pencemaran tanah dan air

Label: Education Education

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 (CO₂dan 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 CO₂dan CH_4.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.