Dokumen.tips_manahan-terjemahan.pdf

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

3 DASAR DARI PERAIRAN KIMIA ____________________________________________________ 3.1. KUALITAS AIR DAN KUANTITAS Sepanjang sejarah, kualitas dan kuantitas air yang tersedia bagi manusia memiliki merupakan faktor penting dalam menentukan kesejahteraan mereka. Seluruh peradaban hilang karena kekurangan air akibat perubahan iklim. Bahkan dalam beriklim iklim, fluktuasi masalah penyebab presipitasi. Menghancurkan kekeringan di Afrika selama tahun 1980 mengakibatkan gagal panen bencana dan kelaparan. Pada tahun 1997 sebuah banjir belum pernah terjadi sebelumnya melanda bagian besar dari North Dakota membanjiri sebagian besar Kota Grand Forks, dan pada tahun 1998 banjir yang dihasilkan oleh hujan lebat akibat Badai Mitch menewaskan ribuan di Amerika Tengah. Pada tahun 1999 panas menewaskan sejumlah orang di pusat dan timur Amerika Serikat dan kekeringan menghancurkan tanaman dan air persediaan. Pada bulan September 1999 Badai Floyd menghasilkan banjir 500 tahun di kawasan timur North Carolina. Air penyakit seperti kolera dan tipus menewaskan jutaan orang di masa lalu dan masih menyebabkan kesengsaraan yang besar di negara-negara kurang berkembang. Ambisius program bendungan dan konstruksi tanggul telah mengurangi kerusakan banjir, tetapi mereka memiliki nomor efek samping yang tidak diinginkan di beberapa daerah, seperti genangan lahan pertanian dengan waduk dan kegagalan bendungan yang tidak aman. Secara global, masalah dengan kuantitas dan kualitas air pasokan tetap dan dalam beberapa hal menjadi lebih serius. Masalah-masalah ini termasuk penggunaan air meningkat karena pertumbuhan penduduk, kontaminasi minum air dengan limbah berbahaya tidak benar dibuang (lihat Bab 19), dan perusakan satwa liar oleh polusi air. Perairan kimia, subjek bab ini, harus mempertimbangkan air di sungai, danau,

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

1/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

muara, laut, dan bawah tanah, serta fenomena yang menentukan distribusi dan sirkulasi spesies kimia di perairan alami. Studinya membutuhkan beberapa pemahaman tentang sumber, transportasi, karakteristik, dan komposisi air. Reaksi kimia yang terjadi pada air dan spesies kimia yang ditemukan di dalamnya sangat dipengaruhi oleh lingkungan di mana air itu ditemukan. Kimia air terkena suasana yang cukup berbeda dengan air pada © 2000 CRC Press LLC dasar danau. Mikroorganisme memainkan peran penting dalam menentukan bahan kimia komposisi air. Dengan demikian, dalam membahas kimia air, perlu mempertimbangkan umum banyak faktor yang mempengaruhi kimia ini. Studi tentang air dikenal sebagai hidrologi dan dibagi menjadi beberapa subkategori. Limnologi adalah cabang ilmu pengetahuan yang berhubungan dengan karakteristik air tawar termasuk sifat biologis, serta sifat kimia dan fisik. Oseanografi adalah ilmu laut dan karakteristik fisik dan kimia. Kimia dan biologi lautan luas bumi adalah unik karena laut tinggi kadar garam, kedalaman besar, dan faktor lainnya. Sumber dan Penggunaan Air: Siklus hidrologi Persediaan air dunia ditemukan dalam lima bagian dari siklus hidrologi (Gambar 3.1). Sekitar 97% air bumi ditemukan di lautan. Fraksi lain adalah hadir sebagai uap air di atmosfer (awan). Air yang terkandung dalam solid state sebagai es dan salju di snowpacks, gletser, dan es di kutub. Permukaan air ditemukan di danau, sungai, dan waduk. Air tanah terletak di akuifer bawah tanah. Danau, waduk Limpasan 110 Penguapan dan transpirasi, 195

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

2/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Air hujan, 304 Penguapan, 1164 Snowpack, Kondensasi es Infiltrasi ke air tanah Air hujan, 1055 Air Tanah Samudra Gerakan uap air tanah 110 Gambar 3.1. Siklus hidrologi, jumlah air di triliunan liter per hari. Ada hubungan kuat antara hidrosfer, di mana air ditemukan, dan litosfer, yang merupakan bagian dari geosfer diakses air. Manusia kegiatan tersebut mempengaruhi keduanya. Misalnya, gangguan tanah dengan konversi padang rumput atau hutan untuk lahan pertanian atau intensifikasi produksi pertanian dapat mengurangi © 2000 CRC Press LLC vegetasi penutup, transpirasi penurunan (kehilangan uap air oleh tanaman) dan mempengaruhi iklim mikro. Hasilnya adalah peningkatan limpasan hujan, erosi, dan akumulasi lumpur di badan air. Siklus nutrisi dapat dipercepat, menyebabkan pengayaan hara dari air permukaan. Hal ini, pada gilirannya, dapat sangat mempengaruhi karakteristik kimia dan biologis dari badan air. Air yang digunakan manusia terutama segar air permukaan dan air tanah, yang

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

3/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

sumber yang mungkin berbeda satu sama lain secara signifikan. Pada daerah kering, kecil sebagian kecil dari pasokan air berasal dari laut, sumber yang kemungkinan akan menjadi lebih penting sebagai pasokan dunia dari dwindles air tawar relatif terhadap permintaan. Saline air tanah payau atau juga dapat digunakan di beberapa daerah. Di Amerika Serikat, rata-rata sekitar 1,48 '1013 liter air jatuh sebagai presipitasi setiap hari, yang diterjemahkan menjadi 76 cm per tahun. Itu  jumlah, sekitar 1,02 "1013 liter per hari, atau 53 cm per tahun, akan hilang oleh evaporasi dan transpirasi. Dengan demikian, air yang secara teoritis tersedia untuk digunakan adalah sekitar 4,6 '1012 liter per hari, atau hanya 23 sentimeter per tahun. Saat ini, AS menggunakan 1,6 '1012 liter per hari, atau 8 cm dari rata-rata tahunan presipitasi. Jumlah ini hampir sepuluh kali lipat peningkatan dari penggunaan 1,66 '1011 liter per hari pada pergantian abad. Yang lebih mencolok adalah peningkatan per kapita dari sekitar 40 liter per hari pada 1900 menjadi sekitar 600 liter per hari sekarang. Banyak dari ini kenaikan ini dicatat dengan menggunakan pertanian dan industri yang tinggi, yang setiap account untuk sekitar 46% dari total konsumsi. Penggunaan Kota mengkonsumsi sisanya 8%. Sejak sekitar 1980, namun, air digunakan di AS telah menunjukkan mendorong trend dengan total konsumsi turun sekitar 9% selama waktu di mana populasi tumbuh 16%, menurut angka yang disusun oleh US Geological Survey.1 Tren ini, yang diilustrasikan pada Gambar 3.2, telah dikaitkan dengan keberhasilan upaya menghemat air, terutama di industri (termasuk pembangkit listrik) dan pertanian sektor. Konservasi dan daur ulang telah menyumbang banyak penurunan penggunaan di sektor industri. Air irigasi telah digunakan jauh lebih efisien dengan mengganti irigasi semprot, yang kehilangan sejumlah besar air ke tindakan angin dan penguapan, dengan sistem irigasi yang berlaku air langsung ke tanah. Trickle sistem irigasi yang berlaku hanya jumlah air yang dibutuhkan langsung ke akar tanaman sangat efisien.

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

4/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Masalah utama dengan pasokan air adalah distribusi seragam dengan lokasi dan waktu. Seperti ditunjukkan dalam Gambar 3.3, curah hujan tidak merata jatuh di daratan Amerika Serikat Hal ini menyebabkan kesulitan karena orang di daerah dengan curah hujan rendah sering mengkonsumsi lebih banyak air dibandingkan masyarakat di daerah dengan curah hujan lebih. Pertumbuhan penduduk yang pesat di lebih kering barat daya negara bagian AS selama empat dekade terakhir telah lebih jauh memperburuk masalah. Kekurangan air menjadi lebih akut di wilayah ini yang berisi enam dari sebelas negara kota terbesar (Los Angeles, Houston, Dallas, San Diego, Phoenix, dan San Antonio). Masalah daerah lainnya termasuk Florida, di mana overdevelopment wilayah pesisir mengancam Danau Okeechobee, Timur Laut, terganggu dengan sistem air memburuk, dan Dataran Tinggi, mulai dari Texas menjulur ke Nebraska, di mana irigasi tuntutan pada akuifer Oglala yang ditinggalkan tabel air terus tanpa harapan untuk mengisi ulang. Masalah-masalah yang kecil, namun, dibandingkan dengan mereka di beberapa bagian Afrika di mana kekurangan air adalah berkontribusi terhadap kondisi kelaparan nyata. © 2000 CRC Press LLC 0 400 800 1,200 1,600 Tahun Listrik pembangkit listrik Industri, selain tenaga listrik Irigasi Publik dan pribadi dipasok dalam negeri, komersial, ternak

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

5/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Gambar 3.2. Tren Penggunaan Air di Amerika Serikat (Data dari US Geological Survey). 150-200 100-150 50-100 <25 25-50 50-100 > 200 Gambar 3.3. Distribusi curah hujan di daratan Amerika Serikat, menunjukkan curah hujan tahunan rata-rata di sentimeter. © 2000 CRC Press LLC 3.2. ATAS SIFAT AIR, A ZAT UNIK Air memiliki sejumlah properti unik yang penting untuk kehidupan. Beberapa karakteristik khusus dari air termasuk karakter polar, kecenderungan untuk membentuk hidrogen obligasi, dan kemampuan untuk ion logam hidrat. Properti ini dapat dilihat pada Tabel 3.1. Tabel 3.1. Penting Properti Air Properti Efek dan Signifikansi Sangat baik pelarut Transportasi nutrisi dan produk-produk limbah, membuat mungkin proses biologis dalam media air Kelarutan tertinggi dielektrik Tinggi konstan zat ionik dan ionizaof mereka setiap tion cair umum dalam larutan Lebih tinggi daripada tegangan permukaan Mengontrol faktor dalam fisiologi; penurunan mengatur dan lain fenomena permukaan cairan Transparan untuk terlihat dan tak berwarna, cahaya yang memungkinkan diperlukan untuk fotosintesis panjang-panjang gelombang frac-untuk mencapai kedalaman yang cukup besar dalam badan air tion dari sinar ultraviolet

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

6/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Maksimum kepadatan sebagai mengapung Es; sirkulasi vertikal dibatasi bertingkat cair pada suhu 4 ° C badan air Panas yang lebih tinggi penguapan Menentukan transfer molekul panas dan air daripada bahan lain antara atmosfer dan badan air Tinggi panas laten fusi dari Suhu stabil pada titik beku air dari cairan lain kecuali amonia Tinggi kapasitas panas dari Stabilisasi suhu organisme dan geoany cairan lain kecuali daerah grafis amonia Para Molekul Air Sifat air terbaik dapat dipahami dengan mempertimbangkan struktur dan ikatan dari molekul air: (+) (-) O HH Molekul air terdiri dari dua atom hidrogen terikat pada atom oksigen. © 2000 CRC Press LLC Tiga atom tidak dalam garis lurus, melainkan, seperti yang ditunjukkan di atas, mereka membentuk sudut dari 105 °. Karena struktur bengkok air dan fakta bahwa atom oksigen menarik negatif elektron lebih kuat daripada atom hidrogen, molekul air berperilaku seperti dipol yang bermuatan listrik berlawanan di kedua ujung. Air dipol dapat tertarik ke ion baik positif atau negatif. Sebagai contoh, bila NaCl larut dalam air sebagai ion positif Na + dan Cl-negatif ion, positif  ion natrium dikelilingi oleh molekul air dengan ujung negatif mereka menunjuk ion, dan ion klorida dikelilingi oleh molekul air dengan positif mereka

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

7/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

berakhir menunjuk pada ion negatif, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.4. Jenis tarik bagi ion adalah alasan mengapa air melarutkan senyawa ionik banyak dan garam yang tidak larut dalam cairan lainnya. Na + ClGambar 3.4. Polar air molekul sekitarnya ion Na + (kiri) dan Cl-ion (kanan). Karakteristik penting kedua dari molekul air adalah kemampuannya untuk membentuk hidrogen obligasi. Ikatan hidrogen adalah jenis khusus dari ikatan yang dapat terbentuk antara hidrogen pada satu molekul air dan oksigen dalam molekul lain air. Ini ikatan terjadi karena oksigen memiliki muatan negatif parsial dan hidrogen muatan positif parsial. Hidrogen obligasi, yang ditunjukkan pada Gambar 3.5 sebagai garis putusputus, memegang molekul air bersama dalam kelompok besar. Zat terlarut molekul Hidrogen ikatan antara H O molekul air H O H HO H HO H H O N Hidrogen obligasi antara air dan

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

8/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

zat terlarut molekul Gambar 3.5. Ikatan hidrogen antara molekul air dan molekul air dan zat terlarut molekul dalam larutan. © 2000 CRC Press LLC Ikatan hidrogen juga membantu untuk menahan beberapa molekul atau ion zat terlarut dalam larutan. Ini terjadi ketika ikatan hidrogen terbentuk antara molekul-molekul air dan hidrogen, nitrogen, oksigen atau atom pada molekul zat terlarut (lihat Gambar 3.5). Ikatan hidrogen  juga membantu dalam mempertahankan partikel yang sangat kecil yang disebut partikel koloid dalam suspensi dalam air (lihat Bagian 5.4). Air adalah pelarut yang sangat baik untuk bahan banyak, dengan demikian itu adalah transportasi dasar media untuk nutrisi dan produk limbah dalam proses kehidupan. Yang sangat tinggi konstanta dielektrik relatif air untuk cairan lain memiliki efek mendalam pada nya sifat pelarut dalam bahan yang paling ionik terdisosiasi dalam air. Dengan pengecualian cair, amonia air memiliki kapasitas panas tertinggi cairan apapun atau padat, l kal 'g-1' deg-1. Karena itu kapasitas panas tinggi, jumlah yang relatif besar panas yang diperlukan untuk mengubah lumayan suhu massa air, dengan itu, sebuah badan air dapat memiliki efek stabilisasi pada suhu sekitarnya geografis daerah. Selain itu, properti ini mencegah perubahan besar tiba-tiba suhu dalam tubuh besar air dan dengan demikian melindungi organisme air dari shock variasi suhu tiba-tiba. Panas sangat tinggi penguapan air, 585 kal / g pada 20 ° C, juga menstabilkan suhu badan air dan sekitar wilayah geografis. Hal ini juga mempengaruhi transfer panas dan air uap antara badan air dan atmosfer. Air memiliki kepadatan maksimum pada 4 ° C, suhu di atas titik beku. Konsekuensi beruntung fakta ini adalah bahwa es mengapung, sehingga tubuh besar beberapa air pernah membeku padat. Selain itu, pola sirkulasi vertikal air di danau, faktor yang menentukan dalam kimia mereka

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

9/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

dan biologi, sebagian besar diatur oleh hubungan suhu-density unik air. 3.3. KARAKTERISTIK BADAN AIR Kondisi fisik badan air sangat mempengaruhi kimia dan proses biologis yang terjadi dalam air. Permukaan air terjadi terutama di sungai, danau, dan waduk. Lahan basah yang dibanjiri daerah yang airnya dangkal cukup untuk memungkinkan pertumbuhan bottom-berakar tanaman. Muara adalah pelukan laut di mana sungai mengalir. Pencampuran air segar dan garam memberikan muara unik sifat kimia dan biologis. Muara adalah tempat berkembang biak dari banyak kehidupan laut, yang membuat pelestarian mereka sangat penting. Air unik hasil hubungan suhu-density dalam pembentukan yang berbeda lapisan dalam nonflowing badan air, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.6. Selama musim panas lapisan permukaan (epilimnion) dipanaskan oleh radiasi matahari dan, karena lebih rendah kepadatan, mengapung di atas lapisan bawah, atau hypolimnion. Fenomena ini disebut termal stratifikasi. Ketika sebuah perbedaan suhu yang cukup ada antara dua lapisan, mereka tidak bergabung tetapi berperilaku secara independen dan memiliki sangat berbeda sifat kimia dan biologis. Para epilimnion, yang terkena cahaya, mungkin memiliki pertumbuhan berat alga. Sebagai hasil dari paparan atmosfer dan (selama siang jam) karena aktivitas fotosintesis alga, epilimnion mengandung relatif lebih tinggi tingkat oksigen terlarut dan umumnya adalah aerobik. Dalam hypolimnion, aksi bakteri pada bahan organik biodegradable dapat menyebabkan air menjadi anaerob (kurang oksigen terlarut). Akibatnya, kimia spesies dalam bentuk yang relatif berkurang cenderung mendominasi di hypolimnion tersebut. © 2000 CRC Press LLC Pertukaran kimia spesies dengan sedimen

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

10/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Relatif rendah O2 terlarut, kimia spesies dalam bentuk pengurangan Termoklin Hypolimnion Relatif tinggi terlarut, O2, spesies kimia dalam bentuk teroksidasi Epilimnion O2 CO2 Fotosintesis CO2, H2O + + hn {CH2O} + O2 Gambar 3.6. Stratifikasi danau. Geser-pesawat, atau lapisan antara epilimnion dan hypolimnion, disebut termoklin. Selama musim gugur, ketika epilimnion mendingin, titik dicapai pada yang suhu dari epilimnion dan hypolimnion adalah sama. Hilangnya ini stratifikasi termal menyebabkan seluruh tubuh air untuk berperilaku sebagai hidrologi unit, dan pencampuran yang dihasilkan dikenal sebagai terbalik. Sebuah terbalik juga umumnya terjadi di musim semi. Selama terbalik, karakteristik kimia dan fisik tubuh air menjadi jauh lebih seragam, dan sejumlah kimia, fisik, dan perubahan biologis dapat terjadi. Aktivitas biologi dapat meningkatkan dari pencampuran nutrisi. Perubahan komposisi air selama membatalkan dapat menyebabkan gangguan pada pengolahan air proses. 3.4. AIR KEHIDUPAN Organisme hidup (biota) dalam ekosistem perairan dapat diklasifikasikan sebagai autotrophic atau heterotrofik. Organisme autotrophic memanfaatkan energi surya atau kimia untuk memperbaiki unsur-unsur dari yang sederhana, bahan anorganik menjadi molekul tak hidup hidup yang kompleks yang membentuk organisme hidup. Alga adalah air autotrophic paling penting organisme karena mereka adalah produsen yang memanfaatkan energi matahari untuk menghasilkan biomassa

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

11/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

dari CO2 dan lain spesies anorganik sederhana. Organisme heterotrofik memanfaatkan zat organik yang dihasilkan oleh autotrophic organisme sebagai sumber energi dan sebagai bahan baku untuk sintesis mereka sendiri biomassa. Dekomposer (atau reduksi) adalah subclass dari organisme heterotrofik dan terdiri dari terutama bakteri dan jamur, yang pada akhirnya memecah bahan asal biologis untuk senyawa sederhana awalnya ditetapkan oleh autotrophic yang organisme. Kemampuan badan air untuk menghasilkan bahan hidup dikenal sebagai produktivitasnya. Produktivitas hasil dari kombinasi faktor fisik dan kimia. Produktivitas tinggi memerlukan pasokan yang cukup dari karbon (CO2), nitrogen (nitrat), © 2000 CRC Press LLC fosfor (ortofosfat), dan trace elemen seperti besi. Air rendah produktivitas umumnya diinginkan untuk pasokan air atau untuk berenang. Relatif tinggi produktivitas diperlukan untuk dukungan ikan dan untuk melayani sebagai dasar makanan rantai dalam ekosistem perairan. Produktivitas yang berlebihan mengakibatkan pembusukan biomassa diproduksi, konsumsi oksigen terlarut, dan produksi bau, suatu kondisi yang disebut eutrofikasi. Bentuk kehidupan lebih tinggi dari ganggang dan bakteri-ikan, misalnya-terdiri relatif kecil sebagian kecil dari biomassa dalam sistem perairan yang paling. Pengaruh bentuk-bentuk kehidupan yang lebih tinggi pada kimia air minimal. Namun, kehidupan air adalah sangat dipengaruhi oleh sifat fisik dan kimia dari badan air di tempat dia hidup. Suhu, transparansi, dan turbulensi adalah tiga fisik utama sifat yang mempengaruhi kehidupan air. Suhu air yang sangat rendah mengakibatkan sangat lambat proses biologis, sedangkan suhu yang sangat tinggi adalah fatal bagi sebagian besar organisme. Itu transparansi air sangat penting dalam menentukan pertumbuhan alga. Turbulensi merupakan faktor penting dalam proses pencampuran dan pengangkutan nutrisi dan buang produk dalam air. Beberapa organisme kecil (plankton) tergantung pada air

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

12/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

arus untuk mobilitas mereka sendiri. Oksigen terlarut (DO) sering adalah zat penting dalam menentukan sejauh dan jenis kehidupan di badan air. Kekurangan oksigen adalah fatal bagi hewan air banyak seperti ikan. Kehadiran oksigen bisa sama-sama fatal bagi berbagai jenis bakteri anaerob. Kebutuhan oksigen biokimia, BOD, dibahas sebagai air polutan di Bagian 7.9, mengacu pada jumlah oksigen yang digunakan ketika organik materi dalam volume tertentu air adalah degradasi secara biologis. Karbon dioksida dihasilkan oleh proses pernapasan dalam air dan sedimen dan  juga dapat memasukkan air dari atmosfir. Karbon dioksida diperlukan untuk produksi biomassa fotosintesis oleh ganggang dan dalam beberapa kasus adalah faktor pembatas. Tinggi tingkat karbon dioksida yang dihasilkan oleh degradasi bahan organik dalam air dapat menyebabkan pertumbuhan alga yang berlebihan dan produktivitas. Salinitas air juga menentukan jenis bentuk kehidupan sekarang. Irigasi perairan dapat mengambil tingkat berbahaya garam. Kehidupan laut jelas membutuhkan atau mentolerir air garam, sedangkan organisme air tawar banyak yang tidak toleran terhadap garam. 3.5. PENGANTAR KIMIA PERAIRAN Untuk memahami polusi air, pertama-tama perlu memiliki apresiasi kimia fenomena yang terjadi dalam air. Sisa bagian dari bab ini membahas air asam-basa dan fenomena kompleksasi. Reaksi oksidasi-reduksi dan kesetimbangan akan dibahas pada Bab 4, dan rincian perhitungan kelarutan dan interaksi antara air dan fase cair lainnya diberikan di Bab 5. Utama kategori fenomena kimia air diilustrasikan pada Gambar 3.7. Perairan fenomena kimia lingkungan melibatkan proses akrab bagi ahli kimia, termasuk asam-basa, kelarutan, oksidasi-reduksi, dan reaksi kompleksasi. Meskipun sebagian fenomena kimia air dibahas di sini dari termodinamika yang (Ekuilibrium) sudut pandang, penting untuk diingat bahwa kinetika-tingkat reaksi-sangat penting dalam kimia air. Proses biologi memainkan kunci

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

13/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

© 2000 CRC Press LLC peran dalam kimia air. Sebagai contoh, ganggang fotosintesis menjalani dapat meningkatkan pH air dengan membuang CO2 cair, sehingga mengubah sebuah HCO3 - Ion ke CO3 2ion, ini ion pada gilirannya bereaksi dengan Ca2 + dari air untuk mengendapkan CaCO3. 2HCO3-+ hn Fotosintesis {CH2O} + O2 (g) + CO3 2CO3 + H2O Asam-basa HCO3-+ OHCa + CO3 Pengendapan CaCO3 (s) 2 {CH2O} + SO4 + 2H + Mikroba tindakan H2S (g) + 2H2O + 2CO2 (g) Serapan Pelucutan Air Tanah Cd2 + NH + 4 NO3 - CO2 O2 Pertukaran gas dengan atmosfer Endapan 22+22Gambar 3.7. Mayor proses kimia perairan.

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

14/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Dibandingkan dengan kondisi terkontrol hati-hati laboratorium, jauh lebih sulit untuk menggambarkan fenomena kimia dalam sistem air alam. Sistem seperti ini sangat kompleks dan deskripsi kimia mereka harus mengambil banyak variabel ke dalam pertimbangan. Selain air, sistem ini mengandung mineral fase, fase gas, dan organisme. Sebagai terbuka, sistem dinamis, mereka memiliki input dan output dari variabel energi dan massa. Oleh karena itu, kecuali dalam keadaan luar biasa, keseimbangan sejati kondisi tidak didapat, meskipun sistem perairan sekitar mapan sering ada. Kebanyakan logam yang ditemukan di perairan alami tidak ada yang sederhana terhidrasi kation di dalam air, dan oxyanions sering ditemukan sebagai spesies polynuclear, bukan sebagai monomer sederhana. Sifat spesies kimia dalam air yang mengandung bakteri atau ganggang sangat dipengaruhi oleh aksi organisme ini. Dengan demikian, tepat deskripsi kimia dari sistem air alami berdasarkan asam-basa, konstanta kesetimbangan kelarutan, dan kompleksasi, potensial redoks, pH, dan lainnya parameter kimia tidak mungkin. Oleh karena itu, sistem harus dijelaskan oleh disederhanakan model, sering didasarkan sekitar konsep kimia kesetimbangan. Meskipun tidak tepat, juga tidak sepenuhnya realistis, model tersebut dapat menghasilkan generalisasi yang berguna dan wawasan berkaitan dengan sifat dari proses kimia air, dan menyediakan pedoman untuk deskripsi dan pengukuran sistem air alam. Meskipun sangat disederhanakan, model tersebut sangat membantu dalam memvisualisasikan kondisi yang menentukan kimia spesies dan reaksi mereka di perairan alam dan air limbah. 3.6. GAS DALAM AIR Terlarut gas-O2 untuk ikan dan CO2 untuk fotosintesis alga sangat penting bagi kesejahteraan spesies hidup dalam air. Beberapa gas dalam air juga dapat menyebabkan masalah, seperti sebagai kematian ikan dari gelembung nitrogen terbentuk dalam darah yang disebabkan oleh paparan © 2000 CRC Press LLC untuk air jenuh dengan N2. Karbon dioksida Vulkanik berevolusi dari perairan

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

15/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Danau Nyos di negara Afrika Kamerun sesak napas 1.700 orang pada tahun 1986. Kelarutan gas dalam air dihitung dengan Hukum Henry, yang menyatakan bahwa kelarutan gas dalam cairan sebanding dengan tekanan parsial yang gas di kontak dengan cairan. Perhitungan ini dibahas secara rinci di Bab 5. Oksigen dalam Air Tanpa tingkat yang cukup oksigen terlarut, berbagai jenis air organisme tidak dapat hidup dalam air. Oksigen terlarut yang dikonsumsi oleh degradasi bahan organik dalam air. Membunuh banyak ikan disebabkan bukan dari toksisitas langsung dari polutan tapi dari kekurangan oksigen karena konsumsi dalam biodegradasi polutan. Kebanyakan unsur oksigen berasal dari atmosfer, yang merupakan 20,95% oksigen oleh volume udara kering. Oleh karena itu, kemampuan badan air untuk reoxygenate diri dengan kontak dengan atmosfer merupakan karakteristik penting. Oksigen yang dihasilkan oleh tindakan fotosintesis alga, tetapi proses ini benar-benar tidak cara yang efisien oxygenating air karena beberapa oksigen yang terbentuk oleh fotosintesis selama siang hari hilang pada malam hari ketika ganggang mengkonsumsi oksigen sebagai bagian dari mereka metabolisme proses. Ketika ganggang mati, degradasi biomassa mereka juga mengkonsumsi oksigen. Kelarutan oksigen dalam air tergantung pada suhu air, parsial tekanan oksigen di atmosfer, dan kandungan garam dari air. Hal ini penting untuk membedakan antara kelarutan oksigen, yang merupakan maksimum terlarut oksigen konsentrasi pada kesetimbangan, dan konsentrasi oksigen terlarut, yang umumnya tidak konsentrasi kesetimbangan dan dibatasi oleh tingkat di mana oksigen larut. Perhitungan kelarutan oksigen sebagai fungsi dari tekanan parsial dibahas dalam Bagian 5.3, di mana ia menunjukkan bahwa konsentrasi oksigen dalam air

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

16/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

pada 25 ° C dalam kesetimbangan dengan udara pada tekanan atmosfer hanya 8,32 mg / L. Dengan demikian, air dalam kesetimbangan dengan udara tidak dapat berisi tingkat tinggi oksigen terlarut dibandingkan dengan banyak zat terlarut spesies lain. Jika oksigen memakan proses yang terjadi dalam air, tingkat oksigen terlarut cepat dapat mendekati nol kecuali beberapa efisien mekanisme untuk reaerasi air adalah operasi, seperti aliran turbulen dalam dangkal sungai atau udara dipompa ke dalam tangki aerasi dari limbah lumpur aktif sekunder perawatan fasilitas (lihat Bab 8). Masalahnya sebagian besar menjadi salah satu kinetika, di yang ada batas untuk tingkat di mana oksigen dipindahkan di air berantarmuka. Angka ini tergantung pada turbulensi, ukuran gelembung udara, suhu, dan lainnya faktor. Jika bahan organik asal biologis diwakili dengan rumus {CH2O}, yang konsumsi oksigen dalam air dengan degradasi bahan organik dapat diungkapkan oleh reaksi biokimia berikut: {CH2O} + O2 ® CO2 + H2O (3.6.1) Berat bahan organik yang diperlukan untuk mengkonsumsi 8,3 mg O2 dalam satu liter air dalam kesetimbangan dengan atmosfer pada 25 ° C diberikan oleh stoikiometri sederhana © 2000 CRC Press LLC perhitungan berdasarkan Persamaan 3.6.1, yang menghasilkan nilai sebesar 7,8 mg {CH2O}. Dengan demikian, degradasi mikroorganisme-dimediasi hanya 7 atau 8 mg bahan organik dapat benar-benar mengkonsumsi oksigen dalam satu liter air awalnya jenuh dengan udara pada 25 ° C. Berkurangnya oksigen ke tingkat di bawah mereka yang akan mendukung aerobik organisme membutuhkan degradasi materi organik bahkan kurang pada suhu tinggi (Di mana daya larut oksigen kurang) atau dalam air awalnya tidak jenuh dengan atmosfer oksigen. Selanjutnya, tidak ada reaksi kimia umum air yang mengisi oksigen terlarut; kecuali oksigen disediakan oleh fotosintesis, itu harus datang dari atmosfer.

