Studi Kinetika Degradasi Paraquat (ion 1,1 â dimetil â 4,4â bipiridiondiklorida) dalam Lingkungan Tanah persawahan Boyolali Jawa Tengah.

(1)

STUDI KINETIKA DEGRADASI PARAQUAT (ION

1,1’-DIMETIL-4,4’-BIPIRIDIONDIKLORIDA) DALAM

LINGKUNGAN TANAH PERSAWAHAN BOYOLALI

JAWA TENGAH

TUGAS AKHIR II

Diajukan Dalam Rangka Penyelesaian Studi Strata I Untuk Mencapai Gelar Sarjana Sains

Oleh :

HERY MULYONO NIM : 4304990007

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

(2)

ii

PERSETUJUAN PEMBIMBING

Tugas Akhir ini telah disetujui oleh Pembimbing untuk diajukan ke Sidang Panitia Ujian Akhir Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang.

Semarang, Februari 2007

Pembimbing I Pembimbing II

Drs. Kasmui, M. Si. Drs. Soeprodjo, M. S.

(3)

iii

dimetil–4,4’-bipiridiondiklorida) dalam Lingkungan Tanah Persawahan Boyolali Jawa Tengah, telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Tugas Akhir Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang pada :

Hari : Tanggal :

Panitia Ujian

Ketua Sekretaris

Drs. Kasmadi Imam S., M.S. Drs. Sigit Priatmoko M. Si.

NIP. 130781011 NIP. 131965839

Anggota Penguji

Penguji I Penguji II

Drs. Sigit Priatmoko M. Si. Drs. Kasmui, M. Si.

NIP. 131965839 NIP. 131931625

Penguji III

Drs. Soeprodjo, M. S.

(4)

iv ABSTRAK

Mulyono, Hery. 2007. : Studi Kinetika Degradasi Paraquat (ion 1,1 – dimetil – 4,4’ bipiridiondiklorida) dalam Lingkungan Tanah persawahan Boyolali Jawa Tengah. Tugas Akhir II. Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang. Pembimbing :

I. Drs. Kasmui, M. Si., II. Drs. Soeprodjo, M. S.

Telah dilakukan penelitian tentang kinetika degradasi paraquat di lingkungan tanah Boyolali Jawa Tengah. Penelitian ini dilakukan dengan menyelidiki proses degradasi paraquat dalam kondisi terpapar sinar matahari (terang) dan dalam kondisi tidak terpapar sinar matahari (gelap) selama 18 hari. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen. Sebagai variabel bebas adalah waktu reaksi dengan selang 0, 3, 6, 9, 12, 15, dan 18 hari. Variabel terikatnya adalah jenis musim (intensitas sinar matahari) dan panjang gelombang serapan maksimum (620,25). Data yang diperoleh diolah dengan analisis regresi linear untuk mengetahui orde reaksi dan konstanta laju reaksi, sehingga di dapat kinetika degradasi paraquat yang terjadi. Dari penelitian diperoleh bahwa fotodegradasi memegang peranan penting dalam degradasi paraquat. Paraquat yang terpapar sinar matahari selama 18 hari (8 jam/hari) mengalami degradasi hingga mencapai 49,21 % sedangkan paraquat pada kondisi gelap mengalami degradasi hanya 4,60 %.

Dari analisis regresi linear yang telah dilakukan diketahui konstanta laju reaksi degradasi paraquat pada kondisi terpapar sinar matahari (terang) dan dalam kondisi tidak terpapar sinar matahari (gelap), selanjutnya konstanta laju reaksi degradasi paraquat tersebut dibandingkan. Konstanta laju reaksi degradasi paraquat pada kondisi terpapar sinar matahari adalah 0,0206 hari-1, sedangkan pada kondisi gelap mempunyai konstanta laju reaksi 0,0026 hari-1. Dari data tersebut dapat diketahui bahwa terdapat perbedaan yang signifikan antara konstanta laju reaksi degradasi paraquat pada kondisi terpapar sinar matahari (terang) dengan konstanta laju reaksi pada kondisi tidak terpapar sinar matahari (gelap).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa kinetika degradasi paraquat mengikuti orde I, dibuktikan dengan alur konsentrasi log C/C0 lawan waktu adalah suatu garis

lurus.

(5)

v

1. Jujurkanlah diri kamu sendiri, sebelum kamu menyuruh orang lain jujur. 2. Nikmat hidup adalah karena perjuangan, maka nikmatilah hidupmu walau

dalam kesusahan.

(6)

vi

KATA PENGANTAR

Syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena dengan petunjuk dan ridla-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat serta salam semoga tetap kepada beliau, Nabi Muhammad SAW, yang senantiasa kita tunggu syafa’atnya di hari akhir nanti. Amin.

Dalam pelaksanaan penulisan Tugas Akhir II ini, banyak kendala dan kesulitan yang penulis hadapi. Tetapi, berkat bimbingan dan dorongan dari berbagai pihak akhirnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir II ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu, baik dalam penelitian maupun dalam penyusunan tugas akhir. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada :

1. Rektor Universitas Negeri Semarang.

2. Dekan FMIPA Universitas Negeri Semarang.

3. Ketua Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Semarang.

4. Bapak Drs. Kasmui, M. Si., selaku Kepala Laboratorium Jurusan Kimia yang telah memberikan ijin untuk melaksanakan penelitian.

5. Bapak Drs. Kasmui, M. Si., selaku Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan tugas akhir ini.

6. Bapak Drs. Soeprodjo, M. S., selaku Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan tugas akhir ini.

(7)

vii

10.Teman-teman kimia 1999 serta teman-teman yang selalu memberikan dukungan dan motivasi.

11.Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah banyak membantu dalam penyusunan Tugas Akhir II ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir II ini masih banyak kekurangan. Karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi sempurnanya tulisan ini. Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir II ini dapat bermanfaat bagi para pembaca dan perkembangan ilmu pengetahuan di Indonesia.

(8)

viii

PERNYATAAN

Saya menyatakan bahwa yang tertulis di dalam Tugas Akhir ini benar-benar hasil karya saya sendiri, bukan jiplakan dari karya tulis orang lain, baik sebagian atau seluruhnya. Pendapat atau temuan orang lain yang terdapat dalam Tugas Akhir ini dikutip atau dirujuk berdasarkan kode etik ilmiah.

Hery Mulyono

(9)

ix

HALAMAN PENGESAHAN ... iii

ABSTRAK ... iv

MOTTO DAN PERSEMBAHAN ... v

KATA PENGANTAR ... vi

PERNYATAAN ... viii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiii

BAB I : PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1

B. Permasalahan ... 4

C. Tujuan Penelitian ... 5

D. Manfaat Penelitian ... 5

E. Sistematika Tugas Akhir ... 6

BAB II : LANDASAN TEORI A. Tinjauan Tentang Penggunaan Paraquat ... 8

(10)

x

dengan Mikroorganisme ... 11

D. Tinjauan Tentang Interaksi Paraquat dengan Tanah ... 14

E. Tinjauan Tentang Kinetika Fotodegradasi Paraquat ... 18

F. Tinjauan Tentang Analisis Spektrofotometer terhadap Paraquat ... 22

BAB III : METODE PENELITIAN A. Sampel dan Populasi Penelitian ... 24

B. Variabel Penelitian ... 24

C. Alat dan Bahan ... 25

D. Cara Kerja ... 26

BAB IV : HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian ... 30

B. Pembahasan ... 33

BAB V : PENUTUP A. Simpulan ... 40

B. Saran ... 40

(11)

xi

1. Perubahan konsentrasi paraquat dengan berjalannya waktu

untuk reaksi orde pertama ... 21

2. Perubahan konsentrasi paraquat dengan berjalannya waktu untuk reaksi orde kedua... 22

3. Data untuk kurva standar hari ke 0 ... 30

10. Konsentrasi sisa paraquat dalam media filtrat air tanah pada kondisi terang... 32

11. Konsentrasi sisa paraquat dalam media filtrat air tanah pada kondisi gelap ... 33

12. Data kurva standar ... 35

13. Konsentrasi sisa paraquat dalam media filtrat air tanah pada kondisi terang... 36

14. Logaritma konsentrasi sisa paraquat dibagi konsentrasi mula-mula pada tiap pengukuran dalam media filtrat air tanah pada kondisi terang... 36

