15
TINJAUAN PUSTAKA Pencemaran Tanah Sawah Pencemaran tanah adalah keadaan di mana bahan kimia buatan manusia masuk dan merubah lingkungan tanah alami (Veegha, 2008). Darmono (2001) menyatakan bahwa ada dua sumber utama kontaminasi tanah yaitu kebocoran bahan kimia organik dan penyimpanan bahan kimia dalam bunker yang disimpan dalam tanah, dan penampungan limbah industri yang ditampung dalam suatu kolam besar yang terletak di atas atau di dekat sumber air tanah. Pencemaran tanah biasanya terjadi karena: kebocoran limbah cair atau bahan kimia industri atau fasilitas komersial; penggunaan pestisida; masuknya air permukaan tanah tercemar ke dalam lapisan sub-permukaan; kecelakaan kendaraaan pengangkut minyak, zat kimia, atau limbah; air limbah dari tempat penimbunan sampah serta limbah industri yang langsung dibuang ke tanah secara tidak memenuhi syarat (illegal dumping). Ketika suatu zat berbahaya/beracun telah mencemari permukaan tanah, maka ia dapat menguap, tersapu air hujan dan atau masuk ke dalam tanah. Pencemaran yang masuk ke dalam tanah kemudian terendap sebagai zat kimia beracun di tanah. Zat beracun di tanah tersebut dapat berdampak langsung kepada manusia ketika bersentuhan atau dapat mencemari air tanah dan udara di atasnya (Veegha, 2008). Lahan sawah mempunyai sifat dan ciri tanah yang spesifik. Perlakuan penggenangan menyebabkan terjadinya perubahan pH, turunnya potensial redoks dan perubahan perilaku unsur hara (Indriana, 2008).
Universitas Sumatera Utara
16
Penggunaan air irigasi yang tercemar logam berat dari limbah industri secara langsung akan meracuni tanaman budidaya dan membatasi kemampuan tanah untuk menjalankan fungsinya karena peran logam berat timbal (Pb) sebagai hara tumbuhan juga belum diketahui. Menurut Saeni (1997) timbal merupakan logam berat yang paling berbahaya kedua setelah merkuri. Air sungai yang tercemar oleh limbah industri dikhawatirkan akan
menyebabkan penurunan
kualitas tanah sawah. Menurunnya kualitas tanah sawah akan berdampak pada penurunan besar dan kualitas
hasil panen. Menurut Balai Besar Penelitian
Tanaman Padi (2011) bahwa kisaran hasil tanaman padi varietas Mekongga adalah 6 ton/ha Logam ini sangat beracun bagi tumbuhan, hewan dan manusia. Logam berat Pencemaran air merupakan persoalan yang terjadi di sungai dari badan air di Indonesia. Dari beberapa penelitian terakhir mengindikasikan sebagian besar sungai utama di Indonesia telah tercemar baik oleh limbah industri maupun limbah domestik, bahkan dibeberapa tempat seperti di sebagian wilayah kota industri tingkat pencemaran air permukaan sudah melebihi batas ambang yang diperkenankan untuk konsumsi bahkan untuk irigasi pertanian (Prayitno, 2008). Istilah logam berat merujuk pada elemen/unsur logam atau metaloid yang memiliki massa jenis atau densitas yang tinggi dan biasanya bersifat sangat toksik meski pada konsentrasi sangat rendah. Namun karakteristik yang sesungguhnya membedakan logam berat dengan kelompok unsur lainnya adalah sifat kimianya, termasuk aktivitasnya di dalam tubuh manusia. Meskipun beberapa logam berat dibutuhkan oleh tubuh manusia sebagai mikronutrien, pada kadar lebih tinggi dapat menyebabkan efek biotoksik pada manusia. Logam berat meliputi tembaga
