Logam berat (HM) mencakup lebih dari 40 unsur kimia dari tabel periodik D. I. Mendeleev, yang massa atomnya lebih dari 50 satuan massa atom (sma). Ini adalah Pb, Zn, Cd, Hg, Cu, Mo, Mn, Ni, Sn, Co, dll.
Konsep "logam berat" yang ada tidak ketat, karena unsur-unsur bukan logam sering disebut sebagai TM, misalnya As, Se, dan kadang-kadang bahkan F, Be dan unsur-unsur lain, yang massa atomnya kurang dari 50 sma.
Ada banyak mikro di antara HM yang secara biologis penting bagi organisme hidup. Mereka adalah komponen penting dan tak tergantikan dari biokatalis dan bioregulator dari proses fisiologis yang paling penting. Namun, kandungan HM yang berlebihan di berbagai objek biosfer memiliki efek depresi dan bahkan toksik pada organisme hidup.
Sumber HM yang masuk ke dalam tanah terbagi menjadi alam (pelapukan batuan dan mineral, proses erosi, aktivitas vulkanik) dan buatan (penambangan dan pengolahan mineral, pembakaran bahan bakar, dampak kendaraan, pertanian, dll.) Lahan pertanian, selain pencemaran melalui atmosfir, juga tercemar HM khususnya, saat menggunakan pestisida, pupuk mineral dan organik, pengapuran, penggunaan air limbah. Baru-baru ini, para ilmuwan telah memberikan perhatian khusus pada tanah perkotaan. Yang terakhir ini mengalami tekanan teknogenik yang signifikan, salah satunya adalah pencemaran HM.
Meja 3.14 dan 3.15 menunjukkan sebaran HM di berbagai objek biosfer dan sumber HM yang masuk ke lingkungan.
Tabel 3.14
| Elemen | Tanah | Air tawar | Perairan laut | Tanaman | Hewan (dalam jaringan otot) |
| M N | 1000 | 0,008 | 0,0002 | 0,3-1000 | 0,2-2,3 |
| Zn | 90 (1-900) | 0,015 | 0,0049 | 1,4-600 | 240 |
| Cu | 30 (2-250) | 0,003 | 0,00025 | 4-25 | 10 |
| Bersama | 8 (0,05-65) | 0,0002 | 0,00002 | 0,01-4,6 | 0,005-1 |
| Pb | 35 (2-300) | 0,003 | 0,00003 | 0,2-20 | 0,23-3,3 |
| CD | 0,35 (0,01-2) | 0,0001 | - | 0,05-0,9 | 0,14-3,2 |
| HG | 0,06 | 0,0001 | 0,00003 | 0,005-0,02 | 0,02-0,7 |
| Sebagai | 6 | 0,0005 | 0,0037 | 0,02-7 | 0,007-0,09 |
| Se | 0,4 (0,01-12) | 0,0002 | 00,0002 | 0,001-0,5 | 0,42-1,9 |
| F | 200 | 0,1 | 1,3 | 0,02-24 | 0,05 |
| B | 20 (2-270) | 0,15 | 4,44 | 8-200 | 0,33-1 |
| Mo | 1,2 (0,1-40) | 0,0005 | 0,01 | 0,03-5 | 0,02-0,07 |
| Cr | 70 (5-1500) | 0,001 | 0,0003 | 0,016-14 | 0,002-0,84 |
| Ni | 50 (2-750) | 0,0005 | 0,00058 | 0,02-4 | 1-2 |
Tabel 3.15
Sumber pencemaran lingkungan TM
Ujung meja. 3.4
HM muncul ke permukaan tanah dalam berbagai bentuk. Ini adalah oksida dan berbagai garam logam, baik larut dan praktis tidak larut dalam air (sulfida, sulfat, arsenit, dll.). Dalam komposisi emisi dari perusahaan pengolahan bijih dan perusahaan metalurgi non-ferrous - sumber utama pencemaran lingkungan HM - sebagian besar logam (70-90%) dalam bentuk oksida.
Begitu berada di permukaan tanah, HM dapat terakumulasi atau menghilang, tergantung pada sifat hambatan geokimia yang melekat di wilayah tertentu.
Sebagian besar HM memasuki permukaan tanah tetap di cakrawala humus atas. HMS diserap pada permukaan partikel tanah, mengikat bahan organik tanah, khususnya dalam bentuk senyawa organik unsur, terakumulasi dalam hidroksida besi, merupakan bagian dari kisi kristal mineral lempung, memberikan mineralnya sendiri sebagai hasil isomorfik. Substitusi, berada dalam keadaan larut dalam kelembaban tanah dan dalam keadaan gas di udara tanah, merupakan bagian integral dari biota tanah.
Tingkat mobilitas HM tergantung pada lingkungan geokimia dan tingkat dampak teknogenik. Distribusi ukuran partikel yang berat dan kandungan bahan organik yang tinggi menyebabkan pengikatan HMs ke tanah. Peningkatan nilai pH meningkatkan penyerapan logam pembentuk kation (tembaga, seng, nikel, merkuri, timbal, dll.) dan meningkatkan mobilitas logam pembentuk anion (molibdenum, kromium, vanadium, dll.). Penguatan kondisi pengoksidasi meningkatkan kemampuan migrasi logam. Akibatnya, menurut kemampuan mengikat sebagian besar HM, tanah membentuk baris berikut: serozem> chernozem> tanah soddy-podsolik.
Durasi tinggal komponen pencemar di tanah jauh lebih lama daripada di bagian lain biosfer, dan pencemaran tanah, terutama HM, praktis abadi. Logam, terakumulasi di dalam tanah, secara perlahan dihilangkan selama pencucian, konsumsi oleh tanaman, erosi dan deflasi (Kabata-Pendias, Pendias, 1989). Periode setengah penghilangan (atau penghilangan setengah dari konsentrasi awal) HM sangat bervariasi untuk berbagai elemen, tetapi periode waktu yang cukup lama: untuk Zn - dari 70 hingga 510 tahun; untuk Cd - dari 13 hingga 110 tahun; untuk Cu - dari 310 hingga 1500 tahun dan untuk Pb - 2 - dari 740 hingga 5900 tahun (Sadovskaya, 1994).
