Logam berat di tanah dan lingkungan. Kontaminasi tanah dengan logam berat

Logam berat yang masuk ke lingkungan akibat aktivitas produksi manusia (industri, transportasi, dll) merupakan salah satu polutan paling berbahaya di biosfer. Unsur-unsur seperti merkuri, timbal, kadmium, dan tembaga diklasifikasikan sebagai “zat penting yang merupakan indikator tekanan lingkungan.” Diperkirakan setiap tahun perusahaan metalurgi saja mengeluarkan lebih dari 150 ribu ton tembaga ke permukaan bumi; 120 - seng, sekitar 90 - timbal, 12 - nikel dan sekitar 30 ton merkuri. Logam-logam ini cenderung menempel di bagian-bagian tertentu dari siklus biologis, terakumulasi dalam biomassa mikroorganisme dan tumbuhan, dan masuk ke tubuh hewan dan manusia melalui rantai trofik, sehingga berdampak negatif pada fungsi vital mereka. Di sisi lain, logam berat mempunyai pengaruh tertentu terhadap situasi ekologi, menghambat perkembangan dan aktivitas biologis banyak organisme.

Relevansi masalah dampak logam berat pada mikroorganisme tanah ditentukan oleh fakta bahwa di dalam tanahlah sebagian besar proses mineralisasi residu organik terkonsentrasi, yang memastikan keselarasan siklus biologis dan geologi. Tanah merupakan simpul ekologi yang menghubungkan biosfer, di mana interaksi makhluk hidup dan benda mati terjadi paling intensif. Tanah merupakan tempat tertutupnya proses metabolisme antara kerak bumi, hidrosfer, atmosfer, dan organisme penghuni darat, di antaranya mikroorganisme tanah menempati tempat yang penting.
Dari data pengamatan jangka panjang Roshydromet, diketahui bahwa menurut total indeks pencemaran tanah dengan logam berat, dihitung untuk wilayah dalam zona lima kilometer, 2,2% pemukiman Rusia termasuk dalam kategori “sangat berbahaya polusi”, 10,1% - “polusi berbahaya”, 6,7% - “polusi cukup berbahaya”. Lebih dari 64 juta warga Federasi Rusia tinggal di daerah dengan polusi udara berlebih.
Pasca resesi ekonomi tahun 90-an, dalam 10 tahun terakhir di Rusia kembali terjadi peningkatan tingkat emisi polutan dari industri dan transportasi. Laju daur ulang limbah industri dan rumah tangga beberapa kali lebih rendah dibandingkan laju pembentukan fasilitas penyimpanan lumpur; Lebih dari 82 miliar ton limbah produksi dan konsumsi telah terakumulasi di tempat pembuangan sampah dan tempat pembuangan sampah. Tingkat rata-rata pemanfaatan dan pembuangan limbah di industri adalah sekitar 43,3%; hampir semua limbah padat rumah tangga ditimbun secara langsung.
Luas lahan terganggu di Rusia saat ini mencapai lebih dari 1 juta hektar. Dari jumlah tersebut, pertanian menyumbang 10%, metalurgi non-ferrous - 10, industri batubara - 9, industri minyak - 9, gas - 7, gambut - 5, metalurgi besi - 4%. Dengan 51 ribu hektar lahan yang dipulihkan, jumlah yang sama setiap tahunnya masuk dalam kategori terganggu.
Situasi yang sangat tidak menguntungkan juga berkembang dengan akumulasi zat berbahaya di tanah kawasan perkotaan dan industri, karena saat ini lebih dari 100 ribu industri dan fasilitas berbahaya (di mana sekitar 3 ribu di antaranya adalah bahan kimia) diperhitungkan di seluruh negeri, yang mana menentukan tingkat risiko polusi dan kecelakaan buatan manusia yang sangat tinggi akibat pelepasan bahan-bahan yang sangat beracun dalam skala besar.
Tanah subur terkontaminasi unsur-unsur seperti merkuri, arsenik, timbal, boron, tembaga, timah, bismut, yang masuk ke dalam tanah sebagai bagian dari pestisida, biosida, stimulan pertumbuhan tanaman, dan pembentuk struktur. Pupuk non-tradisional yang dibuat dari berbagai limbah seringkali mengandung berbagai macam polutan dengan konsentrasi tinggi.
Penggunaan pupuk mineral dalam pertanian bertujuan untuk meningkatkan kandungan unsur hara tanaman dalam tanah dan meningkatkan hasil tanaman pertanian. Namun, seiring dengan zat aktif unsur hara utama, berbagai bahan kimia, termasuk logam berat, masuk ke dalam tanah bersama dengan pupuk. Yang terakhir ini disebabkan oleh adanya pengotor beracun dalam bahan baku, teknologi produksi dan penggunaan pupuk yang tidak sempurna. Dengan demikian, kandungan kadmium dalam pupuk mineral bergantung pada jenis bahan mentah dari mana pupuk tersebut diproduksi: di apatit Semenanjung Kola jumlahnya tidak signifikan (0,4-0,6 mg/kg), di fosfor Aljazair - hingga 6, dan di Maroko - lebih dari 30 mg/kg. Kehadiran timbal dan arsenik di apatit Kola masing-masing 5-12 dan 4-15 kali lebih rendah dibandingkan di fosfor di Aljazair dan Maroko.
A.Yu. Aydiev dkk. memberikan data kandungan logam berat dalam pupuk mineral (mg/kg) sebagai berikut: nitrogen - Pb - 2-27; Zn - 1-42; Cu - 1-15; CD - 0,3-1,3; Ni - 0,9; fosfor - 2-27, masing-masing; 23; 10-17; 2.6; 6.5; kalium - masing-masing 196; 182; 186; 0,6; 19,3 dan Hg - 0,7 mg/kg, yaitu pupuk dapat menjadi sumber pencemaran sistem tanah dan tanaman. Misalnya, dengan pengenalan pupuk mineral untuk monokultur gandum musim dingin pada chernozem tipikal dengan dosis N45P60K60, tanah setiap tahun menerima Pb - 35133 mg/ha, Zn - 29496, Cu - 29982, Cd - 1194, Ni - 5563 mg/ha. Dalam jangka waktu yang lama, jumlahnya bisa mencapai nilai yang signifikan.
Distribusi logam dan metaloid yang dilepaskan ke atmosfer dari sumber teknogenik di suatu lanskap bergantung pada jarak dari sumber pencemaran, kondisi iklim (kekuatan dan arah angin), medan, dan faktor teknologi (keadaan limbah, metode limbah yang masuk ke lingkungan, ketinggian pipa perusahaan).
Pencemaran tanah terjadi ketika senyawa logam dan metaloid teknogenik memasuki lingkungan dalam keadaan fase apa pun. Secara umum, polusi aerosol mendominasi planet ini. Dalam hal ini, partikel aerosol terbesar (>2 mikron) jatuh di sekitar sumber polusi (dalam jarak beberapa kilometer), membentuk zona dengan konsentrasi polutan maksimum. Polusi dapat ditelusuri hingga jarak puluhan kilometer. Besar kecilnya dan bentuk kawasan pencemaran ditentukan oleh pengaruh faktor-faktor di atas.
