aspek kimia tanah dan larutan tanah

7/22/2019 Aspek Kimia Tanah Dan Larutan Tanah

1/50

Kuliah ke 4, 5


2/50

Kontaminan tanah

Kontaminan

Kontak tanah

Reaksi kimia, kimia-fisik, biologis

Transformasi, Transfer massa


3/50

Transformasi

Perubahan kontaminan atau polutan baik darisegi konsentrasi maupun perubahan sifatkimia dan fisik kontaminan akibat proseskimia atau fenomena fisika yg terjadi scrabiotis maupun biotis (akibat aktivitas m.o)


4/50

Transformasi

Proses transformasi terjadi pd :a. Bidang kontak (interface) antara partikel

tanah dg kontaminan dlm larutanb. Dlm larutan tanah/air tanahHasil transformasi, kontaminan dpt menempelpd permukaan partikel tanah atau tetap beradapd fase cairnya


5/50

Salah satu cth transformasiMenghasilkan senyawa baru (terlarut/

mineral baru)


6/50

Pengambilan kontaminan oleh tumbuhanMempengaruhi konsentrasi kontaminan dlm

air tanah/tanah


7/50

Kontaminan berkurang krn adanyamekanisme transfer/perpindahan massa

kontaminan akibat bbrp proses fisik.Proses yg terlibat : difusi, adveksi, volatilisasi


8/50

Didominasi oleh reaksi permukaanpermukaan : adsorpsi, pertukaran ion,

pertukaran ligand, kompleksasi permukaan


9/50

Bisa terjadi tanpa melibatkan partikel tanahContoh : hidrolisis, reduksi-oksidasi


10/50

Partikel tanah sbg media m.o dan membantudlm bentuk efek katalis

M.o melakukan aktivitas shg terjadibiotransformasi


11/50

Disolusi-presipitasiReaksi asam-basa

Pembentukan komplekHidrolisisReaksi redoksPeluruhan partikel radioaktif


12/50

Dpt melibatkan medium tanah atau tdk melibatkanmedium tanahBerlangsung scr kinetis, relatif seketika(instantaneous) utk mencapai equilibriumDicapai dlm skala waktu dan pergerakan air tanahyg relatif sangat lambat

Equilibrium tdk tercapai jk reaksinya melaluipeluruhan radioaktif, hidrolisis, transformasibiologis


13/50

Sifat-sifat tanah/air tanah (pH, tekstur, luaspermukaan)

Volatilisasi (penguapan)Potensial redoks


14/50

Larutan:a. mg/L, jk konsentrasi kontaminan yg larut

dlm airb. g/L, jk kadar kontaminan sangat rendahc. milimoles (mM), mole (m)d. part per million (ppm), part per billion (ppb)


15/50

Konsentrasi dlm tanah/sludge:a. berat kontaminan per berat tanahb. mg kontaminan/kg berat kering tanah

atau g kontaminan per kg berat kering tanah(mg/kg dan g/kg)


16/50

Konsentrasi dlm udaraa. g kontaminan/m 3 udara (g/m 3)

b. ppm = 1 bagian volume kontaminan/ 106

bagian volume udara


17/50

Diukur keaktifan dari material radioaktif atauditentukan dari jumlah inti atom yg tdk stabil,

yg diukur scr tdk langsung dari lajupeluruhannyaSatuan laju peluruhan :mili Curie (mCi) atauCi


18/50

Zat terlarut dg kadar > 5 mg/L (Major constituents)BikarbonatKalsiumKloridaMagnesiumSilikaNatrium (Sodium)SulfatAsam karbonik


19/50

Zat terlarut dg kadar 0,01 sd 10 mg/L (Minorconstituents):BoronKarbonatFluoridaBesiNitratKaliumStrontium


20/50

Zat terlarut dg kadar < 0,1 mg/L (Trace constituents):Aluminium KromiumAntimon KobaltArsenikum TembagaBarium GalliumBerylium GermaniumBismuth AurumBromida IndiumKadmium IodiumCesium Mangan dll


21/50

Asam HumatAsam FulvatKarbohidratAs AminoTaninLigninHidrokarbon


22/50

As asetatAs propionat


23/50

Berbeda setiap wilayah tergantung dari komposisimineral/batuan dan proses alamAktivitas manusia yg menyebabkan komposisitersebut berubah