Pencemaran tanah dengan HM memiliki dua sisi negatif sekaligus. Pertama, masuk melalui rantai makanan dari tanah ke tanaman, dan dari sana ke dalam tubuh hewan dan manusia, HM menyebabkan penyakit serius di dalamnya - peningkatan insiden populasi dan penurunan harapan hidup, serta penurunan kuantitas dan kualitas hasil panen tanaman pertanian dan hasil peternakan.
Kedua, terakumulasi dalam jumlah besar di tanah, HM mampu mengubah banyak sifat-sifatnya. Pertama-tama, perubahan mempengaruhi sifat biologis tanah: jumlah total mikroorganisme berkurang, komposisi spesies (keanekaragaman) berkurang, struktur mikrobiocenosis berubah, intensitas proses mikrobiologi utama dan aktivitas enzim tanah berkurang, dll. tanah, seperti keadaan humus, struktur, pH lingkungan, dll. Hasilnya adalah sebagian, dan dalam beberapa kasus, hilangnya kesuburan tanah sepenuhnya.
Di alam, ada wilayah dengan kandungan HM yang tidak mencukupi atau berlebih di dalam tanah. Kandungan HM yang abnormal dalam tanah disebabkan oleh dua kelompok alasan: fitur biogeokimia ekosistem dan pengaruh aliran materi teknogenik. Dalam kasus pertama, daerah di mana konsentrasi unsur kimia lebih tinggi atau lebih rendah dari tingkat optimal untuk organisme hidup disebut anomali geokimia alami, atau provinsi biogeokimia. Di sini, kandungan unsur yang tidak normal disebabkan oleh alasan alami - kekhasan batuan induk, proses pembentukan tanah, adanya anomali bijih. Dalam kasus kedua, wilayah tersebut disebut anomali geokimia teknogenik. Tergantung pada skalanya, mereka dibagi menjadi global, regional dan lokal.
Tanah, tidak seperti komponen lingkungan alam lainnya, tidak hanya secara geokimia mengakumulasi komponen polusi, tetapi juga bertindak sebagai penyangga alami yang mengontrol transfer unsur dan senyawa kimia ke atmosfer, hidrosfer, dan materi hidup.
Berbagai tumbuhan, hewan, dan manusia memerlukan komposisi tanah dan air tertentu untuk kehidupannya. Di tempat-tempat anomali geokimia, transfer penyimpangan dari norma dalam komposisi mineral di sepanjang seluruh rantai makanan terjadi, memperburuk.
Akibat gangguan nutrisi mineral, perubahan komposisi spesies fito, kebun binatang dan mikrobocenosis, penyakit bentuk tumbuhan liar, penurunan kuantitas dan kualitas hasil tanaman pertanian dan hasil peternakan, peningkatan dalam morbiditas populasi dan penurunan harapan hidup diamati (Tabel 3.15). Mekanisme aksi toksik TM disajikan dalam tabel. 3.16.
Tabel 3.15
Gangguan fisiologis pada tanaman dengan kelebihan dan kekurangan kandungan HM di dalamnya (menurut Kovalevsky, Andrianova, 1970; Kabata-pendias,
pendia, 1989)
| Elemen | Gangguan fisiologis | |
| dengan kekurangan | Berlebihan | |
| Cu | Klorosis, layu, melanisme, pucuk bengkok putih, pembentukan malai melemah, lignifikasi terganggu, pucuk pohon kering | Daun hijau tua, seperti pada klorosis yang diinduksi Fe; akar yang tebal, pendek, atau seperti kawat berduri penekanan formasi tunas |
| Zn | Klorosis interveinal (terutama pada monokotil), pertumbuhan kerdil, daun roset pohon, titik-titik ungu-merah pada daun | Klorosis dan nekrosis ujung daun, klorosis interveinal daun muda, keterlambatan pertumbuhan tanaman secara keseluruhan, akar rusak yang terlihat seperti kawat berduri |
| CD | - | Tepi daun coklat, klorosis, urat dan tangkai daun kemerahan, daun bengkok dan akar coklat terbelakang |
| HG | - | Beberapa penghambatan tunas dan akar, klorosis daun dan bintik-bintik coklat pada mereka |
| Pb | - | Fotosintesis menurun, daun hijau tua, daun tua menggulung, dedaunan kerdil, akar pendek berwarna coklat |
Tabel 3.16
Mekanisme kerja toksisitas TM (menurut Torshin et al., 1990)
| Elemen | Tindakan |
| Cu, Zn, Cd, Hg, Pb | Efek pada permeabilitas membran, reaksi dengan SH - kelompok sistein dan metionin |
| Pb | Mengubah struktur tiga dimensi protein |
| Cu, Zn, Hg, Ni | Pembentukan kompleks dengan fosfolipid |
| Ni | Pembentukan kompleks dengan albumin |
| penghambatan enzim: | |
| Hg2 + | alkali fosfatase, gluko-6-fosfatase, laktat dehidrogenase |
| Cd2 + | adenosin trifosfatase, alkohol dehidrogenase, amilase, karbonat anhidrase, karboksipeptidase (pentidase), glutamatoksaloasetat transaminase |
| Pb2 + | asetilkolinesterase, alkali fosfatase, ATPase |
| Ni2 + | karbonat anhidrase, sitokrom oksidase, benzopiren hidroksilase |
Efek toksik HM pada sistem biologis terutama disebabkan oleh fakta bahwa mereka dengan mudah mengikat gugus sulfhidril protein (termasuk enzim), menekan sintesisnya dan dengan demikian mengganggu metabolisme dalam tubuh.