15. Konsentrasi sisa paraquat dalam media fitrat air tanah pada kondisi gelap ... 37

(12)

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Struktur molekul paraquat... 7

2. Struktur dikation paraquat... 8

3. Skema degradasi paraquat oleh sinar matahari ... 10

4. Proses degradasi paraquat oleh bakteri dan actinomyces ... 13

5. Kurva konsentrasi sebagai fungsi waktu... 19

6. Spektra Hasil Reaksi Paraquat Diklorida 38,7 mg/L dengan Sodium Ditionit 1 % Dalam NaOH 4 % pada kisaran panjang gelombang 200–700 nm. ... 34

7. Grafik laju degradasi paraquat pada media filtrat air tanah pada kondisi terang... 37

(13)

xiii 2. Perhitungan konsentrasi sisa paraquat

dalam media filtrat air tanah pada kondisi terang dan gelap ... 50 3. Penentuan Orde Reaksi dan Konstanta Laju Reaksi

Degradasi Paraquat pada Media Filtrat air Tanah

pada Kondisi Terang dan Gelap ... 53 4. Penentuan Konstanta Laju Reaksi (k)

pada Hari Pengambilan Sampel ... 56 5. Analisis pengaruh Sinar Matahari

(14)

1 BAB I PENDAHULUAN

A. Alasan Pemilihan Judul

Seiring dengan berkembangnya era industrialisasi yang menjanjikan kemudahan dan kesejahteraan masyarakat berkembang pula dampak negatif yang ditimbulkan. Di dunia pertanian juga timbul masalah yang makin serius dan mengkhawatirkan yaitu degradasi tanah yang diakibatkan penggunaan pupuk buatan secara kontinu. Penggunaan pupuk buatan yang dilakukan oleh para petani adalah salah satu usaha yang dilakukan untuk meningkatkan hasil pertanian, di sisi lain tingkat kesuburan tanah secara perlahan-lahan akan terus menurun.

Sudah menjadi kecenderungan bahwa kesadaran untuk melakukan pengurangan penggunaan pupuk buatan dilakukan setelah terjadi peristiwa yang merugikan terhadap lingkungan tanah ataupun terhadap kesehatan manusia di sekitarnya.

Akibat dari penggunaan pupuk buatan terutama yang mengandung paraquat di samping memberikan dampak yang kurang baik bagi lingkungan tanah, juga pada kelangsungan kegiatan pertanian dan perkebunan yang dijalankan.

(15)

tinggi dari herbisida buatan juga dapat mengancam kehidupan manusia melalui mekanisme rantai makanan. Beberapa herbisida mempunyai potensi toksik yang sedemikian tinggi sehingga dapat menyebabkan kanker, bahkan mungkin dapat menyebabkan kematian ketika terhirup secara langsung.

Pencemaran suatu herbisida tidak saja dapat terjadi secara langsung ketika diaplikasikan di lapangan, tetapi juga dapat terjadi melalui proses peruraian di lingkungan, setelah herbisida tersebut diaplikasikan di lapangan senyawa hasil peruraian dari senyawa induknya dapat saja memiliki toksisitas yang lebih tinggi dari senyawa induknya (Binarjo, 2001: 22). Tingginya potensi toksik herbisida secara umum menyebabkan penggunaannya sangat dikontrol ketat, bahkan dilarang di beberapa negara. Paraquat, misalnya suatu herbisida yang umum digunakan di perkebunan-perkebunan, dan lahan pertanian lainnya sangat dikontrol ketat penggunaannya di negara Amerika Serikat. Bahkan di beberapa negara seperti Finlandia dan Swedia paraquat dilarang penggunaannya (Keith L. Smith, 2002: 11).

(16)

3

kondisi yang sesuai dengan lingkungan tersebut. Dari penelitian ini diharapkan dapat diketahui informasi tingkat keamanan paraquat ketika diaplikasikan di lingkungan tersebut.

Wilayah Boyolali Jawa Tengah merupakan salah satu daerah di Indonesia yang memiliki lahan pertanian yang luas. Lahan pertanian ini membutuhkan suatu usaha pemberantasan gulma sehingga produksinya dapat ditingkatkan. Pemberantasan gulma ini dapat dilakukan dengan mengaplikasikan paraquat pada lahan pertanian ini, meskipun demikian belum diketahui tingkat keamanan paraquat ketika diaplikasikan di lingkungan tanah persawahan Boyolali Jawa Tengah.

Salah satu parameter yang dapat digunakan untuk mengetahui tingkat keamanan paraquat ketika diaplikasikan pada lingkungan tertentu adalah kinetika degradasi paraquat di lingkungan tersebut. Semakin cepat paraquat terdegradasi, semakin kecil kemungkinan terjadinya pencemaran lingkungan yang berbahaya.

(17)

Atas dasar uraian di atas dilakukan penelitian berjudul Studi Kinetika Degradasi Paraquat (ion 1,1 – dimetil – 4,4’ bipiridiondiklorida) dalam Lingkungan Tanah Persawahan Boyolali Jawa Tengah. Penelitian ini dilakukan dengan menyelidiki proses degradasi paraquat dalam media filtrat air tanah dan kondisi perlakuan terpapar sinar matahari dan kondisi gelap selama 18 hari. Konsentrasi sisa paraquat dalam media filtrat air tanah dan kondisi perlakuan perlakuan terpapar sinar matahari dan kondisi gelap dianalsis dengan selang waktu tertentu dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang maksimum, data yang didapat diolah dengan analisis regresi linear untuk mengetahui orde reaksi dan konstanta laju reaksi sehingga didapat kinetika degradasi paraquat yang terjadi dalam media dan kondisi perlakuan yang berbeda-beda, konstanta yang didapat dibandingkan untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi degradasi paraquat di lingkungan tanah persawahan Boyolali Jawa Tengah.

B. Permasalahan

Sehubungan dengan penggunaan pupuk dan bahan kimia sintetis yang mengandung paraquat, maka terjadi masalah utama pada penelitian ini adalah:

(18)

5

Secara lebih rinci disusun masalah-masalah yang lebih terukur yaitu : 1. Bagaimana kinetika degradasi paraquat pada lingkungan tanah

persawahan Boyolali Jawa Tengah ?

2. Bagaimanakah pengaruh sinar matahari terhadap kinetika degradasi paraquat pada lingkungan tanah persawahan Boyolali Jawa Tengah ? C. Tujuan Penelitian

1. Mempelajari kinetika degradasi paraquat pada lingkungan tanah persawahan Boyolali Jawa Tengah.

2. Mengetahui pengaruh sinar matahari terhadap kinetika degradasi paraquat pada lingkungan tanah persawahan Boyolali Jawa Tengah. D. Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah dapat memberikan informasi awal dalam mempertimbangkan penggunaan paraquat dalam praktek – praktek pertanian di lingkungan tanah persawahan Boyolali Jawa Tengah, sehingga dapat dilakukan secara aman dan tidak mencemari lingkungan.

(19)

E. Sistematika Tugas Akhir

Untuk memudahkan memahami jalan pemikiran secara keseluruhan penelitian, skripsi ini terbagi dalam tiga bagian yaitu : bagian awal berisi halaman judul, abstraksi, halaman pengesahan, halaman motto dan persembahan, kata pengantar, daftar isi, daftar tabel, daftar lampiran. Bagian isi terdiri dari lima bab yaitu :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang alasan pemilihan judul, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika skripsi.

BAB II TINJAUAN TEORI

Bab ini berisi tentang teori-teori yang mendukung penelitian dan hipotesis penelitian.

BAB III METODE PENELITIAN

Bab ini berisi tentang populasi, sampel, variabel penelitian, sumber data, metode pengumpulan data dan metode analisis data.

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang laporan hasil penelitian dan pembahasan data dari hasil penelitian.

BAB V PENUTUP

(20)

7 BAB II

LANDASAN TEORI

Paraquat adalah herbisida yang memiliki rumus molekul C12 H14 N2

Cl2. Nama kimia senyawa ini adalah 1,1’–dimetil–4,4’- bipiridiondiklorida

atau N,N–dimetil–4,4–bipiridilium diklorida. Berat molekuler senyawa ini 257 g/mol dan sangat larut dalam air. Penampakan fisik paraquat adalah padatan kristal tak berwarna (Comstock Hall, 1984: 3).