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

17/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Pengaruh suhu terhadap kelarutan gas dalam air sangat penting dalam kasus oksigen. Kelarutan oksigen dalam air menurun dari 14,74 mg / L pada 0 ° C sampai 7,03 mg / L pada 35 ° C. Pada suhu yang lebih tinggi, kelarutan penurunan oksigen, dikombinasikan dengan tingkat respirasi peningkatan organisme air, sering menyebabkan suatu kondisi di mana permintaan yang lebih tinggi untuk oksigen lebih rendah disertai dengan kelarutan gas dalam hasil air di deplesi oksigen yang parah. 3.7. AIR keasaman dan DIOKSIDA KARBON DALAM AIR Asam-basa fenomena dalam air melibatkan kerugian dan penerimaan ion H +. Banyak spesies bertindak sebagai asam dalam air dengan melepaskan ion H +, yang lain bertindak sebagai basa dengan menerima H +, dan molekul air itu sendiri tidak baik. Sebuah spesies penting di dasar asamkimia air adalah ion bikarbonat, HCO3 -, Yang dapat bertindak baik sebagai asam atau dasar: HCO3 ¬ ® CO3 2 - + H + (3.7.1) HCO3 - + H + ¬ ® CO2 (aq) + H2O (3.7.2) Keasaman yang diterapkan pada air alami dan air limbah adalah kapasitas air untuk menetralisir OH-, yang merupakan analog dengan alkalinitas, kapasitas untuk menetralkan H +, yang merupakan dibahas dalam bagian berikutnya. Meskipun hampir semua air memiliki beberapa asam alkalinitas air tidak sering dijumpai, kecuali dalam kasus pencemaran yang parah. Keasaman umumnya hasil dari kehadiran asam lemah, terutama CO2, tapi kadang-kadang termasuk kepada orang lain seperti H2PO4 -, H2S, protein, dan asam lemak. Asam logam ion,

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

18/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

terutama Fe3 +, juga dapat menyebabkan keasaman. Dari sudut pandang polusi, asam kuat adalah kontributor paling penting untuk keasaman. Asam mineral jangka gratis diterapkan untuk asam kuat seperti H2SO4 dan HCl dalam air. Asam air tambang merupakan polutan air umum yang berisi cukup konsentrasi asam mineral gratis. Sedangkan keasaman total ditentukan oleh titrasi dengan dasar ke titik akhir fenolftalein (pH 8.2), asam mineral gratis ditentukan oleh titrasi dengan dasar ke titik akhir metil jingga (pH 4.3). Karakter asam dari beberapa ion logam terhidrasi dapat menyebabkan keasaman: Al (H2O) 6 3 + ¬ ® Al (H2O) 5OH2 + + H + (3.7.3) Beberapa limbah industri, seperti minuman keras baja menghabiskan acar, mengandung ion logam bersifat asam dan sering beberapa asam kuat yang berlebih. Keasaman limbah tersebut harus diukur dalam menghitung jumlah bahan kimia kapur atau lain yang diperlukan untuk menetralkan asam. © 2000 CRC Press LLC Karbon Dioksida dalam Air Asam lemah yang paling penting dalam air adalah karbon dioksida, CO2. Karena Keberadaan karbon dioksida di udara dan produksinya dari pembusukan mikroba organik materi, CO2 terlarut hadir di hampir semua perairan alam dan air limbah. Curah hujan dari bahkan suasana benar-benar tercemar adalah sedikit asam karena keberadaan CO2 terlarut. Karbon dioksida, dan produk ionisasi nya, bikarbonat ion (HCO3 -), Dan ion karbonat (CO3 2 -) memiliki pengaruh sangat penting pada kimia air. Banyak mineral disimpan sebagai garam-garam dari i on karbonat. Alga dalam air memanfaatkan CO2 terlarut dalam sintesis biomassa. Ekuilibrium terlarut CO2 dengan gas karbon dioksida di atmosfer, CO2 (air) ¬ ® CO2 (atmosfer) (3.7.4)

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

19/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

dan kesetimbangan CO3 2 - ion antara larutan air dan mineral karbonat padat, MCO3 (garam karbonat sedikit larut) ¬ ® M2 + + CO3 2 - (3.7.5) memiliki efek penyangga yang kuat pada pH air. Karbon dioksida hanya sekitar 0,037% volume udara kering normal. Sebagai konsekuensi dari rendahnya tingkat CO2 di atmosfer, air benar-benar kurang dalam alkalinitas (Kapasitas untuk menetralkan + H, lihat Bagian 3.8) dalam kesetimbangan dengan atmosfer hanya berisi tingkat yang sangat rendah dari karbon dioksida. Namun, pembentukan HCO3 dan CO3 2 - sangat meningkatkan kelarutan karbon dioksida. Konsentrasi tinggi karbon dioksida bebas dalam air dapat mempengaruhi pernapasan dan pertukaran gas dari air hewan. Bahkan dapat menyebabkan kematian dan tidak boleh melebihi tingkat 25 mg / L dalam air. Sebagian besar dari karbon dioksida ditemukan dalam air adalah produk dari keambrukan tersebut bahan organik oleh bakteri. Bahkan ganggang, yang memanfaatkan CO2 dalam fotosintesis, memproduksinya melalui proses metabolisme mereka dalam ketiadaan cahaya. Seperti air merembes melalui lapisan membusuk bahan organik sedangkan infiltrasi tanah, mungkin melarutkan banyak CO2 yang dihasilkan oleh respirasi organisme dalam tanah. Kemudian, karena air melewati formasi batu kapur, larut kalsium karbonat karena kehadiran dari CO2 yang terlarut: CaCO3 (s) + CO2 (aq) + H2O ¬ ® Ca2 + + 2HCO3 - (3.7.6) Proses ini adalah salah satu dimana kapur gua terbentuk. Implikasi dari atas reaksi kimia air untuk dibahas secara lebih rinci dalam Bagian 3.9. Konsentrasi gas CO2 di atmosfer bervariasi dengan lokasi dan

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

20/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

musim, melainkan meningkat sekitar satu bagian per juta (ppm) volume per tahun. Untuk tujuan perhitungan sini, konsentrasi CO2 di atmosfer akan dianggap sebagai 350 ppm (0,0350%) di udara kering. Pada 25 ° C, air dalam kesetimbangan dengan udara tercemar yang mengandung 350 ppm karbon dioksida memiliki CO2 (aq) konsentrasi 10-5 M 1,146 ' (Lihat perhitungan hukum Henry kelarutan gas dalam Bagian 5.3), dan nilai ini akan digunakan untuk perhitungan berikutnya. © 2000 CRC Press LLC Meskipun CO2 dalam air sering direpresentasikan sebagai H2CO3, konstanta kesetimbangan untuk reaksi CO2 (aq) + H2O ¬ ® H2CO3 (3.7.7) hanya sekitar 2 '10-3 pada 25 ° C, jadi hanya sebagian kecil dari karbon terlarut dioksida sebenarnya hadir sebagai H2CO3. Dalam teks ini, nonionized karbon dioksida dalam air akan ditunjuk hanya sebagai CO2, yang dalam diskusi berikutnya akan berdiri untuk total CO2 molekul terlarut dan H2CO3 terdisosiasi. CO2-HCO3 - CO3 2 - sistem dalam air dapat dijelaskan oleh persamaan, CO2 + H2O ¬ ® HCO3 - + H + (3.7.8) KA1 = [H +] [HCO3 -] = 4,45 '10-7 pKa1 = 6,35 (3.7.9) [CO2] HCO3 - ¬ ® CO3 2 - + H + (3.7.10) Ka2 = [H +] [CO3 2 -] = 4,69 '10-11 pKa2 = 10,33 (3.7.11)

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

21/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

[HCO3 -] mana pKa =-log Ka. Spesies yang dominan dibentuk oleh CO2 terlarut dalam air tergantung pada pH. Hal ini paling baik ditunjukkan oleh diagram distribusi spesies dengan pH sebagai variabel utama seperti yang diilustrasikan pada Gambar 3.8. Diagram ini menunjukkan besar 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 pH CO2 HCO3 CO3 2Gambar 3.8. Distribusi spesies diagram untuk CO2-HCO3 - CO3 2 - sistem dalam air. spesies hadir dalam larutan sebagai fungsi dari pH. Untuk CO2 dalam larutan berair, diagram adalah serangkaian bidang fraksi hadir sebagai CO2, HCO3 -, Dan CO3 2 - sebagai fungsi dari pH. Fraksi ini, ditunjuk sebagai kapak, diberikan sebagai berikut ekspresi:

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

22/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

© 2000 CRC Press LLC aCO2 = [CO2] (3.7.12) [CO2] + [HCO3 -] + [CO3 2 -] aHCO3 -= [HCO3 -] (3.7.13) [CO2] + [HCO3 -] + [CO3 2 -] aCO3 2-= [CO3 2 -] (3.7.14) [CO2] + [HCO3 -] + [CO3 2 -] Substitusi dari ekspresi untuk KA1 dan Ka2 ke dalam sebuah ekspresi memberikan fraksi spesies sebagai fungsi dari konstanta disosiasi asam dan ion hidrogen konsentrasi:

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

23/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

aCO2 = [H +] 2 (3.7.15) [H +] 2 + KA1 [H +] + Ka1Ka2 aHCO3 -= KA1 [H +] (3.7.16) [H +] 2 + KA1 [H +] + Ka1Ka2 aCO3 2-= K 1 K 2 (3.7.17) [H +] 2 + KA1 [H +] + Ka1Ka2 Perhitungan dari ekspresi ini menunjukkan sebagai berikut:  Untuk pH jauh di bawah pKa1, aCO2 dasarnya adalah 1  Bila pH = pKa1, aCO2 = AHCO3  Bila pH = 1/2 (pKa1 + pKa2), aHCO3 - Berada pada nilai maksimum dari 0,98  Bila pH = pKa2, aHCO3 - = ACO3 2 Untuk pH secara signifikan atas pKa2, aCO3 2 - pada dasarnya adalah 1. Distribusi spesies diagram pada Gambar 3.8 menunjukkan bahwa hidrogen karbonat (Bikarbonat) ion (HCO3

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

24/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

-) Adalah spesies dominan pada kisaran pH ditemukan di sebagian perairan, dengan mendominasi CO2 di perairan asam lebih. Sebagaimana disebutkan di atas, nilai [CO2 (aq)] dalam air pada 25 ° C dalam kesetimbangan dengan udara yang adalah 350 ppm CO2 adalah 10-5 1,146 'M. memisahkan karbon dioksida tersebut sebagian dalam air untuk menghasilkan konsentrasi yang sama dari H + dan HCO3 -: © 2000 CRC Press LLC CO2 + H2O ¬ ® HCO3 - + H + (3.7.18) Konsentrasi H + dan HCO3 - Dihitung dari KA1: KA1 = [H +] [HCO3 -] = [H +] 2 = 4,45 '10-7 (3.7.19) [CO2] 1,146 '10-5 [H +] = [HCO3 -] = (1,146 '10-5' 4,45 '10-7) 1/2 = 2,25' 10-6 pH = 5,65 Perhitungan ini menjelaskan mengapa air murni yang memiliki diequilibrasi dengan tercemar suasana sedikit asam dengan pH agak kurang dari 7. 3.8. Alkalinitas Kapasitas air untuk menerima ion H + (proton) disebut alkalinitas. Alkalinitas adalah penting dalam pengolahan air dan dalam kimia dan biologi perairan alami. Sering, alkalinitas air harus diketahui untuk menghitung jumlah bahan kimia

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

25/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

yang akan ditambahkan dalam mengobati air. Air alkali sangat sering memiliki pH tinggi dan umumnya mengandung kadar padatan terlarut. Karakteristik ini mungkin merugikan untuk air yang akan digunakan dalam boiler, pengolahan makanan, dan sistem air kota. Alkalinitas berfungsi sebagai penyangga pH dan reservoir untuk karbon anorganik, sehingga membantu untuk menentukan kemampuan air untuk mendukung pertumbuhan alga dan kehidupan air lainnya, sehingga dapat digunakan sebagai ukuran kesuburan air. Umumnya, spesies dasar jawab untuk alkalinitas dalam air adalah ion bikarbonat, ion karbonat, dan ion hidroksida: HCO3 - + H + ® CO2 + H2O (3.8.1) CO3 2 - + H + HCO3 ® - (3.8.2) OH-+ H + ® H2O (3.8.3) Lain, biasanya kecil, kontributor alkalinitas adalah amonia dan basa konjugat dari fosfat, silikat, borat, dan asam organik. Pada nilai pH di bawah 7, [H +] dalam air akan mengurangi secara signifikan dari alkalinitas, dan yang konsentrasi harus dikurangkan dalam menghitung total alkalinitas. Oleh karena itu, persamaan berikut adalah persamaan lengkap untuk alkalinitas dalam media di mana hanya kontributor untuk itu adalah HCO3 -, CO3 2 -, dan OH-: [Alk] = [HCO3 -] + 2 [CO3 2 -] + [OH] - [H +] (3.8.4) Alkalinitas umumnya dinyatakan sebagai alkalinitas fenolftalein, sesuai dengan titrasi dengan asam sampai pH di mana HCO3

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

26/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

- Adalah spesies dominan karbonat (PH 8.3), atau alkalinitas total, sesuai dengan titrasi dengan asam metil © 2000 CRC Press LLC  jeruk titik akhir (pH 4.3), dimana kedua bikarbonat dan spesies karbonat telah berubah menjadi CO2. Penting untuk membedakan antara kebasaan tinggi, dimanifestasikan oleh peningkatan pH, dan alkalinitas tinggi, kapasitas untuk menerima H +. Sedangkan pH adalah intensitas faktor, alkalinitas merupakan faktor kapasitas. Hal ini dapat diilustrasikan dengan membandingkan solusi dari 1,00 '10-3 M NaOH dengan larutan 0,100 M HCO3 -. Para natrium hidroksida solusinya adalah cukup dasar, dengan pH 11, tapi satu liter itu akan menetralisir hanya 1,00 '10-3 mol asam. PH larutan natrium bikarbonat adalah 8,34, jauh lebih rendah dari bahwa dari NaOH. Namun, satu liter larutan natrium bikarbonat akan menetralkan 0,100 mol asam, karena itu, alkalinitas adalah 100 kali dari NaOH lebih mendasar solusi. Dalam istilah teknik, alkalinitas sering dinyatakan dalam satuan mg / L CaCO3, berdasarkan reaksi asam penetral berikut: CaCO3 + 2H + ® Ca2 + + CO2 + H2O (3.8.5) Berat ekivalen dari kalsium karbonat adalah setengah berat rumusnya. Mengekspresikan alkalinitas dalam hal mg / L CaCO3 bisa, bagaimanapun, membingungkan, dan notasi lebih baik bagi kimiawan adalah setara / L, jumlah mol H + dinetralisir oleh alkalinitas dalam satu liter larutan. Kontributor Alkalinitas berdasarkan Nilai pH yang berbeda Air alami biasanya memiliki alkalinitas, yang ditunjuk di sini sebagai "[alk]," dari 1,00 '10 3 setara per liter (eq / L), yang berarti bahwa basa zat terlarut dalam 1 liter air akan menetralisir 1,00 '10-3 mol asam. Kontribusi yang dilakukan oleh spesies yang berbeda untuk alkalinitas tergantung pada pH. Hal ini ditunjukkan di sini dengan perhitungan relatif 

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

27/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

kontribusi untuk alkalinitas dari HCO3 -, CO3 2 -, dan OH-pada pH 7,00 dan pH 10,00. Pertama, untuk air pada pH 7,00, [OH-] terlalu rendah untuk membuat kontribusi yang signifikan terhadap alkalinitas. Selanjutnya, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 3.8, pada pH 7,00 [HCO3 -] >> [CO3 2 -]. Oleh karena itu, alkalinitas adalah karena HCO3 - Dan [HCO3 -] = 1,00 '10-3 M. Pergantian ke dalam ekspresi untuk KA1 menunjukkan bahwa pada pH 7,00 dan [HCO3 -] = 1,00 '10-3 M, nilai [CO2 (aq)] adalah 2,25 '10-4 M, agak lebih tinggi dari nilai yang muncul dari air dalam kesetimbangan dengan udara atmosfir, tetapi mudah dicapai karena Keberadaan karbon dioksida dari pembusukan bakteri dalam air dan sedimen. Pertimbangkan berikutnya kasus air dengan alkalinitas yang sama, 1,00 '10-3 eq / L yang memiliki pH 10,00. Pada pH yang lebih tinggi baik OH-dan CO3 2 - yang hadir pada konsentrasi yang signifikan dibandingkan dengan HCO3 - Dan berikut ini dapat dihitung: [Alk] = [HCO3 -] + 2 [CO3 2 -] + [OH-] = 1,00 '10-3 (3.8.6) Konsentrasi CO3 2 - dikalikan dengan 2 karena setiap CO3 2 - ion dapat menetralkan 2 Ion H +. Dua lainnya persamaan yang harus dipecahkan untuk mendapatkan konsentrasi

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

28/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

HCO3, CO3 2 -, dan OH-adalah © 2000 CRC Press LLC [OH-] = Kw = 1,00 '10-14 = 1,00' 10-4 (3.8.7) [H +] 1,00 '10-10 dan [CO3 2 -] = Ka2 [HCO3 -] (3.8.8) [H +] Memecahkan tiga persamaan memberikan [HCO3 -] = 4,64 '10-4 M dan [CO3 2 -] = 2,18 ' 10-4 M, sehingga kontribusi pada alkalinitas dari solusi ini adalah sebagai berikut: 4,64 '10-4 eq / L dari HCO3 2 '2.18' 10-4 = 4,36 '10-4 eq / L dari CO3 21,00 '10-4 eq / L dari OHalk = 1,00 '10-3 eq / L Terlarut Anorganik Karbon dan Alkalinitas Nilai yang diberikan di atas dapat digunakan untuk menunjukkan bahwa dengan nilai alkalinitas yang sama konsentrasi karbon anorganik terlarut jumlah, [C], [C] = [CO2] + [HCO3 -] + [CO3 2 -] (3.8.9)

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

29/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

bervariasi dengan pH. Pada pH 7,00, [C] pH 7 = 2,25 '10-4 + 1,00' 10-3 + 0 = 1,22 '10-3 (3.8.10) sedangkan pada pH 10,00, [C] pH 10 = 0 + 4,64 '10-4 + 2,18' 10-4 = 6.82 '10-4 (3.8.11) Perhitungan di atas menunjukkan bahwa konsentrasi karbon terlarut anorganik di pH 10,00 hanya sekitar setengah pada pH 7,00. Hal ini karena pada pH 10 besar kontribusi untuk alkalinitas dibuat oleh CO3 2 - ion, masing-masing memiliki dua kali alkalinitas setiap HCO3 - Ion, dan dengan OH-, yang tidak mengandung karbon apapun. Semakin rendah konsentrasi karbon anorganik pada pH 10 menunjukkan bahwa sistem air dapat menyumbangkan terlarut anorganik karbon untuk digunakan dalam fotosintesis dengan perubahan pH tetapi tidak ada di alkalinitas. Perbedaan pH tergantung pada konsentrasi karbon anorganik terlarut merupakan sumber potensial yang signifikan dari karbon untuk alga yang tumbuh di air yang memperbaiki karbon dengan reaksi keseluruhan CO2 + H2O + hn ® {CH2O} + O 2 (3.8.12) dan HCO3 - + H2O + hn ® {CH2O} + O H-+ O2 (3.8.13) Seperti karbon anorganik terlarut digunakan untuk pembentukan biomassa, {CH2O}, yang air menjadi lebih mendasar. Jumlah karbon anorganik yang dapat dikonsumsi © 2000 CRC Press LLC sebelum air menjadi terlalu dasar untuk memungkinkan reproduksi alga sebanding dengan alkalinitas. Untuk pergi dari pH 7,00 sampai pH 10,00, jumlah karbon anorganik dikonsumsi dari 1,00 L air memiliki alkalinitas sebesar 1,00 '10-3 eq / L adalah [C] '1 L - [C] pH 10' pH 7 1 L = 1,22 '10-3 mol - 6,82' 10-4 mol = 5,4 '10-4 mol (3.8.14)

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

30/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Ini berarti untuk meningkat 10-4 mol 5,4 '/ L biomassa. Karena rumus massa {CH2O} adalah 30, bobot biomassa yang dihasilkan sebesar 16 mg / L. Dengan asumsi tidak ada masukan dari CO2 tambahan, pada biomassa alkalinitas lebih tinggi lebih banyak diproduksi untuk perubahan yang sama pada pH, sedangkan pada alkalinitas rendah kurang diproduksi. Karena efek ini, ahli biologi menggunakan alkalinitas sebagai ukuran kesuburan air. Pengaruh Alkalinitas pada Kelarutan CO2 Kelarutan meningkat karbon dioksida dalam air dengan alkalinitas tinggi dapat diilustrasikan dengan membandingkan kelarutan dalam air murni (al kalinitas 0) ke kelarutannya dalam awalnya air yang mengandung 1,00 '10-3 M NaOH (alkalinitas 1,00' 10-3 eq / L). Itu  jumlah mol CO2 yang akan larut dalam satu liter air murni dari atmosfer yang mengandung 350 ppm karbon dioksida adalah Kelarutan = [CO2 (aq)] + [HCO3 -] (3.8.15) Mengganti nilai dihitung dalam Bagian 3.7 memberikan Kelarutan = 1,146 '10-5 + 2,25' 10-6 = 1,371 '10-5M Kelarutan CO2 dalam air, 10-3 M awalnya 1,00 'dalam NaOH, adalah sekitar 100 kali lipat lebih tinggi karena penyerapan CO2 oleh reaksi CO2 (ag) + OH-¬ ® HCO3 - (3.8.16) sehingga Kelarutan = [CO2 (aq)] + [HCO3 -] = 1,146 '10-5 + 1,00' 10-3 = 1,01 '10-3M (3.8.17) 3,9. KALSIUM DAN LOGAM LAIN DALAM AIR Ion-ion logam dalam air, umumnya dinotasikan Mn +, ada dalam berbagai bentuk. Sebuah telanjang ion logam, Ca2 + misalnya, tidak bisa eksis sebagai entitas yang terpisah dalam air. Agar

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

31/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

mengamankan stabilitas tertinggi kulit terluarnya elektron, ion logam dalam air adalah terikat, atau terkoordinasi, dengan spesies lain. Ini mungkin molekul air atau lainnya basa kuat (elektron donor mitra) yang mungkin hadir. Oleh karena itu, ion logam dalam larutan air yang hadir dalam bentuk seperti logam kation terhidrasi M (H2O) x n +. Ion-ion logam dalam larutan air berusaha untuk mencapai keadaan stabilitas maksimum melalui reaksi kimia termasuk asam-basa, © 2000 CRC Press LLC Fe (H2O) 6 3 + ¬ ® FeOH (H2O) 5 2 + + H + (3.9.1) curah hujan, Fe (H2O) 6 3 + ¬ ® Fe (OH) 3 (s) + 3H2O + 3H + (3.9.2) dan oksidasi-reduksi reaksi: Fe (H2O) 6 2 + ¬ ® Fe (OH) 3 (s) + 3H2O + e-+ 3H + (3.9.3) Ini semua menyediakan sarana melalui mana ion logam dalam air diubah untuk lebih bentuk stabil. Karena reaksi seperti ini dan pembentukan spesies dimer, seperti Fe2 (OH) 2 4 +, konsentrasi Fe terhidrasi sederhana (H2O) 6 3 + ion dalam air adalah makin kecil, yang sama berlaku untuk banyak lainnya ion logam terlarut terhidrasi dalam air. Terhidrasi logam Ion sebagai Asam Ion logam terhidrasi, terutama yang memiliki muatan +3 atau lebih, cenderung kehilangan H + ion dari molekul air terikat kepada mereka dalam larutan air, dan sesuai definisi

