TINJAUAN PUSTAKA
Pencemaran Tanah
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). Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga, yang lebih dikenal sebagai sampah), yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis. Bila ditinjau secara kimiawi,
Universitas Sumatera Utara
limbah ini terdiri dari bahan kimia organik dan anorganik. Dengan konsentrasi dan kuantitas tertentu, kehadiran limbah dapat berdampak negatif terhadap lingkungan terutama bagi kesehatan manusia, sehingga perlu dilakukan penanganan terhadap limbah. Tingkat bahaya keracunan yang ditimbulkan oleh limbah tergantung pada jenis dan karakteristik limbah (Wikipedia, 2009). Limbah industri yang bisa menyebabkan pencemaran tanah berasal dari: pabrik, manufaktur, industri kecil, industri perumahan, bisa berupa limbah padat dan cair. 1. Limbah industri yang padat atau limbah padat yang adalah hasil buangan industri berupa padatan, lumpur, bubur yang berasal dari proses pengolahan. Misalnya sisa pengolahan pabrik gula, pulp, kertas, rayon, plywood, pengawetan buah, ikan daging dll. 2. Limbah cair yang adalah hasil pengolahan dalam suatu proses produksi, misalnya sisa-sisa pengolahan industri pelapisan logam dan industri kimia lainnya. Tembaga, timbal, perak, khrom, arsen dan boron adalah zat hasil dari proses industri pelapisan logam. (Sadrach, 2008). Limbah yang telah mencemari lingkungan akan membawa dampak yang merugikan manusia baik secara langsung maupun tidak langsung. Kerugian secara langsung, apabila pecemaran tersebut secara langsung dan cepat dapat dirasakan akibatnya oleh manusia. Kerugian secara tidak langsung, apabila pencemaran tersebut mengakibatkan lingkungan menjadi rusak sehingga daya dukung lingkungan terhadap kelangsungan hidup manusia menjadi menurun. Kondisinya dapat lebih parah lagi apabila daya dukung lingkungan sudah tidak mampu lagi
Universitas Sumatera Utara
menopang kebutuhan manusia, sehingga malapetaka bagi kehidupan manusia tidak terhindar. Sebagai contoh adalah kesuburan tanah sangat menurun sehingga mengganggu sektor pertanian yang berakibat menurunnya produksi pangan dan juga sumber air minum yang sehat sudah sulit didapatkan sehingga masyarakat kekurangan air untuk kebutuhan hidup sehari-hari (Sunu, 2001). Pada dasarnaya kontaminasi logam dalam tanah pertanian bergantung pada: 1). Jumlah logam yang ada pada batuan tempat tanah terbentuk. 2). Jumlah mineral yang ditambahkan pada tanah sebagai pupuk. 3). Jumlah deposit logam dari atmosfer yang jatuh ke dalam tanah. 4). Jumlah yang terambil pada proses panen ataupun merembes ke dalam tanah yang lebih dalam (Darmono, 2001).
Logam Berat
Logam berat adalah komponen alamiah lingkungan yang mendapatkan perhatian berlebih akibat bahaya yang mungkin ditimbulkan. Bagaimanapun logam berat tersebut berbahaya terutama apabila diserap oleh tanaman, hewan atau manusia dalam jumlah besar. Namun demikian beberapa logam berat merupakan unsur esensial bagi tanaman atau hewan (Nugroho, 2001). Karakteristik daripada logam berat adalah sebagai berikut: 1. memiliki spesifikasi graffiti yang sangat besar. 2. mempunyai nomor atom 22-34 dan 40-5- serta unsur-unsur lantanida dan aktinida. 3. mempunyai respon biokimia khas (spesifik) pada organisme hidup. (Palar, 2008).
Universitas Sumatera Utara
Sedangkan menurut Darmono (1995) sifat logam berat sagatlah unik, yaitu tidak dapat dihancurkan secara alami dan cenderung terakumulasi dalam rantai makanan
melalui
proses
biomagnifikasi.
