sedangkan kromium dan vanadium, sebaliknya, menjadi bergerak dan bermigrasi. Dengan reaksi tanah yang asam, mobilitas tembaga, mangan, seng, dan kobalt meningkat dan mobilitas Molibdenum menurun. Boron, fluor, dan yodium bersifat mobile dalam media asam dan basa.

Mobilitas unsur-unsur kimia dalam tanah berubah akibat adanya pergeseran kesetimbangan senyawa unsur dalam fasa padat dan cair. Polutan yang masuk ke dalam tanah dapat memasuki keadaan terikat kuat sehingga sulit dijangkau oleh tanaman. Lagi stabilitas tinggi tanah terhadap polusi ditentukan oleh sifat-sifat tanah yang berkontribusi terhadap fiksasi polutan yang kuat. Peningkatan konsentrasi CO2 dalam larutan tanah menyebabkan peningkatan mobilitas mangan, nikel, dan barium sebagai akibat transisi karbonat unsur-unsur tersebut menjadi bikarbonat. Zat humat dan organik yang bersifat nonspesifik (asam format, sitrat, oksalat, dan asam lainnya) dapat mengikat unsur mikro, membentuk senyawa yang larut dan sulit larut bagi tanaman.

Senyawa logam yang larut dalam air bermigrasi dengan cepat sepanjang profil tanah. Pengaruh zat organik terhadap migrasi logam di dalam tanah ada dua. Selama mineralisasi bahan organik di dalam tanah, senyawa mineral yang larut dalam air dengan berat molekul rendah terbentuk, bermigrasi ke bagian bawah profil. Logam berat membentuk kompleks berbobot molekul rendah dengan zat ini. Dengan transformasi zat organik yang lebih dalam, asam humat dengan berat molekul tinggi terbentuk, dan pengaruhnya terhadap migrasi logam berbeda. Asam fulvat, bergabung dengan logam, membentuk senyawa khelat, larut pada rentang pH yang luas, bermigrasi ke bawah profil tanah. Logam membentuk kompleks dengan asam humat, yang bersifat inert dan tidak larut dalam lingkungan asam, yang berkontribusi terhadap akumulasi logam berat di cakrawala organik. Kompleks logam dengan asam fulvat dan asam humat paling stabil pada pH 3 hingga 7.

Contoh transformasi seng dan kadmium dalam tanah adalah peralihannya ke fase cair akibat proses pelarutan (Alekseenko et al., 1992).Kadmium sangat beracun dan relatif mudah bergerak di dalam tanah dan dapat diakses oleh tanaman. Karena senyawa teknogenik dari logam-logam ini secara termodinamika tidak stabil dalam kondisi tanah, transisinya ke fase cair tanah tidak dapat diubah. Transformasi lebih lanjut dari seng dan kadmium dalam tanah dikaitkan dengan proses reversibel yang terjadi antara larutan tanah dan kompleks penyerapan tanah, sedimen stabil dari garam seng dan kadmium yang sukar larut, tumbuhan tingkat tinggi dan mikroorganisme.

1.3 Sumber logam berat yang masuk ke dalam benda lingkungan

Logam berat mencakup lebih dari empat puluh unsur kimia tabel periodik DI. Mendeleev, yang massa atomnya lebih dari lima puluh unit atom.

Kelompok unsur ini terlibat aktif dalam proses biologis, menjadi bagian dari banyak enzim. Kelompok “logam berat” sebagian besar bertepatan dengan konsep “elemen mikro”. Oleh karena itu: timbal, seng, kadmium, merkuri, molibdenum, kromium, mangan, nikel, timah, kobalt, titanium, tembaga, vanadium adalah logam berat.

Sumber logam berat dibedakan menjadi alami (pelapukan batuan dan mineral, proses erosi, aktivitas gunung berapi) dan buatan manusia (penambangan dan pengolahan mineral, pembakaran bahan bakar, lalu lintas, kegiatan pertanian). Beberapa emisi buatan manusia yang masuk ke lingkungan alam dalam bentuk aerosol halus berpindah dalam jarak yang cukup jauh dan menyebabkan polusi global. Sebagian lainnya masuk ke dalam reservoir tanpa saluran, tempat logam berat terakumulasi dan menjadi sumber pencemaran sekunder, yaitu limbah. pembentukan polutan berbahaya selama proses fisik dan kimia yang terjadi langsung di lingkungan (misalnya, pembentukan gas fosgen beracun dari zat tidak beracun).

Logam berat terakumulasi di dalam tanah, terutama di cakrawala humus atas, dan secara perlahan dihilangkan melalui pencucian, konsumsi oleh tanaman, erosi dan deflasi - hembusan tanah. Periode penghilangan setengah atau penghilangan setengah dari konsentrasi awal adalah waktu yang lama: untuk seng - dari 70 hingga 510 tahun, untuk kadmium - dari 13 hingga 110 tahun, untuk tembaga - dari 310 hingga 1500 tahun dan untuk timbal - dari 740 hingga 5900 tahun.

Di bagian tanah humus terjadi transformasi primer senyawa-senyawa yang terdapat di dalamnya.

Logam berat punya kemampuan tinggi berbagai reaksi kimia, fisika-kimia dan biologi. Banyak dari mereka memiliki valensi variabel dan berpartisipasi dalam proses redoks. Logam berat dan senyawanya, seperti senyawa kimia lainnya, mampu berpindah dan didistribusikan kembali di lingkungan hidup, yaitu di lingkungan hidup. migrasi . Migrasi senyawa logam berat sebagian besar terjadi dalam bentuk komponen organomineral. Beberapa senyawa organik yang mengikat logam diwakili oleh produk aktivitas mikrobiologis. Merkuri dicirikan oleh kemampuannya untuk terakumulasi di bagian “rantai makanan” (hal ini telah dibahas sebelumnya). Mikroorganisme tanah dapat menghasilkan populasi yang resisten terhadap merkuri yang mengubah logam merkuri menjadi zat yang beracun bagi organisme tingkat tinggi. Beberapa alga, jamur dan bakteri dapat mengakumulasi merkuri di dalam selnya. Merkuri, timbal, kadmium termasuk dalam daftar umum polutan lingkungan terpenting yang disepakati oleh negara-negara anggota PBB. Mari kita lihat lebih dekat zat-zat ini dan tambahkan zat besi dan nikel ke dalamnya.

Merkuri tersebar sangat buruk di kerak bumi (-0,1 x 10-4%), tetapi mudah untuk diekstraksi, karena terkonsentrasi pada residu sulfida, misalnya dalam bentuk cinnabar (HgS). Dalam bentuk ini, merkuri relatif tidak berbahaya, namun proses atmosfer, gunung berapi, dan aktivitas manusia telah menyebabkan akumulasi sekitar 50 juta ton logam ini di lautan dunia. Pembuangan merkuri secara alami ke laut akibat erosi adalah sebesar 5000 ton/tahun, 5000 ton/tahun lainnya merkuri dilakukan akibat aktivitas manusia.

Awalnya merkuri masuk ke laut dalam bentuk Hg2+, kemudian berinteraksi dengan zat organik dan dengan bantuan organisme anaerobik berubah menjadi zat beracun metilmerkuri (CH3 Hg)+ dan dimetilmerkuri (CH3 -Hg-CH3),

Merkuri hadir tidak hanya di hidrosfer, tetapi juga di atmosfer, karena jumlahnya relatif sedikit tekanan tinggi uap air Kandungan alami merkuri adalah ~0,003-0,009 μg/m3.

Merkuri dicirikan oleh waktu tinggal yang singkat di dalam air dan dengan cepat berpindah ke sedimen dalam bentuk senyawa dengan zat organik yang terdapat di dalamnya. Karena merkuri diserap oleh sedimen, maka secara perlahan merkuri dapat dilepaskan dan dilarutkan dalam air, sehingga menghasilkan sumber pencemaran kronis yang berperan. lama setelah sumber polusi asli hilang.

Produksi merkuri global saat ini mencapai lebih dari 10.000 ton per tahun, yang sebagian besar digunakan dalam produksi klorin. Merkuri memasuki udara dari pembakaran bahan bakar fosil. Analisis es dari Kubah Es Greenland menunjukkan hal itu sejak 800 Masehi. hingga tahun 1950-an, kandungan merkuri tetap konstan, namun sejak tahun 50-an. Pada abad ini, jumlah merkuri meningkat dua kali lipat.

Merkuri dan senyawanya berbahaya bagi kehidupan. Methylmercury sangat berbahaya bagi hewan dan manusia, karena dengan cepat berpindah dari darah ke jaringan otak, menghancurkan otak kecil dan korteks serebral. Gejala klinis dari lesi tersebut adalah mati rasa, kehilangan orientasi dalam ruang, kehilangan penglihatan. Gejala keracunan merkuri tidak serta merta muncul. Akibat tidak menyenangkan lainnya dari keracunan metilmerkuri adalah penetrasi merkuri ke dalam plasenta dan penumpukannya di janin, tanpa ibu mengalami rasa sakit. Metilmerkuri mempunyai efek teratogenik pada manusia. Merkuri termasuk dalam kelas bahaya I.

