BAGIAN 5: GEOSPHERE DAN SOIL CHEMISTRY - 5 geosphere soil chemistry

30 

Teks penuh

(1)

KIMIA LINGKUNGAN

KIMIA LINGKUNGAN

BAGIAN 5:

GEOSPHERE

DAN

(2)

Pendahuluan

Pendahuluan

 Geosphere adalah bumi tempat manusia mengambil makanan, mineral dan fuel

(3)

Pendahuluan

Pendahuluan

Geosphere ( tanah) mampu menetralkan atau

menguraikan zat polutan yang masuk melalui

proses kimia atau biokimia,

a. proses oksidasi reduksi

b. proses hidrolisis

d. reaksi asam-basa

e. Presifitasi

d. Sorpsi (penyerapan )

(4)

Definisi

Definisi

 Kimia lingkungan lebih fokus terhadap lapisan

lithosphhere

 Lithosphere terdiri dari :

a. lapisan kulit terluar ( outer mantle) b. kerak bumi ( earth crust)

 Kerak bumi terdiri dari batuan ( rock)

 Batuan tersusun dari mineral-mineral

 Mineral adalah padatan anorganik yang terjadi karena

(5)

Struktur dan sifat mineral

Struktur dan sifat mineral

Sifat mineral dalam tanah sangat ditentukan oleh

struktur kristal atom pembentuk mineral

dan komposisi kimia atau formula kimia .

Struktur kristal mineral adalah bagaimana

atom-atom pembentuk mineral tersebut saling

berikatan membentuk suatu struktur tertentu.

Untuk menentukan struktur kistral suatu mineral

(6)

Mineral

Mineral

 Telah ditemukan lebih dari 2000 jenis mineral  Hanya 25 jenis kristal sebagai pembentuk batuan  Elemen terbanyak dalam mineral adalah

(7)

CLAY ( Tanah liat atau lempung)

CLAY ( Tanah liat atau lempung)

 Clay adalah jenis mineral silikat yang juga mengandung

aluminum

 Clay merupakan adalah komponen inorganik yang penting

dalam tanah (soil)

 Clay mempunyai kemampuan mengikat air

 Clay mempunyai kemampuan mempertukarakan kation

 Clay didefinisikan sebagai microcrystalline secondary

(8)

Pembagian mineral clay

Pembagian mineral clay

Clay dibedakan satu dengan lainnya berdasarkan

a. Formula kimianya

b. Struktur kristalnya

c. sifat fisik dan kimia

Clay di bagi dalam 3 ( tiga) kelompok

a. Montmorillonite Al2(OH)2Si4O10

b. Illite

(9)

Clay

Clay

Sebagian besar clay mengandung kation Na, K,

Mg, Ca dan Fe

Kation-kation tersebut di ikat oleh clay agar tidak

terlindikan oleh air hujan , sehingga tetap dalam

tanah sebagai nutrien tanaman.

Contoh clay adalah kaollinite yang terbentuk dari

penguraian batuan kalium feldspar

2 K Al Si3O8 + 3 H + 9 H2O---

(10)

Struktur kristal Kaollinite

Struktur kristal Kaollinite

Terdiri dari lapis Silikon oksida

setiap atom Silikon dikelilingi 3 atom oksigen

( bentuknya tetrahedral)

Terdiri dari lapis aluminum oksida

(11)

Soil (tanah)

Soil (tanah)

 Soil adalah campuran dari - mineral-mineral

- material organik - air (water)

yang berguna untuk mendukung pertumbuhan tanaman

 Senyawa organik dalam tanah terdiri dari biomassa tanaman yang terurai dengan variaso tingkat penguraian

 Tanah mengandung bakteri, fungi, animal  Tanah mengandung udara ( gas)

 Tanah terdiri dari

(12)

Pembagian lapisan tanah

Pembagian lapisan tanah

 Top soil (Horison A)

- Aktifitas biologis maksimum

- Banyak mengan dung senyawa organik - kation dan logam dalam top soil dapat terlindikan

 Subsoil ( Horison B)

