Pencemaran Tanah dan Air
serta Penanganannya
Diajukan untuk memenuhi salah satu
tugas mata kuliah Biologi Umum
Disusun oleh
Hardianti pratiwi
nim: 1209208043
Jurusan
Pendidikan Kimia/11 A
FAKULTAS
TARBIYAH DAN KEGURUAN
UIN
SUNAN GUNUNG DJATI
BANDUNG
2009/2010
A.
Pencemaran
Tanah dan Air
Pencemaran tanah adalah keadaan dimana bahan kimia buatan manusia
masuk dan mengubah lingkungan tanah alami. Pencemaran ini 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 kendaraan 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,
terdapu 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 dampak berlangsung kepada manusia ketika bersentuhan atau dapat
mencemari air tanah dan udara di atasnya.
Pencemaran air adalah suatu perubahan keadaan di suatu tempat
penampungan air seperti danau, sungai, lautan dan air tanah akibat aktivitas
manusia.
B. Dampak Pencemaran Tanah
·
Dampak pencemaran tanah terhadap kesehatan tergantung pada tipe
polutan, jalur masuk ke dalam tubuh dan kerentanan populasi yeng terkena.
Kromium, berbagai macam pestisida dan herbisida merupakan bahan karsinogenik
untuk semua populasi. Timbal sangat berbahaya pada anak-anak, karena dapat
menyebabkan kerusakan otak, serta kerusakan ginjal pada seluruh populasi. Air
raksa dan siklodiena dikenal dapat menyebabkan kerusakan ginjal, beberapa
bahkan tidak dapat diobati. PCB dan siklodiena terkait pada keracunan hati.
Organofosfat dan karmabat dapat menyebabkan gangguan pada saraf otot. Berbagai
pelarut yang mengadug klorin merangsang perubahan pada hati dan ginjal serta
penurunan sistem saraf pusat. Terdapat beberapa macam dampak kesehatan yang
tampak seperti sakit kepala, pusing, letih, iritasi mata dan ruam kulit untuk
paparan bahan kimia yang disebut di atas. Yang jelas, pada dosis yang besar,
pencemaran tanah dapat menyebabkan kematian.
·
Pencemaran tanah juga memberikan dampak terhadap ekosistem.
Perubahan kimiawi tanah yang radikal dapat timbul dari adanya bahan kimia
beracun/berbahaya bahkan pada dosis yang rendah sekalipun. Perubahan ini dapat
menyebabkan perubahan metabolisme dari mikroorganisme endemik dan anttropoda yang
hidup di lingkungan tanah tersebut. Akibatnya bahkan dapat memusnahkan beberapa
spesies primer dari rantai makanan, yang dapat member akibat yang besar
terhadap predator atau tingkatan lain dari rantai makanan tersebut. Bahkan jika
efek kimia pada bentuk kehidupan terbawah tesebut rendah, bagian bawah piramida
makanan dapat menelan bahan kimia asing yang lama-kelamaan akan tekonsentrasi
pada makhluk-makhluk penghuni piramida atas. Banyak dari efek-efek ini terlihat
pada saat ini, seperti konsentrasi DDT pada burung menyebabkan rapuhnya
cangkang telur, meningkatnya tingkat kematain anakan dan kemungkinan hilangnya
spesies tersebut.
·
Dampak pada pertanian
teruttama perubahan metabolisme tanaman yang pada akhirnya dapat menybabkan
penurunan hasil pertanian. Hal ini dapat menyebabkan dampak lanjutan pada
konservasi tanaman dimana tanaman tidak mampu menahan lapisan tanah dari erosi.
Beberapa bahan pencemar ini memiliki waktu paruh yang panjang dan pada kasus lain bahan-bahan
kimia derivative akan terbetuk dari bahan pencemar tanah utama.
C.
