Perilaku arsen dalam tanah

PERILAKU ARSEN DALAM TANAH

Arsen adalah metalloid kristal dengan tiga bentuk allotropic yang berwarna kuning, hitam dan abu-abu . Arsen juga mempunyai beberapa bentuk oksidasi ( -3 , 0 , 3 , 5 ) . Arsenat ( V ) adalah keadaan oksidasi stabil dalam kondisi aerobik . Dalam kondisi reduksi (anaerobic), unsur As, As (III) dan arsine (III) menjadi stabil. Arsenit (III) ada dalam kondisi reduksi-moderat dan merupakan salah satu senyawa arsen yang paling beracun . Bakteri metanogen mampu mereduksi As(V) menjadi As(III) dan methylate menjadi asam methyl-arsinic . Arsen trioksida ( arsen putih) As2O3 , merupakan 97 % dari arsen yang dihasilkan dan masuk ke dalam produk akhir. Arsen trioksida adalah bahan baku untuk pestisida arsen, termasuk timbal arsenat , kalsium arsenat , natrium arsenit , dan arsen-organik . Senyawa ini digunakan dalam insektisida , herbisida , fungisida , algicides , sheepdips , pengawet kayu , dan zat warna , dan untuk pemberantasan cacing pita pada ternak domba dan sapi. As(III) ada dalam air alami sebagai As(OH)3 ( pKa = 9,2 ) dan lebih mobile dari As(V) karena kurang kuat diserap pada permukaan mineral daripada As(V) oxyanions yang bermuatan negatif ( H3AsO4 , pKa = 2.22 , 6.98 , 11.53 ) . Spesies Besi(III)-oxy memiliki afinitas tinggi untuk As(V) ( Waychunas et al ., 1993) .

Arsen dan P secara kimiawi serupa . Keduanya membentuk senyawa tidak larut dengan Al dan Fe dalam tanah. Al-As dan Fe-As adalah bentuk dominan arsen dalam tanah , meskipun arsen menunjukkan afinitas terhadap Al-oksida lebih rendah dibandingkan dnegan fosfat. As(III) tampaknya akan ter-jerap pada permukaan besi(III) (Sun dan Doner , 1996). Alumina aktif memiliki afinitas 2 kali lipat lebih tinggi trhadap As(V) daripada As(III) pada pH 7 ( Ghosh dan Yuan , 1987) . Kaolinit dan monmorilonit memiliki afinitas yang lebih tinggi untuk As(V) daripada untuk As (III) ( Frost dan Griffin , 1977) . Oksidasi abiotik As(III) ditingkatkan dalam tanah liat kaolinit dan illit , sebuah proses yang menghasilkan apesies As(V) yang terikat kuat (Manning dan Goldberg , 1997). Mobilitas arsen dan fitotoksisitas lebih besar pada tanah berpasir daripada tanah bertekstur liat .

Konsentrasi total arsen dalam tanah tidak mencerminkan jumlah yang tersedia

untuk penyerapan tanaman karena adanya adsorpsi arsen dalam tanah. Oleh karena itu metode yang berbeda digunakan untuk menentukan ketersediaan arsen dalam tanah . Berbagai ekstraktan yang dapat menstimulasi pelepasan arsen dalam kondisi yang berbeda dalam tanah telah dilaporkan berkorelasi secara signifikan dengan serapan arsen oleh tanaman. Ekstraksi sequential telah banyak digunakan untuk menilai ketersediaan logam dan mobilitasnya dalam tanah. Pereaksi (Reagen) yang berbeda digunakan untuk memisahkan logam dari asosiasi kimianya secara operasional . Salah satu metode yang dikembangkan oleh Tessier et al . ( 1988 ) adalah yang paling banyak digunakan untuk menilai geokimia logam dalam tanah. Namun demikian, untuk arsen tanah , karena kesamaan kimiawinya dengan fosfat , metode yang digunakan untuk fraksinasi fosfat juga telah digunakan untuk fraksinasi arsen. Arsen tanah secara operasional dipisahkan menjadi empat fraksi : fraksi arsen larut air dan arsen dapat ditukar (As-WE) , arsen terikat-Al ( Al-As ) , arsen terikat Fe ( Fe-As ) , dan arsen terikat-Ca ( Ca-As), menggunakan NH4NO3 , NH4F , NaOH dan H2SO4. Berdasarkan ekstraksi sekuensial, informasi tentang bentuk ikatan kimia , retensi , dan partisi logam dalam tanah dapat diperkirakan. Meskipun ekstraksi sekuensial dianggap kurang spesifik untuk fraksinasi kimia dan resorpsi logam terlarut oleh tanah selama ekstraksi , namun cara ini masih merupakan alat yang berguna untuk mengevaluasi biokimia logam dalam tanah .

