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 persendian yang bergerak logam berat, yang mudah diperoleh 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. jeruk nipis 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 dan buatlah drainase yang baik dari tanah liat atau kerikil yang mengembang, dan tutupi dengan tanah hitam di atasnya.
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.
ISI
Perkenalan
1. Penutup tanah dan kegunaannya
2. Erosi tanah (air dan angin) dan cara penanggulangannya
3. Pencemaran tanah industri
3.1 Hujan asam
3.2 Logam berat
3.3 Toksisitas timbal
4. Kebersihan tanah. Pembuangan limbah
4.1 Peran tanah dalam metabolisme
4.2 Hubungan ekologis antara tanah dan air serta limbah cair (air limbah)
4.3 Batasan beban tanah dengan limbah padat (sampah rumah tangga dan jalanan, limbah industri, lumpur kering setelah sedimentasi limbah, zat radioaktif)
4.4 Peran tanah dalam penyebaran berbagai penyakit
4.5 Dampak berbahaya dari jenis polutan utama (limbah padat dan cair) yang menyebabkan degradasi tanah
4.5.1 Netralisasi limbah cair di dalam tanah
4.5.2.1 Netralisasi limbah padat di dalam tanah
4.5.2.2 Pengumpulan dan pembuangan sampah
4.5.3 Penghapusan akhir dan menjadikan tidak berbahaya
4.6 Pembuangan limbah radioaktif
Kesimpulan
Daftar sumber yang digunakan
Perkenalan.
Sebagian tanah, baik di Rusia maupun di seluruh dunia, tidak digunakan lagi untuk pertanian setiap tahun karena berbagai alasan, yang dibahas secara rinci di UIR. Ribuan hektar lahan mengalami erosi, hujan asam, penanaman yang tidak tepat, dan limbah beracun. Untuk menghindari hal ini, Anda perlu memahami tindakan reklamasi yang paling produktif dan murah (Untuk definisi reklamasi, lihat bagian utama pekerjaan) yang meningkatkan kesuburan penutup tanah, dan yang terpenting dengan dampak negatif di tanah, dan bagaimana cara menghindarinya.
Studi-studi ini memberikan wawasan mengenai dampak berbahaya terhadap tanah dan telah dilakukan melalui sejumlah buku, artikel dan jurnal ilmiah yang membahas masalah tanah dan perlindungan lingkungan.
Masalah pencemaran dan degradasi tanah selalu relevan. Sekarang kita dapat menambahkan apa yang telah dikatakan bahwa saat ini pengaruh antropogenik memiliki dampak yang kuat terhadap alam dan terus berkembang, dan tanah adalah salah satu sumber utama makanan dan sandang bagi kita, belum lagi fakta bahwa kita berjalan di atasnya dan akan selalu berhubungan dekat dengannya.
1. Penutup tanah dan kegunaannya.
Tutupan tanah merupakan bentukan alam yang paling penting. Pentingnya bagi kehidupan masyarakat ditentukan oleh fakta bahwa tanah merupakan sumber makanan utama, menyediakan 97-98% sumber makanan bagi penduduk planet ini. Pada saat yang sama, penutup tanah merupakan tempat aktivitas manusia di mana produksi industri dan pertanian berada.
Menyoroti peran khusus pangan dalam kehidupan masyarakat, V.I.Lenin menyatakan: “Fondasi sebenarnya dari perekonomian adalah dana pangan.”
Sifat penutup tanah yang paling penting adalah kesuburannya, yang dipahami sebagai totalitas sifat-sifat tanah yang menjamin hasil tanaman pertanian. Kesuburan alami tanah diatur oleh cadangan nutrisi dalam tanah dan rezim air, udara dan termalnya. Peran tutupan tanah dalam produktivitas sistem ekologi terestrial sangat besar, karena tanah memberi nutrisi pada tanaman darat dengan air dan banyak senyawa serta merupakan komponen penting dari aktivitas fotosintesis tanaman. Kesuburan tanah juga bergantung pada banyaknya energi matahari yang terkumpul di dalamnya. Organisme hidup, tumbuhan dan hewan yang menghuni catatan bumi energi matahari dalam bentuk fito- atau zoomass. Produktivitas sistem ekologi terestrial bergantung pada keseimbangan termal dan air di permukaan bumi, yang menentukan keragaman bentuk pertukaran materi dan materi dalam amplop geografis planet ini.
Menganalisis pentingnya tanah bagi produksi sosial, K. Marx mengidentifikasi dua konsep: materi tanah dan modal tanah. Yang pertama harus dipahami bumi yang muncul dalam proses perkembangan evolusionernya tanpa kemauan dan kesadaran manusia dan merupakan tempat pemukiman manusia dan sumber makanannya. Sejak tanah, dalam proses perkembangan masyarakat manusia, menjadi alat produksi, ia muncul dalam kualitas baru - kapital, yang tanpanya proses kerja tidak terpikirkan, “... karena memberikan pekerja... tempat dia berdiri... , dan prosesnya - ruang lingkup tindakannya...”. Karena alasan inilah bumi merupakan faktor universal dalam setiap aktivitas manusia.
Peran dan tempat tanah berbeda-beda dalam berbagai bidang produksi material, terutama di bidang industri dan pertanian. Dalam industri manufaktur, konstruksi, dan transportasi, bumi merupakan tempat berlangsungnya proses kerja tanpa memandang kesuburan alami tanah. Tanah memainkan peran berbeda dalam pertanian. Di bawah pengaruh tenaga manusia, kesuburan alam berubah dari potensi menjadi ekonomi. Kekhususan penggunaan sumber daya lahan di bidang pertanian mengarah pada fakta bahwa mereka bertindak dalam dua kualitas yang berbeda, sebagai objek kerja dan sebagai alat produksi. K. Marx mencatat: “Hanya dengan investasi kapital baru pada bidang-bidang tanah... manusia meningkatkan kapital tanah tanpa adanya peningkatan apa pun dalam materi bumi, yakni ruang di bumi.”
Tanah dalam pertanian berperan sebagai tenaga produktif karena kesuburan alaminya yang tidak konstan. Dengan pemanfaatan lahan yang rasional, kesuburan tersebut dapat ditingkatkan dengan memperbaiki kondisi air, udara dan panas melalui tindakan reklamasi dan meningkatkan kandungan unsur hara dalam tanah. Sebaliknya, dengan penggunaan sumber daya lahan yang tidak rasional, kesuburannya menurun sehingga mengakibatkan penurunan hasil pertanian. Di beberapa tempat, bercocok tanam menjadi mustahil, terutama di tanah yang mengandung garam dan tanah yang tererosi.
Dengan rendahnya tingkat perkembangan tenaga produktif masyarakat, perluasan produksi pangan terjadi karena masuknya lahan-lahan baru dalam pertanian, yang sejalan dengan pembangunan yang ekstensif. Pertanian. Hal ini difasilitasi oleh dua kondisi: ketersediaan lahan gratis dan kemungkinan bertani dengan tingkat biaya modal rata-rata per satuan luas yang terjangkau. Penggunaan sumber daya lahan dan pertanian seperti ini merupakan hal yang umum terjadi di banyak negara berkembang di dunia modern.
Pada era revolusi ilmu pengetahuan dan teknologi, terdapat perbedaan yang tajam antara sistem pertanian di negara industri dan negara berkembang. Yang pertama ditandai dengan intensifikasi pertanian dengan memanfaatkan capaian revolusi ilmu pengetahuan dan teknologi, di mana pertanian berkembang bukan karena bertambahnya luas lahan yang digarap, tetapi karena bertambahnya jumlah modal yang ditanamkan pada tanah tersebut. . Keterbatasan sumber daya lahan yang terkenal di sebagian besar negara-negara kapitalis industri, meningkatnya permintaan produk pertanian di seluruh dunia karena tingginya tingkat pertumbuhan penduduk, dan budaya pertanian yang lebih tinggi berkontribusi pada transfer pertanian di negara-negara ini kembali ke tahun 50an. di jalur pengembangan intensif. Percepatan proses intensifikasi pertanian di negara-negara kapitalis industri tidak hanya dikaitkan dengan pencapaian revolusi ilmu pengetahuan dan teknologi, tetapi terutama dengan keuntungan dari investasi modal di bidang pertanian, yang memusatkan produksi pertanian di tangan pemilik tanah besar dan menghancurkan negara-negara kecil. petani.
Pertanian berkembang dengan cara lain di negara-negara berkembang. Di antara masalah sumber daya alam yang akut di negara-negara ini, hal-hal berikut dapat diidentifikasi: standar pertanian yang rendah, yang menyebabkan degradasi tanah (peningkatan erosi, salinisasi, penurunan kesuburan) dan vegetasi alami (misalnya hutan tropis), penipisan sumber daya air, penggurunan tanah, terutama terlihat jelas di negara-negara benua Afrika. Semua faktor yang terkait dengan masalah sosial-ekonomi di negara-negara berkembang telah menyebabkan kekurangan pangan kronis di negara-negara tersebut. Jadi, pada awal tahun 80-an, dalam hal penyediaan biji-bijian (222 kg) dan daging (14 kg) per orang, negara-negara berkembang beberapa kali lebih rendah daripada negara-negara kapitalis industri. Penyelesaian masalah pangan di negara-negara berkembang tidak mungkin terpikirkan tanpa adanya transformasi sosio-ekonomi yang besar.
Di negara kita, dasar hubungan pertanahan adalah kepemilikan tanah secara nasional (nasional), yang muncul sebagai akibat dari nasionalisasi seluruh tanah. Hubungan agraria dibangun atas dasar rencana yang menurutnya pertanian harus dikembangkan di masa depan, dengan bantuan keuangan dan kredit dari negara dan perbekalan. kuantitas yang dibutuhkan mesin dan pupuk. Membayar pekerja pertanian sesuai dengan kuantitas dan kualitas pekerjaan akan mendorong peningkatan standar hidup mereka secara konstan.