24/50

Peranan penting dlm penyebaran kontaminan ditanahpH pengaruh ke muatan elektrostatisPartikel koloid tanah terdiri: mineral liat, oksidalogam, hidroksida, organik yg bermuatanelektrostatisJk elektrostatis berubah dari + ke atau sebaliknyamk pengaruh thd proses/reaksi antara kontaminandg tanah


25/50

Kemampuan tanah menjadi penyangga/buffer utkmengurangi fluktuasi pH akibat penambahanasam/basaLiat/humus/zat organik tanah mempunyaikeasaman cadangan 50.000-100.000 kalidibandingkan dg keasaman aktifnyaPasir hanya 1000 kali (kemampuan sbg buffer kecil)


26/50

Ada 2 pendekatan :a. Model ekuilibrium (instantaneous reaction)

b. Model kinetis


27/50

Reaksinya berjalan relatif cepatDlm konteks transportasi kontaminan scr regionalmk penggunaan asumsi bhw reaksi kimia berjalanscr ekuilibrium adh lebih tepatAdanya kemungkinan memperhitungkan efektemperatur dlm ketersediaan data nilai konstantareaksinya


28/50

Reaksinya berjalan relatif lebih lambatProses-proses non reversible yg melibatkanpeluruhan radioaktif, reaksi redoks dan reaksi ygmelibatkan transformasi organik oleh m.omemerlukan diskripsi kinetisKurangnya data mengenai orde reaksi dan lajureaksi yg terlibat pd proses dlm tanah dan air tanah


29/50

Larutan-larutan GasLarutan Air Air

Hidrolisa ion multivalen(polimerisasi)

Adsorpsidesorpsi

Keseimbanganmineral air

Rekristalisasimineral

Detik Menit Jam Hari Bulan Tahun 10 6 Tahun


30/50

Proses penting yg mempengaruhi kandungan ionterlarut dlm air tanah maupun larutan tanah scralamiahPresipitasi terjadi pd fase larutan, yi pelarutan pdmineral yg bereaksi dg air tanah misal karbonat dansulfida.Garam-garam berbahaya yg tumpah akan alamipresipitasi dan akan menentukan konsentrasi iongaram dlm air tanah


31/50

Presipitat yg terbentuk akan menempel pdpermukaan partikel tanah atau menempel satu dgyg lain krn gaya tarik antarpartikelPresipitat tsb akan membentuk lapisan pd bagianluar partikel tanah (oklusi/occlusion)Jk konsentrasi suatu zat yg sangat jenuh mk pdkondisi ttt akan terbentuk kristal


32/50

Bagian dari proses weathering yg berlangsung lambatdibanding reaksi kimia lain yg mungkin terjadi

Kontaminan dg konsentrasi diatas jenuh akan bergabung dgair tanah mk akan terjadi proses presipitasi smp konsentrasikeseimbangan terjadi

Stlh terjadi keseimbangan mk padatan presipitat ygterbentuk bersifat tdk stabil dg strutur kristal yg kurangteratur dan tidak kokoh, akhirnya akan lebih stabil bilakondisi lingk memungkinkan


33/50

pH (mekanisme buffering capacity)TemperaturSifat kelarutan (solubility) dari larutan kontaminan


34/50

Kondisi kelewat jenuh akan sebabkan zatmembentuk endapan halus (kristal sangathalus/presipitat)Presipitat adh bentuk aktif yg akan mencari kondisikeseimbangan yg baru setiap ada perubahan faktoryg berperan (misal:pH)Kondisi dibawah jenuh akan sebabkan zat dlmkondisi stabil


35/50

Reaksi di dalam tanah bersifat kompleksKompleks krna. kompleksnya mineral-mineral di dalam

tanah atau air tanahb. Ion-ion tanah yg saling mempengaruhic. Peranan m.o yg berperan dlm mineralisasi sbg

akhir proses biodegradasi


36/50

CO2AirLogam, garam mineralMineral yg menjadi bagian dari tubuhnya melaluimetabolisme spt cangkang, gigi, tulang organisme


37/50

Pelapukan terjadi krn proses kimia dan fisikPelapukan menyumbang ion-ion tanah/air tanahdan mineral liatDiawali proses fisis spt panas matahari, kontak airyg asam/basa shg terbentuk fragmen yg lbh kecilProses kimia hasilkan zat terlarut atau campuranzat terlarut dan padatan


