INAKTIVASI IN SITU PENCEMARAN KADMIUM DAN PLUMBUM PADA TANAH PERTANIAN MENGGUNAKAN AMELIORAN DAN PUPUK PADA DOSIS RASIONAL UNTUK BUDIDAYA TANAMAN
UNTUNG SUDADI
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul Inaktivasi In Situ Pencemaran Kadmium dan Plumbum pada Tanah Pertanian Menggunakan Amelioran dan Pupuk pada Dosis Rasional untuk Budidaya Tanaman adalah karya saya sendiri dengan arahan Komisi Pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka.
Bogor, Januari 2009 Untung Sudadi A226010021
ABSTRACT UNTUNG SUDADI. In Situ Inactivation of Cadmium and Plumbum Pollution in Arable Soils using Ameliorants and Fertilizers at Rationale Dosage for Crop Cultivation. Under the direction of SUPIANDI SABIHAM, ATANG SUTANDI, and MUCHAMMAD SRI SAENI.
Arable soils in the vicinity of urban and industrial area are considered vulnerable to heavy metals pollution. This study was aimed at: (1) to explore the cadmium (Cd) and plumbum (Pb) contamination/pollution status in arable soils of the case study area (Middle-stream Cileungsi sub-sub-watershed area, Bogor district, West Java) and to evaluate the effects of pedogenic (pH H2O, clay, and organic matter content) as well as anthropogenic factors (straight nearest-distance from sampling points to the main road, toll road, industrial center, and elevation posisition of the sampling points), including soil depth, transect position, land-use type, and seasonal factors, on the pseudo-total soil Cd (CdAR) and Pb (PbAR) content, and (2) to investigate the effectiveness of rationale dose of ameliorants and fertilizers (RDAF) normally recommended for crop cultivation from the point of view to inactivate in situ and reduce the active-fractions of soil Cd and Pb (Cdand PbNH4OAc-EDTA) and plant-shoot Cd and Pb concentration (Cdps and Pbps) using tomato as the test plant through 100-day greenhouse experiments. The maximum CdAR at 0-10 cm depth in rainy season 2006 > dry season 2005, but almost the same for maximum PbAR at both seasons. At 0-30 cm depth in the rainy season 2006: (i) CdAR (1.71; <1.00-9.11 mg.kg-1) < PbAR (54.96; 20.04-129.03 mg.kg-1), but the value of c/p index of Cd (2.31; 0.00-11.65) > c/p of Pb (0.55; 0.22 – 1.14) which indicated that soils in the study area have been very-slightly contaminated up to heavily polluted with Cd and slightly contaminated up to very-slightly polluted with Pb; (ii) CdAR was decreasing while PbAR was increasing with the soil depths of 0-30 cm; (iii) CdAR at the middlestream > upstream > downstream parts, while PbAR was relatively comparable at the three transects; (iv) The highest and the lowest CdAR were measured at the rainfed ricefields and mixed farmlands, respectively. The lowest PbAR, on the contrary, was measured at the rainfed ricefields, while those at the other three land-uses were relatively not different. This results indicated that the soil Cd mobility and reactivity was higher than that of Pb. By applying multiple linear regression analyses, it was revealed that CdAR at the rainy season 2006 was affected more by the anthropogenic than those of the pedogenic factors, but by both factors for PbAR. As compared to control, reductions in CdNH4OAc-EDTA [34%] and Cdps [37%] as well as PbNH4OAc-EDTA in unspiked Pb-soil [50%] and Pbps [24%] were measured at 100% RDAF treatment [4 ton.ha-1 dolomite, 30 ton.ha-1 cow dung, 150 kg.ha-1 N (½ Urea + ½ Ammonium Sulfate), 150 kg.ha-1 P2O5 (SP-36) and 100 kg.ha-1 K2O (KCl)]. This indicated the occurrence of an in situ soil Cd and Pb inactivation, plant element selective-uptake phenomenon, as well as plant Cd and Pb dillution-effects as related to the increase in plant biomass dry-matter yields. These results suggest that a proper amelioration and fertilization program may be prospective to be recommended as a low-cost Cd and Pb pollution remediation strategy for arable soils.
