4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Lingkungan dan Udara Lingkungan hidup adalah semua benda yang hidup dan tak hidup serta kondisi yang ada dalam ruang yang kita tempati. Manusia di sekitar kita adalah bagian dari lingkungan hidup. Antara manusia dan lingkungan hidupnya terdapat hubungan timbal balik. Perubahan lingkungan hidup akan menyebabkan perubahan perilaku manusia (Sastrawijaya 1991). Udara adalah suatu campuran gas yang terdapat pada lapisan yang mengelilingi bumi. Komposisi campuran gas tidak selalu konstan. Komponen yang konsentrasinya paling bervariasi adalah air dalam bentuk uap H2O dan Karbondioksida (CO2). Jumlah uap air yang terdapat di udara bervariasi tergantung dari cuaca dan suhu (Kristanto 2002). Udara di alam tidak pernah dijumpai dalam keadaan bersih tanpa polutan sama sekali. Beberapa gas seperti sulfur dioksida (SO2) dan hidrogen sulfida (H2S) dan karbon monoksida (CO) selalu dibebaskan ke udara sebagai produk sampingan dari proses alami seperti aktivitas vulkanik, pembusukan sampah tanaman, kebakaran hutan dan sebagainya. Selain itu partikel-partikel padat atau cair berukuran kecil dapat tersebar di udara oleh angin, letusan vulkanik, atau gangguan alam lainnya. Selain disebabkan oleh polutan alami, pencemaran udara juga dapat disebabkan oleh aktivitas manusia misalnya transportasi, pembakaran minyak proses industri dan lain-lain (Fardiaz 1992) 2.2 Pencemaran Berdasarkan Keputusan Mentri Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup No.02/MENKLH/1988, yang dimaksud dengan pencemaran udara adalah masuk atau dimasukannya makhluk hidup, zat, energi dan/atau komponen lain ke dalam udara dan/atau berubahnya tatanan (komposisi) udara oleh kegiatan manusia atau proses alam, sehingga kualitas udara menjadi kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai peruntukannya.
5
Pencemaran lingkungan, menurut UU Republik Indonesia No. 4 Tahun 1982 tentang Ketentuan-ketentuan Pokok Pengelolaan Lingkungan adalah masuknya atau dimasukannya makhluk hidup, zat, energi dan atau komponen lain ke dalam lingkungan dan atau berubahnya tatanan lingkungan oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam, sehingga kualitas lingkungan turun sampai ke tingkat yang menyebabkan lingkungan kurang atau tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya. 2.2.1 Pencemaran Udara Menurut Henry (1974) yang dimaksud dengan pencemaran udara adalah hadirnya satu atau beberapa kontaminan di dalam udara atmosfer di luar debu, busa, gas, kabut, bau-bauan, asap maupun lama berlangsungnya di udara tersebut hingga dapat menimbulkan gangguan-gangguan terhadap kehidupan manusia, tumbuhan atau hewan maupun benda tau tanpa alasan yang jelas sudah dapat mempengaruhi kelestarian kehidupan organisme maupun benda. Sedangkan berdasarkan Keputusan Menteri Negara Kependudukan Dan Lingkungan Hidup No. 02/MENKLH/1998 yang dimaksud dengan pencemaran udara adalah masuk atau dimasukkannya mahluk hidup, zat, energi dan/atau komponen lain ke dalam udara dan/atau berubahnya tatanan (komposisi) udara oleh kegiatan manusia atau proses alam, sehingga kualitas udara menjadi kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya. 2.2.2 Sumber Pencemaran Udara Sumber pencemaran udara dapat merupakan kegiatan yang bersifat alami (natural) dan kegiatan manusia (kegiatan antropogenik). Contoh sumber alami adalah akibat letusan gunung berapi, kebakaran hutan, dekomposisi biotik, debu, spora, tumbuhan dan lain sebagainya. Pencemaran udara yang disebabkan oleh aktivitas manusia biasanya memiliki frekuensi yang lebih besar jika dibandingkan dengan pencemaran udara yang diakibatkan oleh alam. Untuk kategori pencemaran udara yang diakibatkan oleh aktivitas manusia dapat berasal dari kegiatan transportasi, industri dan persampahan baik akibat proses dekomposisi ataupun pembakaran rumah tangga (Soedomo 1999).