Akumulasi sebagian besar polutan diamati terutama di cakrawala tanah akumulatif humus. Mereka berikatan dengan aluminosilikat, mineral non-silikat, dan zat organik karena berbagai reaksi interaksi. Beberapa diantaranya terikat erat pada komponen-komponen tersebut dan tidak hanya tidak ikut bermigrasi sepanjang profil tanah, tetapi juga tidak menimbulkan bahaya bagi organisme hidup. Konsekuensi negatif terhadap lingkungan dari pencemaran tanah berhubungan dengan senyawa logam dan metaloid yang bergerak. Pembentukannya di dalam tanah disebabkan oleh terkonsentrasinya unsur-unsur tersebut pada permukaan fasa padat tanah akibat reaksi serapan-desorpsi, pengendapan-pelarutan, pertukaran ion, dan pembentukan senyawa kompleks. Semua senyawa ini berada dalam kesetimbangan dengan larutan tanah dan bersama-sama mewakili sistem senyawa bergerak tanah dari berbagai unsur kimia. Banyaknya unsur-unsur yang terserap dan kekuatan retensinya oleh tanah bergantung pada sifat-sifat unsur dan sifat kimia tanah. Pengaruh sifat-sifat ini terhadap perilaku logam dan metaloid mempunyai ciri-ciri umum dan khusus. Konsentrasi unsur yang terserap ditentukan oleh adanya mineral lempung halus dan bahan organik. Peningkatan keasaman disertai dengan peningkatan kelarutan senyawa logam, namun terjadi pembatasan kelarutan senyawa metaloid. Pengaruh senyawa non silikat besi dan aluminium terhadap penyerapan bahan pencemar tergantung pada kondisi asam basa dalam tanah.
Dalam kondisi pencucian, potensi mobilitas logam dan metaloid terwujud, dan logam-logam tersebut dapat terbawa keluar dari profil tanah, sehingga menjadi sumber kontaminasi sekunder pada air tanah.
Senyawa logam berat yang merupakan bagian dari partikel terbaik (mikron dan submikron) aerosol dapat memasuki lapisan atas atmosfer dan diangkut dalam jarak jauh, diukur dalam ribuan kilometer, yaitu ikut serta dalam pengangkutan zat secara global.
Menurut pusat sintesis meteorologi Vostok, kontaminasi wilayah Rusia dengan timbal dan kadmium di negara lain lebih dari 10 kali lebih tinggi dibandingkan kontaminasi negara-negara tersebut dengan polutan dari sumber Rusia, hal ini disebabkan oleh dominasi massa udara barat-timur. transfer. Deposisi timbal di wilayah Eropa Rusia (ETP) setiap tahun berjumlah: dari sumber di Ukraina - sekitar 1.100 ton, Polandia dan Belarus - 180-190, Jerman - lebih dari 130 ton. Deposisi kadmium pada ETP dari sumber di Ukraina setiap tahunnya melebihi 40 ton, Polandia - hampir 9 , Belarus - 7, Jerman - lebih dari 5 ton.
Meningkatnya pencemaran lingkungan dengan logam berat (TM) menimbulkan ancaman terhadap biokompleks alami dan agrocenosis. TM yang terakumulasi di dalam tanah diekstraksi oleh tumbuhan dan masuk ke tubuh hewan melalui rantai trofik dalam konsentrasi yang meningkat. Tanaman mengakumulasi TM tidak hanya dari tanah, tetapi juga dari udara. Tergantung pada jenis tanaman dan situasi ekologi, pengaruh pencemaran tanah atau udara mendominasi. Oleh karena itu, konsentrasi TM pada tanaman mungkin melebihi atau lebih rendah dari kandungannya di dalam tanah. Sayuran berdaun banyak menyerap timbal dari udara (hingga 95%).
Di kawasan pinggir jalan raya, kendaraan bermotor secara signifikan mencemari tanah dengan logam berat, terutama timbal. Ketika konsentrasinya di dalam tanah adalah 50 mg/kg, kira-kira sepersepuluh dari jumlah ini diakumulasikan oleh tanaman herba. Tanaman juga secara aktif menyerap seng, yang jumlahnya bisa beberapa kali lebih tinggi daripada kandungannya di dalam tanah.
Logam berat berpengaruh nyata terhadap jumlah, komposisi spesies dan aktivitas vital mikrobiota tanah. Menghambat proses mineralisasi dan sintesis berbagai zat dalam tanah, menghambat respirasi mikroorganisme tanah, menimbulkan efek mikrobiostatik dan dapat berperan sebagai faktor mutagenik.
Sebagian besar logam berat dalam konsentrasi tinggi menghambat aktivitas enzim dalam tanah: amilase, dehidrogenase, urease, invertase, katalase. Berdasarkan hal tersebut, telah diusulkan indeks yang mirip dengan indikator LD50 yang terkenal, di mana konsentrasi polutan yang mengurangi aktivitas fisiologis tertentu sebesar 50 atau 25% dianggap efektif, misalnya penurunan pelepasan CO2 oleh tanah. - EkD50, penghambatan aktivitas dehidrogenase - EC50, penekanan aktivitas invertase sebesar 25%, penurunan aktivitas reduksi besi besi - EC50.
S.V. Levin dkk. Berikut ini telah diusulkan sebagai indikator berbagai tingkat kontaminasi tanah dengan logam berat dalam kondisi nyata. Tingkat kontaminasi yang rendah harus ditentukan dengan melebihi konsentrasi latar belakang logam berat menggunakan metode analisis kimia yang diterima. Tingkat rata-rata pencemaran paling jelas dibuktikan dengan tidak adanya redistribusi anggota komunitas mikroba tanah yang diinisiasi dengan penambahan dosis polutan yang sama dengan dua kali konsentrasi yang sesuai dengan ukuran zona homeostasis tanah yang tidak terkontaminasi. Sebagai tanda indikator tambahan, sebaiknya digunakan penurunan aktivitas fiksasi nitrogen dalam tanah dan variabilitas proses ini, penurunan kekayaan spesies dan keanekaragaman kompleks mikroorganisme tanah serta peningkatan proporsi toksin. -bentuk pembentuk, mikroorganisme epifit dan berpigmen. Untuk menunjukkan tingkat pencemaran yang tinggi, sebaiknya memperhitungkan reaksi tumbuhan tingkat tinggi terhadap pencemaran. Tanda-tanda tambahan mungkin adalah deteksi bentuk mikroorganisme yang resisten terhadap polutan tertentu di dalam tanah dengan kepadatan populasi yang tinggi dengan latar belakang penurunan aktivitas mikrobiologis tanah secara umum.
Di Rusia secara keseluruhan, konsentrasi rata-rata semua TM yang ditentukan dalam tanah tidak melebihi 0,5 MAC. Namun koefisien variasi untuk masing-masing unsur berada pada kisaran 69-93%, dan untuk kadmium melebihi 100%. Rata-rata kandungan timbal pada tanah berpasir dan lempung berpasir adalah 6,75 mg/kg. Jumlah tembaga, seng, kadmium berada pada kisaran 0,5-1,0 ODC. Setiap tahun, setiap meter persegi permukaan tanah menyerap sekitar 6 kg bahan kimia (timbal, kadmium, arsen, tembaga, seng, dll). Menurut tingkat bahayanya, TM dibagi menjadi tiga kelas, yang pertama diklasifikasikan sebagai zat yang sangat berbahaya. Ini termasuk Pb, Zn, Cu, As, Se, F, Hg. Kelas cukup berbahaya kedua diwakili oleh B, Co, Ni, Mo, Cu, Cr, dan kelas ketiga (bahaya rendah) adalah Ba, V, W, Mn, Sr. Informasi tentang konsentrasi berbahaya TM diberikan melalui analisis bentuk geraknya (Tabel 4.11).