Logam merkuri berbahaya jika tertelan atau terhirup uapnya. Dalam hal ini, seseorang mengalami rasa logam di mulut, mual, muntah, kram perut, gigi menjadi hitam dan mulai hancur. Merkuri yang tumpah akan berhamburan menjadi tetesan dan jika hal ini terjadi, merkuri harus dikumpulkan dengan hati-hati. Senyawa merkuri anorganik praktis tidak mudah menguap, sehingga bahayanya adalah bila merkuri masuk ke dalam tubuh melalui mulut dan kulit. Garam merkuri menimbulkan korosi pada kulit dan selaput lendir tubuh. Masuknya garam merkuri ke dalam tubuh menyebabkan peradangan pada faring, kesulitan menelan, mati rasa, muntah, dan sakit perut. Pada orang dewasa, konsumsi sekitar 350 mg merkuri dapat menyebabkan kematian.

Polusi merkuri dapat dikurangi dengan melarang produksi dan penggunaan produk tertentu. Tidak ada keraguan bahwa pencemaran merkuri akan selalu menjadi masalah yang mendesak. Namun dengan diberlakukannya kontrol ketat terhadap limbah industri yang mengandung merkuri, serta produk makanan, risiko keracunan merkuri dapat dikurangi.

Kandungan timbal pada batuan beku memungkinkannya tergolong logam langka. Itu terkonsentrasi di batuan sulfida, yang ditemukan di banyak tempat di dunia. Timbal dapat dengan mudah diisolasi dengan melebur bijihnya. Dalam keadaan alaminya, ditemukan terutama dalam bentuk galena (PbS). Timbal yang terkandung dalam kerak bumi dapat tersapu oleh pengaruh proses atmosfer, secara bertahap berpindah ke lautan. Ion Pb2+ cukup tidak stabil, dan kandungan timbal dalam bentuk ion hanya 10 -8%. Namun, ia terakumulasi di sedimen laut sebagai sulfit atau sulfat. DI DALAM air tawar Kandungan timbal jauh lebih tinggi dan bisa mencapai 2 x 10 -6%, dan di dalam tanah jumlahnya kurang lebih sama dengan di kerak bumi (1,5 x 10 -3%) karena ketidakstabilan unsur ini dalam siklus geokimia. .

Bijih timbal mengandung 2-20% timbal. Konsentrat yang diperoleh dengan cara flotasi mengandung 60-80% Pb. Dipanaskan untuk menghilangkan belerang dan timbal dilebur. Proses primer tersebut berskala besar. Jika limbah digunakan untuk memproduksi timbal, proses peleburan disebut sekunder. Konsumsi timbal global tahunan lebih dari 3 juta ton, dimana 40% digunakan untuk produksi baterai, 20% - untuk produksi aditif alkil - bensin timbal, 12% digunakan dalam konstruksi, 28% untuk keperluan lain.

Setiap tahun, sekitar 180 ribu ton timbal bermigrasi ke seluruh dunia sebagai akibat dari proses atmosfer. Selama penambangan dan pemrosesan bijih timbal, lebih dari 20% timbal hilang. Bahkan pada tahap ini, pelepasan timbal ke lingkungan sama dengan jumlah yang masuk ke lingkungan akibat dampak proses atmosfer terhadap batuan beku.

Sumber pencemaran timbal yang paling serius pada habitat organisme adalah gas buang dari mesin mobil. Agen antiknock tetrametil - atau tetraethyl swinep - telah ditambahkan ke sebagian besar bensin sejak tahun 1923 dalam jumlah sekitar 80 mg/l.

Bensin mungkin mengandung 380 mg timbal, dan kandungan total timbal tetraetil mencapai 1 g/l. Ketika bensin dibakar, sekitar 75% timbal yang dikandungnya dilepaskan dalam bentuk aerosol dan tersebar di udara, selanjutnya didistribusikan kembali ke berbagai jarak dari permukaan jalan. Saat mobil dikendarai, 25 hingga 75% timbal ini dilepaskan ke atmosfer, bergantung pada kondisi mengemudi. Sebagian besar mengendap di tanah, tetapi sebagian besar tetap berada di udara.

Debu timbal tidak hanya menutupi sisi jalan raya dan tanah di dalam dan sekitar kota industri, tetapi juga ditemukan di es Greenland Utara, dan pada tahun 1756 kandungan timbal dalam es adalah 20 µg/t, pada tahun 1860 sudah mencapai 50 µg /t, dan pada tahun 1965 - 210 g/t. Sumber aktif polusi timbal termasuk pembangkit listrik dan tungku rumah tangga berbahan bakar batubara. Sumber kontaminasi timbal di rumah mungkin termasuk tembikar berlapis kaca; timbal yang terkandung dalam pigmen pewarna.

Timbal tidaklah penting elemen yang diperlukan. Ini beracun dan termasuk dalam kelas bahaya I. Senyawa anorganiknya mengganggu metabolisme dan merupakan penghambat enzim (seperti kebanyakan logam berat). Salah satu konsekuensi paling berbahaya dari aksi senyawa timbal anorganik adalah kemampuannya untuk menggantikan kalsium dalam tulang dan menjadi sumber keracunan yang konstan untuk waktu yang lama. Waktu paruh biologis timbal dalam tulang adalah sekitar 10 tahun. Jumlah timbal yang terakumulasi di tulang meningkat seiring bertambahnya usia, dan pada usia 30-40 tahun pada orang yang pekerjaannya tidak terkait dengan kontaminasi timbal, jumlahnya mencapai 80-200 mg.

Senyawa timbal organik dianggap lebih beracun dibandingkan senyawa timbal anorganik. Sumber utama masuknya timbal ke dalam tubuh manusia adalah makanan, selain itu udara yang dihirup juga memegang peranan penting, dan pada anak-anak, debu dan cat yang mengandung timbal juga tertelan. Sekitar 30-35% debu yang terhirup tertahan di paru-paru, dan sebagian besar diserap oleh aliran darah. Penyerapan di saluran cerna umumnya 5-10%, pada anak - 50%. Defisiensi kalsium dan vitamin D meningkatkan penyerapan timbal. Keracunan timbal akut jarang terjadi. Gejalanya adalah mengeluarkan air liur, muntah, kolik usus, gagal ginjal akut, dan kerusakan otak. Dalam kasus yang parah, kematian terjadi dalam beberapa hari. Gejala awal keracunan timbal meliputi peningkatan rangsangan, depresi, dan mudah tersinggung. Jika terjadi keracunan dengan senyawa timbal organik, peningkatan kandungannya ditemukan di dalam darah.

Karena pencemaran lingkungan global yang disebabkan oleh timbal, timbal telah menjadi komponen makanan dan pakan yang ada di mana-mana. Makanan nabati umumnya mengandung lebih banyak timbal dibandingkan makanan hewani.

Kadmium dan seng.

Kadmium, seng dan tembaga merupakan logam yang paling penting dalam mempelajari masalah polusi, karena tersebar luas di dunia dan memiliki sifat beracun. Kadmium dan seng (serta timbal dan merkuri) ditemukan terutama di sedimen sulfida. Akibat proses atmosfer, unsur-unsur ini dengan mudah masuk ke lautan. Tanah mengandung sekitar 4,5x10 -4%. Vegetasi mengandung kedua unsur dalam jumlah yang bervariasi, tetapi kandungan seng dalam abu tanaman relatif tinggi - 0,14; karena unsur ini berperan penting dalam nutrisi tanaman. Sekitar 1 juta kg kadmium memasuki atmosfer setiap tahun sebagai akibat dari aktivitas pabrik peleburan, yang menyumbang sekitar 45% dari total pencemaran unsur ini. 52% kontaminan berasal dari pembakaran atau daur ulang produk yang mengandung kadmium. Kadmium memiliki volatilitas yang relatif tinggi sehingga mudah menembus atmosfer. Sumber polusi udara yang disebabkan oleh seng sama dengan sumber polusi kadmium.

Kadmium memasuki perairan alami sebagai akibat penggunaannya dalam proses dan peralatan galvanis. Sumber polusi seng yang paling serius dalam air adalah pabrik peleburan seng dan pabrik pelapisan listrik.

Pupuk merupakan sumber kontaminasi kadmium yang potensial. Dalam hal ini, kadmium dimasukkan ke dalam tanaman yang dikonsumsi manusia sebagai makanan, dan pada akhir rantainya masuk ke dalam tubuh manusia. Seng adalah yang paling tidak beracun dari semua logam berat di atas. Namun, semua unsur menjadi beracun jika ditemukan berlebihan; seng tidak terkecuali. Efek fisiologis zinc adalah aksinya sebagai aktivator enzim. Dalam jumlah banyak menyebabkan muntah, dosisnya kurang lebih 150 mg untuk orang dewasa.

Kadmium jauh lebih beracun daripada seng. Ia dan senyawanya termasuk dalam kelas bahaya I. Itu menembus tubuh manusia dalam jangka waktu yang lama. Menghirup udara selama 8 jam dengan konsentrasi kadmium 5 mg/m3 dapat mengakibatkan kematian. Dengan keracunan kadmium kronis, protein muncul dalam urin dan tekanan darah meningkat.

Ketika memeriksa keberadaan kadmium dalam makanan, ditemukan bahwa ekskresi manusia jarang mengandung kadmium sebanyak yang tertelan. Saat ini tidak ada konsensus mengenai kandungan aman kadmium dalam makanan.

Salah satu cara efektif untuk mencegah masuknya kadmium dan seng dalam bentuk polusi adalah dengan menerapkan pengendalian kandungan logam-logam tersebut dalam emisi dari pabrik peleburan dan perusahaan industri lainnya.

Antimon, Arsenik, Kobalt.