6
Kristanto (2002) menjelaskan bahwa berdasarkan asal dan kelanjutan perkembangan di udara, pencemar udara dibedakan menjadi : 1) Pencemar Udara Primer Pencemar udara primer yaitu pencemar di udara yang ada dalam bentuk yang hampir tidak berubah, sama seperti pada saat dibebaskan dari sumbernya sebagai hasil dari proses tertentu. Pencemar udara primer banyak berasal dari kegiatan manusia seperti kegiatan industri (cerobong asap industri) dan juga dari sektor transportasi (mobil, bus, sepeda motor, dan lain-lain). Dari seluruh pencemar primer yang ada, pencemar utama berasal dari sektor transportasi yang memberikan andil sebesar 60% dari pencemaran udara total. Pencemaran udara primer dapat digolongkan menjadi lima kelompok dengan tingkat toksisitas yang berbeda (Tabel 1), yaitu : 1) Karbon monoksida (CO) 2) Nitrogen oksida (NOx) 3) Hidrokarbon 4) Sulfur oksida (SOx) 5) Partikel
Tabel 1 Toksisitas relatif polutan udara Level Toleransi
Polutan CO
Ppm 32.0
HC
µg/m3 40.000
Toksisitas Relatif 1.00
19.300
2.07
Sox
0.50
1.430
28.0
Nox
0.25
514
77.8
375
106.7
Partikel
2) Pencemar Udara Sekunder Pencemar udara sekunder adalah semua pencemar udara yang sudah berubah karena reaksi tertentu antara dua atau lebih kontaminan/polutan. Umumnya polutan sekunder tersebut merupakan hasil antara polutan primer dengan polutan lain yang ada di udara. Contoh reaksi yang menimbulkan polutan sekunder adalah reaksi fotokimia dan reaksi oksida katalis.
7
Jenis pencemaran udara dilihat dari ciri-ciri fisik dan bahan pencemar dapat berupa : a.
Partikel : merupakan benda-benda padat atau cair yang dimensinya sedemikian kecilnya sehingga memungkinkan melayang di udara. Bentukbentuk khusus dari partikel dalam hubungan : 1) Mist (kabut) merupakan partikel cair yang berada dalam udara karena kondensasi uap air atau otomatisasi cairan ke tingkat dispersi. Otomatisasi ini terjadi pada penyemprotan, pembuihan dan lain-lain. 2) Fog (kabut yang padat tebal), sama dengan mist, tetapi masih dapat dilihat dengan mata telanjang sekalipun tanpa bantuan alat bantu penglihatan (Visual aid) 3) Smoke (asap) merupakan partikel karbon (padat) yang terjadi dari pembakaran
tidak
sempurna
sumber-sumber
pembakaran
yang
menggunakan bahan bakar hidrokarbon, dengan ukuran partikel <5 mikron. 4) Debu (dust) merupakan partikel padat yang terjadi karena proses mekanis (pemecahan dan reduksi) terhadap masa padat, dimana partikel tersebut masih dipengaruhi oleh gravitasi. 5) Fume adalah partikel padat yang terjadi karena kondensasi dari penguapan logam-logam cair yang kemudian disertai secara langsung oleh suatu oksidasi si udara. Biasanya terjadi pada pabrik-pabrik pengecoran dan peleburan logam. b.
Gas dan uap yang dibedakan menjadi : 1) Yang larut dalam air (misalnya oksigen larut dalam air) 2) Yang tidak larut dalam air, dibedakan lagi menjadi : i.
Tidak larut, tetapi bereaksi dengan salah satu komponen dalam air itu
ii.
Kelarutan rendah bereaksinya dengan salah satu komponen dalam air secara lambat misalnya benzena.
c.
Energi (suhu dan kebisingan)
2.2.3 Bahan Pencemaran Udara a.
Bahan Pencemar Partikel
8
Sifat fisik partikel yang penting adalah ukurannya yang berkisar antara diameter 0,00002 mikron sampai sekitar 5000 mikron. Pada kisaran tersebut partikel dalam bentuk tersuspensi di udara dapat bertahan beberapa detik sampai beberapa bulan. Umur partikel tersebut dipengaruhi oleh kecepatan pengendapan yang ditentukan dari ukuran dan densitas partikel serta aliran (turbulensi udara) (Fardiaz 1992). Berbagai jenis polutan partikel dan bentuknya yang terdapat di udara ditunjukan pada Tabel 2. Tabel 2 Komponen partikel dan bentuknya yang umum terdapat di udara Komponen Karbon
Bentuk C
Besi
FE2O3
Magnesium
MgO
Kalsium
CaO
Aluminium
Al2O3
Sulfur
SO2
Titanium
TiO2
Karbonat
CO3
Silikon
SiO2
Fosfor
P2O5
Kalium
K2O
Natrium
Na2O
Lain-lain
Berbagai proses alam mengakibatkan penyebaran partikel di atmosfer, misalnya letusan vulkanik dan hembusan debu serta tanah oleh angin. Aktivitas manusia juga berperan dalam penyebaran partikel, misalnya dalam bentuk partikel-partikel debu dan asbes serta bahan bangunan, abu terbang dari proses peleburan baja, dan asap dari proses pembakaran tidak sempurna, terutama dari batu batu arang. Sumber partikel yang utama adalah dari pembakaran bahan bakar yang berasal dari sumbernya diikuti oleh proses-proses industri (Fardiaz 1992). b.
