Bentuk penemuan logam berat di dalam tanah. Metode untuk menentukan logam berat dalam tanah

Antimon

Hadir dalam beberapa bijih.

Ini adalah bagian dari paduan yang digunakan di berbagai bidang industri.

Kelebihannya menyebabkan gangguan makan yang parah.

Arsenik

Sumber utama pencemaran tanah dengan arsenik adalah zat yang digunakan untuk mengendalikan hama tanaman pertanian, seperti herbisida, insektisida. Arsenik merupakan racun kumulatif yang menyebabkan kronis. Senyawanya memicu penyakit pada sistem saraf, otak, dan kulit.

mangan

Di tanah dan tanaman, kandungan tinggi elemen ini diamati.

Jika sejumlah mangan tambahan memasuki tanah, kelebihan berbahaya itu dengan cepat dibuat. Hal ini berdampak pada tubuh manusia berupa rusaknya sistem saraf.

Kelebihan unsur berat lainnya tidak kalah berbahaya.

Dari uraian di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa akumulasi logam berat di dalam tanah menimbulkan konsekuensi yang parah bagi kesehatan manusia dan lingkungan secara keseluruhan.

Metode utama memerangi polusi tanah dengan logam berat

Cara penanggulangan pencemaran tanah dengan logam berat dapat dilakukan secara fisik, kimia dan biologi. Diantaranya adalah cara-cara berikut:

• Peningkatan keasaman tanah meningkatkan kemungkinan.Oleh karena itu, pengenalan bahan organik dan tanah liat, pengapuran membantu sampai batas tertentu dalam memerangi polusi.
• Menabur, memotong dan membuang beberapa tanaman, seperti semanggi, dari permukaan tanah secara signifikan mengurangi konsentrasi logam berat di dalam tanah. di samping itu cara ini benar-benar ramah lingkungan.
• Detoksifikasi air bawah tanah, pemompaan dan pembersihannya.
• Memprediksi dan menangani migrasi bentuk larut logam berat.
• Dalam beberapa kasus yang sangat parah, diperlukan pemindahan lapisan tanah sepenuhnya dan penggantiannya dengan yang baru.

Yang paling berbahaya dari semua logam ini adalah timbal. Ia memiliki sifat terakumulasi untuk mengenai tubuh manusia. Merkuri tidak berbahaya jika masuk ke tubuh manusia sekali atau beberapa kali, hanya uap merkuri yang sangat berbahaya. Saya percaya bahwa perusahaan industri harus menggunakan teknologi produksi yang lebih maju yang tidak begitu merugikan semua makhluk hidup. Bukan satu orang harus berpikir, tetapi massa, maka kita akan sampai pada hasil yang baik.

HALAMAN_BREAK-- logam berat, yang mencirikan sekelompok besar polutan, baru-baru ini menyebar luas. Dalam berbagai karya ilmiah dan terapan, penulis menafsirkan makna konsep ini dengan cara yang berbeda. Dalam hal ini, jumlah elemen yang termasuk dalam kelompok logam berat bervariasi dalam rentang yang luas. Banyak karakteristik yang digunakan sebagai kriteria keanggotaan: massa atom, kepadatan, toksisitas, prevalensi di lingkungan alam, tingkat keterlibatan dalam siklus alam dan teknogenik. Dalam beberapa kasus, definisi logam berat mencakup unsur-unsur yang rapuh (misalnya, bismut) atau metaloid (misalnya, arsenik).

Dalam karya-karya yang dikhususkan untuk masalah pencemaran lingkungan dan pemantauan lingkungan, sampai saat ini, untuk logam berat termasuk lebih dari 40 logam sistem 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, kondisi berikut memainkan peran penting dalam kategorisasi logam berat: toksisitasnya yang tinggi terhadap organisme hidup dalam konsentrasi yang relatif rendah, serta kemampuannya untuk berbioakumulasi dan biomagnifikasi. Hampir semua logam yang termasuk dalam definisi ini (dengan pengecualian timbal, merkuri, kadmium dan bismut, peran biologis yang saat ini tidak jelas), secara aktif terlibat dalam proses biologis, merupakan bagian dari banyak enzim. Menurut klasifikasi N. Reimers, logam dengan massa jenis lebih dari 8 g/cm3 harus dianggap berat. Jadi, logam berat adalah Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

Didefinisikan secara formal logam berat sesuai sejumlah besar elemen. Namun, menurut peneliti yang terlibat dalam kegiatan praktis yang berkaitan dengan organisasi pengamatan keadaan dan pencemaran lingkungan, senyawa dari unsur-unsur ini jauh dari setara dengan polutan. Oleh karena itu, dalam banyak pekerjaan terjadi penyempitan ruang lingkup kelompok logam berat, sesuai dengan kriteria prioritas, karena arah dan kekhususan pekerjaan. Jadi, dalam karya klasik Yu.A. Israel dalam daftar zat kimia, akan ditentukan di lingkungan alami di stasiun latar belakang cagar biosfer, di bagian logam berat bernama Pb, Hg, Cd, As. Di sisi lain, menurut keputusan Task Force on Heavy Metal Emissions, yang beroperasi di bawah naungan United Nations Economic Commission for Europe dan mengumpulkan serta menganalisis informasi tentang emisi polutan di negara-negara Eropa, hanya Zn, As, Se dan Sb ditugaskan untuk logam berat. Menurut definisi N. Reimers, logam mulia dan logam langka masing-masing terpisah dari logam berat 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 merupakan komponen tak terpisahkan dari badan air alami. Tergantung pada kondisi lingkungan (pH, potensial redoks, keberadaan ligan), mereka ada dalam berbagai tingkat oksidasi dan merupakan bagian dari berbagai senyawa anorganik dan organologam, yang dapat benar-benar larut, terdispersi koloid, atau menjadi bagian dari suspensi mineral dan organik.

Bentuk logam terlarut yang sebenarnya sangat beragam, yang terkait dengan proses hidrolisis, polimerisasi hidrolitik (pembentukan kompleks hidrokso polinuklear), dan kompleksasi dengan berbagai ligan. Dengan demikian, baik sifat katalitik logam dan ketersediaan mikroorganisme akuatik bergantung pada bentuk keberadaannya di ekosistem akuatik.

Banyak logam membentuk kompleks yang cukup kuat dengan organik; kompleks ini adalah salah satu bentuk migrasi unsur terpenting di perairan alami. Kebanyakan kompleks organik dibentuk oleh siklus kelat dan stabil. Kompleks yang dibentuk oleh asam tanah dengan garam besi, aluminium, titanium, uranium, vanadium, tembaga, molibdenum dan logam berat lainnya relatif larut dalam media netral, sedikit asam dan sedikit basa. Oleh karena itu, kompleks organologam mampu bermigrasi di perairan alami melalui jarak yang sangat jauh. Ini sangat penting untuk mineralisasi rendah dan, pertama-tama, air permukaan, di mana pembentukan kompleks lain tidak mungkin.

Untuk memahami faktor-faktor yang mengatur konsentrasi logam di perairan alami, reaktivitas kimianya, bioavailabilitas dan toksisitasnya, perlu diketahui tidak hanya kandungan total, tetapi juga proporsi bentuk logam bebas dan terikat.

Transisi logam dalam media berair ke bentuk kompleks logam memiliki tiga konsekuensi:

1. Mungkin ada peningkatan konsentrasi total ion logam karena transisinya ke dalam larutan dari sedimen dasar;

2. Permeabilitas membran ion kompleks dapat berbeda secara signifikan dari permeabilitas ion terhidrasi;

3. Toksisitas logam sebagai akibat kompleksasi dapat sangat berubah.

Jadi, bentuk chelated 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 total, tetapi juga proporsi bentuk terikat dan bebas.

Sumber pencemaran air dengan logam berat adalah air limbah dari toko-toko galvanizing, pertambangan, metalurgi besi dan non-ferro, dan pabrik mesin. Logam berat ditemukan dalam pupuk dan pestisida dan dapat masuk ke badan air bersama dengan limpasan dari lahan pertanian.

Peningkatan konsentrasi logam berat di perairan alami sering dikaitkan dengan jenis pencemaran lainnya, seperti pengasaman. Pengendapan presipitasi asam berkontribusi pada penurunan nilai pH dan transisi logam dari keadaan teradsorpsi pada mineral dan zat organik ke keadaan bebas.

Pertama-tama, yang menarik adalah logam-logam yang paling mencemari atmosfer karena penggunaannya dalam volume yang signifikan dalam kegiatan produksi dan, sebagai akibat dari akumulasi di lingkungan eksternal, 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

H - tinggi, Y - sedang, H - rendah

Vanadium.

Vanadium sebagian besar dalam keadaan terdispersi dan ditemukan dalam bijih besi, minyak, aspal, bitumen, serpih minyak, batu bara, dll. Salah satu sumber utama pencemaran vanadium di perairan alami adalah minyak dan produknya.

Ini terjadi di perairan alami dalam konsentrasi yang sangat rendah: di air sungai 0,2 - 4,5 g/dm3, di air laut - rata-rata 2 g/dm3

Dalam air membentuk kompleks anionik yang stabil (V4O12)4- dan (V10O26)6-. Dalam migrasi vanadium, peran senyawa kompleks terlarut dengan zat organik, terutama dengan asam humat, sangat penting.

Konsentrasi tinggi vanadium berbahaya bagi kesehatan manusia. MPCv vanadium adalah 0,1 mg/dm3 (indikator pembatas bahaya adalah toksikologi sanitasi), MPCvr adalah 0,001 mg/dm3.

Sumber alami bismut yang masuk ke perairan alami adalah proses pelindian mineral yang mengandung bismut. Sumber masuknya ke perairan alami juga dapat berupa air limbah dari industri farmasi dan parfum, beberapa perusahaan industri kaca.

Ini ditemukan di perairan permukaan yang tidak tercemar dalam konsentrasi submikrogram. Konsentrasi tertinggi ditemukan di air tanah sebesar 20 g/dm3, di perairan laut - 0,02 g/dm3, MPCv adalah 0,1 mg/dm3

Sumber utama senyawa besi di perairan permukaan adalah proses pelapukan kimia batuan, disertai dengan penghancuran dan pembubaran mekanisnya. Dalam proses interaksi dengan mineral dan zat organik yang terkandung dalam perairan alami, kompleks kompleks senyawa besi terbentuk, yang dalam air dalam keadaan terlarut, koloid dan tersuspensi. Sejumlah besar besi datang dengan limpasan bawah tanah dan dengan air limbah dari perusahaan industri metalurgi, pengerjaan logam, tekstil, cat dan pernis dan dengan limbah pertanian.

Kesetimbangan fase tergantung pada komposisi kimia air, pH, Eh, dan, sampai batas tertentu, suhu. Dalam analisis rutin bentuk tertimbang memancarkan partikel dengan ukuran lebih dari 0,45 mikron. Ini terutama mengandung mineral besi, oksida besi hidrat dan senyawa besi yang teradsorpsi pada suspensi. Benar-benar larut dan bentuk koloid biasanya dianggap bersama. Besi terlarut diwakili oleh senyawa dalam bentuk ionik, berupa hidroksokompleks dan kompleks dengan zat anorganik dan organik terlarut dari perairan alami. Dalam bentuk ionik, terutama Fe(II) bermigrasi, dan Fe(III) tanpa adanya zat pengompleks tidak dapat dalam jumlah yang signifikan dalam keadaan terlarut.

Besi ditemukan terutama di perairan dengan nilai Eh yang rendah.

Sebagai hasil oksidasi kimia dan biokimia (dengan partisipasi bakteri besi), Fe(II) masuk ke Fe(III), yang, setelah hidrolisis, mengendap dalam bentuk Fe(OH)3. Baik Fe(II) dan Fe(III) cenderung membentuk kompleks hidrokso tipe +, 4+, +, 3+, - dan lain-lain yang hidup berdampingan dalam larutan pada konsentrasi yang berbeda tergantung pada pH dan umumnya menentukan keadaan sistem besi-hidroksil. Bentuk utama keberadaan 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, yaitu oksida besi hidrat Fe(OH)3 dan kompleks dengan zat organik.

Kandungan zat besi di perairan permukaan tanah adalah sepersepuluh miligram, di dekat rawa - 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 dalam air tanah dengan nilai pH rendah.

Menjadi elemen biologis aktif, besi sampai batas tertentu mempengaruhi intensitas perkembangan fitoplankton dan komposisi kualitatif mikroflora di reservoir.

Konsentrasi besi tunduk pada fluktuasi musiman yang nyata. Biasanya, di reservoir dengan produktivitas biologis yang tinggi, selama periode stagnasi musim panas dan musim dingin, peningkatan konsentrasi zat besi di lapisan bawah air terlihat. Pencampuran musim gugur-musim semi massa air (homotermia) disertai dengan oksidasi Fe(II) menjadi Fe(III) dan pengendapan yang terakhir dalam bentuk Fe(OH)3.

Ini memasuki perairan alami selama pencucian tanah, bijih polimetalik dan tembaga, sebagai akibat dari dekomposisi organisme air yang mampu mengumpulkannya. Senyawa kadmium dibawa ke air permukaan dengan 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 dan konsumsinya oleh organisme akuatik.

Bentuk kadmium terlarut di perairan alami terutama kompleks mineral dan organo-mineral. Bentuk tersuspensi utama kadmium adalah senyawa yang teradsorpsi. Sebagian besar kadmium dapat bermigrasi di dalam sel organisme akuatik.

Pada perairan sungai yang tidak tercemar dan sedikit tercemar, kadmium terkandung dalam konsentrasi submikrogram; di perairan tercemar dan limbah, konsentrasi kadmium dapat mencapai puluhan mikrogram per 1 dm3.

Senyawa kadmium berperan penting dalam kehidupan hewan dan manusia. Ini beracun dalam konsentrasi tinggi, terutama dalam kombinasi dengan zat beracun lainnya.

MPCv adalah 0,001 mg/dm3, MPCvr adalah 0,0005 mg/dm3 (tanda batas bahaya adalah toksikologi).

Senyawa kobalt memasuki perairan alami sebagai hasil pencuciannya dari pirit tembaga dan bijih lainnya, dari tanah selama dekomposisi organisme dan tanaman, 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, rasio kuantitatif antara yang ditentukan oleh komposisi kimia air, suhu dan nilai pH. Bentuk terlarut diwakili terutama oleh senyawa kompleks, termasuk. dengan bahan organik di perairan alami. Senyawa kobalt divalen adalah yang paling khas dari air permukaan. Dengan adanya zat pengoksidasi, kobalt trivalen dapat ada dalam konsentrasi yang cukup besar.