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

32/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

asam Bronsted, menurut yang asam adalah donor H + dan basa adalah H + akseptor. Keasaman ion logam meningkat dengan biaya dan menurun dengan meningkatnya radius. Seperti yang ditunjukkan oleh reaksi, Fe (H2O) 6 3 + ¬ ® Fe (H2O) 5OH2 + + H + (3.9.4) ion besi (III) terhidrasi adalah asam, yang relatif kuat dengan KA1 sebesar 8,9 '10-4, sehingga bahwa solusi dari besi (III) cenderung memiliki nilai pH yang rendah. Terhidrasi ion logam trivalen, seperti besi (III), umumnya adalah minus setidaknya satu ion hidrogen pada pH netral atau di atas. Untuk ion logam tetravalen, bentuk-benar diprotonasi, M (H2O) x 4 +, adalah  jarang bahkan pada pH yang sangat rendah. Umumnya, O2-dikoordinasikan dengan logam tetravalen ion; contoh adalah vanadium (IV) spesies, VO2 +. Umumnya, ion logam divalen melakukan tidak kehilangan ion hidrogen pada nilai pH di bawah 6, sedangkan ion logam monovalen seperti Na + tidak bertindak sebagai asam sama sekali, dan ada dalam larutan air sebagai ion terhidrasi sederhana. Kecenderungan ion logam terhidrasi untuk berperilaku sebagai asam mungkin memiliki mendalam efek pada lingkungan air. Contoh yang baik adalah asam tambang air (lihat Bab 7), yang berasal bagian dari karakter asam dari sifat asam terhidrasi besi (III): Fe (H2O) 6 3 + ¬ ® Fe (OH) 3 (s) + 3H + + 3H2O (3.9.5) © 2000 CRC Press LLC Hidroksida, OH-, terikat pada ion logam, dapat berfungsi sebagai kelompok bridging untuk bergabung dua atau l ebih logam bersama-sama seperti yang ditunjukkan oleh berikut dehidrasi-dimerisasi proses: 2Fe (H2O) 5OH2 + ® (H2O) 4Fe Fe (H2O) 4 O

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

33/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

O H H 4 + + 2H2O (3.9.6) Di antara logam lain selain besi (III) membentuk spesies polimer dengan OH-sebagai bridging kelompok adalah Al (III), Be (II), Bi (III), Ce (IV), Co (III), Cu (II), Ga (III), Mo (V), Pb (II), Sc (II), Sn (IV), dan U (VI). Ion hidrogen tambahan mungkin hilang dari molekul air terikat pada dimer, perabotan OH-kelompok untuk ikatan lebih lanjut dan mengarah ke pembentukan spesies hidrolitik polimer. Jika proses terus berlanjut, hidroksi koloid polimer terbentuk dan, akhirnya, endapan yang dihasilkan. Proses ini diduga menjadi orang umum dimana besi terhidrasi (III) oksida, Fe2O3  x (H2O), (juga disebut ferri hidroksida, Fe (OH) 3), diendapkan dari larutan yang mengandung besi (III). Kalsium dalam Air Kation ditemukan di sebagian besar air tawar sistem, kalsium umumnya memiliki yang tertinggi konsentrasi. Kimia kalsium, meskipun cukup rumit, lebih sederhana dibandingkan dengan ion logam transisi ditemukan dalam air. Kalsium merupakan elemen kunci dalam banyak proses geokimia, dan mineral merupakan sumber utama kalsium ion di perairan. Di antara mineral memberikan kontribusi utama adalah gipsum, CaSO4  2H2O; anhidrit, CaSO4, dolomit, CaMg (CO3) 2, dan kalsit dan aragonit, yang berbeda mineral bentuk CaCO3. Kalsium ion, bersama dengan magnesium dan kadang-kadang besi (II) ion, menyumbang air kekerasan. Manifestasi paling umum dari kekerasan air dadih yang endapan dibentuk oleh sabun di air keras. Sementara kekerasan adalah karena kehadiran kalsium dan ion bikarbonat dalam air dan dapat dihilangkan dengan merebus air: Ca2 + + 2HCO3 - ¬ ® CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O (3.9.7) Peningkatan suhu dapat memaksa reaksi ini ke kanan melalui evolusi gas CO2, dan

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

34/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

endapan putih kalsium karbonat dapat terbentuk dalam air mendidih memiliki sementara kekerasan. Air yang mengandung tingkat tinggi karbon dioksida mudah larut kalsium dari nya karbonat mineral: CaCO3 (s) + CO2 (aq) + H2O ¬ ® Ca2 + + 2HCO3 - (3.9.8) Ketika reaksi ini dibalik dan CO2 yang hilang dari karbonat, kalsium air deposito terbentuk. Konsentrasi CO2 dalam air menentukan tingkat pembubaran dari kalsium karbonat. Karbon dioksida yang dapat memperoleh air dengan equilibrium dengan atmosfer tidak cukup untuk menjelaskan kadar kalsium © 2000 CRC Press LLC dilarutkan dalam air alam, khususnya air tanah. Sebaliknya, respirasi mikroorganisme menurunkan bahan organik dalam air, sedimen, dan tanah, {CH2O} + O2 ® CO2 + H2O (3.9.9) account untuk tingkat yang sangat tinggi CO2 dan HCO3 - Diamati dalam air dan sangat penting dalam proses kimia air dan transformasi geokimia. Terlarut Karbon Dioksida dan Mineral Kalsium Karbonat Keseimbangan antara karbon dioksida terlarut dan mineral kalsium karbonat adalah penting dalam menentukan beberapa parameter kimia air alam seperti alkalinitas, pH, dan konsentrasi kalsium terlarut (Gambar 3.9). Untuk air segar, tokoh yang khas dikutip untuk konsentrasi HCO3 baik - Dan Ca2 + yang Endapan CO2 CO2 CaCO3 + CO2 + H2O Ca2 + + 2HCO3

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

35/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

CaCO3 Ca2 + CO3 2Gambar 3.9. Karbon dioksida-kalsium karbonat kesetimbangan. 1,00 '10-3 M. Ini dapat menunjukkan bahwa ini adalah nilai-nilai yang wajar ketika air berada dalam kesetimbangan dengan kapur,, CaCO3 dan dengan CO2 di atmosfer. Konsentrasi CO2 dalam air dalam kesetimbangan dengan udara telah dihitung sebagai 1,146 10-5 'M. Yang lain konstanta yang dibutuhkan untuk menghitung [HCO3 -] Dan [Ca2 +] adalah asam disosiasi konstan untuk CO2: KA1 = [H +] [HCO3 -] = 4,45 '10-7 (3.9.10) [CO2] disosiasi konstan HCO3 asam : Ka2 = [H +] [CO3 2 -] = 4,69 '10-11 (3.9.11) [HCO3 -] dan produk kelarutan kalsium karbonat (kalsit): Ksp = [Ca2 +] [CO3 2 -] = 4,47 '10-9 (3.9.12) Reaksi antara kalsium karbonat dan CO2 terlarut © 2000 CRC Press LLC

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

36/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

CaCO3 (s) + CO2 (aq) + H2O ¬ ® Ca2 + + 2HCO3 - (3.9.13) yang ekspresi keseimbangan adalah sebagai berikut: K ': [Ca2 +] [HCO3 -] 2 = KspKa1 = 4,24 '10-5 (3.9.14) [CO2] Ka2 Stoikiometri dari reaksi 3.9.13 memberikan konsentrasi ion bikarbonat yang dua kali lipat dari kalsium. Pergantian dari nilai konsentrasi CO2 ke ekspresi untuk 'nilai-nilai hasil dari 4,99 K' 10-4 M untuk [Ca2 +] dan 9,98 '10-4 untuk [HCO3 -]. Substitusi ke dalam ekspresi untuk menghasilkan Ksp 8,96 '10-6 M untuk [CO3 2 -]. Ketika konsentrasi yang diketahui diganti ke Ka1Ka2 produk, Ka1Ka2 = [H +] 2 [CO3 2 -] = 2,09 '10-17 (3.9.15) [CO2] nilai M 10-9 5.17 'diperoleh untuk [H +] (pH 8,29). Alkalinitas pada dasarnya adalah sama dengan [HCO3 -], Yang jauh lebih tinggi dari [CO3 2 -] atau [OH-]. Untuk meringkas, untuk air dalam kesetimbangan dengan kalsium karbonat padat dan atmosfer CO2, konsentrasi mengikuti dihitung: [CO2] = 1,146 '10-5 M [Ca2 +] = 4,99' 10-4 M [HCO3

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

37/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

-] = 9,98 '10-4 M [H +] = 5,17 M' 10-9 [CO3 2 -] = 8,96 '10-6 M pH = 8,29 Faktor-faktor seperti kondisi nonequilibrium, konsentrasi CO2 tinggi di bawah daerah, dan meningkatkan pH karena serapan alga penyimpangan penyebab CO2 dari ini nilai-nilai. Namun demikian, mereka dekat dengan nilai-nilai yang ditemukan dalam sejumlah besar alam air tubuh. 3.10. Kompleksasi dan Chelation Sifat-sifat logam terlarut dalam air tergantung pada sifat spesies logam terlarut dalam air. Oleh karena itu, spesiasi logam memainkan penting peran dalam kimia lingkungan mereka di perairan alam dan air limbah. Selain ion-ion logam terhidrasi, misalnya, Fe (H2O) 6 3 + dan hidroksi spesies seperti FeOH (H2O) 5 2 + dibahas pada bagian sebelumnya, logam mungkin ada dalam air reversibel terikat untuk anion anorganik atau senyawa organik sebagai kompleks logam. Untuk misalnya, ion sianida dapat mem-bond untuk besi terlarut (II): Fe (H2O) 6 2 + + CN-¬ ® FECN (H2O) 5 + + H2O (3.10.1) © 2000 CRC Press LLC Tambahan sianida ion mungkin ikatan dengan besi untuk membentuk Fe (CN) 2, Fe (CN) 3 -, Fe (CN) 4 2 -, Fe (CN) 5 3 -, dan Fe (CN) 6 4 -, dimana molekul air masih terikat pada besi (II) adalah

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

38/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

dihilangkan untuk kesederhanaan. Fenomena ini disebut kompleksasi; spesies yang mengikat dengan ion logam, CN-dalam contoh di atas, disebut ligan, dan produk di mana ligan terikat dengan ion logam ion, kompleks kompleks, atau koordinasi majemuk. Sebuah kasus khusus dari kompleksasi dimana ligan obligasi dalam dua atau lebih tempat untuk ion logam disebut chelation. Selain hadir sebagai kompleks logam, logam dapat terjadi pada air sebagai senyawa organologam yang mengandung karbon-ke-logam obligasi. Para kelarutan, properti transportasi, dan biologis efek dari spesies tersebut sering jauh berbeda dengan ion-ion logam sendiri. Bagian selanjutnya dari bab ini mempertimbangkan jenis logam dengan penekanan pada kompleksasi logam, terutama khelasi, di mana logam yang sangat kuat kompleks terbentuk. Dalam contoh di atas, ion sianida adalah ligan unidentate, yang berarti bahwa ia memiliki hanya satu situs yang obligasi untuk ion logam. Kompleks ligan unidentate sangat penting relatif kecil dalam larutan di perairan alami. Tentu jauh lebih pentingnya adalah kompleks dengan agen chelating. Seorang agen chelating memiliki lebih dari satu atom yang dapat terikat pada ion logam pusat pada satu waktu untuk membentuk cincin struktur. Dengan demikian, ion pirofosfat, P2O7 4 -, obligasi untuk dua lokasi pada sebuah ion kalsium untuk membentuk khelat dengan: POP2OO Kira-kira OO OO Secara umum, karena ikatan agen chelating mungkin pada ion logam dalam lebih dari satu terjadi secara simultan (Gambar 3.10), chelates stabil lebih dari kompleks involvN

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

39/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

M+ O CH2 C H2C C H2C C O O O O 2 OFigure 3.10. Nitrilotriacetate chelate dari ion logam divalen dalam konfigurasi tetrahedral. ing ligan unidentate. Stabilitas cenderung meningkat dengan jumlah situs chelating tersedia pada ligan. Struktur logam chelates mengambil sejumlah bentuk yang berbeda, semua ditandai oleh cincin dalam berbagai konfigurasi. Struktur dari tetrahedrally khelat dikoordinasikan ion nitrilotriacetate ditunjukkan pada Gambar 3.10. Ligan ditemukan di perairan alam dan air limbah mengandung berbagai fungsional kelompok yang dapat menyumbangkan elektron diperlukan untuk ikatan ligan ke © 2000 CRC Press LLC logam ion.2 antara yang paling umum dari kelompok ini adalah: C O RO-C

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

40/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

OR N: H H ROP O O OHeterosiklik karboksilat alifatik dan Phenoxide Fosfat nitrogen amino aromatik N Ini ligan kompleks ion logam yang paling ditemukan di perairan tercemar dan sistem biologi (Mg2 +, Ca2 +, Mn2 +, Fe2 +, Fe3 +, Cu2 +, Zn2 +, VO2 +). Mereka juga mengikat kontaminan ion logam seperti Co2 +, Ni2 +, Sr2 +, Cd2 +, dan Ba2 +. Kompleksasi mungkin memiliki sejumlah efek, termasuk reaksi dari kedua ligan dan logam. Di antara reaksi ligan adalah oksidasi-reduksi, dekarboksilasi, dan hidrolisis. Kompleksasi dapat menyebabkan perubahan bilangan oksidasi dari logam ini dan melanggar menghasilkan logam menjadi dilarutkan dari suatu senyawa tidak larut. Pembentukan senyawa kompleks tidak larut menghilangkan ion logam dari larutan. Kompleks senyawa logam seperti besi (hemoglobin) dan magnesium (dalam klorofil) sangat penting bagi proses kehidupan. Alami agen chelating, seperti zat humat dan asam amino, ditemukan dalam air dan tanah. Tinggi konsentrasi ion klorida dalam air laut hasil dalam pembentukan beberapa kloro kompleks. Sintetis chelating agen seperti natrium, natrium tripolifosfat ethylenediaminetetraacetate (EDTA), nitrilotriacetate natrium (NTA), dan sodium sitrat diproduksi dalam jumlah besar untuk digunakan dalam logam-plating mandi, air industri pengobatan, formulasi deterjen, dan persiapan makanan. Kecil jumlah ini

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

41/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

senyawa memasuki sistem air melalui pembuangan limbah. Kejadian dan Pentingnya Agen Chelating dalam Air Agen chelating yang umum polutan air potensial. Zat-zat ini dapat terjadi pada air limbah pembuangan limbah dan air limbah industri seperti logam plating. Chelates dibentuk oleh ethylenediaminetetraacetate agen chelating yang kuat (EDTA, struktur diilustrasikan pada awal Bagian 3.13) telah terbukti sangat meningkatkan tingkat migrasi dari 60Co radioaktif dari pit dan parit yang digunakan oleh Oak Ridge National Laboratory di Oak Ridge, Tennessee, untuk pembuangan tingkat menengah radioaktif waste3. EDTA digunakan sebagai pembersih dan pelarut P agen untuk dekontaminasi sel panas, peralatan, dan komponen reaktor. Analisis sampel air dari sumur di lubang pembuangan menunjukkan konsentrasi EDTA sebesar 3,4 '10-7 M. Kehadiran EDTA 12-15 tahun setelah penguburan yang membuktikan rendah laju biodegradasi. Selain kobalt, EDTA sangat chelates radioaktif  plutonium dan radioisotop dari AM3 +, cm3 +, dan Th4 +. Seperti kelat dengan negatif  biaya yang jauh lebih kuat diserap oleh bahan mineral dan jauh lebih mobile dari ion logam unchelated. Berbeda dengan temuan di atas, hanya sangat rendah konsentrasi chelatable plutonium radioaktif yang diamati dalam air tanah dekat Kimia Idaho Limbah tingkat rendah Pengolahan Plant pembuangan well.4 plutonium Tidak diamati pada sumur pada jarak yang signifikan dari pembuangan dengan baik. Prosedur pengolahan limbah © 2000 CRC Press LLC digunakan dirancang untuk menghancurkan agen chelating dalam limbah sebelum pembuangan, dan tidak ada agen chelating yang ditemukan dalam air dipompa dari sumur uji. Nasib logam radionuklida chelates yang telah dibuang dalam tanah  jelas penting. Jika ada beberapa mekanisme untuk menghancurkan agen chelating, yang logam radioaktif akan jauh kurang bergerak. Meskipun EDTA hanya buruk biodegradable, nitrilotriacetate, NTA, yang rusak oleh aksi Chlatobacter

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

42/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

bakteri heintzii. Selain NTA tak terkomplekskan, bakteri ini telah terbukti untuk menurunkan NTA yang chelated untuk logam, termasuk kobalt, besi, seng, aluminium, tembaga, dan nickel.5 Agen pengompleks dalam air limbah menjadi perhatian terutama karena kemampuan mereka untuk melarutkan logam berat dari pipa, dan dari deposito yang mengandung logam berat. Kompleksasi dapat meningkatkan pelindian logam berat dari tempat pembuangan limbah dan mengurangi efisiensi dengan logam berat dihilangkan dengan lumpur di konvensional biologis limbah. Penghapusan besi chelated sulit dengan konvensional proses pengolahan air kota. Besi (III) dan mungkin beberapa lainnya penting ion logam mikronutrien disimpan dalam larutan oleh khelasi dalam budaya alga. Ketersediaan agen chelating dapat menjadi faktor dalam menentukan pertumbuhan alga. Itu kuning-coklat warna beberapa perairan alami adalah karena terjadi secara alamiah chelates dari besi. 3.11. IKATAN DAN STRUKTUR KOMPLEKS LOGAM Bagian ini membahas beberapa dasar-dasar membantu dalam pemahaman kompleksasi dalam air. Kompleks terdiri dari atom logam pusat yang netral atau ligan bermuatan negatif memiliki elektron donor sifat terikat. Itu sehingga kompleks mungkin netral atau mungkin memiliki muatan positif atau negatif. Itu ligan dikatakan terkandung dalam lingkup koordinasi logam pusat atom. Tergantung pada jenis ikatan yang terlibat, ligan dalam lingkup koordinasi diadakan dalam pola struktural yang pasti. Namun, dalam larutan, ligan kompleks banyak bertukar cepat antara solusi dan koordinasi bola dari ion logam pusat. Jumlah koordinasi atom logam, atau ion, adalah jumlah ligan elektron-donor kelompok yang terikat itu. Jumlah koordinasi yang paling umum adalah 2, 4, dan 6. Kompleks polynuclear berisi dua atau lebih atom logam bergabung bersama melalui ligan bridging, sering OH, seperti yang ditunjukkan untuk besi (III) dalam Reaksi

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

43/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

3.9.6. Selektivitas dan Spesifisitas di Chelation Meskipun agen chelating tidak pernah sepenuhnya spesifik untuk ion logam tertentu, beberapa agen chelating rumit dari pendekatan asal biologis hampir menyelesaikan spesifisitas untuk ion logam tertentu. Salah satu contoh dari agen chelating adalah ferrichrome, disintesis oleh dan diekstraksi dari jamur, yang membentuk sangat stabil kelat dengan besi (III). Telah diamati bahwa cyanobacteria dari Anabaena spesies mengeluarkan jumlah yang cukup dari besi-selektif chelating agen hydroxamate selama periode bloom.6 alga berat Organisme fotosintetik mudah mengambil besi chelated oleh hydroxamate-chelated besi, sedangkan beberapa ganggang hijau yang bersaing, © 2000 CRC Press LLC seperti Scenedesmus, jangan. Dengan demikian, agen chelating melayani fungsi ganda mempromosikan pertumbuhan cyanobacteria tertentu sambil menekan pertumbuhan dari bersaing spesies, yang memungkinkan cyanobacteria untuk ada sebagai spesies yang dominan 3.12. PERHITUNGAN DARI JENIS KONSENTRASI Stabilitas ion kompleks dalam larutan dinyatakan dalam pembentukan konstanta. Ini dapat konstanta pembentukan bertahap (K ekspresi) yang mewakili ikatan ligan individu untuk ion logam, atau konstanta pembentukan keseluruhan (b ekspresi) yang merupakan pengikatan dua atau lebih ligan pada ion logam. Ini konsep diilustrasikan untuk kompleks ion seng dengan amonia sebagai berikut: Zn2 + + NH3 ¬ ® ZnNH3 2 + (3.12.1) K1 = [ZnNH3 2 +] = 3,9 '102 (pembentukan bertahap konstan) (3.12.2) [Zn2 +] [NH3] ZnNH3 2 + + NH3 ¬ ® Zn (NH3) 2

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

44/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

2 + (3.12.3) K2 = [Zn (NH3) 2 2 +] = 2,1 '102 (3.12.4) [ZnNH3 2 +] [NH3] Zn2 + + 2NH3 ¬ ® Zn (NH3) 2 2 + (3.12.5) b2 = [Zn (NH3) 2 2 +] = K1K2 = 8,2 '104 (Keseluruhan pembinaan yang tetap) (3.12.6) [Zn2 +] [NH 3] 2 (Untuk Zn (NH3) 3 2 +, b3 = K1K2K3 dan untuk Zn (NH3) 4 2 +, b4 = K1K2K3K4.) Bagian berikut menunjukkan beberapa perhitungan yang melibatkan ion logam chelated di air sistem. Karena kompleksitas mereka, rincian perhitungan ini mungkin melebihi kebutuhan beberapa pembaca, yang mungkin memilih untuk hanya mempertimbangkan hasil. Di Selain kompleksasi itu sendiri, pertimbangan harus diberikan untuk kompetisi H + untuk ligan, kompetisi antara ion logam untuk ligan, persaingan antara berbagai ligan untuk ion logam, dan pengendapan ion logam dengan berbagai precipitants. Bukan sedikit masalah yang terlibat dalam perhitungan tersebut adalah kurangnya akurat dikenal nilai-nilai konstanta kesetimbangan yang akan digunakan dalam kondisi sedang dipertimbangkan, sebuah faktor yang dapat menghasilkan hasil yang dipertanyakan bahkan dari komputer paling elegan perhitungan. Selanjutnya, faktor kinetik seringkali cukup penting. Seperti perhitungan, Namun, bisa sangat berguna untuk memberikan gambaran menyeluruh dari sistem perairan di mana

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

45/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

kompleksasi adalah penting, dan sebagai pedoman umum untuk menentukan bidang-bidang yang lebih banyak data harus diperoleh. © 2000 CRC Press LLC 3,13. Kompleksasi DENGAN LIGAN DEPROTONATED Dalam sebagian besar keadaan, ion logam dan ion hidrogen bersaing untuk ligan, membuat perhitungan konsentrasi spesies lebih rumit. Sebelum masuk ke seperti perhitungan, bagaimanapun, adalah agar melihat contoh di mana ligan memiliki kehilangan semua hidrogen terionisasi. Pada nilai pH dari 11 atau di atas, EDTA pada dasarnya semua dalam sepenuhnya terionisasi tetranegative bentuk, Y4-, digambarkan di bawah ini: U C C N (Y4-) C C C C HH HH H H H H H H H H CC CC OO

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

46/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

OO OO-O -O Pertimbangkan air limbah dengan pH basa yang mengandung tembaga 11 (II) pada total tingkat 5,0 mg / L dan kelebihan tak terkomplekskan EDTA pada tingkat 200 mg / L (dinyatakan sebagai garam dinatrium, Na2H2C10H12O8N2  2H2O, rumus berat badan 372). Pada pH ini EDTA tak terkomplekskan hadir sebagai terionisasi Y4-. Pertanyaan yang harus diajukan adalah: Apakah sebagian besar tembaga hadir sebagai kompleks EDTA? Jika demikian, apa yang akan menjadi kesetimbangan konsentrasi ion (II) tembaga terhidrasi, Cu2 +? Untuk menjawab yang pertama mempertanyakan pertama-tama perlu untuk menghitung konsentrasi molar tak terkomplekskan kelebihan EDTA, Y4-. Sejak dinatrium EDTA dengan berat formula 372 hadir pada 200 mg / L (ppm), konsentrasi molar total EDTA sebagai Y4-adalah 5,4 '10-4 M. pembentukan K1 konstan dari tembaga-EDTA kompleks CuY2-adalah K1 = [CuY2-] = 6,3 '1018 (3.13.1) [Cu2 +] [Y4-] Rasio tembaga dikomplekskan untuk tembaga adalah tak terkomplekskan [CuY2-] = [Y4-] K1 = 5,4 '10-4' 6,3 '1018 = 3,3' 1015 (3.13.2) [Cu2 +] dan, karenanya, pada dasarnya semua tembaga hadir sebagai ion kompleks. Molar konsentrasi tembaga total (II) dalam larutan yang mengandung 5,0 mg / L tembaga (II) adalah 7.9 ' 10-5 M, yang dalam hal ini adalah dasarnya semua dalam bentuk kompleks EDTA. Itu konsentrasi yang sangat rendah tak terkomplekskan, ion terhidrasi (II) tembaga diberikan oleh

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

47/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

[Cu2 +] = [CuY2-] = 7,9 x 10-5 = 2,3 '10-20 M (3.13.3) K1 [Y4-] 6,3 '1018' 5,4 '10-4 Hal ini terlihat bahwa dalam medium dijelaskan, konsentrasi tembaga terhidrasi (II) ion sangat rendah dibandingkan dengan total (II) ion tembaga. Setiap fenomena dalam larutan yang tergantung pada konsentrasi (II) ion tembaga terhidrasi (seperti efek fisiologis atau respon elektroda) akan sangat berbeda dalam medium © 2000 CRC Press LLC dijelaskan, dibandingkan dengan efek yang diamati jika semua tembaga pada tingkat 5.0 mg / L hadir sebagai Cu2 + dalam larutan lebih asam dan dengan tidak adanya pengompleks agen. Fenomena mengurangi konsentrasi logam terhidrasi ion untuk nilai-nilai yang sangat rendah melalui aksi agen chelating yang kuat adalah salah satu paling penting efek kompleksasi dalam sistem air alam. 3,14. Kompleksasi DENGAN LIGAN terprotonasi Umumnya, agen pengompleks, terutama senyawa kelat, adalah konjugat basis asam Bronsted, misalnya, anion glisinat, H2NCH2CO2 -, Adalah konjugat dasar glisin, + H3NCH2CO2 -. Oleh karena itu, dalam banyak kasus ion hidrogen bersaing dengan ion logam untuk ligan, sehingga kekuatan khelasi tergantung pada pH. Dalam kisaran pH hampir netral biasanya ditemui di perairan alami, ligan organik yang paling hadir dalam bentuk asam konjugasi. Untuk memahami persaingan antara ion hidrogen dan ion logam untuk ligan, hal ini berguna untuk mengetahui distribusi spesies ligan sebagai fungsi dari pH. Mempertimbangkan nitrilotriacetic asam, H3T umum yang ditunjuk, sebagai contoh. Para trinatrium garam

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

48/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

senyawa ini, (NTA) digunakan sebagai pengganti fosfat deterjen dan merupakan kuat chelating agen. Proses biologis yang diperlukan untuk degradasi NTA, dan di bawah beberapa kondisi tetap ada untuk waktu yang lama dalam air. Mengingat kemampuan NTA untuk melarutkan dan transportasi ion logam berat, bahan ini dari lingkungan yang cukup keprihatinan. Asam Nitrilotriacetic, H3T, kehilangan ion hidrogen dalam tiga langkah untuk membentuk anion nitrilotriacetate, T3-, rumus struktural yang N C C C H H H H H H C C C O O O OO- O (T3-) T3-spesies dapat berkoordinasi melalui tiga CO2