Sulfur Oksida (SOx)
9
Pencemaran udara oleh sulfur oksida terutama disebabkan oleh dua komponen gas yang tidak berwarna, yaitu Sulfur dioksida (SO 2) dan Sulfur trioksida (SO3). Keduanya disebut sebagai SOx. Sulfur diolasida mempunyai bau yang tajam dan tidak terbakar udara, sedangkan Sulfur trioksida merupakan komponen yang tidak reaktif. Pembakaran bahan-bahan yang mengandung sulfur akan menghasilkan kedua bentuk sulfur dioksida, tetapi jumlah reaktif masingmasing tidak dipengaruhi oleh jumlah oksigen yang tersedia. Meskipun udara tersedia dalam jumlah cukup, SO2 selalu terbentuk dalam jumlah besar. Jumlah SO3 yang terbentuk dipengaruhi oleh kondisi reaksi,terutama suhu dan bervariasi dari 1 sampai 10% dari total SOx. Mekanisme pembentukan SOx dapat dituliskan dalam dua tahap sebagai berikut : S + O2 SO2 2SO2 + O2 2SO3 Hanya sepertiga dari jumlah sulfur yang terdapat di atmosfer merupakan hasil dari aktivitas manusia dan kebanyakan dalam bentuk SO 2. Sebanyak dua pertiga dari jumlah sulfur di atmosfer berasal dari sumber-sumber alam seperti vulkano, dan terdapat dalam bentuk H2S dan oksida. Transportasi bukan merupakan sumber utama polutan SOx tetapi pebakaran bahan bakar pada sumbernya merupakan sumber utama polutan SOx (Fardiaz 1992). c.
Bahan Pencemar CO Karbon monoksida (CO) adalah suatu komponen tidak berwarna, tidak
berbau dan tidak mempunyai rasa. Gas CO dapat berbentuk cairan pada suhu di bawah -192ºC (Pohan 2002). Komponen ini mempunyai berat sebesar 96,5% dari berat air dan tidak larut di dalam air. Karbon monoksida yang terdapat di alam terbentuk dari salah satu proses sebagai berikut : 1) Pembakaran tidak lengkap terhadap karbon atau komponen yang mengandung karbon. 2) Reaksi antara karbon dioksida dan komponen yang mengandung karbon pada suhu tinggi. 3) Pada suhu tinggi, karbondioksida terurai menjadi karbon monoksida dan oksigen (Fardiaz 1992).
10
Berbagai proses geofisika dan biologis diketahui dapat memproduksi CO. Proses-proses tersebut misalnya aktivitas vulkanik, emisi gas alami, pancaran listrik dan kilat, pertumbuhan benih dan sumber lainnya. Tetapi kontribusi CO ke atmosfer yang disebabkan proses-proses tersebut relatif kecil. Pembebasan CO ke atmosfer sebagai aktivitas manusia lebih nyata, misalnya dari transportasi, pembakaran minyak, gas, arang atau kayu, proses-proses industri seperti idustri besi, petroleum, kertas dan kayu, pembuangan limbah padat, dan sumber-sumber lain termasuk kebakaran hutan. Transportasi menghasilkan CO paling banyak diantara sumber CO yang lainnya, terutama dari kendaraan-kendaraan yang menggunakan bensin sebagai bahan bakar. Sumber CO yang kedua adalah pembakaran hasil-hasil pertanian seperti sampah, sisa kayu di hutan dan sisa tanaman di perkebunan. Proses pembakaran tersebut sengaja dilakukan untuk berbagai tujuan misalnya mengontrol hama termasuk insekta dan mikroorganisme, mengurangi volume sampah dan bahan buangan, dan menghasilkan serta memperbaiki mutu tanah (Fardiaz 1992). d.