Cobalt adalah salah satu unsur biologis aktif dan selalu ditemukan dalam tubuh hewan dan tumbuhan. Kandungan kobalt yang tidak mencukupi pada tanaman dikaitkan dengan kandungannya yang tidak mencukupi di tanah, yang berkontribusi pada pengembangan anemia pada hewan (zona non-chernozem hutan taiga). Sebagai bagian dari vitamin B12, kobalt memiliki efek yang sangat aktif pada asupan zat nitrogen, peningkatan kandungan klorofil dan asam askorbat, mengaktifkan biosintesis dan meningkatkan kandungan protein nitrogen pada tanaman. Namun, konsentrasi tinggi senyawa kobalt bersifat racun.

Pada perairan sungai yang tidak tercemar dan sedikit tercemar, kandungannya bervariasi dari sepersepuluh hingga seperseribu miligram per 1 dm3, kandungan rata-rata dalam air laut adalah 0,5 g/dm3. MPCv adalah 0,1 mg/dm3, MPCv adalah 0,01 mg/dm3.

mangan

Mangan masuk ke permukaan air sebagai akibat dari pelindian bijih ferromangan dan mineral lain yang mengandung mangan (pyrolusite, psilomelane, brownite, manganite, black ocher). Jumlah mangan yang signifikan berasal dari dekomposisi hewan air dan organisme tumbuhan, terutama biru-hijau, diatom, dan tanaman air tingkat tinggi. Senyawa mangan dibuang ke reservoir dengan air limbah dari pabrik pengolahan mangan, pabrik metalurgi, dan perusahaan industri kimia dan perairan tambang.

Penurunan konsentrasi ion mangan di perairan alami terjadi sebagai akibat dari 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. Yang sangat penting dalam migrasi mangan dalam bentuk terlarut dan koloid adalah zat organik dan proses pembentukan kompleks mangan dengan ligan anorganik dan organik. Mn(II) membentuk kompleks larut dengan bikarbonat dan sulfat. Kompleks mangan dengan ion klorida 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 yang kuat; Mn(YII) tidak terdapat di perairan alami.

DI DALAM perairan sungai kandungan mangan biasanya berkisar antara 1 sampai 160 g/dm3, rata-rata kandungan di perairan laut adalah 2 g/dm3, di perairan bawah tanah - n.102 - n.103 g/dm3.

Konsentrasi mangan di permukaan air tunduk pada fluktuasi musiman.

Faktor-faktor yang menentukan perubahan konsentrasi mangan adalah rasio antara limpasan permukaan dan bawah tanah, intensitas konsumsinya selama fotosintesis, dekomposisi fitoplankton, mikroorganisme dan vegetasi air yang lebih tinggi, serta proses pengendapannya di dasar badan air.

Peranan mangan dalam kehidupan tumbuhan tingkat tinggi dan alga di badan air sangat besar. Mangan berkontribusi pada pemanfaatan CO2 oleh tanaman, yang meningkatkan intensitas fotosintesis, berpartisipasi dalam proses reduksi nitrat dan asimilasi nitrogen oleh tanaman. Mangan mempromosikan transisi aktif Fe(II) ke 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 badan air untuk penggunaan sanitasi, MPCv (menurut ion mangan) ditetapkan sama dengan 0,1 mg/dm3.

Di bawah ini adalah peta distribusi konsentrasi rata-rata logam: mangan, tembaga, nikel dan timbal, dibuat menurut data pengamatan tahun 1989 - 1993. di 123 kota. Penggunaan data selanjutnya dianggap tidak tepat, karena karena pengurangan produksi, konsentrasi padatan tersuspensi dan, karenanya, logam telah menurun secara signifikan.

Dampak pada kesehatan. Banyak logam merupakan penyusun debu dan memiliki dampak yang signifikan terhadap kesehatan.

Mangan memasuki atmosfer dari emisi dari perusahaan metalurgi besi (60% dari semua emisi mangan), teknik mesin dan pengerjaan logam (23%), metalurgi non-ferrous (9%), berbagai sumber kecil, misalnya, dari pengelasan.

Konsentrasi mangan yang tinggi menyebabkan munculnya efek neurotoksik, kerusakan progresif pada sistem saraf pusat, pneumonia.
Konsentrasi mangan tertinggi (0,57 - 0,66 g/m3) diamati di pusat-pusat besar metalurgi: di Lipetsk dan Cherepovets, serta di Magadan. Sebagian besar kota dengan konsentrasi tinggi Mn (0,23 - 0,69 g/m3) terkonsentrasi di Semenanjung Kola: Zapolyarny, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk (lihat peta).

Untuk 1991 - 1994 emisi mangan dari sumber industri menurun 62%, konsentrasi rata-rata - sebesar 48%.

Tembaga adalah salah satu elemen jejak yang paling penting. Aktivitas fisiologis tembaga dikaitkan terutama dengan dimasukkannya dalam komposisi pusat aktif enzim redoks. Kandungan tembaga yang tidak mencukupi di tanah mempengaruhi sintesis protein, lemak dan vitamin dan berkontribusi pada infertilitas organisme tanaman. Tembaga terlibat dalam proses fotosintesis dan mempengaruhi penyerapan nitrogen oleh tanaman. Pada saat yang sama, konsentrasi tembaga yang berlebihan memiliki efek buruk pada organisme tumbuhan dan hewan.

Senyawa Cu(II) paling banyak terdapat di perairan alami. Dari senyawa Cu(I), Cu2O, Cu2S, dan CuCl, yang sedikit larut dalam air, adalah yang paling umum. Dengan adanya ligan dalam media berair, bersama dengan kesetimbangan disosiasi hidroksida, perlu diperhitungkan 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 membunuh alga. Tembaga dapat terbentuk sebagai akibat dari korosi pipa tembaga dan struktur lain yang digunakan dalam sistem air. Dalam air tanah, kandungan tembaga disebabkan oleh interaksi air dengan batuan yang mengandungnya (kalkopirit, kalkosit, kovellit, bornit, perunggu, azurit, chrysacolla, brotantine).

Konsentrasi tembaga maksimum yang diizinkan dalam air waduk untuk sanitasi dan penggunaan air rumah tangga adalah 0,1 mg/dm3 (tanda batas bahaya adalah sanitasi umum), di air waduk perikanan adalah 0,001 mg/dm3.

Kota

Norilsk

Monchegorsk

Krasnouralsk

Kolchugino

Zapolyarny

Emisi (ribu ton/tahun) oksida tembaga dan konsentrasi tahunan rata-rata q (µg/m3) tembaga.

Tembaga memasuki udara dengan emisi dari industri metalurgi. Dalam emisi partikulat, terkandung terutama dalam bentuk senyawa, terutama oksida tembaga.

Perusahaan metalurgi non-ferrous menyumbang 98,7% dari semua emisi antropogenik dari logam ini, di mana 71% dilakukan oleh perusahaan-perusahaan yang bergerak di bidang Nikel Norilsk yang berlokasi di Zapolyarny dan Nikel, Monchegorsk dan Norilsk, dan sekitar 25% emisi tembaga dibawa keluar di Revda, 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 Semenanjung Kola, di Zapolyarny, Monchegorsk, Nikel, Olenegorsk, dan juga di Norilsk.

Emisi tembaga dari sumber industri menurun sebesar 34%, konsentrasi rata-rata - sebesar 42%.

molibdenum

Senyawa molibdenum masuk ke perairan permukaan sebagai hasil pencuciannya dari 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 air tanaman.

Molibdenum di permukaan air terutama dalam bentuk MoO42-. Sangat mungkin bahwa itu ada dalam bentuk kompleks organomineral. Kemungkinan beberapa akumulasi dalam keadaan koloid mengikuti dari fakta bahwa produk oksidasi molibdenit adalah zat yang terdispersi halus.

Di perairan sungai, molibdenum ditemukan dalam konsentrasi 2,1-10,6 g/dm3. Air laut mengandung rata-rata 10 g/dm3 molibdenum.

Dalam jumlah kecil, molibdenum diperlukan untuk perkembangan normal organisme tumbuhan dan hewan. Molibdenum adalah bagian dari enzim xanthine oxidase. Dengan kekurangan molibdenum, enzim terbentuk dalam jumlah yang tidak mencukupi, yang menyebabkan reaksi negatif dalam tubuh. Dalam konsentrasi tinggi, molibdenum berbahaya. Dengan kelebihan molibdenum, metabolisme terganggu.

Konsentrasi maksimum molibdenum yang diizinkan dalam badan air untuk penggunaan sanitasi adalah 0,25 mg/dm3.

Arsenik memasuki perairan alami dari mata air mineral, area mineralisasi arsenik (pirit arsenik, realgar, orpiment), serta dari zona oksidasi batuan jenis polimetalik, tembaga-kobalt, dan tungsten. Sejumlah arsenik berasal dari tanah, serta dari dekomposisi organisme tumbuhan dan hewan. Konsumsi arsenik oleh organisme air adalah salah satu alasan penurunan konsentrasinya dalam air, yang paling jelas dimanifestasikan selama periode pengembangan intensif plankton.

Sejumlah besar arsenik memasuki badan air dengan air limbah dari pabrik pengolahan, limbah dari 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, rasio antara yang 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 DALAM air mineral konsentrasinya dapat mencapai beberapa miligram per 1 dm3, di perairan laut rata-rata mengandung 3 g/dm3, di perairan bawah tanah terjadi pada konsentrasi n.105 g/dm3. Senyawa arsenik dalam konsentrasi tinggi bersifat racun bagi tubuh hewan dan manusia: mereka menghambat proses oksidatif, menghambat suplai oksigen ke organ dan jaringan.

MPCv untuk arsenik adalah 0,05 mg/dm3 (indikator pembatas bahaya adalah toksikologi sanitasi) dan MPCv adalah 0,05 mg/dm3.

Kehadiran nikel di perairan alami disebabkan oleh komposisi batuan yang dilalui air: ditemukan di tempat-tempat endapan 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 dengan jenis alga lainnya ditemukan pada alga biru-hijau. Senyawa nikel juga masuk ke badan air dengan air limbah dari toko pelapisan nikel, pabrik karet sintetis, dan pabrik pengayaan nikel. Emisi nikel yang besar menyertai pembakaran bahan bakar fosil.

Konsentrasinya dapat menurun sebagai akibat dari pengendapan senyawa seperti sianida, sulfida, karbonat atau hidroksida (dengan meningkatnya nilai pH), karena konsumsinya oleh organisme air dan proses adsorpsi.

Di perairan permukaan, senyawa nikel berada dalam keadaan terlarut, tersuspensi, dan koloid, rasio kuantitatif antara yang tergantung pada komposisi air, suhu, dan nilai pH. Penyerap senyawa nikel dapat berupa besi hidroksida, zat organik, kalsium karbonat yang sangat tersebar, tanah liat. Bentuk terlarut terutama ion kompleks, paling sering dengan asam amino, asam humat dan fulvat, dan juga dalam bentuk kompleks sianida kuat. Senyawa nikel adalah yang paling umum di perairan alami, di mana ia berada dalam keadaan oksidasi +2. Senyawa Ni3+ biasanya terbentuk dalam media basa.

Senyawa nikel memainkan peran penting dalam proses hematopoietik, menjadi katalis. Kontennya yang meningkat memiliki efek khusus pada sistem kardiovaskular. Nikel merupakan salah satu unsur karsinogenik. Dapat menyebabkan penyakit pernapasan. Dipercaya bahwa ion nikel bebas (Ni2+) sekitar 2 kali lebih beracun daripada senyawa kompleksnya.

Di perairan sungai yang tidak tercemar dan sedikit tercemar, konsentrasi nikel biasanya berkisar antara 0,8 hingga 10 g/dm3; di tercemar itu adalah beberapa puluh mikrogram per 1 dm3. Konsentrasi rata-rata nikel dalam air laut adalah 2 g/dm3, dalam air tanah - n.103 g/dm3. Di perairan bawah tanah yang mencuci batuan yang mengandung nikel, konsentrasi nikel terkadang meningkat hingga 20 mg/dm3.

Nikel memasuki atmosfer dari perusahaan metalurgi non-ferrous, yang menyumbang 97% dari semua emisi nikel, di mana 89% berasal dari perusahaan-perusahaan milik Norilsk Nickel yang berlokasi di Zapolyarny dan Nikel, Monchegorsk dan Norilsk.

Peningkatan kandungan nikel dalam lingkungan mengarah ke penampilan penyakit endemik, kanker bronkial. Senyawa nikel termasuk dalam kelompok karsinogen pertama.
Peta menunjukkan beberapa titik dengan konsentrasi rata-rata nikel yang tinggi di lokasi-lokasi yang menjadi perhatian Norilsk Nickel: Apatity, Kandalaksha, Monchegorsk, Olenegorsk.

Emisi nikel dari perusahaan industri menurun sebesar 28%, konsentrasi rata-rata - sebesar 35%.

Emisi (ribu ton/tahun) dan konsentrasi tahunan rata-rata q (µg/m3) nikel.

Ini memasuki perairan alami sebagai akibat dari pencucian mineral yang mengandung timah (kasiterit, stannin), serta dengan air limbah dari berbagai industri (pencelupan kain, sintesis pewarna organik, produksi paduan dengan penambahan timah, dll.).

Efek racun timah kecil.

Timah ditemukan di perairan permukaan yang tidak tercemar dalam konsentrasi submikrogram. Dalam air tanah, konsentrasinya mencapai beberapa mikrogram per 1 dm3. MPCv adalah 2 mg/dm3.

Senyawa merkuri dapat masuk ke permukaan perairan sebagai akibat dari pencucian batuan di daerah endapan merkuri (cinnabar, metacinnabarite, livingstone), dalam proses penguraian organisme akuatik yang mengakumulasi merkuri. Sejumlah besar masuk ke badan air dengan air limbah dari perusahaan yang memproduksi pewarna, pestisida, obat-obatan, beberapa bahan peledak. Pembangkit listrik termal berbahan bakar batubara memancarkan sejumlah besar senyawa merkuri ke atmosfer, yang, sebagai akibat dari kejatuhan basah dan kering, masuk ke badan air.

Penurunan konsentrasi senyawa merkuri terlarut terjadi sebagai akibat ekstraksinya oleh banyak organisme laut dan air tawar, yang memiliki kemampuan untuk mengakumulasikannya dalam konsentrasi yang berkali-kali lipat dari kandungannya dalam air, serta proses adsorpsi oleh padatan tersuspensi dan air. sedimen bawah.