Universitas Sumatera Utara
17
(cuprum/Cu), timbal (plumbum/Pb), kadmium (Cd), seng (zinc/Zn), raksa (hydragyrum/Hg), arsenik (As), perak (argentum/Ag), kromium (Cr), besi (ferrum/Fe), dan kelompok logam platina (Pt) (Sofyan, 2009). Logam berat merupakan komponen alami tanah. Elemen ini tidak dapat didegradasi maupun dihancurkan. Logam berat dapat masuk ke dalam tubuh manusia melalui makanan, air minum, atau udara. Logam berat seperti tembaga, selenium, atau seng dibutuhkan tubuh manusia untuk membantu kinerja metabolisme tubuh. Akan tetapi, dapat berpotensi menjadi racun jika konsentrasi dalam tubuh berlebih. Logam berat menjadi berbahaya disebabkan sistem bioakumulasi, yaitu peningkatan konsentrasi unsur kimia didalam tubuh mahluk hidup (Sudarwin, 2008). Semua logam berat dapat dikatakan sebagai bahan beracun yang akan meracuni makhluk hidup. Sebagai contoh logam berat air raksa (Hg), kadmium (Cd), timbal (Pb), dan krom (Cr). Namun demikian, meskipun semua logam berat dapat mengakibatkan keracunan atas makhluk hidup, sebagian dari logam - logam berat tersebut dibutuhkan oleh makhluk hidup. Kebutuhan tersebut dalam jumlah yang sangat kecil/sedikit. Tetapi apabila kebutuhan yang sangat kecil tersebut tidak terpenuhi dapat berakibat fatal terhadap kelangsungan makhluk hidup. Karena tingkat kebutuhan yang sangat dipentingkan maka logam - logam tersebut juga dinamakan sebagai logam - logam esensial tubuh. Bila logam - logam esensial yang masuk ke dalam tubuh dalam jumlah yang berlebihan, maka berubah fungsi menjadi racun. Contoh dari logam berat esensial ini adalah tembaga (Cu), seng (Zn), dan nikel (Ni) (Sofyan, 2009).
Universitas Sumatera Utara
18
Limbah pabrik plastik merupakan salah satu limbah cair dengan kandungan logam berat dalam jumlah tinggi. Plastik dan logam merupakan suatu jenis bahan yang tidak dapat terurai dalam waktu yang singkat. Sampah plastik membutuhkan waktu 200 sampai 1.000 tahun untuk dapat terurai. Oleh karena sifatnya yang tidak mudah terurai maka diperlukan penanganan yang serius terhadap kedua jenis sampah (plastik dan logam) tersebut. Apabila tidak diilakukan penanganan yang serius maka dikhawatirkan akan memberikan dampak negatif bagi lingkungan.Limbah cair ini harus diolah secara khusus. Namun lemahnya peraturan pemerintah tentang pengelolaan limbah medis mengakibatkan hanya sedikit rumah sakit yang memiliki IPAL limbah cair. Banyaknya jenis dan konsentrasi zat pencemar dalam limbah cair tekstil menyebabkan dalam pengolahannya perlu dipilih unit pengolahan dan media yang efektif untuk dapat mengurangi zat pencemar. Berdasarkan sifat limbah cair tekstil, untuk mendapatkan hasil yang optimal, pengolahan limbah harus