Organisme hidup telah mengembangkan berbagai mekanisme resistensi terhadap HM: dari reduksi ion HM menjadi senyawa yang kurang toksik hingga aktivasi sistem transpor ion yang secara efisien dan spesifik menghilangkan ion toksik dari sel ke lingkungan eksternal.
Konsekuensi paling signifikan dari dampak HM pada organisme hidup, yang memanifestasikan dirinya pada tingkat biogeocenotic dan biosfer organisasi materi hidup, adalah untuk memblokir oksidasi bahan organik. Hal ini menyebabkan penurunan laju mineralisasi dan akumulasi dalam ekosistem. Pada saat yang sama, peningkatan konsentrasi bahan organik menyebabkan pengikatan HM padanya, yang untuk sementara mengurangi beban ekosistem. Penurunan laju dekomposisi bahan organik karena penurunan jumlah organisme, biomassanya, dan intensitas aktivitas vital dianggap sebagai reaksi pasif ekosistem terhadap polusi HM. Organisme secara aktif menahan beban antropogenik hanya selama akumulasi seumur hidup logam dalam tubuh dan kerangka. Spesies yang paling tahan bertanggung jawab untuk proses ini.
Resistensi organisme hidup, terutama tanaman, terhadap konsentrasi HMS yang tinggi dan kemampuannya untuk mengakumulasi logam dalam konsentrasi tinggi dapat menimbulkan bahaya besar bagi kesehatan manusia, karena memungkinkan penetrasi polutan ke dalam rantai makanan. Tergantung pada kondisi geokimia produksi, makanan manusia yang berasal dari tumbuhan dan hewan dapat memenuhi kebutuhan manusia akan unsur mineral, kekurangan atau kelebihannya, menjadi lebih beracun, menyebabkan penyakit dan bahkan kematian (Tabel 3.17).
Tabel 3.17
Efek TM pada tubuh manusia (Kovalsky, 1974; Ensiklopedia medis singkat, 1989; Torshin et al., 1990; Efek pada tubuh .., 1997; Buku pegangan toksikologi .., 1999)
| Elemen | Kelainan fisiologis | |
| dengan kekurangan | Berlebihan | |
| M N | Penyakit pada sistem rangka | Demam, radang paru-paru, kerusakan sistem saraf pusat (mangan parkinsonism), gout endemik, gangguan sirkulasi darah, fungsi gastrointestinal, infertilitas |
| Cu | Kelemahan, anemia, leukemia, penyakit pada sistem kerangka, gangguan koordinasi gerakan | Penyakit akibat kerja, hepatitis, penyakit Wilson. Mempengaruhi ginjal, hati, otak, mata |
| Zn | Nafsu makan berkurang, deformasi tulang, pertumbuhan kerdil, penyembuhan luka dan luka bakar yang lama, penglihatan yang buruk, miopia | Pengurangan karsinogenisitas, anemia, penghambatan proses oksidatif, dermatitis |
| Pb | - | Neuropati ensefalo timbal, gangguan metabolisme, penghambatan reaksi enzimatik, defisiensi vitamin, anemia, multiple sclerosis. Merupakan bagian dari sistem kerangka, bukan kalsium |
| CD | - | Gangguan gastrointestinal, gangguan pernapasan, anemia, tekanan darah tinggi, kerusakan ginjal, penyakit itai-itai, proteinuria, osteoporosis, efek mutagenik dan karsinogenik |
| HG | - | Lesi pada sistem saraf pusat dan saraf perifer, infantilisme, gangguan reproduksi, stomatitis, penyakit Minamata, penuaan dini |
| Bersama | Gondok endemik | - |
| Ni | - | Dermatitis, gangguan hematopoiesis, karsinogenisitas, embriotoksikosis, neuropati myelo-optik subakut |
| Cr | - | Dermatitis, karsinogenisitas |
| V | - | Penyakit pada sistem kardiovaskular |
HM yang berbeda menimbulkan ancaman bagi kesehatan manusia pada tingkat yang berbeda-beda. Yang paling berbahaya adalah Hg, Cd, Pb (Tabel 3.18).
Tabel 3.18
Kelas polutan menurut bahayanya (GOST 17.4.1.02-83)
Persoalan penjatahan kandungan HM dalam tanah sangat sulit. Solusinya harus didasarkan pada pengakuan multifungsi tanah. Dalam proses penjatahan, tanah dapat dipertimbangkan dari berbagai posisi: sebagai tubuh alami; sebagai habitat dan substrat bagi tumbuhan, hewan dan mikroorganisme; sebagai objek dan alat produksi pertanian dan industri; sebagai reservoir alami yang mengandung mikroorganisme patogen. Pengaturan kandungan HM dalam tanah harus dilakukan berdasarkan prinsip ekologi tanah, yang menyangkal kemungkinan menemukan nilai yang seragam untuk semua tanah.
Ada dua pendekatan utama untuk masalah remediasi tanah yang terkontaminasi HM. Yang pertama ditujukan untuk membersihkan tanah dari HM. Pemurnian dapat dilakukan dengan pelindian, dengan mengekstraksi HM dari tanah dengan bantuan tanaman, dengan menghilangkan lapisan tanah atas yang terkontaminasi, dll. Pendekatan kedua didasarkan pada memperbaiki HM di dalam tanah, mengubahnya menjadi bentuk yang tidak larut dalam air dan tidak dapat diakses oleh organisme hidup. Untuk ini, diusulkan untuk memasukkan ke dalam tanah bahan organik, pupuk mineral fosfor, resin penukar ion, zeolit alam, batubara coklat, pengapuran tanah, dll. Namun, metode apa pun untuk memperbaiki HM di tanah memiliki durasinya sendiri. Cepat atau lambat, sebagian HM akan kembali memasuki larutan tanah, dan dari sana menjadi organisme hidup.