Untuk remediasi tanah yang terkontaminasi logam berat, berbagai cara digunakan, salah satunya adalah penggunaan zeolit alam atau bahan sorben amelioran dengan partisipasinya. Zeolit mempunyai selektivitas yang tinggi terhadap banyak logam berat. Efektivitas mineral dan batuan yang mengandung zeolit untuk mengikat logam berat di tanah dan mengurangi masuknya logam berat ke dalam tanaman telah terungkap. Biasanya, tanah mengandung zeolit dalam jumlah kecil, namun, di banyak negara di dunia, simpanan zeolit alam tersebar luas, dan penggunaannya untuk detoksifikasi tanah tidak mahal secara ekonomi dan efektif bagi lingkungan karena peningkatan sifat agrokimia tanah. .
Penggunaan 35 dan 50 g/kg tanah heulandit dari deposit Pegassky (fraksi 0,3 mm) pada chernozem yang terkontaminasi di dekat pabrik peleburan seng untuk tanaman sayuran mengurangi kandungan seng dan timbal dalam bentuk bergerak, tetapi pada saat yang sama nitrogen dan sebagian nutrisi tanaman fosfor-kalium memburuk, yang mengurangi produktivitasnya.
Menurut V.S. Belousova, penambahan 10-20 t/ha batuan yang mengandung zeolit dari deposit Khadyzhenskoe (Wilayah Krasnodar), mengandung 27-35% zeolit (stalbite, heulandite), ke dalam tanah yang terkontaminasi logam berat (10-100 kali lipat latar belakang level), membantu mengurangi akumulasi TM pada tanaman : tembaga dan seng hingga 5-14 kali lipat, timbal dan kadmium - hingga 2-4 kali lipat. Ia juga mengungkapkan bahwa tidak adanya korelasi yang jelas antara sifat adsorpsi CSP dan efek inaktivasi logam, misalnya terlihat pada tingkat penurunan kandungan timbal yang relatif lebih rendah dalam kultur uji, meskipun penyerapan CSP dalam adsorpsi sangat tinggi. percobaan, cukup diharapkan dan merupakan konsekuensi perbedaan spesies tumbuhan dalam kemampuan mengakumulasi logam berat.
Dalam percobaan vegetasi di tanah soddy-podsolik (wilayah Moskow), terkontaminasi timbal secara artifisial dalam jumlah 640 mg Pb/kg, yang setara dengan 10 kali konsentrasi maksimum yang diizinkan untuk tanah asam, penggunaan zeolit dari deposit Sokirnitskoe dan dimodifikasi Zeolit “clino-phos” yang mengandung komponen aktif ion amonium, kalium, magnesium dan fosfor dalam dosis 0,5% massa tanah mempunyai pengaruh yang berbeda-beda terhadap karakteristik agrokimia tanah, pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Zeolit yang dimodifikasi mengurangi keasaman tanah, secara signifikan meningkatkan kandungan nitrogen dan fosfor yang tersedia bagi tanaman, meningkatkan aktivitas amonifikasi dan intensitas proses mikrobiologi, dan memastikan vegetasi normal tanaman selada, sedangkan penggunaan zeolit tak jenuh tidak. efektif.
Zeolit tak jenuh dan zeolit termodifikasi “klinofos” juga tidak menunjukkan sifat serapannya terhadap timbal setelah 30 dan 90 hari pengomposan tanah. Mungkin 90 hari tidak cukup untuk menyelesaikan proses penyerapan timbal oleh zeolit, terbukti dari data V.G. Mineeva dkk. tentang manifestasi efek penyerapan zeolit hanya pada tahun kedua setelah penerapannya.
Ketika zeolit, dihancurkan hingga tingkat dispersi yang tinggi, ditambahkan ke tanah kastanye di wilayah Semipalatinsk Irtysh, kandungan relatif fraksi mineral aktif dengan sifat pertukaran ion yang tinggi di dalamnya meningkat, akibatnya kapasitas penyerapan total meningkat. lapisan garapan meningkat. Ada hubungan antara dosis zeolit yang diterapkan dan jumlah timbal yang diserap - dosis maksimum menyebabkan penyerapan timbal terbesar. Pengaruh zeolit pada proses adsorpsi sangat bergantung pada penggilingannya. Dengan demikian, adsorpsi ion timbal ketika menambahkan zeolit dengan penggilingan 2 mm pada tanah lempung berpasir meningkat rata-rata 3,0; 6,0 dan 8,0%; di tanah lempung sedang - sebesar 5,0; 8,0 dan 11,0%; dalam lempung sedang solonetzic - sebesar 2,0; masing-masing 4,0 dan 8,0%. Bila menggunakan zeolit penggilingan 0,2 mm, peningkatan jumlah timbal yang diserap adalah: pada tanah lempung berpasir rata-rata 17, 19 dan 21%, pada tanah lempung sedang - 21, 23 dan 26%, pada tanah lempung solonetzic dan sedang - 21, 23 dan 25%, masing-masing.
PAGI. Abduazhitova pada tanah kastanye di wilayah Semipalatinsk Irtysh juga memperoleh hasil positif dari pengaruh zeolit alam terhadap stabilitas ekologi tanah dan kapasitas penyerapannya terhadap timbal, sehingga mengurangi fitotoksisitasnya.
Menurut M.S. Panin dan T.I. Gulkina, ketika mempelajari pengaruh berbagai bahan kimia pertanian terhadap penyerapan ion tembaga oleh tanah di wilayah ini, ditemukan bahwa penggunaan pupuk organik dan zeolit berkontribusi pada peningkatan kapasitas penyerapan tanah.
Pada tanah lempung ringan karbonat yang terkontaminasi Pb, produk pembakaran bahan bakar mobil bertimbal, 47% unsur ini ditemukan dalam fraksi pasir. Ketika garam Pb(II) memasuki tanah lempung yang tidak terkontaminasi dan lempung berat berpasir, hanya 5-12% Pb yang muncul dalam fraksi ini. Penambahan zeolit (klinoptilolit) menurunkan kandungan Pb pada fase cair tanah sehingga menyebabkan penurunan ketersediaannya bagi tanaman. Namun, zeolit tidak memungkinkan logam berpindah dari fraksi debu dan tanah liat ke fraksi pasir untuk mencegahnya terbawa angin ke atmosfer bersama debu.
Zeolit alam digunakan dalam teknologi ramah lingkungan untuk reklamasi tanah solonetzic, mengurangi kandungan strontium yang larut dalam air di dalam tanah sebesar 15-75% bila ditambahkan fosfogipsum, dan juga mengurangi konsentrasi logam berat. Ketika menanam jelai, jagung dan menambahkan campuran fosfogipsum dan klinoptiolit, dampak negatif yang ditimbulkan oleh fosfogipsum dihilangkan, yang berdampak positif pada pertumbuhan, perkembangan dan produktivitas tanaman.
Dalam percobaan penanaman pada tanah yang terkontaminasi dengan tanaman uji jelai, pengaruh zeolit pada penyangga fosfat dipelajari dengan latar belakang penambahan 5, 10 dan 20 mg P/100 g tanah ke dalam tanah. Kontrol menunjukkan intensitas serapan P yang tinggi dan kapasitas buffer fosfat (PBC(p)) yang rendah pada dosis pupuk P yang rendah. Zeolit NH dan Ca menurunkan PBC (p), dan intensitas H2PO4 tidak berubah hingga akhir musim tanam tanaman. Pengaruh bahan amelioran semakin meningkat seiring dengan meningkatnya kandungan P dalam tanah, sehingga nilai potensi PBC(p) meningkat dua kali lipat, sehingga berdampak positif terhadap kesuburan tanah. Amelioran zeolit menyelaraskan pemupukan tanaman dengan mineral P, sementara penghalang alaminya diaktifkan. Aklimatisasi Zn; akibatnya akumulasi racun pada tanaman uji berkurang.
Budidaya tanaman buah-buahan dan berry memerlukan perawatan rutin dengan obat pelindung yang mengandung logam berat. Mengingat tanaman ini tumbuh di satu tempat dalam waktu yang lama (puluhan tahun), logam berat cenderung menumpuk di tanah kebun, sehingga berdampak buruk pada kualitas produk berry. Studi jangka panjang telah menetapkan bahwa, misalnya, di tanah hutan abu-abu di bawah ladang beri, kandungan kotor TM melebihi konsentrasi latar belakang regional sebanyak 2 kali lipat untuk Pb dan Ni, 3 kali lipat untuk Zn, 6 kali lipat untuk Cu.
Penggunaan batuan yang mengandung zeolit dari deposit Khotynets untuk mengurangi kontaminasi blackcurrant, raspberry, dan gooseberry merupakan tindakan yang efektif secara lingkungan dan ekonomi.
Dalam karya L.I. Leontyeva mengidentifikasi fitur berikut, yang menurut kami sangat signifikan. Penulis menemukan bahwa pengurangan maksimum kandungan bentuk bergerak P dan Ni di tanah hutan abu-abu dicapai dengan memasukkan batuan yang mengandung zeolit dengan dosis 8 dan 16 t/ha, dan Zn dan Cu - 24 t/ ha, yaitu perbandingan unsur yang berbeda dengan jumlah sorben diamati .
Pembuatan komposisi pupuk dan tanah dari limbah industri memerlukan pengendalian khusus, khususnya pengaturan kandungan logam berat. Oleh karena itu, penggunaan zeolit di sini dinilai merupakan teknik yang efektif. Misalnya, ketika mempelajari karakteristik pertumbuhan dan perkembangan aster pada tanah yang dibuat berdasarkan lapisan humus chernozem podzol sesuai skema: kontrol, tanah + 100 g/m terak; tanah + 100 g/m2 terak + 100 g/m2 zeolit; tanah + 100 g/m2 zeolit; tanah + 200 g/m2 zeolit; tanah + lumpur limbah 100 g/m2 + zeolit 200 g/m2; tanah + sedimen 100 g/m2, ditemukan bahwa tanah terbaik untuk pertumbuhan aster adalah tanah dengan lumpur limbah dan zeolit.
Dengan menilai dampak setelah pembuatan tanah dari zeolit, penyaringan lumpur limbah dan terak, pengaruhnya terhadap konsentrasi timbal, kadmium, kromium, seng dan tembaga ditentukan. Jika pada kontrol jumlah timbal mobile adalah 13,7% dari total kandungan tanah, maka dengan penambahan terak meningkat menjadi 15,1%. Penggunaan bahan organik dari lumpur limbah mengurangi kandungan timbal bergerak hingga 12,2%. Zeolit memiliki efek terbesar dalam memfiksasi timbal menjadi bentuk menetap, mengurangi konsentrasi Pb dalam bentuk bergerak hingga 8,3%. Dengan aksi gabungan lumpur limbah dan zeolit saat menggunakan terak, jumlah timbal bergerak berkurang sebesar 4,2%. Baik zeolit maupun lumpur limbah mempunyai efek positif pada fiksasi kadmium. Dalam mengurangi mobilitas tembaga dan seng dalam tanah, zeolit dan kombinasinya dengan bahan organik dari lumpur limbah menunjukkan dirinya pada tingkat yang lebih besar. Bahan organik dalam lumpur limbah berkontribusi terhadap peningkatan mobilitas nikel dan mangan.
Masuknya lumpur limbah dari stasiun aerasi Lyubertsy ke dalam tanah lempung berpasir soddy-podsolik menyebabkan kontaminasi dengan TM. Koefisien akumulasi TM pada tanah yang terkontaminasi OCB oleh senyawa bergerak adalah 3-10 kali lebih tinggi dibandingkan dengan kandungan kotor, dibandingkan dengan tanah yang tidak terkontaminasi, yang menunjukkan tingginya aktivitas TM yang dibawa oleh sedimen dan ketersediaannya untuk tanaman. Penurunan maksimum mobilitas TM (sebesar 20-25% dari tingkat awal) terjadi pada penambahan campuran pupuk kandang gambut, yang disebabkan oleh terbentuknya kompleks kuat TM dengan bahan organik. Bijih besi, yang paling tidak efektif sebagai bahan amelioran, menyebabkan penurunan kandungan senyawa logam bergerak sebesar 5-10%. Zeolit menempati posisi perantara dalam aksinya sebagai amelioran. Amelioran yang digunakan dalam percobaan mengurangi mobilitas Cd, Zn, Cu dan Cr rata-rata 10-20%. Dengan demikian, penggunaan bahan amelioran efektif bila kandungan TM dalam tanah mendekati konsentrasi maksimum yang diijinkan atau melebihi konsentrasi yang diijinkan tidak lebih dari 10-20%. Pengenalan bahan amelioran ke dalam tanah yang terkontaminasi mengurangi masuknya bahan amelioran ke dalam tanaman sebesar 15-20%.
Tanah berlumpur aluvial di Transbaikalia Barat, dalam hal tingkat penyediaan bentuk unsur mikro bergerak yang ditentukan dalam ekstrak amonium-asetat, mengandung banyak mangan, seng dan tembaga sedang, dan kobalt sangat tinggi. Mereka tidak memerlukan penggunaan pupuk mikro, sehingga penggunaan lumpur limbah dapat menyebabkan kontaminasi tanah dengan unsur-unsur beracun dan memerlukan penilaian lingkungan dan geokimia.
II. Ubugunov dkk. Pengaruh lumpur limbah (SWS), tufa yang mengandung mordenit dari deposit Myxop-Talinskoe (MT) dan pupuk mineral terhadap kandungan logam berat dalam bentuk bergerak di tanah rumput aluvial dipelajari. Penelitian dilakukan dengan skema sebagai berikut: 1) kontrol; 2) N60P60K60 - latar belakang; 3) OCB - 15 ton/ha; 4) MT - 15 ton/ha; 5) latar belakang + WWS - 15 t/ha; 6) latar belakang+MT 15 t/ha; 7) OCB 7,5 t/ha+MT 7,5 t/ha; 8) OCB Jut/ha+MT 5 t/ha; 9) latar belakang + WWS 7,5 t/ha; 10) latar belakang + WWS 10 t/ha + MT 5 t/ha. Pupuk mineral diterapkan setiap tahun, WWS, MT dan campurannya - setiap 3 tahun sekali.
Untuk menilai intensitas akumulasi TM dalam tanah digunakan indikator geokimia: koefisien konsentrasi - Kc dan indikator pencemaran total - Zc, ditentukan dengan rumus:

dimana C adalah konsentrasi unsur pada percobaan, Cf adalah konsentrasi unsur pada kontrol;

Zc = ΣKc - (n-1),

dimana n adalah banyaknya elemen dengan Kc ≥ 1,0.
Hasil yang diperoleh menunjukkan adanya pengaruh ambigu dari pupuk mineral, WWS, tufa yang mengandung mordenit dan campurannya terhadap kandungan unsur mikro bergerak pada lapisan tanah 0-20 cm, meskipun perlu diperhatikan bahwa pada semua varian percobaan jumlahnya tidak signifikan. tidak melebihi tingkat MPC (Tabel 4.12).
Penggunaan hampir semua jenis pupuk kecuali MT dan MT+NPK menyebabkan peningkatan kandungan mangan. Pada pemberian OCB pada tanah bersamaan dengan pupuk mineral, Kc mencapai nilai maksimum (1,24). Akumulasi seng dalam tanah terjadi lebih nyata: Kc dengan penambahan OCB mencapai nilai 1,85-2,27; pupuk mineral dan campuran WW+MT -1.13-1.27; dengan penggunaan zeolit menurun hingga nilai minimum 1,00-1,07. Tidak ada akumulasi tembaga dan kadmium di dalam tanah; kandungannya di semua varian percobaan umumnya berada pada atau sedikit lebih rendah dari tingkat kontrol. Hanya sedikit peningkatan kandungan Cu (Kc - 1.05-1.11) yang tercatat pada varian dengan penggunaan OCB, baik dalam bentuk murni (versi 3), maupun dengan latar belakang NPK (versi 5) dan Cd (Kc - 1.13 ) saat menambahkan pupuk mineral ke tanah (var. 2) dan OCB dengan latar belakangnya (var. 5). Kandungan kobalt sedikit meningkat bila menggunakan semua jenis pupuk (maksimum - versi 2, Kc -1,30), kecuali opsi yang menggunakan zeolit. Konsentrasi maksimum nikel (Kc - 1,13-1,22) dan timbal (Kc - 1,33) dicatat ketika OCB dan OCB ditambahkan ke tanah dengan latar belakang NPK (var. 3, 5), sedangkan OCB digunakan bersama dengan zeolit (var. 7, 8) mengurangi indikator ini (Kc - 1.04 - 1.08).