Cara Penanganan
a)
Remediasi
Remediasi adalah kegiatan unuk membersihkan permukaan tanah yang
tercemar. Ada dua jenis remediasi tanah, yaitu in-situ (on-site) dan ex-situ
(off-site). Pembersihan on-site adalah pembersihan di lokasi. Pembersihan ini
lebih murah dan mudah, terdiri dari pembersihan, venting (injeksi) dan
bioremidiasi. Pembersihan off-site meliputi peggalian tanah yang tercemar dan
kemudia dibawa ke daerah yang aman. Setelah itu di daerah aman, tanah tersebut
dibersihkan dari zat pencemar. Caranya yaitu, tanah tersebut disimpan di
bak/tanki yang kedap, kemudian zat pembersih dipompakan ke bak/tanki tersebut.
Selanjutnya zat pencemar dipompakan keluar dari bak yang kemudian diolah dengan
instalasi pengolah air limbah. Pembersihan off-site ini jauh lebih mahal dan
rumit. Pencemaran air adalah suatu perubahan keadaan di suatu tempat
penampungan air seperti danau, sungai, larutan dan air tanah akibat aktivitas
manusia.
Walaupun fenomena alam seperti gunung berapi, badai, gempa bumi
juga mengakibatkan perubahan yang besar terhadap kualitas air, hal ini tidak
dianggap sebagai pencemaran.
Pencemaran air dapat disebabkan oleh berbagai hal dan memiliki
karakteristik yang berbeda-beda, seperti:
·
Meningkatnya kandungan nutrient dapat mengarah pada eutrofikasi.
·
Sampah organik seperti air comberan meyebabkan peningkatan
kebutuhan oksigen pada air yang menerimanya yang megarah pada berkurangnya
oksigen yang dapat berdampak parah terhadap seluruh ekosistem.
·
Industri membuang berbagai macam polutan ke dalam air limbahnya
seperti logam berat, toksin organik, minyak, nutrient dan padatan. Air limbah
tersebut memiliki efek termal, terutama
yang dikeluarkan oleh pembangkit listrik, yang dapat juga mengurangi oksigen
dalam air.
D.
Bioremidiasi
Bioremediasi yaitu merupakan suatu teknologi inovatif pengolahan
limbah, yang dapat menjajdi teknologi alternative dalam menangani pencemaran
yang diakibatkan oleh kegiatan pertambangan di Indonesia. Bioremediasi ini
teknik penanganan limbah atau pemulihan lingkungan, dengan biaya operasi yang
relatif murah, serta ramah dan aman bagi lingkungan. Bioremediasi adalah proses
pembersihan pencemaran tanah dengan menggunakan mikroorganisme (jamur,bakteri).
Bioremediasi bertujuan untuk memecah atau mendegradasi zat pencemar menjadi
bahanyang kurang atau tidak beracun (CO2 dan H2O).
Bioremidiasi merupakan penggunaan mikroorganisme untuk mengurangi
polutan di lingkungan. Saat bioremidiasi terjadi, enzim-enzim yang diproduksi
oleh mikroorganisme memodifikasi polutan beracun dengan mengubah struktur kimia
polutan tersebut, sebuah peristiwa yang disebut biotransformasi. Pada banyak
kasus, biotransformasi berujung pada biodegradasi, dimana polutan beracun
terdegradasi, strukturnyamenjadi tidak kompleks, dan akhirnya menjadi metabolit
yang tidak berbahaya dan tidak beracun.