Di perairan permukaan, senyawa merkuri berada dalam keadaan terlarut dan tersuspensi. Rasio di antara mereka tergantung pada komposisi kimia air dan nilai pH. Merkuri tersuspensi adalah senyawa merkuri yang diserap. Bentuk terlarut adalah molekul yang tidak terdisosiasi, senyawa organik dan mineral kompleks. Di perairan badan air, merkuri dapat berupa senyawa metilmerkuri.

Senyawa merkuri sangat beracun, mempengaruhi sistem saraf manusia, menyebabkan perubahan pada selaput lendir, fungsi motorik dan sekresi saluran pencernaan, perubahan dalam darah, dll. Proses metilasi bakteri ditujukan untuk pembentukan senyawa metilmerkuri, yang berkali-kali lebih beracun daripada garam mineral merkuri. Senyawa metilmerkuri terakumulasi dalam ikan dan dapat masuk ke dalam tubuh manusia.

MPCv merkuri adalah 0,0005 mg/dm3 (tanda batas bahaya adalah toksikologi sanitasi), MPCv adalah 0,0001 mg/dm3.

Sumber alami timbal di perairan permukaan adalah proses pelarutan mineral endogen (galena) dan eksogen (anglesite, cerussite, dll). Peningkatan signifikan kandungan timbal di lingkungan (termasuk di perairan permukaan) terkait dengan pembakaran batubara, penggunaan timbal tetraetil sebagai zat antiknock dalam bahan bakar motor, dengan pembuangan ke badan air dengan air limbah dari pabrik pengolahan bijih , beberapa pabrik metalurgi, industri kimia, pertambangan, dll. Faktor penting dalam menurunkan konsentrasi timbal dalam air adalah adsorpsinya oleh padatan tersuspensi dan sedimentasi bersamanya ke sedimen dasar. Di antara logam lain, timbal diekstraksi dan diakumulasikan oleh hidrobion.

Timbal ditemukan di perairan alami dalam keadaan terlarut dan tersuspensi (terserap). Dalam bentuk terlarut, itu terjadi 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 dari sepersepuluh hingga satuan mikrogram per 1 dm3. Bahkan di perairan badan air yang berdekatan dengan area bijih polimetalik, konsentrasinya jarang mencapai puluhan miligram per 1 dm3. Hanya di perairan termal klorida, konsentrasi timbal terkadang mencapai beberapa miligram per 1 dm3.

Indikator pembatas bahaya timbal adalah sanitasi-toksikologis. MPCv timbal adalah 0,03 mg/dm3, MPCv adalah 0,1 mg/dm3.

Timbal terkandung dalam emisi dari metalurgi, pengerjaan logam, teknik elektro, petrokimia dan perusahaan transportasi motor.

Dampak timbal terhadap kesehatan terjadi melalui menghirup udara yang mengandung timbal, dan asupan timbal dengan 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 tua dan anak-anak sangat sensitif terhadap timbal dosis rendah sekalipun.

Emisi M (ribu ton/tahun) dan konsentrasi tahunan rata-rata q (µg/m3) timbal.

Dalam tujuh tahun, emisi timbal dari sumber industri telah menurun 60% karena pengurangan produksi dan penutupan banyak perusahaan. Penurunan tajam emisi industri tidak dibarengi dengan penurunan emisi kendaraan. Konsentrasi timbal rata-rata menurun hanya 41%. Perbedaan dalam tingkat pengurangan dan konsentrasi timbal dapat dijelaskan dengan meremehkan emisi kendaraan di tahun-tahun sebelumnya; Saat ini jumlah mobil dan intensitas pergerakannya semakin meningkat.

Timbal tetraetil

Masuk ke perairan alami karena digunakan sebagai agen antiknock dalam bahan bakar motor kendaraan air, serta dengan limpasan permukaan dari daerah perkotaan.

Zat ini ditandai dengan toksisitas tinggi, memiliki sifat kumulatif.

Sumber perak yang masuk ke air permukaan adalah air tanah dan air limbah dari tambang, pabrik pengolahan, dan perusahaan fotografi. Peningkatan kandungan perak dikaitkan dengan penggunaan preparat bakterisida dan algisida.

Dalam air limbah, perak dapat hadir dalam bentuk terlarut dan tersuspensi, untuk sebagian besar dalam bentuk garam halida.

Di permukaan air yang tidak tercemar, perak ditemukan dalam konsentrasi submikrogram. Di air tanah, konsentrasi perak bervariasi dari beberapa hingga puluhan mikrogram per 1 dm3, di air laut, rata-rata 0,3 g/dm3.

Ion perak mampu menghancurkan bakteri dan mensterilkan air bahkan dalam konsentrasi kecil (batas bawah aksi bakterisida ion perak adalah 2,10-11 mol/dm3). Peran perak dalam tubuh hewan dan manusia belum cukup dipelajari.

MPCv perak adalah 0,05 mg/dm3.

Antimon memasuki air permukaan melalui pencucian mineral antimon (stibnit, senarmontite, valentinite, serveite, stibiocanite) dan dengan air limbah dari perusahaan karet, kaca, pencelupan, dan korek api.

Di perairan alami, senyawa antimon berada dalam keadaan terlarut dan tersuspensi. Di bawah karakteristik kondisi redoks air permukaan, antimon trivalen dan pentavalen dapat eksis.

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. MPCv antimon adalah 0,05 mg/dm3 (indikator pembatas bahaya adalah toksikologi sanitasi), MPCv adalah 0,01 mg/dm3.

Senyawa kromium tri dan heksavalen memasuki air permukaan sebagai akibat pelindian dari batuan (kromit, krokoit, uvarovit, dll.). Beberapa kuantitas berasal dari dekomposisi organisme dan tanaman, dari tanah. Jumlah yang signifikan dapat masuk ke badan air dengan air limbah dari toko elektroplating, toko pencelupan perusahaan tekstil, penyamakan kulit dan industri kimia. Penurunan konsentrasi ion kromium dapat diamati sebagai akibat dari konsumsinya oleh organisme akuatik dan proses adsorpsi.

Di permukaan air, senyawa kromium berada dalam keadaan terlarut dan tersuspensi, rasio antara yang tergantung pada komposisi air, suhu, dan pH larutan. Senyawa kromium tersuspensi terutama merupakan senyawa kromium yang diserap. Sorben dapat berupa tanah liat, besi hidroksida, kalsium karbonat pengendapan yang sangat tersebar, residu tumbuhan dan hewan. Dalam bentuk terlarut, kromium dapat berupa kromat dan dikromat. Dalam kondisi aerobik, Cr(VI) berubah menjadi Cr(III), yang garamnya dalam media netral dan basa dihidrolisis dengan pelepasan hidroksida.

Di perairan sungai yang tidak tercemar dan sedikit tercemar, kandungan kromium berkisar dari beberapa persepuluh mikrogram per liter hingga beberapa mikrogram per liter, di badan air yang tercemar mencapai beberapa puluh dan ratusan mikrogram per liter. Konsentrasi rata-rata di perairan laut adalah 0,05 g/dm3, di air tanah - biasanya dalam n.10 - n.102 g/dm3.

Senyawa Cr(VI) dan Cr(III) dalam peningkatan jumlah memiliki sifat karsinogenik. Senyawa Cr(VI) lebih berbahaya.

Ini memasuki perairan alami sebagai hasil dari proses alami penghancuran dan pembubaran batuan dan mineral (sfalerit, sengit, goslarit, smithsonit, kalamin), serta dengan air limbah dari pabrik pengolahan bijih dan toko elektroplating, produksi kertas perkamen, cat mineral , serat viscose dan lainnya

Dalam air, itu ada terutama dalam bentuk ionik atau dalam bentuk mineral dan kompleks organiknya. Kadang-kadang terjadi dalam bentuk yang tidak larut: dalam bentuk hidroksida, karbonat, sulfida, dll.

Di perairan sungai, konsentrasi seng biasanya berkisar antara 3 hingga 120 g/dm3, di perairan laut - dari 1,5 hingga 10 g/dm3. Kandungan dalam bijih dan khususnya di perairan tambang dengan nilai pH rendah bisa sangat signifikan.

Seng adalah salah satu elemen jejak aktif yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan normal organisme. Pada saat yang sama, banyak senyawa seng beracun, terutama sulfat dan kloridanya.

MPCv Zn2+ adalah 1 mg/dm3 (indikator pembatas bahaya - organoleptik), MPCvr Zn2+ - 0,01 mg/dm3 (tanda pembatas bahaya - toksikologi).

Logam berat sudah berada di urutan kedua dalam hal bahaya, menghasilkan pestisida dan jauh di depan polutan terkenal seperti karbon dioksida dan belerang, tetapi dalam perkiraan mereka harus menjadi yang paling berbahaya, lebih berbahaya daripada limbah pembangkit listrik tenaga nuklir dan padat. limbah. Polusi dengan logam berat dikaitkan dengan penggunaannya yang luas dalam produksi industri, ditambah dengan sistem pembersihan yang lemah, akibatnya logam berat masuk ke lingkungan, termasuk tanah, mencemari dan meracuninya.

Logam berat termasuk di antara polutan prioritas, yang pemantauannya wajib dilakukan di semua lingkungan. Dalam berbagai karya ilmiah dan terapan, penulis menafsirkan makna konsep "logam berat" dengan cara yang berbeda. Dalam beberapa kasus, definisi logam berat mencakup unsur-unsur yang 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 udara permukaan dan air yang masuk ke Samudra Dunia darinya. Logam berat diasimilasi dari tanah oleh tanaman, yang kemudian masuk ke makanan hewan yang lebih terorganisir.
kelanjutan
--PAGE_BREAK-- 3.3. keracunan timbal
Saat ini, timbal menempati urutan pertama di antara penyebab keracunan industri. Ini karena aplikasinya yang luas di berbagai industri. Pekerja bijih timbal terpapar timbal di pabrik peleburan timbal, dalam produksi baterai, dalam penyolderan, di percetakan, dalam pembuatan kaca kristal atau produk keramik, bensin bertimbal, cat timbal, dll. Pencemaran timbal di udara atmosfer, tanah dan air di sekitar industri tersebut, serta di dekat jalan raya utama, menciptakan ancaman keracunan timbal bagi penduduk yang tinggal di daerah ini, dan, di atas segalanya, anak-anak, yang lebih sensitif terhadap efek logam berat.
Perlu dicatat dengan penyesalan bahwa di Rusia tidak ada kebijakan negara tentang peraturan hukum, peraturan dan ekonomi tentang dampak timbal terhadap lingkungan dan kesehatan masyarakat, pada pengurangan emisi (pembuangan, limbah) timbal dan senyawanya ke lingkungan. , dan pada penghentian total produksi bensin yang mengandung timbal.

Karena pekerjaan pendidikan yang sangat tidak memuaskan untuk menjelaskan kepada populasi tingkat bahaya paparan logam berat pada tubuh manusia, di Rusia jumlah kontingen dengan kontak kerja dengan timbal tidak berkurang, tetapi meningkat secara bertahap. Kasus keracunan timbal kronis telah dicatat di 14 industri di Rusia. Industri terkemuka adalah industri listrik (produksi baterai), instrumentasi, percetakan dan metalurgi non-ferrous, di mana keracunan disebabkan oleh kelebihan konsentrasi maksimum yang diizinkan (MAC) timbal di udara area kerja sebesar 20 atau waktu lebih.

Sumber timbal yang signifikan adalah knalpot otomotif, karena setengah dari Rusia masih menggunakan bensin bertimbal. Namun, pabrik metalurgi, khususnya peleburan tembaga, tetap menjadi sumber utama pencemaran lingkungan. Dan ada pemimpin di sini. Di wilayah wilayah Sverdlovsk ada 3 sumber emisi timbal terbesar di negara ini: di kota Krasnouralsk, Kirovograd, dan Revda.

Cerobong peleburan tembaga Krasnouralsk, dibangun kembali pada tahun-tahun industrialisasi Stalinis dan menggunakan peralatan dari tahun 1932, setiap tahun memuntahkan 150-170 ton timah ke kota berpenduduk 34.000, menutupi segala sesuatu dengan debu timah.

Konsentrasi timbal dalam tanah Krasnouralsk bervariasi dari 42,9 hingga 790,8 mg/kg dengan konsentrasi maksimum yang diizinkan MPC = 130 mikron/kg. Sampel air di pasokan air desa tetangga. Oktyabrsky, yang diberi makan oleh sumber air bawah tanah, mencatat kelebihan MPC hingga dua kali.

Pencemaran timbal berdampak pada kesehatan manusia. Paparan timbal mengganggu sistem reproduksi wanita dan pria. Bagi wanita hamil dan usia subur, peningkatan kadar timbal dalam darah menimbulkan bahaya tertentu, karena timbal mengganggu fungsi menstruasi, lebih sering terjadi kelahiran prematur, keguguran dan kematian janin karena penetrasi timbal melalui penghalang plasenta. Bayi baru lahir memiliki angka kematian yang tinggi.

Keracunan timbal sangat berbahaya bagi anak kecil - ini mempengaruhi perkembangan otak dan sistem saraf. Pengujian terhadap 165 anak Krasnouralsk dari usia 4 tahun mengungkapkan keterbelakangan mental yang signifikan pada 75,7%, dan 6,8% dari anak-anak yang diperiksa ditemukan memiliki keterbelakangan mental, termasuk keterbelakangan mental.

Anak-anak 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, mengarah pada perkembangan agresivitas, hiperaktif, dan masalah lain dalam perilaku anak. Kelainan perkembangan ini bisa bersifat jangka panjang dan ireversibel. Berat badan lahir rendah, pengerdilan, dan gangguan pendengaran juga merupakan akibat dari keracunan timbal. Intoksikasi dosis tinggi menyebabkan keterbelakangan mental, koma, kejang dan kematian.

Sebuah buku putih yang diterbitkan oleh para ahli Rusia melaporkan bahwa polusi timbal meliputi 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 dari kejatuhan timbal yang melebihi nilai kritis untuk fungsi normal ekosistem. Di belasan kota, terdapat kelebihan konsentrasi timbal di udara dan tanah di atas nilai yang sesuai dengan MPC.

Tingkat polusi udara tertinggi dengan timbal, melebihi MPC, diamati di kota-kota Komsomolsk-on-Amur, Tobolsk, Tyumen, Karabash, Vladimir, Vladivostok.