H3C-N+ N+_ CH3-Cl2

Gambar 1. Struktur Molekul Paraquat

Paraquat berkaitan dengan herbisida atau desistant, yang mana digunakan untuk memusnahkan rumput liar pada berbagai kondisi yang berhubungan dengan pertanian dan perkebunan. Paraquat ini digunakan dalam bentuk obat semprot cair, pemakaian paraquat dengan cara disemprotkan pada tanaman, rumput liar maka ada kemungkinan ada paraquat yang tersisa, paraquat yang tersisa ini dapat ditemukan pada tanaman, dalam tanah, di udara dan di dalam air dan pada akhirnya setelah melalui proses distribusi maka bisa di dapat pada manusia (Keith L. Smith, 2002: 121).

(21)

kembali kation dan pada saat bersamaan menghasilkan anion superoksida. Radikal oksigen mungkin secara langsung atau tidak langsung menyebabkan sel mati (Keith L. Smith, 2002: 11). Variasi batas pada penentuan paraquat pada tanah , air, dan tanaman dan juga material binatang adalah berhubungan dengan ukuran dari sampel yang diperoleh adalah murni dari ekstraksi ion paraquat dari sampel (Keith L. Smith, 2002: 11).

Kation paraquat dapat direduksi oleh sodium ditionit ketika dilarutkan dalam bentuk dikation dalam suasana basa membentuk radikal berwarna biru/ungu yang menyerap panjang gelombang maksimal lebih kurang 600 nm (Comstock Hall, 1984: 4).

Struktur Dikation Paraquat adalah sebagai berikut :

CH3-+N N+-CH3

Gambar 2. Struktur Dikation Paraquat (Markwell, 2001: 55).

Paraquat sangat larut dalam air, digolongkan dalam kelompok herbisida bipiridilium yang pada kenyataannya ditemukan dalam bentuk kation pestisida melalui perubahan kation dalam tanah.

A. Tinjauan Tentang Penggunaan Paraquat

(22)

9

digunakan dalam penanganan gulma antar lajur di pertanian dan perkebunan. Paraquat juga digunakan dalam pembersihan tunggul (jerami) dan renovasi padang rumput (Davidson, 2003: 8). Laporan PMEP (Pesticide Management Education Programme) menyebutkan bahwa paraquat digunakan antara lain pada perkebunan apel, perkebunan persik, perkebunan pir, aprikot dan anggur.

Paraquat banyak digunakan karena herbisida ini mempunyai beberapa karakteristik unggul. Salah satu karakteristik yang menonjol adalah daya bunuhnya yang tinggi terhadap gulma. Paraquat tidak selektif dan membunuh hampir semua jaringan hijau tanaman (green tissue) yang ia sentuh, selain itu paraquat bersifat non volatil dan dianggap tidak meninggalkan residu (Comstock Hall, 1984: 5).

(23)

B. Tinjauan Tentang Interaksi Paraquat dengan Sinar Matahari

Gugus kromosfor pada kation paraquat dapat menyerap radiasi dengan panjang gelombang maksimal lebih kurang 600 nm. Hal ini merupakan transisi elektronik pi bilangan pada ikatan rangkap terkonjugasi dalam gugus bipiridil (Binarjo, 2001: 22).

(Slade, 1965: 207) mengajukan skema :

O2 , UV Radiation

CH3+N N+ CH3. 2Cl-

UV Radiation CH3 +N COOH Cl-

CH3.NH2.HCl

Gambar 3. Skema degradasi paraquat oleh sinar matahari (Slade,1965: 207).

Degradasi paraquat dipengaruhi oleh sinar matahari, degradasi paraquat dipengaruhi juga oleh adsorpsi paraquat pada permukaan material tanah, paraquat yang teradsorpsi oleh tanah hanya terdegradasi dalam jumlah yang tidak signifikan (Keith L. Smith, 2002: 23).

Secara umum paraquat akan segera terdegradasi ketika terpapar oleh sinar matahari. Laporan PMEP menunjukkan bahwa sejalan dengan waktu dapat terjadi suatu degradasi fotokimia terhadap paraquat.

(24)

11

yang disemprot dengan 14C-paraquat diklorida antara lain 4-karboksil-1-metil-14C-piridinium klorida dan metil amina-14C-hidroklorida, tidak terdeteksi adanya 14CO2 sebagai produk dekomposisi fotokimia tersebut

(Slade, 1966: 6).

Degradasi fotokimia paraquat berlangsung ketika tanaman yang disemprot dengan paraquat terpapar sinar matahari, dan terus berlanjut setelah tanaman tersebut mati. Laporan WHO menyebutkan produk turunan yang terbentuk sebagai produk reaksi degradasi paraquat telah diidentifikasi dan dianggap tidak lebih toksik dibanding senyawa induknya.

Laju dekomposisi paraquat dipengaruhi oleh intensitas dari radiasi ultraviolet antara 285 mµ dan 310 mµ yang ada pada siang hari, pada kondisi terpapar sinar matahari yang kuat sekitar 2/3 dari herbisida terdekomposisi dalam waktu 3 minggu (Keith L. Smith, 2002: 22).

Paraquat yang ada pada permukaan tanah juga akan terdegradasi secara fotokimia meskipun tingkat degradasinya sangat rendah. Paraquat terdekomposisi secara mudah dan dianggap tidak memberikan efek merusak pada lingkungan.

C. Tinjauan Tentang Interaksi Paraquat dengan Mikroorganisme

Mikroorganisme khususnya bakteri dan jamur, mendegradasi senyawa toksik melalui beberapa jalur antara lain jalur karbon dan jalur nitrogen.

(25)

meninggalkan tanah sebagai karbondioksida atau metan. Jalur nitrogen antara lain meliputi nitrifikasi, denitrifikasi dan fiksasi nitrogen (Bugg, 1991: 290).

Pestisida dapat mempengaruhi aktifitas mikrobial tanah, kadang-kadang secara paradoks. Ditemukan bahwa aplikasi paraquat dapat mengarah pada perkembangan jamur dan bakteri, tetapi terjadi penurunan dalam produksi karbondioksida, degradasi selulosa dan aktifitas nitrogenase (Bugg, 1991: 299). Dalam IPCS INCHEM dituliskan bahwa cornebacterium fascians, clostridium paspeurianum dan lipomyces starkeyi dapat mendekomposisi paraquat.

Hasil yang berbeda ditemukan oleh Davidson dan Papirmeisten yang meneliti tentang pengaruh paraquat terhadap komunitas bakteri E. Coli. Komunitas bakteri ini hanya sedikit terhambat pertumbuhan dalam medium larutan paraquat dengan konsentrasi 1 – 2 mg / L, tetapi pada konsentrasi paraquat 10 – 12 mg / L pertumbuhannya terhambat drastis dan pada konsentrasi 1800 – 2000 mg / L, 90 % komunitas bakteri ini mati dalam waktu 60 menit (Hill dan Wright, 1978: 25).

Disimpulkan bahwa degradasi mikrobiologi hanya mungkin berlangsung dalam waktu singkat setelah aplikasi paraquat pada tanah. Setelah teradsorpsi oleh materi tanah liat, paraquat menjadi tidak bisa diuraikan oleh mikroorganisme (Burn dan Audus, 1970: 29).

(26)

13

yang berasal dari gugus N–metil paraquat dalam proses–proses biologisnya, NADH (Nikotinamida Adenin Dinukleotida Hidroksida) dan oksigen yang dibutuhkan dalam proses ini mengindikasikan kemungkinan pemecahan oksidasi langsung dari cincin tereduksi sebagian untuk membentuk dialdehida yang kemudian terhidrolisis membentuk format, metilamina dan suksinat dialdehida. Produk akhir degradasi mikrobial terhadap cincin ini adalah format, suksinat dan karbondioksida (Keith L. Smith, 2002: 45).

Paraquat bebas dapat didegradasi oleh mikroorganisme tertentu, tetapi degradasi dari paraquat yang teradsorbsi dengan kuat relatif lambat. Pada beberapa studi, degradasi paraquat oleh mikroorganisme sangat lambat atau tidak dapat terdeteksi ( Riley dkk, 1976: 25 ) dalam IPCS INCHEM.

Proses degradasi paraquat juga dipengaruhi oleh aktifitas bakteri dan actinomyces (Pelczar dan Cahn, 1986: 33). Berikut ini adalah proses degradasi paraquat oleh bakteri dan actinomyces :

Gambar 4. Proses degradasi paraquat oleh bakteri dan actinomyces (Pelczar dan Cahn, 1986: 33).