Dengan demikian, logam berat mencakup lebih dari 40 unsur kimia, yang massa atomnya lebih dari 50 sma. makan. Ini adalah Pb, Zn, Cd, Hg, Cu, Mo, Mn, Ni, Sn, Co, dll. Di antara TM ada banyak elemen jejak, yang merupakan komponen penting dan tak tergantikan dari biokatalis dan bioregulator dari proses fisiologis yang paling penting. Namun, kandungan HM yang berlebihan di berbagai objek biosfer memiliki efek depresi dan bahkan toksik pada organisme hidup.
Sumber HM yang masuk ke dalam tanah terbagi menjadi alam (pelapukan batuan dan mineral, proses erosi, aktivitas vulkanik) dan buatan (penambangan dan pengolahan mineral, pembakaran bahan bakar, pengaruh kendaraan, pertanian, dll).
HM muncul ke permukaan tanah dalam berbagai bentuk. Ini adalah oksida dan berbagai garam logam, keduanya larut dan praktis tidak larut dalam air.
Konsekuensi ekologis pencemaran tanah dengan HM tergantung pada parameter pencemaran, kondisi geokimia dan stabilitas tanah. Parameter pencemaran meliputi sifat logam, yaitu sifat kimia dan racunnya, kandungan logam dalam tanah, bentuk senyawa kimia, periode dari saat pencemaran, dll. Kondisi basa dan redoks, aktivitas mikrobiologi dan proses biokimia, dll.
Resistensi organisme hidup, terutama tanaman, terhadap konsentrasi HMS yang tinggi dan kemampuannya untuk mengakumulasi logam dalam konsentrasi tinggi dapat menimbulkan bahaya besar bagi kesehatan manusia, karena memungkinkan penetrasi polutan ke dalam rantai makanan.
Saat menstandarisasi kandungan HM dalam tanah, polifungsi tanah harus diperhitungkan. Tanah dapat dianggap sebagai tubuh alami, sebagai habitat dan substrat bagi tumbuhan, hewan dan mikroorganisme, sebagai objek dan sarana produksi pertanian dan industri, sebagai reservoir alami yang mengandung mikroorganisme patogen, sebagai bagian dari biogeocenosis terestrial dan biosfer. secara keseluruhan.
Standarisasi kandungan logam berat
di tanah dan tanaman sangat sulit karena ketidakmungkinan untuk sepenuhnya memperhitungkan semua faktor lingkungan alam. Jadi, perubahan hanya pada sifat agrokimia tanah (reaksi lingkungan, kandungan humus, tingkat kejenuhan dengan basa, komposisi granulometrik) dapat menurunkan atau meningkatkan kandungan logam berat pada tanaman beberapa kali lipat. Ada data yang bertentangan bahkan pada konten latar belakang beberapa logam. Hasil yang dikutip oleh para peneliti terkadang berbeda 5-10 kali.
Banyak skala yang disarankan
pengaturan lingkungan logam berat. Dalam beberapa kasus, konsentrasi maksimum yang diizinkan dianggap sebagai kandungan logam tertinggi yang diamati di tanah antropogenik biasa, di lain - konten, yang merupakan fitotoksisitas pembatas. Dalam kebanyakan kasus, MPC diusulkan untuk logam berat, yang beberapa kali melebihi norma atas.
Untuk mengkarakterisasi polusi teknogenik
logam berat menggunakan faktor konsentrasi yang sama dengan rasio konsentrasi unsur dalam tanah yang terkontaminasi dengan konsentrasi latar belakangnya. Ketika terkontaminasi dengan beberapa logam berat, tingkat kontaminasi diperkirakan dengan nilai indikator konsentrasi total (Zc). Skala pencemaran tanah dengan logam berat yang diusulkan oleh IMGRE ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Skema untuk menilai tanah pertanian berdasarkan tingkat pencemaran oleh zat kimia (Goskomhydromet dari USSR, No. 02-10 51-233 dari 10.12.90)
| Kategori tanah menurut tingkat polusi | Zc | Polusi relatif terhadap MPC | Kemungkinan penggunaan tanah | Kegiatan yang diperlukan |
| Diizinkan | <16,0 | Melebihi latar belakang, tetapi tidak lebih tinggi dari MPC | Gunakan untuk tanaman apa pun | Mengurangi dampak sumber pencemaran tanah. Mengurangi ketersediaan racun bagi tanaman. |
| Cukup berbahaya | 16,1- 32,0 | Melebihi MPC pada indikator bahaya air sanitasi dan migrasi umum yang membatasi, tetapi di bawah MPC untuk indikator translokasi | Gunakan untuk tanaman apa pun, tunduk pada kontrol kualitas produksi tanaman | Tindakan serupa dengan kategori 1. Jika ada saluran masuk dengan indikator air migrasi yang membatasi, kontrol atas kandungan zat-zat ini di permukaan dan air tanah dilakukan. |
| Sangat berbahaya | 32,1- 128 | Melebihi MPC pada indikator bahaya translokasi yang membatasi | Gunakan untuk tanaman industri tanpa memperoleh makanan dan pakan dari mereka. Hilangkan pabrik konsentrator kimia | Kegiatan serupa dengan kategori 1. Pengendalian wajib atas kandungan racun pada tanaman yang digunakan sebagai makanan dan pakan. Membatasi penggunaan green mass untuk pakan ternak, terutama untuk tanaman konsentrat. |
| Sangat berbahaya | > 128 | Melebihi MPC untuk semua indikator | Kecualikan dari penggunaan pertanian | Mengurangi polusi dan mengikat racun di atmosfer, tanah dan perairan. |
MPC yang disetujui secara resmi
Tabel 2 menunjukkan MPC yang disetujui secara resmi dan tingkat kandungan yang diizinkan dalam hal indikator bahaya. Sesuai dengan skema yang diadopsi oleh ahli kesehatan medis, penjatahan logam berat dalam tanah dibagi menjadi translokasi (transisi unsur menjadi tanaman), air migrasi (transisi menjadi air), dan sanitasi umum (efek pada kapasitas pembersihan sendiri tanah). dan mikrobiocenosis tanah).