RINGKASAN UNTUNG SUDADI. Inaktivasi In Situ Pencemaran Kadmium dan Plumbum pada
Tanah Pertanian Menggunakan Amelioran dan Pupuk pada Dosis Rasional untuk Budidaya Tanaman. Dibimbing oleh SUPIANDI SABIHAM, ATANG SUTANDI, dan MUCHAMMAD SRI SAENI. Tanah-tanah pertanian di kawasan perkotaan dan industri rentan terhadap pencemaran logam berat. Penelitian ini bertujuan: (1) mengeksplorasi kecemaran (status kontaminasi/pencemaran) Cd dan Pb pada tanah pertanian di wilayah subsub-DAS Cileungsi Tengah, Kabupaten Bogor, Jawa Barat sebagai lokasi studi kasus berdasarkan nilai indeks c/p menurut Lacatusu (2000) dan mengevaluasi pengaruh faktor pedogenik [pH H2O, kadar liat dan bahan organik] dan faktor antropogenik [jarak lurus terdekat dari titik contoh ke alur sungai, jalan raya, jalan tol dan sentra industri], termasuk faktor kedalaman tanah, posisi transek, penggunaan lahan dan musim, terhadap kadar pseudo-total Cd (CdAR) dan Pb (PbAR), dan (2) mengevaluasi efektivitas dosis rasional amelioran dan pupuk (DRAP) yang umumnya diterapkan dalam budidaya tanaman dalam menurunkan kadar fraksi aktif Cd dan Pb tanah (Cd-NH4OAc-EDTA dan Pb-NH4OAc-EDTA) serta kadar Cd dan Pb tajuk tanaman (Cdtt dan Pbtt) sebagai aplikasi teknik inaktivasi in situ menggunakan tomat sebagai tanaman uji melalui dua seri percobaan rumah kaca selama 100-hari. Kadar maksimum CdAR pada lapisan 0-10 cm pada musim hujan 2006 > musim kemarau 2005, namun kadar maksimum PbAR relatif sama di kedua musim. Pada lapisan 0-30 cm di musim hujan 2006: (i) Kadar CdAR (1.71; <1.00-9.11 mg.kg-1) < PbAR (54.96; 20.04-129.03 mg.kg-1), namun nilai indeks c/p Cd (2.31; 0.00-11.65) > c/p Pb (0.55; 0.22-1.14) yang menunjukkan bahwa tanah di lokasi penelitian telah terkontaminasi sangat rendah hingga tercemar berat oleh Cd dan terkontaminasi ringan hingga tercemar sangat ringan oleh Pb; (ii) Kadar CdAR menurun dan PbAR meningkat dengan kedalaman dari 0-30 cm; (iii) Kadar CdAR pada transek B (bagian tengah) > transek A (bagian hulu) > transek C (bagian hilir), sedangkan kadar PbAR di ketiga transek relatif sama. Air sungai bukan merupakan sumber pencemar Cd dan Pb di lokasi penelitian karena tidak pernah terjadi luapan ke titik-titik contoh. Oleh karena itu, jarak lurus terdekat dari titik contoh ke alur sungai bukan menunjukkan jarak ke sumber pencemar melainkan merepresentasikan ketinggian tapak atau elevasi titik contoh. Semakin rendah nilainya, semakin dekat jaraknya ke alur sungai sehingga semakin rendah elevasinya. Potensi kecemaran tanah di areal dengan elevasi lebih rendah, dan posisinya berhadapan dengan arah datangnya angin dari sumber pencemar tak-teridentifikasi (non-point source) pada musim hujan lebih tinggi daripada pada musim kemarau untuk Cd, namun relatif sama untuk Pb. Kecemaran tertinggi untuk Cd terukur pada lahan sawah tadah hujan, sedangkan untuk Pb pada lahan kering dan pekarangan. Penggunaan lahan kebun campuran menunjukkan kecemaran yang rendah baik untuk Cd maupun Pb. Fakta ini menunjukkan perilaku Cd dalam tanah di lokasi penelitian yang lebih mudah larut, lebih mobil, lebih mudah ditransportasikan dan lebih reaktif dibandingkan dengan Pb, sehingga potensi dampak dan risiko lingkungan dari pencemaran Cd
lebih besar daripada Pb, terutama di areal dengan penutupan lahan yang lebih terbuka terhadap deposisi atmosferik partikulat Cd dan Pb. Dari analisis regresi linier berganda yang melibatkan faktor pedogenik [pH H2O (pH), kadar liat (KL) dan bahan organik (BO)] dan faktor antropogenik [jarak lurus terdekat dari titik contoh ke alur sungai (JS), jalan raya (JR), jalan tol (JT) dan ke sentra industri (JSI)] sebagai sumbu X dan kadar CdAR atau PbAR sebagai sumbu Y diperoleh persamaan: [1] CdAR = –0.002 pH +0.108 KL –0.085 BO –0.431 JS –0.352 JR +0.058 JT +0.645 JSI (R2 = 0.596, p <0.01, n = 45) dan [2] PbAR = –0.535 pH +0.132 KL –0.197 BO +0.369 JS –0.252 JR –0.170 JT +0.093 JSI (R2 = 0.363, p <0.01, n = 45), yang menunjukkan bahwa CdAR tanah lebih ditentukan oleh faktor