CH3+N

CH3-N

N+ Cl- Ion 1- metil Piridinium Ion–4–Karboksil–1– Metil Piridinium CH3

-N+

N+ - CH2-2Cl- Paraquat

COO-

CH3-NH2

Metil Amin

O -HC

O- Format

H2C – COO

-H2C – COO-

Suksinat

CO2

(27)

D. Tinjauan Tentang Interaksi Paraquat dengan Tanah

Tanah merupakan campuran bahan padat (organik dan anorganik), bahan cair dan udara. Ketiga fase ini saling mempengaruhi satu sama lain. Dalam tanah terjadi reaksi–reaksi kimia yang berkaitan dengan ketiga fase di atas, dan dipengaruhi juga oleh faktor–faktor lingkungan, contohnya iklim. Beberapa pokok pembahasan yang sering ditekankan dalam mempelajari reaksi–reaksi kimia antara lain mengenai koloid, adsorpsi dan ion (kation dan anion).

Koloid tanah adalah bagian tanah yang terdiri atas butir–butir yang berukuran sangat halus. Menurut Tan, batas ukuran terkecil adalah 0,005 µm dan batas ukuran terbesar adalah 0,2 µm. Sejumlah reaksi–reaksi kimia dan biologis berlangsung antara bagian–bagian permukaan koloid dengan larutan tanah. Adsorpsi juga berlangsung pada permukaan koloid (Manahan, 1994: 16). Koloid tanah mempunyai kemampuan mengikat ion-ion. Ion-ion yang berada pada kompleks koloid terjadi karena proses-proses pertukaran kation dan anion, pengendapan, penarikan elektrostatik lemah, bentukan kompleks dengan bahan organik tanah, atau khelasi. Adsorpsi ion pada permukaan koloid merupakan suatu mekanisme keseimbangan antara pencucian (leaching) dan ketersediaan dalam tanah. Ion-ion ini tidak mutlak terhindar dari pencucian (Manahan, 1994: 18).

(28)

15

sangat penting dalam pengikatan air dan berperan sebagai jaringan pertukaran ion (Pusporini, 2002: 13). Jenis mineral lempung dibedakan menurut rumus kimia, struktur dan sifat fisikanya. Tiga kelompok utama mineral lempung yaitu : montmorilonit, illit dan kaolit (Manahan, 1994: 20).

Sebagai pestisida kationik, paraquat mengikuti jalur–jalur yang terjadi dalam pertukaran kation. Paraquat dapat bereaksi dengan satu atau lebih situs negatif pada koloid humus dalam tanah dan segera teradsorpsi pada mineral lempung sebagaimana pada materi organik. Paraquat teradsorpsi lebih kuat oleh montmorilonit dibandingkan oleh kaolinit (Comstock hall, 1984: 34).

Pestisida yang diaplikasikan di lahan pertanian dan perkebunan hampir dapat dipastikan akan berinteraksi dengan tanah. Beberapa pestisida tidak mudah mengalami proses degradasi ketika telah berinteraksi dengan tanah. Pestisida–pestisida ini disebut bersifat persisten. Tingkat persistensi dari suatu pestisida dapat diselidiki dari waktu paruhnya (T 1/2). Pestisida yang non persisten mempunyai waktu paruh kurang dari 30 hari, yang moderat persisten 30–99 hari, sedangkan yang persisten memiliki waktu paruh lebih dari 100 hari. Paraquat mempunyai waktu paruh 1000 hari (Johnson dkk, 1999: 44). Dari waktu paruhnya, terlihat bahwa paraquat termasuk pestisida yang persisten.

(29)

yang dapat digunakan untuk menyelidiki adsorpsi yang dialami paraquat ketika kontak dengan tanah adalah besarnya konstanta adsorpsi (Koc)

paraquat.

Disebutkan bahwa paraquat memiliki Koc = 1.000.000 µg / g. Nilai Koc

yang semakin tinggi menunjukkan semakin kuat pestisida tersebut terikat oleh partikel dan material organik tanah dan semakin sulit untuk terurai (Johnson, dkk, 1999: 49).

Laporan WHO juga menyebutkan pada saat mencapai tanah, paraquat mengalami adsorpsi oleh mineral liat yang ada secara cepat dan kuat, proses ini membuat aktifitas herbisidal senyawa ini menjadi tidak aktif.

(30)

17

Pengikatan pestisida dalam tanah mengurangi fotodegradasi secara drastis. Dalam IPCS INCHEM ditemukan bahwa paraquat pada permukaan tanah mengalami degradasi yang serupa dengan yang terjadi pada permukaan tanaman (Slade, 1966: 32).

Produk antara yang utama dari degradasi fotokimia paraquat pada permukaan tanaman atau permukaan tanah mempunyai toksisitas yang rendah. Mereka terdekomposisi secara mudah dan dianggap tidak memberikan efek merusak pada lingkungan (Keith L. Smith, 2002: 23)

Faktor yang mempengaruhi tingginya persistensi paraquat adalah adsorpsi yang dialami herbisida ini untuk kontak dengan tanah. Paraquat memiliki T1/2 1000 hari dari waktu paruhnya, terlihat bahwa paraquat termasuk pestisida yang persisten (Johnson, dkk, 1999: 44).

Paraquat jika bersinggungan / bersentuhan dengan tanah maka dengan sangat cepat akan terikat dengan kuat sehingga tidak mudah terdegradasi. Adsorsi paraquat secara biologi adalah sangat lambat. Dalam penggunaan pada pertanian dan perkebunan bukan merupakan metabolisme yang berbahaya atau bisa menyebabkan berkurangnya hasil panen dari pertanian dan perkebunan. Pada percobaan penyemprotan yang dilakukan berulangkali di lahan pertanian dan perkebunan, paraquat didistribusikan sangat lambat, paraquat yang tersisa pada tanah bervariasi dari 22 mg/kg.

(31)

pertanian dan perkebunan di lingkungan tanah Boyolali Jawa Tengah sehingga dapat dilakukan secara aman dan tidak mencemari lingkungan.

Di samping itu faedah yang diharapkan bagi ilmu pengetahuan adalah dapat memahami kinetika degradasi paraquat dan faktor-faktor yang mempengaruhi kinetika degradasi paraquat pada kondisi lapangan yang diaplikasikan.

E. Tinjauan Tentang Kinetika Fotodegradasi Paraquat.

Kinetika reaksi adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari laju reaksi kimia secara kuantitatif dan juga mempelajari faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi tersebut.

Prinsip-prinsip dasar

Laju reaksi kimia adalah jumlah mol reaktan per satuan volume yang bereaksi dalam satuan waktu. Jadi laju reaksi misalnya dapat dinyatakan dalam satuan mol. dm-3det –1.

Bila dibuat sebuah kurva penurunan konsentrasi reaktan sebagai fungsi waktu, maka akan diperoleh kurva yang bentuknya seperti gambar dibawah ini

Konsentrasi Co reaktan

mol dm-3

A

Waktu (detik)

(32)

19

Bentuk laju reaksi yang umum adalah Laju = [A] x [B] y[C] z…,dst

Dari persamaan diatas dapat dikatakan bahwa : Orde reaksi terhadap A adalah x

Orde reaksi terhadap B adalah y Orde reaksi terhadap C adalah z Orde Reaksi

Orde reaksi adalah jumlah semua eksponen (dari) konsentrasi dalam persamaan laju reaksi.

Reaksi orde pertama terjadi jika laju suatu reaksi kimia berbanding lurus dengan pangkat satu konsentrasi dari hanya satu pereaksi.

Laju = k [A]

Reaksi orde dua terjadi jika laju reaksi itu berbanding lurus dengan pangkat dua suatu pereaksi.

Laju = k [A] [A] atau Laju = k [A] [B]

Orde suatu reaksi nilainya ditentukan secara percobaan dan tidak dapat diturunkan secara teori, walaupun stokhiometri reaksinya telah diketahui (Tony Bird, 1993: 264).

(33)

reaksi orde dua, atau termomolekuler untuk orde tiga. Tetapi hukum ini tidak semuanya benar tergantung hasil percobaan pada reaksi yang terjadi. Konstanta laju reaksi dari suatu reaksi spesifik diberi simbol k yang mempunyai dimensi spesifik untuk tiap orde reaksi (Iqmal Tahir dkk, 1998: 10).