Bahan Pencemar NO Nitrogen Oksida (NOx) merupakan pencemar. Sekitar 10% pencemar udara
setiap tahun adalah nitrogen oksida. Ada delapan kemungkinan hasil reaksi bila nitrogen bereaksi dengan oksigen. Yang jumlahnya cukup banyak hanyalah tiga, yakni: N2O, NO2, dan NO. Yang termasuk dalam pencemaran udara adalah NO dan N2O, NO2 merupakan gas beracun, berwarna coklat merah, berbau seperti asam nitrat (Sastrawijaya 1991). Pembentukan NO dan NO2 mencakup reaksi antara nitrogen dan oksigen di udara sehingga membentuk NO, kemudian reaksi selanjutnya antara NO dengan lebih banyak oksigen membentuk NO2. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut (Fardiaz 1992). N2 + O2 2NO 2NO + O2 2NO2 Seperti halnya CO, emisi nitrogen oksida dipengaruhi oleh kepadatan penduduk karena sumber utama NOx yang diproduksi manusia adalah dari
11
pembakaran, dan kebanyakan pembakaran disebabkan oleh kendaraan, produksi energi dan pembuangan sampah. Sebagian besar emisi NO x yang dibuat manusia berasal dari pembakaran arang, minyak, gas alam dan bensin. 2.2.4 Pengaruh Pencemaran Udara Kandungan bahan pencemar SO2, NO2, dan O3 yang rendah tidak akan menyebabkan luka pada kloroplas, namun dapat menyebabkan perobekan sistem membran tylakoid yang terdapat dalam kloroplas (Wellburn et al. 1972 dalam Fitter dan Hay 1981). Polusi yang merusak daun pada umumnya banyak tercatat adanya perubahan jaringan, seperti plasmolisis, granulasi atau kekacauan kandungan sel, hancurnya sel atau matinya sel dan pigmentasi atau perubahan warna sel menjadi coklat gelap (Kozlowski dan Mudd 1975). Kozlowski dan Mudd (1975) membagi gejala kerusakan sebagai berikut: (1) gejala tersembunyi (hidden), (2) gejala tak tampak (invisible), (3) gejala fisiologis (physiological). Adanya kriteria kerusakan yang tak tampak adalah : (1) menyebabkan gangguan pada kehidupan tumbuhan dan akhirnya berakibat pada pertumbuhan, (2) gangguan tersebut tidak tampak jelas dengan mata telanjang, (3) kerusakan ini terjadi dimana tumbuhan mengalami perubahan dengan tidak adanya tanda yang terlihat. Menurut Fakuara (1986) pencemar debu di udara dapat menutupi mulut daun dan hal ini akan membatasi proses transpirasi. Sedangkan bahan kimia yang berupa gas, sebagai contoh SO akan masuk melalui mulut daun kemudian mempengaruhi komposisi cairan sel dan sel akan menjadi rusak dan mati. Ormond (1978) dalam Santosa (2004) menjelaskan bahwa pada tumbuhan berdaun lebar, baik SO maupun HF menyebabkan rusaknya sel-sel bunga karang, diikuti oleh stomata permukaan bawah yang berhubungan dengan epidermis kemudian diikuti oleh perusakan kloroplas dan merusak jaringan palisade. Jaringan-jaringan vaskular akan menjadi rusak kemudian. Suratin (1991) melaporkan bahwa kerusakan daun paling banyak terjadi pada bagian mesofil. Menurutnya terdapat kecenderungan antara kerusakan daun tersebut dengan jumlah kendaraan karena melepaskan SOx, NO dan partikel. Daun menjadi bagian yang paling menderita, hal ini terjadi karena sebagian besar bahan pencemar udara
12
mempengaruhi tanaman melalui daun, yaitu masuk melalui stomata dengan proses difusi molekuler terutama bahan pencemar yang berupa gas. a.