antropogenik daripada faktor pedogenik, sedangkan PbAR tanah dipengaruhi oleh kedua faktor tersebut. Persamaan [2] menunjukkan bahwa nilai pH tanah merupakan salah satu kontributor signifikan terhadap kadar PbAR, bahkan merupakan kontributor terbesar. Nilai koefisien persamaan terstandarisasi bagi pH yang bertanda negatif (– 0.535) menunjukkan bahwa penurunan nilai pH tanah akan meningkatkan kadar PbAR secara signifikan. Penetapan rumus untuk menghitung nilai rujukan A sebagai dasar perhitungan nilai indeks c/p menurut prosedur Lacatusu (2000) dengan hanya melibatkan faktor kadar liat dan bahan organik dan tanpa melibatkan pengaruh signifikan dari perubahan nilai pH, dengan demikian, menunjukkan salah satu kelemahan dari prosedur tersebut. Dengan menambahkan nilai pH sebagai faktor penentu nilai rujukan A akan mengubah nilai indeks c/p yang akan diperoleh dan hal tersebut akan meningkatkan ketepatan prediksi mengenai kecemaran Pb dalam tanah. Dengan demikian, terbuka peluang dan ranah penelitian lanjutan untuk mengoreksi rumus penetapan nilai rujukan A untuk Pb menurut Lacatusu (2000) dengan melibatkan baik kadar liat, kadar bahan organik maupun nilai pH sebagai faktor penentu. Dari percobaan rumah kaca diperoleh hasil bahwa dibandingkan kontrol terjadi penurunan kadar CdNH4OAc-EDTA [34%] dan Cdtt [37%] serta kadar PbNH4OAcEDTA pada tanah tanpa perlakuan pengkayaan Pb [50%] dan Pbtt [24%] pada perlakuan 100% DRAP [4 ton.ha-1 dolomit, 30 ton.ha-1 pupuk kandang sapi, 150 kg.ha-1 N (½ Urea + ½ Amonium Sulfat), 150 kg.ha-1 P2O5 (SP36) dan 100 kg.ha-1 K2O (KCl)]. Hasil analisis regresi linier berganda menghasilkan persamaan: [3] CdNH4OAc-EDTA = –0.18 pHH2O +0.21 PBray#1 +0.51 C-organik –0.57 Mgdd +0.65 Cdaqua regia (R2 = 0.76), [4] Cdtt = 0.08 Ntt –0.17 Ktt –0.19 Mgtt –0.24 Ptt +0.27 Stt –0.41 Catt (R2 = 0.54, 3 data pencilan dibuang), [5] PbNH4OAc-EDTA = –0.093 PBray#1 –0.185 Mgdd +0.900 Pbaqua regia (R2 = 0.928) dan [6] Pbtt = –0.039 BKtt +0.093 Ktt –0.120 Ptt +0.324 Stt –0.528 Mgtt (R2 = 0.301). Hasil percobaan rumah kaca juga menunjukkan bahwa diban-
dingkan tanah kontrol (0% DRAP), pada perlakuan 100% DRAP terjadi penurunan yang sangat nyata terhadap kadar Cd tajuk tanaman [Cdtt dari 8.66 ke 5.46 µg.g-1, turun 37%] dan kadar Pb tajuk tanaman [Pbtt dari 47.57 ke 36.24 µg.g-1, turun 24%]. Secara umum, penurunan Cdtt dan Pbtt terjadi seiring dengan penurunan CdNH4OAc-EDTA dan PbNH4OAc-EDTA maupun peningkatan bobot kering tajuk (BKtt). Hal ini menunjukkan terjadinya tiga hal secara simultan, yaitu: (i) inaktivasi secara in situ fraksi aktif Cd dan Pb dalam tanah, (ii) selektivitas tanaman uji dalam menekan serapan Cd dan Pb, serta (iii) efek pengenceran kadar Cdtt dan Pbtt akibat peningkatan BKtt.
Dari percobaan rumah kaca diperoleh kisaran nilai Cd-NH4OAc-EDTA/CdAR [5.88 - 97.12%] yang relatif lebih besar daripada kisaran nilai Pb-NH4OAc-EDTA/PbAR [16.60 - 32.36%]. Kedua nilai kisaran tersebut menunjukkan bahwa sorpsi tanah percobaan rumah kaca terhadap Cd juga lebih rendah daripada terhadap Pb. Peningkatan sorpsi yang diinterpretasikan berdasarkan penurunan nilai Cd- atau Pb-NH4OAc-EDTA/CdAR atau PbAR juga menunjukkan terjadinya peningkatan inaktivasi in situ terhadap fraksi aktif Cd dan Pb untuk diubah menjadi fraksi yang lebih rendah keterserapannya bagi tanaman. Penurunan Cdtt bahkan lebih besar daripada Pbtt. Artinya, hasil penelitian ini membuktikan bahwa mekanisme soilplant-barrier juga berlaku terhadap Cd, paling tidak dalam kondisi di rumah kaca. Indeks Toleransi Ti didefinisikan sebagai nisbah antara BKtt pada tanah yang diberi perlakuan logam berat dengan BKtt pada tanah tanpa perlakuan logam berat. Nilai Ti yang lebih tinggi menunjukkan tingkat toleransi tanaman yang lebih tinggi terhadap cekaman logam berat. Pada perlakuan 0-100% DRAP, kisaran nilai Ti akibat perlakuan Cd lebih rendah daripada Pb (Ti Cd 0.55-1.33 < Ti Pb 0.81-1.38) dan semakin tinggi kadar perlakuan pengkayaan Cd maupun Pb semakin rendah rataan nilai Ti (0.93-0.83 untuk Cd dan 1.27-0.98 untuk Pb). Hal ini menunjukkan bahwa tanaman uji lebih toleran terhadap pencemaran