Penentuan Orde Reaksi dari Data Eksperimen

Salah satu tujuan utama pengkajian kinetika kimia adalah menentukan tiap tahap reaksi individu yang terlibat dalam pengubahan pereaksi menjadi produk (Kleinfelter Wood, 1996: 533).

Sekali mekanisme dari suatu reaksi diketahui, mungkinlah untuk mengubah kondisi reaksi untuk meningkatkan laju pembentukan dan rendemen dari produk yang diinginkan.

Orde reaksi dapat dicari dengan menentukan bagaimana pengaruh perubahan konsentrasi pada laju reaksi.

a. Penentuan Reaksi Orde Pertama

Tipe tersederhana reaksi untuk mempelajari reaksi orde pertama dimana terdapat hanya satu reaksi yang mengalami perubahan kimia. Perhitungan k untuk reaksi orde pertama :

Persamaan laju untuk reaksi orde pertama

Laju = k [A] dimana [A] adalah konsentrasi zat yang bereaksi. 2,303 (log [A]0 / [A]t = kt

(34)

21

Tabel 1. Perubahan Konsentrasi Paraquat dengan Berjalannya Waktu untuk Reaksi Orde Pertama

Waktu Intensitas Warna

Konsentrasi Log Konsentrasi

Laju reaksi

Kemudian dibuat alur grafik konsentrasi dengan waktu, jika berorde satu maka laju reaksi berbanding lurus dengan [A], laju reaksi menurun dengan berkurangnya konsentrasi [A]. Untuk suatu reaksi orde pertama, suatu alur konsentrasi log [A]t, lawan waktu adalah suatu garis lurus

(Kleinfelter Wood, 1996: 536). b. Penentuan Reaksi Orde Kedua

Persamaan laju reaksi orde kedua umumnya ada 2 tipe 1. 2A Produk, Laju = k [A] [A]

2. A + B Produk, Laju = k [A] [B] Perhitungan k untuk reaksi orde kedua : Untuk kasus 2A Produk

K = 1/t (1/[A]t – 1/[A]0)

Untuk kasus A + B Produk

dimana konsentrasi awalnya sama A0 = B0 maka

K = 1/t (1/[A]t – 1/[A]0) juga berlaku.

Tabel 2. Perubahan Konsentrasi Paraquat dengan Berjalannya Waktu Untuk Reaksi Orde Kedua

Waktu konsentrasi Tetapan laju

orde kedua

(35)

F. Tinjauan Tentang Analisis Spektrofotometer terhadap paraquat

Seperti disebutkan dalam laporan WHO paraquat dapat tereduksi karena kemampuannya untuk membentuk suatu radikal. Analisis paraquat dan penentuan residunya dapat dilakukan menggunakan metode kolorimetri setelah reduksi (Keith L. Smith, 2002: 11). Analisis paraquat yang juga telah umum dilakukan dengan menggunakan metode spektrofotometer. Prosedur mutakhir metode ini melibatkan reaksi paraquat dengan larutan sodium ditionit 1% dalam 0,1 N NaOH. Produk yang terbentuk adalah suatu kation dengan penampakan fisik berupa larutan berwarna biru. Absorbansi produk ini terukur pada 600 nm. Tidak terjadi interferensi diquat karena kation radikalnya berwarna hijau. Untuk penentuan tingkat residu intensitas absorpsi yang lebih tinggi pada 396 nm untuk radikal paraquat dan 379 nm untuk radikal diquat umumnya lebih sering digunakan (Keith L. Smith, 2002: 17).

(36)

23 BAB III

METODE PENELITIAN

A. Sampel dan Populasi Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari kinetika degradasi paraquat pada lingkungan tanah Boyolali Jawa Tengah sehingga diharapkan dapat diketahui tingkat keamanan paraquat (dalam bentuk herbisida) ketika diaplikasikan pada lingkungan tanah Boyolali Jawa Tengah.

1. Populasi

Populasi adalah keseluruhan objek penelitian (Suharsimi, 1992: 108). Populasi dalam penelitian ini adalah tanah Boyolali Jawa Tengah. 2. Sampel

Sampel adalah sebagian atau wakil dari populasi yang akan diteliti (Suharsimi, 1992: 109). Dalam penelitian ini peneliti menggunakan teknik Random Sampling untuk menentukan sampel yang akan diteliti, sampel dalam penelitian ini adalah tanah persawahan di lingkungan Boyolali Jawa Tengah.

B. Variabel Penelitian

Variabel–variabel dalam penelitian ini adalah :

(37)

2. Variabel Bebas, yaitu variabel yang akan diselidiki pengaruhnya terhadap variabel terikat. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah waktu reaksi.

3. Variabel Terkendali, yaitu merupakan variabel yang dijaga atau dikendalikan agar selalu konstan. Variabel ini meliputi jenis musim (intensitas sinar matahari), panjang gelombang maksimum.

C. Alat dan Bahan

1. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

a. Spektrofotometer UV-Vis Shimadzu b. Ayakan 80 mesh

c. Alat-alat gelas dan plastik d. Sentrifugator

e. Oven merek Schutzart Din 40050 IP 20, Memmert f. Timbangan Elektrik Shimadzu

g. Tabung Film h. Kertas Karbon i. Pengaduk Magnet j. Pipet volume

2. Bahan-bahan yang digunakan adalah :

a. Larutan paraquat diklorida stok 387 g/L, C12H14N2Cl buatan

Syngenta.

b. Natrium ditionit Na2S2O3.5H2O (E. Merck)

(38)

25

e. Tanah f. Air sumur

g. Kertas saring Whatman 42 (E. Merck) D. Cara Kerja

1. Persiapan Larutan Paraquat

Larutan stok paraquat diklorida dengan konsentrasi 387 g/L diambil 1 mL kemudian diencerkan dalam labu takar 100 mL dengan aquadest sampai tanda batas sehingga diperoleh larutan paraquat dengan konsentrasi 3870 mg/L. Larutan paraquat dengan konsentrasi 3870 mg/L ini diambil 1 mL dan diencerkan dengan aquadest dalam labu takar 100 mL hingga tanda batas sehingga didapat larutan paraquat dengan konsentrasi 38,7 mg/L.

2. Optimasi Analisis Paraquat secara Spektrofotometri UV-Vis

a. Penentuan panjang gelombang serapan absorbansi maksimum paraquat diklorida tereduksi

(39)

NaOH 4%, diukur absorbansi dengan Spektrofotometer UV-Vis pada kisaran panjang gelombang 200-700 nm.

b. Pembuatan Kurva Standar.

Larutan paraquat diklorida dengan konsentrasi 38,7 mg/L diambil 3 mL; 2 mL; 1 mL; 0,5 mL dan dimasukkan labu takar 10 mL, diencerkan dengan aquades hingga tanda batas sehingga diperoleh paraquat dengan konsentrasi 11,61 mg/L; 7,74 mg/L; 3,87 mg/L; 1,935 mg/L; diambil pula 1 mL dan 0,5 mL paraquat konsentrasi 38,7 mg/L dan dimasukkan dalam labu takar 25 mL diencerkan dengan aquades hingga tanda batas sehingga diperoleh konsentrasi 0,774 mg/L dan 1,548 mg/L.

Masing-masing diambil 5 mL, ditambah dengan 1 mL larutan sodium ditionit 1% dalam NaOH 4% kemudian diukur Absorbansinya dengan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang maksimum (620,25 nm).

Dari data Absorbansi yang diperoleh dipilih konsentrasi larutan yang Absorbansinya antara 0,2-0,8 untuk digunakan sebagai kurva standar yang digunakan pada pekerjaan berikutnya.

3. Degradasi Paraquat pada Media Pelarut Filtrat Tanah Boyolali

(40)

27

dilanjutkan dengan sentrifuge selama 15 menit, filtrat disaring dengan kertas saring Whatman 42, 300 mL filtrat ditempatkan dalam Erlenmeyer 1L dan kedalamnya ditambahkan 100 ml larutan paraquat. Diaduk dengan pengaduk magnet selama 0,5 jam.

10 mL larutan diambil dengan pipet dan ditempatkan dalam tabung-tabung, selanjutnya dibagi menjadi 2 kelompok, kelompok yang satu dipaparkan sinar matahari selama 8 jam mulai jam 06.00-14.00, sedangkan kelompok yang lainnya ditempatkan dalam kondisi gelap (dibungkus rapat dengan kertas karbon).

