PENCEMARAN TANAH

SYED MAHADZIR SYED IBRAHIM

 

PENCEMARAN tanah atau pencemaran tanih bermaksud perbuatan yang berlaku kepada sesuatu kawasan sehingga terjadinya pertukaran warna, kesuburan dan hakisan tanah. Ia disebabkan oleh bahan buangan dalam bentuk air atau pepejal. Bahan pencemar terdiri daripada pencemar organik, kimia atau fizik. Seriusnya pencemaran tanah bergantung kepada kesuburan tanah. Pencemaran menunjuk-kan tahap serius apabila kesuburan tanah sudah hilang. Tanah akan bertukar warna menjadi kehitaman dan tumbuh-tumbuhan di kawasan tersebut akan menjadi layu.

Biasanya sesetengah kawasan perindustrian dilakukan di kawasan hutan. Jadi penerokaan hutan akan dilakukan oleh pengusaha-pengusaha kilang. Tanah yang diteroka ini selalunya lebih besar daripada kawasan yang ingin digunakan sebagai kawasan kilang. Masalah yang timbul atau kesannya kawasan yang berlebihan ini akan terbiar dan mengakibatkan ketidakseimbangan ekosistem. 

Bagi industri air mineral, air bawah tanah akan digali oleh kilang ini lalu mengakibatkan adanya rongga-rongga kosong dibawah tanah dan ini mendorong kepada kejadian subsidence. Selain itu sampah yang di hasilkan oleh sisa perindustrian terutamanya carbon dioksida, nitrogen dioksida dan sulfur boleh menyebabkan berlakunya pencemaran tanih seperti ketidaksuburan tanih akibat peningkatan kekonduksian tanih yang mana tanih ini tidak sesuai untuk tumbuhan hidup.

Rumah Hijau juga memberi kesan kepada tanih di mana menyebabkan kenaikan penguraian guna tanih sekali gus meninggikan hasil tanaman. Pada zaman dulu pula antara punca pencemaran kepada alam sekitar oleh kegiatan industri adalah disebabkan oleh kegiatan melombong menggunakan kapal korek. Kapal korek ini biasanya dilakukan di kawasan yang lapang. Jadi selepas bijih timah habis di lombong, kawasan tersebut akan ditinggalkan dan menjadi kawasan mati kerana sebarang aktiviti biologi tidak dapat dilakukan kerana kawasan tersebut tercemar dengan pelbagai sisa daripada indutri perlombongan.

1. di tanah terdapat berbagai unsur yang dibutuhkan makhluk hidup: K, N, P, Ca, Mg, S, Cl, Fe, Cu, Mn, Zn dan lain-lain lagi
2. kehidupan dan kesuburan tanah tergantung dari banyaknya mikroorganisme yang hidup di lapisan tanah
3. pencemaran tanah akan merusak susunan kimia tanah dan mengganggu kehidupan organisme yang hidup dalam tanah

Bahan pencemar tanah:

• limbah rumah tangga: kertas bekas, plastik bekas, potongan karet, logam
• limbah pertanian: pupuk dan pestisida

 

Kesan Pencemaran Tanah

 

Kekurangan Tanah Subur

 

1.     Pembinaan rumah-rumah dan bangunan-bangunan menyebabkan penyusutan tanah.

2.     Manusia menghadapi kekurangan tanah subur untuk pertanian.

 

Hakisan Tanah

 

1.     Aktiviti-aktiviti pembinaan, perlombongan, dan pembalakan  yang tidak terkawal menyebabkan kawasan tanah terdedah.

2.     Kawasan tanah yang terdedah dihakis oleh angin dan air hujan.

 

Hidrokarbon 

Dalam kimia, hidrokarbon merupakan sebatian kimia yang mengandungi hanya karbon (C) dan hidrogen (H). Ia semua mengandungi rangka tunjang dari karbon dan atom hidrogen lekat pada rangka tunjang tersebut. (Seringkali istilah ini digunakan sebagai ringkasan istilah alifatik hidrokarbon).