Pb daripada Cd. Artinya, dampak fitotoksisitas Cd lebih besar daripada Pb (perlakuan 40 mg Cd.kg-1 menurunkan BKtt 17%, sedangkan perlakuan 750 mg Pb.kg-1 menurunkan BKtt hanya 2% dibandingkan kontrol). Koefisien pengalihan ct didefinisikan sebagai nisbah antara peningkatan kadar logam berat pada jaringan tanaman dengan peningkatan kadar logam berat yang sama dalam tanah. Nilai ct yang semakin tinggi menunjukkan meningkatnya risiko bagi konsumen melalui mekanisme rantai makanan. Kisaran nilai ct Cd pada tanah dengan perlakuan ameliorasi dan pemupukan hanya 0.02-0.25, sedangkan kisaran nilai ct untuk Pb 0.07-0.18. Hal ini menunjukkan efektivitas perlakuan ameliorasi dan pemupukan pada dosis rasional untuk budidaya tanaman sebagai aplikasi teknik inaktivasi in situ dalam menurunkan kadar fraksi aktif Pb terutama Cd, sehingga menurunkan pengalihan atau transfer kedua logam berat tersebut ke jaringan tanaman. Dari hasil penelitian disertasi ini dapat ditarik kesimpulan umum bahwa tindakan ameliorasi dan pemupukan pada dosis rasional yang direkomendasikan untuk memperoleh produksi tanaman yang optimal (dosis optimal) terbukti juga efektif dalam menginaktivasi secara in situ pencemar logam berat Cd dan Pb dalam tanah. Sosialisasi dan implementasi program penggunaan amelioran dan pupuk pada dosis terekomendasi untuk meningkatkan produksi pertanian, dengan demikian, sekaligus merupakan strategi pengendalian pencemaran logam berat yang praktis, murah dan efektif untuk tanah-tanah pertanian. Hasil penelitian disertasi ini juga membuka peluang ranah penelitian mengenai pemanfaatan berbagai limbah maupun bahan mineral yang tersedia di Indonesia, antara lain biosolids, terak baja, zeolit, bentonit, dll., sebagai amelioran untuk menginaktivasi secara in situ pencemaran logam berat dalam tanah pertanian. Pemanfaatan berbagai amelioran dan pupuk tersebut tentu saja harus didasarkan pada kombinasi jenis dan dosis yang efektif baik untuk meningkatkan kesuburan tanah dan produksi tanaman maupun untuk meningkatkan mutu produk komoditas yang dibudidayakan dari segi penurunan kadar logam berat dalam bagian tanaman yang dikonsumsi.
© Hak cipta milik IPB, tahun 2009 Hak cipta dilindungi Undang-undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber. a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah. b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
INAKTIVASI IN SITU PENCEMARAN KADMIUM DAN PLUMBUM PADA TANAH PERTANIAN MENGGUNAKAN AMELIORAN DAN PUPUK PADA DOSIS RASIONAL UNTUK BUDIDAYA TANAMAN
UNTUNG SUDADI
Disertasi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Ilmu Tanah
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
Judul Disertasi : Inaktivasi In Situ Pencemaran Kadmium dan Plumbum pada Tanah Pertanian Menggunakan Amelioran dan Pupuk pada Dosis Rasional untuk Budidaya Tanaman Nama
: Untung Sudadi
NRP
: A226010021
Disetujui,
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Supiandi Sabiham, M.Agr. Ketua
Almarhum
Prof. Dr. Ir. Muchammad Sri Saeni, MS. Anggota
Ir. Atang Sutandi, MS., Ph.D. Anggota
Diketahui,
Ketua Program Studi Ilmu Tanah
Dekan Sekolah Pascasarjana
Ir. Atang Sutandi, MS., Ph.D.
Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, MS.
Tanggal Ujian Terbuka: 16 Januari 2009
Tanggal Lulus:
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tertutup Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, MS. (Staf Pengajar Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian IPB) Dr. Ir. Iskandar (Staf Pengajar Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian IPB)
Penguji Luar Komisi pada Ujian Terbuka Dr. Ir. Agus Sofyan, MS. (Direktur Perluasan Areal, Direktorat Jenderal Pengelolaan Lahan dan Air, Departemen Pertanian RI) Prof. Dr. Ir. Budi Mulyanto, M.Sc. (Guru Besar Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan Fakultas Pertanian IPB)
dengan permohonan maaf dan terimakasih atas doa, cinta, pengertian, dukungan dan kesabaran sepenuh rasa bening, ikhlas tak berbatas, hanya untukmu MR Audirizki dan Dr. Eva Harlina disertasi ini kupersembahkan.