Beban maksimum endapan timbal yang menyebabkan degradasi ekosistem terestrial diamati di wilayah Moskow, Vladimir, Nizhny Novgorod, Ryazan, Tula, Rostov, dan Leningrad.

Sumber 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 wilayah Rusia menunjukkan bahwa wilayah Leningrad, Yaroslavl, Perm, Samara, Penza, dan Oryol adalah pemimpin dalam jenis muatan ini.

negara membutuhkan Tindakan mendesak untuk mengurangi polusi timbal, tetapi sejauh ini krisis ekonomi Rusia membayangi masalah lingkungan. Dalam depresi industri yang berkepanjangan, Rusia kekurangan dana untuk membersihkan polusi di masa lalu, tetapi jika ekonomi mulai pulih dan pabrik-pabrik kembali bekerja, polusi hanya akan bertambah buruk.
10 kota paling tercemar di bekas Uni Soviet

(Logam dicantumkan dalam urutan menurun dari tingkat prioritas untuk kota tertentu)

4. Kebersihan tanah. Pembuangan limbah.
Tanah di kota dan pemukiman lain serta sekitarnya telah lama berbeda dengan tanah alami yang bernilai biologis, yang berperan penting dalam menjaga keseimbangan ekologi. Tanah di kota tunduk pada efek berbahaya yang sama seperti udara perkotaan dan hidrosfer, sehingga degradasi signifikan terjadi di mana-mana. Kebersihan tanah tidak mendapat perhatian yang cukup, meskipun pentingnya sebagai salah satu komponen utama biosfer (udara, air, tanah) dan faktor lingkungan biologis bahkan lebih penting daripada air, karena jumlah yang terakhir (terutama kualitas tanah). air tanah) ditentukan oleh keadaan tanah, dan tidak mungkin untuk memisahkan faktor-faktor ini satu sama lain. Tanah memiliki kemampuan pemurnian diri biologis: di dalam tanah ada pemisahan limbah yang telah jatuh ke dalamnya dan mineralisasinya; pada akhirnya, tanah mengkompensasi mineral yang hilang dengan biaya mereka.

Jika, sebagai akibat dari kelebihan tanah, salah satu komponen dari kapasitas mineralisasinya hilang, ini pasti akan menyebabkan pelanggaran mekanisme pemurnian diri dan degradasi tanah sepenuhnya. Di sisi lain, ciptaan kondisi optimal untuk pemurnian sendiri tanah berkontribusi pada pelestarian keseimbangan ekologis dan kondisi keberadaan semua organisme hidup, termasuk manusia.

Oleh karena itu, masalah penetralan limbah yang memiliki efek biologis berbahaya tidak terbatas pada masalah ekspornya; ini adalah masalah higienis yang lebih kompleks, karena tanah adalah 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 oleh manusia dan herbivora, dimakan secara bergantian oleh manusia dan karnivora. Dengan demikian, tanah menyediakan makanan bagi banyak perwakilan dunia tumbuhan dan hewan.

Akibatnya, penurunan kualitas tanah, penurunan nilai biologisnya, kemampuannya untuk membersihkan diri menyebabkan reaksi berantai biologis, yang, jika terjadi efek berbahaya yang berkepanjangan, dapat menyebabkan berbagai gangguan kesehatan di antara 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 dan limbah cair (limbah)

Seseorang mengekstraksi dari tanah air yang diperlukan untuk mempertahankan proses metabolisme dan kehidupan itu sendiri. Kualitas air tergantung pada kondisi tanah; itu selalu mencerminkan keadaan biologis tanah tertentu.

Ini berlaku khususnya untuk air tanah, yang nilai biologisnya pada dasarnya ditentukan oleh sifat-sifat tanah dan tanah, kemampuan yang terakhir untuk memurnikan diri, kapasitas filtrasinya, komposisi makroflora, mikrofauna, dll.

Pengaruh langsung tanah terhadap air permukaan sudah kurang signifikan, terutama terkait dengan curah hujan. Misalnya, setelah hujan lebat, berbagai polutan terbawa dari tanah ke badan air terbuka (sungai, danau), termasuk pupuk buatan (nitrogen, fosfat), pestisida, herbisida; di daerah karst, endapan rekahan, polutan dapat menembus retakan ke dalam air tanah.

Pengolahan air limbah yang tidak memadai juga dapat menyebabkan efek biologis yang berbahaya pada tanah dan akhirnya menyebabkan degradasi tanah. Oleh karena itu, perlindungan tanah di permukiman merupakan salah satu syarat utama perlindungan lingkungan secara umum.
4.3.
Batas beban tanah untuk limbah padat (limbah rumah tangga dan jalanan, limbah industri, lumpur kering dari sedimentasi limbah, zat radioaktif, dll.)

Masalah ini diperparah oleh fakta bahwa, sebagai akibat dari semakin banyak timbulan sampah padat di kota-kota, tanah di sekitarnya mengalami tekanan yang meningkat. Sifat dan komposisi tanah memburuk dengan kecepatan yang semakin cepat.

Dari 64,3 juta ton kertas yang diproduksi di AS, 49,1 juta ton berakhir dengan sampah (dari jumlah ini, 26 juta ton dipasok oleh rumah tangga, dan 23,1 juta ton oleh jaringan perdagangan).

Sehubungan dengan hal tersebut di atas, pembuangan dan pembuangan akhir limbah padat merupakan masalah higienis yang sangat signifikan, lebih sulit untuk diterapkan dalam konteks peningkatan urbanisasi.

Pembuangan akhir limbah padat di tanah yang terkontaminasi dimungkinkan. Namun, karena kapasitas pembersihan diri tanah perkotaan yang terus memburuk, pembuangan akhir sampah yang terkubur di dalam tanah tidak mungkin dilakukan.

Seseorang dapat berhasil menggunakan proses biokimia yang terjadi di tanah, kemampuannya menetralkan dan mendisinfeksi untuk menetralkan limbah padat, tetapi tanah perkotaan, sebagai hasil dari berabad-abad tempat tinggal dan aktivitas manusia di kota, telah lama menjadi tidak cocok untuk tujuan ini.

Mekanisme pemurnian diri, mineralisasi yang terjadi di tanah, peran bakteri dan enzim yang terlibat di dalamnya, serta produk antara dan akhir dari penguraian zat sudah diketahui dengan baik. Saat ini, penelitian ditujukan untuk mengidentifikasi faktor-faktor yang memastikan keseimbangan biologis tanah alami, serta mengklarifikasi pertanyaan tentang berapa banyak limbah padat (dan komposisi apa) yang dapat menyebabkan pelanggaran keseimbangan biologis tanah.
Jumlah sampah rumah tangga (sampah) per penduduk beberapa kota besar dunia

Perlu dicatat bahwa kondisi higienis tanah di kota-kota sebagai akibat dari kelebihannya dengan cepat memburuk, meskipun kemampuan tanah untuk memurnikan diri adalah persyaratan higienis utama untuk menjaga keseimbangan biologis. Tanah di kota-kota tidak lagi mampu mengatasi tugasnya tanpa bantuan manusia. Satu-satunya jalan keluar dari situasi ini adalah netralisasi lengkap dan penghancuran limbah sesuai dengan persyaratan higienis.

Oleh karena itu, pembangunan fasilitas umum harus ditujukan untuk melestarikan kemampuan alami tanah untuk memurnikan diri, dan jika kemampuan ini telah menjadi tidak memuaskan, maka itu harus dipulihkan secara artifisial.

Yang paling tidak menguntungkan adalah efek racun dari limbah industri, baik cair maupun padat. Peningkatan jumlah limbah tersebut masuk ke tanah, yang tidak mampu mengatasinya. Jadi, misalnya, kontaminasi tanah dengan arsenik ditemukan di sekitar pabrik produksi superfosfat (dalam radius 3 km). Seperti diketahui, beberapa pestisida, seperti senyawa organoklorin yang sudah masuk ke dalam tanah, tidak terurai dalam waktu lama.

Situasinya serupa dengan beberapa bahan pengemas sintetis (polivinil klorida, polietilen, dll.).

Beberapa senyawa beracun cepat atau lambat masuk ke air tanah, akibatnya tidak hanya keseimbangan biologis tanah yang terganggu, tetapi kualitas air tanah juga memburuk sedemikian rupa sehingga tidak dapat lagi digunakan sebagai air minum.
Persentase jumlah bahan sintetis dasar yang terkandung dalam limbah rumah tangga (sampah)

*
Bersama dengan limbah plastik lain yang mengeras di bawah pengaruh panas.
Masalah sampah meningkat saat ini juga karena sebagian dari sampah, terutama kotoran manusia dan hewan, digunakan untuk menyuburkan lahan pertanian [kotoran mengandung nitrogen dalam jumlah yang signifikan-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 lingkungan kota.
4.4.
Peran tanah dalam penyebaran berbagai penyakit

Tanah berperan dalam penyebaran penyakit menular. Hal ini dilaporkan kembali pada abad terakhir oleh Petterkoffer (1882) dan Fodor (1875), yang menyoroti terutama peran tanah dalam penyebaran penyakit usus: kolera, demam tifoid, disentri, dll. Mereka juga menarik perhatian pada fakta bahwa beberapa bakteri dan virus tetap hidup dan mematikan di dalam tanah selama berbulan-bulan. Selanjutnya, sejumlah penulis mengkonfirmasi pengamatan mereka, terutama dalam kaitannya 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, agen penyebab paratifoid - dari 30 hingga 60 hari. (Dalam hal penyebaran penyakit menular, tanah perkotaan jauh lebih berbahaya daripada tanah ladang yang dipupuk dengan pupuk kandang.)

Untuk menentukan derajat pencemaran tanah, beberapa penulis menggunakan penentuan jumlah bakteri (E.coli), seperti dalam menentukan kualitas air. Penulis lain menganggap bijaksana untuk menentukan, di samping itu, jumlah bakteri termofilik yang terlibat dalam proses mineralisasi.

Penyebaran penyakit menular melalui tanah sangat difasilitasi dengan menyiram tanah dengan limbah. Pada saat yang sama, sifat mineralisasi tanah juga memburuk. Oleh karena itu, penyiraman dengan air limbah harus dilakukan di bawah pengawasan sanitasi yang ketat dan hanya di luar daerah perkotaan.

4.5.
Efek berbahaya dari jenis utama polutan (limbah padat dan cair) yang menyebabkan degradasi tanah

4.5.1.
Netralisasi limbah cair di dalam tanah

Dalam sebuah angka pemukiman tanpa saluran pembuangan, beberapa limbah, termasuk pupuk kandang, dinetralkan di dalam tanah.

Seperti yang Anda ketahui, ini adalah cara termudah untuk menetralkan. Namun, ini hanya dapat diterima jika kita berurusan dengan tanah yang bernilai biologis yang telah mempertahankan kemampuan untuk memurnikan diri, yang tidak khas untuk tanah perkotaan. Jika tanah tidak lagi memiliki kualitas tersebut, maka untuk melindunginya dari degradasi lebih lanjut, diperlukan fasilitas teknis yang kompleks untuk netralisasi limbah cair.

Di sejumlah tempat, sampah dinetralkan di lubang kompos. Secara teknis, solusi ini adalah tugas yang sulit. Selain itu, cairan mampu menembus tanah dalam jarak yang cukup jauh. Tugas ini semakin diperumit oleh fakta bahwa air limbah perkotaan mengandung peningkatan jumlah limbah industri beracun yang menurunkan sifat mineralisasi tanah ke tingkat yang lebih besar daripada kotoran manusia dan hewan. Oleh karena itu, diperbolehkan mengalirkan ke lubang kompos hanya air limbah yang sebelumnya telah mengalami sedimentasi. Jika tidak, kapasitas filtrasi tanah terganggu, kemudian tanah kehilangan sifat pelindung lainnya, pori-pori secara bertahap tersumbat, dll.

Pemanfaatan kotoran manusia untuk mengairi lahan pertanian merupakan cara kedua untuk menetralisir limbah cair. Metode ini menimbulkan bahaya higienis ganda: pertama, dapat menyebabkan kelebihan beban tanah; kedua, limbah ini dapat menjadi sumber infeksi yang serius. Oleh karena itu, tinja harus terlebih dahulu didesinfeksi dan menjalani perawatan yang sesuai, dan baru kemudian digunakan sebagai pupuk. Ada dua sudut pandang yang berlawanan di sini. Menurut persyaratan higienis, tinja dapat dimusnahkan hampir seluruhnya, dan dari sudut pandang ekonomi nasional, tinja merupakan pupuk yang berharga. Kotoran segar tidak dapat digunakan untuk menyiram kebun dan ladang tanpa terlebih dahulu mendisinfeksinya. Jika Anda masih harus menggunakan kotoran segar, maka mereka membutuhkan tingkat netralisasi sedemikian rupa sehingga hampir tidak ada nilainya sebagai pupuk.

Kotoran dapat digunakan sebagai pupuk hanya di area yang ditunjuk khusus - dengan kontrol sanitasi dan higienis yang konstan, terutama untuk kondisi air tanah, jumlah lalat, dll.

Persyaratan pembuangan dan pembuangan kotoran hewan di dalam tanah pada prinsipnya tidak berbeda dengan persyaratan pembuangan kotoran manusia.

Sampai saat ini, pupuk kandang telah menjadi sumber penting nutrisi berharga bagi pertanian untuk meningkatkan kesuburan tanah. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, pupuk kandang telah kehilangan arti pentingnya, sebagian karena mekanisasi pertanian, sebagian lagi karena meningkatnya penggunaan pupuk buatan.

Dengan tidak adanya perawatan dan pembuangan yang tepat, kotoran juga berbahaya, serta kotoran manusia yang tidak diobati. Oleh karena itu, sebelum dibawa ke ladang, pupuk kandang dibiarkan matang sehingga selama ini (pada suhu 60-70 ° C) proses biotermal yang diperlukan dapat terjadi di dalamnya. Setelah itu, kotoran tersebut dianggap “matang” dan terbebas dari sebagian besar patogen yang terkandung di dalamnya (bakteri, telur cacing, dll).

