Senyawa Sulfur Kemampuan Tanaman Menyerap Pencemar NO

Kusnoputranto, 1996. Kendaraan bermotor merupakan penghasil pencemar CO, hidrokarbon yang tidak terbakar sempurna, NO x , SO x, dan partikel. Emisi gas buang kendaraan bermotor mempengaruhi kualitas udara ambien terutama wilayah dengan aktivitas transportasi yang tinggi. Udara di alam tidak pernah ditemukan bersih tanpa pencemar sama sekali. Pencemaran udara dapat dipantau berdasarkan nilai mutu udara ambien. Menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia PPRI Nomor 41 Tahun 1999, mutu udara ambien adalah kadar zat, energi, danatau komponen lainnya yang ada di udara bebas. Beberapa parameter baku mutu udara ambien nasional ditampilkan dalam Tabel 1. Tabel 1. Baku mutu udara ambien nasional berdasarkan PP No 41 tahun 1999 No Parameter Baku mutu Waktu pengukuran 1 Sulfur dioksida SO 2 365 μg N -1 m -3 24 jam 2 Karbonmomoksida CO 10000 μg N -1 m -3 24 jam 3 Nitrogen dioksida NO 2 150 μg N -1 m -3 24 jam 4 Oksidan O 3 235 μg N -1 m -3 1 jam 5 Hidrokarbon HC 160 μg N -1 m -3 3 jam 6 TSP debu 230 μg N -1 m -3 24 jam 7 Timah hitam Pb 2 μg N -1 m -3 24 jam

2.2. Senyawa Sulfur

Sulfur di atmosfer sebagian besar terdiri dari H 2 S, SO 2 , dan SO 3 . Secara alami sulfur di atmosfer berasal dari evaporasi air laut, letusan gunung berapi, dan uap letusan gunung berapi. Senyawa sulfur terbanyak yang masuk ke atmosfer adalah H 2 S yang berasal dari hancuran bahan organik dan dari reduksi sulfat secara biologis. Gas H 2 S di atmosfer secara cepat dirubah menjadi SO 2 melalui reaksi : 2 H 2 S + 3 O 2 2 SO 2 + 2 H 2 O Gas SO 2 bersifat mudah larut dalam air pada suhu ruang, tidak berwarna, dan tidak dapat terbakar. Di atmosfer, SO 2 bereaksi dengan oksigen membentuk SO 3 yang merupakan pencemar sekunder. Gas SO 3 bersifat tidak reaktif dan dengan H 2 O akan membentuk H 2 SO 4 . Gas SO 2 dan SO 3 dikenal sebagai SO x . Menurut Gorham 2002 transportasi bukan merupakan sumber utama pencemar SO x . Sumber utama pencemar SO x adalah bahan bakar dalam kegiatan industri dan pembangkit listrik. Menurut Benitez 1993 emisi SO 2 bahan bakar solar mencapai 10 kali lebih besar daripada bensin.

2.3. Senyawa Nitrogen

Jenis senyawa nitrogen penting yang masuk ke atmosfer adalah N 2 O, NO, NO 2 , NH 3 , NH 4 + , dan NO 3 ˉ. Sumber alami emisi senyawa nitrogen berasal dari aktivitas biologi yang terjadi di permukaan, sedangkan sumber antropogenik adalah pembakaran bahan bakar fosil. Nitrogen oksida NO dan NO 2 tidak hanya berperan penting dalam kimia stratosfer dan trofosfer tetapi juga memberikan kontribusi pada deposisi senyawa N di ekosistem melalui mekanisme wet dan dry deposisition. Selanjutnya proses ini akan meningkatkan derajat keasaman tanah menuju titik jenuh nitrogen Crutzen, 1995 diacu dalam Gasche Papen, 2002. Nitrogen monoksida dan nitrogen dioksida NO x bersifat mempengaruhi konsentrasi ozon di atmosfer. Nitrogen dioksida yang menyerap energi cahaya akan terdisosiasi membentuk NO dan atom oksigen dan selanjutnya akan diikuti dengan pembentukan ozon. Pembentukan dan penguraian NO 2 dan ozon secara alami berada dalam keseimbangan. Adanya hidrokarbon mengganggu kesetim- bangan ini dengan meningkatkan pembentukan ozon yang bersifat reaktif. Selain itu NO dan NO 2 juga berkontribusi terhadap pembentukan smog McKersie Leshem, 1994. Keberadaan NO dan NO 2 secara tidak langsung berimplikasi terhadap pemanasan global karena terlibat dalam berbagai reaksi dengan gas-gas rumah kaca seperti O 3 , CO, dan CH 4 .