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT karena hanya atas rahmat, karunia dan hidayahNya penulisan disertasi berjudul Inaktivasi In Situ Pencemaran Kadmium dan Plumbum pada Tanah Pertanian Menggunakan Amelioran dan Pupuk pada Dosis Rasional untuk Budidaya Tanaman ini dapat diselesaikan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Ilmu Tanah, Sekolah Pascasarjana (SPS), IPB. Disertasi ini merupakan hasil dari penelitian eksplorasi lapang, percobaan rumah kaca dan analisis laboratorium yang dilaksanakan sejak September 2004 hingga Februari 2007. Dengan setulus hati penulis menghaturkan terimakasih dan rasa hormat kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Supiandi Sabiham, M.Agr. sebagai Ketua Komisi Pembimbing serta Bapak Ir. Atang Sutandi, MS., Ph.D. dan Alm. Prof. Dr. Ir. Muchammad Sri Saeni, MS. sebagai Anggota Komisi Pembimbing yang telah membimbing penulis dengan sepenuh hati sejak perumusan ide, penyusunan proposal, pelaksanaan penelitian hingga penulisan disertasi. Khususnya bagi Alm. Bapak Prof. Dr. Ir. M. Sri Saeni, MS. yang hingga menjelang akhir hayat masih memeriksa draft disertasi ini penulis mendoakan semoga Allah SWT berkenan memuliakan beliau pada hari kebangkitan kelak. Penulis juga berterimakasih kepada Bapak Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, MS. dan Dr. Ir. Iskandar atas kesediaannya sebagai Penguji Luar Komisi pada Ujian Tertutup serta Bapak Dr. Ir. Agus Sofyan, MS. dan Prof. Dr. Ir. Budi Mulyanto, M.Sc. sebagai Penguji Luar Komisi pada Ujian Terbuka. Ucapan terimakasih disampaikan pula kepada Rektor, Dekan SPS, Dekan dan Wakil Dekan Fakultas Pertanian, Ketua dan Sekretaris Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan (DITSL) serta Ketua Program Studi Ilmu Tanah SPS IPB atas izin yang diberikan kepada penulis untuk menempuh program Doktor di IPB. Secara khusus, penulis sangat berterimakasih kepada keluarga besar Bagian Kimia dan Kesuburan Tanah, DITSL, Fakultas Pertanian IPB atas doa, dukungan, pengertian dan kekeluargaannya. Kepada Triesni Widyastuti, Dadang N Zulkarnaen, Ahmad Ismail, Rizki Meidiza, Husnunnisa, Kwartina Subekti, Fianius Ginting, Sri Widayati, Epiana Firaningsih, Yudi Setiawan, Tri Permadi dan MZ Muttaqien yang telah membantu dalam pelaksanaan penelitian diucapkan terimakasih. Semoga rahmat Allah SWT senantiasa mengiringi langkah dan hari-hari kalian ke depan. Terimakasih juga disampaikan kepada analis, laboran dan pegawai DITSL Fakultas Pertanian serta Pusat Penelitian Lingkungan Hidup (PPLH) LPPM IPB atas segala bantuannya. Untukmu Ibu, mbak Rina Noviati, mas Herry Wahyono, adinda Armed Basuki Eri Susanto, Nurdiana, Adji Asmono, Siti Aklima Malbani, Em Rahman Putra, Evi Harlianti, Ahmad Fachri dan Harliafina serta kangmas J Winoto, S Adiwibowo, H Triwidodo, H Kartodihardjo, MB Saleh, K Murtilaksono, DA Santosa, F Tonny, J Adisantoso, Soni W Yulianto, Prastowo, LB Prasetyo, NA Achsani, S Anwar, E Rustiadi, B Sumawinata, G Djajakirana, B Nugroho, H Widjaja, S Bakri, K Muludi, DB Saksono, SA Nusantoro, M Rusbandono dan P Permadi serta ibu S Djuniwati, S Estuningsih dan DJ Gunandini beserta keluarga, penulis berterimakasih yang setulusnya atas doa, daya dan semuanya.