Harus diingat bahwa penyimpanan pupuk kandang dapat menjadi tempat berkembang biak yang ideal bagi lalat yang mendorong penyebaran berbagai infeksi usus. Perlu dicatat bahwa lalat untuk reproduksi paling mudah memilih kotoran babi, kemudian kuda, domba dan, terakhir, kotoran sapi. Sebelum mengekspor kotoran ke ladang, itu harus diperlakukan dengan agen insektisida.
kelanjutan
--PAGE_BREAK--

ISI

pengantar

1. Penutup tanah dan kegunaannya

2. Erosi tanah (air dan angin) dan cara mengatasinya

3. Polusi tanah industri

3.1 Hujan asam

3.2 Logam berat

3.3 Keracunan timbal

4. Kebersihan tanah. Pembuangan limbah

4.1 Peran tanah dalam metabolisme

4.2 Hubungan ekologis antara tanah dan air dan limbah cair (limbah)

4.3 Batas beban tanah untuk limbah padat (limbah rumah tangga dan jalanan, limbah industri, lumpur kering setelah sedimentasi limbah, zat radioaktif)

4.4 Peranan tanah dalam penyebaran berbagai penyakit

4.5 Efek berbahaya dari jenis polutan utama (limbah padat dan cair) yang menyebabkan degradasi tanah

4.5.1 Dekontaminasi limbah cair di tanah

4.5.2.1 Dekontaminasi limbah padat di tanah

4.5.2.2 Pengumpulan dan pembuangan limbah

4.5.3 Pembuangan dan pembuangan akhir

4.6 Pembuangan limbah radioaktif

Kesimpulan

Daftar sumber yang digunakan

Pengantar.

Bagian tertentu dari tanah, baik di Rusia dan di seluruh dunia, setiap tahun keluar dari sirkulasi pertanian karena berbagai alasan, yang dibahas secara rinci di UIR. Ribuan hektar atau lebih lahan terkena erosi, hujan asam, salah urus dan limbah beracun. Untuk menghindari hal ini, Anda perlu berkenalan dengan langkah-langkah reklamasi tanah yang paling produktif dan murah (lihat definisi reklamasi tanah di bagian utama pekerjaan), yang meningkatkan kesuburan penutup tanah, dan terutama dengan dampak negatif di lapangan, dan bagaimana menghindarinya.

Studi-studi ini memberikan wawasan tentang efek berbahaya pada tanah dan telah dilakukan pada sejumlah buku, artikel dan jurnal ilmiah didedikasikan untuk masalah tanah dan perlindungan lingkungan.

Masalah polusi dan degradasi tanah selalu relevan. Sekarang kita dapat menambahkan apa yang telah dikatakan bahwa di zaman kita, pengaruh antropogenik sangat mempengaruhi alam dan hanya tumbuh, dan tanah adalah salah satu sumber makanan dan pakaian utama bagi kita, belum lagi fakta bahwa kita berjalan di atasnya. dan akan selalu berhubungan dekat dengannya.

1. Penutup tanah dan pemanfaatannya.

Penutupan tanah adalah formasi alami yang paling penting. Signifikansinya bagi kehidupan masyarakat ditentukan oleh fakta bahwa tanah adalah sumber makanan utama, menyediakan 97-98% dari sumber makanan penduduk dunia. Pada saat yang sama, penutup tanah adalah tempat aktivitas manusia, yang menampung produksi industri dan pertanian.

Menyoroti peran khusus makanan dalam kehidupan masyarakat, bahkan V. I. Lenin menunjukkan: “Fondasi ekonomi yang sebenarnya adalah dana makanan.”

Properti paling penting dari penutup tanah adalah kesuburannya, yang dipahami sebagai totalitas properti tanah yang menjamin panen tanaman pertanian. Kesuburan alami tanah diatur oleh pasokan nutrisi di dalam tanah dan air, udara dan rezim termal. Peran penutup tanah dalam produktivitas sistem ekologi terestrial sangat besar, karena tanah menyuburkan tanaman darat dengan air dan banyak senyawa dan komponen penting aktivitas fotosintesis tumbuhan. Kesuburan tanah juga tergantung pada jumlah energi matahari yang terkumpul di dalamnya. Organisme hidup, tumbuhan dan hewan yang menghuni bumi memperbaiki energi matahari dalam bentuk fito- atau zoomass. Produktivitas sistem ekologi terestrial tergantung pada suhu dan keseimbangan air permukaan bumi, yang menentukan berbagai bentuk pertukaran materi dan zat dalam amplop geografis planet ini.

Menganalisis pentingnya tanah untuk produksi sosial, K. Marx memilih dua konsep: materi tanah dan modal tanah. Yang pertama harus dipahami tanah yang muncul dalam proses perkembangan evolusionernya di samping kehendak dan kesadaran manusia dan merupakan tempat pemukiman manusia dan sumber makanannya. Sejak saat tanah dalam proses perkembangan masyarakat manusia menjadi alat produksi, ia bertindak dalam kualitas baru - kapital, yang tanpanya proses kerja tidak terpikirkan, “...karena memberi pekerja ... a tempat dia berdiri ... , dan ruang lingkup prosesnya ...". Karena alasan inilah bumi merupakan faktor universal dalam setiap aktivitas manusia.

Peran dan tempat tanah tidak sama dalam berbagai bidang produksi material, terutama dalam industri dan pertanian. Dalam industri manufaktur, dalam konstruksi, dalam transportasi, tanah adalah tempat di mana proses kerja berlangsung, terlepas dari kesuburan alami tanah. Dalam kapasitas yang berbeda adalah tanah di pertanian. Di bawah pengaruh tenaga kerja manusia, kesuburan alami diubah dari potensi menjadi ekonomi. Kekhususan penggunaan sumber daya lahan dalam pertanian mengarah pada fakta bahwa mereka bertindak dalam dua kualitas yang berbeda, sebagai objek kerja dan sebagai alat produksi. K. Marx mencatat: “Hanya dengan penanaman modal baru di bidang tanah ... orang meningkatkan modal tanah tanpa peningkatan materi bumi, yaitu, ruang bumi.”

Tanah dalam pertanian bertindak sebagai kekuatan produktif karena kesuburan alaminya, yang tidak tetap. Dengan penggunaan lahan yang rasional, kesuburan tersebut dapat ditingkatkan dengan memperbaiki rezim air, udara dan termal melalui tindakan reklamasi dan meningkatkan kandungan nutrisi dalam tanah. Sebaliknya, dengan penggunaan sumber daya tanah yang tidak rasional, kesuburannya menurun, akibatnya ada penurunan hasil panen. Di beberapa tempat, budidaya tanaman menjadi sangat tidak mungkin, terutama di tanah yang asin dan terkikis.

Dengan tingkat perkembangan tenaga produktif masyarakat yang rendah, perluasan produksi pangan terjadi karena keterlibatan lahan-lahan baru dalam pertanian, yang sesuai dengan perkembangan pertanian yang luas. Dua kondisi berkontribusi terhadap hal ini: ketersediaan lahan bebas dan kemungkinan bertani dengan tingkat biaya modal rata-rata yang terjangkau per satuan luas. Penggunaan sumber daya lahan dan pertanian ini merupakan ciri khas banyak negara berkembang di dunia modern.

Di era revolusi ilmu pengetahuan dan teknologi, terjadi demarkasi yang tajam dari sistem pertanian di negara-negara industri dan negara berkembang. Yang pertama dicirikan oleh intensifikasi pertanian menggunakan pencapaian revolusi ilmiah dan teknologi, di mana pertanian berkembang bukan karena peningkatan luas lahan yang ditanami, tetapi karena peningkatan jumlah modal yang diinvestasikan di tanah. Sumber daya lahan yang terbatas yang terkenal untuk sebagian besar negara kapitalis industri, peningkatan permintaan produk pertanian di seluruh dunia karena pertumbuhan penduduk yang tinggi, lebih budaya tinggi pertanian berkontribusi pada transfer pertanian di negara-negara ini pada tahun 50-an ke jalur pembangunan intensif. Percepatan proses intensifikasi pertanian di negara-negara kapitalis industri terkait tidak hanya dengan pencapaian revolusi ilmiah dan teknologi, tetapi terutama dengan keuntungan dari penanaman modal dalam pertanian, yang memusatkan produksi pertanian di tangan pemilik tanah besar dan merusak petani kecil.

Pertanian berkembang dengan cara lain di negara berkembang. Di antara masalah sumber daya alam yang akut di negara-negara ini, berikut ini dapat dibedakan: budaya pertanian rendah, yang menyebabkan degradasi tanah (peningkatan erosi, salinisasi, penurunan kesuburan) dan vegetasi alami (misalnya, hutan tropis), penipisan. sumber air, penggurunan tanah, yang secara khusus termanifestasi di benua Afrika. Semua faktor yang terkait dengan masalah sosial ekonomi negara berkembang telah menyebabkan kekurangan pangan kronis di negara-negara ini. Jadi, pada awal tahun 1980-an, dalam hal penyediaan gandum (222 kg) dan daging (14 kg) per orang, negara-negara berkembang beberapa kali lebih rendah daripada negara-negara kapitalis yang maju secara industri. Solusi masalah pangan di negara-negara berkembang tidak mungkin terpikirkan tanpa transformasi sosial-ekonomi yang besar.

Di negara kita, dasar hubungan pertanahan adalah kepemilikan tanah secara nasional (nasional), yang muncul sebagai hasil dari nasionalisasi semua tanah. Hubungan agraria dibangun atas dasar rencana yang dengannya pertanian harus dikembangkan di masa depan, dengan bantuan keuangan dan kredit dari negara dan pasokan mesin dan pupuk dalam jumlah yang diperlukan. Pembayaran pekerja pertanian menurut kuantitas dan kualitas tenaga kerja merangsang peningkatan konstan dalam standar hidup mereka.

Penggunaan dana tanah secara keseluruhan dilakukan atas dasar rencana negara jangka panjang. Contoh dari rencana tersebut adalah pengembangan tanah perawan dan bera di timur negara itu (pertengahan 1950-an), berkat itu menjadi mungkin dalam waktu singkat untuk memperkenalkan lebih dari 41 juta hektar area baru ke tanah yang subur. Contoh lainnya adalah serangkaian tindakan yang terkait dengan pelaksanaan Program Pangan, yang memberikan percepatan pengembangan produksi pertanian melalui peningkatan budaya pertanian, implementasi luas tindakan reklamasi lahan, serta penerapan program yang luas dari rekonstruksi sosial-ekonomi daerah pertanian.

Sumber daya lahan dunia secara keseluruhan menyediakan makanan bagi lebih banyak orang daripada yang tersedia saat ini dan akan ada dalam waktu dekat. Namun, karena pertumbuhan penduduk, terutama di negara berkembang, jumlah lahan subur per kapita menurun.

Baru-baru ini, karena perkembangan industri yang pesat, telah terjadi peningkatan yang signifikan dalam tingkat logam berat di lingkungan. Istilah "logam berat" digunakan untuk logam baik dengan kepadatan melebihi 5 g/cm 3 atau dengan nomor atom lebih besar dari 20. Meskipun, ada sudut pandang lain, yang menyatakan lebih dari 40 unsur kimia dengan massa atom lebih besar dari 50 at. unit Di antara unsur-unsur kimia, logam berat adalah yang paling beracun dan kedua setelah pestisida dalam hal tingkat bahayanya. Pada saat yang sama, unsur-unsur kimia berikut beracun: Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Se, Te, Rb, Ag, Cd, Au, Hg, Pb, Sb, Bi, Pt.

Fitotoksisitas logam berat tergantung pada sifat kimia: valensi, jari-jari ionik dan kemampuan pembentukan kompleks. Dalam kebanyakan kasus, menurut tingkat toksisitas, unsur-unsur disusun dalam urutan: Cu> Ni> Cd> Zn> Pb> Hg> Fe> Mo> Mn. Namun, seri ini dapat sedikit berubah karena pengendapan unsur-unsur yang tidak merata oleh tanah dan perpindahan ke keadaan yang tidak dapat diakses oleh tanaman, kondisi pertumbuhan, dan karakteristik fisiologis dan genetik tanaman itu sendiri. Transformasi dan migrasi logam berat terjadi di bawah pengaruh langsung dan tidak langsung dari reaksi pembentukan kompleks. Saat menilai pencemaran lingkungan, perlu untuk mempertimbangkan sifat-sifat tanah dan, pertama-tama, komposisi granulometrik, kandungan humus, dan penyangga. Kapasitas penyangga dipahami sebagai kemampuan tanah untuk mempertahankan konsentrasi logam dalam larutan tanah pada tingkat yang konstan.

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

Tabel 1 Standar MPC (MAC), konsentrasi latar belakang unsur kimia dalam tanah (mg/kg)

Dengan demikian, ketika memasuki tanah, logam berat dengan cepat berinteraksi dengan ligan organik membentuk senyawa kompleks. Jadi, pada konsentrasi rendah di dalam tanah (20-30 mg/kg), sekitar 30% timbal dalam bentuk kompleks dengan zat organik. Bagian senyawa kompleks timbal meningkat dengan konsentrasinya hingga 400 mg/g, dan kemudian menurun. Logam juga diserap (pertukaran atau non-pertukaran) oleh pengendapan besi dan mangan hidroksida, mineral lempung, dan bahan organik tanah. Logam yang tersedia bagi tanaman dan mampu melindi ditemukan dalam larutan tanah dalam bentuk ion bebas, kompleks, dan khelat.

Penyerapan HM oleh tanah sebagian besar tergantung pada reaksi lingkungan dan anion mana yang ada dalam larutan tanah. Dalam lingkungan asam, tembaga, timbal dan seng lebih banyak diserap, dan dalam lingkungan basa, kadmium dan kobalt diserap secara intensif. Tembaga istimewa mengikat ligan organik dan hidroksida besi.

Tabel 2 Mobilitas elemen jejak di berbagai tanah tergantung pada pH larutan tanah

Faktor iklim-tanah sering menentukan arah dan laju migrasi dan transformasi HM di dalam tanah. Dengan demikian, kondisi rezim tanah dan air di zona hutan-stepa berkontribusi pada migrasi vertikal intensif HM di sepanjang profil tanah, termasuk kemungkinan transfer logam dengan aliran air di sepanjang retakan, jalur akar, dll.

Nikel (Ni) adalah unsur golongan VIII dari sistem periodik dengan massa atom 58,71. Nikel, bersama dengan Mn, Fe, Co dan Cu, termasuk dalam apa yang disebut logam transisi, senyawa yang sangat aktif secara biologis. Karena fitur struktural orbital elektron logam di atas, termasuk nikel, memiliki kemampuan yang jelas untuk pembentukan kompleks. Nikel mampu membentuk kompleks yang stabil dengan, misalnya, sistein dan sitrat, serta dengan banyak ligan organik dan anorganik. Komposisi geokimia batuan induk sangat menentukan kandungan nikel dalam tanah. Jumlah nikel terbesar terdapat pada tanah yang terbentuk dari batuan dasar dan ultrabasa. Menurut beberapa penulis, batas kadar nikel yang berlebihan dan beracun untuk sebagian besar spesies bervariasi dari 10 hingga 100 mg/kg. Massa utama nikel tetap dalam tanah, dan migrasi yang sangat lemah dalam keadaan koloid dan dalam komposisi suspensi mekanis tidak mempengaruhi distribusinya di sepanjang profil vertikal dan cukup seragam.