2. 3.1. Karakteristik NO

x NO dan NO 2 Nitrogen monoksida merupakan gas yang tidak berwarna sedangkan nitrogen dioksida berwarna merah kecoklatan. Kedua gas tersebut masuk ke atmosfer terutama sebagai NO. Waktu tinggal nitrogen monoksida dalam atmosfer yang tidak tercemar rata-rata adalah empat hari. Di atmosfer yang tercemar hebat misalnya di perkotaan konsentrasi NO akan menurun hanya dalam beberapa jam. Proses berkurangnya NO melibatkan reaksi dengan oksigen : 2 NO + O 2 → 2 NO 2 Nitrogen dioksida yang menyerap energi cahaya ultra violet akan terdekomposisi dan diikuti terbentuknya ozon: NO 2 + radiasi UV → NO + O O 2 + O + M → O 3 + M Selanjutnya ozon akan bereaksi dengan NO membentuk NO 2 , dengan demikian reaksi menja di lengkap dan dikenal sebagai ’siklus fotolitik NO 2 ’. NO + O 3 → NO 2 + O 2 Siklus ini dapat terganggu dengan adanya hidrokarbon H c yang berasal dari kendaraan bermotor. Atom oksigen yang bereaksi dengan hidrokarbon akan menghasilkan senyawa reaktif hidrokarbon reaktif H c O yang dikenal sebagai radikal alkilperoksil RO 2 : O + H c → H c O Radikal bebas akan bereaksi secara cepat dengan NO membentuk NO 2 . Radikal RO 2 juga dapat bereaksi dengan O 2 dan NO 2 menghasilkan peroxyacetyl nitrates PAN. Produk akhir dari berbagai reaksi ini adalah smog kabut fotokimia yang mengandung berbagai kontaminan seperti aldehid, keton, ozon, dan PAN Oke, 1978: H c O + O 2 → H c O 3 H c O 3 + NO → H c O 2 + NO 2 H c O 3 + H c → Aldehid, keton H c O 3 + O 2 → O 3 + H 3 O 2 H c O x + NO 2 → PAN Sebagian besar NO 2 di atmosfir terbentuk karena proses oksidasi NO oleh O 3 . Di antara tahun 1960 dan tahun 1980 ozon di trofosfer meningkat dengan laju 1 dan 2 per tahun. Hal ini berarti ozon meningkat dari 22 menjadi 48 dalam periode 20 tahun tersebut. Kunci peningkatan terbentuknya ozon adalah senyawa NO x dan hidrokarbon reaktif yang di antaranya dihasilkan dari aktivitas transportasi. Ozon di troposfir bersifat berbahaya untuk kesehatan manusia di antaranya adalah menyebabkan iritasi pada selaput mata, saluran pernafasan, dan meningkatnya gejala asma. Ozon bersifat sebagai oksidan yang kuat sehingga berpotensi merusak bahan-bahan yang berasal dari karet. Ozon yang masuk ke dalam jaringan tanaman akan terdisosiasi dan menghasilkan superoksida radikal O 2 - , dan selanjutnya menghasilkan senyawa radikal lain di antaranya OH - dan H 2 O 2 . Beberapa kerusakan yang ditimbulkan ozon pada tanaman adalah menghambat fotosintesis Pell Brenan, 1973, berkurangnya klorofil dan menyebabkan nekrosis Knudson et al., 1977 dan menghambat respirasi Barnes, 1972. Bensin dan solar merupakan bahan bakar kendaraan bermotor yang banyak digunakan pada saat ini. Dua jenis bahan bakar ini menghasilkan komposisi emisi gas buang yang berbeda Tabel 2 dan 3. Tabel 2. Komposisi gas buang v -1 Jenis gas buang Bensin Solar CO 2 9.0 9.0 CO 4.0 9.1 NO 2 4.0 9.0 N 2 2.0 0.03 Hidrokarbon 0.5 0.02 Nitrogen Oksida 0.06 0.04 SO 2 0.006 0.02 Sumber: Hartogensis 1977 Tabel 3. Rata-rata emisi gas dalam g km -1 Jenis gas buang Bensin Solar CO 60.00 0.69 - 2.57 Hidrokarbon 5.90 0.14 - 2.07 NO 2 2.20 0.68 - 1.02 SO 2 0.17 0.47 Debu 0.22 1.28 Timbal 0.49 - Sumber: Strauss dan Mainwaring 1984