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

49/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

- Kelompok dan melalui nitrogen atom, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.10. Perhatikan kesamaan struktur NTA untuk bahwa EDTA, dibahas dalam Bagian 3.13. Ionisasi bertahap H3T digambarkan oleh kesetimbangan berikut: H3T ¬ ® H + + H2T-(3.14.1) KA1 = [H +] [H2T-] = 2,18 '10-2 pKa1 = 1,66 (3.14.2) [H3T] H2T-¬ ® H + + HT2-(3.14.3) Ka2 = [H +] [HT2-] = 1,12 '10-3 pKa2 = 2,95 (3.14.4) [H2T-] © 2000 CRC Press LLC HT2-¬ ® H + + T3-(3.14.5) Ka3 = [H +] [T3-] = 5,25 '10-11 pKa3 = 10,28 (3.14.6) [HT2-] Ekspresi ini menunjukkan bahwa NTA tak terkomplekskan mungkin ada dalam larutan sebagai salah satu dari empat spesies, H3T, H2T-,-HT2, atau T3-, tergantung pada pH larutan. Seperti yang telah ditampilkan untuk CO2/HCO3 -/CO3 2 - sistem dalam Bagian 3.7 dan Gambar 3.8, fraksi spesies NTA dapat diilustrasikan secara grafis dengan diagram distribusi-of-spesies dengan pH sebagai variabel (independen) master. Kunci poin digunakan untuk merencanakan suatu diagram untuk NTA diberikan dalam Tabel 3.2, dan plot fraksi spesies (nilai-nilai) sebagai fungsi dari pH ditunjukkan pada Gambar 3.11. Pemeriksaan Plot menunjukkan bahwa anion pengompleks-T3 adalah spesies dominan hanya pada relatif 

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

50/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

nilai pH yang tinggi, jauh lebih tinggi dari biasanya akan ditemui di perairan alami. Para HT2-spesies memiliki jangkauan yang sangat luas dominasi, bagaimanapun, mencakup pH seluruh rentang normal air tawar biasa. Tabel 3.2. Fraksi dari Spesies NTA berdasarkan Nilai pH yang Dipilih nilai pH aH3T aH2T - AHT 2 - aT3pH di bawah 1.00 1.00 0.00 0.00 0.00 pH = 0,49 0,49 0,02 pKa1 0.00 pH = 1/2 (pKa1 + pKa2) 0,16 0,68 0,16 0.00 pH = 0,02 0,49 0,49 pKa2 0.00 pH = 1/2 (pKa2 + pKa3) 0.00 0.00 1.00 0.00 pH = pKa3 0.00 0.00 0,50 0,50 pH di atas 12 0.00 0.00 0.00 1.00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pH kapak 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 H3T H2THT2T3Gambar 3.11. Plot kecil dari kapak spesies sebagai fungsi dari pH untuk spesies NTA dalam air. © 2000 CRC Press LLC 3,15. Solubilisasi DARI ION TIMBAL DARI PADAT DENGAN

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

51/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

NTA Sebuah perhatian utama mengenai pengenalan luas agen chelating yang kuat seperti NTA ke dalam ekosistem perairan dari sumber seperti deterjen atau elektroplating limbah adalah bahwa dari solubilisasi kemungkinan logam berat beracun dari padatan melalui aksi agen chelating. Eksperimentasi diperlukan untuk menentukan apakah ini mungkin menjadi masalah, tetapi perhitungan sangat membantu dalam memprediksi kemungkinan efek. Luasnya solubilisasi logam berat tergantung pada sejumlah faktor, termasuk stabilitas logam kelat, konsentrasi kompleks agen di pH, air, dan sifat deposit logam larut. Perhitungan Beberapa contoh yang diberikan di sini. Pertimbangkan pertama solubilisasi timbal dari Pb padat (OH) 2 dengan NTA pada pH 8,00. Seperti diilustrasikan dalam Gambar 3.11, pada dasarnya semua NTA tak terkomplekskan hadir sebagai HT2-ion pada pH 8,00. Oleh karena itu, reaksi solubilisasi adalah Pb (OH) 2 (s) + HT2-¬ ® PBT - + OH-+ H2O (3.15.1) yang dapat diperoleh dengan menambahkan reaksi berikut: Pb (OH) 2 (s) ¬ ® Pb2 + + 2OH-(3.15.2) Ksp = [Pb2 +] [OH -] 2 = 1,61 '10-20 (3.15.3) HT2-¬ ® H + + T3-(3.15.4) Ka3 = [H +] [T3-] = 5,25 '10-11 (3.15.5) [HT2-] Pb2 + + T3-¬ ® PBT-(3.15.6) Kf = [PBT-] = 2,45 '1011 (3.15.7) [Pb2 +] [T3-]

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

52/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

H + + OH-¬ ® H2O (3.15.8) 1 = 1 = 1 (3.15.9) Kw [H +] [OH-] 1,00 '10-14 Pb (OH) 2 (s) + HT2-¬ ® PBT-+ OH-+ H2O (3.15.1) K = [PBT-] [OH-] = KspKa3Kf = 2,07 '10-5 (3.15.10) [HT2-] Kw Asumsikan bahwa sampel air mengandung 25 mg / L N (CH2CO2Na) 3, trinatrium NTA garam, rumus berat 257. Konsentrasi total dari kedua dikomplekskan dan NTA tak terkomplekskan adalah 9,7 '10-5 mmol / mL. Dengan asumsi sistem di mana NTA di pH 8,00 berada dalam kesetimbangan dengan Pb padat (OH) 2, NTA mungkin terutama di bentuk tak terkomplekskan, HT2-, atau di kompleks utama, PBT -. Para dominan spesies © 2000 CRC Press LLC dapat ditentukan dengan menghitung [PBT-] / [HT2-] rasio dari ekspresi untuk K, mencatat bahwa pada pH 8,00, [OH-] = 1,00 '10-6 M: [PBT-] = K = 2,07 '10-5 = 20,7 (3.15.11) [HT2-] [OH-] 1,00 '10-6 Sejak [PBT-] / [HT2-] adalah sekitar 20 ke 1, sebagian besar NTA dalam larutan hadir sebagai khelat memimpin. Konsentrasi molar PBT-hanya sedikit kurang dari 9,7 ' 10-5 mmols / mL Total hadir NTA. Berat atom timbal adalah 207, sehingga

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

53/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

konsentrasi timbal dalam larutan adalah sekitar 20 mg / L. Reaksi ini pHdependent sehingga fraksi NTA chelated menurun dengan pH meningkat. Reaksi NTA dengan Karbonat Logam Karbonat adalah bentuk umum dari padatan ion logam berat. Padat timbal karbonat, PbCO3, stabil di kawasan pH dan kondisi alkalinitas sering ditemukan di alam air dan air limbah. Sebuah contoh yang sama dengan yang di bagian sebelumnya mungkin dikerjakan, dengan asumsi ekuilibrium yang didirikan dengan PbCO3 bukan dengan solid Pb (OH) 2. Dalam contoh ini diasumsikan bahwa 25 mg / L trinatrium NTA berada dalam kesetimbangan dengan PbCO3 pada pH 7,00 dan perhitungan dibuat untuk menentukan apakah memimpin akan dikomplekskan lumayan oleh NTA itu. Ion karbonat, CO3 2 -, bereaksi dengan H + untuk membentuk HCO3 -. Sebagaimana dibahas dalam Bagian 3.7, keseimbangan asam-basa reaksi untuk CO2/HCO3 -/CO3 2 - sistem yang CO2 + H2O ¬ ® HCO3 - + H + (3.3.6) K'a1 = [H +] [HCO3 -] = 4,45 '10-7 pK'a1 = 6,35 (3.3.7) [CO2] HCO3 ¬ ® CO3 2 - + H + (3.3.8)

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

54/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

K'a2 = [H +] [CO3 2 -] = 4,69 '10-11 pK'a2 = 10,33 (3.3.9) [HCO3 -] dimana konstanta disosiasi asam dari spesies karbonat ditujukan sebagai K'a untuk membedakan mereka dari konstanta disosiasi asam NTA. Gambar 3.8 menunjukkan bahwa dalam kisaran pH sekitar 7 sampai 10 spesies karbonat dominan adalah HCO3 -, Karena itu, yang CO3 2 - dirilis oleh reaksi NTA dengan PbCO3 akan masuk ke solusi sebagai HCO3 -: PbCO3 (s) + HT2-¬ ® PBT - + HCO3 - (3.15.12) Ini reaksi dan konstanta kesetimbangannya diperoleh sebagai berikut: PbCO3 (s) ¬ ® Pb2 + + CO3 2 - (3.15.13) Ksp = [Pb2 +] [CO3 2 -] = 1,48 '10-13 (3.15.14) © 2000 CRC Press LLC Pb2 + + T3-¬ ® PBT - (3.15.6) Kf = [PBT-] = 2,45 '1011 (3.15.7) [Pb2 +] [T3-]

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

55/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

HT2-¬ ® H + + T3-(3.15.4) Ka3 = [H +] [T3-] = 5,25 '10-11 (3.15.5) [HT2-] CO3 2 - + H + ¬ ® HCO3 (3.15.15) 1= [HCO3 -] = 1 (3.15.16) K'a2 [CO3 2 -] [H +] 4,69 '10-11 PbCO3 (s) + HT2-¬ ® PBT - + HCO3 - (3.15.12) K= [PBT-] [HCO3 -] = KspKa3Kf = 4,06 '10-2 (3.15.17) [HT2-] K'a2 Dari ungkapan K, Persamaan 3.15.17, dapat dilihat bahwa sejauh mana PbCO3 yang dilarutkan sebagai PBT - tergantung pada konsentrasi HCO3 -. Meskipun konsentrasi ini akan bervariasi lumayan, angka yang umum digunakan untuk menggambarkan alam perairan adalah konsentrasi ion bikarbonat 1,00 '10-3, seperti yang ditunjukkan dalam Bagian 3.9. Menggunakan nilai ini berikut ini dapat dihitung:

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

56/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

[PBT-] = K = 4,06 '10-2 = 40,6 (3.15.18) [HT2-] [HCO3 -] 1,00 '10-3 Jadi, di bawah kondisi yang diberikan, sebagian besar NTA dalam kesetimbangan dengan PbCO3 padat akan hadir sebagai kompleks memimpin. Seperti dalam contoh sebelumnya, pada trinatrium Tingkat NTA 25 mg / L, konsentrasi timbal larut (II) adalah sekitar 20 mg / L. Pada konsentrasi yang relatif lebih tinggi dari HCO3 -, Kecenderungan untuk melarutkan memimpin akan berkurang, sedangkan pada konsentrasi yang lebih rendah dari HCO3 -, NTA akan lebih efektif dalam pelarut P timah. Pengaruh Ion Kalsium pada Reaksi Agen Chelating dengan Sedikit larut Garam Chelatable kalsium ion, Ca2 +, yang umumnya hadir di perairan alam dan air limbah, bersaing untuk agen chelating dengan logam dalam garam sedikit larut, seperti PbCO3. Pada pH 7,00, reaksi antara ion kalsium dan NTA adalah Ca2 + + HT2-¬ ® Cat-+ H + (3.15.19) © 2000 CRC Press LLC dijelaskan oleh keseimbangan ekspresi berikut: K ': [Cat-] [H +] = 1,48 '108' 5,25 '10-11 = 7.75' 10-3 (3.15.20)

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

57/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

[Ca2 +] [HT2-] Nilai K 'adalah produk dari pembentukan konstanta Cat-, (1,48' 108), dan Ka3 dari NTA, 5,25 '10-11. Fraksi NTA terikat sebagai Cat-tergantung pada konsentrasi Ca2 + dan pH. Biasanya, [Ca2 +] dalam air adalah 1,00 '10-3 M. Dengan asumsi nilai ini dan pH 7,00, rasio NTA hadir dalam larutan sebagai kalsium kompleks untuk hadir bahwa sebagai HT2-adalah: [Cat-] = [Ca2 +] K '= 1,00' 10-3 '7,75' 10-3 (3.15.21) [HT2-] [H +] 1,00 '10-7 [Cat-] = 77,5 [HT2-] Oleh karena itu, sebagian besar NTA dalam kesetimbangan dengan 1,00 '10-3 M Ca2 + akan hadir sebagai kompleks kalsium, Cat-, yang akan bereaksi dengan karbonat timbal sebagai berikut: PbCO3 (s) + Cat-+ H + ¬ ® Ca2 + + HCO3 - +-PBT (3.15.22) K "= [Ca2 +] [HCO3 -] [PBT-] (3.15.23) [Cat-] [H +] Reaksi 3.15.22 dapat diperoleh dengan mengurangkan Reaksi 3.15.19 dari Reaksi 3.15.12, dan konstan keseimbangannya dapat diperoleh dengan membagi kesetimbangan

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

58/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

konstan Reaksi 3.15.19 ke dalam Reaksi 3.15.12: PbCO3 (s) + HT2-¬ ® PBT - + HCO3 - (3.15.12) K= [PBT-] [HCO3 -] = KsKa3Kf = 4,06 '10-2 (3.15.17) [HT2-] K'a2 - (Ca2 + + HT2-¬ ® Cat-+ H +) (3.15.19) K ': [Cat-] [H +] = 7,75 '10-3 (3.15.20) [Ca2 +] [HT2-] PbCO3 (s) + Cat-+ H + ¬ ® Ca2 + + HCO3 - +-PBT (3.15.22) K "= K = 4,06 '10-2 = 5.24 (3.15.24) K '7,75' 10-3 © 2000 CRC Press LLC Setelah diperoleh nilai K ", sekarang mungkin untuk menentukan distribusi NTA antara PBT - dan Cat -. Jadi, untuk NTA air yang mengandung kalsium untuk chelated pada pH 7,00, konsentrasi HCO3 - Dari 1,00 '10-3, konsentrasi Ca2 + dari 1,00 '10-3, dan dalam kesetimbangan dengan PbCO3 padat, distribusi NTA antara memimpin kompleks dan kompleks kalsium adalah: [PBT-]

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

59/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

= [H +] K "= 1,00 '10-7' 5.24 = 0,524 [Cat-] [Ca2 +] [HCO3 -] 1,00 '10 -3' 1,00 '10-3 Ini dapat dilihat bahwa hanya sekitar 1/3 dari NTA akan hadir sebagai khelat memimpin, bahwa berdasarkan kondisi yang sama, tetapi dengan tidak adanya Ca2 +, kira-kira semua dari NTA dalam kesetimbangan dengan PbCO3 padat chelated untuk NTA. Sejak fraksi yang hadir NTA sebagai khelat memimpin adalah berbanding lurus dengan solubilisasi dari PbCO3, perbedaan dalam konsentrasi kalsium akan mempengaruhi sejauh mana NTA melarutkan timbal dari karbonat timbal. 3.16. Polifosfat DALAM AIR Fosfor terjadi sebagai oxoanions banyak, bentuk anionik dalam kombinasi dengan oksigen. Beberapa ini adalah agen pengompleks kuat. Sejak sekitar 1930, garam-garam dari oxoanions fosfor polimer telah digunakan untuk pengolahan air, air pelunakan, dan sebagai pembangun deterjen. Ketika digunakan untuk polifosfat pengolahan air, "Menyita" ion kalsium dalam bentuk larut atau ditangguhkan. Efeknya adalah untuk mengurangi kesetimbangan konsentrasi ion kalsium dan mencegah pengendapan kalsium karbonat dalam instalasi seperti pipa air dan boiler. Selanjutnya, ketika air melunak dengan baik dengan polifosfat, kalsium tidak membentuk endapan dengan sabun atau berinteraksi detrimentally dengan deterjen. Bentuk paling sederhana dari fosfat adalah ortofosfat, PO4 3 -: P O O O O 3-

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

60/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Ion ortofosfat memiliki tiga tempat untuk lampiran H +. Ortofosfat asam, H3PO4, memiliki pKa1 dari 2,17, sebuah pKa2 dari 7,31, dan pKa3 dari 12,36. Karena ion hidrogen ketiga sangat sulit untuk menghapus dari ortofosfat, yang dibuktikan dengan nilai yang sangat tinggi pKa3, kondisi sangat dasar yang diperlukan untuk PO4 3 - untuk hadir di signifikan tingkat dalam air. Hal ini dimungkinkan untuk ortofosfat di perairan alami untuk berasal dari hidrolisis spesies fosfat polimer. Pirofosfat ion, P2O7 4 -, adalah yang pertama dari serangkaian polifosfat rantai bercabang yang dihasilkan oleh kondensasi ortofosfat: 2PO4 3 - + H2O ¬ ® P2O7 4 - + 2OH-(3.16.1) Sebuah rangkaian panjang polifosfat linier dapat dibentuk, yang kedua dari yang trifosfat ion, P3O10 5 -. Spesies ini terdiri dari PO4 tetrahedral dengan berdekatan tetrahedral berbagi atom oksigen umum di salah satu sudut. Struktural formula © 2000 CRC Press LLC bentuk asam, H4P2O7 dan H5P3O10, adalah: HO P O P OH OO OH OH HO O P P O OO OH OH P OH O

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

61/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

OH Pirofosfat Triphosphoric asam (Diphosphoric) asam Sangat mudah untuk memvisualisasikan rantai lagi menyusun polifosfat linier yang lebih tinggi. Fosfat natrium vitreous adalah campuran yang terdiri dari fosfat linier rantai dengan 4 sampai sekitar 18 atom fosfor masing-masing. Mereka dengan panjang rantai menengah mayoritas terdiri dari masa sekarang spesies. Perilaku asam-basa dari linier-rantai asam polifosfat dapat dijelaskan dalam hal struktur mereka dengan membandingkannya dengan asam ortofosfat. Pirofosfat asam, H4P2O7, memiliki empat hidrogen terionisasi. Nilai pKa1 cukup kecil (Asam yang relatif kuat), sedangkan pKa2 adalah 2,64, pKa3 adalah 6.76, dan pKa4 adalah 9.42. Dalam kasus asam triphosphoric, H5P3O10, dua yang pertama pKa nilai-nilai kecil, pKa3 adalah 2,30, pKa4 adalah 6,50, dan pKa5 adalah 9,24. Ketika asam polifosfat linier dititrasi dengan dasar, kurva titrasi memiliki infleksi pada pH sekitar 4,5 dan satu lagi infleksi pada pH mendekati 9,5. Untuk memahami fenomena ini, mempertimbangkan setelah ionisasi asam triphosphoric: HO O P P O OO OH OH P OH O OH H+ HO O P P O OO O-OP OH

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

62/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

O OOPOPO OO OP OO -OOH5P3O10 P3O10 5Stepwise ionisasi triphosphoric asam -3 Mudah terionisasi H -2H + (3.16.2) Setiap atom P dalam rantai polifosfat melekat pada-OH yang memiliki satu mudah hidrogen terionisasi yang mudah dihapus dalam titrasi untuk kesetaraan pertama titik. Atom fosfor akhir ini memiliki dua kelompok OH masing-masing. Salah satu kelompok OH pada sebuah atom fosfor akhir memiliki hidrogen mudah terionisasi, sedangkan yang lain kehilangan nya hidrogen jauh lebih sedikit mudah. Oleh karena itu, satu mol asam triphosphoric, H5P3O10, kehilangan tiga mol ion hidrogen pada pH relatif rendah (di bawah 4,5), meninggalkan H2P3O10 3 - spesies dengan dua atom hidrogen terionisasi. Pada nilai pH menengah (di bawah

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

63/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

9,5), tambahan dua mol "hidrogen akhir" hilang untuk membentuk P3O10 5spesies. Titrasi asam polifosfat linier rantai hingga pH 4,5 menghasilkan nomor mol atom fosfor per mol asam, dan titrasi dari pH 4,5 sampai pH 9,5 menghasilkan jumlah atom fosfor akhir. Ortofosfat asam, H3PO4, berbeda dari asam polifosfat rantai linier dalam hal ini memiliki hidrogen terionisasi ketiga yang, seperti disebutkan sebelumnya, akan dihapus pada media yang hanya sangat dasar. © 2000 CRC Press LLC Hidrolisis Polifosfat Semua fosfat polimer menghidrolisis untuk produk sederhana dalam air. Tingkat hidrolisis tergantung pada sejumlah faktor, termasuk pH, dan yang paling produk selalu beberapa bentuk ortofosfat. Reaksi hidrolitik sederhana polifosfat adalah bahwa asam pirofosfat untuk menghasilkan asam ortofosfat: H4P2O7 + H2O ® 2H3PO4 (3.16.3) Para peneliti telah menemukan bukti bahwa ganggang dan mikroorganisme lainnya mengkatalisasi hidrolisis polifosfat. Bahkan dengan tidak adanya aktivitas biologis, polifosfat menghidrolisis kimia pada tingkat yang signifikan dalam air. Oleh karena itu, ada banyak kurang perhatian tentang kemungkinan polifosfat mengikat ion logam berat dan mengangkut mereka dari halnya dengan agen chelating organik seperti NTA atau EDTA, yang harus bergantung pada degradasi mikroba untuk dekomposisi mereka. Kompleksasi oleh Polifosfat Secara umum, fosfat rantai adalah agen pengompleks yang baik dan bahkan membentuk kompleks dengan alkali logam ion. Fosfat cincin membentuk kompleks jauh lebih lemah daripada rantai spesies. Para chelating berbeda kemampuan rantai fosfat dan cincin adalah karena struktural halangan ikatan oleh polifosfat cincin. 3,17. Kompleksasi DENGAN BAHAN humat Kelas yang paling penting dari agen pengompleks yang terjadi secara alami adalah

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

64/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

humat substances.7 Ini adalah degradasi bahan tahan terbentuk selama dekomposisi dari vegetasi yang terjadi sebagai deposito di dalam tanah, sedimen rawa, gambut, batubara, lignit, atau di hampir setiap lokasi di mana sejumlah besar vegetasi memiliki membusuk. Mereka umumnya diklasifikasikan berdasarkan kelarutan. Jika bahan yang mengandung humat zat diekstraksi dengan basa kuat, dan solusi yang dihasilkan diasamkan, yang produk adalah (a) residu tanaman nonextractable disebut humin, (b) bahan yang presipitat dari ekstrak diasamkan, yang disebut asam humat, dan (c) bahan organik yang tersisa dalam larutan diasamkan, yang disebut asam fulvat. Karena asam basa-mereka, sorptive, dan kompleks sifat, baik zat humat larut dan tidak larut memiliki efek yang kuat pada sifat air. Secara umum, asam fulvat larut dalam air dan mengerahkan efek sebagai spesies larut. Humin dan asam humat tetap larut dan mempengaruhi kualitas air melalui pertukaran spesies, seperti kation atau bahan organik, dengan air. Zat humat tinggi berat molekul, makromolekul polyelectrolytic. Berat molekul berkisar dari beberapa ratus untuk asam fulvat kepada puluhan ribu untuk asam humat dan humin fraksi. Zat ini mengandung rangka karbon dengan tingkat tinggi karakter aromatik dan dengan persentase yang besar dari molekul berat badan yang tergabung dalam kelompok fungsional, yang sebagian besar mengandung oksigen. Itu komposisi dasar zat humat yang paling berada dalam rentang sebagai berikut: C, O, 30-45%, H, 3-6%;; 45-55% N, 1-5%, dan S, 0-1%. Para humin istilah, asam humat, © 2000 CRC Press LLC dan asam fulvat tidak mengacu pada senyawa tunggal tetapi untuk berbagai senyawa asal umumnya sama dengan sifat banyak kesamaan. Zat humat memiliki sudah dikenal sejak sebelum 1800, tetapi karakteristik mereka struktural dan kimia masih menjelaskan. Beberapa perasaan untuk sifat zat humat dapat diperoleh dengan mempertimbangkan

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

65/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

struktur molekul asam fulvat hipotetis ditunjukkan di bawah ini: C H3C CO2H H O CO2H O HCH OH OH CO2H OH CO2H OH H OH H CO2H H H H H CH3 HO2C Struktur ini adalah khas dari jenis senyawa menyusun asam fulvat. Itu senyawa memiliki berat formula 666, dan formula kimia dapat diwakili oleh C20H15 (CO2H) 6 (OH) 5 (CO) 2. Seperti terlihat di kompleks hipotetis, fungsional kelompok yang mungkin ada dalam asam fulvat adalah karboksil, hidroksil fenolik, beralkohol hidroksil, dan karbonil. Kelompok-kelompok fungsional berbeda dengan asam tertentu

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

66/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

sampel. Perkiraan berkisar dalam satuan miliekuivalen per gram asam adalah: total keasaman, 12-14; karboksil, 8-9; hidroksil fenolik, 3-6; beralkohol hidroksil, 3-5, dan karbonil, 1-3. Selain itu, beberapa kelompok methoxyl,-OCH3, mungkin ditemui pada rendah tingkat. Pengikatan ion logam oleh zat humat adalah salah satu yang paling penting lingkungan kwalitas substansi-substansi humat. Pengikatan ini dapat terjadi sebagai khelasi antara gugus karboksil dan gugus hidroksil fenolik, seperti khelasi antara dua karboksil kelompok, atau sebagai kompleksasi dengan gugus karboksil (lihat di bawah): O M O C OH C CO O O O M O C O M (a) (b) (c) + Gambar 3.1. Mengikat dari ion logam, + M2, oleh zat humat (a) dengan khelasi antara karboksil dan hidroksil fenolik, (b) dengan khelasi antara dua gugus karboksil, dan (c) oleh kompleksasi dengan karboksil grup. Besi dan aluminium yang sangat kuat terikat pada zat humat, sedangkan

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

67/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

magnesium agak lemah terikat. Ion umum lainnya, seperti Ni2 +, Pb2 +, Ca2 +, dan Zn2 +, adalah sedang dalam mengikat mereka untuk zat humat. Peran yang dimainkan oleh asam fulvat kompleks larut logam di perairan alami tidak terkenal. Mereka mungkin menyimpan beberapa biologis penting logam transisi ion dalam larutan, dan secara khusus terlibat dalam solubilisasi besi dan transportasi. Kuning fulvat asam-jenis senyawa yang disebut Gelbstoffe dan sering ditemui bersama dengan zat besi larut, yang berhubungan dengan warna dalam air. Humins larut dan asam humat, efektif bertukar kation dengan air dan dapat terakumulasi dalam jumlah besar logam. Lignit batubara, yang sebagian besar merupakan asam humat material, cenderung untuk menghilangkan ion logam beberapa dari air. © 2000 CRC Press LLC Perhatian khusus telah diberikan kepada zat humat sejak sekitar 1970, setelah penemuan trihalomethanes (THMs, seperti kloroform dan dibromochloromethane) dalam pasokan air. Sekarang secara umum diyakini bahwa diduga karsinogen dapat dibentuk dengan adanya zat humat selama desinfeksi baku air minum kota oleh klorinasi (lihat Bab 8). Para zat humat menghasilkan THMs oleh reaksi dengan klorin. Pembentukan THMs dapat dikurangi dengan menghapus sebanyak bahan humat mungkin sebelum klorinasi. 3,18. Kompleksasi dan proses redoks Kompleksasi mungkin memiliki efek yang kuat pada oksidasi-reduksi oleh kesetimbangan pergeseran reaksi, seperti yang untuk oksidasi timbal, Pb ¬ ® Pb2 + + 2e-(3.18.1) kuat ke kanan dengan mengikat ion produk, sehingga memotong konsentrasi ke tingkat yang sangat rendah. Mungkin yang lebih penting adalah kenyataan bahwa setelah oksidasi, M + 1/2O2 ¬ ® MO (3.18.2) banyak logam membentuk diri pelindung pelapis oksida, karbonat, atau tidak larut