Berdasarkan nilai pencemaran total logam berat pada lapisan tanah 0-20 cm (Tabel 4.12), jenis pupuk disusun dalam rangkaian peringkat berikut (nilai Zc dalam tanda kurung): OCB+NPK (3.52) → WWS (2.68) - NPK (1.84) → 10SV+MT+NPK (1.66-1.64) → OCB+MT, var. 8 (1.52) → OSV+MT var. 7 (1.40) → MT+NPK (1.12). Tingkat pencemaran tanah total dengan logam berat pada saat pemberian pupuk pada tanah umumnya tidak signifikan dibandingkan dengan kontrol (Zc<10), тем не менее тенденция накопления TM при использовании осадков сточных вод четко обозначилась, как и эффективное действие морденитсодержащих туфов в снижении содержания подвижных форм тяжелых металлов в почве, а также в повышении качества клубней картофеля.
L.V. Kiriycheva dan I.V. Glazunova merumuskan persyaratan dasar berikut untuk komposisi komponen amelioran sorben yang dibuat: kapasitas penyerapan komposisi yang tinggi, keberadaan komponen organik dan mineral secara simultan dalam komposisi, netralitas fisiologis (pH 6,0-7,5), kemampuan komposisi untuk menyerap bentuk TM yang bergerak, mengubahnya menjadi bentuk tidak bergerak, peningkatan kapasitas hidroakumulasi komposisi, adanya zat pembentuk struktur di dalamnya, sifat liofilisitas dan koagulan, luas permukaan spesifik yang tinggi, ketersediaan bahan baku dan biayanya yang rendah, penggunaan (daur ulang) limbah bahan mentah sebagai bagian dari sorben, kemampuan manufaktur sorben, tidak berbahaya dan netral terhadap lingkungan.
Dari 20 komposisi sorben yang berasal dari alam, penulis mengidentifikasi yang paling efektif, mengandung 65% sapropel, 25% zeolit, dan 10% alumina. Sorben-melioran ini telah dipatenkan dan diberi nama “Sorbex” (paten RF No. 2049107 “Komposisi untuk reklamasi tanah”).
Mekanisme kerja amelioran sorben bila diterapkan pada tanah sangat kompleks dan mencakup proses berbagai sifat fisikokimia: kemisorpsi (penyerapan dengan pembentukan senyawa TM yang sedikit larut); penyerapan mekanis (penyerapan volume molekul besar) dan proses pertukaran ion (penggantian ion TM dalam kompleks penyerap tanah (SAC) dengan ion tidak beracun). Kapasitas penyerapan yang tinggi dari Sorbex disebabkan oleh nilai kapasitas pertukaran kation yang diatur, kehalusan struktur (luas permukaan spesifik yang besar, hingga 160 m2), serta efek stabilisasi pada nilai pH, tergantung pada sifat pencemaran dan reaksi lingkungan untuk mencegah penyerapan polutan yang paling berbahaya.
Dengan adanya kelembaban tanah dalam sorben, terjadi disosiasi parsial dan hidrolisis aluminium sulfat dan zat humat yang menyusun bahan organik sapropel. Disosiasi elektrolitik: A12(SO4)3⇔2A13++3SO4в2-; A13++H2O = AlOH2+ = OH; (R* -COO)2 Ca ⇔ R - COO-+R - COOCa+ (R - radikal alifatik zat humat); R - COO+H2O ⇔ R - COOH+OH0. Kation yang diperoleh dari hasil hidrolisis merupakan sorben dari polutan berbentuk anionik, misalnya arsenik (V), membentuk garam yang tidak larut atau senyawa organo-mineral yang stabil: Al3+ - AsO4в3- = AlAsO4; 3R-COOCa++AsO4in3- = (R-COOCa)3 AsO4.
Bentuk kationik yang lebih umum, karakteristik TM, membentuk kompleks khelat kuat dengan gugus polifenol zat humat atau diserap oleh anion yang terbentuk selama disosiasi karboksil, hidroksil fenolik - gugus fungsi zat sapropel humat sesuai dengan reaksi yang disajikan: 2R - COO + Pb2+ = (R - COO)2 Pb; 2Аr - O+ Сu2+ = (Аr - O)2Сu (Ar radikal aromatik zat humat). Karena bahan organik sapropel tidak larut dalam air, TM berubah menjadi bentuk tidak bergerak dalam bentuk kompleks organomineral yang tahan lama. Anion sulfat mengendapkan kation, terutama barium atau timbal: 2Pb2+ + 3SO4в2- = Pb3(SO4)2.
Semua kation TM di- dan trivalen diserap pada kompleks anionik zat humat dalam sapropel, dan sulfat-non melumpuhkan ion timbal dan barium. Dengan kontaminasi TM polivalen, terjadi persaingan antara kation dan kation dengan potensial elektroda lebih tinggi lebih disukai diserap, sesuai dengan rangkaian tegangan logam elektrokimia, oleh karena itu penyerapan kation kadmium akan terhambat oleh adanya nikel, tembaga, timbal dan kobalt. ion dalam larutan.
Kapasitas penyerapan mekanis Sorbex dijamin oleh dispersinya yang halus dan luas permukaan spesifik yang signifikan. Polutan dengan molekul besar, seperti pestisida, produk limbah minyak, dll., secara mekanis tertahan dalam perangkap serapan.
Hasil terbaik dicapai ketika sorben ditambahkan ke tanah, yang memungkinkan untuk mengurangi konsumsi TM oleh tanaman gandum dari tanah: Ni - 7,5 kali; Cu - 1,5; Zn - dalam 1,9; P - dalam 2.4; Fe - dalam 4.4; Mn - 5 kali.
Untuk menilai pengaruh “Sorbex” terhadap masuknya TM ke dalam produk tanaman tergantung pada total kontaminasi tanah A.V. Ilyinsky melakukan eksperimen vegetasi dan lapangan. Dalam percobaan vegetasi, pengaruh “Sorbex” terhadap kandungan fitomassa oat pada berbagai tingkat kontaminasi chernozem podzol dengan Zn, Cu, Pb dan Cd dipelajari sesuai dengan skema (Tabel 4.13).

Tanah dikontaminasi dengan menambahkan garam kimia murni yang larut dalam air dan diaduk rata, kemudian disinari selama 7 hari. Perhitungan dosis garam TM dilakukan dengan mempertimbangkan konsentrasi latar belakang. Dalam percobaan ini digunakan bejana vegetasi dengan luas 364 cm2 dengan massa tanah pada setiap bejana 7 kg.
Tanah memiliki indikator agrokimia berikut pHKCl = 5,1, humus - 5,7% (menurut Tyurin), fosfor - 23,5 mg/100 g dan kalium 19,2 mg/100 g (menurut Kirsanov). Kandungan latar belakang seluler (1M HNO3) berupa Zn, Cu, Pb, Cd - 4,37; 3,34; 3.0; masing-masing 0,15 mg/kg. Durasi percobaan adalah 2,5 bulan.
Untuk menjaga kelembaban optimal 0,8HB, penyiraman dilakukan secara berkala dengan air bersih.
Hasil fitomassa oat (Gbr. 4.10) dalam varian tanpa penambahan Sorbex berkurang lebih dari 2 kali lipat jika terjadi polusi yang sangat berbahaya. Penggunaan “Sorbex” dengan takaran 3,3 kg/m berkontribusi terhadap peningkatan fitomassa, dibandingkan dengan kontrol, sebanyak 2 kali atau lebih (Gambar 4.10), serta penurunan yang signifikan dalam konsumsi Cu, Zn, Pb oleh tanaman. Pada saat yang sama, terdapat sedikit peningkatan kandungan Cd dalam fitomassa oat (Tabel 4.14), yang sesuai dengan premis teoritis tentang mekanisme penyerapan.

Dengan demikian, pengenalan bahan amelioran sorben ke dalam tanah yang terkontaminasi tidak hanya dapat mengurangi masuknya logam berat ke dalam tanaman, meningkatkan sifat agrokimia chernozem yang terdegradasi, tetapi juga meningkatkan produktivitas tanaman pertanian.