Bogor, Januari 2009 Untung Sudadi
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Surabaya pada 20 Oktober 1962 sebagai anak kedua dari empat putra-putri Alm. Bapak Imam Soemadji dan Almh. Ibuk Samini Indarti. Pada 1991 penulis menikahi Eva Harlina, putri Alm. Ayah Drs. Harun Kamil dan Ibu Dra. Hj. Amaliana Munaf dan pada 1992 dikaruniai ananda Muhammad Ramadhan Audirizki. Setelah lulus dari SMA Negeri 5 Surabaya pada 1981, pada tahun yang sama penulis diterima sebagai mahasiswa IPB melalui jalur Perintis II. Tahun berikutnya, penulis diterima di Departemen Ilmu Tanah, Fakultas Pertanian IPB dan selama empat semester memperoleh beasiswa Tunjangan Prestasi Akademik dari Departemen Pendidikan dan Kebudayaan RI. Pada Juni 1987, penulis lulus sebagai Sarjana Pertanian dengan skripsi berjudul Respon Jagung Varietas Arjuna terhadap Penggunaan Kalsit dan TSP pada Podsolik Merah Kuning Singkut, Jambi atas bimbingan Bapak Prof. Dr. Ir. H. Oetit Koswara, M.Sc. dan Alm. Dr. Ir. H. Abdul Rachim, MS. Setelah menyelesaikan pendidikan S1, penulis langsung magang dan sejak 1989 hingga sekarang bekerja sebagai Dosen pada Bagian Kimia dan Kesuburan Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, IPB (DITSL IPB). Pada September 1992, penulis mulai melaksanakan tugas belajar di ITC for Post Graduate Soil Scientist, Ghent University, Belgium dengan beasiswa dari ABOS Kerajaan Belgia. Pada Oktober 1994 penulis lulus sebagai Master in Soil Science dengan tesis berjudul Fractionation of Cu, Zn, and Pb in a Sewage Sludge Amended-Soil dengan promotor Prof. Dr. Ir. Marc Verloo (Lab. Analytical Chemistry and Applied Eco-chemistry, Ghent University, Belgium). Pada tahun 1999-2001 penulis ditugaskan sebagai Sekretaris Eksekutif dan pada tahun 2001-2005 dilanjutkan sebagai Kepala Laboratorium Lingkungan di Pusat Penelitian Lingkungan Hidup (PPLH) LPPM IPB. Sejak semester ganjil 2001 penulis melaksanakan tugas belajar jenjang S3 pada Program Studi Ilmu Tanah, Sekolah Pascasarjana IPB dengan beasiswa BPPS dari Departemen Pendidikan Nasional RI atas bimbingan Bapak Prof. Dr. Ir. H. Supiandi Sabiham, M.Agr. dan Ir. H. Atang Sutandi, MS., Ph.D. (Bagian Kimia dan Kesuburan Tanah DITSL IPB) serta Alm. Prof. Dr. Ir. H. M. Sri Saeni, MS. (Bagian Kimia Fisik dan Lingkungan, Departemen Kimia, FMIPA, IPB). Dalam lima tahun terakhir, penulis terlibat dalam pengajaran mata kuliah Kimia Tanah, Tanah Sawah, Pengelolaan Tanah, Kesuburan Tanah, Analisis Tanah, dan Pengelolaan Tanah Indonesia. Penulis juga terlibat dalam pengajaran berbagai kursus berkenaan dengan pengelolaan sumberdaya alam dan lingkungan aspek tanah dan lahan. Sebuah artikel yang merupakan bagian kempat dari disertasi ini berjudul Inaktivasi In Situ Pencemaran Kadmium pada Tanah Pertanian Menggunakan Amelioran dan Pupuk pada Dosis Rasional untuk Budidaya Tanaman telah diterbitkan pada Jurnal Tanah Tropika Vol.13, No.3, September 2008.
DAFTAR ISI
halaman DAFTAR TABEL ..........................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
v
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................
vi
PENDAHULUAN .........................................................................................
1
Latar Belakang ................................................................................................ Tujuan Penelitian ........................................................................................... Manfaat Penelitian ......................................................................................... Susunan Disertasi ............................................................................................ Kebaruan ........................................................................................................ Daftar Pustaka ................................................................................................
1 5 5 6 6 7
TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................
10
Dampak Ekologis Pencemaran Logam Berat dalam Tanah Pertanian dan Strategi Remediasinya .................................................................... Karakteristik Logam Berat Kadmium dan Plumbum ..................................... Kontaminasi dan Pencemaran Tanah oleh Logam Berat ................................ Kapasitas Retensi Tanah terhadap Logam Berat ........................................... Perilaku Logam Berat dalam Sistem Tanah-Tanaman ................................... Analisis Tanah terhadap Logam Berat ........................................................... Remediasi Tanah Tercemar Logam Berat ...................................................... Inaktivasi In Situ Pencemaran Logam Berat dalam Tanah ............................ Daftar Pustaka ................................................................................................
10 11 16 16 18 25 28 31 33
PENDEKATAN DAN METODE ..................................................................
39
Pendekatan ..................................................................................................... Metode ........................................................................................................... Daftar Pustaka ................................................................................................
39 42 47
KONTAMINASI/PENCEMARAN KADMIUM DAN PLUMBUM PADA TANAH PERTANIAN DI KAWASAN PERKOTAAN DAN INDUSTRI: STUDI KASUS DI SUB-SUB-DAS CILEUNGSI TENGAH, KABUPATEN BOGOR, JAWA BARAT ..................................
49
Abstrak ........................................................................................................... Abstract ........................................................................................................... Pendahuluan ................................................................................................... Bahan dan Metode .........................................................................................
49 50 51 53
Hasil dan Pembahasan ................................................................................... Kesimpulan .................................................................................................... Daftar Pustaka ................................................................................................
56 63 64
INAKTIVASI IN SITU PENCEMARAN KADMIUM PADA TANAH PERTANIAN MENGGUNAKAN AMELIORAN DAN PUPUK PADA DOSIS RASIONAL UNTUK BUDIDAYA TANAMAN ................