Dalam tanah yang terkontaminasi arsen , pH tanah merupakan salah satu faktor utama yang menentukan ketersediaan arsen . Akins dan Lewis (1976 ) meneliti efek dari pH ( 4-8 ) pada penyerapan arsen oleh tanah dengan menggunakan prosedur fraksinasi berurutan. Mereka menemukan bahwa, pada pH rendah ( pH = 4 ) , Fe-As adalah bentuk yang paling melimpah diikuti oleh Al-As, sedangkan pada pH tinggi ( pH = 6-8 ) , Ca-As lebih dominan . Hal ini mirip dengan perilaku P dalam tanah , yaitu , Fe - P dan Al - P yang dominan di tanah asam , sedangkan Ca - P mendominasi di tanah alkalin dan berkapur . Selain pH tanah , partisi dan retensi arsen dalam tanah juga dipengaruhi oleh bahan organik tanah, oksida-oksida Fe , Mn , dan Al , dan mineral liat . Namun demikian, kapasitas tanah untuk mempertahankan arsen tergantung pada kandungan oksida-hidro Fe dan Al dalam tanah .

Efisiensi fitoremediasi tergantung pada karakteristik tanah dan kontaminan . Adsorpsi arsen dalam tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor: jenis dan jumlah koloid tanah (mineral liat , oksida-oksida Fe , Al dan Mn, dan bahan organik tanah) , pH , adanya ligan organik dan anorganik , dan tekstur tanah. Perbedaan tingkat penyerapan arsenit di horizon tanah A dan B pada lima profil tanah di Virginia Barat tanah dijelaskan oleh perbedaan pH tanah, besi oksida dan bahan organik (Elkhatib , 1984). Ada hubungan yang kuat antara As dan Fe (terutama gutit) dalam tanah. Hidroksi aluminium pada permukaan eksternal mineral liat mika sangat kuat mengikat As. Mobilitas arsen dan fitotoksisitas lebih besar pada tanah berpasir daripada tanah liat, karena hidrous-Fe dan Al-oksida bervariasi langsung dengan kandungan liat tanah .

Referensi

Akins, M. B. and Lewis, J. R. 1976. Chemical distribution and gaseous evolution of arsenic–74 added to soils as DSMA74 –As. Soil Sci Soc. of Am. J. 40:655–658.

Elkhatib, E. A., O. L. Beckett and R. J. Wright 1984. Arsenite sorption and desorption in soils. Soil Sci Soc. of Am. J. 48: 758-762.

Frost, R. R. and Griffin, R. A. 1977. Effect of pH on adsorption of As and selenium from landfill leachate by clay minerals. Soil Sci Soc. of Am. J. 41:53-57.

Ghosh, M. M. and Yuan, J.R. 1987. Adsorption of inorganic arsenic and organoarsenicals on hydrous oxides. Environ. Progress 6:150-157.

Manning, B.A.and Goldberg, S. 1997. Adsorption and stability of arsenic III at the clay-mineral water interface. Environ. Sci. Technology 31:2005-2011.

Sun, X and Doner, H. E. 1996. An investigation of arsenate and arsenate bonding structures on goethite by FTIR. Soil Sci.161: 865-872.

Tessier, A., P. G. C. Campbell, and M. Bisson. 1988. Partitioning of trace metals in sediments. In “Metal speciation: Theory, Analysis and Application” (J. K. Kramer and H. E. Allen, eds.), 183-199pp. Lewis Publisher, Chelsea, MI.

Waychunas G.A., B. A. Rea, C. C., Fuller, and J. A. Davis (1993). Surface Chemistry Of Ferrihydrite: Part 1 EXAFS studies of the geometry of co-precipitated and adsorbed arsenate. Geochim. Cosmochim Acta 57: 22512269.