Logam berat di dalam tanah

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

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

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

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

Elemen	Kelas bahaya	MPC		UEC menurut kelompok tanah			Konten latar belakang
		Konten kotor	Dapat diekstraksi dengan buffer amonium asetat (pH=4,8)	Berpasir, lempung berpasir	Lempung, liat
		Konten kotor	Dapat diekstraksi dengan buffer amonium asetat (pH=4,8)	Berpasir, lempung berpasir	pH xl< 5,5	pH xl > 5,5
hal	1	32	6	32	65	130	26
Zn	1	-	23	55	110	220	50
CD	1	-	-	0,5	1	2	0,3
Cu	2	-	3	33	66	132	27
Tidak	2	-	4	20	40	80	20
Bersama	2	-	5	-	-	-	7,2

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

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

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

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

Nikel (Ni) merupakan unsur golongan VIII tabel periodik dengan massa atom 58,71. Nikel, bersama dengan Mn, Fe, Co dan Cu, termasuk dalam logam transisi, yang senyawanya memiliki aktivitas biologis yang tinggi. Karena ciri struktural orbital elektron, logam di atas, termasuk nikel, memiliki kemampuan yang nyata untuk membentuk kompleks. Nikel mampu membentuk kompleks yang stabil, misalnya dengan sistein dan sitrat, serta dengan banyak ligan organik dan anorganik. Komposisi geokimia batuan induk sangat menentukan kandungan nikel dalam tanah. Jumlah nikel terbesar terkandung dalam tanah yang terbentuk dari batuan basa dan ultrabasa. Menurut beberapa penulis, batas kadar nikel yang berlebihan dan beracun bagi sebagian besar spesies bervariasi dari 10 hingga 100 mg/kg. Sebagian besar nikel terfiksasi secara permanen di dalam tanah, dan migrasi yang sangat lemah dalam keadaan koloidal dan sebagai bagian dari suspensi mekanis tidak mempengaruhi distribusinya sepanjang profil vertikal dan cukup seragam.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Logam berat pada tumbuhan

Menurut A.P. Vinogradov (1952), semua unsur kimia sampai tingkat tertentu berpartisipasi dalam kehidupan tumbuhan, dan jika banyak di antaranya dianggap signifikan secara fisiologis, itu hanya karena belum ada bukti mengenai hal ini. Memasuki tumbuhan dalam jumlah kecil dan menjadi bagian integral atau penggerak enzim, unsur mikro melakukan fungsi pelayanan dalam proses metabolisme. Ketika unsur-unsur dengan konsentrasi yang sangat tinggi memasuki lingkungan, unsur-unsur tersebut menjadi racun bagi tanaman. Penetrasi logam berat ke dalam jaringan tanaman dalam jumlah berlebihan menyebabkan terganggunya fungsi normal organ tubuh, dan gangguan ini semakin kuat, semakin besar pula kelebihan racun. Akibatnya, produktivitas menurun. Efek racun dari HM muncul sejak tahap awal perkembangan tanaman, namun pada tingkat yang berbeda-beda pada tanah yang berbeda dan tanaman yang berbeda.

Penyerapan unsur kimia oleh tumbuhan merupakan proses aktif. Difusi pasif hanya menyumbang 2-3% dari total massa komponen mineral yang diserap. Ketika kandungan logam dalam tanah berada pada tingkat latar belakang, terjadi penyerapan aktif ion-ion, dan jika kita memperhitungkan rendahnya mobilitas unsur-unsur ini dalam tanah, maka penyerapannya harus didahului dengan mobilisasi logam-logam yang terikat erat. Ketika kandungan logam berat di lapisan akar jauh melebihi konsentrasi maksimum di mana logam tersebut dapat difiksasi dengan menggunakan sumber daya internal tanah, sejumlah logam tersebut masuk ke dalam akar sehingga membran tidak dapat lagi menahannya. Akibatnya pasokan ion atau senyawa unsur tidak lagi diatur oleh mekanisme seluler. Pada tanah masam terdapat akumulasi HM yang lebih kuat dibandingkan pada tanah dengan lingkungan reaksi netral atau mendekati netral. Ukuran partisipasi aktual ion HM dalam reaksi kimia adalah aktivitasnya. Efek toksik logam berat konsentrasi tinggi pada tanaman dapat terwujud dalam terganggunya pasokan dan distribusi unsur kimia lainnya. Sifat interaksi logam berat dengan unsur lain berbeda-beda tergantung konsentrasinya. Migrasi dan masuknya ke dalam tumbuhan terjadi dalam bentuk senyawa kompleks.

Selama periode awal kontaminasi lingkungan dengan logam berat, karena sifat penyangga tanah, yang menyebabkan inaktivasi racun, tanaman hampir tidak mengalami efek samping. Namun, fungsi perlindungan tanah bukannya tidak terbatas. Ketika tingkat polusi logam berat meningkat, inaktivasinya menjadi tidak sempurna dan aliran ion menyerang akar. Tanaman mampu mengubah beberapa ion menjadi kurang aktif bahkan sebelum ion tersebut menembus sistem akar tanaman. Misalnya saja khelasi dengan menggunakan sekresi akar atau adsorpsi pada permukaan luar akar dengan pembentukan senyawa kompleks. Selain itu, seperti yang ditunjukkan oleh percobaan vegetasi dengan dosis seng, nikel, kadmium, kobalt, tembaga, dan timbal yang jelas-jelas beracun, akar terletak di lapisan yang tidak terkontaminasi tanah HM dan dalam kasus ini tidak ada gejala fototoksisitas.

Meskipun sistem akar memiliki fungsi perlindungan, logam berat masuk ke akar dalam kondisi tercemar. Dalam hal ini, mekanisme perlindungan berperan, berkat distribusi spesifik HM yang terjadi di antara organ tanaman, sehingga memungkinkan untuk melindungi pertumbuhan dan perkembangannya selengkap mungkin. Selain itu, kandungan, misalnya, logam berat dalam jaringan akar dan biji di lingkungan yang sangat tercemar dapat bervariasi 500-600 kali lipat, yang menunjukkan betapa besarnya kemampuan perlindungan organ tanaman bawah tanah ini.

Kelebihan unsur kimia menyebabkan toksikosis pada tanaman. Dengan meningkatnya konsentrasi logam berat, pertumbuhan tanaman mula-mula terhambat, kemudian terjadi klorosis daun, yang digantikan oleh nekrosis, dan akhirnya sistem akar rusak. Efek toksik HM dapat terjadi secara langsung dan tidak langsung. Dampak langsung kelebihan logam berat pada sel tumbuhan disebabkan oleh reaksi kompleksasi yang mengakibatkan pemblokiran enzim atau pengendapan protein. Penonaktifan sistem enzimatik terjadi akibat penggantian logam enzim dengan logam polutan. Ketika kandungan racun sangat penting, kemampuan katalitik enzim berkurang secara signifikan atau diblokir sepenuhnya.

Tumbuhan merupakan hiperakumulator logam berat

Vinogradov (1952) mengidentifikasi tumbuhan yang mampu mengkonsentrasikan unsur-unsurnya. Ia menunjuk pada dua jenis tumbuhan – konsentrator: 1) tumbuhan yang mengkonsentrasikan unsur-unsur dalam skala massal; 2) tumbuhan dengan konsentrasi selektif (spesies). Tanaman jenis pertama diperkaya dengan unsur-unsur kimia jika unsur-unsur kimia tersebut terkandung di dalam tanah dalam jumlah yang lebih banyak. Konsentrasi dalam hal ini disebabkan oleh faktor lingkungan. Tumbuhan jenis kedua dicirikan oleh jumlah unsur kimia tertentu yang terus-menerus tinggi, terlepas dari kandungannya di lingkungan. Hal ini ditentukan oleh kebutuhan yang ditetapkan secara genetik.