Meja 2. Konsentrasi maksimum yang diizinkan (MPC) zat kimia dalam tanah dan tingkat kandungan yang diizinkan dalam hal indikator bahaya (per 01.01.1991. Goskompriroda dari USSR, No. 02-2333 dari 10.12.90).
| Nama zat | MPC, mg / kg tanah, dengan mempertimbangkan latar belakang | Indikator berbahaya | ||
| Translokasi | Air | Sanitasi umum | ||
| Bentuk yang larut dalam air | ||||
| Fluor | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 |
| Bentuk bergerak | ||||
| Tembaga | 3,0 | 3,5 | 72,0 | 3,0 |
| Nikel | 4,0 | 6,7 | 14,0 | 4,0 |
| Seng | 23,0 | 23,0 | 200,0 | 37,0 |
| Kobalt | 5,0 | 25,0 | >1000 | 5,0 |
| Fluor | 2,8 | 2,8 | - | - |
| kromium | 6,0 | - | - | 6,0 |
| Konten kotor | ||||
| Antimon | 4,5 | 4,5 | 4,5 | 50,0 |
| Mangan | 1500,0 | 3500,0 | 1500,0 | 1500,0 |
| Vanadium | 150,0 | 170,0 | 350,0 | 150,0 |
| Memimpin ** | 30,0 | 35,0 | 260,0 | 30,0 |
| Arsenik ** | 2,0 | 2,0 | 15,0 | 10,0 |
| Air raksa | 2,1 | 2,1 | 33,3 | 5,0 |
| Timbal + merkuri | 20+1 | 20+1 | 30+2 | 30+2 |
| Tembaga* | 55 | - | - | - |
| Nikel* | 85 | - | - | - |
| Seng* | 100 | - | - | - |
* - konten kotor adalah perkiraan.
** - kontradiksi; untuk arsenik kandungan latar belakang rata-rata adalah 6 mg / kg, kandungan timbal latar belakang biasanya juga melebihi norma MPC.
UEC yang disetujui secara resmi
UEC yang dikembangkan pada tahun 1995 untuk kandungan kotor 6 logam berat dan arsenik memungkinkan untuk memperoleh karakterisasi yang lebih lengkap dari pencemaran tanah dengan logam berat, karena memperhitungkan tingkat reaksi lingkungan dan komposisi granulometri tanah. .
Tabel 3. Kira-kira konsentrasi yang diizinkan (APC) logam berat dan arsenik dalam tanah dengan sifat fisikokimia yang berbeda (kadar kotor, mg/kg) (tambahan No. 1 pada daftar MPC dan APC No. 6229-91).
| Elemen | Kelompok tanah | UEC dengan latar belakang | Agregat keadaan pulau di tanah | Kelas bahaya | Keunikan tindakan pada tubuh |
| Nikel | Lempung berpasir dan berpasir | 20 | Padat: dalam bentuk garam, dalam bentuk terserap, dalam komposisi mineral | 2 | Ini adalah racun rendah untuk hewan berdarah panas dan manusia. Memiliki efek mutogenik |
| <5,5 | 40 | ||||
| Dekat dengan netral, (lempung dan liat), pHKCl> 5,5 | 80 | ||||
| Tembaga | Lempung berpasir dan berpasir | 33 | 2 | Meningkatkan permeabilitas sel, menghambat glutation reduktase, mengganggu metabolisme, berinteraksi dengan gugus -SH, -NH2 dan COOH- | |
| Asam (lempung dan liat), pH KCl<5,5 | 66 | ||||
| Dekat dengan netral, (lempung dan liat), pH KCl> 5,5 | 132 | ||||
| Seng | Lempung berpasir dan berpasir | 55 | Padat: dalam bentuk garam, senyawa organomineral, dalam bentuk tersorbsi, dalam komposisi mineral | 1 | Kekurangan atau kelebihan menyebabkan kelainan perkembangan. Keracunan yang melanggar teknologi pengenalan pestisida yang mengandung seng |
| Asam (lempung dan liat), pH KCl<5,5 | 110 | ||||
| Dekat dengan netral, (lempung dan liat), pH KCl> 5,5 | 220 | ||||
| Arsenik | Lempung berpasir dan berpasir | 2 | Padat: dalam bentuk garam, senyawa organomineral, dalam bentuk tersorbsi, dalam komposisi mineral | 1 | Zat beracun yang menghambat berbagai enzim, efek negatif pada metabolisme. Kemungkinan efek karsinogenik |
| Asam (lempung dan liat), pH KCl<5,5 | 5 | ||||
| Dekat dengan netral, (lempung dan liat), pH KCl> 5,5 | 10 | ||||
| Kadmium | Lempung berpasir dan berpasir | 0,5 | Padat: dalam bentuk garam, senyawa organomineral, dalam bentuk tersorbsi, dalam komposisi mineral | 1 | Zat yang sangat beracun, memblokir kelompok enzim sulfhidril, mengganggu pertukaran zat besi dan kalsium, mengganggu sintesis DNA. |
| Asam (lempung dan liat), pH KCl<5,5 | 1,0 | ||||
| Dekat dengan netral, (lempung dan liat), pH KCl> 5,5 | 2,0 | ||||
| Memimpin | Lempung berpasir dan berpasir | 32 | Padat: dalam bentuk garam, senyawa organomineral, dalam bentuk tersorbsi, dalam komposisi mineral | 1 | Tindakan negatif multi-segi. Memblokir kelompok protein -SH, menghambat enzim, menyebabkan keracunan, kerusakan pada sistem saraf. |
| Asam (lempung dan liat), pH KCl<5,5 | 65 | ||||
| Dekat dengan netral, (lempung dan liat), pH KCl> 5,5 | 130 |
Dari bahan tersebut, pada dasarnya, persyaratan dikenakan pada bentuk curah logam berat. Di antara yang bergerak hanya tembaga, nikel, seng, kromium dan kobalt. Oleh karena itu, saat ini standar yang dikembangkan tidak lagi memenuhi semua persyaratan.
