TINJAUAN PUSTAKA
Tanah Tercemar
Tanah dapat didefinisikan dari dua pandangan, yaitu (1) tanah sebagai bahan lepas (as a material) atau soil material, dan (2) tanah sebagai tubuh alam (natural bodies) atau soils. Dalam konsep pertama, tanah merupakan bahan (material) yang mengandung mineral, bahan organik dan biota tanah. Dalam konsep kedua, tanah tidak bisa dilihat sebagai bahan (material) lepas saja, tetapi sebagai tubuh alam tiga dimensi di dalam suatu lanskap tertentu yang berbeda satu sama lainnya yang terdiri dari tanah (bahan lepas, konsep pertama) plus akar, fauna, batuan artefak, dan lain-lain (Utomo dkk., 2016). Sehingga secara umum dapat dikatakan, tanah adalah produk transformasi mineral dan bahan organik yang terletak dipermukaan sampai kedalaman tertentu yang dipengaruhi oleh faktor-faktor genesis dan lingkungan, yakni : bahan induk, iklim, organisme hidup (mikro dan makro), topografi dan waktu yang berjalan selama kurun waktu yang sangat panjang, yang dapat dibedakan dari ciri-ciri bahan induk asalnya baik secara fisik, kimia, biologi, maupun morfologinya(Winarso, 2005).
Pencemaran tanah terutama terjadi karena aktivitas manusia yang secara langsung maupun tidak langsung mencemari tanah, yaitu kegiatan industri, penambangan, pertanian, kehutanan dan aktivitas komersial termasuk transportasi dan jasa (White, 2006). Aktivitas tersebut biasanya menghasilkan bahan buangan yang biasanya menjadi polutan bagi tanah karena pada dasarnya tanah yang akan menjadi penerima utamanya. Menurut Palar (1994) limbah atau polutan dapat dikelompokkan berdasarkan jenis, sifat dan sumbernya.Berdasarkan pada jenis, limbah dikelompokkan atas golongan limbah padat dan limbah cair.Berdasarkan pada sifat yang dibawanya, limbah dapat dikelompokkan atas limbah organik dan limbah an-organik.Sedangkan bila berdasarkan pada sumbernya, limbah dikelompokkan atas limbah rumah tangga atau limbah domestik dan limbah industri.
seperti jumlah polutan yang sangat banyak, tingkat toksisitas bahan pencemar yang tinggi dan kondisi lain, tanah tidak mampu lagi menyaring polutan karena kemapuan tanah terbatas dalam melakukan fungsinya tersebut. Dengan demikian berbagai dampak akan timbul dan mempengaruhi komponen yang ada di tanah (Utomo dkk., 2006).
Pada tanah pertanian, pencemaran tanah akan berdampak pada kualitas produk pertanian yang dihasilkan. Terkhusus pada produk pangan, dampaknya akan secara langsung dapat dialami oleh konsumen, yaitu hewan dan manusia. Proses dari masuknya pencemaran hingga mengakibatkan produk yang tercemar tergantung dari banyak faktor yang mempengaruhi, seperti jenis pencemar, lama mencemari, jenis tanah, faktor lingkungan dan lain-lain.
Logam Berat Kadmium (Cd)
Logam berat adalah unsur-unsur yang memiliki kerapatan lebih dari 6 mg/m3 dan berat atom lebih besar dari berat atom Fe (Mukhlis dkk., 2011). Selain itu, suatu unsur disebut sebagai logam berat karena posisinya di dalam tabel periodik, sebagai contoh, unsur dengan jumlah atom 22-34 dan 40-52 serta lantanida dan aktinida, kemudian pertimbangan lain sehingga sebuah unsur disebut logam berat adalah tanggapan spesifik biokimiawi bila unsur tersebut masuk ke dalam tubuh makhluk hidup (Connell dan Miller, 1995).
Cd merupakan ion divalen Cd (II). Di tabel periodik, kadmium berada tepat di
bawah Zn dan memiliki kemiripan sifat kimia dengan Zn
(Asrari, 2014).
Cd merupakan salah satu yang penyebarannya cukup luas di alam. Hanya ada satu jenis mineral Cd di alam yaitu greennockite (CdS) yang selalu ditemukan bersamaan dengan mineral spalerite (ZnS). Seperti halnya unsur-unsur kimia lainnya terutama golongan logam, logam Cd mempunyai sifat fisika dan kimia tersendiri, seperti berwarna putih perak, cepat mengalami kerusakan bila dikenai oleh uap ammonia dan sulfur hidroksida. Logam Cd sangat banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari manusia seperti sebagai bahan pewarna untuk industri plastik dan pada elektroplating (Palar, 1994).
selain itu juga dari penggunaan sisa lumpur kotor sebagai pupuk tanaman yang kemudian terbawa oleh aliran air dan angin(Widowati dkk., 2008).
Kadmium di dalam tanah berada dalam bentuk kation yang berbentuk bebas (mobil) maupun yang tidak bebas (immobil) (Dewi, 2004). Dalam bentuk bebas, kadmium di tanah hampir selalu ada pada keadaan oksidasi Cd (II) dan masuk ke dalam golongan logam kelas B dalam klasifikasi logam Schwarzenbach, oleh karena itu Cd2+ berpartisipasi dalam pengikatan kovalen dengan permukaan dan oleh karena itu, kurang mudah larut daripada kation yang lebih keras . Kation Kelas B seperti Cd2+ membentuk ikatan kompleks bagian dalam dengan selektivitas tinggi ke permukaan sedangkan kation yang lebih keras dapat berikatan sebagai kisi luar. Cd2+ membentuk batas yang secara definitif lebih kuat dengan partikel tanah atau koloid tanah daripada dengan Ca2+, namun batas ini tidak sekuat logam transisi seperti Cu2+. Sedangkan kadmium bentuk tidak bebas (immobil) sulit untuk diserap oleh perakaran tanaman.Karena konsentrasi Cd alamiah (pada tanah yang tidak tercemar) yang sangat sedikit di larutan tanah,
maka mekanisme yang paling memungkinkan bagi Cd berikatan dengan tanah
adalah melalui penyerapan dan kompleksasi, dan bila memungkinkan reaksi
presipitasi terjadi pada pH tanah > 7(Alloway, 2012).
lebih tinggi ditanah yang lebih asam dan lebih rendah pada tanah berkapur. Salah satu cara untuk mengurangibioavailabilitas Cd adalah pemberian kapur (Science Communication Unit, 2013).