Mengingat mekanisme penyerapan logam berat dari tanah ke dalam tanaman, kita dapat berbicara tentang jenis akumulasi unsur penghalang (non-konsentrasi) dan bebas hambatan (konsentrasi). Akumulasi penghalang merupakan ciri khas sebagian besar tumbuhan tingkat tinggi dan tidak khas untuk lumut dan lumut kerak. Jadi, dalam karya M.A. Toikka dan L.N. Potekhina (1980), sphagnum (2,66 mg/kg) disebut sebagai tanaman konsentrator kobalt; tembaga (10,0 mg/kg) - birch, buah berbiji, lily lembah; mangan (1100 mg/kg) - blueberry. Lepp dkk. (1987) menemukan konsentrasi kadmium yang tinggi pada 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 - 0,4 mg/kg. Ada anggapan bahwa tanaman yang merupakan konsentrator kobalt juga sangat toleran terhadap nikel dan mampu mengakumulasinya dalam jumlah banyak. Ini, khususnya, termasuk tumbuhan dari famili Boraginaceae, Brassicaceae, Myrtaceae, Fabaceae, Caryophyllaceae. Konsentrator nikel dan superkonsentrator juga ditemukan di antara tanaman obat. Superkonsentrator termasuk pohon melon, belladonna belladonna, poppy kuning, motherwort cordial, passionflower dan Thermopsis lanceolata. Jenis akumulasi unsur-unsur kimia yang terdapat dalam konsentrasi tinggi dalam media nutrisi tergantung pada fase pertumbuhan tanaman. Akumulasi bebas penghalang merupakan karakteristik fase pembibitan, ketika tanaman tidak membedakan bagian-bagian di atas tanah menjadi berbagai organ, dan pada fase akhir musim tanam - setelah pemasakan, serta selama periode dormansi musim dingin, ketika penghalang -akumulasi bebas dapat disertai dengan pelepasan unsur kimia dalam jumlah berlebih dalam fase padat (Kovalevsky, 1991).

Tumbuhan hiperakumulasi terdapat pada famili Brassicaceae, Euphorbiaceae, Asteraceae, Lamiaceae dan Scrophulariaceae (Baker 1995). Yang paling terkenal dan dipelajari diantaranya 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 et al.1995; Dari berbagai spesies tumbuhan yang diuji, B. juncea memiliki kemampuan paling menonjol untuk mengangkut timbal di atas permukaan tanah, mengumpulkan lebih dari 1,8% unsur ini di organ di atas permukaan tanah (berdasarkan berat kering). Kecuali bunga matahari (Helianthus annuus) dan tembakau (Nicotiana tabacum), spesies tanaman non-Brassicaceae lainnya memiliki koefisien serapan biologis kurang dari 1.

Menurut klasifikasi tumbuhan menurut responnya terhadap keberadaan logam berat di lingkungan tumbuhnya, yang digunakan oleh banyak penulis asing, tumbuhan mempunyai tiga strategi utama untuk tumbuh di tanah yang terkontaminasi logam:

Pengecualian logam. Tumbuhan tersebut mempertahankan konsentrasi logam yang rendah secara konstan meskipun konsentrasinya di dalam tanah sangat bervariasi, dan sebagian besar mempertahankan logam di akar. Tumbuhan eksklusif mampu mengubah permeabilitas membran dan kapasitas pengikatan logam pada dinding sel atau melepaskan zat pengkelat dalam jumlah besar.

Indikator logam. Ini termasuk spesies tumbuhan yang secara aktif mengakumulasi logam di bagian atas tanah dan umumnya mencerminkan tingkat kandungan logam di dalam tanah. Mereka mentolerir tingkat konsentrasi logam yang ada akibat pembentukan senyawa pengikat logam ekstraseluler (khelator), atau mengubah sifat kompartemen logam dengan menyimpannya di area yang tidak sensitif terhadap logam. Jenis tumbuhan pengumpul logam. Tumbuhan yang termasuk dalam kelompok ini dapat mengakumulasi logam pada biomassa di atas tanah dengan konsentrasi yang jauh lebih tinggi dibandingkan di dalam tanah. Baker dan Brooks mendefinisikan hiperakumulator logam sebagai tumbuhan 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% berat kering. Para peneliti mengidentifikasi spesies yang mengalami hiperakumulasi dengan mengumpulkan tanaman di area yang tanahnya mengandung logam dengan konsentrasi di atas tingkat latar belakang, seperti halnya di area yang terkontaminasi atau di mana tubuh bijih terpapar. Fenomena hiperakumulasi menimbulkan banyak pertanyaan bagi para peneliti. Misalnya, apa pentingnya akumulasi logam dalam konsentrasi yang sangat beracun bagi tanaman? Jawaban pasti atas pertanyaan ini belum diperoleh, namun ada beberapa hipotesis utama. Diasumsikan bahwa tanaman tersebut memiliki sistem serapan ion yang ditingkatkan (hipotesis serapan "tidak disengaja") untuk menjalankan fungsi fisiologis tertentu yang belum dipelajari. Hiperakumulasi juga diyakini merupakan salah satu jenis toleransi tanaman terhadap kandungan logam yang tinggi di lingkungan tumbuh.

Standarisasi kandungan logam berat

dalam tanah dan tanaman sangatlah kompleks karena ketidakmungkinan memperhitungkan seluruh faktor lingkungan. Jadi, hanya mengubah sifat agrokimia tanah (reaksi rata-rata, kandungan humus, derajat kejenuhan basa, distribusi ukuran partikel) dapat mengurangi atau meningkatkan kandungan logam berat pada tanaman beberapa kali lipat. Terdapat data yang bertentangan bahkan mengenai kandungan latar belakang beberapa logam. Hasil yang diberikan peneliti terkadang berbeda 5-10 kali lipat.

Banyak skala telah diusulkan

peraturan lingkungan dari logam berat. Dalam beberapa kasus, kandungan logam tertinggi yang diamati pada tanah antropogenik biasa diambil sebagai konsentrasi maksimum yang diizinkan; dalam kasus lain, kandungan yang merupakan batas fitotoksisitas diambil. Dalam kebanyakan kasus, MPC telah diusulkan untuk logam berat yang beberapa kali lebih tinggi dari batas atas.

Untuk mengkarakterisasi polusi teknogenik

untuk logam berat, digunakan koefisien konsentrasi yang sama dengan rasio konsentrasi suatu unsur dalam tanah yang terkontaminasi dengan konsentrasi latar belakangnya. Apabila tercemar oleh beberapa logam berat, derajat pencemaran diperkirakan dengan nilai indeks konsentrasi total (Zc). Skala pencemaran tanah dengan logam berat yang dikemukakan oleh IMGRE disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Skema penilaian tanah untuk keperluan pertanian menurut tingkat kontaminasi bahan kimia (Goskomhydromet Uni Soviet, No. 02-10 51-233 tanggal 10/12/90)

Kategori tanah berdasarkan tingkat kontaminasi	Zc	Polusi relatif terhadap MPC	Kemungkinan penggunaan tanah	Kegiatan yang diperlukan
Dapat diterima	<16,0	Melebihi latar belakang, tapi tidak lebih tinggi dari MPC	Gunakan untuk tanaman apa pun	Mengurangi dampak sumber pencemaran tanah. Berkurangnya ketersediaan racun bagi tanaman.
Cukup berbahaya	16,1- 32,0	Melebihi MPC untuk membatasi indikator bahaya sanitasi dan migrasi air secara umum, tetapi lebih rendah dari MPC untuk indikator translokasi	Gunakan untuk tanaman apa pun yang tunduk pada pengendalian kualitas produk tanaman	Kegiatan serupa dengan kategori 1. Jika terdapat zat dengan indikator air migrasi terbatas, maka kandungan zat tersebut di air permukaan dan air tanah dipantau.
Sangat berbahaya	32,1- 128	Melebihi MPC dengan indikator bahaya translokasi yang membatasi	Gunakan untuk tanaman industri tanpa memperoleh makanan dan pakan darinya.	Hindari tanaman yang mengandung bahan kimia
Kegiatan serupa dengan kategori 1. Pengendalian wajib terhadap kandungan racun pada tanaman yang digunakan sebagai makanan dan pakan. Membatasi pemanfaatan green mass untuk pakan ternak khususnya tanaman konsentrator.	> 128	Sangat berbahaya	Melebihi MPC dalam segala hal	Kecualikan dari penggunaan pertanian

Mengurangi tingkat polusi dan penyerapan racun di atmosfer, tanah dan perairan.