Sejak tahun 1900an, orang-orang sudah menggunakan mikroorganisme
untuk mengolah air pada saluran air. Saat ini, bioremidiasi telah berkembang
pada perawatan limbah buangan yang berbahaya (senyawa-senyawa kimia yang sulit
untuk didegradasi), yang biasanya dihubungkan dengan kegiatan industri. Yang
termasuk dalam polutan-polutan ini antara lain logam-logam berat, petroleum
hidrokarbon, dan senyawa-senyawa organik terhalogenasi seperti pestisida,
herbisida, dan lain-lalin. Banyak aplikasi-aplikasi baru menggunakan
mikroorganisme untuk mengurangi polutan yang sedang diujicobakan. Bidang
bioremediasi saat ini telah didukung oleh pengetahuan yang lebih baik mengenai
bagaimana polutan dapat didegradasi oleh mikroorganisme, identifikasi
jenis-jenis mikroba yang baru dan bermanfaat,dan kemampuan untuk meningkatkan
bioremediasi melalui teknologi genetik. Teknologi
genetik molecular sangat penting untuk mengidentifikasi gen-gen yang mengkode
enzim yang terkait pada bioremediasi. Karakterisasi dari gen-gen yang bersangkutan
dapat meningkatkan pemahaman kita tentag bagaimana mikroba-mikroba memodifikasi
polutan beracun menjadi tidak berbahaya.
Strain atau jenis mikroba rekombinan yang diciptakan di
laboratorium dapat lebih efisien dalam mengurangi polutan. Mikroorganisme rekombinan
yang diciptakan dan pertama kali dipatenkan adalah bakteri “pemakan minyak”.
Bakteri ini dapat mengoksidasi senyawa hidrokarbon yang umumya ditemukan pada
minyak bumi. Bakteri tersebut tumbuh lebih cepat jika dibandingkan
bakteri-bakteri jenis lain yang alami atau bukan yang diciptakan di
laboratorium yang telah diujicobakan. Akan tetapi, penemuan tersebut belum
berhasil dikomersialkan karena strain rekombinan ini hanya dapat megurai
komponen berbahaya dengan jumlah yang terbatas. Strain inipun belum mampu untuk
mendegradasi komponen-komponen molecular yang lebih berat yang cenderung
bertahan di lingkungan.
Ada dua jenis bioremediasi, yaitu in-situ (on-site) dan ex-situ
(off-site). Bioremediasi on-site yaitu
pembersihan di lokasi, pembersihan ini lebih murah dan mudah terdiri dari
pembersihan, venting (injeksi), dan bioremediasi. Sedangkan bioremediasi
ex-situ melipui penggalian tanah yang tercemar kemudian dibawa ke daerah yang
aman, tanah tersebut dibersihkan dari zat pencemar. Caranya yaitu tanah
tersebut disimpan di bak/tanki yang kedap, kemudian zat pembersih dipompakkan
ke bak/tanki tersebut. Selanjutnya zat pencemar dipompakkan keluar dari
bak yang kemudian diolah dengan
instalansi pengolah air limbah. Kelemahan bioremediasi ex-situ ini jauh lebih
mahal dan rumit, sedangkan keunggulannya yaitu proses lebih cepat dan mudah
untuk dikontrol, mampu meremediasi jenis kontaminan dan jenis tanah yang lebih
beragam. Proses remediasi harus memperhatikan antara lain temperature tanah,
pH, kelembaban tanah, sifat dan struktur geologis lapisan tanah, lokasi sumber
pencemar, ketersediaan air, nutrient (N,P,K), perbandingan C : N kurang dari 30
: 1, da ketersediaan oksigen.
Ada 4 teknik dasar yang biasa digunakan dalam bioremediasi:
1.
Stimulasi aktivitas mikroorganisme asli (di lokasi tercemar) dengan
penambahan nutrient, pengaturan kondisi redoks, optimasi pH, dan sebagainya.
2.
Inokulasi (penanaman) mikroorganisme di lokasi tercemar, yaitu
mikroorganisme yang memiliki kemampuan biotransformasi khusus.
3.
Penerapan immobilized enzymes
4.
Penggunaan tanaman (phytoremedation) untuk menghilangkan atau
mengubah pencemar.
Contoh bioremediasi bagi lingkungan yang tercemar minyak bumi. Yang
pertama dilakukan adalah mengaktifkan bakteri alami pengurai minyak bumi yang
ada dalam tanah yang mengalami pencemaran tersebut. Bakteri ii kemudian akan
meguraikan limbah minyak bumi yang telah dikondisikan sedemikian rupa sehingga
sesuai dengan kebutuhan hidup bakteri tersebut. Dalam waktu yang cukup singkat
kandungan minyak akan berkurang dan akhirnya hilang, inilah yang disebut sistem
bioremediasi.