Antimon hadir bersama dengan arsenik dalam bijih yang mengandung logam sulfida. Produksi antimon dunia sekitar 70 ton per tahun. Antimon adalah komponen paduan, digunakan dalam produksi korek api, dan dalam bentuk murni digunakan dalam semikonduktor.Efek toksik antimon mirip dengan arsenik. Antimon dalam jumlah besar menyebabkan muntah, dengan keracunan antimon kronis, terjadi gangguan saluran pencernaan, disertai muntah dan penurunan suhu. Arsenik terjadi secara alami dalam bentuk sulfat. Kandungannya dalam konsentrat timbal-seng sekitar 1%. Karena volatilitasnya, ia dengan mudah memasuki atmosfer.

Sumber polusi terkuat dengan logam ini adalah herbisida ( zat kimia untuk mengendalikan gulma), fungisida (zat untuk memberantas penyakit tanaman akibat jamur) dan insektisida (zat untuk memberantas serangga berbahaya).

Berdasarkan sifat toksiknya, arsenik merupakan racun yang terakumulasi. Berdasarkan tingkat toksisitasnya, harus dibedakan antara unsur arsenik dan senyawanya. Unsur arsenik relatif sedikit beracun, namun memiliki sifat teratogenik. Efek berbahaya pada materi keturunan (mutagenisitas) masih diperdebatkan.

Senyawa arsenik diserap secara perlahan melalui kulit dan cepat diserap melalui paru-paru dan saluran pencernaan. Dosis mematikan bagi manusia adalah 0,15-0,3 g.

Keracunan kronis menyebabkan penyakit saraf, kelemahan, mati rasa pada anggota badan, gatal-gatal, penggelapan kulit, atrofi sumsum tulang, dan perubahan hati. Senyawa arsenik bersifat karsinogenik bagi manusia. Arsenik dan senyawanya termasuk dalam kelas bahaya II.

Cobalt tidak banyak digunakan. Misalnya, digunakan dalam industri baja dan produksi polimer. Jika tertelan dalam jumlah banyak, kobalt berdampak buruk pada kandungan hemoglobin dalam darah manusia dan dapat menyebabkan penyakit darah. Cobalt diyakini menyebabkan penyakit Graves. Unsur ini berbahaya bagi kehidupan organisme karena reaktivitasnya yang sangat tinggi dan termasuk dalam kelas bahaya I.

Tembaga dan Mangan.

Tembaga ditemukan dalam sedimen sulfida bersama dengan timbal, kadamium dan seng. Ia hadir dalam jumlah kecil dalam konsentrat seng dan dapat diangkut dalam jarak jauh melalui udara dan air. Kandungan tembaga yang tidak normal ditemukan pada tumbuhan dengan udara dan air. Kadar tembaga yang tidak normal ditemukan pada tanaman dan tanah yang berjarak lebih dari 8 km dari pabrik peleburan. Garam tembaga termasuk dalam kelas bahaya II. Sifat racun tembaga telah dipelajari jauh lebih sedikit dibandingkan sifat yang sama dari unsur lainnya. Penyerapan tembaga dalam jumlah besar oleh manusia menyebabkan penyakit Wilson, dengan kelebihan tembaga disimpan di jaringan otak, kulit, hati, dan pankreas.

Kandungan alami mangan pada tumbuhan, hewan dan tanah sangat tinggi. Bidang utama produksi mangan adalah produksi baja paduan, paduan, baterai listrik, dan sumber arus kimia lainnya. Kehadiran mangan di udara yang melebihi norma (rata-rata MPC harian mangan di atmosfer - udara daerah berpenduduk - adalah 0,01 mg/m3) memiliki efek berbahaya pada tubuh manusia, yang dinyatakan dalam progresif penghancuran pusat sistem saraf. Mangan termasuk dalam kelas bahaya II.

Saat ini, di Rusia, standar yang disetujui secara resmi dan tidak resmi digunakan untuk menilai kontaminasi tanah dengan logam berat. Tujuan utamanya adalah untuk mencegah masuknya jumlah berlebih HM yang terakumulasi secara antropogenik ke dalam tubuh manusia dan dengan demikian menghindari dampak negatifnya. Tanah, tidak seperti lingkungan air dan udara yang homogen, merupakan sistem heterogen yang kompleks yang mengubah perilaku racun tergantung pada sifat-sifatnya. Kesulitan dalam penilaian yang masuk akal terhadap keadaan ekologi tanah adalah salah satu alasan perbedaan tingkat fitotoksisitas tanah yang ditetapkan oleh berbagai peneliti.

Sumber zat besi teknogenik yang masuk ke lingkungan. Di area pabrik metalurgi, emisi padat mengandung 22.000 hingga 31.000 mg/kg besi.

Akibatnya, zat besi terakumulasi pada tanaman kebun.

Banyak besi yang masuk ke air limbah dan lumpur dari industri metalurgi, kimia, teknik mesin, pengerjaan logam, petrokimia, kimia-farmasi, cat dan pernis, dan tekstil. Kandungan besi pada sedimen mentah yang dibuang ke tangki pengendapan utama sebuah kota industri besar dapat mencapai 1428 mg/kg. Asap dan debu dari produksi industri dapat mengandung zat besi dalam jumlah besar dalam bentuk aerosol besi, oksidanya, dan bijihnya. Debu besi atau oksidanya terbentuk pada saat mengasah perkakas logam, membersihkan bagian dari karat, menggulung lembaran besi, pengelasan listrik dan proses produksi lainnya yang didalamnya terdapat besi atau senyawanya.

Besi dapat terakumulasi di tanah, badan air, udara, dan organisme hidup. Mineral besi utama di alam mengalami penghancuran fotokimia, pembentukan kompleks, dan pencucian mikrobiologis, akibatnya besi berpindah dari mineral yang sedikit larut ke dalam badan air.

Mineral yang mengandung zat besi dioksidasi oleh bakteri tipe Th. Ferrooksidan. Oksidasi sulfida dapat dijelaskan secara umum menggunakan contoh pirit melalui proses mikrobiologi dan kimia berikut. Seperti yang Anda lihat, hal ini menghasilkan komponen lain, asam sulfat, yang mencemari air permukaan. Skala pendidikan mikrobiologinya dapat dinilai dari contoh ini. Pirit adalah komponen pengotor yang umum dalam endapan batubara, dan pencuciannya menyebabkan pengasaman air tambang. Menurut salah satu perkiraan, pada tahun 1932. Sekitar 3 juta ton pSO4 memasuki Sungai Ohio di AS dengan air tambang. Pencucian besi secara mikrobiologis dilakukan tidak hanya melalui oksidasi, tetapi juga selama reduksi bijih teroksidasi. Mikroorganisme yang termasuk dalam kelompok berbeda mengambil bagian di dalamnya.

Secara khusus, reduksi Fe3 menjadi Fe2 dilakukan oleh perwakilan genera Bacillus dan Pseudomonas, serta beberapa jamur.

Proses-proses yang disebutkan di sini, yang sifatnya tersebar luas, juga terjadi di pembuangan perusahaan pertambangan dan pabrik metalurgi yang menghasilkan limbah, terak, abu, dll dalam jumlah besar. Dengan adanya hujan, banjir, dan air tanah, logam yang dilepaskan dari matriks padat dipindahkan ke sungai dan waduk. Besi ditemukan di perairan alami V negara bagian yang berbeda dan bentuk-bentuk dalam bentuk yang benar-benar terlarut merupakan bagian dari sedimen dasar dan sistem heterogen dari bahan tersuspensi dan koloid. Sedimen dasar sungai dan waduk berperan sebagai reservoir besi. Kandungan besi yang tinggi disebabkan oleh ciri geokimia pembentukan cakrawala tanah. Meningkatnya kandungan zat besi pada penutup tanah mungkin disebabkan oleh penggunaan air dengan kandungan zat besi alami yang tinggi untuk irigasi.

Kelas bahaya - tidak ada pembagian ke dalam kelas bahaya.

Indikator pembatas bahaya tidak ditentukan.

Nikel, bersama dengan Mn, Fe, Co dan Cu, termasuk dalam logam transisi, yang senyawanya memiliki aktivitas biologis yang tinggi. Karena ciri struktural orbital elektron, logam di atas, termasuk nikel, memiliki kemampuan yang nyata untuk membentuk kompleks.

Nikel mampu membentuk kompleks yang stabil, misalnya dengan sistein dan sitrat, serta dengan banyak ligan organik dan anorganik. Komposisi geokimia batuan induk sangat menentukan kandungan nikel dalam tanah. Jumlah nikel terbesar terkandung dalam tanah yang terbentuk dari batuan basa dan ultrabasa. Menurut beberapa penulis, batas kadar nikel yang berlebihan dan beracun bagi sebagian besar spesies bervariasi dari 10 hingga 100 mg/kg. Sebagian besar nikel terfiksasi secara tidak bergerak di dalam tanah, dan migrasi yang sangat lemah dalam keadaan koloid dan dalam komposisi suspensi mekanis tidak mempengaruhi distribusinya di seluruh tanah. profil vertikal dan cukup seragam.

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 sulfida, sianida, karbonat atau hidroksida (dengan meningkatnya nilai pH), akibat konsumsi oleh organisme akuatik dan proses adsorpsi.

DI DALAM perairan permukaan Senyawa nikel berada dalam keadaan terlarut, tersuspensi dan koloid, 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.