dilakukan secara terpadu, yaitu dengan menggabungkan pengolahan secara fisik, kimia dan biologi (Rosyida, 2010). Sudarmaji, dkk (2008) juga mengatakan bahwa secara alami Pb juga ditemukan di udara yang kadarnya berkisar antara 0,0001-0,001 µg/m3. Tumbuh-tumbuhan termasuk sayur-mayur dan padi-padian dapat mengandung Pb, penelitian yang dilakukan di USA kadarnya berkisar antara 0,1-1,0 µg/kg berat kering. Logam berat Pb yang berasal dari tambang dapat berubah menjadi PbS (golena), PbCO3 (cerusite) dan PbSO4 (anglesite) dan ternyata golena merupakan sumber utama Pb yang berasal dari tambang. Logam berat Pb yang berasal dari
Universitas Sumatera Utara
19
tambang tersebut bercampur dengan Zn (seng) dengan kontribusi 70% kandungan Pb murni sekitar 20% dan sisanya 10% terdiri dari campuran seng dan tembaga. Kandungan Pb total pada tanah pertanian berkisar antar 2-200 ppm (Nriagu, 1978). Kadar unsur Pb yang tersedia dalam tanah sangat rendah, tetapi dibutuhkan tanaman dalam jumlah sangat sedikit. Hasil analisis jaringan tanaman (rerumputan) pada masaa pertumbuhan aktif menunjukkan bahwa kandungan Pb berkisar dari 0,3-1,5 mg/kg bahan kering (Alloway, 1995). Yovita (2011) yang menyatakan bahwa kadar maksimum Pb dalam tanah pertanian berdasarkan hasil evaluasi, tanah sawah tersebut dibagi ke dalam beberapa kriteria. Kandungan logam berat Pb tertinggi pada sampel tanah sawah dengan nilai sebesar 31,26 ppm dan 30,69 ppm dapat digolongkan dalam kriteria yang tinggi. Meskipun demikian perlu diperhatikan bahwa jika tidak dilakukan pengawasan terhadap sumber pencemar maka ada kemungkinan kandungan Pb tersebut meningkat dan melewati ambang batas yang dapat mencemari tanah dan tanaman yang tumbuh diatasnya khususnya tanaman padi. Menurut Ditjen POM Depkes, nilai ambang batas logam berat Pb pada tanaman pangan adalah 0,24 ppm. Dengan mengacu pada kriteria Ditjen POM Depkes tersebut maka dapat kita ketahui ambang batas Pb yang terdapat pada tanaman pangan .
Universitas Sumatera Utara
20
Zeolit Struktur zeolit terdiri dari tiga dimensi tetrahedral silikat yang disebut tektosilikat. Dalam struktur ini sebagian Si4+ digantikan oleh Al3+ sehingga menghasilkan muatan listrik negatif kristal tersebut bertambah. Kelebihan muatan negatif ini biasanya diimbangi oleh kation-kation logam K+, Na+ dan Ca+ yang menduduki dalam struktur kristal mineral zeolit yang bersangkutan sehingga zeolit dapat bermuatan netral (Harjanto, 1987 ) Zeolit biasanya ditulis dengan rumus kimia oksida atau berdasarkan satuan sel kristal M2/nO Al2O3 a SiO2 b H2O atau Mc/n {(AlO2)c(SiO2)d} b H2O, n adalah valensi logam, a dan b adalah molekul silikat dan air, c dan d adalah jumlah tetrahedra alumina dan silika. Rasio d/c atau SiO2/Al2O bervariasi dari 15. Zeolit tidak dapat diidentifikasi hanya berdasarkan analisa komposisi kimianya saja, melainkan harus dianalisa strukturnya. Struktur kristal zeolit terdiri dari atom Si dan Al dalam bentuk tetrahedra (TO4) disebut