adalah faktor kapasitas, yang terutama mencerminkan potensi bahaya kontaminasi produk tanaman, infiltrasi dan air permukaan. Ini mencirikan kontaminasi umum tanah, tetapi tidak mencerminkan tingkat ketersediaan elemen untuk tanaman. Untuk mengkarakterisasi keadaan nutrisi tanah tanaman, hanya bentuk bergeraknya yang digunakan.
Definisi bentuk bergerak
Mereka ditentukan menggunakan berbagai ekstraktan. Jumlah total bentuk seluler logam - menggunakan ekstrak asam (misalnya 1N HCL). Bagian yang paling mobile dari cadangan logam berat yang bergerak di dalam tanah masuk ke dalam buffer asetat-amonium. Konsentrasi logam dalam ekstrak air menunjukkan tingkat mobilitas unsur-unsur dalam tanah, menjadi fraksi yang paling berbahaya dan "agresif".
Standar untuk formulir bergerak
Beberapa skala normatif indikatif telah diusulkan. Di bawah ini adalah contoh salah satu timbangan bentuk bergerak maksimum logam berat yang diizinkan.
Tabel 4. Kandungan maksimum yang diizinkan dari bentuk mobile logam berat dalam tanah, mg / kg ekstraktan 1n. HCl (H. Chuldzhiyan et al., 1988).
| Elemen | Isi | Elemen | Isi | Elemen | Isi |
| HG | 0,1 | Sb | 15 | Pb | 60 |
| CD | 1,0 | Sebagai | 15 | Zn | 60 |
| Bersama | 12 | Ni | 36 | V | 80 |
| Cr | 15 | Cu | 50 | M N | 600 |
| NAVIGASI SITUS: | |||||||
| faq? | ke dalam tanah | dalam gel | hasil | data itu | harga | ||
Logam berat, mungkin, adalah salah satu pencemaran tanah yang paling serius, yang mengancam kita dengan banyak konsekuensi yang tidak diinginkan dan, terlebih lagi, berbahaya.
Menurut sifatnya, tanah adalah kombinasi dari berbagai mineral lempung yang berasal dari organik dan anorganik. Tergantung pada komposisi tanah, data geografis, dan jarak dari zona industri, tanah dapat mengandung berbagai jenis logam berat, yang masing-masing menimbulkan berbagai tingkat bahaya bagi lingkungan. Karena di tempat yang berbeda struktur tanah juga bisa berbeda, maka kondisi redoks, reaktivitas, serta mekanisme pengikatan logam berat di dalam tanah juga berbeda.
Bahaya terbesar bagi tanah dibawa oleh faktor teknogenik. Sayangnya, berbagai industri, yang limbahnya berupa partikel logam berat, dilengkapi sedemikian rupa sehingga bahkan filter terbaik pun dapat menembus elemen logam berat, yang pertama-tama berakhir di atmosfer, dan kemudian, bersama dengan limbah industri, menembus ke dalam tanah. Jenis polusi ini disebut teknogenik. Dalam hal ini, komposisi mekanis tanah, kandungan karbonat dan kemampuan menyerap sangat penting. Logam berat berbeda tidak hanya dalam tingkat dampak pada tanah, tetapi juga dalam keadaan di mana mereka berada di dalamnya.
Sekarang diketahui bahwa hampir semua partikel logam berat dapat berada di dalam tanah dalam keadaan sebagai berikut: dalam bentuk campuran partikel isomorfik, teroksidasi, dalam bentuk endapan garam, dalam kisi kristal, dalam bentuk larut, langsung dalam larutan tanah, dan bahkan sebagai bagian dari zat organik. Harus diingat bahwa, tergantung pada kondisi redoks, komposisi tanah dan tingkat kandungan karbon dioksida, perilaku partikel logam dapat berubah.
Logam berat mengerikan bukan hanya karena kehadirannya dalam komposisi tanah, tetapi karena mereka mampu bergerak, berubah dan menembus ke dalam tanaman, yang dapat menyebabkan kerusakan yang signifikan terhadap lingkungan. Mobilitas partikel logam berat dapat bervariasi tergantung pada apakah ada perbedaan antara unsur-unsur dalam fase padat dan cair. Polutan, dalam hal ini, unsur-unsur logam berat seringkali dapat mengambil bentuk yang tetap kuat ketika menembus ke dalam lapisan tanah. Dalam bentuk ini, logam tidak tersedia untuk tanaman. Dalam semua kasus lain, logam dengan mudah menembus ke dalam tanaman.
Unsur logam yang larut dalam air menembus sangat cepat ke dalam tanah. Selain itu, mereka tidak hanya memasuki lapisan tanah, mereka juga dapat bermigrasi melaluinya. Dari sekolah, semua orang tahu bahwa seiring waktu, senyawa mineral yang larut dalam air dengan molekul rendah terbentuk di tanah, yang bermigrasi ke bagian bawah reservoir. Dan bersama-sama dengan mereka, senyawa logam berat bermigrasi, membentuk kompleks dengan berat molekul rendah, yaitu, berubah menjadi keadaan lain.