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

Telah ditetapkan bahwa timbal bermigrasi baik secara vertikal maupun horizontal, dengan proses kedua berlaku di atas yang pertama. Lebih dari 3 tahun pengamatan di padang rumput forb, debu timbal yang diterapkan secara lokal ke permukaan tanah bergerak dalam arah horizontal sebesar 25–35 cm, sedangkan kedalaman penetrasinya ke dalam ketebalan tanah adalah 10-15 cm. Faktor biologis memainkan peran penting dalam migrasi timbal: akar tanaman menyerap ion logam; selama musim tanam, mereka bergerak dalam ketebalan tanah; Ketika tanaman mati dan membusuk, timbal dilepaskan ke massa tanah di sekitarnya.

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

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

Kadmium (Cd) Ciri yang membedakan kadmium dengan HM lainnya adalah hadir dalam larutan tanah terutama dalam bentuk kation (Cd 2+), meskipun dalam tanah dengan reaksi netral terhadap lingkungan dapat membentuk sedikit larut kompleks dengan sulfat, fosfat atau hidroksida.

Menurut data yang tersedia, konsentrasi kadmium dalam larutan tanah dari tanah latar berkisar antara 0,2 hingga 6 g/l. Dalam fokus pencemaran tanah, itu meningkat menjadi 300-400 g/l.

Diketahui bahwa kadmium dalam tanah sangat mobile; mampu melewati dalam jumlah besar dari fase padat ke cair dan sebaliknya (yang membuatnya sulit untuk memprediksi masuknya ke pabrik). Mekanisme yang mengatur konsentrasi kadmium dalam larutan tanah ditentukan oleh proses penyerapan (penyerapan yang kami maksud adalah adsorpsi, pengendapan, dan pembentukan kompleks). Kadmium diserap oleh tanah dalam jumlah yang lebih kecil dari HM lainnya. Untuk mengkarakterisasi mobilitas logam berat dalam tanah, digunakan rasio konsentrasi logam dalam fase padat dengan konsentrasi dalam larutan kesetimbangan. Nilai rasio yang tinggi menunjukkan bahwa HM dipertahankan dalam fase padat karena reaksi penyerapan, nilai yang rendah - karena fakta bahwa logam berada dalam larutan, dari mana mereka dapat bermigrasi ke media lain atau masuk ke berbagai media. reaksi (geokimia atau biologis). Diketahui bahwa proses utama dalam pengikatan kadmium adalah adsorpsi oleh lempung. Studi terbaru juga menunjukkan peran besar dalam proses ini kelompok hidroksil, oksida besi dan bahan organik. Pada tingkat polusi yang rendah dan reaksi netral medium, kadmium diserap terutama oleh oksida besi. Dan dalam lingkungan asam (pH = 5), bahan organik mulai bertindak sebagai adsorben yang kuat. Pada pH yang lebih rendah (pH=4), fungsi adsorpsi berpindah hampir secara eksklusif ke bahan organik. Komponen mineral dalam proses ini tidak lagi memainkan peran apa pun.

Diketahui bahwa kadmium tidak hanya diserap oleh permukaan tanah, tetapi juga terfiksasi karena pengendapan, koagulasi, dan penyerapan interpacket oleh mineral lempung. Ini berdifusi ke dalam partikel tanah melalui mikropori dan dengan cara lain.

Kadmium difiksasi di tanah dengan cara yang berbeda beda tipe. Sejauh ini, sedikit yang diketahui tentang hubungan kompetitif kadmium dengan logam lain dalam proses penyerapan di kompleks penyerap tanah. Menurut penelitian ahli Universitas Teknik Kopenhagen (Denmark), dengan adanya nikel, kobalt dan seng, penyerapan kadmium oleh tanah ditekan. Studi lain menunjukkan bahwa proses penyerapan kadmium oleh pembusukan tanah dengan adanya ion klorida. Kejenuhan tanah dengan ion Ca 2+ menyebabkan peningkatan kapasitas penyerapan kadmium. Banyak ikatan kadmium dengan komponen tanah menjadi rapuh; dalam kondisi tertentu (misalnya, reaksi asam lingkungan), ia dilepaskan dan kembali ke larutan.

Peran mikroorganisme dalam proses pelarutan kadmium dan transisinya ke keadaan bergerak terungkap. Sebagai hasil dari aktivitas vitalnya, baik kompleks logam yang larut dalam air terbentuk, atau tercipta kondisi fisik dan kimia yang mendukung transisi kadmium dari fase padat ke cair.

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

Seng (Zn). Defisiensi seng dapat bermanifestasi baik pada tanah asam, tanah ringan dengan podsolik kuat, dan pada tanah karbonat, miskin seng, dan sangat humus. Manifestasi defisiensi seng ditingkatkan dengan penggunaan pupuk fosfat dosis tinggi dan pembajakan yang kuat dari tanah di bawahnya ke cakrawala yang subur.

Kandungan seng total tertinggi di tanah tundra (53-76 mg/kg) dan chernozem (24-90 mg/kg), terendah - di tanah sod-podsolik (20-67 mg/kg). Kekurangan seng paling sering dimanifestasikan di tanah berkapur netral dan sedikit basa. Di tanah asam, seng lebih mobile dan tersedia untuk tanaman.

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

Menurut A.P. Vinogradov (1952), semua unsur kimia terlibat dalam kehidupan tanaman sampai tingkat tertentu, dan jika banyak di antaranya dianggap signifikan secara fisiologis, itu hanya karena belum ada bukti untuk hal ini. Memasuki tanaman dalam jumlah kecil dan menjadi bagian integral atau penggerak enzim di dalamnya, unsur mikro melakukan fungsi layanan dalam proses metabolisme. Ketika konsentrasi unsur yang sangat tinggi memasuki lingkungan, mereka menjadi racun bagi tanaman. Penetrasi logam berat ke dalam jaringan tanaman dalam jumlah berlebih menyebabkan gangguan pada fungsi normal organnya, dan gangguan ini semakin kuat, semakin besar kelebihan racun. Akibatnya produktivitas menurun. Efek racun dari HM memanifestasikan dirinya dari tahap awal perkembangan tanaman, tetapi untuk berbagai tingkat pada tanah yang berbeda dan untuk tanaman yang berbeda.

Penyerapan unsur kimia oleh tanaman merupakan proses aktif. Difusi pasif hanya 2-3% dari total massa komponen mineral yang dicerna. Ketika kandungan logam dalam tanah berada pada tingkat latar belakang, penyerapan aktif ion terjadi, dan jika kita memperhitungkan mobilitas elemen-elemen ini dalam tanah yang rendah, maka penyerapannya harus didahului dengan mobilisasi logam yang terikat kuat. Ketika kandungan HM di lapisan akar dalam jumlah yang secara signifikan melebihi konsentrasi batas di mana logam dapat diperbaiki dengan mengorbankan sumber daya internal tanah, jumlah logam tersebut masuk ke akar sehingga membran tidak dapat lagi menahannya. Akibatnya, pasokan ion atau senyawa unsur berhenti diatur oleh mekanisme seluler. HM terakumulasi lebih intensif pada tanah masam dibandingkan pada tanah dengan reaksi lingkungan netral atau mendekati netral. Ukuran partisipasi aktual ion HM dalam reaksi kimia adalah aktivitasnya. Efek racun dari konsentrasi tinggi HMs pada tanaman dapat memanifestasikan dirinya dalam gangguan pasokan dan distribusi unsur-unsur kimia lainnya. Sifat interaksi HM dengan unsur lain bervariasi tergantung pada konsentrasinya. Migrasi dan masuk ke dalam tumbuhan dilakukan dalam bentuk senyawa kompleks.

Pada periode awal pencemaran lingkungan dengan logam berat, karena sifat penyangga tanah, yang menyebabkan inaktivasi racun, tanaman praktis tidak akan mengalami efek samping. Namun, fungsi pelindung tanah tidak terbatas. Ketika tingkat pencemaran logam berat meningkat, inaktivasi mereka menjadi tidak lengkap dan fluks ion menyerang akar. Bagian dari ion tanaman dapat berpindah ke keadaan kurang aktif bahkan sebelum mereka menembus ke dalam sistem akar tanaman. Ini, misalnya, khelasi dengan bantuan sekresi akar atau adsorpsi pada permukaan luar akar dengan pembentukan senyawa kompleks. Selain itu, seperti yang ditunjukkan oleh eksperimen vegetasi dengan dosis seng, nikel, kadmium, kobalt, tembaga, dan timbal yang jelas beracun, akarnya terletak di lapisan yang tidak terkontaminasi dengan tanah HM dan tidak ada gejala fototoksisitas dalam varian ini.

Terlepas dari fungsi pelindung sistem akar, HM memasuki akar dalam kondisi polusi. Dalam hal ini, mekanisme perlindungan berperan, yang menyebabkan distribusi spesifik HM di antara organ tanaman, yang memungkinkan untuk mengamankan pertumbuhan dan perkembangannya selengkap mungkin. Pada saat yang sama, kandungan, misalnya, HM dalam jaringan akar dan biji di bawah kondisi lingkungan yang sangat tercemar dapat berbeda 500–600 kali, yang menunjukkan kemampuan perlindungan yang besar dari organ tanaman bawah tanah ini.

Kelebihan unsur kimia menyebabkan toksikosis pada tanaman. Ketika konsentrasi HM meningkat, pertumbuhan tanaman pada awalnya tertunda, kemudian terjadi klorosis daun, yang digantikan oleh nekrosis, dan, akhirnya, sistem akar rusak. Efek toksik HM dapat memanifestasikan dirinya secara langsung dan tidak langsung. Efek langsung kelebihan HM dalam sel tumbuhan adalah karena reaksi pembentukan kompleks, yang mengakibatkan pemblokiran enzim atau pengendapan protein. Penonaktifan sistem enzimatik terjadi sebagai akibat dari penggantian logam enzim dengan kontaminan logam. Pada kandungan kritis toksikan, kemampuan katalitik enzim berkurang secara signifikan atau sepenuhnya diblokir.

AP Vinogradov (1952) memilih tumbuhan yang mampu mengkonsentrasikan unsur-unsur. Dia menunjukkan dua jenis tanaman - konsentrator:

1) tanaman mengkonsentrasikan elemen pada skala massa;

2) tanaman dengan konsentrasi selektif (spesies).

Tanaman jenis pertama diperkaya dengan unsur-unsur kimia jika yang terakhir terkandung dalam tanah dalam jumlah yang meningkat. Konsentrasi dalam hal ini disebabkan oleh faktor lingkungan.

Tumbuhan jenis kedua dicirikan oleh jumlah satu atau lain unsur kimia yang terus-menerus tinggi, terlepas dari kandungannya di lingkungan. Ini karena kebutuhan yang ditetapkan secara genetik.

Mempertimbangkan mekanisme penyerapan logam berat dari tanah ke dalam tanaman, kita dapat berbicara tentang jenis akumulasi elemen penghalang (tidak terkonsentrasi) dan bebas penghalang (konsentrasi). Akumulasi penghalang merupakan ciri sebagian besar tumbuhan tingkat tinggi dan bukan merupakan ciri bryophyta dan lumut kerak. Jadi, dalam karya M. A. Toikka dan L. N. Potekhina (1980), sphagnum (2,66 mg/kg) disebut sebagai konsentrator tanaman kobalt; tembaga (10,0 mg/kg) - birch, buah batu, lily lembah; mangan (1100 mg / kg) - blueberry. Lepp dkk. (1987) menemukan konsentrasi kadmium yang tinggi dalam sporofor jamur Amanita muscaria yang tumbuh di hutan birch. Dalam sporofor jamur, kandungan kadmium adalah 29,9 mg/kg berat kering, dan di tanah tempat mereka tumbuh adalah 0,4 mg/kg. Ada anggapan bahwa tanaman yang merupakan konsentrator kobalt juga sangat toleran terhadap nikel dan mampu mengakumulasinya dalam jumlah banyak. Ini termasuk, khususnya, tanaman dari keluarga Boraginaceae, Brassicaceae, Myrtaceae, Fabaceae, Caryophyllaceae. Konsentrator nikel dan superkonsentrator juga ditemukan di antara tanaman obat. Superkonsentrator termasuk pohon melon, belladonna belladonna, mache kuning, motherwort, bunga gairah merah daging dan thermopsis lanset. Jenis akumulasi unsur-unsur kimia yang berada dalam konsentrasi tinggi dalam media nutrisi tergantung pada fase vegetasi tanaman. Akumulasi bebas hambatan khas untuk fase pembibitan, ketika tanaman tidak memiliki diferensiasi bagian atas tanah menjadi berbagai organ, dan pada fase akhir vegetasi - setelah pematangan, serta selama dormansi musim dingin, ketika akumulasi bebas penghalang dapat disertai dengan pelepasan unsur kimia dalam jumlah berlebih dalam fase padat (Kovalevsky, 1991).

Tumbuhan hiperakumulasi telah ditemukan dalam famili Brassicaceae, Euphorbiaceae, Asteraceae, Lamiaceae, dan Scrophulariaceae (Baker 1995). Yang paling dikenal dan dipelajari di antara mereka adalah Brassica juncea (sawi India) - tanaman yang mengembangkan biomassa besar dan mampu mengakumulasi Pb, Cr (VI), Cd, Cu, Ni, Zn, 90Sr, B dan Se (Nanda Kumar dkk. 1995; Salt dkk. 1995; Raskin dkk. 1994). Dari berbagai spesies tanaman yang diuji, B. juncea memiliki kemampuan yang paling menonjol untuk mengangkut timbal ke bagian udara, sementara mengumpulkan lebih dari 1,8% elemen ini di organ udara (dalam hal berat kering). Kecuali bunga matahari (Helianthus annuus) dan tembakau (Nicotiana tabacum), spesies tumbuhan lain yang tidak termasuk famili Brassicaceae memiliki koefisien bioavailabilitas kurang dari 1.

Menurut klasifikasi tanaman menurut respons terhadap keberadaan logam berat dalam media tanam, yang digunakan oleh banyak penulis asing, tanaman memiliki tiga strategi utama untuk tumbuh di tanah yang terkontaminasi logam:

Pengecualian logam.