2.3.2. Pengaruh NO

x terhadap Ekosistem Pengaruh NO x terhadap komponen ekosistem dapat terjadi secara langsung maupun tidak langsung. Timbulnya NO 2 secara akut dapat membahayakan kesehatan manusia. Pengaruh NO 2 terhadap kesehatan tergantung dari konsen- trasi dan waktu pemaparan. Keberadaan gas NO 2 untuk beberapa menit sampai 1 jam dengan konsentrasi 50-100 ppm menyebabkan inflamasi jaringan paru-paru untuk periode 6-8 jam Saeni, 1989. Penelitian mengenai dampak paparan NO 2 terhadap kesehatan manusia cukup banyak dilakukan. Shannon et al. 2004 melaporkan bahwa terdapat hubungan antara meningkatnya NO 2 udara ambien dan resiko gangguan pernafasan dan kambuhnya asma. Paparan NO 2 konsentrasi rendah akan menyebabkan hipereaktifitas bronchial sehingga membuat anak-anak lebih mudah terkena infeksi saluran pernafasan Magnus et al., 1998; Barnett et al ., 2005. Paparan NO 2 dalam waktu yang lama atau paparan dalam konsentrasi tinggi akan memicu terjadinya bronchitis akut Zee et al., 2000 Keberadaan NO 2 juga berkontribusi terhadap terbentuknya hujan asam. Hujan asam adalah bentuk presipitasi yang mengandung pencemar SO 2 , SO 3 , NO 2 , dan HNO 3 . Pencemar tersebut larut dalam butiran awan dan air hujan sehingga membentuk asam sulfat dan asam nitrat dalam air hujan sehingga mengakibatkan pH air hujan kurang dari 5.6 yang dikenal sebagai hujan asam. Hujan asam dapat dibedakan atas deposit kering dan deposit basah. Deposit kering adalah transfer secara langsung dari gas-gas dan partikel-partikel asam yang ada di atmosfer. Deposit tipe ini biasanya terjadi di daerah dekat sumber pencemaran. Jenis gas sulfur yang diendapkan adalah SO 2 , sedangkan dari nitrogen adalah NO 2 , HNO 3 , dan PAN. Karena NO x lebih cepat dioksidasi menjadi nitrat daripada SO 2 menjadi sulfat, maka SO 2 lebih penting sebagai komponen deposit kering. Deposit basah adalah peristiwa turunnya asam dalam bentuk hujan dan mengenai benda atau makhluk hidup di sekitarnya atau masuk ke permukaan tanah maupun perairan. Jenis senyawa yang diendapkan adalah asam sulfat dan asam nitrat. Dampak hujan asam terhadap tanaman adalah kematian, daun layu dan rontok, sehingga dapat mengurangi produktivitas tanaman. Hujan asam juga da- pat merusak akar tanaman melalui pelepasan ion aluminium, timah, raksa, dan kadmium dari tanah dan sedimennya sehingga dapat menghalangi pengambilan dan penggunaan nutisi oleh tanaman. Pencucian unsur-unsur Mg 2+ , Ca 2+ , Na + ,dan K + akan menyebabkan tanaman kekurangan unsur tersebut sehingga mem- pengaruhi produktivitasnya. Pada ekosistem hutan, deposisi nitrogen melalui hujan asam mengubah status nitrogen yang secara alamiah terbatas menjadi kondisi jenuh nitrogen Aber et al., 1998. Kondisi jenuh nitrogen ini akan menimbulkan dampak negatif pada lingkungan di antaranya adalah perubahan kimia tanah, komposisi, dan produktivitas hutan. Pada ekosistem akuatik, hujan asam akan menetralisasi basa dari aliran sungai dan danau sehingga timbul kondisi yang menghambat pertumbuhan dan produktivitas organisme perairan. Hujan asam juga dapat menyebabkan perubahan secara kimia pada organ organisme perairan, misalnya insang menjadi hancur dan terganggunya mekanisme kontraksi otot. Dampak positif hujan asam adalah meningkatnya kesuburan tanah pada wilayah yang kekurangan unsur nitrogen dan belerang. Namun dampak negatif dari hujan asam seringkali lebih besar daripada dampak positifnya, sehingga perlu dilakukan upaya untuk mengurangi peluang terjadinya hujan asam, antara lain dengan mengurangi konsentrasi pencemar yang menjadi penyebab terjadinya hujan asam, salah satu diantaranya adalah pengurangan konsentrasi NO 2 di atmosfir.