Sebagai contoh, metana (gas paya) adalah hidrokarbon dengan satu atom karbon dan empat atom hidrogen: CH₄. Etana adalah hidrokarbon (lebih khusus lagi, alkana) mengandungi dua atam karbon diikat dengan satu ikatan tunggal, setiap atom karbon terikat pada tiga atom hidrogen: C₂H₆. Propana mempunyai tiga atom karbon ‘C’ (C₃H₈) dan seterusnya (C_nH_2·n+2). Hidrokarbon boleh dikelaskan kepada beberapa bahagian iaitu:

 

1.     Hidrokarbon alifatik

2.     Hidrokarbon alisiklik

3.     Hidrokarbon aromatik

 

Hidrokarbon Alifatik

 

Hidrokarbon alifatik terdiri daripada rantaian atom karbon tanpa struktur siklik. Ia sering disebut sebagai hidrokarbon rantai terbuka atau hidrokarbon asiklik. Contoh: Alkana (propana, butana)

 

Hidrokarbon Alisiklik

 

Hidrokarbon alisiklik atau hidrokarbon siklik terdiri daripada rantaian atom karbon dalam susunan gelang (siklik). Contoh: Sikloaklana (siklopropana, siklobutana)

 

Hidrokarbon Aromatik

 

Hidrokarbon aromatik merupakan kumpulan khusus sebatian siklik. Ia biasanya mempunyai gelang berahli enam yang dilukis dengan ikatan tunggal dan ikatan ganda dua yang berselang-seli. Contoh: Benzena, naftalena. Terdapat tiga jenis asas hidrokarbon iaitu:

 

1. hidrokarbon harum, yang mengandungi sekurang-kurangnya satu cecincin harum (aromatic ring) sebagai tambahan kepada apa jua ikatan yang ia ada
2. hidrokarbon tepu (saturated hydrocarbon), juga dikenali sebagai alkana, yang tidak mempunyai ikatan dwi, tiga atau harum.
3. hidrokarbon tidak tepu (unsaturated hydrocarbon), yang mengandungi satu atau lebih ikatan dwi atau tiga antara atom karbon, yang dibahagi pula pada:

·       alkena

·       alkuna

·       diena

 

Jumlah atom hidrogen dalam hidrokarbon boleh ditentukan, jika jumlah karbon diketahui, dengan menggunakan persamaan berikut:

 

1. Alkana: C_nH_2n+2
2. Alkena: C_nH_2n (dengan anggapan hanya satu dwi ikatan)
3. Alkuna: C_nH_2n-2 (dengan anggapan hanya satu tiga ikatan)

 

Hidrokarbon cecair yang dikeluarkan dari bawah tanah dirujuk sebagai petroleum (harafiahnya ‘batu minyak’) atau minyak mineral, sementara hidrokarbon bergas dalam tanah dikenali sebagai gas asli. Kesemuanya merupakan sumber penting bahan api dan bahan mentah sebagai stok bekalan untuk penghasilan kimia organik dan biasa terdapat di sub-permukaan menggunakan peralatan geogologi petroleum.

Hidrokarbon merupakan sumber ekonomi penting kerana ia merangkumi keseluruhan sumber bahanapi fosil (arang batu, petroleum, gas asli, dan lain-lain lagi) dan bahan api bio, termasuk juga plastik, lilin, pelarut dan minyak. Dalam pencemaran bandar, komponen ini bersama dengan NOx dan cahaya matahari - kesemuanya menyumbang kepada pembentukan ozon tropospherik.

Biopemulihan 

Biopemulihan boleh ditakrifkan sebagai mana-mana satu proses yang menggunakan mikroorganisma, kulat, tumbuhan-tumbuhan hijau atau enzimnya untuk mengembalikan alam semula jadi yang terjejas oleh bahan-bahan kontaminasi kepada keadaannya yang asal. Ia boleh digunakan untuk menyerang bahan-bahan kontaminasi tanah yang tertentu, misalnya degradasi hidrokarbon berklorin oleh bakteria. Salah satu contoh pendekatan yang lebih umum ialah pembersihan tumpahan minyak menerusi penambahan baja nitrat dan atau baja sulfat untuk memudahkan pereputan minyak mentah oleh bakteria asli atau bakteria eksogen.