Penggunaan dana pertanahan secara keseluruhan dilakukan berdasarkan rencana jangka panjang negara. Contoh dari rencana tersebut adalah pengembangan lahan perawan dan lahan kosong di bagian timur negara tersebut (pertengahan tahun 50-an), yang memungkinkan untuk memperkenalkan lebih dari 41 juta hektar lahan baru menjadi lahan subur dalam waktu singkat. . Contoh lainnya adalah serangkaian tindakan yang terkait dengan pelaksanaan Program Pangan, yang bertujuan untuk mempercepat pengembangan produksi pertanian berdasarkan peningkatan standar pertanian, kegiatan reklamasi lahan yang luas, serta pelaksanaan program rekonstruksi sosial-ekonomi yang luas. wilayah pertanian.
Sumber daya lahan dunia secara keseluruhan memungkinkan tersedianya makanan bagi lebih banyak orang dibandingkan yang tersedia saat ini dan hal ini akan terjadi dalam waktu dekat. Pada saat yang sama, akibat pertumbuhan penduduk, terutama di negara-negara berkembang, jumlah lahan subur per kapita semakin berkurang.
HALAMAN_BREAK-- logam berat, yang mencirikan sekelompok besar polutan, diterima Akhir-akhir ini penyebaran yang signifikan. 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 tabel periodik DI. Mendeleev dengan massa atom lebih dari 50 unit atom: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi dll. Pada saat yang sama, ada banyak hal peran penting Kondisi berikut berperan dalam kategorisasi logam berat: toksisitasnya yang tinggi terhadap organisme hidup dalam konsentrasi yang relatif rendah, serta kemampuannya untuk terakumulasi secara hayati dan melakukan biomagnifikasi. Hampir semua logam yang termasuk dalam definisi ini (kecuali timbal, merkuri, kadmium dan bismut, yang peran biologisnya saat ini tidak jelas) terlibat aktif dalam proses biologis 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 lingkungan alam di stasiun latar belakang di cagar biosfer, di bagian logam berat bernama Pb, Hg, Cd, As. Di sisi lain, menurut keputusan Satuan Tugas Emisi Logam Berat, 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 logam bebas dan logam. formulir terkait logam
Peralihan logam dalam lingkungan berair menjadi bentuk kompleks logam mempunyai tiga konsekuensi:
1. Peningkatan konsentrasi total ion logam dapat terjadi karena transisinya ke dalam larutan dari sedimen dasar;
2. Permeabilitas membran ion kompleks dapat berbeda secara signifikan dengan permeabilitas ion terhidrasi;
3. Toksisitas logam dapat sangat berubah akibat kompleksasi.
Jadi, bentuk kelat Cu, Cd, Hg kurang beracun dibandingkan ion bebas. Untuk memahami faktor-faktor yang mengatur konsentrasi logam di perairan alami, reaktivitas kimianya, bioavailabilitas dan toksisitasnya, perlu diketahui tidak hanya kandungan totalnya, tetapi juga proporsi bentuk terikat dan bebasnya.
Sumber pencemaran air dengan logam berat adalah air limbah dari bengkel pelapisan listrik, perusahaan pertambangan, metalurgi besi dan nonbesi, dan pabrik pembuatan mesin. Logam berat ditemukan dalam pupuk dan pestisida dan dapat masuk ke badan air melalui limpasan pertanian.
Peningkatan konsentrasi logam berat di perairan alami sering dikaitkan dengan jenis pencemaran lain, seperti pengasaman. Pengendapan asam berkontribusi terhadap penurunan pH dan transisi logam dari keadaan diserap oleh mineral dan zat organik ke keadaan bebas.
Pertama-tama, logam-logam yang diminati adalah logam-logam yang paling mencemari atmosfer karena penggunaannya dalam jumlah besar dalam kegiatan industri dan, sebagai akibat akumulasi di lingkungan luar, menimbulkan bahaya serius dalam hal aktivitas biologis dan sifat toksiknya. . Ini termasuk timbal, merkuri, kadmium, seng, bismut, kobalt, nikel, tembaga, timah, antimon, vanadium, mangan, kromium, molibdenum dan arsenik.
Sifat biogeokimia logam berat
V - tinggi, U - sedang, N - rendah
Vanadium.
Vanadium sebagian besar berada dalam keadaan tersebar dan ditemukan di bijih besi, minyak, aspal, bitumen, serpih minyak, batu bara, dll. Salah satu sumber utama pencemaran perairan alami dengan vanadium adalah minyak dan produk olahannya.
Di perairan alami terjadi dalam konsentrasi yang sangat rendah: di air sungai 0,2 - 4,5 μg/dm3, di air laut - rata-rata 2 μg/dm3
Dalam air membentuk kompleks anionik yang stabil (V4O12)4- dan (V10O26)6-. Dalam migrasi vanadium, peran senyawa kompleks terlarut dengan zat organik, terutama asam humat, sangatlah penting.
Peningkatan konsentrasi vanadium berbahaya bagi kesehatan manusia. MPC vanadium adalah 0,1 mg/dm3 (indikator bahaya pembatas adalah sanitasi-toksikologi), MPCv adalah 0,001 mg/dm3.
Sumber alami bismut yang masuk ke perairan alami adalah proses pencucian mineral yang mengandung bismut. Sumber masuknya air alami juga dapat berupa air limbah dari produksi farmasi dan parfum, serta beberapa perusahaan industri kaca.
Hal ini ditemukan dalam konsentrasi submikrogram di permukaan air yang tidak tercemar. Konsentrasi tertinggi ditemukan di air tanah yaitu 20 μg/dm3, in perairan laut- 0,02 µg/dm3 MPC 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 berkualitas tinggi mikroflora di reservoir.
Konsentrasi zat besi dapat mengalami fluktuasi musiman yang nyata. Biasanya, di perairan dengan produktivitas biologis yang tinggi selama periode stagnasi musim panas dan musim dingin, terjadi peningkatan nyata dalam konsentrasi besi di lapisan bawah air. Pencampuran massa air musim gugur-musim semi (homotermi) disertai dengan oksidasi Fe(II) menjadi Fe(III) dan pengendapan Fe(III) dalam bentuk Fe(OH)3.
Ia memasuki perairan alami melalui pencucian tanah, bijih polimetalik dan tembaga, sebagai akibat dari pembusukan organisme akuatik yang mampu mengakumulasinya. Senyawa kadmium dibawa ke air permukaan bersama air limbah dari pabrik timbal-seng, pabrik pengolahan bijih, sejumlah perusahaan kimia (produksi asam sulfat), produksi galvanik, dan juga dengan air tambang. Penurunan konsentrasi senyawa kadmium terlarut terjadi karena proses penyerapan, pengendapan kadmium hidroksida dan karbonat serta konsumsinya oleh organisme perairan.
Bentuk kadmium terlarut di perairan alami sebagian besar berupa kompleks mineral dan organomineral. Bentuk tersuspensi utama kadmium adalah senyawanya yang terserap. Sebagian besar kadmium dapat bermigrasi ke dalam sel organisme akuatik.
Pada perairan sungai yang tidak tercemar dan sedikit tercemar, kadmium terkandung dalam konsentrasi submikrogram, pada perairan tercemar dan limbah konsentrasi kadmium dapat mencapai puluhan mikrogram per 1 dm3.
Senyawa kadmium berperan penting dalam proses kehidupan hewan dan manusia. Dalam konsentrasi tinggi bersifat toksik, terutama jika dikombinasikan dengan zat beracun lainnya.
Konsentrasi maksimum yang diizinkan adalah 0,001 mg/dm3, konsentrasi maksimum yang diizinkan adalah 0,0005 mg/dm3 (tanda batas bahaya adalah toksikologis).
Senyawa kobalt masuk ke perairan alami sebagai hasil proses pencucian dari pirit tembaga dan bijih lainnya, dari tanah selama pembusukan organisme dan tumbuhan, serta dengan air limbah dari pabrik metalurgi, pengerjaan logam dan kimia. Sejumlah kobalt berasal dari tanah sebagai hasil dekomposisi organisme tumbuhan dan hewan.
Senyawa kobalt di perairan alami berada dalam keadaan terlarut dan tersuspensi, hubungan kuantitatifnya ditentukan oleh komposisi kimia air, suhu dan nilai pH. Bentuk terlarut terutama diwakili oleh senyawa kompleks, termasuk. dengan bahan organik perairan alami. Senyawa kobalt divalen paling khas untuk air permukaan. Dengan adanya zat pengoksidasi, kobalt trivalen dapat berada dalam konsentrasi yang nyata.
Cobalt merupakan salah satu unsur biologis aktif dan selalu ditemukan dalam tubuh hewan dan tumbuhan. Kandungan kobalt yang tidak mencukupi dalam tanah dikaitkan dengan kandungan kobalt yang tidak mencukupi pada tanaman, yang berkontribusi terhadap perkembangan anemia pada hewan (zona non-chernozem hutan taiga). Sebagai bagian dari vitamin B12, kobalt memiliki efek yang sangat aktif terhadap 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.
Kehadiran nikel di perairan alami disebabkan oleh komposisi batuan yang dilalui air: ditemukan di tempat pengendapan bijih tembaga-nikel sulfida dan bijih besi-nikel. Ia memasuki air dari tanah dan dari organisme tumbuhan dan hewan selama pembusukannya. Peningkatan kandungan nikel dibandingkan jenis alga lainnya ditemukan pada alga biru-hijau. Senyawa nikel juga masuk ke badan air bersama air limbah dari toko pelapisan nikel, pabrik karet sintetis, dan pabrik konsentrasi nikel. Emisi nikel dalam jumlah besar menyertai pembakaran bahan bakar fosil.
Konsentrasinya dapat menurun akibat pengendapan senyawa seperti sianida, sulfida, karbonat atau hidroksida (dengan meningkatnya nilai pH), karena konsumsi oleh organisme akuatik dan proses adsorpsi.
Di perairan permukaan, senyawa nikel berada dalam keadaan terlarut, tersuspensi, dan koloid, yang perbandingan kuantitatifnya bergantung pada komposisi air, suhu, dan nilai pH. Sorben untuk senyawa nikel dapat berupa besi hidroksida, zat organik, kalsium karbonat yang sangat tersebar, dan tanah liat. Bentuk terlarut utamanya adalah ion kompleks, paling sering dengan asam amino, asam humat dan fulvat, dan juga sebagai kompleks sianida kuat. Senyawa nikel yang paling umum di perairan alami adalah senyawa yang ditemukan dalam keadaan oksidasi +2. Senyawa Ni3+ biasanya terbentuk dalam lingkungan basa.