Pencemaran
logam
berat
ini
menimbulkan berbagai permasalahan diantaranya: 1. Berhubungan dengan estetika (perubahan bau, warna dan rasa air). 2. Berbahaya bagi kehidupan tanaman dan binatang. 3. Berbahaya bagi kesehatan manusia. 4. Mengakibatkan kerusakan pada ekosistem. Sebagian dari logam berat bersifat essensial bagi organisme air untuk pertumbuhan dan perkembangan hidupanya, antara lain dalam pembentukan haemosianin dalam sistem darah dan enzimatik pada biota. Sudarmaji, dkk (2008) mengatakan bahwa diantara semua unsur logam berat, Hg menduduki urutan pertama dalam hal sifat racunnya, dibandingkan dengan logam berat lainnya, kemudian diikuti oleh logam berat antara lain Cd, Ag, Ni, Pb, As, Cr, Sn, Zn. Kandungan logam dalam tanah sangat berpengaruh terhadap kandungan logam pada tanaman yang tumbuh diatasnya, kecuali terjadi interaksi diantara logam itu sehingga terjadi hambatan penyerapan logam tersebut oleh tanaman. Akumulasi logam dalam tanaman tidak hanya tergantung pada kandungan logam dalam tanah, tetapi juga tergantung pada unsur kimia tanah, jenis logam, pH tanah, dan spesies tanaman (Darmono 1995). Pemasok logam berat dalam tanah pertanian antara lain bahan agrokimia (pupuk dan pestisida), asap kendaraan bermotor, bahan bakar minyak, pupuk
Universitas Sumatera Utara
organik,
buangan
limbah
rumah
tangga,
industri,
dan
pertambangan
(Alloway, 1995). Tabel 1. Kisaran Logam Berat Sebagai Pencemar Dalam Tanah dan Tanaman. Unsur Kisaran Kadar Logam Berat Tanah Tanaman ppm As 0,1-40 0,1-5 B 2-100 30-75 F 30-300 2-20 Cd 0,1-7 0,2-0,8 Mn 100-4000 15-200 Ni 10-1000 1 Zn 10-300 15-200 Cu 2-100 4-15 Pb 2-200 0,1-10 Sumber: Soepardi, 1983 dalam Brachia, 2009. Limbah yang biasa mengandung logam berat berasal dari pabrik kimia, listrik dan elektronik, logam dan penyepuhan elektro (electroplating), kulit, metalurgi dan cat serta bahan pewarna. Limbah padat pemukiman juga mengandung logam berat (Yong, et al, 1992). Pestisida juga memberikan masukan logam berat ke dalam tanah. Serapan pestisida oleh tanaman tergantung pada dosis pemberian pestisida, jenis tanah, dan kemampuan tanaman dalam menyerap pestisida (Charlena, 2004). Pemisahan antara unsur yang beracun, yang berdaya guna atau bahkan yang diperlukan oleh tumbuhan tidak dapat dipilahkan secara jelas. Seperti halnya logam berat Fe, Cu dan Zn yang merupakan unsur hara mikro yang diperlukan oleh tumbuhan, namun dalam jumlah banyak akan bersifat racun. Logam Ni dan Cd juga dalam jumlah sedikit diduga menjalankan peran fisiologi penting dalam tumbuhan, namun dalam jumlah lebih banyak akan menjadi racun. Peran Pb sebagai hara tumbuhan juga belum diketahui. Unsur ini merupakan pencemar
Universitas Sumatera Utara
kimiawi utama terhadap lingkungan dan sangat beracun bagi tumbuhan, hewan dan manusia (Mengel and Kirkby, 1987). Tabel 2. Kisaran Umum Konsentrasi Logam Berat pada Pupuk, Pupuk Kandang, dan Kompos (mg/kg). Unsur Pupuk Pupuk Pupuk Kapur Kompos Posfat Nitrat Kandang ppm B 5-115 0,3-0,6 10 Cd 0,1-170 0,05-8,5 0,1-0,8 0,04-0,1 0,01-100 Co 1-12 5,4-12 0,3-24 0,4-3 Cr 66-245 3,2-19 Cu 1-300 Hg 0,01-1,2 0,3-2,9 Mn 40-2000 Mo 0,1-60 1-7 Ni 7-38 7-34 Pb 7-225 2-27 Zn 50-1450 1-42 Sumber: Alloway, 1995.