Gambaran Keseluruhan dan Penggunaan

 

Biopemulihan dan fitopemulihan semula jadi telah digunakan buat berabad-abad. Misalnya, penyahgaraman tanah pertanian oleh fitopengekstrakan mempunyai tradisi yang lama. Teknologi biopemulihan yang menggunakan mikroorganisma dilaporkan direka oleh George M. Robinson. Beliau merupakan penolong jurutera petroleum kaunti kepada Santa Maria, California. Pada dekad 1960-an, Robinson menghabiskan masa lapangnya untuk menguji kaji balang-balang kotor dan pelbagai campuran mikrob.

Teknologi-teknologi biopemulihan umumnya dikategorikan kepada teknologi in situ atau teknologi ex situ. Biopemulihan In situ melibatkan perawatan bahan terkontaminasi di tapak, manakala biopemulihan ex situ melibatkan pemindahan bahan terkontaminasi ke tempat yang lain untuk dirawat. Sesetengah contoh teknologi biopemulihan ialah biopelohongan, perladangan, bioreaktor, pengomposan, biopengimbuhan, rizopenur asan dan bioperangsangan.

Bagaimanapun, bukan semua bahan kontaminasi dapat dirawat dengan mudah menerusi biopemulihan dengan menggunakan mikroorganisma. Logam-logam berat seperti kadmium dan plumbum, misalnya, tidak mudah diserap atau ditangkap oleh organisma. Asimilasi logam seperti raksa ke dalam rantai makanan boleh memburukkan lagi keadaan.

Oleh itu, fitopemulihan amat berguna dalam keadaan-keadaan sebegini kerana tumbuh-tumbuhan semula jadi atau tumbuh-tumbuhan rentas gen berupaya membiotumpukkan toksin-toksin tersebut di bahagian atas tanah masing-masing yang kemudian dituai untuk penghapusan. Logam berat di dalam biojisim tuaian dapat dipekatkan lagi menerusi penunuan atau pengitaran semula untuk kegunaan perindustrian.

Penghapusan berbagai-bagai bahan pencemar dan sisa dari alam sekitar memerlukan peningkatan pemahaman kita tentang kepentingan relatif laluan dan rangkaian kawal atur ke fluks karbon di dalam persekitaran-persekitaran tertentu serta untuk sebatian-sebatian yang tertentu. Sudah tentunya, ini akan mempercepat pembangunan teknologi biopemulihan dan proses-proses biotransformasi.

 

Pendekatan Kejuruteraan Genetik 

 

Penggunaan kejuruteraan genetik untuk mencipta organisma yang direka bentuk khusus untuk biopemulihan mempunyai potensi yang amat besar. Bakteria Deinococcus radiodurans (organisma paling radiorintang yang diketahui) telah diubah suai untuk memakan dan mencernakan toluen dan raksa ion daripada sisa nukleus yang sangat radioaktif.

 

Mikopemulihan 

 

Mikopemulihan ialah bentuk biopemulihan yang mempergunakan kulat untuk mengembalikan sesuatu persekitaran (biasanya tanah) yang dicemari oleh bahan pencemar kepada keadaan yang kurang tercemar. Istilah ‘mikopemulihan’ dicipta oleh Paul Stamets dan merujuk khususnya kepada penggunaan miselium kulat dalam proses biopemulihan.

Salah satu peranan utama kulat di dalam ekosistem ialah pereputan yang dilakukan oleh miselium. Miselium itu merembeskan enzim-enzim dan asid-asid luar sel yang mengurai lignin dan selulosa, dua blok binaan utama gentian tumbuhan. Terdapat sebatian-sebatian organik yang terdiri daripada rantai karbon dan hidrogen yang panjang, dan yang strukturnya agak serupa dengan banyak bahan pencemar organik. Kunci kejayaan mikopemulihan ialah penentuan spesies kulat yang sesuai untuk menyasarkan sesuatu bahan pencemar yang tertentu. Sesetengah strain telah dilaporkan berjaya mendegradasikan gas saraf VX dan sarin.