Perusahaan metalurgi setiap tahunnya mengeluarkan ke permukaan bumi lebih dari 150 ribu ton tembaga, 120 ribu ton seng, sekitar 90 ribu ton timbal, 12 ribu ton nikel, 1,5 ribu ton molibdenum, sekitar 800 ton kobalt dan sekitar 30 ton merkuri. Untuk 1 gram tembaga melepuh, limbah industri peleburan tembaga mengandung 2,09 ton debu yang mengandung hingga 15% tembaga, 60% besi oksida, dan masing-masing 4% arsenik, merkuri, seng, dan timbal. Limbah dari industri teknik mesin dan kimia mengandung timbal hingga 1 ribu mg/kg, tembaga hingga 3 ribu mg/kg, kromium dan besi hingga 10 ribu mg/kg, fosfor hingga 100 g/kg dan lebih banyak lagi. hingga 10 g/kg mangan dan nikel. Di Silesia, di sekitar pabrik seng, timbunan sampah yang mengandung seng dari 2 hingga 12% dan timbal dari 0,5 hingga 3% menumpuk.

Lebih dari 250 ribu ton timbal per tahun mencapai permukaan tanah dengan gas buang; itu adalah polutan tanah utama dari timbal.

1.4 Metode penentuan logam berat

Saat ini, ada dua kelompok metode analisis utama yang menentukan keberadaan logam berat di dalam tanah:

1. Elektrokimia

Metode elektrokimia diklasifikasikan menurut sifat sinyal analitis. Jadi, selama analisis, dimungkinkan untuk mengukur potensi salah satu elektroda (potensiometri), resistansi sel, atau konduktivitas listrik larutan (konduktometri). Dalam banyak kasus, tegangan eksternal diterapkan ke elektroda, setelah itu arus yang melewati larutan diukur (metode voltametri, khususnya polarografi). Dalam hal ini terjadi reaksi redoks pada permukaan elektroda, yaitu terjadi elektrolisis larutan. Jika Anda melakukan elektrolisis sampai akhir dan mengukur jumlah listrik yang digunakan untuk mengoksidasi (atau mereduksi) zat yang ditentukan, Anda dapat menghitung massa zat tersebut. Metode ini disebut koulometri. Kadang-kadang kandungan analit dihitung berdasarkan pertambahan berat elektroda, yaitu berdasarkan massa produk elektrolisis yang dilepaskan di atasnya (elektrogravimetri).

Metode elektrokimia cukup selektif (kecuali konduktometri), oleh karena itu, dengan bantuannya, beberapa unsur ditentukan secara kuantitatif dengan adanya unsur lain, dan ditentukan secara terpisah. berbeda bentuk satu elemen, pisahkan campuran kompleks dan identifikasi komponennya, dan juga konsentrasikan beberapa jejak pengotor. Metode elektrokimia banyak digunakan untuk mengontrol komposisi air alami dan air limbah, tanah dan produk makanan, solusi teknologi dan cairan biologis. Teknik yang sesuai tidak memerlukan peralatan yang rumit dan tidak menggunakan suhu dan tekanan tinggi. Metode elektrokimia yang berbeda berbeda dalam sensitivitas, akurasi, kecepatan dan indikator lainnya, dan karenanya saling melengkapi dengan baik.

Mari kita perhatikan metode kelompok elektrokimia:

Voltametri:

Metode analisis voltametri adalah metode yang didasarkan pada pencatatan dan studi ketergantungan arus yang mengalir melalui sel elektrolitik pada tegangan eksternal yang diberikan. Representasi grafis dari ketergantungan ini disebut voltammogram. Analisis voltammogram memberikan informasi tentang komposisi kualitatif dan kuantitatif zat yang dianalisis.

Untuk merekam voltamogram diperlukan sel elektrolitik yang terdiri dari elektroda indikator dan elektroda referensi. Elektroda referensi biasanya berupa elektroda kalomel jenuh atau lapisan merkuri di bagian bawah elektroliser. Elektroda tetesan merkuri, elektroda platinum mikrodisk, atau elektroda grafit digunakan sebagai indikator.

Tergantung pada jenis elektroda indikatornya, metode voltametri biasanya dibagi menjadi polarografi dan voltametri itu sendiri. Jika elektroda merkuri yang jatuh digunakan sebagai elektroda indikator, maka ketergantungan arus pada tegangan disebut polarogram dan, oleh karena itu, metode analisisnya disebut polarografi. Metode ini diciptakan oleh ahli elektrokimia terkemuka Ceko dan pemenang Hadiah Nobel Jar. Heyrovsky (1922). Saat bekerja dengan elektroda indikator lainnya, termasuk elektroda merkuri stasioner, kita berurusan dengan voltametri.

Potensiometri:

Analisis potensiometri adalah pengukuran indikator zat-zat yang berada dalam keadaan ionik. Dengan kata lain, objek kajiannya adalah larutan, hampir selalu berair, meskipun analisis zat padat juga dilakukan jika terdapat unsur terlarut. Beberapa partikel mungkin memerlukan elektroda dengan membran sensitif untuk diperiksa bentuk tertentu, yang akan membantu menganalisis zat atau gel kental.

Analisis potensiometri dapat dilakukan dengan beberapa cara. Yang pertama adalah potensiometri langsung. Paling sering, metode ini dilakukan untuk mengukur kadar pH dan itu tergantung pada jenis elektroda pengukur itu sendiri. Cara ini adalah yang paling sederhana. Metode kedua adalah titrasi potensiometri, yang dilakukan dalam banyak variasi. Esensinya adalah untuk menghitung indikator, serangkaian reaksi kimia dilakukan di bawah kendali elektroda selektif ion. Metode ini berbeda dari metode sebelumnya dalam hal biaya tenaga kerja yang lebih besar, tetapi juga hasil yang lebih akurat. Dan metode ketiga - metode aditif - terkait dengan yang dijelaskan di atas. Hal ini dilakukan dalam banyak varian, yang memungkinkan analisis konsentrasi rendah.

Koulometri:

Koulometri adalah metode analisis elektrokimia yang didasarkan pada pengukuran jumlah listrik yang diperlukan untuk transformasi elektrokimia zat yang ditentukan. Dalam koulometri, ada dua jenis analisis:

koulometri langsung;

titrasi koulometri.

Konduktometri:

Metode analisis konduktometri didasarkan pada pengukuran konduktivitas listrik dari larutan yang diteliti. Ada beberapa metode analisis konduktometri:

· konduktometri langsung - metode yang memungkinkan Anda menentukan secara langsung konsentrasi elektrolit dengan mengukur konduktivitas listrik suatu larutan dengan larutan yang diketahui komposisi berkualitas tinggi;

· Titrasi konduktometri adalah metode analisis yang didasarkan pada penentuan kandungan suatu zat dengan memutus kurva titrasi. Kurva tersebut dibangun dari pengukuran konduktivitas listrik spesifik larutan yang dianalisis, yang berubah akibat reaksi kimia selama proses titrasi;

· Titrasi kronokonduktometri - berdasarkan penentuan kandungan suatu zat berdasarkan waktu yang dihabiskan untuk titrasi, yang secara otomatis dicatat pada tape recorder grafik kurva titrasi.

Dengan cara ini, dimungkinkan untuk mengetahui dan menghitung kandungan logam berat dengan batas deteksi rendah dalam suatu sampel tanah.

2. Metode ekstraksi-fotometri

Metode ini digunakan secara luas dalam kimia analitik, dan penentuan komponen yang dianalisis dalam ekstrak dapat dilakukan baik secara fotometrik maupun dengan metode lain: polarografi, spektral.

Pada saat yang sama, ada beberapa kelompok metode ekstraksi di mana ujung fotometrik adalah yang paling efektif, memberikan kecepatan dan keakuratan penentuan yang diperlukan. Metode ini disebut ekstraksi-fotometri. Metode yang sangat umum adalah dengan mengubah unsur mikro tertentu menjadi senyawa berwarna yang larut dalam air, diekstraksi, dan ekstraknya difotomodelkan. Teknik ini menghilangkan pengaruh gangguan komponen asing dan meningkatkan sensitivitas penentuan, karena pengotor mikro terkonsentrasi selama ekstraksi. Misalnya, penentuan pengotor besi dalam garam kobalt atau nikel dilakukan dengan mengekstraksi kompleks tiokainatnya dengan amil alkohol.

Spektrofotometri

Metode analisis spektrofotometri didasarkan pada serapan selektif spektral dari fluks energi cahaya monokromatik saat melewati larutan uji. Metode ini memungkinkan untuk menentukan konsentrasi masing-masing komponen campuran zat berwarna yang memiliki serapan maksimum pada panjang gelombang berbeda; metode ini lebih sensitif dan akurat dibandingkan metode fotoelektrokolorimetri. Diketahui bahwa metode analisis fotokolorimetri hanya dapat diterapkan untuk analisis larutan berwarna; larutan tak berwarna pada wilayah spektrum tampak mempunyai koefisien serapan yang tidak signifikan. Namun, banyak senyawa tidak berwarna dan berwarna lemah (terutama organik) memiliki pita serapan karakteristik di wilayah spektrum ultraviolet dan inframerah, yang digunakan untuk penentuan kuantitatifnya. Metode analisis spektrofotometri dapat diterapkan untuk mengukur serapan cahaya di berbagai wilayah spektrum tampak, di wilayah spektrum ultraviolet dan inframerah, yang secara signifikan memperluas kemampuan analisis metode ini.