1,1-55 2-172 0,01-0,36 30-969 0,05-3 2,1-30 1,1-27 15-566
10-15 2-125 0,05 40-1200 0,1-15 10-20 20-1250 10-450
1,8-410 13-3580 0,09-21 0,9-279 1,3-2240 82-5894
Pb (Timbal) Penyebaran logam timbal di bumi sangat sedikit. Jumlah timbal yang terdapat diseluruh lapisan bumi hanyalah 0,0002% dari jumlah seluruh kerak bumi. Jumlah ini sangat sedikit jika dibandingkan dengan jumlah kandungan logam berat lainnya yang ada di bumi (Palar, 2008). Selain dalam bentuk logam murni, timbal dapat ditemukan dalam bentuk senyawa inorganik dan organik. Semua bentuk Pb tersebut berpengaruh sama terhadap toksisitas pada manusia (Darmono, 2001). Soepardi (1983) dalam Charlena (2004) menjelaskan bahwa timbal (Pb) tidak akan larut ke dalam tanah jika tanah tidak masam. Pengapuran tanah mengurangi ketersediaan timbal (Pb) dan penyerapan oleh tanaman. Timbal akan diendapkan sebagai hidroksida fosfat dan karbonat.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3. Jenis-Jenis Batuan Induk Pembentuk Tanah yang Mengandung Logam Berat Pb. Jenis Batuan Pb ppm Ultra basalt 1-14 Basalt 3-6 Granit 18-24 Sabs dan Liat 20-23 Sabs Hitam 20-30 Pasir 10-12 Kapur 5-9 Sumber: Charlena, 2004. 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 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). Cd (Kadmium). Logam Cd atau cadmium mempunyai penyebaran yang sangat luas di alam. Seperti halnya unsur-unsur lainnya terutama golongan logam, logam Cd
Universitas Sumatera Utara
mempunyai sifat fisika dan kimia tersendiri. Logam cadmium ini sangat banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari manusia. Penggunaan Cd dan persenyawaannya ditemukan dalam industri pencelupan, fotografi dan lain-lain (Palar, 2008). Unsur Cd tanah terkandung dalam bebatuan beku sebesar 0,1–0,3 ppm, pada batuan metamorfik sekitar 0,1–1,0 ppm Cd, sedangkan pada bebatuan sedimen mengandung sekitar 0,3–11 ppm. Pada umumnya kandungan dalam tanah (tanah berasal dari hasil proses pelapukan dari bebatuan) 1,0 ppm atau lebih rendah (Alloway, 1995). Sudarmaji, dkk (2008) juga mengatakan bahwa sebagian besar cadmium dalam tanah berpengaruh pada pH, larutan material organik, logam yang mengandung oksida, tanah liat dan zat organik maupun anorganik. Rata-rata kadar cadmium alamiah dikerak bumi sebesar 0,1-0,5 ppm. Tabel 4. Konsentrasi Maksimum Unsur Potensial Meracun yang Diperbolehkan di Tanah Pertanian Sesudah Diberi Limbah Cair. Potensial Maksimum konsentrasi yang diperbolehkan unsur Unsur meracun (mg/kg tanah kering) Meracun pH 5,0-5,5 pH 5,5-6,0 pH 6,0-7,0 pH >7,0 Seng (Zn) 200 250 300 450 Tembaga (Cu) 80 100 135 200 Cadmium (Cd) 3 Plumbum (Pb) 300 Sumber: MAFF, 1993 dalam Sutanto, 2002. Unsur Cd memiliki sifat kimia yang hampir sama dengan Zn terutama dalam proses penyerapan oleh tanaman dan tanah. Namun Cd lebih bersifat racun yang dapat mengganggu aktivitas enzim. Kadar Cd yang berlebihan dalam makanan dapat merusak fungsi ginjal sehingga mengganggu metabolisme Ca dan P, serta menimbulkan penyakit tulang (Mengel dan Kirkby, 1981).
Universitas Sumatera Utara
Cu (Tembaga). Unsur tembaga (Cu), seperti juga unsur-unsur mikro lainnya, bersumber dari hasil pelapukan/pelarutan mineral-mineral yang terkandung dalam bebatuan. Alloway (1995) mengemukakan bahwa ada 10 jenis bebatuan dan 19 mineral utama yang mengandung Cu. Kandungan Cu dalam bebatuan berkisar 2–200 ppm (Adrinao, 1986) dan dalam berbagai mineral berkisar 23–100%. Kebanyakan Cumineral dalam bentuk kristal dan bentuk lainnya lebih mudah larut daripada Cu-tanah. Penambahan Cu ke tanah melalui polusi dapat terjadi pada industriindustri tembaga, pembakaran batubara, pembakaran kayu, minyak bumi, dan buangan di area pemukiman/perkotaan. Unsur yang dapat terekstrak dapat mencapai 5–10 kali pada lahan di wilayah pedesaan. Kabel listrik tegangan tinggi dapat juga mengkontaminasi lahan di bawahnya selebar 20 m (Lahuddin, 2007). Tabel 5. Harkat Cu dalam Tanah. Harkat Sangat Tinggi Tinggi Sedang Rendah Sangat Rendah
ppm >200 75-200 25-75 15-25 < 15
Sumber: Rosmarkam dan Yuwono, 2002. Kelebihan kadar Cu dalam tanah yang melewati ambang batas akan mejadi pemicu terjadinya keracunan khususnya pada tanaman. Kandungannya di dalam tanah antara 2 sampai 250 ppm, sedangkan dalam jaringan tanaman yang tumbuh normal sekitar 5-20 ppm Cu. Kondisi kritis dalam tanah 60-125 ppm, dan dalam jaringan tanaman 5-60 ppm Cu. Pada kondisi kritis pertumbuhan tanaman mulai terhambat sebagai akibat keracunan Cu (Alloway, 1995).