Senyawa nikel berperan penting dalam proses hematopoietik, sebagai katalis. Peningkatan kandungannya memiliki efek spesifik pada sistem kardiovaskular. Nikel merupakan salah satu unsur karsinogenik. Hal ini dapat menyebabkan penyakit pernafasan. Dipercaya bahwa ion nikel bebas (Ni2+) kira-kira 2 kali lebih beracun dibandingkan senyawa kompleksnya.
Pada perairan sungai yang tidak tercemar dan sedikit tercemar, konsentrasi nikel biasanya berkisar antara 0,8 hingga 10 μg/dm3; di wilayah yang tercemar jumlahnya mencapai beberapa puluh mikrogram per 1 dm3. Konsentrasi rata-rata nikel dalam air laut adalah 2 μg/dm3, di air tanah - n.103 μg/dm3. Dalam air tanah yang mencuci batuan yang mengandung nikel, konsentrasi nikel terkadang meningkat hingga 20 mg/dm3.
Nikel memasuki atmosfer dari perusahaan metalurgi non-besi, yang menyumbang 97% dari seluruh emisi nikel, di mana 89% di antaranya berasal dari perusahaan milik Norilsk Nickel yang berlokasi di Zapolyarny dan Nikel, Monchegorsk dan Norilsk.
Peningkatan kandungan nikel di lingkungan menyebabkan munculnya penyakit endemik, kanker bronkial. Senyawa nikel termasuk dalam karsinogen golongan 1.
Peta tersebut menunjukkan beberapa titik dengan konsentrasi nikel rata-rata tinggi di lokasi yang menjadi perhatian Norilsk Nickel: Apatity, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk.
Emisi nikel dari perusahaan industri menurun sebesar 28%, konsentrasi rata-rata - sebesar 35%.
Emisi M (ribu ton/tahun) dan konsentrasi tahunan rata-rata q (µg/m3) nikel.
Ia memasuki perairan alami sebagai akibat dari proses pencucian mineral yang mengandung timah (kasiterit, stannin), serta air limbah dari berbagai industri (pewarnaan kain, sintesis cat organik, produksi paduan dengan penambahan timah, dll. ).
Efek racun dari timah kecil.
Di perairan permukaan yang tidak tercemar, timah ditemukan dalam konsentrasi submikrogram. Di air tanah konsentrasinya mencapai beberapa mikrogram per 1 dm3. Konsentrasi maksimum yang diijinkan adalah 2 mg/dm3.
Senyawa merkuri dapat masuk ke perairan permukaan akibat pencucian batuan di daerah endapan merkuri (cinnabar, metacinnabarite, livingstonite), pada saat pembusukan organisme akuatik yang mengakumulasi merkuri. Sejumlah besar air masuk ke badan air bersama air limbah dari perusahaan yang memproduksi pewarna, pestisida, obat-obatan, dan beberapa bahan peledak. Pembangkit listrik tenaga panas berbahan bakar batu bara mengeluarkan sejumlah besar senyawa merkuri ke atmosfer, yang berakhir di badan air sebagai akibat pengendapan basah dan kering.
Penurunan konsentrasi senyawa merkuri terlarut terjadi sebagai akibat ekstraksi oleh banyak organisme laut dan air tawar, yang memiliki kemampuan untuk mengakumulasinya dalam konsentrasi yang berkali-kali lipat lebih tinggi dari kandungannya dalam air, serta proses adsorpsi oleh zat tersuspensi dan sedimen dasar.
Di perairan permukaan, senyawa merkuri berada dalam keadaan terlarut dan tersuspensi. Rasio antara keduanya tergantung pada komposisi kimia air dan nilai pH. Merkuri tersuspensi merupakan senyawa merkuri yang diserap. Bentuk terlarut adalah molekul yang tidak terdisosiasi, senyawa organik dan mineral kompleks. Merkuri dapat terdapat di perairan badan air dalam bentuk senyawa metilmerkuri.
Senyawa merkuri sangat beracun, mempengaruhi sistem saraf manusia, menyebabkan perubahan pada selaput lendir, gangguan fungsi motorik dan sekresi saluran pencernaan, perubahan darah, dll. Proses metilasi bakteri ditujukan pada pembentukan senyawa metilmerkuri, yang berkali-kali lebih beracun daripada garam mineral merkuri Senyawa metilmerkuri terakumulasi pada ikan dan dapat masuk ke dalam tubuh manusia.
Konsentrasi maksimum merkuri yang diperbolehkan adalah 0,0005 mg/dm3 (tanda batas bahaya adalah sanitasi-toksikologi), konsentrasi maksimum yang diperbolehkan adalah 0,0001 mg/dm3.
Sumber alami timbal yang masuk ke perairan permukaan adalah proses pelarutan mineral endogen (galena) dan eksogen (anglesite, cerussite, dll). Peningkatan signifikan kandungan timbal di lingkungan (termasuk di perairan permukaan) dikaitkan dengan pembakaran batu bara, penggunaan timbal tetraetil sebagai bahan anti ketukan pada bahan bakar motor, dan pembuangan ke badan air bersama air limbah dari bijih. pabrik pengolahan, beberapa pabrik metalurgi, pabrik kimia, pertambangan, dll. Faktor penting dalam mengurangi konsentrasi timbal dalam air adalah adsorpsinya oleh zat tersuspensi dan pengendapan bersamanya ke dalam sedimen dasar. Timbal, di antara logam lainnya, diekstraksi dan diakumulasikan oleh organisme akuatik.
Timbal terdapat di perairan alami dalam keadaan terlarut dan tersuspensi (terserap). Dalam bentuk terlarut ditemukan dalam bentuk kompleks mineral dan organomineral, serta ion sederhana, dalam bentuk tidak larut - terutama dalam bentuk sulfida, sulfat dan karbonat.
Di perairan sungai, konsentrasi timbal berkisar antara sepersepuluh hingga satuan mikrogram per 1 dm3. Bahkan di perairan badan air yang berdekatan dengan kawasan bijih polimetalik, konsentrasinya jarang mencapai puluhan miligram per 1 dm3. Hanya di air panas klorida konsentrasi timbal terkadang mencapai beberapa miligram per 1 dm3.
Indikator pembatas bahaya timbal adalah sanitasi-toksikologi. Konsentrasi maksimum yang diperbolehkan untuk timbal adalah 0,03 mg/dm3, konsentrasi maksimum yang diperbolehkan untuk timbal adalah 0,1 mg/dm3.
Timbal terkandung dalam emisi dari perusahaan metalurgi, pengerjaan logam, teknik elektro, petrokimia dan transportasi motor.
Dampak timbal terhadap kesehatan terjadi melalui penghirupan udara yang mengandung timbal dan konsumsi timbal melalui makanan, air, dan partikel debu. Timbal terakumulasi di dalam tubuh, di tulang dan jaringan permukaan. Timbal mempengaruhi ginjal, hati, sistem saraf dan organ pembentuk darah. Orang lanjut usia dan anak-anak sangat sensitif terhadap timbal dalam dosis rendah sekalipun.
Emisi M (ribu ton/tahun) dan konsentrasi timbal tahunan rata-rata q (µg/m3).
Selama tujuh tahun, emisi timbal dari sumber industri turun sebesar 60% karena pengurangan produksi dan banyak penutupan pabrik. Penurunan tajam emisi industri tidak dibarengi dengan penurunan emisi kendaraan. Konsentrasi timbal rata-rata menurun hanya 41%. Perbedaan dalam pengurangan dan konsentrasi emisi timbal mungkin disebabkan oleh rendahnya pelaporan emisi kendaraan pada tahun-tahun sebelumnya; Saat ini jumlah mobil dan intensitas lalu lintasnya mengalami peningkatan.
Timbal tetraetil
Ia memasuki perairan alami karena penggunaannya sebagai bahan antiknock pada bahan bakar kendaraan air, serta limpasan permukaan dari daerah perkotaan.
Zat ini ditandai dengan toksisitas yang tinggi dan memiliki sifat kumulatif.
Sumber perak yang masuk ke perairan permukaan adalah air tanah dan air limbah dari tambang, pabrik pengolahan, dan perusahaan fotografi. Peningkatan kandungan perak dikaitkan dengan penggunaan sediaan bakterisida dan algisidal.
Dalam air limbah, perak dapat berada dalam bentuk terlarut dan tersuspensi, sebagian besar dalam bentuk garam halida.
Di perairan permukaan yang tidak tercemar, perak ditemukan dalam konsentrasi submikrogram. Di air tanah, konsentrasi perak berkisar dari beberapa hingga puluhan mikrogram per 1 dm3, di air laut - rata-rata 0,3 g/dm3.
Ion perak mampu menghancurkan bakteri dan bahkan dalam konsentrasi kecil dapat mensterilkan air (batas bawah efek bakterisidal ion perak adalah 2,10-11 mol/dm3). Peran perak dalam tubuh hewan dan manusia belum cukup dipahami.
MPC perak adalah 0,05 mg/dm3.
Antimon masuk ke perairan permukaan karena pencucian mineral antimon (stibnite, senarmontite, valentinite, serveite, stibiocanite) dan dengan air limbah dari pabrik karet, kaca, pewarna, dan korek api.
Di perairan alami, senyawa antimon berada dalam keadaan terlarut dan tersuspensi. Dalam kondisi redoks yang merupakan karakteristik air permukaan, keberadaan antimon trivalen dan pentavalen dimungkinkan.
Di perairan permukaan yang tidak tercemar, antimon ditemukan dalam konsentrasi submikrogram, di air laut konsentrasinya mencapai 0,5 g/dm3, di air tanah - 10 g/dm3. MPC antimon adalah 0,05 mg/dm3 (indikator bahaya pembatas adalah sanitasi-toksikologi), MPCv adalah 0,01 mg/dm3.
Senyawa kromium tri dan heksavalen masuk ke perairan permukaan sebagai akibat pencucian dari batuan (kromit, crocoite, uvarovite, dll.). Sebagian berasal dari pembusukan organisme dan tumbuhan dari tanah. Jumlah yang signifikan dapat masuk ke badan air bersama dengan air limbah dari toko pelapisan listrik, toko pewarnaan di pabrik tekstil, penyamakan kulit, dan perusahaan industri kimia. Penurunan konsentrasi ion kromium dapat diamati sebagai akibat konsumsinya oleh organisme akuatik dan proses adsorpsi.