Tanaman seperti itu mempertahankan konsentrasi logam yang rendah secara konstan meskipun ada variasi yang luas dalam konsentrasinya di dalam tanah, terutama mempertahankan logam di akar. Tanaman eksklusi mampu mengubah permeabilitas membran dan kapasitas pengikatan logam dari dinding sel atau melepaskan sejumlah besar agen pengkelat.

Indikator logam.

Ini termasuk spesies tanaman yang secara aktif mengakumulasi logam di bagian atas tanah dan umumnya mencerminkan tingkat kandungan logam di dalam tanah. Mereka toleran terhadap tingkat konsentrasi logam saat ini karena pembentukan senyawa pengikat logam ekstraseluler (kelator), atau mengubah sifat kompartemen logam dengan menyimpannya di area yang tidak peka terhadap logam. Spesies tumbuhan yang mengakumulasi logam. Tumbuhan yang termasuk dalam kelompok ini dapat mengakumulasi logam dalam biomassa di atas permukaan tanah pada konsentrasi yang jauh lebih tinggi daripada di dalam tanah. Baker dan Brooks mendefinisikan hiperakumulator logam sebagai tanaman yang mengandung lebih dari 0,1%, yaitu lebih dari 1000 mg/g tembaga, kadmium, kromium, timbal, nikel, kobalt atau 1% (lebih dari 10.000 mg/g) seng dan mangan dalam berat kering. Untuk logam langka, nilai ini lebih dari 0,01% berdasarkan berat kering. Para peneliti mengidentifikasi spesies hiperakumulatif dengan mengumpulkan tanaman dari daerah di mana tanah mengandung logam melebihi konsentrasi latar belakang, seperti di daerah yang terkontaminasi atau singkapan tubuh bijih. Fenomena hiperakumulasi menimbulkan banyak pertanyaan bagi para peneliti. Misalnya, apa pentingnya akumulasi logam dalam konsentrasi yang sangat beracun bagi tanaman. Jawaban akhir untuk pertanyaan ini belum diterima, tetapi ada beberapa hipotesis utama. Diyakini bahwa tanaman tersebut memiliki sistem penyerapan ion yang ditingkatkan (hipotesis penyerapan "tidak disengaja") untuk melakukan fungsi fisiologis tertentu yang belum diselidiki. Dipercaya juga bahwa hiperakumulasi adalah salah satu jenis toleransi tanaman terhadap kandungan logam yang tinggi di lingkungan tumbuh.

Kehadiran konsentrasi logam yang tinggi di tanah menyebabkan akumulasi mereka di flora liar dan tanaman pertanian, yang disertai dengan kontaminasi rantai makanan. Konsentrasi logam yang tinggi membuat tanah tidak cocok untuk pertumbuhan tanaman, dan karena itu keanekaragaman hayati terganggu. Tanah yang terkontaminasi logam berat dapat diperbaiki dengan cara kimia, fisik dan biologis. Secara umum, mereka dapat diklasifikasikan menjadi dua kategori.

Metode ex-situ membutuhkan pemindahan tanah yang terkontaminasi untuk penanaman di tempat atau di luar lokasi, dan pengembalian tanah yang diolah ke lokasi aslinya. Urutan metode ex situ yang digunakan untuk membersihkan tanah yang terkontaminasi meliputi penggalian, detoksifikasi dan/atau dekomposisi kontaminan dengan cara fisik atau kimia, sehingga kontaminan distabilkan, diendapkan, diimobilisasi, dibakar atau didekomposisi.

Metode in-situ melibatkan pembersihan tanah yang terkontaminasi tanpa menggalinya. Reed dkk. mendefinisikan teknologi remediasi in-situ sebagai degradasi atau transformasi kontaminan, imobilisasi untuk mengurangi bioavailabilitas, dan pemisahan kontaminan dari tanah. Metode in-situ lebih disukai daripada metode ex-situ karena biayanya yang rendah dan efeknya yang lembut terhadap ekosistem. Metode ex situ tradisional melibatkan pemindahan tanah yang terkontaminasi logam berat dan menguburnya, yang bukan merupakan pilihan yang optimal karena mengubur tanah yang terkontaminasi di luar lokasi hanya memindahkan masalah kontaminasi ke tempat lain; namun, ada risiko tertentu yang terkait dengan pengangkutan tanah yang terkontaminasi. Pengenceran logam berat ke tingkat yang dapat diterima dengan menambahkan tanah bersih ke tanah yang terkontaminasi dan mencampurnya, menutupi tanah dengan bahan inert dapat menjadi alternatif untuk membersihkan tanah di dalam lokasi yang terkontaminasi.

Imobilisasi kontaminan anorganik dapat digunakan sebagai metode remediasi untuk tanah yang terkontaminasi logam berat. Hal ini dapat dicapai dengan kompleksasi kontaminan, atau dengan meningkatkan pH tanah dengan pengapuran. Menaikkan pH menurunkan kelarutan logam berat seperti Cd, Cu, Ni dan Zn dalam tanah. Meskipun risiko diambil oleh tanaman berkurang, konsentrasi logam di dalam tanah tetap tidak berubah. Sebagian besar teknologi pembersihan jalan tradisional ini menyebabkan kerusakan lebih lanjut pada lingkungan yang sudah rusak. Teknologi bioremediasi, yang disebut "fitoremediasi", melibatkan penggunaan tanaman hijau dan mikrobiota terkait untuk pengolahan in-situ tanah dan air tanah yang terkontaminasi. Gagasan menggunakan tanaman pengakumulasi logam untuk menghilangkan logam berat dan senyawa lainnya pertama kali diusulkan pada tahun 1983. Istilah "fitoremediasi" terdiri dari awalan Yunani phyto- (tanaman) yang melekat pada akar Latin remedium (pemulihan).

Filtrasi rimpang melibatkan penggunaan tanaman (baik terestrial dan akuatik) untuk menyerap, memusatkan dan menyimpan kontaminan di akar dari sumber air yang tercemar dengan konsentrasi kontaminan rendah. Metode ini dapat mengolah sebagian limbah industri, limpasan permukaan dari lahan dan fasilitas pertanian, atau drainase asam dari tambang dan tambang. Filtrasi rimpang dapat diterapkan pada timbal, kadmium, tembaga, nikel, seng dan kromium, yang sebagian besar tertahan oleh akar. Keuntungan dari rhizofiltrasi antara lain kemampuannya untuk digunakan baik "in-situ" dan "ex-situ" dan menggunakan spesies tanaman yang tidak hiperakumulator. Kemampuan bunga matahari, mustard India, tembakau, gandum hitam, bayam, dan jagung untuk menghilangkan timbal dari air limbah telah dipelajari, dengan bunga matahari menunjukkan efisiensi pembersihan tertinggi.

Fitostabilisasi digunakan terutama untuk pengolahan tanah, sedimen dan lumpur limbah dan tergantung pada kemampuan akar tanaman untuk membatasi mobilitas dan bioavailabilitas kontaminan di dalam tanah. Fitostabilisasi dilakukan dengan cara sorpsi, pengendapan dan kompleksasi logam. Tanaman mengurangi jumlah air yang merembes melalui tanah yang terkontaminasi, yang mencegah proses erosi, penetrasi kontaminan terlarut ke permukaan dan air tanah dan penyebarannya ke area yang tidak terkontaminasi. Keuntungan dari fitostabilisasi adalah bahwa metode ini tidak memerlukan penghilangan biomassa tanaman yang terkontaminasi. Namun, kelemahan utamanya adalah pelestarian kontaminan di dalam tanah, dan oleh karena itu penggunaan metode pemurnian ini harus disertai dengan pemantauan konten dan bioavailabilitas kontaminan secara konstan.

Fitoekstraksi adalah cara yang paling tepat untuk menghilangkan garam logam berat dari tanah tanpa merusak struktur dan kesuburan tanah. Beberapa penulis menyebut metode ini phytoaccumulation. Karena tanaman menyerap, mengkonsentrasikan dan mengendapkan logam beracun dan radionuklida dari tanah yang terkontaminasi dalam biomassa, ini adalah cara terbaik untuk membersihkan area dengan kontaminasi permukaan yang menyebar dan konsentrasi kontaminan yang relatif rendah. Ada dua strategi fitoekstraksi utama:

Fitoekstraksi dengan adanya kelat, atau fitoekstraksi terinduksi, di mana penambahan kelat buatan meningkatkan mobilitas dan penyerapan kontaminan logam;

Fitoekstraksi berurutan, di mana penghilangan logam tergantung pada kemampuan alami tanaman untuk memurnikan; pada saat yang sama, hanya jumlah penyemaian (penanaman) tanaman yang terkendali. Penemuan spesies hiperakumulatif lebih lanjut berkontribusi pada pengembangan teknologi ini. Untuk membuat teknologi ini layak secara realistis, tanaman harus mengekstraksi logam berat dalam konsentrasi besar dari akarnya, memindahkannya ke biomassa di atas permukaan tanah, dan menghasilkan biomassa tanaman dalam jumlah besar. Dalam hal ini, faktor-faktor seperti laju pertumbuhan, selektivitas unsur, ketahanan terhadap penyakit, dan cara panen menjadi penting. Namun, pertumbuhan yang lambat, sistem akar yang menyebar secara dangkal, dan produktivitas biomassa yang rendah membatasi penggunaan spesies hiperakumulatif untuk membersihkan area yang terkontaminasi logam berat.

Fitoevaporasi melibatkan penggunaan tanaman untuk menghilangkan kontaminan dari tanah, mengubahnya menjadi bentuk yang mudah menguap, dan transpirasi ke atmosfer. Fitoevaporasi digunakan terutama untuk menghilangkan merkuri dengan mengubah ion merkuri menjadi unsur merkuri yang kurang beracun. Kerugiannya adalah merkuri yang dilepaskan ke atmosfer kemungkinan akan didaur ulang melalui pengendapan dan kemudian dimasukkan kembali ke dalam ekosistem. Peneliti Amerika telah menemukan bahwa beberapa tanaman yang tumbuh pada substrat yang kaya selenium menghasilkan selenium yang mudah menguap dalam bentuk dimetil selenida dan dimetil diselenida. Ada laporan bahwa fitoevaporasi telah berhasil diterapkan pada tritium, isotop radioaktif hidrogen), yang meluruh menjadi helium stabil dengan waktu paruh sekitar 12 tahun. fitodegradasi. Dalam fitoremediasi bahan organik, metabolisme tanaman terlibat dalam pemulihan kontaminan melalui transformasi, dekomposisi, stabilisasi, atau penguapan polutan dari tanah dan air tanah. Fitodegradasi adalah penguraian zat-zat organik yang diserap oleh tumbuhan menjadi molekul-molekul yang lebih sederhana yang tergabung dalam jaringan tumbuhan.

Tanaman mengandung enzim yang dapat memecah dan mengubah limbah senjata, pelarut terklorinasi seperti trikloretilen dan herbisida lainnya. Enzim biasanya dehalogenase, oksigenase dan reduktase. Rhizodegradasi adalah penguraian senyawa organik di dalam tanah melalui aktivitas mikroba di zona akar (rizosfer) dan merupakan proses yang jauh lebih lambat daripada fitodegradasi. Metode fitoremediasi di atas dapat digunakan dengan cara yang kompleks. Dengan demikian, dapat dilihat dari tinjauan literatur bahwa fitoremediasi saat ini merupakan bidang penelitian yang berkembang pesat. Selama sepuluh tahun terakhir, para peneliti dari banyak negara di dunia telah menerima konfirmasi eksperimental, termasuk di lapangan, tentang prospek metode ini untuk membersihkan media yang tercemar dari kontaminan organik, anorganik, dan radionuklida.

Cara yang ramah lingkungan dan murah untuk membersihkan area yang terkontaminasi ini merupakan alternatif nyata dari metode tradisional untuk memulihkan lahan yang terganggu dan tercemar. Di Rusia, aplikasi komersial fitoremediasi untuk tanah yang terkontaminasi logam berat dan berbagai senyawa organik, seperti produk minyak bumi, masih dalam tahap awal. Studi skala besar diperlukan untuk mencari tanaman cepat tumbuh dengan kemampuan nyata untuk mengakumulasi kontaminan dari antara spesies dibudidayakan dan tumbuh liar karakteristik wilayah tertentu, konfirmasi eksperimental potensi fitoremediasi tinggi mereka, dan studi tentang cara untuk meningkatkannya. Area penelitian penting yang terpisah adalah studi tentang masalah pemanfaatan biomassa tanaman yang terkontaminasi untuk mencegah kontaminasi ulang berbagai komponen ekosistem dan masuknya kontaminan ke dalam rantai makanan.

Komposisi kimia tanah di berbagai wilayah adalah heterogen dan distribusi unsur-unsur kimia yang terkandung dalam tanah di seluruh wilayah tidak merata. Jadi, misalnya, karena sebagian besar dalam keadaan terdispersi, logam berat mampu membentuk ikatan lokal, di mana konsentrasinya ratusan dan ribuan kali lebih tinggi daripada tingkat Clarke.

Sejumlah elemen kimia diperlukan untuk fungsi normal tubuh. Kekurangan, kelebihan, atau ketidakseimbangannya dapat menyebabkan penyakit yang disebut mikroelemen 1 , atau endemia biogeokimia, yang dapat terjadi secara alami dan buatan. Dalam distribusinya, peran penting adalah air, serta produk makanan, di mana unsur-unsur kimia masuk dari tanah melalui rantai makanan.

Telah ditetapkan secara eksperimental bahwa persentase HM pada tanaman dipengaruhi oleh persentase HM di tanah, atmosfer, dan air (dalam kasus alga). Juga diperhatikan bahwa pada tanah dengan kandungan logam berat yang sama, tanaman yang sama memberikan hasil yang berbeda, meskipun kondisi iklimnya juga bertepatan. Kemudian ketergantungan produktivitas pada keasaman tanah ditemukan.

Kontaminasi tanah dengan kadmium, merkuri, timbal, arsenik, tembaga, seng dan mangan tampaknya menjadi yang paling banyak dipelajari. Pertimbangkan kontaminasi tanah dengan logam ini secara terpisah untuk masing-masing. 2

Kadmium (Cd)

Kandungan kadmium dalam kerak bumi kurang lebih 0,15 mg/kg. Kadmium terkonsentrasi di gunung berapi (dari 0,001 hingga 1,8 mg/kg), metamorf (dari 0,04 hingga 1,0 mg/kg) dan batuan sedimen (dari 0,1 hingga 11,0 mg/kg). Tanah yang dibentuk berdasarkan bahan sumber tersebut mengandung 0.1‑0.3; 0,1 - 1,0 dan 3,0 - 11,0 mg/kg kadmium, masing-masing.