66
Abstrak ........................................................................................................... Abstract .......................................................................................................... Pendahuluan ................................................................................................... Bahan dan Metode ......................................................................................... Hasil dan Pembahasan ................................................................................... Kesimpulan .................................................................................................... Daftar Pustaka ................................................................................................
66 67 68 70 73 78 79
REMEDIASI PENCEMARAN PLUMBUM PADA TANAH PERTANIAN: EFEKTIVITAS INAKTIVASI IN SITU MENGGUNAKAN AMELIORAN DAN PUPUK PADA DOSIS RASIONAL UNTUK BUDIDAYA TANAMAN ..........................................
83
Abstrak ........................................................................................................... Abstract .......................................................................................................... Pendahuluan ................................................................................................... Bahan dan Metode ......................................................................................... Hasil dan Pembahasan .................................................................................... Kesimpulan .................................................................................................... Daftar Pustaka ................................................................................................
83 84 85 88 90 96 96
PEMBAHASAN UMUM ..............................................................................
101
KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................................
116
Kesimpulan .................................................................................................... Saran ...............................................................................................................
116 117
LAMPIRAN ...................................................................................................
118
DAFTAR TABEL
halaman 1
Sumber, karakteristik dan kegunaan kadmium dan plumbum ..............
12
2
Sifat fisiko-kimia kadmium dan plumbum ...........................................
13
3
Dampak pencemaran kadmium dan plumbum terhadap lingkungan ....
14
4
Dampak toksisitas kadmium dan plumbum terhadap kesehatan ...........
15
5
Nilai interpretasi kadar total logam berat Cr, Cu, Ni dan Zn dalam tanah menurut prosedur Lacatusu (2000) ..............................................
43
Taraf perlakuan ameliorasi dan pemupukan berdasarkan persentase terhadap dosis rasional amelioran dan pupuk untuk budidaya tomat serta taraf perlakuan pengkayaan kadar Cd dan Pb tanah .....................
46
7
Nilai interpretasi kadar CdAR dan PbAR tanah menurut Lacatusu (2000)
55
8
Kriteria status kontaminasi/pencemaran logam berat dalam tanah berdasarkan nilai indeks c/p menurut prosedur Lacatusu (2000) ..........
55
Kadar minimum, maksimum dan rataan CdAR dan PbAR serta nilai rataan, minimum dan maksimum indeks c/p Cd dan Pb berdasarkan kedalaman tanah pada musim hujan Februari 2006 ..............................
58
Kadar minimum, maksimum dan rataan CdAR dan PbAR serta nilai rataan, minimum dan maksimum indeks c/p Cd dan Pb berdasarkan posisi transek pada musim hujan Februari 2006 ...................................
59
Kadar minimum, maksimum dan rataan CdAR dan PbAR serta nilai rataan, minimum dan maksimum indeks c/p Cd dan Pb berdasarkan tipe penggunaan lahan pada musim hujan Februari 2006.......................
59
Kadar minimum, maksimum dan rataan CdAR dan PbAR tanah pada lapisan 0-10 cm serta nilai rataan, minimum dan maksimum indeks c/p Cd dan Pb pada musim kemarau September 2005 dan musim hujan Februari 2006 ........................................................................................
60
Pengaruh inaktivasi in situ dari ameliorasi dan pemupukan pada taraf 0, 50 dan 100% dosis rasional amelioran dan pupuk (DRAP) untuk budidaya tanaman uji tomat pada tanah diperkaya dengan Cd terhadap kadar CdNH4OAc-EDTA tanah, bobot kering tajuk (BKtt) dan kadar Cd tajuk (Cdtt) .............................................................................................
74
6
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Pengaruh inaktivasi in situ dari ameliorasi dan pemupukan pada taraf 0, 50 dan 100% dosis rasional amelioran dan pupuk (DRAP) untuk budidaya tanaman uji tomat pada tanah diperkaya dengan Pb terhadap kadar PbNH4OAc-EDTA tanah, bobot kering tajuk (BKtt) dan kadar Pb tajuk (Pbtt) .............................................................................................
91
Pengaruh inaktivasi in situ dari ameliorasi dan pemupukan pada taraf 0, 50 dan 100% dosis rasional amelioran dan pupuk (DRAP) untuk budidaya tanaman uji tomat pada tanah diperkaya dengan Cd terhadap kadar CdNH4OAc-EDTA, CdAR dan persentase CdNH4OAc-EDTA/CdAR ................
109
Pengaruh inaktivasi in situ dari ameliorasi dan pemupukan pada taraf 0, 50 dan 100% dosis rasional amelioran dan pupuk (DRAP) untuk budidaya tanaman uji tomat pada tanah diperkaya dengan Pb terhadap kadar PbNH4OAc-EDTA, PbAR dan persentase PbNH4OAc-EDTA/PbAR ..................