Jenis-jenis
bioremediasi adalah sebagai berikut:
a)
Biostimulasi
Nutrient dan
oksigen, dalam bentuk cair atau gas, ditambahkan ke dalam air atau tanah yang
tercemar untuk memperkuat pertumbuhan dan aktivitas bakteri remediasi yang
telah ada di dalam air atau tanah tersebut.
b)
Bioaugmentasi
Mikroorganisme
yang dapat membantu membersihkan kontaminan tertentu ditambahkan ke dalam air
atau tanah yang tercemar. Cara ini yang paling sering digunakan dalam
menghilangkan kontaminasi di suatu tempat. Namun ada beberapa hambatan yang
ditemui ketika cara ini digunakan. Sangat sulit untuk mengontrol kondisi situs
yang tercemar agar mikroorganisme dapat berkembang dengan optimal. Para ilmuwan
belum sepenuhnya mengerti seluruh mekanisme yang terkait dalam bioremediasi,
dan mikroorganisme yang dilepaskan ke lingkungan yang aisng kemungkinan sulit
untuk beradaptasi.
c)
Bioremediasi Intrinsik
Bioremediasi jenis ini terjadi secara alami di dalam air atau tanah
yang tercemar.
Di masa yang
akan datang, mikroorganisme rekombinan dapat menyediakan cara yang efektif
untuk mengurangi senyawa-senyawa kimiawi yang berbahaya di lingkungan kita.
Bagaimanapun, pendekatan itu membutuhkan penelitian yang hati-hati berkaitan
dengan mikroorganisme rekombinan tersebut, apakah efektif dalam mengurangi
polutan, dan apakah aman saat mikroorganisme itu dilepskan ke lingkungan.
E.
Penanganan Limbah
dengan Bioremediasi
Limbah adalah bahan sisa pada suatu kegiatan dan atau proses produksi,
termasuk di sini limbah B3. Limbah dapat dibedakan berdasarkan nilai
ekonomisnya dapat digolongkan dalam 2 golongan yaitu:
1.
Limbah yang memiliki nilai ekonomis limbah yang dengan proses lebih
lanjut/diolah dapat memberikan nilai tambah. Contohnya: limbah dari pabrik gula
yaitu tetes, dapat dipakai sebagai bahan baku pabrik alkohol, ampas tebunya
dapat dijadikan bubur pulp dan dipakai untuk pabrik kertas. Limbah pabrik tahu
masih banyak mengadug protein dapat dimanfaatkan sebagai media untuk pertumbuhan
mikroba misalnya untuk produksi Protein Sel Tunggal (PST) atau untuk alga,
missal Chlorella sp.
2.
Limbah non ekonomis limbah yang tidak akan memberikan nilai tambah
walaupun sudah diolah, pengolahahn limbah ini sifatnya untuk mempermudah sistem
pembuangan. Contohnya: limbah pabrik tekstik yang biasanya terutama berupa
zat-zat pewarna.
Berdasarkan sifatnya limbah dapat dibedakan menjadi:
1.
Limbah padat adalah hasil buangan industri yang berupa padatan,
lumpur, bubur yang berasal dari sisa kegiatan dan atau proses pengolahan.
Contohnya: limbah dari pabrik tapioca yang berupa onggok, limbah dari pabrik
gula berupa bagase, limbah dari pabrik pengalengan jamur, limbah dari industri
pengolahan unggas, dan lain-lain. Limbah padat dibagi 2, yaitu:
a.
Dapat didegradasi, contohnya sampah bahan organik, onggok.
b.
Tidak dapat didegradasi contoh plastic, kaca, tekstil, potongan
logam.
2.
Limbah cair adalah sisa usaha dan atau kegiatan yag berwujud cair.