Kandungan logam berat (HM) dalam tanah tergantung, seperti yang ditetapkan oleh banyak peneliti, pada komposisi batuan asli, keragaman signifikan yang terkait dengan sejarah geologi kompleks pengembangan wilayah. Komposisi kimia batuan pembentuk tanah, yang diwakili oleh produk pelapukan batuan, ditentukan sebelumnya oleh komposisi kimia batuan asli dan tergantung pada kondisi transformasi hipergen.
Dalam beberapa dekade terakhir, aktivitas antropogenik umat manusia telah secara intensif terlibat dalam proses migrasi HM di lingkungan alam.
Logam berat merupakan salah satu kelompok toksikan terpenting yang mencemari tanah. Ini termasuk logam dengan kepadatan lebih dari 8 ribu kg / m 3 (kecuali untuk yang mulia dan langka): Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Hg, Co, Sb, Sn, Be. Dalam pekerjaan terapan, Pt, Ag, W, Fe, Mn sering ditambahkan ke daftar logam berat. hampir semua logam berat bersifat racun. Dispersi antropogenik dari kelompok pencemar ini (termasuk dalam bentuk garam) di biosfer menyebabkan keracunan atau ancaman keracunan makhluk hidup.
Penugasan logam berat yang masuk ke tanah dari emisi, limbah, limbah, hingga kelas bahaya (menurut GOST 17.4.1.02-83. Perlindungan alam. Tanah) disajikan dalam tabel. 1.
Tabel 1. Klasifikasi zat kimia berdasarkan kelas bahaya
Tembaga- adalah salah satu elemen tak tergantikan yang paling penting yang diperlukan untuk organisme hidup. Pada tumbuhan, ia secara aktif berpartisipasi dalam proses fotosintesis, respirasi, pemulihan, dan fiksasi nitrogen. Tembaga adalah bagian dari sejumlah enzim oksidase - sitokrom oksidase, seruloplasmin, superoksida dismutase, urat oksidase dan lainnya, dan berpartisipasi dalam proses biokimia sebagai bagian integral dari enzim yang melakukan reaksi oksidasi substrat dengan oksigen molekuler.
Clarke di kerak bumi adalah 47 mg/kg. Secara kimia, tembaga adalah logam tidak aktif. Faktor mendasar yang mempengaruhi nilai kandungan Cu adalah konsentrasinya pada batuan induk. Dari batuan beku, jumlah terbesar elemen diakumulasikan oleh batuan dasar - basal (100-140 mg / kg) dan andesit (20-30 mg / kg). Lempung penutup dan seperti loess (20-40 mg / kg) kurang kaya akan tembaga. Kandungan terendahnya diamati pada batupasir, batugamping dan granit (5-15 mg / kg). Konsentrasi logam dalam tanah liat bagian Eropa Rusia mencapai 25 mg / kg, dalam tanah liat seperti loess - 18 mg / kg. Lempung berpasir dan batuan pembentuk tanah berpasir di Gorny Altai menumpuk rata-rata 31 mg / kg tembaga, di selatan Siberia Barat - 19 mg / kg.
Di tanah, tembaga adalah elemen yang bermigrasi lemah, meskipun kandungan bentuk selulernya cukup tinggi. Jumlah tembaga bergerak tergantung pada banyak faktor: komposisi kimia dan mineralogi batuan induk, pH larutan tanah, kandungan bahan organik, dll. Jumlah tembaga terbesar dalam tanah dikaitkan dengan besi dan oksida mangan , besi dan aluminium hidroksida dan, terutama, dengan vermikulit montmorillonit. Asam humat dan fulvat mampu membentuk kompleks yang stabil dengan tembaga. Pada pH 7-8, kelarutan tembaga paling kecil.
MPC untuk tembaga di Rusia - 55 mg / kg, APC untuk tanah berpasir dan lempung berpasir - 33 mg / kg.
Ada beberapa data tentang toksisitas elemen untuk tanaman. Saat ini, masalah utama dianggap kekurangan tembaga di tanah atau ketidakseimbangannya dengan kobalt. Tanda-tanda utama defisiensi tembaga bagi tanaman adalah perlambatan dan kemudian penghentian pembentukan organ reproduksi, munculnya butir-butir yang menyusut, bulir-bulir kosong, dan penurunan daya tahan terhadap faktor lingkungan yang tidak menguntungkan. Yang paling sensitif terhadap kekurangannya adalah gandum, oat, barley, alfalfa, bit, bawang merah dan bunga matahari.
Mangan tersebar luas di tanah, tetapi ditemukan di sana, dalam jumlah yang lebih kecil dibandingkan dengan besi. Mangan ditemukan dalam beberapa bentuk di tanah. Satu-satunya bentuk yang tersedia untuk tanaman adalah bentuk mangan yang dapat ditukar dan larut dalam air. Ketersediaan mangan tanah menurun dengan meningkatnya pH (dengan penurunan keasaman tanah). Namun, jarang tanah terkuras oleh pencucian sedemikian rupa sehingga mangan yang tersedia tidak cukup untuk nutrisi tanaman.
Tergantung pada jenis tanah, kandungan mangan bervariasi: kastanye 15,5 ± 2,0 mg / kg, serozemik 22,0 ± 1,8 mg / kg, padang rumput 6,1 ± 0,6 mg / kg, tanah kuning 4,7 ± 3,8 mg / kg, berpasir 6,8 ± 0,7 mg / kg.
Senyawa mangan adalah oksidator kuat. Konsentrasi maksimum yang diizinkan untuk tanah hitam adalah
1500 mg/kg tanah.
Kandungan mangan dalam makanan nabati yang tumbuh di padang rumput, tanah kuning, dan tanah berpasir berkorelasi dengan kandungannya di tanah ini. Jumlah mangan dalam makanan sehari-hari di provinsi geokimia ini lebih dari 2 kali lebih sedikit dari kebutuhan harian manusia dan makanan orang yang tinggal di zona tanah kastanye dan serozem.