109
Pengaruh inaktivasi in situ dari ameliorasi dan pemupukan pada taraf 0, 50 dan 100% dosis rasional amelioran dan pupuk (DRAP) untuk budidaya tanaman uji tomat pada tanah diperkaya Cd atau Pb terhadap nilai indeks toleransi Ti .........................................................................
111
Pengaruh inaktivasi in situ dari ameliorasi dan pemupukan pada taraf 0, 50 dan 100% dosis rasional amelioran dan pupuk (DRAP) untuk budidaya tanaman uji tomat pada tanah diperkaya Cd atau Pb terhadap nilai koefisien pengalihan tanah-tanaman ct ..........................................
112
DAFTAR GAMBAR
halaman 1
Bentuk kimia logam berat dalam tanah .................................................
17
2
Sistem tanah-tanaman yang menunjukkan komponen utama penentu dinamika logam berat .............................................................................
18
3
Bagan alir tahapan penelitian . ...............................................................
40
4
Peta penggunaan lahan di lokasi penelitian eksplorasi .........................
41
5
Peta lokasi titik contoh tanah di tiga transek (Transek A Hulu, B Tengah, C Hilir) dan posisinya terhadap alur sungai, jalan tol, jalan raya dan sentra industri. Tipe penggunaan lahan pada titik 1, 3, 9 dan 12: pekarangan; 2, 5, 7, 13 dan 15: lahan kering; 4, 8, dan 10: sawah tadah hujan; 6, 11, dan 14: kebun campuran ...............................
55
Pengaruh inaktivasi in situ dari ameliorasi dan pemupukan pada taraf 0, 50 dan 100% dosis rasional amelioran dan pupuk (DRAP) untuk budidaya tanaman uji tomat pada tanah diperkaya dengan Cd terhadap kadar CdNH4OAc-EDTA, Cdaqua regia, pHH2O, Corganik, NKjeldahl, PBray#1, Cadd, Mgdd, Kdd dan KTK tanah .................................................
76
Pengaruh inaktivasi in situ dari ameliorasi dan pemupukan pada taraf 0, 50 dan 100% dosis rasional amelioran dan pupuk (DRAP) untuk budidaya tanaman uji tomat pada tanah diperkaya dengan Cd terhadap bobot kering tajuk serta kadar Cd, N, P, K, S, Ca dan Mg tajuk tomat ..............................................................................................
78
Pengaruh inaktivasi in situ dari ameliorasi dan pemupukan pada taraf 0, 50 dan 100% dosis rasional amelioran dan pupuk (DRAP) untuk budidaya tanaman uji tomat pada tanah diperkaya dengan Pb terhadap kadar PbNH4OAc-EDTA, Pbaqua regia, pHH2O, Corganik, NKjeldahl, PBray#1, Cadd, Mgdd, Kdd dan KTK tanah .................................................
93
Pengaruh inaktivasi in situ dari ameliorasi dan pemupukan pada taraf 0, 50 dan 100% dosis rasional amelioran dan pupuk (DRAP) untuk budidaya tanaman uji tomat pada tanah diperkaya dengan Pb terhadap bobot kering tajuk serta kadar Pb, N, P, K, S, Ca dan Mg tajuk tomat...............................................................................................
95
6
7
8
9
DAFTAR LAMPIRAN
halaman 1
Bobot kering dan kadar, serapan serta distribusi serapan Cd dan Pb pada akar, tajuk dan buah tanaman uji tomat ................................... 119
2
Jarak lurus terdekat dari titik contoh di transek A ke alur sungai, jalan tol, jalan raya dan sentra industri serta nilai pH H2O, kadar liat dan bahan organik, kadar CdAR dan PbAR serta indeks c/p Cd dan Pb pada musim hujan Februari 2006 .............................................. 120
3
Jarak lurus terdekat dari titik contoh di transek B ke alur sungai, jalan tol, jalan raya dan sentra industri serta nilai pH H2O, kadar liat dan bahan organik, kadar CdAR dan PbAR serta indeks c/p Cd dan Pb pada musim hujan Februari 2006 .............................................. 121
4
Jarak lurus terdekat dari titik contoh di transek C ke alur sungai, jalan tol, jalan raya dan sentra industri serta nilai pH H2O, kadar liat dan bahan organik, kadar CdAR dan PbAR serta indeks c/p Cd dan Pb pada musim hujan Februari 2006 .............................................. 122
5
Nilai pH H2O, kadar liat dan bahan organik, kadar CdAR dan PbAR serta indeks c/p Cd dan Pb pada musim kemarau September 2005 ....................................................................................................... 123
6
Sifat kimia, CdNH4OAc-EDTA dan CdAR tanah ........................................... 124
7
Bobot kering dan kadar N, P, S, K, Ca, Mg dan Cd dalam tajuk tomat ....................................................................................................... 125
8
Sifat kimia, PbNH4OAc-EDTA dan PbAR tanah . .......................................... 126
9
Bobot kering dan kadar N, P, S, K, Ca, Mg dan Pb dalam tajuk tomat ....................................................................................................... 127