Di perairan permukaan, senyawa kromium berada dalam keadaan terlarut dan tersuspensi, yang perbandingannya bergantung pada komposisi air, suhu, dan pH larutan. Senyawa kromium tersuspensi sebagian besar merupakan senyawa kromium yang terjerap. Sorben dapat berupa tanah liat, besi hidroksida, kalsium karbonat yang sangat tersebar, sisa-sisa organisme tumbuhan dan hewan. Dalam bentuk terlarut, kromium dapat ditemukan dalam bentuk kromat dan dikromat. Dalam kondisi aerobik, Cr(VI) berubah menjadi Cr(III), garamnya terhidrolisis dalam media netral dan basa untuk melepaskan hidroksida.
Di perairan sungai yang tidak tercemar dan sedikit tercemar, kandungan kromium berkisar dari sepersepuluh mikrogram per liter hingga beberapa mikrogram per liter; di perairan yang tercemar mencapai beberapa puluh dan ratusan mikrogram per liter. Konsentrasi rata-rata di perairan laut adalah 0,05 µg/dm3, di air tanah - biasanya dalam kisaran n.10 - n.102 µg/dm3.
Senyawa Cr(VI) dan Cr(III) dalam jumlah yang meningkat mempunyai sifat karsinogenik. Senyawa Cr(VI) lebih berbahaya.
Memasuki perairan alami sebagai akibat dari proses penghancuran dan pelarutan batuan dan mineral (sphalerite, zincite, goslarite, smithsonite, calamine) yang terjadi di alam, serta dengan air limbah dari pabrik pengolahan bijih dan bengkel pelapisan listrik. kertas perkamen, cat mineral, serat viscose, dll.
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 tersebut wilayah Sverdlovsk Ada 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, menyebabkan berkembangnya agresivitas, hiperaktif dan masalah lain dalam 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 ekologi. 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. Dan sebaliknya, penciptaan kondisi optimal untuk pemurnian tanah sendiri, membantu menjaga keseimbangan ekologi dan kondisi keberadaan semua organisme hidup, termasuk manusia.
Oleh karena itu, masalah netralisasi limbah yang mempunyai efek biologis berbahaya tidak terbatas pada masalah pembuangannya saja; ini merupakan masalah higienis yang lebih kompleks, karena tanah merupakan penghubung antara air, udara, dan manusia.
4.1.
Peran tanah dalam metabolisme
Hubungan biologis antara tanah dan manusia dilakukan terutama melalui metabolisme. Tanah itu seperti pemasok mineral, diperlukan untuk siklus metabolisme, untuk pertumbuhan tanaman yang dikonsumsi manusia dan herbivora, yang selanjutnya dimakan oleh manusia dan karnivora. Dengan demikian, tanah menyediakan makanan bagi banyak perwakilan dunia tumbuhan dan hewan.
Akibatnya, penurunan kualitas tanah, penurunan nilai biologis, dan kemampuannya untuk memurnikan diri menyebabkan reaksi berantai biologis, yang jika terjadi efek berbahaya yang berkepanjangan, dapat menyebabkan berbagai gangguan kesehatan di kalangan penduduk. Selain itu, jika proses mineralisasi melambat, nitrat, nitrogen, fosfor, kalium, dll. yang terbentuk selama penguraian zat dapat masuk ke air tanah yang digunakan untuk keperluan minum dan menyebabkan penyakit serius (misalnya, nitrat dapat menyebabkan methemoglobinemia, terutama pada bayi).
Konsumsi air dari tanah yang miskin yodium dapat menyebabkan penyakit gondok endemik, dll.
4.2.
Hubungan ekologis antara tanah dan air serta limbah cair (air limbah)
Manusia mengekstrak air dari tanah yang diperlukan untuk mempertahankan proses metabolisme dan kehidupan itu sendiri. Kualitas air bergantung pada kondisi tanah; itu selalu mencerminkan keadaan biologis suatu tanah.
Hal ini terutama berlaku untuk air tanah, yang nilai biologisnya sangat ditentukan oleh sifat-sifat tanah dan tanah, kemampuan tanah untuk memurnikan diri, kapasitas filtrasinya, komposisi makroflora, mikrofauna, dll.
Pengaruh langsung tanah terhadap air permukaan kurang signifikan, hal ini terutama terkait dengan curah hujan. Misalnya, setelah hujan lebat, berbagai polutan terbawa dari tanah ke perairan terbuka (sungai, danau), termasuk pupuk buatan (nitrogen, fosfat), pestisida, herbisida; di daerah karst dan endapan yang retak, polutan dapat menembus melalui retak ke dalam air tanah.
Pengolahan air limbah yang tidak memadai juga dapat menyebabkan efek biologis yang berbahaya pada tanah dan pada akhirnya menyebabkan degradasi tanah. Oleh karena itu, perlindungan tanah di kawasan berpenduduk merupakan salah satu syarat utama untuk melindungi lingkungan secara keseluruhan.
4.3.
Batasan beban tanah dengan limbah padat (sampah rumah tangga dan jalanan, limbah industri, sisa lumpur kering setelah sedimentasi air limbah, zat radioaktif, dll.)
Permasalahan ini diperparah oleh fakta bahwa, sebagai akibat dari meningkatnya jumlah sampah di perkotaan, tanah di sekitarnya mengalami tekanan yang semakin besar. Sifat dan komposisi tanah semakin memburuk dengan cepat.
Dari 64,3 juta ton kertas yang diproduksi di Amerika Serikat, 49,1 juta ton berakhir menjadi limbah (dari jumlah tersebut, 26 juta ton “dipasok” 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. Secara teknis, solusi ini adalah tugas yang sulit. Selain itu, cairan dapat menembus tanah dalam jarak yang cukup jauh. Tugas ini semakin diperumit oleh fakta bahwa air limbah perkotaan mengandung limbah industri beracun dalam jumlah yang semakin meningkat, yang memperburuk sifat mineralisasi tanah bahkan lebih buruk daripada kotoran manusia dan hewan. Oleh karena itu di lubang kompos Hanya air limbah yang telah diendapkan saja yang diperbolehkan. Jika tidak, kapasitas filtrasi tanah akan terganggu, kemudian tanah kehilangan sisanya sifat pelindung, pori-pori secara bertahap tersumbat, dll.
Penggunaan kotoran manusia untuk mengairi lahan pertanian merupakan metode kedua dalam menetralkan limbah cair. Cara ini menimbulkan bahaya higienis ganda: pertama, dapat menyebabkan kelebihan tanah; kedua, limbah ini dapat menjadi sumber infeksi yang serius. Oleh karena itu, feses harus terlebih dahulu didesinfeksi dan diberi perlakuan yang tepat baru kemudian digunakan sebagai pupuk. Di sini dua sudut pandang yang berlawanan bertabrakan. Berdasarkan persyaratan higienis, tinja hampir mengalami kehancuran total, dan dari sudut pandang perekonomian nasional, tinja merupakan pupuk yang berharga. Kotoran segar tidak dapat digunakan untuk mengairi kebun dan ladang tanpa disinfeksi terlebih dahulu. Jika Anda masih harus menggunakan kotoran segar, maka kotoran tersebut memerlukan tingkat netralisasi sedemikian rupa sehingga tidak lagi memiliki nilai apa pun sebagai pupuk.
Kotoran dapat digunakan sebagai pupuk hanya di area yang ditunjuk secara khusus - dengan kontrol sanitasi dan higienis yang konstan, terutama terhadap kondisi air tanah, kuantitas, lalat, dll.
Persyaratan pembuangan dan netralisasi kotoran hewan pada prinsipnya tidak berbeda dengan persyaratan netralisasi kotoran manusia.
Sampai saat ini, pupuk kandang merupakan sumber penting nutrisi berharga yang diperlukan untuk meningkatkan kesuburan tanah di bidang pertanian. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, pupuk kandang telah kehilangan arti pentingnya, sebagian karena mekanisasi pertanian, dan sebagian lagi karena meningkatnya penggunaan pupuk buatan.
Jika tidak ada pengolahan dan netralisasi yang tepat, kotoran hewan juga berbahaya, seperti halnya kotoran manusia yang tidak dinetralkan. Oleh karena itu, sebelum dibawa ke ladang, pupuk kandang didiamkan terlebih dahulu agar proses biotermal yang diperlukan dapat terjadi di dalamnya (pada suhu 60-70°C). Setelah itu, kotoran tersebut dianggap “matang” dan terbebas dari sebagian besar patogen yang dikandungnya (bakteri, telur cacing, dll.).
Harus diingat bahwa fasilitas penyimpanan kotoran dapat menjadi tempat berkembang biak yang ideal bagi lalat yang berkontribusi terhadap penyebaran berbagai infeksi usus. Perlu dicatat bahwa lalat paling mudah memilih kotoran babi untuk reproduksi, kemudian kotoran kuda, kotoran domba, dan kemudian Resort terakhir sapi Sebelum mengangkut kotoran ke ladang, harus diolah dengan insektisida.
kelanjutan
--PAGE_BREAK--
Pencemaran tanah secara umum ditandai dengan banyaknya logam berat yang kotor. Ketersediaan unsur bagi tumbuhan ditentukan oleh bentuk geraknya. Oleh karena itu, kandungan logam berat dalam bentuk mobile di dalam tanah adalah indikator yang paling penting, mengkarakterisasi situasi sanitasi dan higienis dan menentukan perlunya tindakan detoksifikasi perbaikan.
Tergantung pada ekstraktan yang digunakan, sejumlah bentuk logam berat bergerak yang berbeda-beda diekstraksi, yang dengan ketentuan tertentu dapat dianggap dapat diakses oleh tanaman. Untuk mengekstraksi logam berat dalam bentuk bergerak, berbagai senyawa kimia dengan kekuatan ekstraksi berbeda digunakan: asam, garam, larutan buffer, dan air. Ekstraktan yang paling umum adalah HCl 1N dan buffer amonium asetat dengan pH 4,8. Saat ini, bahan percobaan yang dikumpulkan belum mencukupi untuk mengkarakterisasi ketergantungan kandungan logam berat pada tanaman, diekstraksi dengan berbagai larutan kimia, pada konsentrasinya di dalam tanah. Kompleksitas situasi ini juga disebabkan oleh fakta bahwa ketersediaan logam berat dalam bentuk mobile bagi tanaman sangat bergantung pada sifat-sifat tanah dan tanah. fitur tertentu tanaman. Selain itu, perilaku masing-masing unsur dalam tanah mempunyai pola yang spesifik dan melekat.