Metode spektrofotometri di wilayah spektrum ultraviolet memungkinkan untuk menentukan secara individual campuran zat dua dan tiga komponen. Penentuan kuantitatif komponen suatu campuran didasarkan pada kenyataan bahwa kerapatan optik suatu campuran sama dengan jumlah kerapatan optik masing-masing komponen.

Spektroskopi serapan atom.

Metode spektroskopi serapan atom saat ini paling mudah digunakan untuk menentukan kandungan logam pada objek lingkungan, produk makanan, tanah, dan berbagai paduan. Metode ini juga digunakan dalam geologi untuk menganalisis komposisi batuan, dan metalurgi untuk menentukan komposisi baja.

Metode spektroskopi serapan atom sebagian besar direkomendasikan standar negara untuk penentuan seng bergerak di tanah, alam dan perairan, serta dalam berbagai paduan non-besi.

Metode ini didasarkan pada penyerapan radiasi elektromagnetik oleh atom bebas dalam keadaan diam (tidak tereksitasi). Pada panjang gelombang yang sesuai dengan transisi atom dari keadaan elektron tereksitasi ke bumi, populasi di permukaan tanah berkurang. Sinyal analitik bergantung pada jumlah partikel yang tidak tereksitasi dalam sampel yang dianalisis (yaitu, pada konsentrasi unsur yang ditentukan), oleh karena itu, dengan mengukur jumlah radiasi elektromagnetik yang diserap, konsentrasi unsur yang ditentukan dalam sampel asli dapat ditentukan.

Metode ini didasarkan pada penyerapan radiasi ultraviolet atau sinar tampak oleh atom gas. Untuk membawa sampel ke keadaan atom gas, sampel disuntikkan ke dalam nyala api. Sebuah lampu dengan katoda berongga yang terbuat dari logam yang ditentukan digunakan sebagai sumber radiasi. Interval panjang gelombang antara garis spektral yang dipancarkan oleh sumber cahaya dan garis serapan unsur yang sama dalam nyala api sangat sempit, sehingga gangguan serapan unsur lain hampir tidak berpengaruh pada hasil analisis. Metode analisis spektral serapan atom dicirikan oleh sensitivitas absolut dan relatif yang tinggi. Metode ini memungkinkan untuk secara akurat menentukan sekitar delapan puluh unsur dalam larutan dalam konsentrasi rendah, oleh karena itu metode ini banyak digunakan dalam biologi, kedokteran (untuk analisis cairan organik), geologi, ilmu tanah (untuk menentukan unsur mikro dalam tanah) dan bidang ilmu lainnya. sains, serta metalurgi untuk penelitian dan pengendalian proses teknologi.

Radiasi pada kisaran 190-850 nm dilewatkan melalui lapisan uap atom sampel yang diperoleh dengan menggunakan alat penyemprot. Sebagai hasil dari penyerapan kuanta cahaya, atom berubah menjadi keadaan energi tereksitasi. Transisi dalam spektrum atom ini sesuai dengan apa yang disebut. karakteristik garis resonansi suatu unsur tertentu. Menurut hukum Bouguer-Lambert-Beer, ukuran konsentrasi unsur adalah kerapatan optik A = log(I0/I), dengan I0 dan I masing-masing adalah intensitas radiasi dari sumber sebelum dan sesudah melewati lapisan penyerap.

Gambar 1.1 Diagram skema spektrometer serapan atom: lampu katoda 1 berongga atau lampu tanpa elektroda; kuvet 2-grafit; 3-monokromator; 4-detektor

Metode ini lebih unggul daripada metode lainnya dalam hal akurasi dan sensitivitas; oleh karena itu, digunakan dalam sertifikasi paduan standar dan batuan geologi (dengan mentransfernya ke dalam larutan).

Perbedaan yang signifikan antara spektrometri serapan atom dan emisi nyala adalah bahwa metode terakhir mengukur radiasi yang dipancarkan oleh atom-atom dalam keadaan tereksitasi dalam nyala api, sedangkan serapan atom didasarkan pada pengukuran radiasi yang diserap oleh atom-atom netral yang tidak tereksitasi dalam nyala api, yang mana ada banyak di dalam nyala api, kali lebih banyak daripada yang bersemangat. Hal ini menjelaskan tingginya sensitivitas metode dalam menentukan unsur-unsur yang mempunyai energi eksitasi tinggi, yaitu unsur-unsur yang sulit untuk dieksitasi.

Sumber cahaya pada AAS adalah lampu katoda berongga yang memancarkan cahaya dengan rentang panjang gelombang yang sangat sempit, pada orde 0,001 nm. Garis serapan unsur yang ditentukan sedikit lebih lebar dari pita pancarannya, sehingga memungkinkan untuk mengukur garis serapan secara maksimal. Perangkat ini berisi set lampu yang diperlukan, setiap lampu dimaksudkan untuk menentukan hanya satu elemen.

“Kuvet” pada AAS adalah nyala api itu sendiri. Karena hukum Beer dipatuhi di AAS, sensitivitas metode ini bergantung pada panjang lapisan api penyerap, yang harus konstan dan cukup besar.

Nyala api digunakan, untuk produksi asetilena, propana atau hidrogen digunakan sebagai bahan bakar, dan udara, oksigen atau nitrogen oksida digunakan sebagai oksidator (1). Campuran gas yang dipilih menentukan suhu nyala api. Nyala api udara-asetilen dan nyala udara-propana mempunyai suhu rendah(2200-2400 °C). Nyala api seperti itu digunakan untuk menentukan unsur-unsur yang senyawanya mudah terurai pada suhu tertentu. Nyala api propana udara digunakan bila ada kesulitan dalam memperoleh asetilena; penggantian seperti itu mempersulit pekerjaan, karena propana teknis mengandung kotoran yang mencemari api. Saat menentukan unsur-unsur yang membentuk senyawa yang sulit terdisosiasi, digunakan nyala api bersuhu tinggi (3000-3200 °C, yang dihasilkan oleh campuran nitrogen oksida (1) - asetilena. Nyala api seperti itu diperlukan saat menentukan aluminium, berilium, silikon, vanadium dan molibdenum. Untuk menentukan arsenik dan selenium yang diubah menjadi hidridanya, diperlukan nyala pereduksi, yang dibentuk dengan membakar hidrogen dalam campuran argon-udara. Merkuri ditentukan (dengan metode tanpa api), karena ia dapat berada dalam uap keadaan dan pada suhu kamar.

Dokumen serupa

Sifat fisika dan kimia logam berat beserta senyawanya yang digunakan dalam produksi industri dan menjadi sumber pencemaran lingkungan: kromium, mangan, nikel, kadmium, seng, tungsten, merkuri, timah, timbal, antimon, molibdenum.

abstrak, ditambahkan 13/03/2010

Penentuan kandungan logam berat pada limbah industri. Prinsip spektrometri serapan atom. Persyaratan untuk persiapan sampel. Struktur spektrometer, tata cara pemasangannya. Persiapan solusi untuk kalibrasi, melakukan penelitian.

tugas kursus, ditambahkan 03/09/2016

Konsep logam berat dan lanskap pertanian. Alasan utama munculnya logam dalam konsentrasi tinggi di tanah, sehingga berbahaya bagi lingkungan. Siklus biogeokimia logam berat: timbal, kadmium, seng, nikel.

abstrak, ditambahkan 15/03/2015

Metode penentuan logam. Penentuan spektral kimia logam berat di perairan alami. Penentuan kandungan logam dalam air limbah, pra-pemrosesan sampel saat menentukan logam. Metode untuk menentukan bentuk logam yang hidup berdampingan.

tugas kursus, ditambahkan 19/01/2014

Analisis fluoresensi atom. Fluoresensi sinar-X. Metode analisis elektrokimia. Pengupasan voltametri. Metode polarografi. Penentuan kandungan timbal dan seng dalam satu sampel. Penentuan kandungan seng dengan metode ditizon.

tugas kursus, ditambahkan 05/11/2016

karakteristik umum logam Definisi, struktur. Sifat fisik umum. Metode untuk memperoleh logam. Sifat kimia logam. Paduan logam. Karakteristik unsur-unsur subkelompok utama. Ciri-ciri logam transisi.

abstrak, ditambahkan 18/05/2006

Karakteristik, klasifikasi dan dasar kimia dari sistem pengujian. Alat dan teknik untuk menganalisis berbagai objek lingkungan dengan menggunakan sistem pengujian. Penentuan ion kobalt dengan metode kolorimetri dari larutan, konsentrasi ion tembaga.

tesis, ditambahkan 30/05/2007

Pengaruh kimia besi dan logam berat lainnya pada manusia. Metode gravimetri dan titrimetri, potensiometri, voltametri, koulometri, elektrogravimetri, spektroskopi emisi atom, analisis fotometrik dan luminescent.

tugas kursus, ditambahkan 08/12/2010

Penentuan konsentrasi logam berat, fosfor dan kandungan total zat pereduksi dalam perairan dan tumbuhan pesisir. Tingkat polusi udara perkotaan. Pengambilan sampel pada sorben diikuti dengan desorpsi termal langsung di evaporator kromatografi.

tesis, ditambahkan 18/07/2011

Struktur atom logam. Posisi logam dalam tabel periodik. Kelompok logam. Sifat fisik logam. Sifat kimia logam. Korosi logam. Konsep paduan. Metode untuk memperoleh logam.