Contohnya
antara lain: limbah dari pabrik tahu dan tempe yang banyak mengandung protein,
limbah dari industri pengolahan susu.
3.
Limbah gas/asap adalah sisa dari proses usaha dan atau kegiatan
yang berwujud gas/asap.
4.
Contohnya: limbah dari pabrik semen Proses Pengolahan limbah dapat
dilakukan dengan cara :
a)
Proses pengolahan secara aerobic :
Prinsip
pengolahan secara aerobic adalah meguraikan secara sempurna senyawa organik
yang berasal dari buangan di dalam periode waktu yang relative singkat.
Penguraian dilakukan terutama oleh bakteri dan hal ini dipegaruhi oleh :Jumlah
sumber nutrient dan Jumlah oksigen
Contoh dari proses pengolahan limbah secara aerobic antara lain :
·
Lumpur aktif (Activated Sludge), Lumpur adalah materi yang tidak
larut yang selalu nampak kehadirannya di dalam setiap tahap pengolahan,
tersusun oleh serat-serat organik yang kaya akan selulosa dan di dalamnya
terhimpun kehidupan mikroorganisme.
·
Saringan trickling (Trickling Filter), Merupakan suatu bejana yang
tersusun oleh lapisan materi kasar, keras dan kedap air. Kegunaanya untuk
mengolah air buangan dengan mekanisme aliran air yang jatuh dan mengalir
perlahan-lahan melalui lapisan batu untuk kemudian disaring.
Saringan trickling memiliki 3 sistem utama yaitu:
1)
Distributor
2)
Pengolahan
3)
Pengumpul
·
Kolam oksidasi/stabilisasi (Oxidation Ponds)
Kolam ini tidak
memerlukan biaya yang mahal. Terdapat beberapa kolam yang utama digunakan yaitu
fakultatif kolam maturasi, dan kolam anaerob. Kelebihan kolam ini:
a)
Beban BOD pada kadar rendah dapat menghasilkan kualitas efluen
sehingga 97%.
b)
Alga yang hidup dalam kolam mempunyai potensi sebagai sumber
protein yang tinggi dan dapat digunakan untuk perikanan. Ikan dapat dibiakkan
dalam kolam maturasi.
c)
Kolam pengoksidaan juga dapat digunakan utuk mengolah air sisa
industri dan air yang mengandung loam berat. Pengoprasiannya mudah. Kebutuhan
pengoprasiannya minimum. Kekurangan kolam pengoksidaan, yaitu:
-
Kolam pengoksidaan ini untuk mengalirkan efluen dengan kepekatan
suspended solis (SS) dan BOD yang tinggi.
-
Pengeluaran bau yang busuk mengganggu penduduk yang itnggal di
sekitar kolam ini. Hal ini terjadi jika tidak ada cahaya matahari (ketika hujan
dan waktu malam).
-
Untuk membuat kolam pengoksidaan diperlukan kawasan yang luas jika
dibandingkan dengan sistem konvensional yang lain. Sehingga tidak sesuai jika
dibuat di kawasan yang tanahnya mahal.
Pencernaan Aerobik
v
Parit Oksidasi (Oxidation Ditch)
Dibandingkan
dengan proses lumpur aktif konvensional, oxidation ditch mempunyai beberapa
kelebihan, yaitu :
·
Efisiensi penurunan BOD dapat mencapai 85%-90% (dibandingkan
80%-85%) dan lumpur yang dihasilkan lebih sedikit.