Tanah adalah permukaan bumi yang memiliki sifat-sifat yang mencirikan baik alam yang hidup maupun yang tidak hidup.
Tanah merupakan indikator umum. Polusi memasuki tanah dengan curah hujan dan limbah permukaan. Mereka juga dimasukkan ke dalam lapisan tanah oleh batuan tanah dan air tanah.
Kelompok logam berat mencakup semua dengan kepadatan melebihi besi. Paradoks unsur-unsur ini adalah bahwa dalam jumlah tertentu mereka diperlukan untuk memastikan fungsi normal tanaman dan organisme.
Tetapi kelebihan mereka dapat menyebabkan penyakit serius dan bahkan kematian. Siklus makanan menyebabkan senyawa berbahaya masuk ke dalam tubuh manusia dan seringkali menyebabkan kerusakan yang sangat besar bagi kesehatan.
Sumber pencemaran logam berat adalah. Ada metode dimana kandungan logam yang diijinkan dihitung. Dalam hal ini, nilai total beberapa logam Zc diperhitungkan.
- diizinkan;
- cukup berbahaya;
- sangat berbahaya;
- sangat berbahaya.
Perlindungan tanah sangat penting. Kontrol dan pemantauan yang konstan tidak memungkinkan penanaman produk pertanian dan penggembalaan ternak di lahan yang terkontaminasi.
Logam berat mencemari tanah
Ada tiga kelas bahaya untuk logam berat. Organisasi Kesehatan Dunia menganggap kontaminasi timbal, merkuri, dan kadmium yang paling berbahaya. Tetapi yang tidak kalah berbahayanya adalah konsentrasi tinggi unsur-unsur lain.
Air raksa
Pencemaran tanah dengan merkuri terjadi dengan masuknya pestisida, berbagai limbah rumah tangga, seperti lampu neon, elemen alat ukur yang rusak.
Menurut data resmi, pelepasan tahunan merkuri lebih dari lima ribu ton. Merkuri dapat masuk ke dalam tubuh manusia dari tanah yang terkontaminasi.
Jika ini terjadi secara teratur, gangguan parah pada kerja banyak organ dapat terjadi, termasuk sistem saraf.
Kematian dapat terjadi jika tidak ditangani dengan benar.
Memimpin
Timbal sangat berbahaya bagi manusia dan semua organisme hidup.
Ini sangat beracun. Ketika satu ton timbal ditambang, dua puluh lima kilogram dilepaskan ke lingkungan. Sejumlah besar timbal memasuki tanah dengan pelepasan gas buang. 
Zona pencemaran tanah di sepanjang jalan raya sekitar dua ratus meter. Begitu berada di tanah, timbal diserap oleh tanaman yang dimakan manusia dan hewan, termasuk ternak, yang dagingnya juga ada dalam menu kami. Kelebihan timbal mempengaruhi sistem saraf pusat, otak, hati dan ginjal. Ini berbahaya karena efek karsinogenik dan mutageniknya.
Kadmium
Kontaminasi kadmium pada tanah merupakan bahaya besar bagi tubuh manusia. Ketika tertelan, itu menyebabkan deformasi tulang, pertumbuhan terhambat pada anak-anak dan sakit punggung yang parah.
Tembaga dan seng
Tingginya konsentrasi unsur-unsur ini dalam tanah menjadi alasan mengapa pertumbuhan melambat dan pembuahan tanaman memburuk, yang pada akhirnya menyebabkan penurunan tajam dalam produktivitas. Pada manusia, perubahan terjadi pada otak, hati, dan pankreas.
molibdenum
Kelebihan molibdenum menyebabkan asam urat dan kerusakan pada sistem saraf.
Bahaya logam berat adalah mereka dikeluarkan dengan buruk dari tubuh, terakumulasi di dalamnya. Mereka dapat membentuk senyawa yang sangat beracun, mudah berpindah dari satu lingkungan ke lingkungan lain, tidak terurai. Pada saat yang sama, mereka menyebabkan penyakit serius, seringkali menyebabkan konsekuensi yang tidak dapat diubah.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 memerangi hama tanaman pertanian, misalnya, herbisida, insektisida. Arsenik adalah akumulasi racun yang menyebabkan kronis. Senyawanya memicu penyakit pada sistem saraf, otak, kulit.
Mangan
Kandungan tinggi elemen ini diamati di tanah dan tanaman. 
Ketika mangan tambahan masuk ke tanah, kelebihan berbahaya itu dengan cepat dibuat. Ini mempengaruhi tubuh manusia dalam bentuk penghancuran sistem saraf.
Melimpahnya unsur-unsur berat lainnya tidak kalah berbahaya.
Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa akumulasi logam berat di dalam tanah menimbulkan konsekuensi yang parah bagi kesehatan manusia dan lingkungan pada umumnya.
Metode utama memerangi polusi tanah dengan logam berat
Cara penanggulangan pencemaran logam berat tanah dapat dilakukan secara fisik, kimia dan biologi. Di antara mereka, metode berikut dapat dibedakan:
- Peningkatan keasaman tanah meningkatkan kemungkinan, oleh karena itu, pengenalan bahan organik dan tanah liat, kapur 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. Selain itu, metode ini sepenuhnya ramah lingkungan.
- Melakukan detoksifikasi air tanah, pemompaan dan pemurniannya.
- Prediksi dan penghapusan migrasi bentuk larut logam berat.
- Dalam beberapa kasus yang sangat parah, lapisan tanah harus dihilangkan sepenuhnya dan diganti dengan yang baru.
Yang paling berbahaya dari semua logam ini adalah timbal. Itu cenderung menumpuk untuk memukul 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 merusak semua makhluk hidup. Bukan satu orang yang harus berpikir, tetapi massa, maka kita akan sampai pada hasil yang baik.
Memuat ...