(41)

28

Dalam bab ini dibahas hasil penelitian yang telah diperoleh. Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk mempelajari kinetika degradasi paraquat dan bagaimana pengaruh cahaya matahari terhadap degradasi paraquat dalam lingkungan tanah persawahan Boyolali Jawa Tengah. Salah satu parameter dalam kinetika kimia adalah tetapan laju reaksi. Dalam penelitian ini yang akan ditentukan adalah tetapan laju degradasi paraquat pada kondisi terang dan gelap dalam media filtrat air tanah. Kecepatan degradasi merupakan salah satu parameter keamanan penggunaan paraquat. Data utama yang diperoleh dari penelitian ini adalah konsentrasi sisa paraquat dalam media pelarut filtrat air tanah pada kondisi terpapar sinar matahari (terang) dan kondisi tidak terpapar sinar matahari (gelap) yang dianalisis pada selang waktu 0, 3, 6, 9, 12, 15 dan 18 hari.

Data ini diperoleh dengan menggunakan metode analisis spektrofotometer UV-Vis. Metode ini dipilih karena telah dilaporkan memiliki tingkat sensitivitas yang tinggi dan mudah dilakukan.

(42)

29

gelombang maksimum (620,25 nm). Analisis paraquat secara tidak langsung ini memberikan keuntungan berupa berkurangnya interferensi dari senyawa–senyawa pengganggu terutama diquat.

A. Hasil Penelitian

Sebelum menentukan konsentrasi sisa paraquat dengan alat spektrofometer UV–Vis, terlebih dahulu dilakukan kalibrasi standar. Kurva kalibrasi standar dibuat untuk mengetahui apakah hubungan absorbansi terhadap konsentrasi larutan standar paraquat linear atau tidak. Dari penelitian yang dilakukan diketahui bahwa panjang gelombang serapan maksimumnya adalah 620,25 nm, dan untuk selanjutnya panjang gelombang ini akan digunakan untuk penelitian berikutnya.

Hasil yang diperoleh dari pengukuran larutan standar paraquat diperoleh data yang disajikan dalam tabel.

Tabel 3. Data Untuk Kurva Standar hari ke 0 No. C (ppm) Absorbansi

1. 2. 3. 4. 5. 6. 0,774 1,548 1,935 3,870 7,740 11,610 0,041 0,081 0,109 0,225 0,425 0,648

(43)

1. 2. 3. 4. 5. 6. 0,774 1,548 1,935 3,870 7,740 11,610 0,051 0,102 0,125 0,240 0,486 0,716

1. 2. 3. 4. 5. 6. 0,774 1,548 1,935 3,870 7,740 11,610 0,043 0.093 0,110 0,237 0,475 0,696

1. 2. 3. 4. 5. 6. 0,774 1,548 1,935 3,870 7,740 11,610 0,043 0,091 0,113 0,236 0,464 0,687

(44)

31

1. 2. 3. 4. 5. 6. 0,774 1,548 1,935 3,870 7,740 11,610 0,048 0,093 0,117 0,238 0,474 0,737

Dengan menggunakan alat spektrofotometer pada panjang gelombang 620,25 nm diperoleh data absorbansi untuk larutan paraquat pada media filtrat air tanah. Data absorbansi ini kemudian diplotkan dengan kurva kalibrasi standar maka akan diperoleh konsentrasi sisa paraquat pada tiap selang waktu tertentu. Pada penelitian ini dilakukan dua kondisi perlakuan yaitu kondisi terpapar sinar matahari (terang) dan kondisi tidak terpapar sinar matahari (gelap).

1. Pada kondisi terang.

Dari penelitian didapat absorbansi, kemudian data absorbansi tersebut diplotkan dengan kurva kalibrasi standar didapatkan hasil konsentrasi sisa paraquat yang disajikan pada tabel 10 dan tabel 11.

Tabel 10. Konsentrasi sisa paraquat dalam media filtrat air tanah pada kondisi terang

(45)

Tabel 11. Konsentrasi sisa paraquat dalam media filtrat air tanah pada kondisi gelap

Hari ke. Absor bansi 1 Absor bansi 2 Rerata Absorbansi Konsentrasi (ppm) 0 3 6 9 12 15 18 0,518 0,560 0,558 0,554 0,534 0,554 0,550 0,518 0,558 0,560 0,554 0,538 0,556 0,550 0,518 0,559 0,559 0,554 0,536 0,555 0,550 9,250 9,115 9,082 9,115 8,933 8,855 8,825 B. Pembahasan.

Data konsentrasi sisa paraquat yang telah diperoleh selanjutnya diolah dengan regresi linear untuk menentukan orde reaksi dan konstanta laju reaksi degradasi paraquat pada media pelarut filtrat tanah Boyolali Jawa Tengah dan kondisi perlakuan yang dianalisis pada selang waktu 0, 3, 6, 9, 12, 15 dan 18 hari.

Konstanta laju reaksi yang diperoleh selanjutnya digunakan untuk mengevaluasi kinetika reaksi degradasi paraquat.

1. Penentuan Panjang Gelombang Serapan Maksimum Paraquat.

(46)

33

Gambar 6. Spektra Hasil Reaksi Paraquat Diklorida 38,7 mg/L dengan Sodium Ditionit 1 % Dalam NaOH 4 % pada kisaran panjang gelombang 200–700 nm.

Dari grafik pada gambar 6 diatas diketahui panjang gelombang yang memberikan serapan maksimum untuk paraquat adalah 620,25 nm, yang selanjutnya panjang gelombang maksimum ini digunakan dalam analisis paraquat pada tahap selanjutnya.

2. Pembuatan Kurva Standar Paraquat / kalibrasi.

Dalam pembuatan kurva standar paraquat, diukur absorbansi larutan paraquat dengan variasi konsentrasi 11,61 mg/L; 7,74 mg/L; 3,87 mg/L; 1,935 mg/L; 0,774 mg/L dan 1,548 mg/L pada panjang gelombang maksimum yaitu 620,25 nm.

panjang gelombang serapan maksimum paraquat

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

nm

ab

s

o

rb

an

s

i

(47)

Kurva standar paraquat disajikan dalam tabel Tabel 12. Data kurva standar

No. hari Persamaan Regresi Linear R 1 2 3 4 5 6 7 0 3 6 9 12 15 18

0,056x – 0,000 0,061x + 0,003 0,061x + 0,005 0,061x – 0,002 0,060x – 0,000 0,062x + 0,006 0,063x – 0,006

0,9994 0,9998 0,9999 0,9996 0,9998 0,9997 0,9995 3. Pengaruh Sinar Matahari Terhadap Degradasi Paraquat

Degradasi paraquat dianalisis pada media pelarut filtrat air tanah Boyolali Jawa Tengah pada kondisi terpapar sinar matahari dengan media pelarut filtrat tanah Boyolali Jawa Tengah pada kondisi gelap.

Dalam media filtrat air tanah ini, untuk mengetahui sinar matahari mempunyai pengaruh terhadap laju degradasi terhadap paraquat atau tidak maka dibandingkan konstanta laju reaksi degradasi paraquat dalam kondisi terpapar sinar matahari dengan konstanta laju reaksi degradasi paraquat dalam kondisi gelap. Jika antara konstanta laju degradasi paraquat pada kondisi terpapar sinar matahari dengan konstanta laju degradasi paraquat pada kondisi gelap ada perbedaan yang signifikan maka sinar matahari mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap laju reaksi degradasi paraquat.