Unit Bangun Primer, pengidentifikasian zeolit hanya dapat dilaksanakan berdasarkan Unit Bangun Sekunder (UBS) (Gunawan, 2008). Pengaruh baik yang disebabkan sifat-sifat zeolit adalah mempunyai muatan negatif yang tinggi sehingga dapat mengikat unsur hara dan meloloskann ya sedikit demi sedikit, sifat memegang air yang tinggi, menekan unsur yang beracun seperti Al, Fe, Mn, Cd,Pb, Cu dan Zn. Zeolit juga mampu mengikat atau menyimpan pupuk dan melepaskannya kembali sesuai dengan kebutuhan tanaman sehingga penggunaan pupuk lebih efisien ( Budiono, 1999). Zeolit digunakan sebagai "soil conditioning" yang dapat mengontrol dan menaikkan pH tanah serta kelembaban tanah. Dalam pengalaman petani di
Universitas Sumatera Utara
21
Jepang, penambahan zeolit pada pupuk tanaman bervariasi dari 15-63% terutama untuk tanaman apel dan gandum. Penambahan zeolit pada pupuk kandang ternyata juga akan meningkatkan proses nitrifikasi. Pada saat ini bidang pertanian merupakan pemakai zeolit terbesar di Indonesia. Selain sebagai "slow release fertilizer", zeolit juga digunakan untuk sebagai carrier pestisida/herbisida dan fungisida. Namun ada keraguan penambahan zeolit pada pupuk akan terjadi akumulasi zeolit pada lahan pertanian. Jumlah penambahan zeolit ini akan tergantung pada jenis tanah setempat. Untuk tanah arid dan semi desert penggunaan
zeolit
sebagai
campuran
pupuk
mungkin
perlu
dikurangi
(Sutakarya dkk., 1992) Secara umum fungsi zeolit bagi lahan pertanian adalah (1) Meningkatkan kadar oksigen terlarut dalam air irigasi lahan persawahan (2) Menjaga keseimbangan pH tanah (3) Mampu mengikat logam berat yang bersifat meracun tanaman misalnya Pb dan Cd (4) Mengikat kation dari unsur dalam pupuk (ramah lingkungan karena menetralkan unsur
yang
mencemari lingkungan (6)
memperbaiki struktur tanah (sifat fisik) karena kandungan Ca dan Na (7) Meningkatkan
KPK
tanah
(8)
meningkatkan
hasil
tanaman
(Nuryulsen dan Jamilah, 2012). Pemberian zeolit kedalam tanah dapat memperbaiki sifat-sifat fisika dan kimia tanah. Zeolit dalam hal ini dapat berfungsi sebagai pemantap tanah (soil conditioner). Pembawa unsur pupuk dan pengontrol pelepasan ion NH4+ (sebagai slow release fertilizer) dan menjaga kelembaban tanah. Zeolit dapat meningkatkan pH tanah karena zeolit mengalami proses hidrolisis silikat yang menghasilkan ion OH- menyebabkan pH tanah menjadi naik. Kemasaman tanah merupakan salah
Universitas Sumatera Utara
22
satu faktor yang mempengaruhi ketersediaan fosfor tanah. Pada pH yang rendah unsur Fe, Al dan Mn lebih banyak terlarut sebagai ion-ion logam yang terhidrasi dalam larutan tanah (Andyanta dkk., 2000). Salah satu cara untuk meningkatkan efisiensi pemupukan adalah dengan mencampur pupuk dengan zeolit. Zeolit merupakan salah satu bahan yang dapat mengikat nitrogen sementara. Zeolit memiliki nilai kapasitas tukar kation (KTK) tinggi (antara 120 - 180 me/ 100 g), yang berguna sebagai pengadsorpsi, pengikat dan
penukar
kation.