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

68/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

spesies yang mencegah reaksi kimia lebih lanjut. Tembaga dan atap aluminium dan besi struktural adalah contoh dari bahan yang dengan demikian melindungi diri. Sebuah chelating agen di kontak dengan logam tersebut dapat mengakibatkan pembubaran terus-menerus dari pelindung lapisan sehingga logam terkena corrodes mudah. Sebagai contoh, chelating agen di air limbah dapat meningkatkan korosi pipa logam, sehingga menambah logam berat untuk limbah. Solusi agen chelating yang digunakan untuk membersihkan permukaan logam dalam logam operasi plating memiliki efek yang sama. SASTRA PUSTAKA 1. Stevens, William K., "Harapan Selain, Penggunaan Air di AS Apakah Menampilkan Tolak," New York Times, 10 November 1998, hal. 1. 2. Martell, AE, "Prinsip Pembentukan Kompleks," dalam Senyawa Organik di Perairan Lingkungan, SD Faust dan JV Hunter, Eds, Marcell Dekker, Inc., New York, 1971, hlm 262-392. 3. Berarti, JL, DA Crerar, dan JO Duguid, "Migrasi Limbah Radioaktif: Mobilisasi Radionuklida oleh Agen Pengompleksan, "Ilmu, 200, 1978, hal 1477-81. 4. Cleveland, KJM dan TF Rees, "Karakterisasi Plutonium di Ground Air di dekat Pabrik Kimia Pengolahan Idaho, Science "Lingkungan dan Teknologi, 16, 1982, hlm 437-439. © 2000

Baru! Klik kata di atas untuk melihat terjemahan alternatif. Singkirkan Google Terjemahan untuk Bisnis:Perangkat Penerjemah Penerjemah Situs Web Peluang Pasar Global Matikan terjemahan instan

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

69/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Tentang Google TerjemahanSelulerPrivasiBantuanKirimkan umpan balik 7.1. SIFAT DAN JENIS polutan AIR Sepanjang sejarah, kualitas air minum telah menjadi faktor dalam menentukan kesejahteraan manusia. Polusi kotoran air minum telah sering disebabkan ditularkan melalui air penyakit yang telah hancur populasi seluruh kota. Air yang tidak sehat tercemar oleh sumber-sumber alam telah menyebabkan kesulitan besar bagi orang dipaksa untuk meminumnya atau menggunakannya untuk irigasi. Meskipun masih ada epidemi sesekali penyakit bakteri dan virus disebabkan oleh agen infeksi dilakukan dalam air minum, penyakit ditularkan melalui air yang ada dalam umum telah terkontrol dengan baik, dan air minum di berteknologi maju negara sekarang sangat bebas dari agen penyebab penyakit yang sangat umum kontaminan air hanya beberapa dekade sebelumnya. Saat ini, bahan kimia beracun ditularkan melalui air menimbulkan ancaman terbesar bagi keamanan pasokan air di negara-negara industri. Hal ini terutama berlaku air tanah di AS, yang melebihi volume aliran semua sungai AS, danau, dan sungai. Di beberapa daerah, kualitas air tanah dikenakan sejumlah ancaman kimia. Ada banyak kemungkinan sumber kontaminasi kimia. Ini termasuk limbah dari produksi bahan kimia industri, operasi logam plating, dan limpasan pestisida dari tanah pertanian. Beberapa polutan tertentu termasuk bahan kimia industri seperti sebagai hidrokarbon terklorinasi; logam berat, termasuk kadmium, timah, dan merkuri; air garam; bakteri, khususnya coliform, dan umum kota dan industri limbah. Sejak Perang Dunia II telah terjadi pertumbuhan luar biasa dalam pembuatan dan penggunaan bahan kimia sintetis. Banyak bahan kimia telah terkontaminasi air persediaan. Dua contoh adalah insektisida dan herbisida limpasan dari lahan pertanian, dan industri dibuang ke air permukaan. Juga, ada ancaman bagi air tanah

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

70/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

dari pembuangan limbah kimia dan tempat pembuangan sampah, laguna penyimpanan, kolam mengobati, dan lainnya fasilitas. Ancaman ini dibahas secara lebih rinci dalam Bab 19. Jelas bahwa polusi air harus menjadi perhatian setiap warga negara. Memahami sumber, interaksi, dan efek polutan air sangat penting bagi © 2000 CRC Press LLC mengendalikan polusi yang ramah lingkungan dan ekonomis yang dapat diterima cara. Di atas semua itu, pemahaman tentang polusi air dan kontrol tergantung pada pengetahuan dasar tentang kimia lingkungan perairan. Itulah sebabnya teks ini meliputi prinsip-prinsip kimia air sebelum membahas polusi. Pencemaran air dapat dipelajari jauh lebih efektif dengan latar belakang suara di dasar sifat air, reaksi mikroba air, sedimen-air interaksi, dan faktor lain yang terlibat dengan reaksi, transportasi, dan efek dari polusi. Polutan air dapat dibagi di antara beberapa kategori umum, seperti yang dirangkum pada Tabel 7.1. Sebagian besar kategori polutan, dan beberapa subkategori, adalah dibahas dalam bab ini. Sejumlah besar bahan ini diterbitkan mengenai hal ini setiap tahun, dan tidak mungkin untuk menutupi semuanya dalam satu bab. Untuk sampai tanggal tentang hal ini pembaca mungkin ingin untuk survei jurnal dan buku yang berhubungan dengan pencemaran air, seperti yang tercantum dalam bagian Tambahan Referensi di akhir bab ini. Tabel 7.1. Umum Jenis Polutan Air Kelas Signifikansi polutan Unsur jejak Kesehatan, air biota, toksisitas Logam berat Kesehatan, air biota, toksisitas Organik-logam Logam terikat transportasi Radionuklida Toksisitas Anorganik polutan Toksisitas, air biota

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

71/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Asbes Manusia kesehatan Algal nutrisi Eutrofikasi Keasaman, alkalinitas, salinitas (lebih) Kualitas air kehidupan, air Trace Toksisitas organik polutan Polychlorinated biphenyls efek biologis Kemungkinan Pestisida Toksisitas, air biota, satwa liar Minyak limbah Efek pada satwa liar, estetika Layanan air limbah, limbah manusia dan hewan Kualitas air, kadar oksigen Oksigen biokimia permintaan kualitas air, kadar oksigen Patogen Efek kesehatan Deterjen Eutrofikasi, satwa liar, estetika Kimia karsinogen Insiden kanker Sedimen kualitas air, air biota, satwa liar Rasa, bau, dan warna Estetika © 2000 CRC Press LLC 7.2. ELEMENTAL Polutan Elemen jejak adalah istilah yang mengacu pada elemen-elemen yang terjadi pada sangat rendah tingkat beberapa bagian per juta atau kurang dalam sistem tertentu. Substansi jangka jejak adalah salah satu yang lebih umum diterapkan pada kedua elemen dan kimia senyawa. Tabel 7.2 merangkum elemen yang lebih penting yang dihadapi dalam alam perairan. Beberapa diakui sebagai nutrisi yang diperlukan untuk hewan dan tumbuhan, termasuk beberapa yang penting pada tingkat rendah tetapi beracun pada tingkat yang lebih tinggi. Ini adalah khas perilaku untuk berbagai zat dalam lingkungan air, titik yang harus Tabel 7.2. Penting Jejak Elemen di Perairan Alam Elemen Sumber Efek dan Signifikansi Arsenik Pertambangan sampingan, kimia Toxic1, mungkin karsinogenik limbah

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

72/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Batubara Berilium, industri limbah Beracun Boron Batubara, deterjen, limbah Beracun Chromium plating logam esensial sebagai Cr (III), beracun sebagai Cr (VI) Tembaga Logam plating, pertambangan, indus-elemen penting jejak, beracun untuk tanaman percobaan limbah dan ganggang pada tingkat yang lebih tinggi Fluor (F-) sumber geologi Alam, Mencegah kerusakan gigi sekitar 1 limbah, air aditif mg / L, beracun pada tingkat yang lebih tinggi Yodium (I-) Limbah industri, alami Mencegah gondok air asin, air laut intrusi Besi Industri limbah, korosi, nutrisi esensial, kerusakan perlengkapan air asam tambang, mikroba dengan pewarnaan tindakan Lead limbah industri, pertambangan, Beracun, berbahaya bagi satwa liar bahan bakar Mangan Industri limbah, asam tambang Toksik terhadap tanaman, kerusakan perlengkapan air tindakan, mikroba dengan pewarnaan Mercury Limbah industri, pertambangan, Beracun, dimobilisasi sebagai metil merkuri batubara senyawa oleh bakteri anaerob Molybdenum Industri limbah, esensial alami untuk tanaman, beracun untuk hewan sumber Selenium Sumber alami, batubara esensial di tingkat bawah, beracun pada lebih tinggi tingkat Seng Limbah industri, logam elemen penting, beracun untuk tanaman pada plating, pipa tingkat yang lebih tinggi 1 Toksisitas dari elemen ini dibahas dalam Bab 23. © 2000 CRC Press LLC diingat dalam menilai apakah suatu elemen tertentu adalah menguntungkan atau merugikan.

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

73/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Beberapa elemen, seperti timah atau merkuri, memiliki seperti toksikologi dan lingkungan penting bahwa mereka dibahas secara rinci dalam bagian terpisah. Beberapa logam berat adalah yang paling berbahaya dari polutan unsur dan perhatian khusus karena toksisitas mereka untuk manusia. Ini elemen ini secara umum logam transisi, dan beberapa elemen perwakilan, seperti timah dan timah, di sudut kanan bawah dari tabel periodik. Logam berat termasuk elemen penting seperti besi serta l ogam beracun seperti kadmium dan merkuri. Kebanyakan dari mereka memiliki afinitas yang besar untuk belerang dan mengganggu enzim fungsi dengan membentuk ikatan dengan kelompok sulfur dalam enzim. Protein asam karboksilat (-CO2H) dan amino (-NH2) kelompok juga secara kimia terikat oleh logam berat. Kadmium, tembaga, timah, dan merkuri ion mengikat membran sel, menghambat proses transportasi melalui dinding sel. Logam berat juga dapat menimbulkan fosfat atau mengkatalisis dekomposisi biocompounds mereka. Para biokimia efek logam didiskusikan pada Bab 23. Beberapa metaloid, elemen pada perbatasan antara logam dan bukan logam, adalah polutan air yang signifikan. Arsen, selenium, dan antimon adalah dari tertentu bunga. Bahan kimia anorganik manufaktur memiliki potensi untuk mencemari air dengan melacak elemen. Di antara industri diatur untuk polusi elemen jejak potensial air adalah mereka memproduksi klor-alkali, asam fluorida, natrium dikromat (Sulfat proses dan proses klorida ilmenit), aluminium fluorida, pigmen krom, tembaga sulfat, sulfat nikel, natrium bisulfat, hydrosulfate natrium, natrium bisulfit, titanium dioksida, dan hidrogen sianida. 7.3. BERAT LOGAM Kadmium Kadmium polutan dalam air mungkin timbul dari limbah industri dan pertambangan limbah. Kadmium banyak digunakan dalam pelapisan logam. Secara kimia, kadmium sangat

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

74/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

mirip dengan seng, dan kedua logam sering menjalani proses geokimia bersama-sama. Kedua logam ini ditemukan di air dalam keadaan oksidasi +2. Dampak dari keracunan kadmium akut pada manusia sangat serius. Antara mereka adalah tekanan darah tinggi, kerusakan ginjal, kerusakan jaringan testis, dan penghancuran sel darah merah. Hal ini diyakini bahwa banyak dari aksi fisiologis kadmium timbul dari kesamaan kimia untuk seng. Secara khusus, kadmium dapat menggantikan seng di beberapa enzim, sehingga mengubah stereostructure enzim dan mempengaruhi aktivitas katalitik. Gejala penyakit akhirnya terjadi. Kadmium dan seng adalah air umum dan polutan sedimen di pelabuhan dikelilingi oleh instalasi industri. Konsentrasi lebih dari 100 ppm kering sedimen berat telah ditemukan dalam sedimen pelabuhan. Biasanya, selama periode tenang pada musim panas ketika air mandeg, lapisan bawah anaerobik pelabuhan air memiliki konsentrasi Cd rendah larut karena pengurangan mikroba sulfat menghasilkan sulfida, 2 {CH2O} + SO4 2 - + H + ® 2CO2 + HS-+ 2H2O (7.3.1) © 2000 CRC Press LLC yang mengendap sebagai kadmium sulfida kadmium larut: CdCl + (kompleks kloro dalam air laut) + HS-® CdS (s) + H + + Cl-(7.3.2) Pencampuran air teluk dari luar pelabuhan dan pelabuhan air oleh angin kencang selama hasil musim dingin di desorpsi kadmium dari sedimen pelabuhan oleh aerobik teluk air. Ini kadmium terlarut dilakukan ke dalam tempat di mana ia diserap oleh ditangguhkan bahan padat, yang kemudian menjadi digabungkan dengan sedimen teluk. Ini adalah contoh dari jenis interaksi yang rumit dari hidrolik, kimia solusi-padat, dan mikrobiologi faktor yang terlibat dalam transportasi dan distribusi dari polutan dalam sistem perairan. Memimpin

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

75/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Memimpin anorganik yang timbul dari sejumlah sumber industri dan pertambangan terjadi pada air dalam keadaan oksidasi +2. Lead dari bensin bertimbal digunakan untuk menjadi sumber utama timbal atmosfer dan daratan, banyak yang akhirnya masuk air alami sistem. Selain sumber pencemar, timbal-bantalan batu kapur dan galena (PbS) berkontribusi menyebabkan perairan alami di beberapa lokasi. Meskipun total penggunaan sangat meningkat timbal oleh industri, bukti dari sampel rambut dan sumber lain menunjukkan bahwa tubuh ini beban logam beracun telah menurun selama beberapa dekade terakhir. Ini mungkin akibat timbal kurang digunakan dalam pipa dan lainnya produk yang datang dalam kontak dengan makanan atau minuman. Memimpin keracunan akut pada manusia menyebabkan disfungsi parah pada ginjal, reproduksi sistem, hati, dan sistem otak dan saraf pusat. Sakit atau kematian hasil. Lead keracunan dari paparan lingkungan diperkirakan memiliki disebabkan keterbelakangan mental pada banyak anak. Keracunan timbal ringan menyebabkan anemia. Itu korban mungkin memiliki sakit kepala dan sakit otot, dan mungkin merasa lelah dan umumnya mudah marah. Kecuali dalam kasus terisolasi, timah mungkin bukan masalah besar dalam air minum, meskipun potensi ada dalam kasus di mana pipa timbal lama masih digunakan. Lead digunakan untuk menjadi konstituen dari solder dan beberapa pipa-sendi formulasi, sehingga air rumah tangga memang memiliki beberapa kontak dengan timbal. Air yang telah berdiri di pipa rumah tangga untuk beberapa waktu dapat terakumulasi tingkat signifikan timbal (bersama dengan seng, kadmium, dan tembaga) dan harus dikeringkan untuk beberapa saat sebelum digunakan. Air raksa Karena toksisitasnya, mobilisasi sebagai bentuk alkohol oleh bakteri anaerob, dan faktor polusi lainnya, merkuri menghasilkan banyak perhatian sebagai Heavymetal polutan. Merkuri ditemukan sebagai komponen jejak mineral banyak, dengan benua batuan rata-rata mengandung sekitar 80 bagian per miliar, atau sedikit

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

76/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

kurang, dari elemen ini. Cinnabar, merah merkuri sulfida, adalah merkuri komersial kepala bijih. Bahan bakar fosil dan batu bara lignit mengandung merkuri, sering pada tingkat 100 bagian per miliar atau bahkan lebih tinggi, hitungan beberapa kekhawatiran dengan peningkatan penggunaan bahan bakar untuk energi sumber daya. © 2000 CRC Press LLC Logam merkuri digunakan sebagai elektroda dalam generasi elektrolitik klorin gas bumi, dalam aparat vakum laboratorium, dan dalam aplikasi lain. Signifikan jumlah merkuri anorganik (I) dan merkuri (II) senyawa yang digunakan setiap tahun. Organik merkuri senyawa yang digunakan untuk diterapkan secara luas sebagai pestisida, terutama fungisida. Senyawa merkuri termasuk mercurials aril seperti fenil merkuri dimethyldithiocarbamate Hg S C S N CH3 CH3 (Sebelumnya digunakan pada pabrik kertas sebagai slimicide dan sebagai cetakan tahan untuk kertas), dan alkil-mercurials seperti klorida ethylmercuric, C2H5HgCl, yang digunakan sebagai benih fungisida. Karena ketahanan terhadap degradasi dan mobilitas mereka, alkil senyawa merkuri yang umumnya dianggap lebih merupakan ancaman lingkungan dari baik senyawa aril atau anorganik. Merkuri memasuki lingkungan dari sejumlah besar sumber lain-lain terkait dengan penggunaan manusia elemen. Ini termasuk bahan kimia laboratorium dibuang, baterai, termometer yang rusak, tambalan amalgam gigi, dan sebelumnya fungisida rumput produk farmasi dan. Diambil secara individual, masing-masing sumber dapat tidak memberikan kontribusi banyak dari logam beracun, tetapi efek total sangat besar. Kotoran

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

77/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

limbah kadang-kadang berisi sampai 10 kali tingkat merkuri ditemukan dalam khas alam perairan. Toksisitas merkuri tragis diilustrasikan di daerah Teluk Minamata dari Jepang selama periode 1953-1960. Sebanyak 111 kasus keracunan merkuri dan 43 kematian dilaporkan di antara orang yang telah mengkonsumsi makanan laut dari teluk yang telah terkontaminasi dengan limbah merkuri dari pabrik kimia yang dikeringkan ke Teluk Minamata. Cacat bawaan yang diamati pada 19 bayi yang ibunya memiliki makanan laut yang dikonsumsi terkontaminasi dengan merkuri. Tingkat logam dalam terkontaminasi makanan laut adalah 5-20 bagian per juta. Di antara efek toksikologi dari merkuri adalah kerusakan saraf, termasuk lekas marah, kelumpuhan, kebutaan, atau kegilaan; kerusakan kromosom, dan kelahiran cacat. Yang lebih ringan gejala keracunan merkuri seperti depresi dan mudah tersinggung memiliki karakter psikopatologis. Karena kemiripan ini gejala perilaku manusia yang umum, keracunan merkuri ringan bisa lolos deteksi. Beberapa bentuk merkuri relatif tidak beracun dan dulunya digunakan sebagai obat, misalnya, dalam pengobatan sifilis. Bentuk lain merkuri, terutama senyawa organik, sangat beracun. Karena ada beberapa sumber alami utama merkuri, dan karena sebagian anorganik senyawa unsur ini relatif tidak larut, diasumsikan untuk beberapa waktu itu merkuri bukan polutan air yang serius. Namun, pada tahun 1970, mengkhawatirkan tingkat merkuri ditemukan pada ikan di Danau Saint Clair terletak di antara Michigan dan Ontario, Kanada. Sebuah survei berikutnya oleh Kualitas Air Federal AS Administrasi mengungkapkan sejumlah perairan lainnya terkontaminasi dengan merkuri. Itu menemukan bahwa beberapa pabrik bahan kimia, manufaktur kimia terutama kaustik operasi, yang masing-masing melepaskan sampai 14 atau lebih kilogram merkuri dalam air limbah setiap hari. © 2000 CRC Press LLC

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

78/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Konsentrasi merkuri yang tinggi tiba-tiba ditemukan dalam air dan dalam ikan  jaringan hasil dari pembentukan ion monomethylmercury larut, + CH3Hg, dan mudah menguap dimethylmercury, (CH3) 2HG, oleh bakteri anaerobik dalam sedimen. Air raksa dari senyawa ini menjadi terkonsentrasi pada ikan (lemak) jaringan lemak dan Faktor konsentrasi dari air ke ikan dapat melebihi 103. Agen methylating oleh yang merkuri anorganik diubah menjadi senyawa methylmercury adalah methylcobalamin, vitamin B12 analog: HgCl2 Methylcobalamin CH3HgCl + Cl-(7.3.3) Hal ini diyakini bahwa bakteri yang mensintesis metana menghasilkan methylcobalamin sebagai perantara dalam sintesis. Dengan demikian, air dan sedimen di mana anaerobik kerusakan yang terjadi secara menyediakan kondisi di mana produksi methylmercury terjadi. Di perairan netral atau alkali, pembentukan dimethylmercury, (CH3) 2HG, adalah disukai. Ini senyawa yang mudah menguap dapat melarikan diri ke atmosfer. 7.4. Metaloid Air paling signifikan polutan elemen metalloid adalah arsenik, elemen beracun yang telah menjadi penjahat kimia lebih dari plot pembunuhan beberapa. Akut arsenik keracunan dapat hasil dari proses menelan lebih dari 100 mg elemen. Keracunan kronis terjadi dengan menelan sejumlah kecil arsenik lebih lama periode waktu. Ada beberapa bukti bahwa unsur ini juga karsinogenik. Arsen terjadi pada kerak bumi pada tingkat rata-rata 2-5 ppm. Pembakaran bahan bakar fosil, terutama batubara, memperkenalkan sejumlah besar arsen ke lingkungan, banyak yang mencapai perairan alami. Arsen terjadi dengan fosfat mineral dan masuk ke lingkungan bersama dengan beberapa senyawa fosfor. Beberapa pestisida yang sebelumnya digunakan, terutama dari sebelum Perang Dunia II, mengandung sangat beracun arsenik senyawa. Yang paling umum ini adalah arsenat timbal, PB3 (AsO4) 2; natrium arsenit, Na3AsO3; dan Paris Green, Cu3 (AsO3) 2. Lain

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

79/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

sumber utama arsenik adalah tailing tambang. Arsenik diproduksi sebagai produk-oleh dari tembaga, emas, dan pemurnian timah melebihi permintaan komersial untuk arsenik, dan terakumulasi sebagai bahan limbah. Seperti merkuri, arsenik dapat dikonversi menjadi metil lebih mobile dan beracun derivatif oleh bakteri, sesuai dengan reaksi berikut: H3AsO4 + 2H + + 2e-® H3AsO3 + H2O (7.4.1) H3AsO3 Methylcobalamin CH3AsO (OH) 2 (7.4.2) Methylarsinic asam CH3AsO (OH) 2 Methylcobalamin (CH3) 2AsO (OH) (7.4.3) (Asam Dimethylarsinic) (CH3) 2AsO (OH) + 4H + + 4e-® (CH3) + 2H2O 2AsH (7.4.4) © 2000 CRC Press LLC 7,5. Organik TERIKAT LOGAM dan metaloid Penghargaan terhadap pengaruh kuat dari kompleksasi dan khelasi pada berat perilaku logam 'di perairan alam dan air limbah dapat diperoleh dengan membaca Bagian 3,10-3,17, yang menangani hal itu. Pembentukan methylmercury adalah dibahas dalam Bagian 7.3. Kedua topik melibatkan kombinasi dari logam dan organik entitas dalam air. Harus ditekankan bahwa interaksi logam dengan organik senyawa sangat penting dalam menentukan peran yang dimainkan oleh logam dalam air sistem. Ada dua jenis utama logam-organik interaksi yang harus dipertimbangkan dalam air sistem. Yang pertama adalah kompleksasi, biasanya khelasi ketika organik ligan yang terlibat. Definisi yang wajar kompleksasi oleh organik yang berlaku untuk air alami dan sistem air limbah adalah sistem di mana suatu spesies hadir yang reversibel berdisosiasi pada ion logam dan pengompleks spesies organik sebagai

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

80/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

fungsi dari konsentrasi ion hidrogen: ML + 2H + ¬ ® M2 + + H2L (7.5.1) Dalam persamaan ini, M2 + adalah ion logam dan H2L adalah bentuk asam dari komplekssering chelating ligan-, L2-, digambarkan di sini sebagai senyawa yang memiliki dua terionisasi hidrogen. Senyawa organologam, di sisi lain, mengandung logam terikat organik entitas dengan cara atom karbon dan tidak memisahkan reversibel pada pH lebih rendah atau lebih besar dilusi. Selanjutnya, komponen organik, dan kadang-kadang khusus bilangan oksidasi dari logam yang terlibat, mungkin tidak stabil selain dari organologam majemuk. Cara mudah untuk mengklasifikasikan senyawa organologam untuk tujuan membahas toksikologi mereka adalah sebagai berikut: 1.Those di mana kelompok organik adalah gugus alkil seperti etil tetraethyllead, Pb (C2H5) 4: CC HH H HH 2. Karbonil, beberapa di antaranya yang cukup stabil dan beracun, memiliki karbon monoksida terikat pada logam: : C O: (Dalam rumus Lewis sebelumnya dari CO dasbor masing-masing, -, merupakan sepasang ikatan elektron, dan setiap pasangan titik,:, merupakan sepasang dibagi merupakan elektron.) 3. Mereka di mana kelompok organik ap elektron donor, seperti etilena atau benzena. Etilen Benzene H

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

81/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

HH H CC © 2000 CRC Press LLC Kombinasi ada dari tiga jenis umum senyawa yang diuraikan di atas, paling menonjol di antaranya adalah spesies karbonil aren di mana sebuah atom logam terikat untuk kedua entitas aril seperti benzena dan molekul karbon monoksida beberapa. Sejumlah besar senyawa ada yang memiliki minimal satu ikatan antara logam dan atom C pada gugus organik, serta ikatan kovalen atau ionik lain antara logam dan atom selain karbon. Karena mereka memiliki minimal satu khas logam-karbon ikatan, serta sifat, menggunakan, dan toksikologi efek senyawa organologam, hal ini berguna untuk mempertimbangkan senyawa tersebut bersama dengan organologam senyawa. Contohnya adalah monomethylmercury klorida, CH3HgCl, di mana ion CH3Hg organologam + adalah ionik terikat pada anion klorida. Contoh lain adalah phenyldichloroarsine, C6H5AsCl2, di mana sekelompok fenil adalah terikat secara kovalen dengan arsenik melalui ikatan As-C, dan dua atom Cl juga terikat secara kovalen dengan arsenik. Sejumlah senyawa ada yang terdiri dari gugus organik terikat pada logam atom melalui atom selain karbon. Meskipun mereka tidak memenuhi ketat daripadanya definisi, senyawa tersebut dapat diklasifikasikan sebagai organometallics untuk diskusi tentang toksikologi dan aspek kimia mereka. Sebuah contoh dari senyawa adalah titanat isopropil, Ti (i-OC3H7) 4, juga disebut titanium isopropylate, Ti sebuah leleh cair tidak berwarna pada 14,8 ° C dan mendidih pada 104 ° C. Perilakunya lebih dari yang senyawa organologam dari itu dari senyawa anorganik, dan karena konten titanium yang tidak benar diklasifikasikan sebagai senyawa organik. Istilah

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

82/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

"Organometal" kadang-kadang diterapkan seperti senyawa, yang untuk lingkungan pertimbangan dapat dianggap sebagai suatu senyawa organologam. Interaksi jejak logam dengan senyawa organik di perairan alami terlalu luas daerah untuk menutupi secara rinci dalam bab ini, namun dapat dicatat bahwa metalorganik mungkin melibatkan interaksi spesies organik dari kedua polutan (seperti EDTA) dan alami (seperti asam fulvat) asal. Interaksi ini dipengaruhi oleh, dan kadang-kadang memainkan peran dalam, kesetimbangan redoks; pembentukan dan pembubaran presipitat; koloid pembentukan dan stabilitas; reaksi asam-basa, dan mikroorganisme yang dimediasi reaksi dalam air. Logam-organik interaksi dapat meningkatkan atau mengurangi toksisitas logam pada ekosistem perairan, dan mereka memiliki pengaruh yang kuat terhadap pertumbuhan ganggang dalam air. Senyawa organotin Dari semua logam, timah memiliki jumlah terbesar dari senyawa organologam di komersial, dengan produksi global di urutan 40.000 metrik ton per tahun. © 2000 CRC Press LLC Selain senyawa organotin sintetis, spesies timah alkohol dapat diproduksi secara biologis di lingkungan. Gambar 7.1 memberikan beberapa contoh dari banyak dikenal senyawa organotin. (C4H9) Sn (C4H9) (C4H9) (C4H9) Sn Cl Cl H3C CH3 R Sn Sn O R RR