Untuk mempelajari pengaruh sifat-sifat tanah terhadap transformasi senyawa logam berat, percobaan model dilakukan dengan tanah yang sifat-sifatnya sangat berbeda (Tabel 8). Asam kuat 1N HNO3, garam netral Ca(NO3)2, larutan buffer amonium asetat dan air digunakan sebagai ekstraktan.
Data analitik yang disajikan pada tabel 9-12 menunjukkan hal itu. bahwa kandungan senyawa seng, timbal dan kadmium yang larut dalam asam, yang dimasukkan ke dalam ekstrak HNO3 1N, mendekati jumlah yang ditambahkan ke dalam tanah.Ekstraktan ini mengekstraksi 78-90% Pb, 88-100% Cd dan 78-96 % Zn masuk ke dalam tanah. Banyaknya senyawa yang terikat kuat dari unsur-unsur tersebut bergantung pada tingkat kesuburan tanah. Kandungannya di tanah soddy-podsolik yang dibudidayakan dengan buruk lebih rendah dibandingkan di tanah soddy-podsolik yang dibudidayakan secara sedang dan chernozem tipikal.
Jumlah senyawa Cd, Pb dan Zn yang dapat ditukar yang diekstraksi dengan larutan 1-N garam netral Ca(NO3)2 beberapa kali lebih sedikit dibandingkan massanya yang ditambahkan ke dalam tanah dan juga bergantung pada tingkat kesuburan tanah. Kandungan unsur yang dapat diekstraksi dengan larutan Ca(NO3)2 terendah diperoleh pada tanah hitam. Dengan meningkatnya budidaya tanah soddy-podsolik, mobilitas logam berat juga menurun. Dilihat dari ekstrak garamnya, senyawa kadmium adalah yang paling mobile, dan senyawa seng kurang mobile. Senyawa timbal yang diekstraksi dengan garam netral mempunyai ciri mobilitas paling rendah.
Kandungan logam bentuk bergerak yang diekstraksi dengan larutan buffer amonium asetat dengan pH 4,8 juga ditentukan terutama oleh jenis tanah, komposisi dan sifat fisikokimia.
Seperti halnya unsur-unsur yang dapat ditukar (dapat diekstraksi dengan 1 N Ca(NO3)2), polanya tetap sama, yang dinyatakan dalam peningkatan jumlah senyawa bergerak Cd, Pb dan Zn dalam tanah masam, dan mobilitas Cd dan Zn lebih tinggi dibandingkan Pb. Jumlah kadmium yang diekstraksi oleh ekstrak ini adalah 90-96% dari dosis yang diberikan untuk tanah yang tidak dibudidayakan dengan baik, 70-76% untuk tanah soddy-podsolik yang dibudidayakan sedang, dan 44-48% untuk chernozem. Jumlah seng dan timbal yang masuk ke dalam larutan buffer CH3COONH4 adalah sama, masing-masing: 57-71 dan 42-67% untuk tanah sod-podsolik dengan budidaya buruk, 49-70 dan 37-48% untuk tanah budidaya sedang; 46-65 dan 20-42% untuk tanah hitam. Menurunnya kapasitas ekstraksi CH3COONH4 timbal pada chernozem dapat dijelaskan dengan terbentuknya kompleks dan senyawa yang lebih stabil dengan senyawa humus yang stabil.
Tanah yang digunakan dalam percobaan model berbeda dalam banyak parameter kesuburan tanah, tetapi yang terpenting dalam karakteristik keasaman dan jumlah basa yang dapat ditukar. Data percobaan yang tersedia dalam literatur dan data percobaan yang kami peroleh menunjukkan bahwa reaksi lingkungan dalam tanah sangat mempengaruhi mobilitas unsur-unsur.
Peningkatan konsentrasi ion hidrogen dalam larutan tanah menyebabkan transisi garam timbal yang sedikit larut menjadi garam yang lebih larut (transisi PbCO3 menjadi Pb(HCO3)2 merupakan ciri khasnya (B.V. Nekrasov, 1974). Selain itu, dengan pengasaman, stabilitas kompleks timbal-humus menurun. Nilai pH larutan tanah merupakan salah satu parameter terpenting yang menentukan jumlah serapan ion logam berat oleh tanah. Dengan menurunnya pH, kelarutan sebagian besar logam berat meningkat dan, akibatnya, mobilitasnya dalam sistem larutan fase padat tanah J. Esser, N. Bassam (1981 ), ketika mempelajari mobilitas kadmium dalam kondisi aerobik tanah, mereka menemukan bahwa pada kisaran pH 4-6, mobilitas kadmium ditentukan oleh kekuatan ionik larutan, dan pada pH di atas 6, penyerapan oleh oksida mangan menjadi sangat penting.Senyawa organik yang larut, menurut penulis, hanya membentuk kompleks lemah dengan kadmium dan mempengaruhi penyerapannya hanya pada pH 8.
Bagian senyawa logam berat yang paling mudah bergerak dan mudah dijangkau di dalam tanah adalah kandungannya dalam larutan tanah. Jumlah ion logam yang masuk ke dalam larutan tanah menentukan toksisitas suatu unsur tertentu di dalam tanah. Keadaan kesetimbangan dalam sistem larutan fasa padat menentukan proses penyerapan, yang sifat dan arahnya bergantung pada sifat dan komposisi tanah. Pengaruh sifat tanah terhadap mobilitas logam berat dan transisinya menjadi ekstrak air dikonfirmasi oleh data jumlah yang berbeda senyawa Zn, Pb dan Cd yang larut dalam air, ditransfer dari tanah dengan tingkat kesuburan berbeda pada dosis logam yang digunakan sama (Tabel 13). Dibandingkan dengan chernozem, lebih banyak senyawa logam yang larut dalam air terkandung dalam tanah budidaya sedang soddy-podsolik. Kandungan senyawa Zn, Pb dan Cd yang larut dalam air tertinggi terdapat pada tanah yang budidayanya buruk. Pengolahan tanah mengurangi mobilitas logam berat. Pada tanah soddy-podsolik yang tidak dibudidayakan dengan baik, kandungan bentuk Zn yang larut dalam air. Pb dan Cd 20-35% lebih tinggi dibandingkan rata-rata tanah budidaya dan 1,5-2,0 kali lebih tinggi dibandingkan chernozem pada umumnya. Peningkatan kesuburan tanah, disertai dengan peningkatan kandungan humus dan fosfat, netralisasi keasaman berlebih dan peningkatan sifat buffer, menyebabkan penurunan kandungan logam berat paling agresif yang larut dalam air.
Peran yang menentukan dalam distribusi logam berat dalam sistem larutan tanah dimainkan oleh proses penyerapan-desorpsi pada fase padat tanah, ditentukan oleh sifat-sifat tanah dan tidak bergantung pada bentuk senyawa yang ditambahkan. Senyawa logam berat yang dihasilkan dengan fase padat tanah secara termodinamika lebih stabil dibandingkan senyawa introduksi, dan menentukan konsentrasi unsur-unsur dalam larutan tanah (R.I. Pervunina, 1983).
Tanah merupakan penyerap logam berat yang kuat dan aktif; tanah mampu mengikat dengan kuat sehingga mengurangi aliran racun ke dalam tanaman. Komponen mineral dan organik tanah secara aktif menonaktifkan senyawa logam, tetapi ekspresi kuantitatif aksinya bergantung pada jenis tanah (B A. Bolshakov et al., 1978, V. B. Ilyin, 1987).
Akumulasi bahan percobaan menunjukkan hal itu. bahwa jumlah terbesar logam berat diekstraksi dari tanah dengan ekstrak asam 1 N. Dalam hal ini datanya mendekati kandungan total unsur-unsur dalam tanah. Bentuk unsur ini dapat dianggap sebagai besaran cadangan umum yang dapat diubah menjadi bentuk yang dapat bergerak dan bergerak. Kandungan logam berat bila diekstraksi dari dalam tanah dengan buffer amonium asetat mencirikan bagian yang lebih mobile. Bentuk logam berat yang dapat ditukar bahkan lebih mobile. diekstraksi dengan larutan garam netral. V.S. Gorbatov dan N.G. Zyrin (1987) percaya bahwa bentuk yang paling mudah diakses oleh tanaman adalah bentuk logam berat yang dapat ditukar, diekstraksi secara selektif dengan larutan garam, yang anionnya tidak membentuk kompleks dengan logam berat, dan kationnya memiliki gaya perpindahan yang tinggi. Ini adalah sifat-sifat Ca(NO3)2 yang digunakan dalam percobaan kami. Pelarut paling agresif - asam, paling sering digunakan 1N HCl dan 1N HNO3, mengekstrak dari tanah tidak hanya bentuk yang diasimilasi oleh tanaman, tetapi juga bagian dari unsur kotor, yang merupakan cadangan terdekat untuk diubah menjadi senyawa bergerak.
Konsentrasi logam berat yang diekstraksi dengan ekstrak air dalam larutan tanah mencirikan bagian paling aktif dari senyawanya. Ini adalah fraksi logam berat yang paling agresif dan dinamis, yang mencirikan tingkat mobilitas unsur-unsur dalam tanah. Kandungan TM yang larut dalam air yang tinggi tidak hanya menyebabkan kontaminasi produk tanaman, tetapi juga penurunan hasil yang tajam, bahkan kematian. Dengan kandungan logam berat yang larut dalam air dalam tanah yang sangat tinggi, hal ini menjadi faktor independen yang menentukan ukuran tanaman dan tingkat pencemarannya.
Negara kita telah mengumpulkan informasi tentang kandungan bentuk bergerak TM di tanah yang tidak terkontaminasi, terutama yang dikenal sebagai unsur mikro - Mn, Zn, Cu, Mo. Bersama (Tabel 14). Untuk menentukan bentuk bergerak, ekstraktan individu paling sering digunakan (menurut Peyve Ya.V. dan Rinkis G.Ya.). Seperti dapat dilihat dari Tabel 14, tanah masing-masing wilayah berbeda secara signifikan dalam jumlah bentuk bergerak dari logam yang sama.