Bagian yang menerima lindi organik, kation dan logam dari top soil

 Batuan ( Horison C)

(13)

Kategori ukuran partikel tanah

Kategori ukuran partikel tanah

berdasarkan United Classification System

berdasarkan United Classification System

Ukuran partikel tanah dibagi dalam 4 kategori

a. Gravel ( 2 – 60 mm)

b. Sand ( 0.06 – 2 mm)

(14)

Air dalam tanah

Air dalam tanah

 Air adalah bagian dari sistem 3 fasa dalam tanah yaitu

sistem fasa solid-liquid-gas dalam tanah .

 Air merupakan media transport nutrien dari tanah menuju

akar tanaman sampai ke daun , kemudian menguap ke atmosfer ( transpirasi).

 Keberadaan nutrien dalam air tergantung kepada gradien

konsentrasi dan gradien potensial listrik

 Air mengisi porositas dari tanah, dan partikel tanah

mengikat molekul dengan kuat.

 Untuk tanah yang kaya senyawa organik, mungkin akan

(15)

Air dalam tanah

Air dalam tanah

 Air terikat kuat pada permukaan patikel clay dalam

tanah , karena ratio luas permukaan terhadap volume partikel clay yang tinggi.

 Pengaruh air dalam tanah adalah penurunan nilai pE

oleh zat organik yang terurai oleh mikro organisme ,

maka kondisi redoks dalam tanah menjadi lebih reduksi .

 Penurunan pE menyebabkan Fe dan Mn tereduksi menjadi

Fe(II) dan Mn(II) yang mudah larut dan akan termobilisasi.

 Fe (II) dan Mn(II) pada konsentrasi tinggi merupakan

(16)

Udara dalam tanah

Udara dalam tanah

 35% dari volume pore tanah adalah udara

 Udara normal mengandung

21% O2 dan 0,03% CO2

 Komposisi udara di dalam tanah berbeda dengan udara

normal , karena adanya penguraian zat organik oleh

mikroorganisme menghasilkan gas CO2, maka kadar O2 dalam tanah hanya 15% dan CO2 meningkat menjadi beberapa persen .

(17)

Senyawa inorganik dalam tanah

Senyawa inorganik dalam tanah

 Pelapukan batuan dan mineral menghasilkan senyawa

inorganik dalam tanah yang berupa koloidal inorganik

 Koloidal inorganik sebagai tempat penyimpan air dan

nutrien yang dibutuhkan tanaman.

 Koloidal inorganik dapat mengadsorpsi senyawa beracun (

detoksifikasi)

 Kemampuan akar tanman mengambil nutrien

menyangkut interaksi komplek antara fasa air dan fasa inoragnik yaitu :

fasa antar muka mineral-air

(18)

Mineral dalam tanah.

Mineral dalam tanah.

 Mineral yang umum terdapat dalam tanah adalah:

a. Quart ( SiO2)

b. Orthoclase ( KALSi3O8) c. Albite ( NaAlSi3O8)

d. Epidote ( 4CaO. 3(AlFe)2O3.6SiO2.H2O) e. Geothite ( FeO(OH)

(19)

Zat organik dalam tanah

Zat organik dalam tanah

 Zat organik dalam tanah kira-kira 5%

 Zat organik sebagi sumber makanan mikroorganisme

 Zat organik memberikan kontribusi terhadap pelapukan

mineral contohnya:

ion oxalat hasil penguraian zat organik oleh jamur dapat melarutkan mineral dalam tanah seperti besi dan

Aluminum.