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

83/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

RR C H H C CH3 CH3 Tetra-n-butyltin Dimethyltin diklorida Bis (tri (2-metil-2-phenylpropyl) timah) oksida (digunakan sebagai sebuah acaricide) R adalah Gambar 7.1. Contoh senyawa organotin. Menggunakan industri utama senyawa organotin termasuk aplikasi senyawa timah dalam fungisida, akarisida, desinfektan, cat antifouling, stabilisator untuk mengurangi efek panas dan cahaya dalam PVC plastik, katalis, dan prekursor untuk pembentukan film SnO2 pada kaca. Tributil timah klorida dan terkait timah tributil (TBT) senyawa memiliki bakterisida, sifat fungisida, dan insektisida dan signifikansi lingkungan tertentu karena penggunaannya sebagai biosida industri. Selain klorida timah tributil, lain tributyl senyawa timah digunakan sebagai biosida termasuk hidroksida, naftenat itu, bis (tributiltin) oksida, dan tris (tributylstannyl) fosfat. TBT telah banyak digunakan dalam pelapis lambung kapal dan kapal untuk mencegah pertumbuhan organisme fouling. Aplikasi lain termasuk pelestarian kayu, kulit, kertas, dan tekstil. Antijamur TBT senyawa telah digunakan sebagai slimicides dalam air menara pendingin. Tentunya banyak aplikasi senyawa organotin untuk berbagai penggunaan menimbulkan potensi yang signifikan untuk polusi lingkungan. Karena aplikasi mereka dekat atau kontak dengan badan air, senyawa organotin berpotensi

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

84/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

polutan air yang signifikan dan telah dikaitkan dengan gangguan endokrin dalam kerang, tiram, dan siput. Karena kekhawatiran tersebut, beberapa negara, termasuk Amerika Serikat, Inggris, dan Perancis, dilarang TBT aplikasi pada kapal yang lebih kecil dari 25 meter panjang selama tahun 1980. Menanggapi kekhawatiran atas pencemaran air, pada tahun 1998 Organisasi Maritim Internasional sepakat untuk melarang cat organotin antifouling pada semua kapal pada tahun 2003. 7.6. ANORGANIK JENIS Beberapa polutan air yang penting anorganik disebutkan dalam Bagian 7,2-7,4 sebagai bagian dari pembahasan unsur jejak polutan. Anorganik polutan yang berkontribusi keasaman, alkalinitas, atau salinitas air dianggap terpisah dalam bab. Masih kelas lain adalah bahwa nutrisi alga. Daun ini tidak berbintang, Namun, beberapa spesies penting polutan anorganik, dimana ion sianida, CN-, adalah mungkin yang paling penting. Lainnya termasuk amonia, karbon dioksida, hidrogen sulfida, nitrit, dan sulfit. © 2000 CRC Press LLC Sianida Sianida, zat beracun yang mematikan, ada di air sebagai HCN, asam lemah, Ka dari 6 '10-10. Ion sianida memiliki afinitas yang kuat untuk ion logam banyak, membentuk relatif kurang beracun ferrocyanide, Fe (CN) 6 4 -, dengan besi (II), misalnya. Volatile HCN sangat beracun dan telah digunakan dalam eksekusi kamar gas di AS Sianida banyak digunakan dalam industri, terutama untuk logam pembersihan dan elektroplating. Hal ini juga salah satu gas utama dan scrubber kokas polutan limbah cair dari gas karya dan oven coke. Sianida banyak digunakan dalam pengolahan mineral tertentu operasi. Pada bulan Agustus 1995 sekitar 2,7 miliar liter sianida terkontaminasi air yang dicampur dengan tanah liat merah dari tailing tambang tumpah ke Sungai Essequibo dari melanggar bendungan pada operasi pertambangan emas di negara Amerika Selatan Guyana.

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

85/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Air yang terkandung sianida pada tingkat sekitar 25 bagian per juta, yang membunuh semua ikan di Creek Omai kecil terkemuka dari bendungan melanggar ke Essequibo Sungai. Tidak ada korban jiwa manusia atau efek kesehatan yang dikonfirmasi dilaporkan, namun. Amonia dan Polutan Anorganik Lainnya Berlebihan kadar nitrogen amonia penyebab masalah kualitas air. Amonia adalah produk awal dari pembusukan limbah organik nitrogen, dan yang Kehadiran sering menunjukkan adanya limbah tersebut. Ini adalah konstituen yang normal rendah pE air tanah dan kadang-kadang ditambahkan ke air minum, di mana ia bereaksi dengan klorin untuk memberikan residu klorin (lihat Bagian 8.11). Karena pKa amonium ion, NH4 +, Adalah 9,26, amonia yang paling dalam air hadir sebagai NH4 + Bukan sebagai NH3. Hidrogen sulfida, H2S, adalah produk dari pembusukan anaerobik bahan organik mengandung belerang. Hal ini juga diproduksi dalam pengurangan anaerob sulfat dengan mikroorganisme (lihat Bab 6) dan berkembang sebagai polutan gas dari panas bumi air. Limbah dari pabrik kimia, pabrik kertas, pabrik tekstil, dan penyamakan kulit juga mengandung H2S. Keberadaannya mudah terdeteksi oleh karakteristik busuk-telur bau. Dalam air, H2S adalah asam diprotik lemah dengan pKa1 dari 6,99 dan pKa2 dari 12,92; S2-tidak hadir di perairan alami dan normal. Ion sulfida memiliki yang luar biasa afinitas untuk logam berat banyak, dan pengendapan sulfida logam sering menyertai produksi H2S. Karbon dioksida bebas, CO2, dan seringkali muncul dalam air pada tingkat tinggi karena pembusukan bahan organik. Hal ini juga ditambahkan ke air lunak selama pengobatan air sebagai bagian dari proses rekarbonisasi (lihat Bab 8). Tingkat karbon dioksida yang berlebihan dapat membuat air lebih korosif dan dapat membahayakan kehidupan air.

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

86/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Nitrit ion, NO2 -, Terjadi pada air sebagai keadaan oksidasi antara nitrogen selama rentang pE relatif sempit. Nitrit ditambahkan ke air proses industri sebagai inhibitor korosi. Namun, jarang terjadi pada air minum pada tingkat yang lebih 0,1 mg / L. Sulfit ion, SO3 2 -, ditemukan di beberapa air limbah industri. Natrium sulfit adalah sering ditambahkan ke feedwaters boiler sebagai scavenger oksigen: 2SO3 2 - + O2 ® 2SO4 2 - (7.6.1) © 2000 CRC Press LLC Sejak pKa1 asam belerang adalah 1,76 dan pKa2 adalah 7,20, sulfit ada sebagai baik HSO3 atau SO3 2 - di perairan alami, tergantung pada pH. Dapat dicatat bahwa hidrazin, N2H4, juga berfungsi sebagai scavenger oksigen: N2H4 + O2 ® 2H2O + N2 (g) (7.6.2) Asbes dalam Air Toksisitas asbes terhirup mapan. Bekas luka serat jaringan paru-paru dan kanker akhirnya berkembang, seringkali 20 atau 30 tahun setelah paparan. Tidak diketahui pasti apakah asbes beracun dalam air minum. Ini telah menjadi masalah cukup perhatian karena pembuangan taconite (besi tailing bijih) yang mengandung asbes-seperti serat ke Danau Superior. Serat telah ditemukan di minum air dari kota-kota di sekitar danau. Setelah membuang tailing ke Danau Unggul sejak tahun 1952, Pertambangan Cadangan Perusahaan di Silver Bay di Danau Superior memecahkan masalah pada tahun 1980 dengan membangun sebuah cekungan penahanan 6-mil persegi

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

87/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

pedalaman dari danau. Ini fasilitas $ 370-juta menjaga tailing taconite tertutup dengan lapisan 3-meter air untuk mencegah keluarnya debu serat. 7.7. Nutrisi alga dan eutrofikasi Para eutrofikasi panjang, berasal dari kata Yunani yang berarti "wellnourished," menggambarkan kondisi danau atau waduk yang melibatkan alga kelebihan pertumbuhan. Meskipun beberapa produktivitas alga diperlukan untuk mendukung rantai makanan di ekosistem pertumbuhan, air berlebih pada kondisi eutrofik akhirnya mungkin menyebabkan kerusakan parah dari badan air. Langkah pertama dalam eutrofikasi dari badan air merupakan masukan nutrisi tanaman (Tabel 7.3) dari limpasan DAS atau limbah. Tubuh kaya nutrisi air kemudian menghasilkan banyak biomassa tanaman oleh fotosintesis, bersama dengan jumlah yang lebih kecil dari biomassa hewan. Mati biomassa terakumulasi di dasar danau, di mana sebagian meluruh, daur ulang nutrisi karbon dioksida, fosfor, nitrogen, dan kalium. Jika danau ini tidak terlalu dalam, bawah-berakar tanaman mulai tumbuh, mempercepat akumulasi bahan padat dalam baskom. Akhirnya rawa terbentuk, yang akhirnya mengisi untuk menghasilkan padang rumput atau hutan. Eutrofikasi sering merupakan fenomena alam, misalnya, pada dasarnya bertanggung jawab untuk pembentukan deposit besar batubara dan gambut. Namun, manusia aktivitas dapat sangat mempercepat proses. Untuk memahami mengapa demikian, lihat Tabel 7.3, yang menunjukkan unsur-unsur kimia yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman. Sebagian besar ini hadir pada tingkat yang lebih dari cukup untuk mendukung kehidupan tanaman di rata-rata danau atau waduk. Hidrogen dan oksigen berasal dari air itu sendiri. Karbon disediakan oleh CO2 dari atmosfer atau dari vegetasi yang membusuk. Sulfat, magnesium, dan kalsium yang biasanya hadir dalam kelimpahan dari strata mineral di kontak dengan air. Para mikronutrien yang diperlukan hanya pada tingkat yang sangat rendah (untuk Misalnya, sekitar 40 ppb untuk tembaga). Oleh karena itu, nutrisi yang paling mungkin untuk

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

88/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

akan membatasi adalah "pupuk" elemen: nitrogen, fosfor, dan kalium. Ini semuanya hadir dalam limbah dan, tentu saja, ditemukan di limpasan dari berat dibuahi © 2000 CRC Press LLC bidang. Mereka juga konstituen dari berbagai jenis limbah industri. Masing-masing elemen juga bisa berasal dari alam-sumber fosfor dan kalium dari mineral formasi, dan nitrogen ditetapkan oleh bakteri, cyanobacteria, atau pembuangan petir di atmosfer. Tabel 7.3. Esensial Nutrisi Tanaman: Sumber dan Fungsi Gizi Sumber Fungsi Macronutrients Karbon (CO2) Atmosfer, pembusukan konstituen Biomassa Hidrogen Air Biomassa konstituen Oksigen Air Biomassa konstituen Nitrogen (NO3 -) Peluruhan, polusi, suasana konstituen Protein (Dari pengikat nitrogen organisme) Fosfor Decay, mineral, DNA / RNA konstituen (Fosfat) polutan Kalium Mineral, polusi fungsi metabolik Sulfur (sulfat) Mineral Protein, enzim Magnesium Mineral Metabolik fungsi Kalsium Mineral Metabolik fungsi Mikronutrien B, Cl, Co, Cu, Fe, Mineral, fungsi polutan Metabolik dan / atau Mo, Mn, Na, Si, konstituen dari enzim V, Zn Dalam kebanyakan kasus, tanaman tunggal gizi yang paling mungkin untuk membatasi adalah fosfor,

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

89/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

dan umumnya disebut sebagai penyebab dalam eutrofikasi berlebihan. Rumah Tangga deterjen adalah sumber umum dari fosfat dalam air limbah, dan kontrol eutrofikasi telah memusatkan pada menghilangkan fosfat dari deterjen, menghilangkan fosfat di pabrik pengolahan limbah, dan mencegah fosfat-sarat limbah limbah (Diobati atau tidak diobati) dari memasuki badan air. (Lihat Bab 3 untuk tambahan rincian mengenai fosfat dan pengganti fosfat deterjen dalam air.) Dalam beberapa kasus, nitrogen atau karbon bahkan mungkin membatasi nutrisi. Ini adalah terutama berlaku nitrogen dalam air laut. Gambar eutrofikasi keseluruhan adalah kompleks, dan penelitian lanjutan adalah diperlukan untuk memecahkan masalah. Sungguh ironis bahwa di dunia makanan miskin, nutrientrich limbah dari bidang overfertilized atau dari limbah yang menyebabkan tanaman yang berlebihan pertumbuhan di banyak danau dan waduk. Hal ini menggambarkan titik bahwa dalam banyak kasus polutan adalah sumber daya (dalam hal ini, nutrisi tanaman) dibuang begitu saja. © 2000 CRC Press LLC 7.8. Keasaman, alkalinitas, DAN KADAR GARAM Perairan biota yang sensitif terhadap pH ekstrem. Terutama karena osmotik efek, mereka tidak dapat hidup dalam medium memiliki salinitas yang mereka tidak disesuaikan. Dengan demikian, ikan air tawar segera menyerah di laut, dan ikan laut biasanya tidak bisa hidup di air tawar. Salinitas Kelebihan segera membunuh tanaman tidak disesuaikan untuk itu. Ada, Tentu saja, rentang salinitas dan pH di mana organisme hidup. Seperti ditunjukkan dalam Gambar 7.2, kisaran tersebut sering dapat diwakili oleh kurva cukup simetris, sepanjang pinggiran mana suatu organisme dapat hidup tanpa benar-benar berkembang. Ini kurva umumnya tidak menunjukkan cutoff yang tajam pada salah satu ujungnya atau yang lain, seperti halnya suhu tinggi akhir dari kurva mewakili pertumbuhan bakteri sebagai fungsi suhu (Gambar 6,7). Sumber yang paling umum dari asam polutan dalam air asam tambang drainase. Itu

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

90/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

asam sulfat di drainase tersebut muncul dari oksidasi mikroba dari pirit atau lainnya mineral sulfida seperti yang dijelaskan dalam Bab 6. Nilai pH yang dihadapi dalam acidpolluted air dapat jatuh di bawah 3, suatu kondisi yang mematikan bagi kebanyakan bentuk kehidupan air kecuali bakteri penyebab menengahi pirit dan besi (II) oksidasi, yang berkembang bawah kondisi pH yang sangat rendah. Limbah industri sering memiliki potensi untuk berkontribusi asam kuat terhadap air. Asam sulfat yang dihasilkan oleh oksidasi udara dari polutan sulfur dioksida (lihat Bab 11) memasuki perairan alami sebagai hujan asam. Di kasus di mana air tidak memiliki kontak dengan mineral dasar, seperti batu kapur, pH air dapat menjadi sangat rendah. Kondisi ini terjadi di beberapa Kanada danau, misalnya. 4 7 10 pH 0 Maksimum Gambar 7.2. Sebuah plot umum dari pertumbuhan organisme air sebagai fungsi dari pH. Kelebihan alkalinitas, dan sering menyertai pH tinggi, umumnya tidak diperkenalkan secara langsung ke dalam air dari sumber antropogenik. Namun, dalam banyak geografis daerah, tanah dan strata mineral alkalin dan menanamkan alkalinitas tinggi untuk air. Aktivitas manusia dapat memperburuk paparan situasi misalnya, dengan dari alkali overburden dari penambangan strip untuk air permukaan atau air tanah. Kelebihan alkalinitas dalam air diwujudkan oleh pinggiran karakteristik garam putih di tepi dari badan air atau di tepi sungai. © 2000 CRC Press LLC Salinitas air dapat ditingkatkan dengan sejumlah kegiatan manusia. Air lewat melalui sistem air kota pasti mengambil garam dari sejumlah proses, misalnya, pengisian pelunak air dengan natrium klorida adalah utama

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

91/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

kontributor terhadap salinitas dalam air limbah kota. Garam dapat leach dari merusak tumpukan. Satu kendala lingkungan utama pada produksi serpih minyak, misalnya, adalah tingginya persentase natrium sulfat leachable di tumpukan serpih dibelanjakan. Hati-hati pengendalian limbah ini diperlukan untuk mencegah pencemaran lebih lanjut garam air di daerah di mana salinitas sudah masalah. Irigasi menambahkan banyak garam ke air, fenomena bertanggung jawab atas Laut Salton di California, dan merupakan sumber konflik antara Amerika Serikat dan Meksiko lebih kontaminasi garam dari Rio Grande dan sungai Colorado. Irigasi dan produksi pertanian intensif memiliki disebabkan rembesan air asin di beberapa negara Barat. Ini terjadi ketika air merembes ke dalam depresi sedikit digarap, kadang irigasi, tanah dibuahi, membawa garam-garam (Terutama natrium, magnesium, dan kalsium sulfat) bersama dengan itu. Air menguap dalam panas musim panas yang kering, meninggalkan daerah garam-sarat yang tidak lagi mendukung pertumbuhan tanaman banyak. Dengan waktu, daerah-daerah menyebar, menghancurkan produktivitas lahan tanaman. 7,9. OKSIGEN, oksidan, DAN reduktor Oksigen adalah spesies sangat penting dalam air (lihat Bab 2). Dalam air, oksigen dikonsumsi dengan cepat oleh oksidasi bahan organik, {CH2O}: {CH2O} + O2 Mikroorganisme CO2 + H2O (7.9.1) Kecuali air reaerated efisien, karena dengan aliran turbulen dalam aliran dangkal, itu cepat kehilangan oksigen dan tidak akan mendukung bentuk kehidupan yang lebih tinggi air. Selain oksidasi mikroorganisme-dimediasi organik, oksigen peduli dalam air dapat dikonsumsi oleh biooxidation bahan nitrogen, NH4 + + 2O2 ® 2H + + NO3 - + H2O (7.9.2)

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

92/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

dan dengan bahan kimia atau biokimia oksidasi kimia reduktor: 4Fe2 + + O2 H2O +10 ® 4Fe (OH) 3 (s) + 8H + (7.9.3) 2SO3 2 - + O2 ® 2SO4 2 - (7.9.4) Semua proses ini berkontribusi pada deoksigenasi air. Tingkat konsumsi oksigen oleh mikroba-dimediasi oksidasi kontaminan dalam air disebut kebutuhan oksigen biokimia (atau oksigen biologis demand), BOD. Parameter ini biasanya diukur dengan menentukan kuantitas oksigen dimanfaatkan oleh mikroorganisme air cocok selama periode lima hari. Meskipun periode lima hari agak sewenang-wenang, tes ini tetap menjadi terhormat mengukur dari kebutuhan oksigen jangka pendek yang diberikan oleh pollutant.1 Penambahan polutan dapat teroksidasi untuk menghasilkan aliran oksigen sag khas kurva seperti ditunjukkan pada Gambar 7.3. Awalnya, dengan baik soda, sungai tercemar relatif  © 2000 CRC Press LLC bebas dari bahan teroksidasi, tingkat oksigen yang tinggi, dan populasi bakteri relatif rendah. Dengan penambahan polutan dapat teroksidasi, tingkat oksigen turun karena reaerasi tidak dapat mengikuti dengan konsumsi oksigen. Dalam dekomposisi zona, populasi bakteri meningkat. Zona septik ditandai dengan tinggi bakteri populasi dan tingkat oksigen sangat rendah. Zona septik berakhir ketika polutan dapat teroksidasi habis, dan kemudian zona pemulihan dimulai. Dalam pemulihan zona, menurun populasi bakteri dan tingkat oksigen terlarut meningkat sampai air mendapatkan kembali kondisi aslinya. Membersihkan daerah Pembusukan daerah

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

93/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Septic daerah Pemulihan daerah Waktu atau jarak hilir Penambahan polutan Membersihkan daerah Tingkat teroksidasi polutan Larut oksigen Gambar 7.3. Oksigen sag kurva yang dihasilkan dari penambahan bahan polutan dapat teroksidasi ke aliran. Meskipun BOD adalah ukuran cukup realistis kualitas air sepanjang oksigen yang bersangkutan, tes untuk menentukan itu memakan waktu dan rumit untuk melakukan. Jumlah total karbon organik (TOC), sering diukur dengan katalis oksidasi karbon dalam air dan mengukur CO2 yang berevolusi. Hal ini telah menjadi populer karena TOC adalah mudah ditentukan instrumental. 7,10. ORGANIK Polutan Kotoran Seperti terlihat pada Tabel 7.4, limbah dari rumah tangga, komersial, pengolahan makanan, dan sumber-sumber industri terdapat berbagai macam polutan, termasuk organik polutan. Beberapa polutan, terutama oksigen menuntut zat (lihat Bagian 7.9)-minyak, lemak, dan padatan-dikeluarkan oleh primer dan sekunder limbah perawatan proses. Lainnya, seperti garam, logam berat, dan refraktori

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

94/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

(Degradasi tahan) organik, tidak efisien dihapus. Pembuangan limbah tidak diobati dapat menyebabkan masalah berat. Untuk Misalnya, pembuangan limbah lepas pantai, umum pernah dilakukan oleh kota-kota pesisir, hasil dalam pembentukan tempat tidur residu limbah. Kota limbah biasanya berisi padatan sekitar 0,1%, bahkan setelah pengobatan, dan ini menetap di laut dalam pola khas, diilustrasikan pada Gambar 7.4. Air limbah hangat terbit di dingin hypolimnion dan dilakukan dalam satu arah atau lain dengan pasang surut atau arus. Itu tidak © 2000 CRC Press LLC Tabel 7.4. Beberapa Pendukung Utama kotoran dari Sistem Sewage Kota Konstituante Potensi sumber Efek dalam air Oksigen menuntut Sebagian besar bahan organik, Konsumsi oksigen terlarut zat terutama kotoran manusia Refractory organik Limbah industri, rumah-Toksik terhadap kehidupan air tahan produk Virus Manusia limbah Penyebab penyakit (kemungkinan kanker); utama jera untuk limbah daur ulang melalui sistem air Deterjen rumah tangga Deterjen Estetika, mencegah lemak dan minyak penghapusan, racun bagi kehidupan air Fosfat Deterjen nutrisi Algal Grease dan Minyak goreng, pengolahan makanan, Estetika, berbahaya untuk air beberapa industri limbah kehidupan Garam Manusia limbah, air Kenaikan salinitas air pelunak, industri limbah Logam berat limbah Industri, Kimia-Toksisitas ical laboratorium

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

95/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Agen chelating Beberapa deterjen, indus-ion logam berat solubilisasi dustrial limbah dan transportasi Padat Semua Estetika sumber, berbahaya bagi kehidupan air Muara sungai pipa Termoklin Pengobatan tanaman Sedimen dari limbah Sewage Discharge Gambar 7.4. Pembenahan padatan dari debit limbah laut-lantai efluen. © 2000 CRC Press LLC naik di atas termoklin, melainkan menyebar keluar sebagai awan dari mana padatan hujan turun di dasar laut. Agregasi koloid limbah dibantu oleh terlarut garam dalam air laut (lihat Bab 5), sehingga mempromosikan pembentukan lumpur yang mengandung sedimen. Masalah lain pembuangan utama dengan limbah adalah sludge yang dihasilkan sebagai produk dari proses pengolahan limbah (lihat Bab 8). Lumpur ini berisi organik materi yang terus menurunkan perlahan; organik tahan api, dan logam berat. Jumlah lumpur yang diproduksi benar-benar mengejutkan. Sebagai contoh, kota Chicago memproduksi sekitar 3 juta ton lumpur setiap tahun. Sebuah pertimbangan utama dalam pembuangan yang aman dari jumlah tersebut dari lumpur adalah adanya berpotensi berbahaya komponen seperti logam berat. Hati-hati kontrol sumber limbah diperlukan untuk meminimalkan masalah limbah polusi. Khususnya, logam berat dan senyawa organik tahan api harus dikontrol pada sumbernya untuk memungkinkan penggunaan limbah, limbah atau kotoran yang dirawat, untuk irigasi,

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

96/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

daur ulang ke sistem air, atau resapan air tanah. Sabun, deterjen, dan bahan kimia yang terkait adalah potensi sumber organik polutan. Polutan dibahas secara singkat di sini. Sabun, Deterjen, dan Pembangun Deterjen Sabun Sabun adalah garam-garam dari asam lemak lebih tinggi, seperti natrium stearat, C17H35COO-Na +. Tindakan pembersihan dari hasil sabun sebagian besar dari kekuatannya pengemulsi dan kemampuannya untuk menurunkan tegangan permukaan air. Konsep ini dapat dipahami oleh mengingat sifat ganda dari anion sabun. Pemeriksaan struktur menunjukkan bahwa ion stearat terdiri dari "kepala" karboksil ionik dan hidrokarbon panjang "Ekor": C O O-Na + Dengan adanya minyak, lemak, dan lainnya yang tidak larut air bahan organik, kecenderungan untuk "ekor" dari anion untuk larut dalam bahan organik, sedangkan "Kepala" tetap dalam larutan air. Jadi, sabun emulsifies, atau menunda, organik bahan dalam air. Dalam proses ini, anion membentuk misel sabun koloid, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.4. Kerugian utama dari sabun sebagai bahan pembersih berasal dari reaksinya dengan kation divalen membentuk garam yang tidak larut asam lemak: 2C17H35COO-Na + + Ca2 + ® Ca (C17H35CO2) 2 (s) + 2Na + (7.10.1) Ini padatan yang tidak larut, biasanya garam magnesium atau kalsium, sama sekali tidak efektif sebagai agen pembersih. Selain itu, tidak larut "dadih" membentuk sedap dipandang deposito pada pakaian dan mesin cuci. Jika sabun yang cukup digunakan, semua kation divalen dapat dihilangkan dengan reaksi mereka dengan sabun, dan air mengandung sabun berlebih akan memiliki kualitas pembersihan yang baik. Ini adalah pendekatan

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

97/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

© 2000 CRC Press LLC umumnya digunakan ketika sabun digunakan dengan air unsoftened di bak mandi atau mencuci baskom, dimana kalsium yang tidak larut dan garam magnesium dapat ditoleransi. Namun, dalam aplikasi seperti mencuci pakaian, air harus diperlunak dengan penghapusan kalsium dan magnesium atau kompleksasi mereka dengan zat-zat seperti polifosfat (lihat Bagian 3.16). Meskipun pembentukan kalsium yang tidak larut dan garam magnesium telah menghasilkan penghapusan penting dari sabun sebagai bahan pembersih untuk pakaian, piring, dan paling bahan lain, ia memiliki keuntungan yang berbeda dari sudut pandang lingkungan. Sebagai Begitu sabun masuk ke limbah atau sistem air, umumnya presipitasi sebagai kalsium dan garam magnesium. Oleh karena itu, efek yang mungkin memiliki sabun dalam larutan dieliminasi. Dengan biodegradasi akhirnya, sabun sudah benar-benar dihilangkan dari lingkungan. Oleh karena itu, selain pembentukan sesekali sedap dipandang sampah, sabun tidak menyebabkan masalah pencemaran yang cukup besar. Deterjen Deterjen sintetis memiliki sifat membersihkan yang baik dan tidak membentuk larut garam dengan "ion kekerasan" seperti kalsium dan magnesium. Seperti sintetis deterjen memiliki keuntungan tambahan menjadi garam-garam dari asam yang relatif kuat dan, karenanya, mereka tidak mengendap dari larutan asam seperti asam larut, sebuah tidak diinginkan karakteristik sabun. Potensi deterjen mencemari air tinggi karena penggunaan berat mereka di seluruh konsumen, kelembagaan, dan industri pasar. Telah memproyeksikan bahwa pada tahun 2004, sekitar 3,0 miliar pon surfaktan deterjen akan dikonsumsi di pasar rumah tangga AS sendiri, dengan sedikit lebih dikonsumsi dalam Europe.2 Sebagian besar bahan ini, bersama dengan yang lain bahan yang terkait dengan formulasi deterjen, yang discared dengan air limbah. Bahan utama dari deterjen adalah surfaktan atau aktif-permukaan agen, yang tindakan yang berlaku untuk membuat air "basah" dan bahan pembersih yang lebih baik. Surfaktan berkonsentrasi