Logam berat di dalam tanah

DI DALAM Akhir-akhir ini Karena pesatnya perkembangan industri, terjadi peningkatan signifikan kadar logam berat di lingkungan. Istilah “logam berat” diterapkan pada logam dengan kepadatan melebihi 5 g/cm 3 atau dengan nomor atom lebih besar dari 20. Meskipun demikian, ada sudut pandang lain, yang menyatakan bahwa lebih dari 40 unsur kimia dengan massa atom melebihi 50 diklasifikasikan sebagai logam berat pada. unit Di antara unsur-unsur kimia, logam berat adalah yang paling beracun dan menempati urutan kedua setelah pestisida dalam hal tingkat bahayanya. Pada saat yang sama, unsur kimia berikut dianggap beracun: Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Se, Te, Rb, Ag, Cd, Au, Hg, Pb, Sb, Bi, Pt.

Fitotoksisitas logam berat bergantung pada sifat kimianya: valensi, jari-jari ionik, dan kemampuannya membentuk kompleks. Dalam kebanyakan kasus, unsur-unsur disusun berdasarkan urutan toksisitasnya: Cu > Ni > Cd > Zn > Pb > Hg > Fe > Mo > Mn. Namun, rangkaian ini mungkin agak berbeda karena pengendapan unsur-unsur yang tidak merata oleh tanah dan perpindahan ke keadaan yang tidak dapat diakses oleh tanaman, kondisi pertumbuhan, dan karakteristik fisiologis dan genetik tanaman itu sendiri. Transformasi dan migrasi logam berat terjadi di bawah pengaruh langsung dan tidak langsung dari reaksi kompleksasi. Saat menilai pencemaran lingkungan, perlu mempertimbangkan sifat-sifat tanah dan, pertama-tama, komposisi granulometri, kandungan humus dan kapasitas penyangga. Kapasitas penyangga mengacu pada kemampuan tanah untuk mempertahankan konsentrasi logam dalam larutan tanah pada tingkat yang konstan.

Di dalam tanah, logam berat terdapat dalam dua fase – padat dan dalam larutan tanah. Bentuk keberadaan logam ditentukan oleh reaksi lingkungan, komposisi kimia dan bahan larutan tanah, dan pertama-tama, kandungan zat organik. Unsur-unsur pengompleks yang mencemari tanah terkonsentrasi terutama di lapisan atas 10 cm. Namun, ketika tanah dengan buffer rendah diasamkan, sebagian besar logam dari keadaan serapan pertukaran masuk ke dalam larutan tanah. Kadmium, tembaga, nikel, dan kobalt memiliki kemampuan migrasi yang kuat dalam lingkungan asam. Penurunan pH sebesar 1,8-2 unit menyebabkan peningkatan mobilitas seng sebesar 3,8-5,4, kadmium sebesar 4-8, dan tembaga sebesar 2-3 kali lipat. .

Tabel 1 Standar konsentrasi maksimum yang diizinkan (MAC), latar belakang kandungan unsur kimia dalam tanah (mg/kg)

	Kelas Bahaya		UEC menurut kelompok tanah
	Dapat diekstraksi dengan buffer amonium asetat (pH=4,8)	Berpasir, lempung berpasir	Lempung, liat
pH xl< 5,5	pH xl > 5,5

Jadi, ketika logam berat masuk ke dalam tanah, mereka dengan cepat berinteraksi dengan ligan organik membentuk senyawa kompleks. Jadi, pada konsentrasi rendah di dalam tanah (20-30 mg/kg), sekitar 30% timbal berbentuk kompleks dengan bahan organik. Proporsi senyawa timbal kompleks meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi hingga 400 mg/g, dan kemudian menurun. Logam juga diserap (dapat ditukar atau tidak dapat ditukar) oleh sedimen besi dan mangan hidroksida, mineral lempung, dan bahan organik tanah. Logam yang tersedia bagi tanaman dan mampu larut ditemukan dalam larutan tanah dalam bentuk ion bebas, kompleks, dan khelat.

Penyerapan HM oleh tanah sangat bergantung pada reaksi lingkungan dan anion mana yang mendominasi larutan tanah. Dalam lingkungan asam, tembaga, timbal dan seng lebih banyak diserap, dan dalam lingkungan basa, kadmium dan kobalt diserap secara intensif. Tembaga lebih disukai berikatan dengan ligan organik dan besi hidroksida.

Tabel 2 Mobilitas unsur mikro pada berbagai tanah tergantung pada pH larutan tanah

Faktor tanah dan iklim seringkali menentukan arah dan kecepatan migrasi dan transformasi HM di dalam tanah. Dengan demikian, kondisi rezim tanah dan air di zona hutan-stepa berkontribusi terhadap migrasi vertikal intensif HM di sepanjang profil tanah, termasuk kemungkinan perpindahan logam dengan aliran air melalui retakan, saluran akar, dll. .

Nikel (Ni) merupakan unsur golongan VIII tabel periodik dengan massa atom 58.71. Nikel, bersama dengan Mn, Fe, Co dan Cu, termasuk dalam logam transisi, yang senyawanya memiliki aktivitas biologis yang tinggi. Karena ciri struktural orbital elektron, logam di atas, termasuk nikel, memiliki kemampuan yang nyata untuk membentuk kompleks. Nikel mampu membentuk kompleks yang stabil, misalnya dengan sistein dan sitrat, serta dengan banyak ligan organik dan anorganik. Komposisi geokimia batuan induk sangat menentukan kandungan nikel dalam tanah. Jumlah nikel terbesar terkandung dalam tanah yang terbentuk dari batuan basa dan ultrabasa. Menurut beberapa penulis, batas kadar nikel yang berlebihan dan beracun bagi sebagian besar spesies bervariasi dari 10 hingga 100 mg/kg. Sebagian besar nikel terfiksasi secara permanen di dalam tanah, dan migrasi yang sangat lemah dalam keadaan koloidal dan sebagai bagian dari suspensi mekanis tidak mempengaruhi distribusinya sepanjang profil vertikal dan cukup seragam.

Timbal (Pb). Sifat kimia timbal dalam tanah ditentukan oleh keseimbangan proses yang berlawanan arah: penyerapan-desorpsi, pelarutan-transisi ke keadaan padat. Timbal yang dilepaskan ke dalam tanah termasuk dalam siklus transformasi fisik, kimia, dan fisikokimia. Pada awalnya, proses pergerakan mekanis (partikel timbal bergerak sepanjang permukaan dan melalui retakan di tanah) dan difusi konvektif mendominasi. Kemudian, ketika senyawa timbal fase padat larut, proses fisik dan kimia yang lebih kompleks ikut berperan (khususnya, proses difusi ion), disertai dengan transformasi senyawa timbal yang datang bersama debu.

Telah diketahui bahwa timbal bermigrasi baik secara vertikal maupun horizontal, dengan proses kedua lebih unggul dibandingkan proses pertama. Selama 3 tahun pengamatan di padang rumput campuran, debu timbal yang diaplikasikan secara lokal ke permukaan tanah bergerak secara horizontal sebesar 25-35 cm, dan kedalaman penetrasi ke dalam ketebalan tanah adalah 10-15 cm Faktor biologis memegang peranan penting. dalam migrasi timbal: akar tanaman menyerap ion logam; selama musim tanam mereka bergerak melalui tanah; Ketika tanaman mati dan membusuk, timbal dilepaskan ke massa tanah di sekitarnya.

Diketahui bahwa tanah memiliki kemampuan untuk mengikat (menyerap) timbal teknogenik yang masuk ke dalamnya. Penyerapan diyakini mencakup beberapa proses: pertukaran lengkap dengan kation dari kompleks penyerap tanah (adsorpsi nonspesifik) dan serangkaian reaksi kompleksasi timbal dengan donor komponen tanah (adsorpsi spesifik). Di dalam tanah, timbal terutama berasosiasi dengan bahan organik, serta mineral tanah liat, oksida mangan, serta besi dan aluminium hidroksida. Dengan mengikat timbal, humus mencegah migrasinya ke lingkungan sekitar dan membatasi masuknya timbal ke dalam tanaman. Dari mineral lempung, illites dicirikan oleh kecenderungan penyerapan timbal. Peningkatan pH tanah selama pengapuran menyebabkan pengikatan timbal yang lebih besar di dalam tanah karena pembentukan senyawa yang sedikit larut (hidroksida, karbonat, dll.).

Timbal, yang terdapat di dalam tanah dalam bentuk bergerak, menjadi terfiksasi seiring berjalannya waktu komponen tanah dan menjadi tidak dapat diakses oleh tanaman. Menurut peneliti dalam negeri, timbal paling kuat menempel di tanah chernozem dan tanah berlumpur gambut.

Kadmium (Cd) Keunikan kadmium yang membedakannya dengan HM lainnya adalah bahwa dalam larutan tanah kadmium terdapat terutama dalam bentuk kation (Cd 2+), meskipun dalam tanah dengan lingkungan reaksi netral dapat terbentuk sedikit larut. kompleks dengan sulfat dan fosfat atau hidroksida.

Menurut data yang tersedia, konsentrasi kadmium dalam larutan tanah di latar belakang berkisar antara 0,2 hingga 6 μg/l. Di daerah yang polusi tanahnya meningkat menjadi 300-400 µg/l. .