 Beberapa jamur dapat menguraikan zat organik

membentuk asam sitrat , sebagai senyawa pengkompleks yang dapat bereaksi dengan mineral silikat dan

(20)

Major Classes of organic compounds in

Major Classes of organic compounds in

soil

soil

Humus , berasal dari penguraian tanaman

banyak mengandung C, H dan O

Fats,resin dan waxes

Saccharide

N-organik

P-organik

(21)

Soil Humus

Soil Humus

 Humus adalah hasil penguraian tumbuhan oleh

mikrorganisme

 Humus diklasifikasikan berdasarkan kelarutannya dalam

basa

 Humus mempunyai berat molekul tinggi , sebagai

polielektrolit , mampu mengikat logam dalam tanah , sebagai buffer dalam tanah

 Kemampuan mengikat molekul air bertamabh dengan

(22)

Geochemistry

Geochemistry

 Geochemistry adalah berhubungan dengan spesi kimia ,

reaksi dan proses yang terjadi di dalam lithosphere akibat berinteraksi dengan atmosphere dan hydrosphere

 Salah satu dampak dari interaksi tersebut adalah

pelapukan ( weathering )

 Pelapukan dibedakan atas :

a. Pelapukan akibat proses fisik ( temperatur, kelembaban)

(23)

Pelapukan proses kimia

Pelapukan proses kimia

 Pelapukan proses kimia menyangkut kesetimbangan

batuan – air – mineral

 Mekanisme reaksi kimia yang terlibat dalam pelapukan

adalah : presifitasi, reaksi asam-basa, reaksi kompleks, reaksi hidrolisis dan redoks.

 Pelapukan semakin cepat dengan adanya air.

a. Air secara aktif sebagai pelapukan mineral b. Air pembawa spesi kimia ke batuan

(24)

Reaksi pelapukan batuan

Reaksi pelapukan batuan

Reaksi hidrasi /dehidrasi

Dissolution /pelarutan

Oksidasi

Pelarutan dengan hidrolisis

Hidrolisis asam

(25)

The Soil Solution

The Soil Solution

 The Soil Solution adalah bagian dari tanah yang berupa

larutan/ cairan yang banyak menganddung materi terlarut hasil dari reaksi kimia atau biokimia dan pertukaran dari atmosfer dan hidrosphere

 Sebagai media transportasi spesi kimia dari dan ke

batuan

 Sebagai media transportasi nutrien untuk tanaman

 Mineral yang umum terdapat dalam the soil solution

(26)

Reaksi asam-basa dan ionexchange

Reaksi asam-basa dan ionexchange

dalam tanah

dalam tanah

 Tanah mempunyai kemampuan mempertukarkan kation .

 Banyaknya kation yang dapat dipertukarkan oleh sejumlah berat tanah adalah CEC

 CEC = Cation Exchangeable Capacity

meq kation/ 100 gram tanah ( kering) .

 Reaksi pertukaran kation di dalam tanah disebabkan oleh a. Muatan negatif yang terdapat pada mineral tanah

b. Senyawa organik ( humic acid) mengandung gugus karboksilat dan gugus lainnya yang bermuatan negatif.

(27)

Pembentukan asam dalam tanah

Pembentukan asam dalam tanah

Oksidasi pyrite di alam tanah akan menghasilkan

asam sulfat

FeS + 7/2 O2 + H2O --

Fe + 2H + 2 SO4

Fenomena pembentukan asam sulfat ini banyak

terjadi di dalam pertambangan yang dikenal

dengan air asam tambang

(28)

Pengaturan keasaman tanah

Pengaturan keasaman tanah

Tanaman memerlukan pH tanah yang netral,

untuk tanah yang asam dapat dinetralkan dengan

penambahan CaCO3 atau kapur .

Untuk daerah yang curah hujannya rendah, tanah

akan semakin basa, untuk menurukan pH

(29)

Zat pencemar dalam tanah

Zat pencemar dalam tanah

 Tanah banyak menerima zat pencemar

a. SO2 dan NOx di atmosfer -- hujan asam

b. CO dikonversi menjadi CO2

c. Pb-Partikulat jatuh ke permukaan tanah d. Leachate dari TPA

f. Pemberian pestisida untuk pertanian g. dari sektor industri dll

 Akibat pencemaran tanah akan menyebakan pencemaran

(30)

Degradasi pestisida dalam tanah

Degradasi pestisida dalam tanah

Degradasi secara kimia

Figur

Memperbarui...

Referensi

Memperbarui...

Related subjects :