Pengaruh Partikel Pengaruh partikel terhadap tanaman terutama adalah dalam bentuk debu,
dimana debu tersebut jika bergabung dengan uap air atau air hujan gerimis akan membentuk kerak yang tebal di permukaan daun dan tidak dapat tercuci dengan air hujan kecuali dengan mengggosoknya. Lapisan kerak tersebut akan mengganggu proses fotosintesis pada tanaman karena menghambat masuknya sinar matahari dan mencegah pertukaran CO2 dengan atmosfer. Akibatnya pertumbuhan tanaman menjadi terganggu. Bahaya lain yang ditimbulkan dari pengumpulan partikel pada tanaman adalah kemungkinan bahwa partikel tersebut mengandung komponen kimia yang berbahaya bagi hewan yang memakan tanaman tersebut ( Kovacs 1992). Beberapa jenis tanaman menunjukan secara langsung kerusakan fisik akibat adanya partikel. Hal ini termasuk menutupi stomata dan mempengaruhi laju transpirasi. Partikel dari lingkungan juga dilaporkan dapat menyebabkan kenaikan suhu pada daun. Hal ini akan berpengaruh pada fungsi metabolisme. Misalnya penurunan fotosintesis
pada hasil dari reaksi gelap atau penurunan fungsi
metabolisme yang menyebabkan kerusakan struktur atau efek dan keracunan (Bell dan Treshow 2002). Fitter and Hay (1981) menjelaskan bahwa tanaman yang dihadapkan secara kronis terhadap konsentrasi polutan rendah dapat menyebabkan terjadinya klorosis daun yang bersifat progresif dan kadang-kadang sukar dikenal sebagai suatu gejala polusi udara. Sebaliknya, konsentrasi yang tinggi umumnya menyebabkan perlukaan yang nampak karena kematian, menjadi kering dan akhirnya mengalami kematian. Ukuran lubang stomata pada umumnya antara 8-10 µm. Ukuran partikel debu sangat penting dalam mempengaruhi stomata. Partikel debu yang mempunyai diameter sama dengan stomata akan tersangkut selama pembukaan stomata. Partikel debu yang lebih kecil akan melewati dan masuk melalui jaringan daun, sementara yang lebih besar tidak akan masuk. Partikel debu dalam bentuk Total Suspenden Particulate (TSP) memiliki ukuran >10 µm sehingga akan terjerap oleh daun, sedangkan PM10 dan PM2,5 yang memiliki diameter aerodiamik
13
≤10 µm dan ≤2,5 µm akan tersangkut dan terserap ke dalam daun (Agus dan Budi 2003). Stomata pada daun umumnya dijumpai pada permukaan abaksial (sisi bawah daun). Pengendapan partikel di permukaan daun tidak menunjukan dampak terhadap kerusakan stomata (Farmer 2002). b.
Pengaruh SO2 Kerusakan tanaman oleh SO2 dipengaruhi oleh dua faktor yaitu konsentrasi
dan waktu kontak. Kerusakan tiba-tiba (akut) terjadi jika terjadi kontak dengan SO2 pada konsentrasi tinggi dalam waktu sebentar, dengan gejala beberapa bagian daun kering dan mati, dan biasanya warna daun menjadi pucat. Kontak SO2 pada konsentrasi rendah dalam waktu lama menyebabkan kerusakan kronis, yang ditandai dengan menguningnya warna daun karena terhambatnya mekanisme pembentukan klorofil (Fardiaz 1992). Treshow (1970) melaporkan bahwa daun buncis yang difumigasi dengan SO menunjukan kerusakan anatomi daun. Mula-mula yang mengalami kerusakan adalah jaringan bunga karang yang berada di sekitar stomata dan lapisan epidermis bawah tempat stomata berada, kemudian palisade dan lapisan epidermis atas. Kerusakan akut pada tanaman disebabkan kemampuan tanaman untuk mengubah SO2 yang diabsorbsi menjadi H2SO4, kemudian menjadi sulfat. Garamgaram tersebut terkumpul pada ujung atau tepi daun. Sulfat yang terbentuk pada daun berkumpul dengan sulfat yang diabsorbsi melalui akar, dan jika akumulasi cukup tinggi maka akan terjadi gejala kronis yang disertai dengan gugurnya daun. Tanaman bervariasi antar spesies dalam sensitivitasnya terhadap kerusakan SO2. Meskipun dalam satu spesies terjadi perbedaan sensitivitas yang disebabkan oleh kondisi lingkungan seperti suhu, air tanah, konsentrasi nutrien dan sebagainya. SO2 mungkin juga dapat menyebabkan terhambatnya pertumbuhan tanaman tanpa menyebabkan kerusakan yang terlihat oleh mata. Uap asam sulfat yang merupakan bentuk lain polusi SO2 juga dapat menyebabkan kerusakan tanaman. Bintik-bintik pada daun dapat terjadi jika droplet asam kontak dengan daun yang telah basah karena embun. Pengaruh SO2 dalam jaringan daun dapat
14