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

98/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

pada antarmuka air dengan gas (udara), padatan (kotoran), dan cairan bercampur (minyak). Mereka melakukannya karena struktur mereka amphiphilic, berarti satu bagian dari molekul adalah kelompok polar atau ion (kepala) dengan afinitas yang kuat untuk air, dan Bagian lain adalah gugus hidrokarbon (ekor) dengan keengganan untuk air. Jenis struktur diilustrasikan di bawah ini untuk struktur alkil benzena sulfonat (ABS) surfaktan: Na +-O S O O C C C C C C C C C CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 HHHHHHH HH HHHH Sampai awal 1960-an, ABS adalah surfaktan yang paling umum digunakan dalam deterjen formulasi. Namun, menderita kerugian yang berbeda menjadi hanya sangat perlahan biodegradable karena rantai cabang strukturnya (lihat Bagian 6.10). Itu paling pantas manifestasi dari deterjen nonbiodegradable, sepanjang rata-rata warga prihatin, adalah "kepala" dari busa yang mulai muncul di gelas air minum di daerah di mana limbah didaur-ulang melalui domestik pasokan air. Limbah-pabrik operator terganggu oleh tempat tidur spektakuler busa yang muncul di dekat arus keluar kotoran dan tanaman pengolahan limbah. Kadang-kadang, © 2000 CRC Press LLC tangki aerasi seluruh pabrik lumpur aktif akan tertutupi oleh selimut busa. Di antara efek yang tidak diinginkan lainnya dari deterjen persisten pada wastetreatment proses diturunkan tegangan permukaan air; deflocculation dari koloid; flotasi padatan; emulsifikasi lemak dan minyak, dan penghancuran bakteri berguna. Akibatnya, ABS digantikan oleh surfaktan biodegradable

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

99/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

dikenal sebagai linear alkil sulfonat LAS. LAS, sebuah benzenesulfonate-, memiliki struktur umum digambarkan di atas berikutnya halaman di mana cincin benzena dapat dipasang di setiap titik pada rantai alkil kecuali di ujungnya. LAS lebih biodegradable dari ABS karena bagian alkil LAS tidak bercabang dan tidak mengandung karbon tersier yang begitu merugikan biodegradasi. Sejak LAS menggantikan ABS dalam deterjen, probCCCH HHH HHH C H HHHHHHHH HHHHHHHH HCCCCCCCC OSO O-+ Na LAS lems timbul dari agen aktif-permukaan dalam deterjen (seperti toksisitas terhadap ikan fingerling) telah sangat berkurang dan tingkat agen aktif permukaan ditemukan di air telah menurun tajam. Sebagian besar masalah lingkungan saat ini dikaitkan dengan deterjen tidak timbul dari aktif-permukaan agen, yang pada dasarnya meningkatkan kualitas pembasahan dari air. Pembangun ditambahkan ke deterjen terus menimbulkan masalah lingkungan untuk waktu yang lama, namun. Pembangun mengikat ion kekerasan, membuat deterjen alkali dan sangat meningkatkan tindakan dari surfaktan deterjen solusi. Sebuah deterjen padat komersial hanya mengandung 10-30% surfaktan. Selain itu, beberapa deterjen masih mengandung polifosfat ditambahkan kalsium kompleks dan berfungsi sebagai

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

100/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

pembangun. Bahan lainnya termasuk penukar ion, alkali (natrium karbonat), anti korosi natrium silikat, penstabil busa amida, tanah-menangguhkan karboksimetilselulosa, pemutih, pelembut kain, enzim, brighteners optik, wewangian, pewarna, dan sulfat pengencer natrium. Dari bahan, polifosfat menyebabkan paling perhatian sebagai polusi lingkungan, meskipun masalah ini telah sebagian besar diselesaikan. Tuntutan peningkatan pada kinerja deterjen telah menyebabkan meningkatnya penggunaan enzim dalam formulasi deterjen ditakdirkan untuk domestik dan komersial aplikasi. Untuk gelar, enzim dapat menggantikan klorin dan fosfat, keduanya dapat memiliki konsekuensi lingkungan merugikan. Lipase dan selulase adalah enzim yang paling berguna untuk aplikasi deterjen. Biorefractory Organik Polutan Jutaan ton senyawa organik yang diproduksi secara global setiap tahun. Jumlah yang signifikan dari beberapa ribu senyawa tersebut muncul sebagai polutan air. Sebagian besar senyawa ini, khususnya yang kurang biodegradable, adalah zat mana organisme hidup belum terkena sampai beberapa tahun terakhir. Fre© 2000 CRC Press LLC quently, efek mereka pada organisme yang tidak dikenal, terutama untuk jangka panjang eksposur pada tingkat yang sangat rendah. Potensi organik sintetis untuk menyebabkan genetik kerusakan, kanker, atau efek buruk lainnya adalah tidak nyaman tinggi. Di sisi positif, pestisida organik memungkinkan tingkat produktivitas pertanian tanpa yang jutaan akan kelaparan. Bahan kimia organik sintetis semakin mengambil tempat produk alami terbatas. Jadi itu adalah bahwa bahan kimia organik sangat penting untuk operasi dari sebuah masyarakat modern. Karena potensi bahaya mereka, bagaimanapun, akuisisi pengetahuan tentang kimia lingkungan mereka harus memiliki prioritas tinggi. Biorefractory organik adalah senyawa organik paling memprihatinkan dalam air limbah, terutama ketika mereka ditemukan dalam sumber air minum. Ini adalah

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

101/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

zat buruk biodegradable, menonjol di antaranya adalah aril atau chlorinated hidrokarbon. Termasuk dalam daftar biorefractory limbah industri organik benzena, bornyl alkohol, bromobenzene, bromochlorobenzene, butylbenzene, kamper kloroetil eter, kloroform, eter chloromethylethyl, chloronitrobenzene, chloropyridine, dibromobenzene, dichlorobenzene, eter dichloroethyl, dinitrotoluene, etilbenzena, etilen diklorida, 2-ethylhexanol, asam isosianat, isopropylbenzene, methylbiphenyl, metil klorida, nitrobenzena, stirena, tetrachlorethylene, trikloroetan, toluena, dan 1,2-dimethoxybenzene. Banyak dari senyawa telah ditemukan dalam air minum, dan beberapa diketahui menyebabkan rasa dan bau masalah dalam air. Senyawa Biorefractory tidak sepenuhnya dihapus secara biologis, dan air yang terkontaminasi senyawa ini harus diperlakukan dengan cara fisik dan kimia, termasuk ekstraksi udara pengupasan, pelarut, ozonisasi, dan karbon adsorpsi. Metil ters-butil eter (MTBE), H3C C O CH3 CH3 CH3 sekarang muncul sebagai polutan air tingkat rendah di AS Senyawa ini ditambahkan ke bensin sebagai octane booster dan untuk mengurangi emisi otomotif  knalpot polusi udara. Sebuah studi rinci terjadinya MTBE di Donner Lake (California) menunjukkan tingkat signifikan polutan ini, yang melonjak ke atas secara dramatis selama 4 Jul holiday.3 Mereka disebabkan sebagian besar emisi tidak terbakar bahan bakar dari perahu motor rekreasi dan perahu pribadi memiliki twocycle mesin yang melepaskan knalpot mereka langsung ke air. Pada tahun 1999 Amerika Serikat Badan Perlindungan Lingkungan mengusulkan penghapusan penggunaan MTBE dalam bensin, terutama karena potensinya untuk mencemari air. Tentu Terjadi Senyawa Diklorinasi dan Brominated

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

102/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Meskipun halogenasi senyawa organik dalam air, seperti yang dibahas sebagai pestisida dalam Bagian 7.11, biasanya dianggap berasal dari antropogenik sumber, sekitar 2400 senyawa tersebut telah diidentifikasi dari alam sumber. Ini diproduksi terutama oleh spesies laut, terutama beberapa jenis merah ganggang, mungkin sebagai agen pertahanan kimia. Beberapa mikroorganisme laut, worm, spons, dan tunicates juga dikenal untuk menghasilkan organoklorin dan organobro© 2000 CRC Press LLC tambang senyawa. Pengamatan yang menarik telah dibuat dari bioakumulasi mungkin dari kelas senyawa dengan rumus C10H6N2Br4Cl2 di beberapa spesies burung laut dari lautan Pasifik region.4 Meskipun struktur formula senyawa tidak dapat ditentukan dengan pasti, data spektral massa menunjukkan bahwa itu adalah 1,1 '-dimetil-tetrabromodichloro-2, 2'-bipyrrole (di bawah): N N CH3 H3C XX X X XX X adalah Br (4) dan Cl (2) 7.11. PESTISIDA DALAM AIR Pengenalan DDT selama Perang Dunia II menandai awal periode pertumbuhan yang sangat pesat dalam penggunaan pestisida. Pestisida yang digunakan untuk berbagai tujuan. Bahan kimia yang digunakan dalam pengendalian invertebrata termasuk insektisida, moluskisida untuk kontrol keong dan siput, dan nematicides untuk kontrol mikroskopis cacing gelang. Vertebrata dikendalikan oleh rodentisida yang membunuh

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

103/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

tikus, avicides digunakan untuk mengusir burung, dan piscicides digunakan dalam pengendalian ikan. Herbisida digunakan untuk membunuh tanaman. Tanaman pengatur pertumbuhan, defoliants, dan desiccants tanaman digunakan untuk berbagai keperluan dalam budidaya tanaman. Fungisida yang digunakan terhadap slimicides jamur, bactericides terhadap bakteri, melawan lendir penyebab organisme dalam air, dan algicides terhadap ganggang. Pada pertengahan 1990-an, U, S. pertanian yang digunakan sekitar 365 juta kg pestisida per tahun, sedangkan sekitar 900  juta kg insektisida yang digunakan dalam aplikasi non-pertanian termasuk kehutanan, lansekap, berkebun, distribusi makanan, dan kontrol rumah hama. Insektisida produksi tetap sekitar tingkat selama tiga atau empat dekade terakhir. Namun, insektisida dan fungisida adalah pestisida yang paling penting yang berkaitan dengan manusia eksposur dalam makanan karena mereka diterapkan sesaat sebelum atau bahkan setelah panen. Produksi herbisida telah meningkat sebagai bahan kimia telah semakin digantikan pengolahan tanah dalam pengendalian gulma dan sekarang account untuk sebagian besar pertanian pestisida. Potensi ada untuk jumlah besar pestisida untuk masuk air baik secara langsung, dalam aplikasi seperti pengendalian nyamuk atau tidak langsung, terutama dari drainase lahan pertanian. Alam Produk Insektisida, pyrethrins dan insektisida Pyrethroids Kelas signifikan Beberapa insektisida yang berasal dari tanaman. Ini termasuk nikotin dari tembakau, rotenone diekstrak dari akar legum tertentu, dan pyrethrins (lihat formula struktur pada Gambar 7.5). Karena cara-cara yang mereka terapan dan biodegradabilities mereka, zat i ni tampaknya tidak akan signifikan air polutan. Pyrethrins dan analog sintetik mereka mewakili kedua yang tertua dan terbaru insektisida. Ekstrak krisan kering atau bunga pyrethrum, yang berisi piretrin I dan senyawa terkait, telah dikenal karena sifat mereka insektisida © 2000 CRC Press LLC

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

104/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

untuk waktu yang lama, dan mungkin bahkan telah digunakan sebagai insektisida botani di Cina hampir 2000 tahun yang lalu. Para komersial sumber yang paling penting dari insektisida pyrethrins varietas krisan yang ditanam di Kenya. Pyrethrins memiliki beberapa keuntungan sebagai insektisida, termasuk degradasi enzimatik lancar, yang membuat mereka relatif aman bagi mamalia; kemampuan untuk cepat melumpuhkan ("knock down") terbang serangga, dan karakteristik biodegradabilitas baik. Analog sintetis dari pyrethrins, piretroid, telah banyak diproduksi sebagai insektisida selama beberapa tahun terakhir. Yang pertama adalah aletrin, dan lain contoh umum adalah fenvalerate (lihat struktur pada Gambar 7.5). Aletrin Fenvalerate Rotenone Pyrethrin Saya O OCH3 H3CO H3C HH C C O O O N N CH3 Nikotin C

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

105/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

CH3 O CH3 C C O C CH3 H3C H H H H OH H3C C C N C CO O O Cl C CH3 H H3C H3C H3C C H C

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

106/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

CH3 CH3 C OO O HC H CCCC H H HHH H3C Gambar 7.5. Umum botani insektisida dan analog sintetis dari pyrethrins. DDT dan Insektisida organoklorin Hidrokarbon terklorinasi atau insektisida organoklorin adalah senyawa hidrokarbon di mana berbagai nomor atom hidrogen telah digantikan oleh Cl atom. Rumus struktur beberapa insektisida hidrokarbon terklorinasi yang ditunjukkan pada Gambar 7.6. Hal ini dapat dilihat bahwa struktur formula dari banyak insektisida adalah saling mirip, dieldrin dan endrin adalah stereoisomer. Yang paling insektisida yang umum digunakan pada tahun 1960, senyawa ini telah banyak dihapus untuk pemakaian umum karena toksisitas mereka, dan terutama akumulasi mereka dan ketekunan dalam rantai makanan. Hal ini dibahas secara singkat di sini, sebagian besar karena kepentingan sejarah mereka, dan karena mereka residu dalam tanah dan sedimen masih memberikan kontribusi pencemaran air. Dari insektisida organoklorin, yang paling menonjol telah DDT (dichlorodiphenyltrichloroethane atau 1,1,1-trikloro-2 ,2-bis (4-klorofenil) etana), yang digunakan dalam jumlah besar setelah Perang Dunia II. Ia memiliki toksisitas akut rendah untuk

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

107/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

mamalia, meskipun ada beberapa bukti bahwa mungkin karsinogenik. Ini adalah sangat insektisida gigih dan terakumulasi dalam rantai makanan. Telah dilarang di AS sejak 1972. Untuk beberapa waktu, methoxychlor adalah pengganti DDT populer, cukup biodegradable, dan dengan toksisitas rendah terhadap mamalia. Struktural mirip chlordane, aldrin, dieldrin / endrin, dan heptaklor, semua sekarang dilarang untuk aplikasi di Amerika Serikat, © 2000 CRC Press LLC berbagi karakteristik umum dari ketekunan tinggi dan kecurigaan potensi carcinogenicity. Toxaphene adalah campuran hingga 177 senyawa individu diproduksi oleh klorinasi camphene, sebuah terpena terisolasi dari pohon pinus, untuk memberikan bahan yang mengandung sekitar 68% Cl dan memiliki rumus empiris C10H10Cl8. Ini senyawa memiliki penggunaan luas dari setiap insektisida pertanian, terutama pada kapas. Hal itu digunakan untuk menambah insektisida lain, terutama DDT, dan di tahun kemudian metil parathion. Campuran isomer lima, 1,2,3,4,5,6-hexachlorocyclohexane memiliki telah banyak diproduksi untuk digunakan insektisida. Hanya isomer gamma adalah efektif sebagai insektisida, sedangkan isomer lainnya memberikan produk bau pengap dan cenderung mengalami bioakumulasi. Formulasi isomer gamma dasarnya murni memiliki telah dipasarkan sebagai insektisida yang disebut lindane. DDT Methoxychlor Dieldrin / Endrin Chlordane Aldrin 1,2,3,4,5,6-Hexachlorocycloheksana, gamma isomer (Lindane) C Cl Cl C Cl Cl H

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

108/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Cl C Cl Cl C Cl H H3CO OCH3 O Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

109/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Cl HC H H3C H3C (Cl) x Cl Cl Cl Cl Cl Cl H H H H H H Heptaklor Toxaphene Gambar 7.6. Insektisida organoklorin umum. Insektisida organofosfat Insektisida organofosfat adalah senyawa organik yang mengandung insektisida fosfor, beberapa di antaranya adalah ester organik asam ortofosfat, seperti paraoxon: P O O NO2 C2H5O C2H5O

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

110/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Lebih umum, senyawa fosfor insektisida adalah senyawa phosphorothionate, seperti parathion atau klorpirifos, © 2000 CRC Press LLC P O NO2 H3CO S H3CO PO N C2H5O C2H5O S Cl Cl Cl Metil parathion Klorpirifos (Dursban ®) yang memiliki sebuah kelompok S = daripada = O kelompok terikat pada P. Toksisitas insektisida organofosfat bervariasi banyak. Misalnya, sebagai sedikit sebagai 120 mg parathion telah dikenal untuk membunuh manusia dewasa, dan dosis 2 mg telah membunuh seorang anak. Keracunan Kebanyakan kecelakaan terjadi dengan penyerapan melalui kulit. Sejak penggunaannya dimulai, beberapa ratus orang telah dibunuh oleh parathion. Sebaliknya, malathion menunjukkan bagaimana perbedaan dalam struktur formula dapat menyebabkan perbedaan menonjol dalam sifat pestisida organofosfat. Malathion memiliki hubungan carboxyester dua yang terhidrolisis oleh karboksilase enzim untuk produk yang relatif tidak beracun seperti yang ditunjukkan oleh reaksi berikut: Malathion H2O, karboksilase enzim H3C

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

111/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

O C2H5 SC O S OPH CC CH3 O C O C2H5 H HO HCCO HO CH3 OPH S O H3C S C C OH O + 2 HOC2H5 (7.11.1) Enzim yang mencapai hidrolisis malathion yang dimiliki oleh mamalia, tetapi tidak oleh serangga, mamalia sehingga dapat mendetoksifikasi malathion dan serangga tidak bisa. Itu Hasilnya adalah bahwa malathion memiliki aktivitas insektisida selektif. Sebagai contoh, meskipun malathion merupakan insektisida yang sangat efektif, LD50 nya (dosis diperlukan untuk membunuh 50% dari tes mata pelajaran) untuk tikus jantan dewasa adalah sekitar 100 kali dari parathion, mencerminkan banyak

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

112/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

toksisitas mamalia yang lebih rendah dari malathion dibandingkan dengan beberapa organofosfat lebih beracun insektisida, seperti parathion. Berbeda dengan senyawa organohalide mereka sebagian besar pengungsi, yang organofosfat mudah mengalami biodegradasi dan tidak bioaccumulate. Karena mereka biodegradabilitas tinggi dan pemanfaatan terbatas, organofosfat adalah dari relatif  sedikit signifikansi sebagai polutan air. Karbamat Pestisida organik turunan dari asam carbamic, yang rumus ditampilkan pada Gambar 7.7, dikenal secara kolektif sebagai karbamat. Pestisida karbamat memiliki telah banyak digunakan karena beberapa lebih biodegradable daripada sebelumnya populer organoklorin insektisida, dan memiliki kulit toksisitas lebih rendah dari yang paling umum organofosfat pestisida. Carbaryl telah banyak digunakan sebagai insektisida pada rumput atau kebun. Memiliki rendah toksisitas pada mamalia. Karbofuran memiliki kelarutan air yang tinggi dan bertindak sebagai tanaman © 2000 CRC Press LLC sistemik insektisida. Sebagai insektisida tanaman sistemik, diambil oleh akar dan daun tanaman sehingga serangga yang teracuni oleh bahan tanaman yang mereka makan. Pirimicarb telah banyak digunakan di bidang pertanian sebagai aphicide sistemik. Tidak seperti banyak karbamat, agak gigih, dengan kecenderungan yang kuat untuk mengikat tanah. Efek racun dari karbamat dengan hewan adalah karena fakta bahwa senyawa ini menghambat acetylcholinesterase. Tidak seperti beberapa insektisida organofosfat, mereka melakukannya tanpa perlu menjalani biotransformasi sebelum dan Oleh karena itu diklasifikasikan sebagai inhibitor langsung. Penghambatan mereka acetylcholinesterase adalah relatif reversibel. Hilangnya aktivitas penghambatan acetylcholinesterase mungkin timbul dari hidrolisis ester karbamat, yang dapat terjadi metabolik.

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

113/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Herbisida Herbisida yang diterapkan selama jutaan hektar lahan pertanian di seluruh dunia dan luas air polutan sebagai akibat dari penggunaan intensif. Sebuah laporan 1994 oleh Kelompok Kerja Lingkungan swasta menunjukkan adanya herbisida di 121 Midwestern US minum air supplies.5 Para herbisida bernama adalah atrazin, simazine, cyanazine, metolachlor, dan alachlor, yang tiga pertama adalah yang paling banyak digunakan. Zat-zat yang diterapkan untuk mengendalikan gulma pada jagung dan kedelai, dan masyarakat yang paling terkena dampak adalah di "Jagung Belt" negara bagian Kansas, Nebraska, Iowa, Illinois, dan Missouri. Kelompok melakukan penelitian diterapkan EPA standar paling ketat untuk pestisida dalam makanan ke air untuk datang dengan perkiraan sekitar 3,5 juta orang pada risiko tambahan kanker dari pestisida ini di minum air. H N H C O OH OC O N H CH3 O CH3 H3C OC

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

114/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

O N H CH3 Carbamic asam Karbaril Karbofuran NN OC O N CH3 CH3 N CH3 CH3 H3C H3C Pirimicarb Gambar 7,7 asam Carbamic dan tiga karbamat insektisida. Bipiridilium Senyawa Seperti ditunjukkan oleh struktur dalam Gambar 7.8, suatu senyawa bipiridilium berisi 2 piridin cincin per molekul. Kedua senyawa penting pestisida jenis ini adalah diquat herbisida dan paraquat, rumus struktural yang diilustrasikan di bawah ini: © 2000 CRC Press LLC N+N H3C N N CH3

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

115/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

++ Diquat Paraquat + Gambar 7.8. Kedua herbisida bipiridilium utama (bentuk kation). Anggota lain dari kelas ini termasuk herbisida chlormequat, morfamquat, dan difenzoquat. Diterapkan secara langsung ke jaringan tanaman, senyawa ini dengan cepat menghancurkan tanaman sel dan memberikan tanaman penampilan frostbite. Namun, mereka mengikat teguh pada tanah, terutama tanah liat kecil, yang menghasilkan cepat hilangnya herbisida aktivitas sehingga bidang disemprotkan dapat ditanam dalam waktu satu atau dua herbisida aplikasi. Paraquat, yang terdaftar untuk digunakan pada tahun 1965, telah menjadi salah satu yang paling digunakan herbisida bipiridilium. Sangat beracun, itu dianggap telah "bertanggung jawab atas ratusan kematian manusia "6 Paparan tingkat fatal atau berbahaya paraquat bisa. terjadi oleh semua jalur, termasuk menghirup semprot, kontak kulit, pencernaan, dan bahkan suntikan suntik bunuh diri. Meskipun kemungkinan dan secara luas aplikasi, paraquat digunakan aman tanpa efek buruk ketika prosedur yang tepat adalah diikuti. Karena digunakan secara luas sebagai herbisida, ada kemungkinan besar dari paraquat kontaminasi makanan. Minum air kontaminasi oleh paraquat juga memiliki telah diamati. Nitrogen Senyawa heterosiklik herbisida Sejumlah herbisida penting mengandung atom nitrogen heterosiklik tiga di struktur cincin dan karena itu disebut triazines. Herbisida triazina menghambat fotosintesis. Selektivitas diperoleh oleh ketidakmampuan tanaman target untuk memetabolisme dan detoksifikasi herbisida. Contoh yang paling lama didirikan dan umum ini kelas adalah atrazin, banyak digunakan pada jagung, dan pencemar air luas di corngrowing

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

116/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

daerah. Anggota lain dari kelas ini adalah metribuzin, yang secara luas digunakan pada kedelai, tebu, dan gandum. Atrazin Metribuzin (Sencor ®) N N N NH2 SCH3 H3C C H3C CH3 O C2H5 N H N NN N H CH CH3 CH3 Cl Chlorophenoxy Herbisida Para chlorophenoxy herbisida, termasuk 2,4-D dan 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid (2,4,5-T) yang ditunjukkan di bawah, yang diproduksi dalam skala besar untuk gulma dan sikat kontrol dan sebagai defoliants militer. Pada suatu waktu yang terakhir adalah perhatian khusus karena kontaminan TCDD (lihat di bawah) hadir sebagai produk sampingan manufaktur. © 2000 CRC Press LLC

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

117/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

2,4-Dichlorophenoxyacetic asam (dan ester), 2,4-D CO H H Cl Cl C O HO C O H H C O HO Cl Cl Cl 2,4,5-Trichlorophenoxyacetic asam (dan ester), 2,4,5-T Pengganti Amide Herbisida Sekelompok beragam herbisida terdiri dari amida diganti. Yang menonjol di antara ini adalah propanil, diterapkan untuk mengendalikan gulma di sawah, dan alachlor, dipasarkan sebagai Lasso ® dan banyak diterapkan pada bidang untuk membunuh rumput berkecambah dan gulma berdaun lebar bibit:

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

118/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Cl Cl U C C C HH H HH HO Propanil Alachlor H H O C Cl C2H5 C2H5 N C C HH H OCH3 H Nitroaniline Herbisida Herbisida nitroaniline dicirikan oleh adanya NO2 dan diganti NH2-kelompok pada sebuah cincin benzen seperti yang ditunjukkan untuk trifluralin: F3C NO2 NO2 N C

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

119/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

C H H H H CC CC HH HH H HH HH H Trifluralin (Treflan ®) Kelas ini herbisida secara luas direpresentasikan dalam aplikasi pertanian dan termasuk benefin (Balan ®), oryzalin (Surflan ®), pendimethalin (Prowl ®), dan fluchoralin (Basalin ®). Miscellaneous Herbisida Berbagai macam bahan kimia telah digunakan sebagai herbisida, dan telah potensi air polutan. Salah satu senyawa tersebut adalah R-mecoprop. Jenis-jenis herbisida termasuk urea tersubstitusi, karbamat, dan thiocarbamates: © 2000 CRC Press LLC Cl N C U O CH3 H CH3 Cl

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

120/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

CH3 O C CH3 H C O OH R-mecoprop 3 - (4-klorofenil) -1,1 dimethylurea (urea diganti) CH3 H CH3 OC O C H N H3C N C S-+ Na HS Isopropil carbanilate (Karbamat a) Sodium N-methyldithiocarbamate Sampai sekitar 1960, arsenik trioksida dan senyawa arsenik anorganik (lihat Bagian 7.4) dipekerjakan untuk membunuh gulma. Karena tingkat sangat tinggi penerapan hingga beberapa ratus kilogram per hektar, dan karena arsenik adalah nonbiodegradable, masih ada potensi untuk polusi arsen dari air permukaan dan air tanah dari bidang sebelumnya tertutup dengan arsenik anorganik. Organik arsenicals, seperti asam cacodylic,