Perilaku Cd di tanah akan berpengaruh pada siklus yang ada di tanah. Bila tanah melakukan perannya sebagai pengangkut dan penghilang pencemar, memang dapat mengurangi kepekatan Cd di tanah, namun hal ini memungkinkan kation-kation Cd yang mengalami pencucian akan masuk ke air tanah, sehingga air tanah tercemar (Connell dan Miller, 1995). Air tanah yang sudah tercemar Cd akan mengubah susunan kimia tanah sehingga meracuni jasad hidup di dalam maupun permukaan tanah (Sastrawijaya, 2000).
bahan organik. Namun demikian, meskipun logam Cd sudah terserap oleh jaringan tanaman, masalah utama bukan karena logam Cd dapat mengakibatkan tanaman menjadi rusak atau mati, tetapi karena adanya akumulasi logam berat pada produksi pangan, yang selanjutnya akan masuk ke dalam siklus rantai makanan dan akan terakumulasi pada tingkat yang lebih tinggi yaitu hewan dan manusia (Charlena, 2004).
Biochar
Biochar adalah produk pirolisis biomassa yang kaya karbon yang biasa diperoleh dari serasah tanaman maupun kotoran hewan. Biomassa tersebut dipanaskan dalam kondisi wadah tertutup atau dengan kata lain dengan sedikit atau tanpa oksigen. Perbedaan biochar dengan arang yang lainnya adalah tujuan pemanfaatannya. Biochar diterapkan di tanah sebagai sarana pembenah tanah, meningkatkan produktivitas, menyimpan karbon di dalam tanah, meresap air tanah dan berbagai tujuan lainnya (Lehmann and Joseph, 2009).
Biochar yang dihasilkan dari proses pirolisis memiliki karateristik yang berbeda-beda dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama faktor bahan baku. Namun secara umum biochar merupakan bahan pembenah tanah yang memiliki kandungan karbon tinggi dan pH yang tinggi sehingga ini mendukung fungsi biochar dalam menampung C di tanah dalam jangka wangku yang lama dan menaikkan pH tanah-tanah yang masam (Lehmann and Joseph, 2009). Penelitian tentang karakteristik biochar dari berbagai biomasa telah banyak dilakukan. Sebagai contoh, penelitian yang dilakukan Sun et al. (2014) menyatakan bahwa dari 4 jenis bahan baku biochar yaitu jerami padi, jagung, kapas dan kayu diperoleh sifat yang berbeda-beda seperti kandungan abu, volume pori, luas permukaan, tingkat alkalinitas, gugus fungsional dan kandungan unsur hara yang ada di dalamnya. Selanjutnya, dinyatakan bahwa terdapat hubungan antara karakteristik biochar tersebut dengan kandungan kimiawi dari bahan baku biochar yaitu kandungan selulosa dan lignin. Jenis senyawa kimia berkolerasi dengan jenis gugus fungsional yang dihasilkan biochar. Biomassa yang mengandung lignin akan menghasilkan biochar dengan kandungan karbon aromatik dan fenolik yang relatif lebih banyak dibandingkan dengan biomassa yang lebih banyak mengandung selulosa.
permukaan, porositas, pH dan muatan permukaan. Sedangkan karakteristik biochar yang berbanding terbalik dengan peningkatan suhu pirolisis adalah jumlah gugus funsional dan kandungan mineral dari biochar. Lehmann and Joseph (2009) juga menyatakan bahwa komposisi kimia dari biomassabahan baku dan suhu pirolisis memiliki dampak langsung terhadap fisiksifat biochar yang dihasilkan. Di suhu di atas 120 °C, bahan organikmulai mengalami beberapa dekomposisi termal,kehilangan kelembaban kimia terikat. Hemiselulosa terdegradasi pada suhu 200 °C sampai 260 °C, selulosa pada 240 °C sampai 350 °C, dan lignin pada 280 °C sampai 500 °C.
di larutan tanah. Kemudian penelitian Xu et al., (2016) menyatakan bahwa penberian biochar dari bambu, jerami padi, dan jerami gandum bukan hanya mampu menurunkan logam berat Cd dan Pb di larutan tanah, tetapi juga menurunkan serapan Cd dan Pb oleh tanaman jagung.
Salah satu peran biochar sebagai penyerap logam berat di tanah memerlukan proses yang kompleks dan dipengaruhi oleh banyak faktor yang berasal dari dalam tanah maupun dari biochar. Biochar memiliki mekanisme tertentu dalam melakukan perannya dalam meremediasi logam berat. Terdapat beberapa mekanisme biochar dalam menyerap logam berat di tanah, beberapa diantaranya sebagai berikut. 1.) Kompleksitas dengan gugus fungsional. 2.) Pertukaran kation. 3.)Presipitasi. 4.) Interaksi elektrostatik. 5.) Reduksi kimiawi (Gambar 1) (Li et al., 2017).
Gambar 1. Ilustrasi konseptual mekanisme penyerapan logam berat pada biochar Sumber : (Li et al., 2017)