Diketahui bahwa kadmium dalam tanah sangat mobile, yaitu. mampu berpindah dalam jumlah besar dari fase padat ke fase cair dan sebaliknya (sehingga sulit diprediksi masuknya ke dalam tumbuhan). Mekanisme yang mengatur konsentrasi kadmium dalam larutan tanah ditentukan oleh proses penyerapan (yang dimaksud dengan penyerapan adalah adsorpsi itu sendiri, pengendapan dan kompleksasi). Kadmium diserap oleh tanah dalam jumlah yang lebih kecil dibandingkan HM lainnya. Untuk mengkarakterisasi mobilitas logam berat dalam tanah, digunakan perbandingan konsentrasi logam dalam fase padat dengan konsentrasi dalam larutan kesetimbangan. Nilai-nilai tinggi Rasio ini menunjukkan bahwa logam berat tertahan dalam fase padat karena reaksi penyerapan; nilai yang rendah disebabkan oleh fakta bahwa logam tersebut berada dalam larutan, dari mana mereka dapat bermigrasi ke media lain atau masuk ke dalam berbagai reaksi (geokimia atau biologis). Diketahui bahwa proses utama dalam pengikatan kadmium adalah adsorpsi oleh lempung. Riset tahun terakhir juga menunjukkan peran penting gugus hidroksil, oksida besi dan bahan organik dalam proses ini. Ketika tingkat polusi rendah dan reaksi lingkungan netral, kadmium diserap terutama oleh oksida besi. Dan dalam lingkungan asam (pH=5), bahan organik mulai bertindak sebagai adsorben yang kuat. Pada nilai pH yang lebih rendah (pH=4), fungsi adsorpsi hampir seluruhnya beralih ke bahan organik. Komponen mineral tidak lagi berperan dalam proses ini.

Diketahui bahwa kadmium tidak hanya diserap oleh permukaan tanah, tetapi juga terfiksasi akibat pengendapan, koagulasi, dan penyerapan antar paket oleh mineral lempung. Ini berdifusi di dalam partikel tanah melalui mikropori dan cara lainnya.

Kadmium difiksasi dengan berbagai cara di dalam tanah jenis yang berbeda. Sejauh ini, sedikit yang diketahui tentang hubungan kompetitif kadmium dengan logam lain dalam proses penyerapan di kompleks penyerap tanah. Menurut penelitian para ahli dari Technical University of Copenhagen (Denmark), dengan adanya nikel, kobalt dan seng, penyerapan kadmium oleh tanah dapat ditekan. Penelitian lain menunjukkan bahwa proses penyerapan kadmium oleh tanah teredam dengan adanya ion klorin. Kejenuhan tanah dengan ion Ca 2+ menyebabkan peningkatan serapan kadmium. Banyak ikatan kadmium dengan komponen tanah menjadi rapuh, dalam kondisi tertentu (misalnya, reaksi asam lingkungan), ia dilepaskan dan kembali menjadi larutan.

Peran mikroorganisme dalam proses pelarutan kadmium dan transisinya ke keadaan bergerak telah terungkap. Sebagai hasil dari aktivitas vitalnya, terbentuklah kompleks logam yang larut dalam air, atau terciptalah kondisi fisikokimia yang mendukung transisi kadmium dari fase padat ke fase cair.

Proses yang terjadi dengan kadmium di dalam tanah (penyerapan-desorpsi, transisi ke larutan, dll.) saling berhubungan dan saling bergantung; pasokan logam ini ke tanaman bergantung pada arah, intensitas dan kedalamannya. Diketahui bahwa jumlah serapan kadmium oleh tanah bergantung pada nilai pH: semakin tinggi pH tanah, semakin banyak kadmium yang diserapnya. Jadi, menurut data yang tersedia, pada kisaran pH 4 hingga 7,7, dengan peningkatan pH sebesar satu unit, kapasitas penyerapan tanah terhadap kadmium meningkat sekitar tiga kali lipat.

Seng (Zn). Defisiensi seng dapat terjadi baik pada tanah ringan yang asam dan sangat podzol, dan pada tanah karbonat yang miskin seng, dan pada tanah yang sangat kaya humus. Manifestasi kekurangan seng ditingkatkan dengan penggunaan pupuk fosfor dosis tinggi dan pembajakan lapisan tanah yang kuat hingga ke cakrawala subur.

Kandungan seng kotor tertinggi terdapat pada tanah tundra (53-76 mg/kg) dan tanah hitam (24-90 mg/kg), terendah pada tanah soddy-podsolik (20-67 mg/kg). Defisiensi seng paling sering terjadi pada tanah karbonat netral dan sedikit basa. Di tanah masam, seng lebih mudah bergerak dan tersedia bagi tanaman.

Seng dalam tanah terdapat dalam bentuk ionik, yang diserap melalui mekanisme pertukaran kation dalam lingkungan asam atau sebagai akibat dari penyerapan kimia dalam lingkungan basa. Ion yang paling mobile adalah Zn 2+. Mobilitas seng dalam tanah terutama dipengaruhi oleh pH dan kandungan mineral lempung. Pada pH<6 подвижность Zn 2+ возрастает, что приводит к его выщелачиванию. Попадая в межпакетные пространства кристаллической решетки монтмориллонита, ионы цинка теряют свою подвижность. Кроме того, цинк образует устойчивые формы с органическим веществом почвы, поэтому он накапливается в основном в горизонтах почв с высоким содержанием гумуса и в торфе .

Bukan rahasia lagi jika setiap orang ingin memiliki dacha di kawasan yang bersih secara ekologis, di mana tidak ada polusi gas perkotaan. Lingkungan mengandung logam berat (arsen, timbal, tembaga, merkuri, kadmium, mangan dan lain-lain), bahkan berasal dari gas buang mobil. Perlu dipahami bahwa bumi adalah pemurni alami atmosfer dan air tanah; bumi tidak hanya mengakumulasi logam berat, tetapi juga pestisida berbahaya dengan hidrokarbon. Tumbuhan, pada gilirannya, menyerap segala sesuatu yang diberikan oleh tanah. Logam, yang mengendap di dalam tanah, tidak hanya merusak tanah itu sendiri, tetapi juga tanaman, dan akibatnya, manusia.

Di dekat jalan utama banyak terdapat jelaga yang menembus lapisan permukaan tanah dan mengendap di daun tanaman. Tanaman umbi-umbian, buah-buahan, beri, dan tanaman subur lainnya tidak dapat ditanam di lahan seperti itu. Jarak minimal dari jalan raya adalah 50 m.

Tanah yang dipenuhi logam berat adalah tanah yang buruk; logam berat bersifat racun. Anda tidak akan pernah melihat semut, kumbang tanah, atau cacing tanah di atasnya, tetapi akan terdapat banyak serangga penghisap. Tanaman sering terserang penyakit jamur, mengering dan tidak tahan terhadap hama.

Yang paling berbahaya adalah senyawa logam berat yang bergerak, yang mudah terbentuk di tanah asam. Tanaman yang ditanam di tanah asam atau berpasir ringan telah terbukti mengandung lebih banyak logam dibandingkan tanaman yang ditanam di tanah netral atau berkapur. Selain itu, tanah berpasir dengan reaksi asam sangat berbahaya, mudah terakumulasi dan mudah tersapu, berakhir di air tanah. Petak kebun yang sebagian besar berupa tanah liat juga mudah rentan terhadap penumpukan logam berat, sedangkan pembersihan sendiri terjadi dalam waktu yang lama dan lambat. Tanah yang paling aman dan stabil adalah chernozem, diperkaya dengan kapur dan humus.

Apa yang harus dilakukan jika terdapat logam berat di dalam tanah? Ada beberapa cara untuk mengatasi masalah tersebut.

1. Plot yang gagal bisa dijual.

2. Pengapuran merupakan cara yang baik untuk mengurangi konsentrasi logam berat dalam tanah. Ada yang berbeda. Cara paling sederhana: masukkan segenggam tanah ke dalam wadah berisi cuka, jika muncul busa berarti tanah bersifat basa. Atau gali sedikit ke dalam tanah, jika Anda menemukan lapisan putih di dalamnya, maka ada keasaman. Pertanyaannya adalah berapa banyak. Setelah pengapuran, periksa keasaman secara teratur; Anda mungkin perlu mengulangi prosedur ini. Kapur dengan tepung dolomit, terak tanur tinggi, abu gambut, batu kapur.

Jika logam berat sudah banyak terakumulasi di dalam tanah, maka ada baiknya jika lapisan atas tanah (20-30 cm) dihilangkan dan diganti dengan tanah hitam.

3. Pemberian pakan secara terus menerus dengan pupuk organik (pupuk kandang, kompos). Semakin banyak humus di dalam tanah, semakin sedikit logam berat yang dikandungnya, dan toksisitasnya menurun. Tanah yang buruk dan tidak subur tidak mampu melindungi tanaman. Jangan terlalu jenuh dengan pupuk mineral, terutama nitrogen. Pupuk mineral dengan cepat menguraikan bahan organik.

4. Melonggarnya permukaan. Setelah dilonggarkan, pastikan untuk menggunakan gambut atau kompos. Saat melonggarkan, ada baiknya menambahkan vermikulit, yang akan menjadi penghalang antara tanaman dan zat beracun di dalam tanah.