Alasannya bisa jadi, menurut V.B. Ilyin (1991), ciri-ciri genetik tanah, terutama kekhususan komposisi granulometri dan mineralogi, tingkat kandungan humus, dan reaksi lingkungan. Oleh karena itu, tanah di wilayah alami yang sama dan bahkan jenis genetik yang sama di wilayah tersebut dapat sangat bervariasi.
Perbedaan antara jumlah minimum dan maksimum bentuk bergerak yang ditemui mungkin berada dalam urutan besaran matematis. Informasi yang tersedia sama sekali tidak mencukupi mengenai kandungan bentuk bergerak Pb, Cd, Cr, Hg dan unsur-unsur paling beracun lainnya di dalam tanah. Penilaian yang tepat mengenai mobilitas TM dalam tanah menjadi rumit karena penggunaan zat kimia sebagai ekstraktan yang sangat bervariasi dalam kemampuan melarutkannya. Misalnya, HCl 1 N mengekstraksi bentuk bergerak dari cakrawala subur dalam mg/kg: Mn - 414, Zn - 7.8, Ni - 8.3, Cu - 3.5, Pb - 6.8, Co - 5.3 (tanah Siberia Barat), sedangkan 2.5 % CH3COOH diekstraksi sebanyak 76; 0,8; 1.2; 1.3; 0,3; 0,7 (tanah di wilayah Tomsk Ob, data dari Ilyin, 1991). Bahan-bahan ini menunjukkan bahwa 1 N HCl diekstraksi dari tanah, kecuali seng, sekitar 30% dari jumlah total logam, dan 2,5% CH3COOH - kurang dari 10%. Oleh karena itu, ekstraktan HCl 1N yang banyak digunakan dalam penelitian agrokimia dan karakterisasi tanah, memiliki kemampuan mobilisasi yang tinggi dibandingkan dengan cadangan logam berat.
Bagian utama dari senyawa bergerak logam berat terbatas pada humus atau cakrawala tanah yang dihuni oleh akar, di mana proses biokimia terjadi secara aktif dan mengandung banyak zat organik. Logam berat. termasuk dalam kompleks organik, memiliki mobilitas tinggi. V.B. Ilyin (1991) menunjukkan kemungkinan akumulasi logam berat di cakrawala iluvial dan karbonat, di mana partikel halus jenuh dengan logam berat dan unsur-unsur yang larut dalam air bermigrasi dari lapisan atasnya. Pada horizon iluvial dan karbonat, senyawa yang mengandung logam mengendap. Hal ini paling difasilitasi oleh peningkatan tajam pH tanah di cakrawala ini, karena adanya karbonat.
Kemampuan logam berat untuk terakumulasi di lapisan bawah tanah tergambar dengan baik oleh data profil tanah di Siberia (Tabel 15). Di cakrawala humus, terjadi peningkatan kandungan banyak unsur (Sr, Mn, Zn, Ni, dll.) terlepas dari asal usulnya. Dalam banyak kasus, peningkatan kandungan Sr seluler di cakrawala karbonat terlihat jelas. Kandungan total bentuk-bentuk bergerak dalam jumlah yang lebih kecil adalah tipikal untuk tanah berpasir, dan dalam jumlah yang jauh lebih tinggi untuk tanah liat. Artinya, terdapat hubungan erat antara kandungan unsur-unsur bentuk bergerak dan komposisi granulometri tanah. Hubungan positif serupa dapat dilihat antara kandungan logam berat dalam bentuk bergerak dan kandungan humus.
Kandungan logam berat dalam bentuk bergerak dapat mengalami fluktuasi yang kuat, yang berhubungan dengan perubahan aktivitas biologis tanah dan pengaruh tanaman. Jadi, menurut penelitian yang dilakukan oleh V.B. Ilyin, kandungan molibdenum bergerak di tanah soddy-podsolik dan chernozem selatan berubah 5 kali lipat selama musim tanam.
Dalam beberapa tahun terakhir, beberapa lembaga penelitian telah mempelajari pengaruh penggunaan pupuk mineral, organik, dan kapur dalam jangka panjang terhadap kandungan logam berat dalam bentuk bergerak di dalam tanah.
Di stasiun percobaan agrokimia Dolgoprudnaya (DAOS, wilayah Moskow), sebuah penelitian dilakukan tentang akumulasi logam berat, unsur-unsur beracun dan mobilitasnya di dalam tanah dalam kondisi penggunaan pupuk fosfor jangka panjang pada tanah liat berat sod-podsolik yang dikapur. tanah (Yu.A. Potatueva dkk., 1994 ). Penggunaan pemberat dan pupuk pekat secara sistematis selama 60 tahun, bentuk yang berbeda fosfat selama 20 tahun dan batuan fosfat dari berbagai endapan selama 8 tahun tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap total kandungan logam berat dan unsur toksik (TE) dalam tanah, namun menyebabkan peningkatan mobilitas beberapa TM dan TE di dalam tanah. dia. Kandungan bentuk-bentuk yang bergerak dan larut dalam air di dalam tanah meningkat sekitar 2 kali lipat dengan penerapan sistematis semua bentuk pupuk fosfor yang dipelajari, namun hanya sebesar 1/3 dari MPC. Jumlah strontium bergerak meningkat 4,5 kali lipat di tanah yang menerima superfosfat sederhana. Penambahan fosfor mentah dari deposit Kingisepskoe menyebabkan peningkatan kandungan bentuk bergerak di dalam tanah (AAB pH 4,8): timbal sebanyak 2 kali lipat, nikel sebesar 20% dan kromium sebesar 17%, yaitu sebesar 1/4 dan 1/10 dari MPC, masing-masing. Peningkatan kandungan kromium bergerak sebesar 17% tercatat di tanah yang menerima fosfor mentah dari deposit Chilisay (Tabel 16).
Perbandingan data eksperimen dari eksperimen lapangan jangka panjang DAOS dengan standar sanitasi dan higienis untuk kandungan logam berat dalam bentuk bergerak di dalam tanah, dan jika tidak ada, dengan rekomendasi yang diusulkan dalam literatur, menunjukkan bahwa kandungan logam berat bergerak bentuk unsur-unsur tersebut di dalam tanah lebih rendah tingkat yang diperbolehkan. Data percobaan ini menunjukkan bahwa penggunaan pupuk fosfor dalam jangka waktu yang sangat lama - selama 60 tahun - tidak menyebabkan melebihi tingkat konsentrasi maksimum yang diizinkan di dalam tanah, baik dalam kaitannya dengan bentuk logam berat kotor maupun bergerak. Pada saat yang sama, data ini menunjukkan bahwa standarisasi logam berat dalam tanah hanya dalam bentuk curah tidak cukup dibenarkan dan harus dilengkapi dengan kandungan dalam bentuk bergerak, yang mencerminkan sifat kimia dari logam itu sendiri dan sifat-sifatnya. tanah tempat tumbuhnya tanaman.
Berdasarkan pengalaman lapangan jangka panjang yang didirikan di bawah kepemimpinan Akademisi N.S. Avdonin di pangkalan percobaan Universitas Negeri Moskow "Chashnikovo", sebuah penelitian dilakukan tentang pengaruh penggunaan jangka panjang mineral, organik, pupuk kapur dan kombinasinya selama 41 tahun terhadap kandungan logam berat dalam bentuk bergerak di dalam tanah. (V.G. Mineev dkk., 1994). Hasil penelitian yang disajikan pada Tabel 17 menunjukkan bahwa penciptaan kondisi optimal untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman secara signifikan mengurangi kandungan timbal dan kadmium dalam bentuk mobile di dalam tanah. Penerapan pupuk nitrogen-kalium secara sistematis, mengasamkan larutan tanah dan mengurangi kandungan fosfor bergerak, menggandakan konsentrasi senyawa bergerak timbal dan nikel serta meningkatkan kandungan kadmium dalam tanah sebesar 1,5 kali lipat.
Kandungan bentuk TM curah dan bergerak di tanah lempung ringan soddy-podsolik di Belarus dipelajari selama penggunaan lumpur air limbah kota dalam jangka panjang: dicerna secara termofilik dari ladang lumpur (TIP) dan dicerna secara termofilik dengan dewatering mekanis berikutnya (TMD).
Selama 8 tahun penelitian, saturasi rotasi tanaman OCB adalah 6,25 t/ha (dosis tunggal) dan 12,5 t/ha (dosis ganda), yaitu sekitar 2-3 kali lebih tinggi dari dosis yang dianjurkan.
Seperti dapat dilihat dari Tabel 18, terdapat pola yang jelas dalam peningkatan konten TM massal dan seluler sebagai akibat dari penerapan WWS sebanyak tiga kali. Selain itu, seng dicirikan oleh mobilitas terbesar, yang jumlahnya dalam bentuk bergerak meningkat 3-4 kali lipat dibandingkan dengan tanah kontrol (N.P. Reshetsky, 1994). Pada saat yang sama, kandungan senyawa bergerak kadmium, tembaga, timbal dan kromium tidak berubah secara signifikan.
Penelitian oleh para ilmuwan dari sektor pertanian Belarusia. Akademi menunjukkan bahwa ketika lumpur limbah ditambahkan (lumpur mentah SIP dari lumpur ladang, TIP, TMO), terjadi peningkatan nyata dalam kandungan unsur-unsur bentuk bergerak di dalam tanah, tetapi yang paling kuat adalah kadmium, seng, tembaga (Tabel 19 ). Pengapuran hampir tidak berpengaruh pada mobilitas logam. Menurut penulis. penggunaan ekstrak dalam 1 N HNO3 untuk mengkarakterisasi tingkat mobilitas logam tidak berhasil, karena lebih dari 80% dari total kandungan unsur masuk ke dalamnya (A.I. Gorbyleva et al., 1994).