·
Selain efisiensi yang lebih tinggi (90%-95%)
v
Karusel
v
Perabukan Cairan
Merupakan suatu proses penanganan limbah organik yang pekat secara
aerobik dimana energi yang berasal dari oksidasi limbah dilakukan oleh
mikroorganisme dihasilkan pada suhu operasi yang dinaikkan. Naiknya suhu akan
menyebabkan kekentalan padatan total tertinggi menurun (di bawah kondisi
aerob), meningkatkan laju reaksi oleh mikroorganisme dan membantu menghasilkan
stabilitas bahan organik yang cepat dan detuksi pathogen. Keberhasilan proses
perabukan cairan ditentukan oleh aerob yang dapat memindahkan oksigrn yang
cukup untuk memenuhi kebutuhan oksigen dari campuran cairan yang pekat. Proses
ini digunakan pada rabuk sapi, babi dan susu.
v
Kontraktor biologic berputar (rotating biological contractor)
Analog dengan rotating trickling filter/penyaring menetes berputar.
Digunakan antara lain untuk menangani limbahkota, air limbah yang berasal dari
industry pengemasan daging, susu dan keju, minuman keras dan anggur, produksi
babi dan unggas, pengolahan sayuran dan industry perekat kertas.
Proses Pengolahan secara Anaerobik
Proses penolahan secara anaerobic terjadi disebabkan oleh adanya aktivitas
mikroorganisme pada saat tidak ada oksigen bebas. Senyawa berbentuk anorganik
atau organik pekat yang umumnya berasal dari industry sukar atau lambat sekali
untuk diolah secara aerobik maka pengolahan dilakukan secara anaerobic. Hasil
akhir pengolahan secara anaerobic adalah CO2 dan CH4. Tahapan
yang terjadi dalam proses anaerobic adalah:
-
Fermentasi dalam stadia asam
-
Regressi dalam stadia asam
-
Fermentasi dalam stadia basa
Prinsip proses pengolahan secara anaerobic adalah menghilangkan
atau medegradasi bahan karbon organik dalam limbah cair atau sludge. Keuntungan
proses secara anaerobic adalah tidak membutuhkan energi untuk aerasi, lumpur
atau sludge yang dihasilkan sedikit, polutan yang berupa bahanorganik (missal:
polisakarida, protein dan lemak) hampir semuanya dikonversi ke bentuk gas metan
(biogas) yang memiliki nilai kalor cukup tinggi. Sedangkan kelemahan proses
pegolahan cara anaerobic adalah pada kemampuan pertumbuhan bakteri metan yang
sangat rendah,sehingga membutuhkan waktu yang lebih panjang antara dua sampai
lima hari untuk penggandaannya, sehingga diperlukan reactor yang bervolume
cukup besar.
Proses degradasi dalam
pengolahan seca anaerobic tersebut dibagi dalam beberapa tahap:
-
Hidrolisis molekul organik polimer.
-
Fermentasi gula dan asam amino.
-
B- osidasi anaerobic asam lemak rantai panjang
alcohol.
-
Oksidasi anaerobic produk antara seperti asam lemak
kecuali asam asetat.
-
Dekarboksilasi asam asetat menjadi metan.
-
Oksidasi hydrogen menjadi metan.
Kecepatan degradasi
biopolymer tergatung pada jumlah jenis bakteri yang ada dalam reaktor,
efisiensi dalam mengubah substrat dengan kondisi-kondisi waktu tinggal substrat
di dalam reaktor, kecepatan air efluen, temperature dan pH di dalam bioreaktor
maka reaksi kecepatan terbatas, akan
cenderung membentuk metan dari asam asetat dan dari asam lemak dengan kondisi
stabil atau steady state. Faktor lain yang mempengaruhi proses antara lain
waktu tinggal atau lamanya substrat berada dalam suatu reaktor sebelum
dikeluarkan sebagai supematan atau digested sludge (efluen). Minimum waktu
tinggal harus leih besar dari waktu generasi metan sendiri, supaya
mikroorganisme didalam reaktor atau wash out. Penanganan limbah
secara anaerobic ada 4 jenis proses, yaitu:
·
Cara konvensional
·
Proses Dua Tahap
·
Proses Dua Tahap dengan Daur Ulang Padatan
·
Proses Menggunakan Saringan Anaerobik (Loehr, 1977)
Contoh pengolahan
secara anaerobic : lagun anaerobic, digester dan filter anaerobik.