38/50

Kelarutan dlm air senyawa organik : konsentrasimaksimum/jenuh suatu zat dlm air pd kondisitemperatur standarTransportasi kontaminan lbh intensif bilakontaminan terlarut dlm airKontaminan yg sangat larut dlm air: metanolKontaminan yg sedikit larut dlm air: DDT,pestisida,PCB


39/50

Adh proses berubahnya zat dlm bentuk padat ataudlm bentuk cair menjadi uap/gasVolatilisasi sbg proses transfer massa , berkompetisidg proses sorpsi dan difusiDpt teradi dlm kondisi air jenuh maupun tidak jenuh


40/50

Tahap I : Desorpsi kontaminan dari partikel tanahTahap II : Difusi kontaminan dalam air tanahTahap III : Penguapan kontaminan dari air tanah ke udara

diatas permukaan airTahap IV : Difusi kontaminan ke permukaan tanahTahap V : Volatilisasi kontaminan melayang ke udara bila uapcukup ringan atau tetap di dlm pori tanah yg tdk berisi udaraTahap VI : Difusi kontaminan ke udara bebas shg terjadipencemaran udara


41/50

Bentuk bebas/free liquid mengisi ruang poriBentuk terlarut dlm kelembaban tanah/air tanahBentuk uap/gasBentuk teradsorpsi pd permukaan butiran tanahTerjebak dlm ruang dari struktur butiran tanah/trapped


42/50

Adh pergantian ion yg telah teradsorpsi, oleh ionlain (Sposito,1989)Dlm kondisi tertentu ion akan tertarik danmenempel pd permukaan butir atau partikel tanahdan mengganti ion lain yg telah menempel pdpermukaan partikel tanahDpt terjadi jk ada ion yg dpt dipertukarkanMisal substitusi isomorfik


43/50

Substitusi Isomorfik : kondisi partikel tanah ygbermuatan mk akan dikelilingi oleh ion lain ygberlawanan muatan (counterions)Counterions ini yg mrpk exchangeable ionPertukaran ion terjadi krn kehadiran liat (koloidnya),silt (lanau) dan zat organik


44/50

Keberadaan logam/ion logam dlm air tdk terlepasdari asal/bentuk asal logamKation logam dlm air tanah berbentuk ion tunggalatau tdk tunggalLigand adh ion logam dlm air yg dikelilingi anionshg terbentuk senyawa kompleksContoh Ligand anorganik : SO

4

2-, Cl-, Br-, S2

- Contoh Ligand organik : Asam amino, EDTA


45/50

Multidentate: ligand yg terdiri dari bbrp atomH2O adh LigandChelate : senyawa kompleks logam yg terbentuk dgmultidentate ligandContoh chelate : senyawa kompleks yg terbentukantara ion pyrofosfat dg ion Cd (lihat gambar)


46/50

O O2-

O P O P O

Cd

(Fetter,1999)


47/50

Reaksi kompleksasi yg sederhana adh kombinasilogam dg ligand spt Mn 2+ dan Cl- :Mn2+ + Cl- MnCl-


48/50

Reaksi penting di dalam tanah yg berlangsung scrbiotis dan abiotisM.O bertindak sbg perantaraDg katalis enzim yg diproduksi sel, m.o gunakanreaksi ini sbg sumber energi, baik utk aktivitas danmemperbanyak diriProses biodegradasi zat organik salah satu prosesreduksi oksidasi


49/50

Reaksi yg berpasangan yi reaksi oksidasi akandiikuti reaksi reduksiTerjadi jk ada electron donor (penyediaelektron=reduktan) dan electron acceptor(penerima elektron=oksidan)Berjalan relatif lambatBerperan penting dlm mobilisasi logam pd larutantanah


50/50

Fe2+ Fe 3+ + e-reaksi oksidasi yi pelepasan 1 elektron oleh Fe 2+ sbgelektron donor yg sebabkan valensi Fe 2+ meningkatmenjadi Fe 3+ Fe 3+ + e- Fe2+ reaksi reduksi yi pengurangan valensi Fe 3+ menjadiFe2+ krn menerima 1 elektron

aspek kimia tanah dan larutan tanah

Documents