2.4. Kemampuan Tanaman Menyerap Pencemar NO

x Tanaman dapat mengurangi konsentrasi pencemar udara melalui mekanisme penyerapan pencemar gas dan penyerapan partikel pada permukaan daun. Selain itu adanya vegetasi pada daerah yang berdekatan dengan sumber pencemaran udara dapat mengencerkan konsentrasi pencemar dengan bantuan tiupan angin. Angin yang bertiup dapat memindahkan pencemar ke tempat yang lebih tinggi karena tertahan oleh kanopi tanaman, sehingga pencemar akan terencerkan pada lapisan atmosfer yang lebih tinggi. Penelitian yang dilakukan pada skala laboratorium dan lapangan menunjukkan bahwa tanaman dapat menyerap beberapa pencemar diantaranya adalah timah hitam Pb, kadmium Cd, kromium Cr, nikel Ni Ratcliffe Beeby, 1980; Flores et al., 1999; Piechalack et al., 2002. Akumulasi dari pencemar dapat terjadi pada bagian akar, daun, ataupun batang. Pada tumbuhan tingkat tinggi akumulasi terbanyak biasanya terjadi pada bagian daun. Hal ini berkaitan dengan mekanisme penyerapan pencemar yang sebagian besar terjadi melalui stomata. Dengan demikian perubahan karakter morfologi dan anatomi daun dapat dijadikan sebagai indikator terjadinya pencemaran udara. Tiap jenis tanaman mempunyai respon yang berbeda terhadap pencemaran udara, dipengaruhi oleh jenis pencemar, sifat anatomi dan morfologi tumbuhan, serta faktor lingkungan di sekitarnya. Beberapa faktor lingkungan mempengaruhi tingkat kerusakan yang terjadi pada tanaman. Faktor lingkungan tersebut adalah kualitas cahaya, panjang hari, intensitas cahaya, suhu, kelembaban, adanya CO 2 , dan interaksi pencemar. Faktor edafik yang juga mempengaruhi tingkat kerusakan pada tanaman yaitu kelembaban tanah, nutrisi, suhu tanah, serta hubungan antara air dan tanah Heggestad Heck, 1971. Taylor et al. 1975 secara umum membedakan kerusakan tanaman akibat pencemaran udara atas kerusakan akut, kronis atau tersembunyi. Kerusakan akut ditandai dengan terjadinya kerusakan pada bagian tepi daun berupa tepi daun yang mengering atau berwarna gading, coklat atau merah kecoklatan. Kerusakan kronis menyebabkan daun menjadi kuning dan akhirnya memutih dan sebagian klorofil rusak. Fitter dan Hay 1994 menyatakan ada stomata dan kloroplas menjadi tempat masuk utama dari berbagai jenis pencemar yaitu SO 2 , NO x , dan O 3 . Di dalam kloroplas masuknya SO 2 , NO x , dan O 3 dapat menyebabkan perobekan sistem thylakoid. Gas NO dan NO 2 yang masuk ke dalam jaringan tanaman melalui stomata selanjutnya akan berubah menjadi nitrit atau nitrat yang dapat dimanfaatkan oleh tanaman dalam proses pertumbuhan dan perkembangannya. Tanaman menyerap gas NO 2 lebih cepat dari NO Benneth Hill, 1973 karena NO 2 lebih cepat bereaksi dengan air, sementara NO relatif tidak larut. Laju penyerapan NO oleh tanaman relatif sama dalam kondisi terang dan gelap. Saxe 1986 membuktikan bahwa laju penyerapan NO tidak dipengaruhi oleh proses transpirasi. Hal ini menunjukkan bahwa laju penyerapan NO tidak dipengaruhi oleh pembukaan stomata. Sebaliknya, penyerapan NO 2 oleh tanaman dipengaruhi oleh transpirasi Saxe, 1986, laju fotosintesis Nugrahani, 2005 Selanjutnya dikemukakan oleh Misawa et al. 1993 diacu dalam Patra 2002 bahwa laju penyerapan NO 2 pada setiap tanaman berbeda menurut spesiesnya. Pada tanaman evergreen dan deciduous gugur daun terdapat perbedaan kecepatan distribusi nitrogen yang berasal dari NO 2 yang diserap daun. Distribusi nitrogen dari daun ke batang dan akar pada tanaman evergreen lebih cepat dibanding tanaman deciduous. Untuk mengetahui penyerapan gas NO 2 dari udara digunakan gas NO 2 berlabel 15 N isotop 15 N. Penggunaan isotop 15 N membantu dalam penelitian penyerapanfiksasi nitrogen melalui akar atau daun, sehingga dapat dibedakan apakah nitrogen berasal dari tanah ataupun udara. Serapan gas NO 2 dapat diketahui dengan menganalisis kandungan 15 N dalam jaringan tanaman. Lebih lanjut dikatakan bahwa untuk menguji serapan gas NO 2 pada berbagai tanaman digunakan kondisi yang optimum untuk penyerapan, yaitu suhu 30 º C, intensitas cahaya 1000 lux dan kelembaban relatif 60. Konsentrasi gas NO 2 yang digunakan sebesar sebesar 3 ppm ml per 1000 l Nasrullah, 1997.

2.5. Reaksi NO