menyebabkan kloroplas pecah, kemudian klorofil menyebar dalam sitoplasma dan selanjutnya protoplasma menyusut dan akhirnya berkerut (Treshow 1985). Hardiani et al. (1987) menyebutkan bahwa tumbuhan tingkat tinggi pada umumnya mempunyai pori-pori yang disebut stomata atau mulut daun yang terutama terdapat di permukaan daun sebelah bawah. Stomata merupakan tempat terjadinya reaksi pertukaran gas dan jalan masuk utama dari zat pencemar udara. Pada siang hari dengan adanya cahaya, CO2, dan kelembaban udara tertentu, stomata akan terbuka. Jika terdapat gas pencemar seperti SO 2 maka gas tersebut dapat masuk dengan mudah ke dalam tanaman. Gas SO 2 dapat menyebabkan stomata membuka atau menutup. Keadaan tersebut sangat ditentukan oleh spesies dan umur tanaman, konsentrasi gas serta lingkungan di sekitarnya. Respon stomata terhadap zat pencemar mempunyai peranan penting dalam menentukan besarnya pengaruh zat pencemar terhadap kehidupan tanaman. Menurut Black dan Black (1979), sel penjaga stomata lebih toleran terhadap SO2 daripada sel lainnya karena sel penjaga mempunyai lapisan proteksi luar alami yang lebih baik. Sel lainnya rusak meskipun dalam konsentrasi yang tidak begitu tinggi dan menyebabkan penurunan tekanan turgor dan menghasilkan pembukaan stomata. Dalam konsentrasi tinggi, sel penjaga dan sel epidermis juga mengalami kerusakan. Jalan utama SO2 untuk masuk ke dalam daun adalah melalui stomata. Efek SO2 terhadap stomata banyak sekali tetapi secara umum terlihat bahwa dalam jangka pendek tercemari SO2 terutama pada konsentrasi <0,05 ppm (<134 µg/m3) sering menyebabkan pembukaan stomata lebih lebar. Sementara dalam jangka lama dengan konsentrasi lebih tinggi meyebabkan bagian stomata tertutup (Legge dan Kruppa 2002). c.
Pengaruh CO Beberapa penelitian menunjukan bahwa pemberian CO selama 1 sampai 3
minggu pada konsentrasi sampai 100 ppm tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap tanaman-tanaman tingkat tinggi. Akan tetapi kemampuan untuk fiksasi nitrogen oleh bakteri bebas akan terhambat dengan pemberian CO selama 35 jam pada konsentrasi 2000 ppm. Demikian pula kemampuan untuk fiksasi nitrogen
15
oleh bakteri yang terdapat pada akar tanaman akan mengalami hambatan dengan pemberian CO sebesar 100 ppm selama satu bulan. Karena konsentrasi CO di udara jarang mencapai 100 ppm, meskipun dalam waktu sebentar, maka pengaruh CO terhadap tumbuhan biasanya tidak terlihat secara nyata (Fardiaz 1992). d.
Pengaruh NO2 Adanya NO2 di atmosfer akan menyebabkan kerusakan tanaman, tetapi sulit
ditentukan apakah kerusakan tersebut disebabkan langsung oleh NOx atau karena polutan sekunder yang diproduksi dalam siklus fotolitik NO 2. Beberapa polutan sekunder diketahui dapat menyebabkan kerusakan tanaman yang cukup berat. Percobaan dengan cara fungidasi tanaman-tanaman dengan NO2 menunjukkan terjadinya bintik-bintik pada daun jika digunakan konsentrasi 1,00 ppm, sedangkan dengan konsentrasi yang lebih tinggi (3,5 ppm atau lebih) terjadi nekrosis atau kerusakan tenunan daun (Stoker dan Seager 1972). Gas NO2 dan NOx yang terserap bereaksi dengan air dalam daun membentuk campuran sthoikiometrik dan asam nitrat serta asam nitrit. Hal yang terjadi adalah gas-gas tersebut mencapai sumber air dalam jaringan parenkima yang menimbulkan keasaman dan apabila keasaman melebihi ambang batas pada jaringan maka akan menimbulkan kerusakan. Natori dan Totsuka (1984) menemukan peningkatan pembukaan stomata tanaman Eionymus japonica selama pemberian pencemar NO2 sebesar 0,1 ppm sebagian besar tanaman tidak menunjukkan respon apapun. Pembukaan stomata dapat dilihat pada konsentrasi NO2 sekitar 1,00 ppm. Campuran dengan SO2 dapat menurunkan pembukaan pada beberapa spesies tanaman. NO 2 dapat diabsorbsi oleh daun. NO2 di atmosfir menyediakan sumber N di daerah yang kekurangan Nitrogen (Kovacs 1992). 2.3 Struktur Anatomi Daun Secara histologis daun tersusun atas tiga tipe sistem jaringan : epidermis, mesofil, dan jaringan pembuluh. Jaringan epidermis daun dari beberapa tanaman beraneka ragam dalam jumlah lapisan, tebal, struktur, susunan stomata,
16