Universitas Sumatera Utara
Zn (Seng). Zn diserap oleh tanaman dalam bentuk ion Zn++ dan dalam tanah alkalis mungkin diserap dalam bentuk monovalen Zn(OH)+. Seperti unsur mikro lain, Zn dapat diserap lewat daun. Kadar Zn dalam tanah berkisar antara 16-300 ppm, sedangkan kadar Zn dalam tanaman berkisar antara 20-70 ppm. Mineral Zn yang ada dalam tanah antara lain sulfida (ZnS), spalerit [(ZnFe)S], smithzonte (ZnCO3), zinkit (ZnO), wellemit (ZnSiO3 dan ZnSiO4) (Rioardi, 2009). Penambahan logam Zn ke tanah melalui polusi umumnya terjadi di daerahdaerah industri peleburan bahan tambang seng. Penelitian-penelitian berdasarkan analisis contoh tanah berasal dari daerah industri logam menemukan kadar Zn sekitar 250–37200 mg/kg (di Inggris), 1665–4245 mg/kg (di Polandia), 400–4245 mg (di Rusia), 1310–1780 mg/kg tanah khususnya pada tanah tergenang di Jepang sedangkan kandungan total Zn tanah rataan hanya sekitar 50 mg/kg tanah. (Alloway, 1995). Tabel 6. Harkat Zn dalam Tanah. Harkat
ppm
Sangat Tinggi Tinggi Sedang Rendah Sangat Rendah
>550 250-500 50-250 20-50 <20
Sumber: Rosmarkam dan Yuwono, 2002. Untuk pertumbuhan, tanaman membutuhkan unsur Zn hanya dalam jumlah sedikit dibandingkan dengan unsur hara makro. Hal ini terlihat dari hasil analisis Zn pada jaringan tanaman berkisar 21–120 ppm dari bahan kering jaringan tanaman yang sehat, bila kandungan 11–25 ppm dikatakan rendah, di
Universitas Sumatera Utara
bawah angka 10 ppm disebut kurang (defisien), dan tinggi atau berlebihan bila kandungan Zn di atas 71 atau 81 ppm (Lindsay, 1972). Ketersediaan Zn dalam tanah dipengaruhi oleh pH tanah, kadar P dalam tanah, bahan organik tanah, adanya lempung dan penggenangan. Bila pH tinggi, maka ketersediaan Zn menurun. Sebaliknya, bila pH tanah rendah Zn tersedia meningkat. Kekahatan Zn umumnya terjadi pada pH tanah alkalis (pH tinggi). Pemupukan
tanah
dapat
menyebabkan
perubahan
pH
tanah
(Rosmarkam dan Yuwono, 2002).
Evaluasi Lahan dan Metode Survey Tanah
Evaluasi Lahan adalah proses pendugaan atau estimasi potensi lahan untuk berbagai alternatif penggunaan dengan mendasarkan pada pembandingan persyaratan penggunaan lahan dengan kualitas lahan (Rayes, 2007). Tujuan dari evaluasi lahan (land evaluation atau land assessment) adalah menentukan nilai potensi suatu lahan untuk tujuan tertentu. Usaha ini dapat dikatakan
melakukan
usaha
klasifikasi
teknis
bagi
suatu
daerah
(Hardjowigeno, 2003). Metode survey tanah ada beberapa macam, salah satu diantaranya adalah metode survey grid. Pada metode survey ini terdapat skema pengambilan contoh tanah secara sistematik yang dirancang dengan mempertimbangkan kisaran spasial autokorelasi yang diharapkan. Jarak pengamatan dibuat secara teratur pada jarak tertentu untuk menghasilkan jalur segi empat (rectangular grid) di seluruh daeah survey. Pengamatan tanah dilakukan dengan pola teratur (interval titik pengamatan berjarak sama pada arah vertikal dan horizontal). Jarak pengamatan
Universitas Sumatera Utara
tergantung dari skala peta. Rayes (2007) juga mengatakan bahwa survey sangat cocok diterapkan pada daerah yang posisi pemetanya sukar ditentukan dengan pasti. Selain itu survey ini sangat dianjurkan pada survey intensif (detail-sangat detail) dan penggunaan hasil interpretasi foto udara sangat terbatas (misalnya pada daerah dengan konfigurasi permukaan kurang beragam/daerah yang relatif datar) atau di daerah yang belum ada foto udaranya.
Universitas Sumatera Utara