Pupuk
yang
dicampur
zeolit
diharapkan
dapat
mengoptimalkan penyerapan nitrogen oleh tanaman karena pupuk tersebut dapat mengendalikan pelepasan unsur nitrogen sesuai dengan waktu dan jumlah yang dibutuhkan tanaman, sehingga dosis pupuk yang diberikan lebih kecil dibandingkan dosis pupuk konvensional.Cara ini juga dapat menghemat tenaga kerja untuk pemupukan tanaman karena pupuk bisa diaplikasikan satu kali, dibandingkan dua – tiga kali pada cara konvensional (Suwardi, 2002). Prijambada (2005), menyatakan bahan organik mengandung bahan humin dan bahan humat. Bahan humat mengandung asam humat dan asam fulfat terjadi reaksi pengomplekan membentuk kelat, yang dapat menjerap senyawa organik dan logam berat sehingga tidak mudah larut dan tidak tersedia bagi tanaman. Hal yang sama disampaikan Aiyen (2005) bahwa asam fulvat dan asam humat yang terkandung dalam bahan organik dapat mengikat Pb, Fe, Mn, Cu, Ni, Zn, dan Cd pada perbandingan 1:1. Asam fulvat dan asam humat yang tidak larut mengakibatkan ion-ion logam yang diikatnya menjadi tidak larut dan tidak tersedia bagi tumbuhan. Selanjutnya, Stumm dan Morgan 1981 dalam Notodarmojo 2005 menyatakan sifat asam humat diantaranya adalah kemampuan
Universitas Sumatera Utara
23
untuk mengikat atau bergabung, dengan zat atau substansi lain. Kemampuan ini diperkirakan sebagai akibat banyaknya lubang atau ruang kosong di dalam struktur yang mempunyai berat molekul yang besar, serta kecenderungan timbulnya ikatan H dari ujung struktur molekul. Selain itu, ada kecenderungan humat atau fulvat diadsropsi oleh liat. Senyawa humat tersebut umumnya bermuatan negatif dan partikel koloidal tersebut dapat diendapkan bila ada kation logam. Arang Sekam Arang sekam merupakan media tanam yang porous dan memiliki kandungan karbon (C) yang tinggi sehingga membuat media tanam ini menjadi gembur. Kelemahan penggunaan arang sekam adalah mudah hancur dan harus rajin melakukan penggantian media tanam. Arang sekam disarankan sebagai bahan campuran media, tetapi digunakan sekitar 25% saja, karena dalam jumlah banyak akan mengurangi kemampuan media dalam menyerap air (Rianti, 2009). Arang sekam mengandung SiO2 (52%), C (31%), K (0.3%), N (0,18%), F (0,08%), dan kalsium (0,14%). Selain itu juga mengandung unsur lain seperti Fe2O3, K2O, MgO, CaO, MnO dan Cu dalam jumlah yang kecil serta beberapa jenis bahan organik. Kandungan silikat yang tinggi dapat menguntungkan bagi tanaman karena menjadi lebih tahan terhadap hama dan penyakit akibat adanya pengerasan jaringan. Sekam bakar juga digunakan untuk menambah kadar Kalium dalam tanah. pH arang sekam antara 8.5 - 9. pH yang tinggi ini dapat digunakan untuk meningkatkan pH tanah asam, pH tersebut memiliki keuntungan karena dibenci gulma dan bakteri. Peletakan sekam bakar pada bagian bawah dan atas media tanam dapat mencegah populasi bakteri dan gulma yang merugikan
Universitas Sumatera Utara
24
(Septiani, 2012). Menurut Sinaga (2010), arang sekam padi meningkatkan pH tanah, sehingga meningkatkan P tersedia, dan kapasitas menahan air tanah ditingkatkan. Pemberian arang sekam padi dengan dosis 10 t.ha ־¹ tanpa pupuk memberikan hasil yang lebih baik dalam percobaan tanaman kedelai dan pertumbuhan jagung. Arang sekam merupakan suatu bahan amileorant yang mengandung carbon (C) tinggi yaitu 85-95 %. Arang sekam tidak dapat dikatakan sebagai pupuk organik karena tidak dapat menambah unsur hara dari kandungan yang terdapat didalamnya hanya saja memiliki kapasitas tukar kation (KTK) yang tinggi sehingga mampu mengikat kation-kation tanah yang dapat bermanfaat bagi pertumbuhan tanaman (Wahyuni dkk. 2011). Arang sekam juga mempunyai poripori yang banyak karena luas permukaan yang besar sehingga memiliki daya ikat air yang tinggi. Arang sekam dapat dicampur dengan pupuk urea sehingga dapat menyerap residu pestisida sekaligus meningkatkan efisiensi pemupukan urea sampai 40% (Nuryulsen dan Jamilah., 2012).
Universitas Sumatera Utara