penampakan dan susunan trikoma dan adanya sel yang khusus. Dalam struktur daun yang pipih, perbedaan jaringan epidermis dibuat antara dua permukaan daun. Permukaan daun yang menghadap ke atas dikenal dengan epidermis atas (sisi adaksial) dan permukaan yang lain dikenal dengan epidermis bawah (sisi adaksial). Stomata berasal dari kata Yunani : stoma yang mempunyai arti lubang atau porus. Menurut Kartasapoetra (1991) stomata adalah porus atau lubang-lubang yang terdapat pada epidermis yang masing-masing dibatasi oleh dua buah sel penutup. Tjitrosomo et al. (1985) mendefinisikan stoma sebagai lubang-lubang berbentuk lensa pada epidermis yang bersambungan dengan ruang antar sel. Stomata bisa ditemukan di kedua sisi daun (daun amfistomatik) atau hanya di satu sisi yakni di sebelah atas atau adaksial (daun epistomatik) atau di sebelah bawah atau sisi abaksial (daun hipostomatik). Pada daun lebar yang terdapat di kelompok dikotil, letak stomata tersebar. Sel penutup pada stomata dapat berada di tempat yang sama tingginya, lebih tinggi, atau lebih rendah dari epidermis (Hidayat 1995). Kerapatan stomata dalam satu unit area permukaan daun sangat bervariasi. Hal ini ditimbulkan oleh perbedaan lingkungan tempat tumbuh dan faktor genetis yang sangat mempengaruhi morfogenesis stomata. Kerapatan dan jumlah stomata dalam helaian daun yang sama dapat bervariasi (Wilmer 1983). Jaringan mesofil terdiri dari jaringan internal parenkim. Mesofil selalu mengalami pembelahan untuk membentuk jaringan fotosintetik dan mengandung kloroplas. Dalam sebagian besar tanaman, dua tipe parenkim dapat dibedakan dalam mesofil yaitu parenkim palisade dan parenkim bunga karang. Sel parenkim palisade dapat tersusun dari satu atau lebih lapisan dan ukurannya (panjang) dapat berbeda-beda. Jaringan palisade biasanya terdapat pada bagian permukaan atas daun, akan tetapi ada juga yang hanya ditemukan di bagian bawah, misalnya pada tanaman Tymalaeae. Dalam beberapa tanaman tertentu, palisade terdapat pada kedua bagian permukaan daun dengan jaringan bunga karang yang terdapat di bagian ke dua palisade tersebut. Daun dengan jaringan palisade di satu sisi dan di sisi lainnya dijumpai jaringan bunga karang disebut tipe daun dorsiventral atau
17
bifasial. Sedangkan daun yang jaringan palisadenya berada di kedua sisi disebut tipe daun isolateral atau isobilateral. Jaringan palisade menjadi demikian terspesialisasinya sehingga efisiensi fotosintesisnya menjadi meningkat. Mesofil yang jelas-jelas dapat dipisahkan ke dalam parenkim palisade dan parenkim bunga karang mempunyai kloroplas dalam sel-sel palisadenya. Karena bentuk dan tatanan sel-sel palisade itu maka kloroplas dapat disusun sedemikian hingga memanfaatkan cahaya secara maksimum. Bila diberi cahaya kloroplas membentuk lapisan tunggal di tepi dinding sel-sel palisade (Fahn 1991). Sel-sel parenkim bunga karang bentuknya beragam, dapat menyerupai selsel palisade atau diameternya sama, atau pula memanjang sejajar dengan arah permukaan daun. Akan tetapi, ciri khas parenkim bunga karang adalah cupingcuping yang menghubungkan sel-sel di sebelahnya. 2.4 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Respon Tanaman Faktor genetik dan lingkungan bertanggung jawab pada ketahanan tanaman terhadap daya dukung lingkungannya. Oleh karena itu untuk mengerti sepenuhnya pengaruh pencemaran udara terhadap tanaman sukar ditentukan karena banyak faktor lain yang mempengaruhinya (Stern 1977). Respon tanaman terhadap zat-zat pencemar udara secara spesifik dapat diketahui dengan pemahaman mengenai faktor-faktor yang saling berinteraksi. Hubungan antara faktor-faktor yang mempengaruhi respon tanaman terhadap pencemaran udara dapat dilihat pada Gambar 1. Timbulnya kerusakan pada daun pada tingkat tertentu akibat pencemaran dipengaruhi oleh beberapa kategori yang saling berhubungan, antara lain : umur tanaman, kelembaban daun, konsentrasi pencemar, lama (waktu) terjadinya pencemaran, jumlah senyawa kimia dari beberapa pencemar yang masuk ke dalam daun melalui difusi, karakteristik lapisan kutikula, tingkat kedewasaan daun, lebar dan jumlah stomata, ketebalan dinding sel, pergerakan pencemar dalam daun, faktor fisiologi yang mempengaruhi sensitivitas sel dan faktor lingkungan seperti kelembaban udara, suhu dan intensitas cahaya (Dickison 2000).