Pembentukan hubungan tertentu antara perubahan mobilitas TM di dalam tanah dan tingkat keasaman dilakukan dalam percobaan mikrofield pada chernozem yang terlindih di Zona Chernozem Tengah Federasi Rusia. Pada saat yang sama, penentuan kadmium, seng, timbal dilakukan dalam ekstrak berikut: asam klorida, nitrat, asam sulfat, buffer amonium asetat pada pH 4,8 dan pH 3,5, amonium nitrat, air suling. Hubungan erat telah terjalin antara kandungan kotor seng dan bentuk bergeraknya yang diekstraksi dengan asam R = 0,924-0,948. Bila menggunakan AAB pH 4,8 R=0,784, AAB pH 3,5=0,721. Timbal yang diekstraksi dengan asam klorida dan asam nitrat berkorelasi kurang erat dengan kandungan kotor: R=0,64-0,66. Tudung lainnya memiliki koefisien korelasi yang jauh lebih rendah. Korelasi antara senyawa kadmium yang diekstraksi dengan asam dan cadangan kotor sangat tinggi (R=0,98-0,99). saat mengekstraksi AAB pH 4,8-R=0,92. Penggunaan ekstrak lain memberikan hasil yang menunjukkan lemahnya hubungan antara bentuk logam berat curah dan logam berat yang bergerak di dalam tanah (N.P. Bogomazov, P.G. Akulov, 1994).
Dalam percobaan lapangan jangka panjang (Lembaga Penelitian Rami Seluruh Rusia, Wilayah Tver), dengan penggunaan pupuk jangka panjang di tanah sod-podsolik, proporsi senyawa logam bergerak dari kandungan bentuk potensialnya menurun, hal ini terutama terlihat pada tahun ke-3 efek samping jeruk nipis dengan dosis 2 g (Tabel 20). Pada tahun ke-13 setelahnya, pengapuran dengan takaran yang sama hanya mengurangi kandungan besi bergerak dan alumunium dalam tanah. pada tahun ke-15 - besi, aluminium dan mangan (L.I. Petrova, 1994).
Oleh karena itu, untuk mengurangi kandungan timbal dan tembaga dalam bentuk mobile di dalam tanah, perlu dilakukan pengapuran kembali pada tanah.
Sebuah studi tentang mobilitas logam berat di chernozem di wilayah Pertumbuhan menunjukkan bahwa dalam lapisan meter chernozem biasa, jumlah seng yang diekstraksi dengan ekstrak buffer amonium asetat dengan pH 4,8 berkisar antara 0,26-0,54 mg/kg. mangan 23,1-35,7 mg/kg, tembaga 0,24-0,42 (G.V. Agafonov, 1994) Perbandingan angka-angka ini dengan cadangan bruto unsur mikro dalam tanah di wilayah yang sama menunjukkan bahwa mobilitas berbagai elemen bervariasi secara signifikan. Seng dalam chernozem karbonat 2,5-4,0 kali lebih sedikit tersedia bagi tanaman dibandingkan tembaga dan 5-8 kali lebih sedikit dibandingkan mangan (Tabel 21).
Demikian hasil penelitian yang dilakukan menunjukkan. bahwa permasalahan mobilitas logam berat dalam tanah bersifat kompleks dan multifaktorial. Kandungan logam berat dalam bentuk bergerak di dalam tanah bergantung pada banyak kondisi. Teknik utama yang menyebabkan penurunan kandungan logam berat bentuk ini adalah dengan meningkatkan kesuburan tanah (pengapuran, meningkatkan kandungan humus dan fosfor, dll). Pada saat yang sama, tidak ada formulasi yang diterima secara umum untuk logam bergerak. Pada bagian ini kami menawarkan pemahaman kami tentang berbagai fraksi logam bergerak di dalam tanah:
1) total pasokan bentuk bergerak (dapat diekstraksi dengan asam);
2) formulir seluler (dapat dilepas dengan larutan buffer):
3) dapat ditukar (diekstraksi dengan garam netral);
4) larut dalam air.
Komposisi kimia tanah di berbagai wilayah bersifat heterogen dan sebaran unsur-unsur kimia yang terkandung dalam tanah di seluruh wilayah tidak merata. Misalnya, karena sebagian besar berada dalam keadaan tersebar, logam berat mampu membentuk ikatan lokal, yang konsentrasinya ratusan dan ribuan kali lebih tinggi daripada konsentrasi clarke.
Sejumlah unsur kimia diperlukan untuk fungsi normal tubuh. Kekurangan, kelebihan atau ketidakseimbangannya dapat menyebabkan penyakit yang disebut mikroelementosis 1, atau endemik biogeokimia, yang dapat terjadi secara alami maupun buatan manusia. Dalam distribusinya, peran penting dimainkan oleh air, serta produk makanan, di mana unsur-unsur kimia masuk dari tanah melalui rantai makanan.
Secara eksperimental telah ditetapkan bahwa persentase HM pada tanaman dipengaruhi oleh persentase HM di tanah, atmosfer, dan air (dalam kasus alga). Terlihat juga bahwa pada tanah dengan kandungan logam berat yang sama, tanaman yang sama menghasilkan hasil yang berbeda, meskipun kondisi iklimnya juga sama. Kemudian ditemukan ketergantungan hasil pada keasaman tanah.
Kontaminasi tanah yang paling banyak dipelajari adalah kadmium, merkuri, timbal, arsenik, tembaga, seng dan mangan. Mari kita pertimbangkan kontaminasi tanah dengan logam-logam ini secara terpisah untuk masing-masingnya. 2
Kadmium (Cd)
Kandungan kadmium di kerak bumi kira-kira 0,15 mg/kg. Kadmium terkonsentrasi di batuan vulkanik (dalam jumlah 0,001 hingga 1,8 mg/kg), batuan metamorf (dalam jumlah 0,04 hingga 1,0 mg/kg) dan batuan sedimen (dalam jumlah 0,1 hingga 11,0 mg/kg). Tanah yang terbentuk berdasarkan bahan awal tersebut mengandung 0,1-0,3; 0,1 - 1,0 dan 3,0 - 11,0 mg/kg kadmium, masing-masing.
Pada tanah masam, kadmium terdapat dalam bentuk Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, dan pada tanah berkapur - dalam bentuk Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, CdHCO 3 +.
Penyerapan kadmium oleh tanaman berkurang secara signifikan ketika tanah masam diberi kapur. Dalam hal ini, peningkatan pH mengurangi kelarutan kadmium dalam kelembaban tanah, serta ketersediaan hayati kadmium tanah. Dengan demikian, kandungan kadmium pada daun bit pada tanah berkapur lebih rendah dibandingkan kandungan kadmium pada tanaman yang sama pada tanah tidak berkapur. Efek serupa juga ditunjukkan pada beras dan gandum -->.
Dampak negatif peningkatan pH terhadap ketersediaan kadmium dikaitkan dengan penurunan tidak hanya kelarutan kadmium dalam fase larutan tanah, tetapi juga aktivitas akar, yang mempengaruhi penyerapan.
Kadmium kurang bergerak di dalam tanah, dan jika bahan yang mengandung kadmium ditambahkan ke permukaannya, sebagian besarnya tetap tidak tersentuh.
Metode untuk menghilangkan kontaminan dari tanah meliputi menghilangkan lapisan yang terkontaminasi itu sendiri, menghilangkan kadmium dari lapisan tersebut, atau menutupi lapisan yang terkontaminasi. Kadmium dapat diubah menjadi senyawa kompleks yang tidak larut dengan zat pengkhelat yang tersedia (misalnya asam etilendiamintetraasetat). .
Karena penyerapan kadmium yang relatif cepat dari tanah oleh tanaman dan tingkat toksisitas yang rendah pada konsentrasi umum, kadmium dapat terakumulasi dalam tanaman dan memasuki rantai makanan lebih cepat dibandingkan timbal dan seng. Oleh karena itu, kadmium menimbulkan bahaya terbesar bagi kesehatan manusia ketika limbah masuk ke dalam tanah.
Prosedur untuk meminimalkan jumlah kadmium yang dapat masuk ke rantai makanan manusia dari tanah yang terkontaminasi adalah dengan menanamnya di lahan tertentu. tanah tanaman, tidak digunakan untuk makanan atau tanaman yang menyerap kadmium dalam jumlah kecil.
Secara umum, tanaman yang ditanam di tanah masam menyerap lebih banyak kadmium dibandingkan tanaman yang ditanam di tanah netral atau basa. Oleh karena itu, dilakukan pengapuran pada tanah masam obat yang efektif mengurangi jumlah kadmium yang diserap.
Merkuri (Hg)
Merkuri terdapat di alam dalam bentuk uap logam Hg 0 yang terbentuk selama penguapannya dari kerak bumi; berupa garam anorganik Hg(I) dan Hg(II), serta berupa senyawa organik metilmerkuri CH 3 Hg +, turunan monometil dan dimetil CH 3 Hg + dan (CH 3) 2 Hg.
Merkuri terakumulasi di cakrawala atas (0-40 cm) tanah dan bermigrasi dengan lemah ke lapisan yang lebih dalam. Senyawa merkuri merupakan zat tanah yang sangat stabil. Tanaman yang tumbuh di tanah yang terkontaminasi merkuri menyerap sejumlah besar unsur tersebut dan mengakumulasikannya dalam konsentrasi yang berbahaya, atau tidak tumbuh.
Timbal (Pb)
Berdasarkan percobaan yang dilakukan pada kondisi budidaya berpasir dengan masuknya ambang batas konsentrasi tanah Hg (25 mg/kg) dan Pb (25 mg/kg) dan melebihi ambang batas konsentrasi sebanyak 2-20 kali lipat, tanaman oat tumbuh dan berkembang secara normal hingga tingkat kontaminasi tertentu. Dengan meningkatnya konsentrasi logam (untuk Pb, dimulai dari dosis 100 mg/kg), penampilan tanaman pun berubah. Pada dosis logam yang ekstrim, tanaman mati dalam waktu tiga minggu sejak awal percobaan. Kandungan logam dalam komponen biomassa tersebar secara berurutan sebagai berikut: akar - bagian atas permukaan tanah - butiran.