Dalam sebuah uji kaji yang dijalankan bersama-sama dengan Thomas, seorang penyumbang utama dalam industri biopemulihan, sebuah petak tanah yang dicemari dengan minyak diesel diinokulasi dengan miselium cendawan tiram. Teknik-teknik biopemulihan tradisional (bakteria) digunakan di petak-petak kawalan. Selepas empat minggu, melebihi 95% daripada banyak PAH (hidrokarbon aromatik polisiklik) telah menjadi komponen-komponen tak toksik di petak-petak yang diinokulasi dengan miselium.

Komuniti mikrob semula jadi kelihatan membantu kulat mengurai bahan kontaminasi supaya akhirnya dijadikan karbon dioksida dan air. Kulat yang mendegradasikan kayu paling berkesan mengurai bahan-bahan pencemar aromatik (komponen toksik petroleum), serta juga sebatian berklorin (sesetengah pestisid tertentu yang tidak hilang-hilang; Battelle, 2000). Mitopenurasan merupakan proses yang serupa atau sama. Ia menggunakan miselium kulat untuk menuras sisa toksik dan mikroorganisma dari air di dalam tanah.

 

Kelebihan

 

Terdapat sebilangan kelebihan kos atau kecekapan terhadap biopemulihan yang boleh digunakan di kawasan-kawasan yang tidak dapat didatangi tanpa penggalian. Misalnya, tumpahan hidrokarbon (khususnya, tumpahan petrol) atau sesetengah pelarut berklorin yang tertentu boleh mencemari air tanah. Pemasukan penerima elektron yang sesuai atau pinda penderma elektron (sebagaimana yang sesuai) boleh mengurangkan kepekatan bahan pencemar dengan ketara selepas berlangsungnya masa susul untuk membenarkan aklimasi.

Pendekatan ini biasanya jauh lebih murah daripada penggalian diikuti oleh pelupusan di tempat yang lain, penunuan, atau strategi-strategi pengolahan ex situ yang lain. Ia juga mengurangkan atau menghapuskan keperluan untuk menggunakan teknik ‘pam dan rawat’, suatu amalan yang umum digunakan di tapak-tapak yang hidrokarbon telah mencemari air tanah yang besar.

 

Pengawasan Biopemulihan

 

Proses biopemulihan dapat diawasi secara tidak langsung dengan mengukur Keupayaan Penurunan Pengoksidian atau redoks di dalam tanah dan air tanah, bersama-sama dengan pH, suhu, kandungan oksigen, kepekatan penerima atau penderma elektron, dan kepekatan produk-produk penguraian (misalnya karbon dioksida). Jadual yang berikut menunjukkan kadar penguraian biologi (secara berkurangan) sebagai fungsi keupayaan redoks:

 

Proses	Tindak balas	Keupayaan redoks (Eh dalam mV)
Aerob:	O2 + 4e− + 4H+ → 2H2O	600 ~ 400
Anaerob:
Denitrifikas	2NO3− + 10e− + 12H+ → N2 + 6H2O	500 ~ 200
Penurunan mangan IV	MnO2 + 2e− + 4H+ → Mn2+ + 2H2O	400 ~ 200
Penurunan besi III	Fe(OH)3 + e− + 3H+ → Fe2+ + 3H2O	300 ~ 100
Penurunan sulfat	SO42− + 8e− +10 H+ → H2S + 4H2O	0 ~ −150
Penapaian	2CH2O → CO2 + CH4	−150 ~ −220

 

Jadual di atas, pada dirinya dan di sebuah tapak tunggal, tidak memberikan banyak maklumat tentang proses pemulihan:

 

1. Pensampelan titik pada jumlah yang cukup di tapak terkontaminasi dan kawasan persekitarannya diperlukan supaya dapat menentukan kontur keupayaan redoks yang sama. Pengkonturan biasanya dilakukan menerusi perisian khusus seperti penentudalaman Kriging.
2. Jika semua ukuran keupayaan redoks menunjukkan bahawa penerima elektron telah habis digunakan, ia sebenarnya merupakan penunjuk kepada kegiatan mikrob menyeluruh. Analisis kimia juga diperlukan untuk menentukan bilakah aras bahan kontaminasi dan produk-produk penguraiannya telah dikurangkan ke bawah had kawal atur.