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

121/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Sebagai H3C CH3 O OH Hydroxydimethylarsine oksida, cacodylic asam  juga telah banyak digunakan untuk membunuh gulma. Produk sampingan dari Industri Pestisida Sejumlah polusi air dan masalah kesehatan telah dikaitkan dengan memproduksi pestisida organoklorin. Sebagai contoh, degradasi tahan Hexachlorobenzene, Cl Cl Cl Cl Cl Cl digunakan sebagai bahan baku untuk sintesis pestisida lainnya dan sering menjadi ditemukan dalam air. Produk sampingan yang paling terkenal pembuatan pestisida adalah polychlorinated dibenzodioxins. Dari 1 sampai 8 atom Cl dapat menggantikan atom H pada dibenzopdioksin (Gambar 7,9), memberikan total 75 Turunan klorinasi mungkin. Biasanya disebut sebagai "dioxin," memiliki spesies sebuah lingkungan yang tinggi dan toksikologi signifikansi. Dari dioxin, polutan yang paling terkenal dan berbahaya senyawa limbah adalah 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD), sering disebut hanya sebagai "dioxin." Senyawa ini, yang merupakan salah satu yang paling beracun dari semua sintetis zat untuk beberapa hewan, diproduksi sebagai kontaminan tingkat rendah dalam memproduksi beberapa, aril mengandung oksigen senyawa organohalide seperti © 2000 CRC Press LLC

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

122/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

herbisida chlorophenoxy (disebutkan sebelumnya dalam bagian ini) disintesis oleh proses digunakan sampai tahun 1960. Dibenzo-p-dioxin 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzop -Dioxin O O Cl Cl Cl Cl 9 8 7 64 3 2 O1 O Gambar 7.9. Dibenzo-p-dioxin dan 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD), sering disebut hanya "dioxin." Dalam struktur Dibenzo-p-dioksin, setiap nomor mengacu pada karbon nomor atom ke atom H yang terikat, dan nama-nama derivatif didasarkan pada atom karbon di mana kelompok lain telah menggantikan atom H, seperti yang terlihat oleh struktur dan nama 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin. TCDD memiliki tekanan uap yang sangat rendah hanya l.7 'l0-6 mmHg pada 25 ° C, tinggi titik leleh dari 305 ° C, dan kelarutan air hanya 0,2 mg / L. Hal ini stabil secara termal sampai sekitar 700 ° C, memiliki tingkat tinggi stabilitas kimia, dan buruk biodegradable. Hal ini sangat racun bagi beberapa binatang, dengan LD50 hanya sekitar 0,6 mg / kg

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

123/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

massa di kelinci percobaan pria. (Jenis dan tingkat toksisitasnya terhadap manusia sebagian besar tidak diketahui, tetapi diketahui menyebabkan kondisi kulit yang parah disebut chloracne). Karena sifat-sifatnya, TCDD merupakan polutan, stabil lingkungan gigih dan berbahaya buang konstituen perhatian yang cukup besar. Seperti diketahui di beberapa kota pembakaran emisi, di mana diyakini terbentuk ketika klorin dari pembakaran senyawa organoklorin bereaksi dengan karbon dalam incinerator. TCDD telah menjadi pencemar lingkungan yang dipublikasikan dari yang tidak benar pembuangan limbah. Kasus paling menonjol kontaminasi TCDD dihasilkan dari penyemprotan limbah minyak dicampur dengan TCDD di jalan-jalan dan arena kuda di Missouri di awal 1970-an. Minyak ini digunakan untuk mencoba untuk menjaga debu ke bawah di daerahdaerah. Luasnya kontaminasi tersebut diungkapkan oleh studi yang dilakukan pada tahun 1982 akhir dan 1983 awal. Sebagai Hasilnya, EPA AS dibeli kota TCDD terkontaminasi seluruh Times Beach, Missouri, pada bulan Maret 1983, dengan biaya sebesar $ 33 juta. Selanjutnya, izin diberikan oleh pengadilan untuk membakar tanah di kali pantai, serta TCDDcontaminated tanah dari daerah lain dengan biaya diperkirakan total sekitar $ 80 juta. TCDD telah dirilis di sejumlah kecelakaan industri, yang paling besar yang terkena beberapa puluh ribu orang ke awan emisi kimia tersebar di area sekitar 3 mil persegi di Givaudan-La Roche Icmesa manufaktur pabrik dekat Seveso, Italia, pada tahun 1976. Pada catatan yang menggembirakan dari perspektif toksikologi, tidak ada kejadian abnormal malformasi utama adalah menemukan dalam sebuah penelitian dari 15.291 anak yang lahir di daerah tersebut dalam waktu 6 tahun setelah release.7 Salah satu bencana lingkungan yang lebih besar yang p ernah dihasilkan dari pembuatan pestisida terlibat produksi Kepone, struktur formula (Cl) 10 O Pestisida ini telah digunakan untuk kontrol pisang-akar penggerek, tembakau wireworm,

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

124/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

semut, dan kecoa. Kepone menunjukkan toksisitas akut, tertunda, dan kumulatif dalam © 2000 CRC Press LLC burung, tikus, dan manusia, dan hal itu menyebabkan kanker pada hewan pengerat. Ia diproduksi di Hopewell, Virginia, selama pertengahan 1970-an. Selama ini, pekerja yang terkena untuk Kepone dan diduga telah menderita masalah kesehatan sebagai hasilnya. Pabrik dihubungkan ke sistem pembuangan limbah Hopewell, dan infiltrasi sering Kepone limbah menyebabkan limbah Hopewell instalasi pengolahan menjadi tdk berlaku di kali. Sebanyak 53.000 kg Kepone mungkin telah dibuang ke sistem pembuangan limbah selama tahun-tahun tanaman itu dioperasikan. Kotoran limbah yang dibuang ke James River, sehingga dispersi lingkungan yang luas dan toksisitas pada air organisme. Dekontaminasi sungai akan pengerukan yang diperlukan dan detoksifikasi dari 135 juta meter kubik sedimen sungai dengan sangat tinggi biaya beberapa miliar dolar. 7.12. Bifenil Pertama kali ditemukan sebagai polutan lingkungan pada tahun 1966, polychlorinated biphenyls (PCB senyawa) telah ditemukan di seluruh dunia dalam air, sedimen, burung jaringan, dan jaringan ikan. Senyawa ini merupakan suatu kelas penting dari khusus limbah. Mereka dibuat dengan menggantikan dari 1 sampai 10 atom Cl ke bifenil aril struktur sebagaimana ditunjukkan di sebelah kiri pada Gambar 7.10. Penggantian ini dapat menghasilkan 209 senyawa yang berbeda (congener), dimana salah satu contoh yang ditampilkan pada hak pada Gambar 7.10. (Cl) x Cl Cl Cl Cl Cl Gambar 7.10. Rumus umum dari polychlorinated biphenyls (kiri, di mana X dapat berkisar dari 1 sampai 10)

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

125/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

dan khusus 5-klorin congener (kanan). Polychlorinated biphenyls memiliki kimia yang sangat tinggi, termal, dan biologis stabilitas; rendah tekanan uap, dan konstanta dielektrik tinggi. Properti ini telah menyebabkan dengan penggunaan PCB sebagai pendingin-isolasi cairan dalam transformer dan kapasitor, karena impregnasi kapas dan asbes, seperti plasticizer, dan sebagai aditif untuk epoxy beberapa cat. Hal yang sama sifat yang membuat PCB sangat stabil sehingga berguna juga memberikan kontribusi terhadap dispersi luas mereka dan akumulasi di lingkungan. Oleh peraturan yang dikeluarkan di AS di bawah wewenang Control Zat Beracun UU yang disahkan pada 1976, pembuatan PCB dihentikan di AS, dan mereka penggunaan dan pembuangan yang ketat. Beberapa formulasi kimia telah dikembangkan untuk menggantikan PCB dalam listrik aplikasi. Pembuangan PCB dari peralatan listrik dibuang dan sumber lain telah menyebabkan masalah, terutama sejak PCB dapat bertahan hidup biasa pembakaran dengan melarikan diri sebagai uap melalui cerobong. Namun, mereka dapat dihancurkan oleh proses pembakaran khusus. PCB merupakan polutan terutama menonjol dalam sedimen Sungai Hudson sebagai akibat dari pembuangan limbah dari dua pabrik kapasitor yang OPE© 2000 CRC Press LLC dinilai sekitar 60 km ke hulu dari bendungan selatan di sungai dari tahun 1950 sampai 1976. Sedimen sungai hilir dari tanaman menunjukkan tingkat PCB dari sekitar 10 ppm, 1-2 lipat lebih tinggi dari tingkat biasa ditemui di sungai dan muara sedimen. Biodegradasi PCB The biodegradasi dari PCB di New York Hudson River memberikan menarik contoh dari degradasi mikroba bahan kimia lingkungan. Sebagai hasil pembuangan PCB di Sungai Hudson yang disebutkan di atas, hampir larut, padat, bahan hidrofobik terakumulasi dalam sedimen sungai, menyebabkan

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

126/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

serius kekhawatiran tentang pengaruhnya terhadap kualitas air sebagai akibat dari bioakumulasi mereka pada ikan. Metode penghapusan, seperti pengerukan, dianggap prohibitively mahal dan mungkin menyebabkan kontaminasi berat dan masalah pembuangan. Meskipun sudah diketahui bahwa bakteri aerobik dapat menurunkan PCB dengan hanya satu atau dua Cl konstituen atom, sebagian besar congener PCB dibuang ke sedimen memiliki beberapa atom unsur klor, khususnya rata-rata 3,5 atom Cl per PCB molekul pada saat PCB dipulangkan. Namun, investigasi selama 1980-an mengungkapkan bahwa PCB dalam sedimen sebagian besar telah dikonversi ke mono-dan dikloro tersubstitusi bentuk. Konversi ini harus terjadi karena tindakan bakteri anaerob, fakta kemudian dikonfirmasi dengan laboratorium cultures.8 bakteri tersebut melakukan tidak menggunakan PCB sebagai sumber karbon, tetapi lebih sebagai akseptor elektron dalam keseluruhan proses, {CH2O} + H2O + 2Cl-PCB ® CO2 + 2H + + 2Cl-+ 2H-PCB (7.12.1) dimana Cl-PCB merupakan situs substitusi klor pada molekul PCB dan HPCB merupakan situs substitusi hidrogen. Hasil bersih dari proses ini adalah penggantian oleh H Cl pada klorin tersubstitusi-molekul lebih tinggi PCB. Itu keadaan di mana ini terjadi pada sedimen termasuk anaerob kondisi dan waktu tinggal sangat lama. Ini adalah ideal untuk pertumbuhan anaerob bakteri, yang cenderung melakukan proses metabolisme mereka perlahan dengan relatif rendah efisiensi dibandingkan dengan organisme aerobik, dan dalam hubungan sinergis kompleks dengan bakteri anaerobik lainnya. Mono-dan PCB diganti dikloro mengalami degradasi oleh bakteri aerobik. Proses aerobik mengoksidasi molekul dan memotong cincin aril seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.11. Pada akhirnya, PCB termineralisasi oleh konversi ke anorganik klorida, karbon dioksida, dan air. © 2000 CRC Press LLC

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

127/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Cl Cl H OH H OH Dioxygenase enzim Cl HO OH Katekol oksigenase cincin belahan dada Cl O C O OH HO Hydrase HO C Cl O HO C C C C CH3 HHH HO H H O + Kehilangan 2 H oleh aksi dihydrodiol dehidrogenase enzim Gambar 7.11. Enzimatik proses yang terlibat dalam serangan awal bakteri aerobik pada mono-dan

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

128/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

dikloro diganti PCB. Idealnya, dalam kasus PCB dalam sedimen, sekitar setengah dari pekerjaan perbaikan oleh biodegradasi-konversi PCB sangat diganti dengan molekul dengan satu atau dua atom klor-dilakukan dengan tindakan, lambat mantap bakteri anaerobik tanpa manusia intervensi. Karena produk PCB cenderung tinggal di lingkungan anaerobik, beberapa bantuan harus menyediakan oksigen untuk menyelesaikan biodegradasi aerobik dengan memperkenalkan bakteri aerobik menyesuaikan diri untuk PCB biodegradasi, bersama dengan oksigen dan nutrisi yang diperlukan untuk growth.9 mereka Bifenil Polychlorinated Bifenil bifenil (PBB) adalah api retardant kimia yang sengaja salah untuk magnesium oksida dan dicampur dengan pakan ternak didistribusikan di Michigan pada tahun 1973. Akibatnya, lebih dari 30.000 sapi, babi sekitar 6000, 1500 domba, 1,5 juta ayam, 18.000 pon keju, mentega £ 2700, 34.000 pon produk susu kering, dan 5 juta telur harus dihancurkan. Pertanian keluarga makan PBB yang terkontaminasi makanan yang dicerna substansi, dan itu terdeteksi pada darah warga Michigan banyak, menyebabkan banyak kegelisahan kepada orang yang mungkin telah terkena zat tersebut. Orang yang telah tertelan PBB cenderung memiliki ketahanan terhadap penyakit kurang dan peningkatan kejadian ruam, penyakit hati, dan sakit kepala. Biaya ekonomi dari peristiwa PBB Michigan sangat tinggi, dengan beberapa perkiraan melebihi $ 100 juta. © 2000 CRC Press LLC Produksi besar-besaran radionuklida (isotop radioaktif) oleh senjata dan reaktor nuklir sejak Perang Dunia II telah disertai dengan keprihatinan yang meningkat tentang efek radioaktivitas pada kesehatan dan lingkungan. Radionuklida yang diproduksi sebagai produk fisi inti berat elemen seperti uranium atau plutonium. Mereka juga diproduksi oleh reaksi neutron dengan inti stabil. Ini fenomena diilustrasikan pada Gambar 7.12 dan contoh-contoh spesifik diberikan dalam Tabel

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

129/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

7,5. Radionuklida terbentuk dalam jumlah besar sebagai produk limbah dalam tenaga nuklir generasi. Pembuangan utama mereka adalah masalah yang telah menimbulkan banyak kontroversi tentang meluasnya penggunaan tenaga nuklir. Buatan radionuklida  juga banyak digunakan dalam aplikasi industri dan medis, terutama sebagai "pelacak." Dengan sumber yang mungkin begitu banyak radionuklida, tidak mungkin untuk sepenuhnya menghilangkan kontaminasi radioaktif dari sistem perairan. Selanjutnya, radionuklida dapat memasukkan sistem air dari sumber alami. Oleh karena itu, transportasi, reaksi, dan konsentrasi biologi radionuklida dalam ekosistem perairan adalah sangat penting untuk ahli kimia lingkungan. Radionuklida berbeda dengan inti lain di bahwa mereka memancarkan radiasi pengion alpha partikel, partikel beta, dan sinar gamma. Yang paling besar emisi ini adalah partikel alpha, inti helium massa, atom 4 terdiri dari dua neutron dan dua proton. Simbol untuk sebuah partikel alpha 2a 4. Contoh dari alfa produksi ditemukan dalam peluruhan radioaktif uranium-238: 92U + 238 234 4 90 2a (7.13.1) Transformasi ini terjadi ketika sebuah inti uranium, nomor atom 92 dan atom massa 238, kehilangan sebuah partikel alfa, nomor atom 2 dan massa atom 4, untuk menghasilkan torium inti, nomor atom 90 dan massa atom 234. Berat inti + n n n n Radioaktif tidak stabil inti

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

130/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Neutron +N Inti inti yang tidak stabil Stabil Gambar 7.12. Sebuah inti atom berat, seperti yang dari 235U, dapat menyerap neutron dan memecah (menjalani fisi), menghasilkan inti radioaktif ringan. Sebuah inti atom stabil dapat menyerap neutron untuk menghasilkan radioaktif inti. Radiasi beta terdiri dari baik, elektron sangat energik negatif, yang ditunjuk-1b, 0 atau elektron positif, yang disebut positron, dan ditunjuk-10b. Sebuah khas emitor beta, klorin-38, dapat diproduksi oleh penyinaran klorin dengan neutron. Inti klorin-37, kelimpahan alami 24,5%, menyerap neutron untuk menghasilkan © 2000 CRC Press LLC 7.13. Radionuklida DI LINGKUNGAN PERAIRAN klorin-38 dan radiasi gamma: 37 17 1 0 38 Cl + n 17 Cl + g (7.13.2) Inti klorin-38 adalah radioaktif dan kehilangan sebuah partikel beta negatif menjadi argon-38 inti: 0 17Cl 18Ar +-1b 38 38 (7.13.3) Karena partikel beta negatif memiliki dasarnya tidak ada massa dan muatan -1, stabil produk isotop, argon-38, memiliki massa yang sama dan biaya 1 lebih besar dari klorin-

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

131/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

38. Sinar gamma adalah radiasi elektromagnetik yang mirip dengan sinar-X, meskipun lebih energik. Karena energi radiasi gamma sering merupakan properti yang jelas dari memancarkan inti, dapat digunakan dalam beberapa kasus untuk kualitatif dan kuantitatif  Analisis radionuklida. Pengaruh utama dari partikel alpha, partikel beta, dan sinar gamma pada bahan adalah produksi ion, sehingga mereka disebut radiasi pengion. Karena ukurannya yang besar, partikel alpha tidak menembus materi dalam, tapi menyebabkan besar jumlah ionisasi sepanjang jalan pendek penetrasi. Oleh karena itu, partikel alpha menyajikan bahaya kecil di luar tubuh, tetapi sangat berbahaya bila Tabel 7.5. Radionuklida dalam Air Radionuklida Waktu paruh reaksi, Nuklir deskripsi, sumber Terjadi secara alami dan dari reaksi kosmik Karbon-14 5730 y1 14N (n, p) 14C, 2 termal neutron dari kosmik atau nuclearweapon sumber bereaksi dengan N2 Silicon-32 ~ 300 y 40Ar (p, x) 32Si, spallation nuklir (pemecahan dari inti) dari atmosfer argon oleh sinar kosmik proton Kalium-40 ~ 1,4 "109 y 0,0119% kalium alam termasuk kalium dalam tubuh Alami dari 238 seri U Radium-226 1620 y Difusi dari sedimen, suasana Timbal-210 21 y 226Ra ® 6 langkah ® 210Pb Thorium-230 75.200 y 238U ® 3 langkah ® 230 yang diproduksi di situ Thorium-234 24 d 238U ® 234 yang diproduksi di situ Dari reaktor dan senjata fission3 Stronsium-90 (28 y) Iodine-131 (8 d) Cesium-137 (30 y)

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

132/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

© 2000 CRC Press LLC Barium-140 (13 d)> Zirkonium-95 (65 d)> Cerium-141 (33d)> Stronsium-89 (51 d) > Rutenium-103 (40 d)> Krypton-85 (10,3 y) Dari sumber nonfission Cobalt-60 5,25 y Dari reaksi neutron dalam reaktor nonfission Mangan-54 310 d Dari reaksi neutron dalam reaktor nonfission Besi-55 2,7 y 56Fe (n, 2n) 55Fe, dari energi tinggi neutron bertindak pada besi di hardware senjata Plutonium-239 24,300 y 238U (n, g) 239Pu, neutron capture oleh uranium 1 Singkatan: y, tahun, d, hari 2 notasi ini menunjukkan isotop nitrogen-14 bereaksi dengan neutron, n, memberikan dari proton, p, dan membentuk isotop karbon-14; reaksi nuklir lainnya dapat disimpulkan dari notasi ini di mana x merupakan fragmen nuklir dari spallation. 3 Tiga pertama fisi-produk radioisotop tercantum di bawah ini sebagai produk dari reaktor dan senjata fisi memiliki signifikansi paling karena hasil yang tinggi dan aktivitas biologis. Produk fisi lainnya tercantum pada umumnya urutan penurunan hasil. tertelan. Meskipun partikel beta yang lebih tajam dari partikel alfa, mereka menghasilkan ionisasi jauh lebih sedikit per satuan panjang jalan. Sinar gamma jauh lebih penetrasi dari radiasi partikel, tetapi menyebabkan ionisasi jauh lebih sedikit. Mereka gelar penetrasi sebanding dengan energi mereka. Peluruhan dari radionuklida tertentu berikut kinetika orde pertama, yaitu,  jumlah inti hancur dalam interval waktu pendek adalah berbanding lurus dengan  jumlah hadir inti radioaktif. Laju peluruhan, -dN/dt, diberikan oleh persamaan, Peluruhan rate = - d N = Dl (7.13.4) dt

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

133/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

dimana N adalah jumlah hadir inti radioaktif dan l adalah konstan rate, yang memiliki satuan waktu timbal-balik. Sejak persis jumlah disintegrasi per detik adalah sulit untuk menentukan di laboratorium, peluruhan radioaktif sering digambarkan dalam istilah kegiatan, A, yang sebanding dengan tingkat absolut dari pembusukan. Urutan pertama persamaan peluruhan dapat dinyatakan dalam A, A = A0e-lt (7.13.5) dimana A adalah aktivitas pada waktu t; A0 adalah aktivitas ketika t adalah nol, dan e adalah alami logaritma dasar. Waktu paruh, t1 / 2, umumnya digunakan sebagai pengganti l untuk menandai radionuklida: t1 / 2 = 0,693 (7.13.6) l © 2000 CRC Press LLC Sebagai istilah menyiratkan, waktu paruh adalah periode waktu di mana setengah dari yang diberikan  jumlah atom dari jenis tertentu peluruhan radionuklida. Sepuluh paruh diperlukan atas hilangnya 99,9% dari aktivitas suatu radionuklida. Radiasi kerusakan organisme hidup dengan memulai reaksi kimia berbahaya dalam  jaringan. Sebagai contoh, obligasi yang rusak dalam makromolekul yang melakukan hidup proses. Dalam kasus keracunan radiasi akut sumsum, tulang yang menghasilkan merah sel darah dihancurkan dan konsentrasi sel darah merah berkurang. Radiasi kerusakan genetik menjadi perhatian besar. Kerusakan tersebut mungkin tidak menjadi nyata sampai beberapa tahun setelah paparan. Sebagai manusia telah belajar lebih tentang efek radiasi pengion, tingkat dosis dianggap aman telah terus berkurang. Sebagai contoh, Amerika Serikat Komisi Pengaturan Nuklir telah menjatuhkan kadar maksimum dari beberapa radioisotop ke tingkat kurang dari satu sepuluh ribu dari mereka yang dianggap aman di awal 1950-an. Meskipun adalah mungkin bahwa bahkan paparan sedikit pun terhadap radiasi pengion memerlukan beberapa kerusakan,

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

134/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

radiasi beberapa yang mau tidak mau diterima dari sumber alami. Bagi sebagian besar populasi, paparan radiasi alami melebihi dari sumber buatan. Studi tentang dampak ekologi dan kesehatan radionuklida melibatkan pertimbangan dari banyak faktor. Di antaranya adalah jenis dan energi radiasi emitor dan waktu paruh dari sumber. Selain itu, sejauh mana elemen tertentu diserap oleh makhluk hidup dan interaksi kimia dan transportasi dari elemen dalam ekosistem air merupakan faktor penting. Radionuklida memiliki sangat pendek paruh mungkin berbahaya ketika diproduksi tapi membusuk terlalu cepat untuk mempengaruhi lingkungan dimana mereka diperkenalkan. Radionuklida dengan kehidupan setengah-sangat panjang mungkin cukup gigih dalam lingkungan tetapi aktivitas rendah sehingga sedikit kerusakan lingkungan disebabkan. Oleh karena itu, secara umum, radionuklida dengan menengah paruh adalah yang paling berbahaya. Mereka bertahan cukup lama untuk memasuki hidup sistem sambil tetap mempertahankan aktivitas tinggi. Karena mereka dapat dimasukkan dalam jaringan hidup, radionuklida dari "unsur kehidupan" sangat berbahaya. Banyak perhatian telah diungkapkan lebih strontium-90, produk limbah umum nuklir pengujian. Unsur ini dipertukarkan dengan kalsium dalam tulang. Stronsium-90 kejatuhan turun ke padang rumput dan tanaman dan dicerna oleh ternak. Akhirnya, memasuki tubuh bayi dan anak dengan cara susu sapi. Beberapa radionuklida yang ada pada air, terutama radium dan kalium-40, berasal dari sumber alami, terutama dari pencucian mineral. Lainnya datang dari sumber pencemar, pembangkit listrik terutama nuklir dan pengujian nuklir senjata. Tingkat radionuklida ditemukan dalam air biasanya diukur dalam satuan dari picocuries / liter, di mana curie adalah 3,7 '1010 disintegrasi per detik, dan picocurie adalah 1 '10-12 jumlah itu, atau 3,7' 10-2 disintegrasi per detik. (2,2 disintegrasi per menit). Radionuklida paling memprihatinkan dalam air minum adalah radium, Ra. Daerah di Amerika Serikat di mana radium kontaminasi besar air telah diamati

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

135/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

termasuk uranium-daerah penghasil AS barat, Iowa, Illinois, Wisconsin, Missouri, Minnesota, Florida, North Carolina, Virginia, dan New Inggris negara. Tingkat maksimum kontaminan (MCL) untuk radium total (226Ra ditambah 228Ra) di air minum ditetapkan oleh Badan Perlindungan Lingkungan AS sebagai 5 pCi / L (Picocuries per liter). Mungkin sebanyak beberapa ratus pasokan air kota © 2000 CRC Press LLC di AS melebihi tingkat ini dan memerlukan pengobatan tambahan untuk menghapus radium. Untungnya, proses pelunakan air konvensional, yang dirancang untuk mengambil tingkat berlebihan kalsium, relatif efisien dalam menghilangkan radium dari air. Sebagai penggunaan tenaga nuklir telah meningkat, kemungkinan kontaminasi air oleh fisi-produk radioisotop telah menjadi lebih dari sebuah memprihatinkan. (Jika negara terus menahan diri dari pengujian senjata nuklir di atas tanah, diharapkan radioisotop dari sumber ini akan memberikan kontribusi hanya sejumlah kecil radioaktivitas untuk air.) Tabel 7.5 merangkum radionuklida alam dan buatan besar kemungkinan untuk ditemui dalam air. Elemen transuranic menjadi perhatian tumbuh di lingkungan laut. Ini emitter alpha adalah berumur panjang dan sangat beracun. Seiring dengan peningkatan produksi mereka, begitu juga resiko kontaminasi lingkungan. Termasuk di antara elemen ini berbagai isotop neptunium, plutonium, amerisium curium, dan. Spesifik isotop, dengan paruh tahun diberikan dalam tanda kurung, adalah: Np-237 (2,14 '106); Pu-236 (2,85); Pu238 (87,8); Pu-239 (2.44 '10 4); Pu-240 (6.54' 10 3); Pu-241 (15); Pu-242 (3.87 ' 105); Am-241 (433); Am

Baru! Klik kata di atas untuk melihat terjemahan alternatif. Singkirkan Google Terjemahan untuk Bisnis:Perangkat Penerjemah Penerjemah Situs Web

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

136/137

 

5/13/2018

ma na ha n te r je ma ha n - slide pdf.c om

Peluang Pasar Global Matikan terjemahan instan Tentang Google TerjemahanSelulerPrivasiBantuanKirimkan umpan balik

http://slide pdf.c om/re a de r/full/ma na ha n-te r je ma ha n

137/137