Total masukan timbal ke atmosfer (dan sebagian ke dalam tanah) dari angkutan bermotor di Rusia pada tahun 1996 diperkirakan sekitar 4,0 ribu ton, termasuk 2,16 ribu ton yang disumbangkan oleh angkutan barang. Beban timbal maksimum terjadi di wilayah Moskow dan Samara, diikuti oleh wilayah Kaluga, Nizhny Novgorod, Vladimir dan entitas konstituen lainnya dari Federasi Rusia yang terletak di bagian tengah wilayah Eropa Rusia dan Kaukasus Utara. Emisi timbal absolut tertinggi diamati di wilayah Ural (685 t), Volga (651 t) dan Siberia Barat (568 t). Dan dampak paling buruk dari emisi timbal terjadi di wilayah Tatarstan, Krasnodar dan Stavropol, di wilayah Rostov, Moskow, Leningrad, Nizhny Novgorod, Volgograd, Voronezh, Saratov dan Samara (surat kabar Green World, edisi khusus No. 28, 1997).
Arsenik (Sebagai)
Arsenik ditemukan di lingkungan dalam berbagai bentuk kimia yang stabil. Dua bilangan oksidasi utamanya adalah As(III), dan As(V). Arsenik pentavalen banyak terdapat di alam dalam bentuk berbagai senyawa anorganik, meskipun arsenik trivalen mudah dideteksi dalam air, terutama dalam kondisi anaerobik.
Tembaga(Cu)
Mineral tembaga alami dalam tanah meliputi sulfat, fosfat, oksida dan hidroksida. Tembaga sulfida dapat terbentuk di tanah yang memiliki drainase buruk atau tergenang air dimana terjadi kondisi reduksi. Mineral tembaga biasanya terlalu larut untuk tetap berada di tanah pertanian yang memiliki drainase bebas. Namun, pada tanah yang terkontaminasi logam, lingkungan kimianya mungkin dikendalikan oleh proses non-ekuilibrium yang menyebabkan akumulasi fase padat metastabil. Diasumsikan bahwa kovelit (CuS) atau kalkopirit (CuFeS 2) juga mungkin terdapat pada tanah restorasi yang terkontaminasi tembaga.
Sejumlah kecil tembaga dapat terjadi sebagai inklusi sulfida terisolasi dalam silikat dan dapat menggantikan kation dalam filosilikat secara isomorf. Mineral lempung yang muatannya tidak seimbang menyerap tembaga secara tidak spesifik, tetapi oksida dan hidroksida besi dan mangan menunjukkan afinitas spesifik yang sangat tinggi terhadap tembaga. Senyawa organik dengan berat molekul tinggi dapat menjadi penyerap padat tembaga, sedangkan zat organik dengan berat molekul rendah cenderung membentuk kompleks yang larut.
Kompleksitas komposisi tanah membatasi kemampuan memisahkan senyawa tembaga secara kuantitatif menjadi bentuk kimia tertentu. menunjukkan -->Keberadaan konglomerat tembaga dalam jumlah besar ditemukan baik dalam bahan organik maupun dalam oksida Fe dan Mn. Masuknya limbah yang mengandung tembaga atau garam tembaga anorganik meningkatkan konsentrasi senyawa tembaga dalam tanah yang dapat diekstraksi dengan reagen yang relatif ringan; Dengan demikian, tembaga dapat terdapat di dalam tanah dalam bentuk kimia yang labil. Tetapi unsur yang mudah larut dan tergantikan - tembaga - membentuk sejumlah kecil bentuk yang dapat diserap oleh tanaman, biasanya kurang dari 5% dari total kandungan tembaga di dalam tanah.
Toksisitas tembaga meningkat seiring dengan meningkatnya pH tanah dan ketika kapasitas tukar kation tanah rendah. Pengayaan tembaga melalui ekstraksi hanya terjadi di lapisan permukaan tanah, dan tanaman biji-bijian dengan sistem perakaran dalam tidak mengalami hal ini.
Lingkungan dan nutrisi tanaman dapat mempengaruhi fitotoksisitas tembaga. Misalnya, keracunan tembaga terhadap padi sawah terlihat jelas ketika tanaman disiram dengan air dingin, bukan air hangat. Faktanya adalah bahwa aktivitas mikrobiologis ditekan di tanah yang dingin dan menciptakan kondisi reduksi di dalam tanah yang akan memfasilitasi pengendapan tembaga dari larutan.
Fitotoksisitas tembaga awalnya terjadi karena kelebihan tembaga yang tersedia di dalam tanah dan ditingkatkan oleh keasaman tanah. Karena tembaga relatif tidak aktif di dalam tanah, hampir semua tembaga yang masuk ke dalam tanah tetap berada di lapisan atas. Penambahan bahan organik pada tanah yang terkontaminasi tembaga dapat mengurangi toksisitas akibat adsorpsi logam terlarut oleh substrat organik (dalam hal ini, ion Cu 2+ diubah menjadi senyawa kompleks yang kurang dapat diakses oleh tanaman) atau dengan meningkatkan mobilitas. ion Cu 2+ dan melepaskannya dari tanah dalam bentuk kompleks organocopper yang larut.
Seng (Zn)
Seng dapat terdapat di dalam tanah dalam bentuk oksosulfat, karbonat, fosfat, silikat, oksida dan hidroksida. Senyawa anorganik ini bermetastabil di lahan pertanian yang memiliki drainase baik. Sphalerite ZnS tampaknya merupakan bentuk dominan termodinamika pada tanah tereduksi dan teroksidasi. Beberapa hubungan seng dengan fosfor dan klorin terlihat jelas dalam berkurangnya sedimen yang terkontaminasi logam berat. Oleh karena itu, garam seng yang relatif larut harus ditemukan di tanah kaya logam.
Seng digantikan secara isomorf oleh kation lain dalam mineral silikat dan dapat tersumbat atau diendapkan bersama dengan mangan dan besi hidroksida. Filosilat, karbonat, oksida logam terhidrasi, dan senyawa organik menyerap seng dengan baik, menggunakan situs pengikatan spesifik dan nonspesifik.
Kelarutan seng meningkat di tanah masam, serta selama pembentukan kompleks dengan ligan organik dengan berat molekul rendah. Kondisi reduksi dapat menurunkan kelarutan seng akibat terbentuknya ZnS yang tidak larut.
Fitotoksisitas seng biasanya terjadi ketika akar tanaman bersentuhan dengan larutan dalam tanah yang mengandung seng berlebih. Pengangkutan seng melalui tanah terjadi melalui pertukaran dan difusi, dengan proses terakhir ini dominan pada tanah dengan kandungan seng rendah. Transportasi metabolik lebih signifikan pada tanah dengan kadar seng tinggi, dimana konsentrasi seng terlarut relatif stabil.
Mobilitas seng dalam tanah meningkat dengan adanya bahan pengkhelat (alami atau sintetis). Peningkatan konsentrasi seng terlarut yang disebabkan oleh pembentukan khelat terlarut mengkompensasi penurunan mobilitas yang disebabkan oleh peningkatan ukuran molekul. Konsentrasi seng jaringan tanaman, serapan total, dan gejala toksisitas berkorelasi positif dengan konsentrasi seng dalam larutan yang memandikan akar tanaman.
Ion Zn 2+ bebas sebagian besar diserap oleh sistem akar tanaman, oleh karena itu pembentukan khelat yang larut meningkatkan kelarutan logam ini dalam tanah, dan reaksi ini mengkompensasi berkurangnya ketersediaan seng dalam bentuk khelat.
Bentuk awal kontaminasi logam mempengaruhi potensi toksisitas seng: ketersediaan seng bagi tanaman di tanah yang dipupuk dengan kandungan total setara logam ini menurun dengan urutan ZnSO 4 >lumpur >kompos sampah.
Sebagian besar percobaan pencemaran tanah dengan lumpur yang mengandung Zn tidak menunjukkan penurunan hasil atau fitotoksisitasnya yang nyata; Namun penggunaan jangka panjang dengan kecepatan tinggi dapat merusak tanaman. Aplikasi sederhana seng dalam bentuk ZnSO 4 menyebabkan penurunan pertumbuhan tanaman di tanah masam, sedangkan aplikasi jangka panjang di tanah hampir netral tidak diperhatikan.
Seng mencapai tingkat beracun di tanah pertanian biasanya dari seng permukaan; biasanya tidak menembus lebih dalam dari 15-30 cm Akar yang dalam pada tanaman tertentu dapat menghindari kontak dengan seng berlebih karena lokasinya di lapisan tanah bawah yang tidak terkontaminasi.
Pengapuran tanah yang terkontaminasi seng mengurangi konsentrasi seng pada tanaman lapangan. Penambahan NaOH atau Ca(OH) 2 mengurangi toksisitas seng pada tanaman sayuran yang ditanam di tanah gambut tinggi seng, meskipun pada tanah tersebut serapan seng oleh tanaman sangat terbatas. Kekurangan zat besi akibat seng dapat diatasi dengan menambahkan kelat besi atau FeSO 4 ke dalam tanah atau langsung ke daun. Menghapus atau mengubur lapisan atas yang terkontaminasi seng secara fisik dapat menghindari efek racun logam pada tanaman.
mangan
Di dalam tanah, mangan ditemukan dalam tiga bilangan oksidasi: +2, +3, +4. Sebagian besar, logam ini berasosiasi dengan mineral primer atau oksida logam sekunder. Di dalam tanah, jumlah total mangan berkisar antara 500 hingga 900 mg/kg.
Kelarutan Mn 4+ sangat rendah; mangan trivalen sangat tidak stabil di tanah. Sebagian besar mangan dalam tanah terdapat dalam bentuk Mn 2+, sedangkan pada tanah yang memiliki aerasi baik, sebagian besar dalam fase padat terdapat dalam bentuk oksida, dimana logam tersebut berada dalam keadaan oksidasi IV; di tanah yang aerasinya buruk, mangan secara perlahan dipulihkan oleh lingkungan mikroba dan masuk ke dalam larutan tanah, sehingga menjadi sangat mobile.
Kelarutan Mn 2+ meningkat secara signifikan pada nilai pH rendah, namun serapan mangan oleh tanaman menurun.
Toksisitas mangan sering terjadi ketika kadar mangan total sedang hingga tinggi, pH tanah cukup rendah, dan ketersediaan oksigen tanah rendah (yaitu, terdapat kondisi reduksi). Untuk menghilangkan dampak dari kondisi ini, pH tanah harus ditingkatkan dengan pengapuran, upaya harus dilakukan untuk memperbaiki drainase tanah, dan aliran air harus dikurangi, yaitu. umumnya memperbaiki struktur tanah tertentu.