18
Konsentrasi zat-zat pencemar Komposisi zat-zat Pencemar
Lamanya Pencemaran Dosis Faktor Genetik
Faktor iklim Faktor edafis Faktor biotik
Tanaman Penerima
Tingkat Pertumbuhan Tanaman
Mekanisme Interaksi
Kerusakan
Tampak
Akut
Kronis
Tidak Tampak
Gambar 1 Hubungan antara faktor-faktor yang mempengaruhi respon tanaman terhadap pencemaran udara (Stern 1977). 2.5 Akasia (Accacia auriculiformes A. Cunn ex Benth) Akasia merupakan tumbuhan yang sering digunakan sebagai tanaman peneduh yang ditanam di sepanjang kanan kiri jalan serta sering digunakan sebagai tanaman dalam penghijauan. Begitu pula di Yogyakarta, Akasia merupakan tanaman yang ditanam, guna memperbaiki kondisi udara kota Yogyakarta pasca meletusnya Gunung Merapi. Akasia termasuk fast growing spesies atau jenis yang dapat tumbuh dengan cukup cepat. Usia tebangnya sekitar 15 tahun dan mampu mencapai tinggi 15 m – 30 m. jenis tanaman ini mampu tumbuh dengan mudah, bahkan pada tanah yang miskin hara sekalipun sepanjang tempat tersebut berada pada ketinggian minimal 300 mdpl dengan curah hujan 1000 – 4500 mm/thn.
19
Klasifikasi tanaman akasia (Heyne 1987) adalah sebagai berikut: Kingdom
: Plantae
Subkingdom
: Tracheobionta
Super Divisi
: Spermatophyta
Divisi
: Magnoliophyta
Kelas
: Magnoliopsida
Sub Kelas
: Rosidae
Ordo
: Fabales
Famili
: Fabaceae
Genus
: Acacia
Spesies
: Acacia auriculiformis A. Cunn. ex Benth.
2.6 Mahoni (Swietenia macrophylla King) Mahoni termasuk pohon besar dengan tinggi pohon mencapai 35-40 m dan diameter mencapai 125 cm. Batang lurus berbentuk silindris dan tidak berbanir. Kulit luar berwarna cokelat kehitaman, beralur dangkal seperti sisik, sedangkan kulit batang berwarna abu-abu dan halus ketika masih muda, berubah menjadi cokelat tua, beralur dan mengelupas setelah tua. Mahoni baru berbunga setelah berumur 7 tahun, mahkota bunganya silindris, kuning kecoklatan, benang sari melekat pada mahkota, kepala sari putih, kuning kecoklatan. Buahnya buah kotak, bulat telur, berlekuk lima, warnanya cokelat. Biji pipih, warnanya hitam atau cokelat. Mahoni dapat ditemukan tumbuh liar di hutan jati dan tempat-tempat lain yang dekat dengan pantai, atau ditanam di tepi jalan sebagai pohon pelindung. Mahoni berasal dari Hindia Barat, sehingga tanaman ini dapat tumbuh subur bila tumbuh di pasir payau dekat dengan pantai. Pohon mahoni bisa mengurangi polusi udara sekitar 47% - 69% sehingga disebut sebagai pohon pelindung sekaligus filter udara dan daerah tangkapan air. Daun-daunnya bertugas menyerap polutanpolutan di sekitarnya. Sebaliknya, dedaunan itu akan melepaskan oksigen (O2) yang membuat udara di sekitarnya menjadi segar. Ketika hujan turun, tanah dan akar-akar pepohonan itu akan mengikat air yang jatuh, sehingga menjadi cadangan air.
20
Klasifikasi tanaman mahoni (Heyne 1987) adalah sebagai berikut : Kingdom
: Plantae
Subkingdom
: Tracheobionta
Super Divisi
: Spermatophyta
Divisi
: Magnoliophyta
Kelas
: Magnoliopsida
Sub Kelas
: Rosidae
Ordo
: Sapindales
Famili
: Meliaceae
Genus
: Swietenia
Spesies
: Swietenia macrophylla King.