5. Mencuci tanah hanya dengan drainase yang baik. Jika tidak, logam berat akan menyebar ke seluruh area bersama air. Isi dengan air bersih hingga lapisan tanah tersapu 30-50 cm untuk tanaman sayuran dan hingga 120 cm untuk semak dan pohon buah-buahan. Pembilasan dilakukan di musim semi, ketika tanah memiliki cukup kelembaban setelah musim dingin.

6. Buang lapisan atas tanah, buat drainase yang baik dari tanah liat atau kerikil yang mengembang, dan isi bagian atasnya dengan tanah hitam.

7. Tanam tanaman dalam wadah atau rumah kaca yang tanahnya mudah diganti. Amati, jangan menanam tanaman di satu tempat dalam waktu lama.

8. Jika petak kebun berada di dekat jalan raya, kemungkinan besar terdapat timbal di dalam tanah yang keluar bersama gas buang mobil. Ekstrak timbal dengan menanam kacang polong di antara tanaman; jangan dipanen. Di musim gugur, gali kacang polong dan bakar bersama buahnya. Tanah akan diperbaiki oleh tanaman dengan sistem akar yang kuat dan dalam, yang akan memindahkan fosfor, kalium dan kalsium dari lapisan dalam ke lapisan atas.

9. Sayuran dan buah-buahan yang ditanam di tanah yang berat harus selalu diberi perlakuan panas atau setidaknya dicuci dengan air mengalir, sehingga menghilangkan debu atmosfer.

10. Di daerah yang tercemar atau di dekat jalan raya, dipasang pagar yang kokoh, jaring rantai tidak akan menjadi penghalang terhadap debu jalan. Pastikan untuk menanam pohon gugur di belakang pagar (). Sebagai pilihan, penanaman bertingkat, yang akan berperan sebagai pelindung dari debu dan jelaga di atmosfer, akan menjadi perlindungan yang sangat baik.

Kehadiran logam berat di dalam tanah bukanlah hukuman mati, yang utama adalah mengidentifikasi dan menetralisirnya tepat waktu.

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, kondisi berikut memainkan peran penting dalam kategorisasi logam berat: toksisitasnya yang tinggi terhadap organisme hidup dalam konsentrasi yang relatif rendah, serta kemampuannya untuk melakukan bioakumulasi dan 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 dan merupakan 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 di lingkungan alami 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, yang 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 bentuk logam bebas dan terikat.

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 ditemukan terutama dalam keadaan tersebar dan ditemukan dalam 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 kimiawi 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 fase 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 kualitatif mikroflora di suatu 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 pembusukan hewan air dan organisme tumbuhan, terutama tumbuhan biru-hijau, diatom, dan tumbuhan air tingkat tinggi. 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.

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.

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 negara mengenai peraturan hukum, peraturan dan ekonomi tentang dampak timbal terhadap lingkungan dan kesehatan masyarakat, tentang pengurangan emisi (pembuangan, limbah) timbal dan senyawanya ke lingkungan, dan menghentikan sepenuhnya 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 teknik kelistrikan (produksi baterai), pembuatan instrumen, percetakan dan metalurgi nonferrous, dimana keracunan disebabkan oleh melebihi konsentrasi maksimum yang diijinkan (MPC) timbal di udara wilayah kerja sebesar 20 atau lebih. waktu.

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 dalam beberapa 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 membuang 35 ton timbal setiap tahun melalui 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 seolah-olah merupakan pemasok mineral yang 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” oleh rumah tangga, dan 23,1 juta ton dipasok oleh rantai ritel).

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 adalah netralisasi total 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

Di sejumlah pemukiman yang tidak memiliki saluran air 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, hanya air limbah yang telah diendapkan ke dalam lubang kompos yang boleh dibuang. Jika tidak, kapasitas filtrasi tanah akan terganggu, kemudian tanah kehilangan sifat pelindung lainnya, 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 diketahui bahwa lalat paling mudah memilih kotoran babi untuk diternakkan, kemudian kotoran kuda, kotoran domba, dan terakhir kotoran sapi. Sebelum mengangkut kotoran ke ladang, harus diolah dengan insektisida.
kelanjutan
--PAGE_BREAK--

Melindungi lingkungan dari pencemaran sudah menjadi tugas mendesak bagi masyarakat. Di antara banyak polutan, logam berat menempati tempat khusus. Ini secara konvensional mencakup unsur-unsur kimia dengan massa atom lebih dari 50, yang memiliki sifat-sifat logam. Di antara unsur-unsur kimia, logam berat dianggap paling beracun.

Logam berat berbahaya karena mempunyai kemampuan terakumulasi dalam organisme hidup, masuk ke dalam siklus metabolisme, membentuk senyawa organologam yang sangat toksik, dan berubah bentuk ketika berpindah dari satu lingkungan alam ke lingkungan alam lainnya, tanpa mengalami penguraian biologis. Logam berat menyebabkan gangguan fisiologis yang serius pada manusia, toksikosis, alergi, kanker, dan berdampak buruk pada embrio dan warisan genetik.

Di antara logam berat, timbal, kadmium, dan seng dianggap sebagai polutan prioritas, terutama karena akumulasi teknogeniknya di lingkungan terjadi pada tingkat yang tinggi. Kelompok zat ini memiliki afinitas tinggi terhadap senyawa organik yang penting secara fisiologis.

Pencemaran tanah dengan logam berat dalam bentuk bergerak merupakan hal yang paling mendesak, karena dalam beberapa tahun terakhir masalah pencemaran lingkungan semakin mengancam. Dalam situasi saat ini, penelitian terhadap semua aspek masalah logam berat di biosfer tidak hanya perlu diperkuat, tetapi juga secara berkala mendata hasil-hasil yang diperoleh dari berbagai cabang ilmu pengetahuan yang seringkali saling berhubungan secara lemah.

Objek penelitian ini adalah tanah antropogenik di distrik Zheleznodorozhny Ulyanovsk (menggunakan contoh jalan Transportnaya).

Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk mengetahui tingkat pencemaran tanah perkotaan dengan logam berat.

Tujuan penelitian adalah: penentuan nilai pH pada sampel tanah terpilih; penentuan konsentrasi bentuk bergerak tembaga, seng, kadmium, timbal; menganalisis data yang diperoleh dan mengusulkan rekomendasi untuk mengurangi kandungan logam berat di tanah perkotaan.

Pada tahun 2005, sampel diambil di sepanjang jalan raya di Jalan Transportnaya, dan pada tahun 2006 di wilayah petak pribadi (sepanjang jalan yang sama), yang terletak di dekat rel kereta api. Sampel diambil pada kedalaman 0-5 cm dan 5-10 cm, diambil sebanyak 20 sampel dengan berat 500 g.

Sampel yang diteliti pada tahun 2005 dan 2006 termasuk dalam tanah netral. Tanah netral lebih banyak menyerap logam berat dari larutan dibandingkan tanah masam. Namun terdapat bahaya peningkatan mobilitas logam berat dan penetrasinya ke dalam air tanah dan waduk di sekitarnya selama hujan asam (daerah yang disurvei terletak di dataran banjir Sungai Sviyaga), yang akan segera mempengaruhi rantai makanan. Sampel ini mengandung kadar humus yang rendah (2-4%). Oleh karena itu, tidak ada kemampuan tanah untuk membentuk kompleks organo-logam.

Berdasarkan penelitian laboratorium tanah terhadap kandungan Cu, Cd, Zn, Pb, ditarik kesimpulan tentang konsentrasinya dalam tanah daerah penelitian. Pada sampel tahun 2005 diketahui batas konsentrasi maksimum Cu 1-1,2 kali, Cd 6-9 kali lebih tinggi, serta kandungan Zn dan Pb tidak melebihi batas konsentrasi maksimum. Pada sampel tahun 2006 yang diambil dari petak rumah tangga, konsentrasi Cu tidak melebihi MPC, kandungan Cd lebih kecil dibandingkan sampel yang diambil di sepanjang jalan, namun masih melebihi MPC di berbagai titik antara 0,3 hingga 4,6 kali. Kandungan Zn hanya meningkat pada titik ke-5 yaitu sebesar 23,3 mg/kg tanah pada kedalaman 0-5 cm (MPC 23 mg/kg), dan 24,8 mg/kg pada kedalaman 5-10 cm.

Berdasarkan hasil penelitian, ditarik kesimpulan sebagai berikut: tanah dicirikan oleh reaksi netral larutan tanah; sampel tanah mengandung kandungan humus yang rendah; di wilayah distrik Zheleznodorozhny di Ulyanovsk, kontaminasi tanah dengan logam berat dengan intensitas yang bervariasi diamati; Telah ditetapkan bahwa dalam beberapa sampel terdapat kelebihan MPC yang signifikan, hal ini terutama terlihat dalam pengujian tanah untuk konsentrasi kadmium; untuk memperbaiki keadaan ekologi dan geografis tanah di suatu daerah, dianjurkan untuk menanam tanaman akumulator logam berat dan mengelola sifat lingkungan tanah itu sendiri melalui desain buatannya; Penting untuk melakukan pemantauan sistematis dan mengidentifikasi area yang paling terkontaminasi dan berbahaya bagi kesehatan masyarakat.

Tautan bibliografi

Antonova Yu.A., Safonova M.A. LOGAM BERAT DI TANAH PERKOTAAN // Penelitian Mendasar. – 2007. – Nomor 11. – Hal.43-44;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3676 (tanggal akses: 31/03/2019). Kami menyampaikan kepada Anda majalah-majalah yang diterbitkan oleh penerbit "Academy of Natural Sciences"