Di tanah masam, kadmium hadir dalam bentuk Cd 2+ , CdCl + , CdSO 4 , dan di tanah berkapur - dalam bentuk Cd 2+ , CdCl + , CdSO 4 , CdHCO 3 + .

Penyerapan kadmium oleh tanaman turun secara signifikan ketika tanah asam diberi kapur. Dalam hal ini, peningkatan pH mengurangi kelarutan kadmium dalam kelembaban tanah, serta bioavailabilitas kadmium tanah. Dengan demikian, kandungan kadmium dalam daun bit pada tanah berkapur lebih rendah daripada kandungan kadmium pada tanaman yang sama pada tanah yang tidak diberi kapur. Efek serupa ditunjukkan untuk beras dan gandum -->.

Efek negatif dari peningkatan pH pada ketersediaan kadmium dikaitkan dengan penurunan tidak hanya dalam kelarutan kadmium dalam fase larutan tanah, tetapi juga dalam aktivitas akar, yang mempengaruhi penyerapan.

Kadmium agak tidak aktif di tanah, dan jika bahan yang mengandung kadmium ditambahkan ke permukaannya, sebagian besar tetap utuh.

Metode untuk menghilangkan kontaminan dari tanah termasuk menghilangkan lapisan yang terkontaminasi itu sendiri, menghilangkan kadmium dari lapisan, atau menutupi lapisan yang terkontaminasi. Kadmium dapat diubah menjadi senyawa kompleks yang tidak larut dengan agen pengkelat yang tersedia (misalnya, asam etilendiamintetraasetat). .

Karena penyerapan kadmium yang relatif cepat dari tanah oleh tanaman dan rendahnya tindakan beracun Pada konsentrasi biasa, kadmium dapat terakumulasi dalam tanaman dan memasuki rantai makanan lebih cepat daripada timbal dan seng. Oleh karena itu, kadmium menimbulkan bahaya terbesar bagi kesehatan manusia ketika limbah dimasukkan ke dalam tanah.

Prosedur untuk meminimalkan jumlah kadmium yang dapat masuk ke rantai makanan manusia dari tanah yang terkontaminasi adalah tanah tanaman, tidak digunakan untuk makanan atau tanaman yang menyerap sedikit kadmium.

Secara umum, tanaman di tanah asam menyerap lebih banyak kadmium daripada di tanah netral atau basa. Oleh karena itu, pengapuran tanah masam merupakan cara yang efektif untuk mengurangi jumlah kadmium yang diserap.

Merkuri (Hg)

Merkuri ditemukan di alam dalam bentuk uap logam Hg 0 yang terbentuk selama penguapannya dari kerak bumi; dalam bentuk garam anorganik Hg (I) dan Hg (II), dan dalam bentuk senyawa organik metilmerkuri CH 3 Hg +, turunan monometil- dan dimetil dari CH 3 Hg + dan (CH 3) 2 Hg.

Merkuri terakumulasi di cakrawala atas (0-40 cm) tanah dan bermigrasi secara lemah ke lapisan yang lebih dalam. Senyawa merkuri adalah zat tanah yang sangat stabil. Tanaman yang tumbuh di tanah yang terkontaminasi merkuri menyerap sejumlah besar unsur dan menumpuknya dalam konsentrasi yang berbahaya, atau tidak tumbuh.

Timbal (Pb)

Menurut data percobaan yang dilakukan di bawah kondisi budidaya pasir dengan pengenalan konsentrasi ambang batas tanah Hg (25 mg/kg) dan Pb (25 mg/kg) dan melebihi ambang batas sebesar 2-20 kali, tanaman oat tumbuh dan berkembang biasanya sampai tingkat tertentu polusi. Ketika konsentrasi logam meningkat (untuk Pb mulai dari dosis 100 mg/kg), penampilan tanaman. Pada dosis logam yang ekstrim, tanaman mati dalam waktu tiga minggu dari awal percobaan. Kandungan logam dalam komponen biomassa didistribusikan dalam urutan sebagai berikut: akar - bagian atas tanah - butir.

Total asupan timbal ke atmosfer (dan, akibatnya, sebagian ke dalam tanah) dari kendaraan di Rusia pada tahun 1996 diperkirakan sekitar 4,0 ribu ton, termasuk 2,16 ribu ton yang disumbangkan oleh angkutan barang. Beban timbal maksimum berada di wilayah Moskow dan Samara, diikuti oleh wilayah Kaluga, Nizhny Novgorod, Vladimir dan subjek lain dari Federasi Rusia yang terletak di bagian tengah wilayah Eropa Rusia dan Kaukasus Utara. Emisi timbal absolut terbesar diamati di wilayah Ural (685 t), Volga (651 t) dan Siberia Barat (568 t). Dan dampak paling buruk dari emisi timbal dicatat di wilayah Tatarstan, Krasnodar dan Stavropol, Rostov, Moskow, Leningrad, Nizhny Novgorod, Volgograd, Voronezh, Saratov, dan Samara (surat kabar “ Dunia hijau”, edisi khusus No. 28 Tahun 1997).

Arsenik (As)

Arsenik ditemukan di lingkungan dalam berbagai bentuk kimia yang stabil. Dua keadaan oksidasi utamanya adalah As(III) dan As(V). Di alam, arsenik pentavalen umum dalam bentuk berbagai senyawa anorganik, meskipun arsenik trivalen mudah ditemukan di air, terutama dalam kondisi anaerobik.

Tembaga(cu)

Mineral tembaga alami dalam tanah termasuk sulfat, fosfat, oksida, dan hidroksida. Tembaga sulfida dapat terbentuk di tanah yang berdrainase buruk atau tergenang di mana kondisi reduksi dapat direalisasikan. Mineral tembaga biasanya terlalu larut untuk tetap berada di tanah pertanian yang dikeringkan secara bebas. dalam keadaan tercemar tanah logam, bagaimanapun, lingkungan kimia dapat dikendalikan oleh proses non-kesetimbangan yang mengarah pada akumulasi fase padat metastabil. Diasumsikan bahwa kovellit (CuS) atau kalkopirit (CuFeS 2) juga dapat ditemukan di tanah yang tercemar tembaga yang direstorasi.

Jejak tembaga dapat hadir sebagai inklusi sulfida terpisah dalam silikat dan dapat menggantikan kation dalam phyllosilicate secara isomorfik. Mineral lempung yang tidak seimbang dengan muatan tidak secara spesifik menyerap tembaga, sedangkan oksida dan hidroksida besi dan mangan menunjukkan afinitas spesifik yang sangat tinggi terhadap tembaga. Senyawa organik dengan berat molekul tinggi mampu menjadi penyerap padat untuk tembaga, sedangkan zat organik dengan berat molekul rendah cenderung membentuk kompleks yang dapat larut.

Kompleksitas komposisi tanah membatasi kemungkinan pemisahan kuantitatif senyawa tembaga menjadi bentuk kimia tertentu. menunjuk ke -->Kehadiran massa besar konglomerat tembaga ditemukan baik dalam zat organik dan dalam oksida Fe dan Mn. Masuknya limbah yang mengandung tembaga atau garam tembaga anorganik meningkatkan konsentrasi senyawa tembaga di dalam tanah, yang mampu diekstraksi dengan reagen yang relatif ringan; dengan demikian, tembaga dapat ditemukan di tanah dalam bentuk kimia yang labil. Tetapi elemen yang mudah larut dan tergantikan - tembaga - membentuk sejumlah kecil bentuk yang mampu diserap oleh tanaman, biasanya kurang dari 5% dari total kandungan tembaga di dalam tanah.

Toksisitas tembaga meningkat dengan meningkatnya pH tanah dan kapasitas tukar kation tanah yang rendah. Pengayaan tembaga karena ekstraksi hanya terjadi di lapisan permukaan tanah, dan tanaman dengan sistem akar yang dalam tidak menderita karenanya.

Lingkungan dan nutrisi tanaman dapat mempengaruhi fitotoksisitas tembaga. Misalnya, keracunan tembaga pada padi di lahan datar terlihat jelas ketika tanaman disiram dengan air dingin daripada air hangat. Faktanya adalah bahwa aktivitas mikrobiologis ditekan di tanah yang dingin dan menciptakan kondisi reduksi di tanah yang akan berkontribusi pada pengendapan tembaga dari larutan.

Fitotoksisitas untuk tembaga terjadi awalnya dari 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. Pengenalan zat organik ke dalam tanah yang terkontaminasi tembaga dapat mengurangi toksisitas karena adsorpsi logam terlarut oleh substrat organik (dalam hal ini, ion Cu2+ diubah menjadi senyawa kompleks yang kurang dapat diakses oleh tanaman) atau dengan meningkatkan mobilitas Cu2+ ion dan mencuci mereka keluar dari tanah dalam bentuk kompleks organocopper larut.

Seng (Zn)

Seng dapat ditemukan di dalam tanah dalam bentuk oksosulfat, karbonat, fosfat, silikat, oksida dan hidroksida. Ini senyawa anorganik metastabil di lahan pertanian yang dikeringkan dengan baik. Rupanya, sfalerit ZnS adalah bentuk termodinamika dominan di kedua tanah tereduksi dan teroksidasi. Beberapa asosiasi seng dengan fosfor dan klorin terbukti dalam sedimen berkurang terkontaminasi dengan logam berat. Oleh karena itu, garam seng yang relatif larut harus ditemukan di tanah yang kaya logam.

Seng secara isomorfik digantikan oleh kation lain dalam mineral silikat dan dapat tersumbat atau diendapkan bersama dengan mangan dan besi hidroksida. Filosilikat, karbonat, oksida logam terhidrasi, dan senyawa organik menyerap seng dengan baik, menggunakan situs pengikatan spesifik dan non-spesifik.

Kelarutan seng meningkat di tanah masam, serta dalam formasi kompleks dengan ligan organik dengan berat molekul rendah. Kondisi reduksi dapat menurunkan kelarutan seng karena terbentuknya ZnS yang tidak larut.

Fitotoksisitas seng biasanya memanifestasikan dirinya ketika akar tanaman bersentuhan dengan larutan seng berlebih di dalam tanah. Pengangkutan seng melalui tanah terjadi melalui pertukaran dan difusi, proses terakhir menjadi dominan di tanah dengan kandungan seng rendah. Transportasi metabolik lebih signifikan di tanah tinggi seng, di mana konsentrasi seng larut relatif stabil.

Mobilitas seng dalam tanah meningkat dengan adanya agen pengkelat (alami atau sintetis). Peningkatan konsentrasi seng terlarut yang disebabkan oleh pembentukan kelat terlarut mengkompensasi penurunan mobilitas karena peningkatan ukuran molekul. Konsentrasi seng dalam jaringan tanaman, serapan total, dan gejala keracunan berkorelasi positif dengan konsentrasi seng dalam larutan pencuci akar tanaman.

Ion Zn 2+ bebas sebagian besar diserap oleh sistem akar tanaman; oleh karena itu, pembentukan kelat terlarut berkontribusi pada kelarutan logam ini dalam tanah, dan reaksi ini mengkompensasi berkurangnya ketersediaan seng dalam bentuk kelat.

Bentuk awal kontaminasi logam mempengaruhi potensi toksisitas seng: ketersediaan seng untuk tanaman di tanah yang dipupuk dengan kandungan total setara logam ini berkurang dalam seri ZnSO 4 >lumpur>kompos sampah.

Sebagian besar percobaan pada kontaminasi tanah dengan lumpur yang mengandung Zn tidak menunjukkan penurunan hasil atau fitotoksisitas yang jelas; namun, aplikasi jangka panjang mereka pada tingkat yang tinggi dapat merusak tanaman. Aplikasi sederhana seng dalam bentuk ZnSO 4 menyebabkan penurunan pertumbuhan tanaman di tanah masam, sementara aplikasi seng jangka panjang di tanah yang hampir netral tidak diperhatikan.

Tingkat toksisitas dalam seng mencapai tanah pertanian biasanya karena seng permukaan; biasanya tidak menembus lebih dalam dari 15-30 cm Akar dalam tanaman tertentu dapat menghindari kontak dengan seng berlebih karena lokasinya di lapisan tanah yang tidak terkontaminasi.

Pengapuran tanah yang terkontaminasi dengan seng mengurangi konsentrasi yang terakhir di tanaman lapangan. Aditif NaOH atau Ca(OH) 2 mengurangi toksisitas seng pada sayuran yang ditanam di tanah gambut tinggi seng, meskipun di tanah ini penyerapan seng oleh tanaman sangat terbatas. Kekurangan zat besi yang disebabkan oleh seng dapat dihilangkan dengan menerapkan kelat besi atau FeSO 4 ke tanah atau langsung ke daun. Penghapusan fisik atau pembuangan lapisan atas yang terkontaminasi seng sama sekali dapat menghindari efek toksik logam pada tanaman.

mangan

Di dalam tanah, mangan ditemukan dalam tiga keadaan oksidasi: +2, +3, +4. Sebagian besar, logam ini berasosiasi dengan mineral primer atau dengan oksida logam sekunder. Di dalam tanah, jumlah mangan berfluktuasi pada level 500 - 900 mg/kg.

Kelarutan Mn 4+ sangat rendah; mangan trivalen sangat tidak stabil di tanah. Sebagian besar mangan dalam tanah hadir sebagai Mn 2+ , sedangkan di tanah yang diaerasi dengan baik, sebagian besar dalam fase padat hadir sebagai oksida, di mana logam berada dalam keadaan oksidasi IV; di tanah dengan aerasi yang buruk, mangan secara perlahan direduksi oleh lingkungan mikroba dan masuk ke dalam larutan tanah, sehingga menjadi sangat mobile.

Kelarutan Mn2+ meningkat secara signifikan pada pH rendah, tetapi penyerapan mangan oleh tanaman menurun.

Toksisitas mangan sering terjadi di mana kadar mangan total sedang hingga tinggi, pH tanah cukup rendah, dan ketersediaan oksigen tanah juga rendah (yaitu, kondisi reduksi ada). Untuk menghilangkan pengaruh kondisi tersebut, pH tanah harus ditingkatkan dengan pengapuran, upaya harus dilakukan untuk memperbaiki drainase tanah, mengurangi aliran air, yaitu. umumnya memperbaiki struktur tanah.