Tabel 2 menunjukkan batas konsentrasi maksimum yang disetujui secara resmi dan tingkat kandungan yang diizinkan menurut indikator bahaya. Sesuai dengan skema yang diterapkan oleh ahli kesehatan medis, pengaturan logam berat dalam tanah dibagi menjadi translokasi (transisi suatu unsur menjadi tanaman), migrasi air (transisi ke dalam air), dan sanitasi umum (berpengaruh pada kemampuan pemurnian diri tanah). tanah dan mikrobiocenosis tanah).

Tabel 2. Konsentrasi maksimum yang diizinkan (MAC) bahan kimia dalam tanah dan tingkat kandungannya yang diizinkan dalam hal bahaya (per 01/01/1991. Komite Negara untuk Perlindungan Alam Uni Soviet, No. 02-2333 tanggal 10/12/90) .

Nama zat	MPC, mg/kg tanah, dengan mempertimbangkan latar belakang	Indikator bahaya
Nama zat		Translokasi	Air	Sanitasi umum

Bentuk yang larut dalam air
Fluor	10,0	10,0	10,0	10,0
Bentuk bergerak
Tembaga	3,0	3,5	72,0	3,0
Nikel	4,0	6,7	14,0	4,0
Seng	23,0	23,0	200,0	37,0
Kobalt	5,0	25,0	>1000	5,0
Fluor	2,8	2,8	-	-
Kromium	6,0	-	-	6,0
Konten kotor
Antimon	4,5	4,5	4,5	50,0
mangan	1500,0	3500,0	1500,0	1500,0
Vanadium	150,0	170,0	350,0	150,0
Memimpin **	30,0	35,0	260,0	30,0
Arsenik**	2,0	2,0	15,0	10,0
Air raksa	2,1	2,1	33,3	5,0
Timbal+merkuri	20+1	20+1	30+2	30+2
Tembaga*	55	-	-	-
Nikel*	85	-	-	-
Seng*	100	-	-	-

* - konten kotor - perkiraan.
** - kontradiksi; untuk arsenik, kandungan latar belakang rata-rata adalah 6 mg/kg, kandungan latar belakang timbal biasanya juga melebihi standar MPC.

Secara resmi disetujui oleh UEC

ADC yang dikembangkan pada tahun 1995 untuk kandungan kotor 6 logam berat dan arsenik memungkinkan diperolehnya gambaran yang lebih lengkap tentang pencemaran tanah dengan logam berat, karena memperhitungkan tingkat reaksi lingkungan dan komposisi granulometri tanah. .

Tabel 3. Perkiraan konsentrasi yang diizinkan (ATC) logam berat dan arsenik dalam tanah dengan sifat fisikokimia berbeda (kandungan kotor, mg/kg) (tambahan No. 1 pada daftar MPC dan APC No. 6229-91).

Elemen	Kelompok tanah	UDC dengan mempertimbangkan latar belakang	Agregat keadaan tempat itu di tanah	Kelas bahaya	Keunikan tindakan pada tubuh
Nikel	Lempung berpasir dan berpasir	20	Padat: dalam bentuk garam, dalam bentuk terlarut, sebagai bagian dari mineral	2	Toksisitas rendah untuk hewan berdarah panas dan manusia. Memiliki efek mutagenik
	<5,5	40
	Dekat dengan netral (lempung dan liat), рНKCl >5,5	80
Tembaga	Lempung berpasir dan berpasir	33		2	Meningkatkan permeabilitas sel, menghambat glutathione reduktase, mengganggu metabolisme melalui interaksi dengan gugus -SH, -NH2 dan COOH-
	Asam (lempung dan liat), pH KCl<5,5	66
	Mendekati netral (lempung dan liat), pH KCl>5,5	132
Seng	Lempung berpasir dan berpasir	55	Padat: berupa garam, senyawa organo-mineral, dalam bentuk tersorbat, sebagai bagian dari mineral	1	Kekurangan atau kelebihan menyebabkan penyimpangan perkembangan. Keracunan akibat pelanggaran teknologi penggunaan pestisida yang mengandung seng
	Asam (lempung dan liat), pH KCl<5,5	110
	Mendekati netral (lempung dan liat), pH KCl>5,5	220
Arsenik	Lempung berpasir dan berpasir	2	Padat: berupa garam, senyawa organo-mineral, dalam bentuk tersorbat, sebagai bagian dari mineral	1	Beracun, menghambat berbagai enzim, berdampak negatif pada metabolisme. Mungkin bersifat karsinogenik
	Asam (lempung dan liat), pH KCl<5,5	5
	Mendekati netral (lempung dan liat), pH KCl>5,5	10
Kadmium	Lempung berpasir dan berpasir	0,5	Padat: berupa garam, senyawa organo-mineral, dalam bentuk tersorbat, sebagai bagian dari mineral	1	Ini sangat beracun, menghambat kelompok enzim sulfhidril, mengganggu metabolisme zat besi dan kalsium, dan mengganggu sintesis DNA.
	Asam (lempung dan liat), pH KCl<5,5	1,0
	Mendekati netral (lempung dan liat), pH KCl>5,5	2,0
Memimpin	Lempung berpasir dan berpasir	32	Padat: berupa garam, senyawa organo-mineral, dalam bentuk tersorbat, sebagai bagian dari mineral	1	Berbagai dampak negatif. Memblokir gugus protein -SH, menghambat enzim, menyebabkan keracunan dan kerusakan sistem saraf.
	Asam (lempung dan liat), pH KCl<5,5	65
	Mendekati netral (lempung dan liat), pH KCl>5,5	130

Berdasarkan bahannya, persyaratan tersebut terutama dikenakan pada logam berat dalam bentuk curah. Di antara yang bergerak hanya tembaga, nikel, seng, kromium, dan kobalt. Oleh karena itu, standar yang dikembangkan saat ini tidak lagi memenuhi semua persyaratan.

adalah faktor kapasitas, yang terutama mencerminkan potensi bahaya kontaminasi produk tanaman, infiltrasi, dan air permukaan. Mencirikan pencemaran tanah secara umum, tetapi tidak mencerminkan tingkat ketersediaan unsur-unsur bagi tanaman. Untuk mengkarakterisasi keadaan nutrisi tanah tanaman, hanya bentuk bergeraknya yang digunakan.

Pengertian benda bergerak

Mereka ditentukan dengan menggunakan berbagai ekstraktan. Jumlah total bentuk logam yang bergerak menggunakan ekstrak asam (misalnya, HCL 1N). Bagian paling mobile dari cadangan logam berat bergerak di dalam tanah masuk ke dalam buffer amonium asetat. Konsentrasi logam dalam ekstrak air menunjukkan derajat mobilitas unsur-unsur dalam tanah, merupakan fraksi yang paling berbahaya dan “agresif”.

Standar untuk formulir bergerak

Beberapa skala normatif indikatif telah diusulkan. Di bawah ini adalah contoh salah satu skala bentuk logam berat bergerak maksimum yang diperbolehkan.

Tabel 4. Kandungan maksimum logam berat bentuk bergerak yang diperbolehkan dalam tanah, mg/kg ekstraktan 1N. HCl (H. Chuljian dkk., 1988).

Elemen	Isi	Elemen	Isi	Elemen	Isi
Hg	0,1	Sb	15	hal	60
CD	1,0	Sebagai	15	Zn	60
Bersama	12	Tidak	36	V	80
Kr	15	Cu	50	M N	600

NAVIGASI SITUS:

Pertanyaan Umum?	ke dalam tanah	menjadi gel	hasil	data teknis	harga

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

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

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

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

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

1. Plot yang gagal bisa dijual.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Logam berat di dalam tanah

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

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

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

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

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