(48)

35

Tabel 13. Konsentrasi sisa paraquat dalam media filtrat air tanah pada kondisi terang

Hari ke. Absor bansi 1 Absor bansi 2 Rerata Absorbansi Konsentrasi (ppm) 0 3 6 9 12 15 18 0,484 0,469 0,441 0,382 0,362 0,329 0,270 0,482 0,465 0,441 0,380 0,362 0,327 0,270 0,483 0,467 0,441 0381 0,362 0,328 0,270 8,625 7,607 7,148 6,279 6,033 5,194 4,381

Tabel 14. Logaritma konsentrasi sisa paraquat dibagi konsentrasi mula-mula pada tiap pengukuran dalam media filtrat air tanah pada kondisi terang

No. Hari ke C0

(ppm)

C (ppm) 100 C/C0 ln 100 C/C0

1 2 3 4 5 6 7 0 3 6 9 12 15 18 8,625 8,625 8,625 8,625 8,625 8,625 8,625 8,625 7,607 7,148 6,279 6,033 5,194 4,381 100 88,197 82,875 72,800 69,948 60,220 50,794 4,605 4,480 4,417 4,288 4,248 4,098 3,928 Hasil analisis dengan regresi linear

r = 0,9836

y = -0,0206x + 4,6261 k = 0,0206 hari-1

kurva laju degradasi paraquat pada media filtrat tanah pada kondisi terang

y = -0,0206x + 4,6261

R2 = 0,9836

4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7

0 5 10 15 20

hari ln ( 1 0 0 C/Co )

(49)

Tabel 15. Konsentrasi sisa paraquat dalam media filtrat air tanah pada kondisi gelap.

Hari ke. Absor bansi 1 Absor bansi 2 Rerata Absorbansi Konsentrasi (ppm) 0 3 6 9 12 15 18 0,518 0,560 0,558 0,554 0,534 0,554 0,550 0,518 0,558 0,560 0,554 0,538 0,556 0,550 0,518 0,559 0,559 0,554 0,536 0,555 0,550 9,250 9,115 9,082 9,115 8,933 8,855 8,825

Tabel 16. Logaritma konsentrasi sisa paraquat dibagi konsentrasi mula-mula pada tiap pengukuran dalam media filtrat air tanah pada kondisi gelap.

No. Hari ke C0

(ppm)

C (ppm) 100 C/C0 ln 100 C/C0

1 2 3 4 5 6 7 0 3 6 9 12 15 18 9,250 9,250 9,250 9,250 9,250 9,250 9,250 9,250 9,115 9,082 9,115 8,933 8,855 8,825 100 98,541 98,184 98,541 96,573 95,730 95,405 4,605 4,591 4,587 4,591 4,570 4,562 4,558 Hasil analisis dengan regresi linear

r = 0,9147

y = -0,0026x + 4,6037 k = 0,0026 hari-1

kurva laju degradasi paraquat pada media filtrat tanah pada kondisi gelap

y = -0,0026x + 4,6037 R2 = 0,9147

4,55 4,56 4,57 4,58 4,59 4,6 4,61

0 5 10 15 20

hari ln ( 100C / C o )

(50)

37

Dalam media pelarut filtrat air tanah ini, paraquat yang terpapar sinar matahari k = 0,0206 hari-1, lebih cepat terdegradasi dibandingkan yang berada pada kondisi gelap, k = 0,0026 hari-1.

Dari uji statistik menggunakan distribusi F didapat nilai Fhit =

0,024; sedangkan Ftabel = 5,05; karena 0,024 < 5,05 yang berarti

hipotesis nol diterima, sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa dalam media pelarut filtrat air tanah terdapat cukup bukti yang menunjukkan adanya perbedaan yang signifikan antara konstanta laju reaksi degradasi paraquat dalam kondisi terpapar sinar matahari dengan konstanta laju reaksi degradasi paraquat dalam kondisi gelap. Dari sini terlihat bahwa sinar matahari berpengaruh signifikan terhadap laju reaksi degradasi paraquat, yaitu menambah laju reaksi degradasi paraquat.

Paraquat yang terpapar sinar matahari selama 18 hari (8 jam/hari) mengalami degradasi hingga mencapai 49,21 % sedangkan paraquat pada kondisi gelap mengalami degradasi hanya 4,60 %, ini dapat dihitung dengan membandingkan konsentrasi paraquat mula-mula dikurangi konsentrasi paraquat sisa dibagi konsentrasi paraquat mula-mula dikali 100 %.

% paraquat yang terdegradasi pada kondisi terang adalah

= x100%

awal paraquat i

konsentras

sisa paraquat i

konsentras awal

paraquat i

(51)

= 100% 625 , 8 381 , 4 625 , 8 x ppm ppm ppm−

= 49,21 %

% paraquat yang terdegradasi pada kondisi gelap adalah

= x100%

awal paraquat i konsentras sisa paraquat i konsentras awal paraquat i konsentras −

= 100%

250 , 9 825 , 8 250 , 9 x ppm ppm ppm−

(52)

39 BAB V PENUTUP A. Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Fotodegradasi memegang peranan penting dalam degradasi paraquat. Paraquat yang terpapar sinar matahari selama 18 hari (8 jam/hari) mengalami degradasi hingga mencapai 49,21 % sedangkan paraquat pada kondisi gelap mengalami degradasi hanya 4,60 %.

2. Kinetika degradasi paraquat pada lingkungan tanah Boyolali Jawa Tengah berorde reaksi satu, pada kondisi terpapar sinar matahari mempunyai laju reaksi 0,0206 hari-1, pada kondisi gelap mempunyai laju reaksi 0,0026 hari-1.

B. Saran

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui pengaruh konsentrasi material tanah terhadap konstanta laju degradasi paraquat 2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui konstanta laju

degradasi paraquat pada konsentrasi yang sesuai dengan konsentrasi dalam lingkungan dalam beberapa kondisi.

(53)

DAFTAR PUSTAKA

Binarjo, A. 2001. Kinetika Fotodegradasi Paraquat ( ion 1,1’ - dimetil 4,4’ – bipiridinium ) dari formula gramaxone dalam lingkungan perairan laut. Skripsi. Fakultas Farmasi UGM. Yogyakarta.

Burns, R. G., dan L. J Audus 1970. Distribution of paraquat in soil. Weed Research No. 11.

Bugg, R. 1991. Biological degradation of soil. Advances in soil Science 11 : 289 – 330 sustainable agriculture.

Dalam http://www.sarep.ucdavis.edu/newsltr/components/v2n4/sa-4.htm. (Dikunjungi 5 Februari 2006).

Cahyani, I. E. 2002. Studi Kinetika Paraquat Dalam Lingkungan Tanah Asam. Skripsi. FMIPA UGM. Yogyakarta.

Comstock Hall. 1984. Farm Chemicals Handbook. New York : Cornell University.

Davidson, MW. 2003. Paraquat [ online ] . Modifikasi terakhir.

Dalam http://micro.magnet.fsu.edu/pesticides/pages/paraquat.Html. (Dikunjungi 5 Februari 2006).

Manahan. 1994. Kimia Tanah. Direktur Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.

Funt, R. C. 1997. Ground Water and Surface Water Protection. Midwest Small Fruit Pest Management Handbook.

Dalam http://ohioline.osu.edu/b 861/b86195.html. (Dikunjungi 5 Februari 2006).

(54)

41

Iqmal Tahir, dkk. 1998. Buku Ajar Kinetika Kimia. Jurusan Kimia Fakultas MIPA Universitas Gadjah Mada.

Johnson, W. S. 1999. Pesticide Adsorption and Half Life in Soil.

Dalam http://www.ag.unr.edu/wsj/facctsheets/fspthalf.pdf. (Dikunjungi 5 Februari 2006).

Keith L. Smith. 2002. International Programme on Chemical Safety International Chemistry. USA : Ohio State University.

Kleinfelteer Wood. 1996. Kimia Untuk Universitas. Surabaya : Erlangga.

Markwell, J. 2001. Redoks – A Source of Biological Energy.

Dalam http://www.class.unl.edu/bichem/redox. (Dikunjungi 5 Februari 2006).

Pelczar. M. J. Jr, E. C. S. Cahn. 1986. Dasar-dasar Mikrobiologi. Jakarta : UI Press.

Slade. P. 1966. Photochemical Degradation of Paraquat. London : Nature.

Suharsimi, Arikunto. 1992. Prosedur Penelitian. Jakarta : Bumi Aksara.

(55)

grafik kurva standar hari ke 0

y = 0,0557x R2 = 0,9994 0

0,2 0,4 0,6 0,8

0 5 10 15

konsentrasi (ppm)

ab

so

rb

an

si

Lampiran 1

Data Untuk Kurva Standar 1.1Data kurva standar hari ke 0

(56)

43

1.2 Data kurva standar hari ke 3

x y 0,774 0,05 1,548 0,094 1,935 0,125 3,87 0,238 7,74 0,468 11,61 0,712

grafik kurva standar hari ke 3

y = 0,0608x + 0,0026

R

2

= 0,9998

0

0,2

0,4

0,6

0,8

0

5

10

15

konsentrasi (ppm)

absor

(57)

x y 0,774 0,051 1,548 0,102 1,935 0,125 3,87 0,24 7,74 0,486 11,61 0,716

kurva standar paraquat pada hari ke 6

y = 0,0614x + 0,0053 R2 = 0,9999

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

0 2 4 6 8 10 12 14

konsentrasi (ppm)

ab

so

rb

an

(58)

45

x y 0,774 0,043 1,548 0,093 1,935 0,11 3,87 0,237 7,74 0,475 11,61 0,696

grafik kurva standar hari ke 9

y = 0,0606x - 0,0019

R

2

= 0,9996

0

0,2

0,4

0,6

0,8

0

5

10

15

konsentrasi (ppm)

absor

(59)

x y 0,774 0,043 1,548 0,091 1,935 0,113 3,87 0,236 7,74 0,464 11,61 0,687

grafik kurva standar hari ke 12

y = 0,0595x - 0,0002

R

2

= 0,9998

0

0,2

0,4

0,6

0,8

0

5

10

15

konsentrasi (ppm)

absor

(60)

47

x y 0,774 0,052 1,548 0,106 1,935 0,126 3,87 0,239 7,74 0,489 11,61 0,72

y = 0,0617x + 0,0063

R

2

= 0,9997

0

0,2

0,4

0,6

0,8

0

5

10

15

konsentrasi (ppm)

absor

(61)

x y 0,774 0,048 1,548 0,093 1,935 0,117 3,87 0,238 7,74 0,474 11,61 0,737

y = 0,0633x - 0,0055

R

2

= 0,9995

0

0,2

0,4

0,6

0,8

0

5

10

15

konsentrasi (ppm)

absor

(62)

49

Lampiran 2

Perhitungan Konsentrasi Sisa Paraquat

Dalam Media Filtrat Air Tanah Pada Kondisi Terang

Dari nilai absorbansi, dapat dicari konsentrasi sisa paraquat dalam media filtrat air tanah dengan menggunakan persamaan regresi linear yang diperoleh dari kurva standar yaitu :

1. Pada hari ke 0

y = 0,056x – 0,000 0,483 = 0,056x

x = 8,625 ppm

jadi konsentrasi sisa paraquatnya adalah 8,625 ppm 2. Pada hari ke 3

y = 0,061x + 0,003 0,467 = 0,061x + 0,003 x = 7,607 ppm

y = 0,061x + 0,005 0,483 = 0,061x + 0,005 x = 7,148 ppm

y = 0,061x – 0,002 0,483 = 0,061x – 0,002 x = 6,279 ppm

y = 0,060x – 0,000 0,483 = 0,060x – 0,000 x = 6,033 ppm

y = 0,062x + 0,006 0,483 = 0,062x + 0,006 x = 5,194 ppm

(63)

7. Pada hari ke 18

y = 0,063x – 0,006 0,483 = 0,063x – 0,006 x = 4,381 ppm

jadi konsentrasi sisa paraquatnya adalah 4,381 ppm

Perhitungan Konsentrasi Sisa Paraquat Dalam Media Filtrat Air Tanah Pada Kondisi gelap

Dari nilai absorbansi, dapat dicari konsentrasi sisa paraquat dalam media filtrat air tanah dengan menggunakan persamaan regresi linear yang diperoleh dari kurva standar yaitu :

1. Pada hari ke 0

y = 0,056x – 0,000 0,518 = 0,056x

x = 9,250 ppm

y = 0,061x + 0,003 0,559 = 0,061x + 0,003 x = 9,115 ppm

y = 0,061x + 0,005 0,559 = 0,061x + 0,005 x = 9,082 ppm

y = 0,061x – 0,002 0,554 = 0,061x – 0,002 x = 9,115 ppm

y = 0,060x – 0,000 0,536 = 0,060x – 0,000 x = 8,933 ppm

(64)

51

6. Pada hari ke 15

y = 0,062x + 0,006 0,555 = 0,062x + 0,006 x = 8,855 ppm

y = 0,063x – 0,006 0,550 = 0,063x – 0,006 x = 8,825 ppm

(65)

Lampiran 3

Penentuan Orde Reaksi dan Konstanta Laju Reaksi Degradasi Paraquat pada Media Filtrat air Tanah pada Kondisi Terang dan Gelap Pada pengolahan data ini diasumsikan terlebih dahulu bahwa orde reaksi degradasi paraquat adalah satu, sesuai dengan beberapa penelitian yang

sebelumnya telah dilakukan, antara lain oleh Binarjo (2001), dan Cahyani (2002). Persamaan untuk reaksi orde satu adalah :

ln Ct = ln C0 – kt………(1)

(66)

53

3.1 Media Pelarut Air Tanah dalam Kondisi terpapar Sinar Matahari (terang)

x y 0 4,605 3 4,48 6 4,417 9 4,288 12 4,248 15 4,098 18 3,928

kurva laju degradasi paraquat pada media filtrat tanah pada kondisi terang

y = -0,0206x + 4,6261

R2 = 0,9836

4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7

0 5 10 15 20

hari

ln

(

1

0

C

/C

o

(67)

3.2 Media Pelarut Air Tanah dalam Kondisi tidak terpapar Sinar Matahari (gelap)

x y 0 4,605 3 4,591 6 4,587 9 4,591 12 4,57 15 4,562 18 4,558

kurva laju degradasi paraquat pada media filtrat tanah pada kondisi gelap

y = -0,0026x + 4,6037 R2 = 0,9147

4,55 4,56 4,57 4,58 4,59 4,6 4,61

0 5 10 15 20

hari

ln

(

1

0

C

/C

o

(68)

55

Lampiran 4

Penentuan Konstanta Laju Reaksi (k) pada Hari Pengambilan Sampel Persamaan Laju Reaksi Orde Satu :

kt C Ct ₌ ln

Dengan C = konsentrasi paraquat awal Ct = konsentrasi sisa paraquat

k = slope = konstanta laju reaksi Konsentrasi paraquat pada kondisi terang

No. Hari ke C0 (ppm) C (ppm)

1 2 3 4 5 6 7 0 3 6 9 12 15 18 8,625 8,625 8,625 8,625 8,625 8,625 8,625 8,625 7,607 7,148 6,279 6,033 5,194 4,381 Konsentrasi paraquat pada kondisi gelap

No. Hari ke C0 (ppm) C (ppm)

1 2 3 4 5 6 7 0 3 6 9 12 15 18 9,250 9,250 9,250 9,250 9,250 9,250 9,250 9,250 9,115 9,082 9,115 8,933 8,855 8,825

dengan memasukkan data konsentrasi sisa paraquat dan waktu ke dalam persamaan laju reaksi orde satu, diperoleh konstanta laju reaksi sebagai berikut :

Konstanta laju reaksi (hari-1) pada hari ke- Media

0 3 6 9 12 15 18

Kondisi

Terang 0,041865 0,031305 0,035273 0,029785 0,033811 0,037633 Kondisi

(69)

Lampiran 5

Analisis pengaruh Sinar Matahari terhadap Degradasi paraquat

Dalam pembandingan ini, dilakukan uji statistika menggunakan metode ANOVA Single Factor untuk menentukan signifikansi perbedaan antara dua media yang dibandingkan. Model uji statistik yang diajukan adalah

H0 : µ1 = µ2

Ha : µ1 ≠ µ2

Hipotesis nol (H0) ditolak pada α = 0,05 jika Fhit lebih besar dari Ftabel. Jika

hipotesis nol ditolak, maka dapat disimpulkan bahwa tidak terdapat cukup bukti yang menunjukkan perbedaan signifikan antara konstanta laju reaksi degradasi paraquat dalam media pertama dibandingkan konstanta laju degradasi paraquat dalam media kedua. Nilai Fhit dan Fkritik diperoleh dengan menggunakan program

(70)

57

Analisis Pengaruh Sinar Matahari terhadap Degradasi Paraquat dalam Media Pelarut Filtrat Air Tanah

Media k3 k6 k9 k12 k15 k18

Kondisi

Terang 0,041865 0,031305 0,035273 0,029785 0,033811 0,037633 Kondisi

Studi Kinetika Degradasi Paraquat (ion 1,1 â dimetil â 4,4â bipiridiondiklorida) dalam Lingkungan Tanah persawahan Boyolali Jawa Tengah.