Published by: IOCSCIENCE

## Fruitset Sains : Jurnal Pertanian Agroteknologi
Journal homepage: www.iocscience.org/ejournal/index.php/Fruitset

## ANALISIS KANDUNGAN LOGAM BERAT PB DAN SIFAT KIMIA TANAH PADA LAHAN HORTIKULTURA
Donatus Rendo 1* dan Maria Tensiana Tima 2
1,2 Fakultas Pertanian, Universitas Flores, Nusa Tenggara Timur, Indonesia *Email: donrendo2016@gmail.com
*korespondens

## Abstract
This  research  was  conducted  to  determine  the  concentration  of  heavy  metal  Pb  in  the  horticultural  garden  of  South Rewarangga Village. Heavy metal Pb contamination is caused by the continuous use of phosphate fertilizers and Pb heavy metal also comes from domestic waste that enters through irrigation water. Heavy metal Pb was extracted using alkaline digestion method and the results of analysis by Atomic Absorption Spectrophotometer showed Pb concentration of 52 ppm. The results of the analysis of the chemical properties of the soil showed that the soil pH was neutral with a pH value of 6.2-6.8. The value of cation exchange capacity is quite high, 65.6 Meq/100g, which indicates a good level of soil fertility. C-Organic also shows a high value of 3.67%. This indicates the large number of organic compounds such as humic acid and sulfuric acid that can form complex compounds with heavy metal Pb. From the results of the analysis of soil chemical properties, it is predicted that heavy metal Pb is difficult to be adsorbed by plants, due to environmental conditions that do not allow heavy metal Pb to be in the form of Pb2+ ions which are easily absorbed by plants.
Keywords: Horticulture, Heavy metal Pb, Phosphate fertilizer

## Abstrak
Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  konsentrasi  logam  berat  Pb  di  kebun  hortikultura  Kelurahan  Rewarangga Selatan. Kontaminasi logam berat Pb diakibatkan oleh penggunaan pupuk fosfat secara terus menerus dan juga logam berat Pb berasal dari limbah domestik yang masuk melalui air irigasi. Logam berat Pb diekstraksi menggunakan metode destruksi basa dan hasil analisis dengan spektrofotometer serapan atom menunjukan konsentrasi Pb sebesar 52 ppm. Hasil analisi sifat kimia tanah menujukkan pH tanah bersifat netral dengan nilai pH 6,2-6,8. Nilai kapasitas tukar kation cukup tinggi yaitu sebesar 65,6 Meq/100g yang menunjukkan tingkat kesuburan tanah yang masih bagus. C-Organik juga menunjukan nilai yang tinggi yaitu sebesar 3,67 %. Hal ini  mengindikasikan banyaknya senyawa organik seperti asam humat dan asam fulfat yang dapat membentuk senyawa kompleks dengan logam berat Pb. Dari hasil analisis sifat kimia tanah diprediksikan bahwa logam berat Pb sulit teradsorpsi oleh tanaman, karena kondisi lingkungan yang tidak memungkinkan logam berat Pb berada dalam bentuk ion Pb 2+ yang mudah diserap oleh tanaman.
Kata Kunci: Hortikultura, Logam berat Pb, Pupuk fosfat.

## 1. Pendahuluan
Pencemaran tanah oleh logam berat merupakan salah satu masalah global yang menjadi perhatian utama karena bekaitan dengan masalah kualitas air bersih, kesehatan manusia dan keamanan pangan  (Feng et al., 2020). Masuknya logam berat ke dalam tanah diakibatkan oleh  berbagai  aktivitas  manusia  seperti,  aktivitas  penambangan  (Cai  et  al.,  2015), pembakaran bahan bakar fosil (Delil & Köleli, 2019), buangan limbah industri dan rumah tanggga (Liu et al., 2018) serta penggunaan pupuk dan pestisida dalam aktifitas pertanian(El- Taher & Althoyaib, 2012).
Aktifitas  pertanian  yang  sdh  berlangsung  lama  tentu  akan  mengakibatkan berkurangnya kesuburan tanah. Penggunaan pupuk kimia menjadi salah satu alternatif yang cepat dan mudah untuk mingkatkan kesuburan tanah dan hasil produksi  (Milinovic et al., 2008). Sejak tahun 1950-an penggunaan pupuk kimia termasuk pupuk fosfat terus meningkat dari tahun ke tahun.  Menurut El-Taher and Althoyaib (2012) lebih dari 30 juta metrik ton pupuk fosfat digunakan setiap tahun untuk peningkatkan hasil produksi. Penggunaan pupuk fosfat  secara  terus  menerus  memiliki  dampak  negatif  yaitu  terjadi  akumulasi  logam  berat yang terbawa bersama pupuk fosfat (Jiao et al., 2012). Logam berat Pb merupakan salah satu trase  elemen  yang  berkandung  bersama  pupuk  fosfat  dalam  bentuk  mineral  piromorfita
(Pb 5 (PO 4 ) 3 Cl) yang sangat stabil  (Landrot & Khaokaew, 2018). Menurut Jaishankar et al. (2014), sumber Pb lain seperti dari bahan bakar fosil, cat rumah dan baterai, yang dibuang ke sungai, bisa masuk ke lahan pertanian melalui air irigasi.
Logam berat Pb dapat terakumulasi dalam tanah dan bersifat non-biodegradable (Feng et  al.,  2020). Logam  berat  Pb  dapat  terserap  oleh  tanaman  dan  masuk  ke  dalam  tubuh manusia  melalui  rantai makanan  (Chen  et  al.,  2016).  Logam  berat  Pb  diketahui memiliki toksisitas  yang  tinggi  dan  dapat  memicu  berbagai  penyakit,  seperti  gagal  ginjal, karsinogenesis dan hipertensi (Feng et al., 2020).  Leštan et al. (2003) mengatakan bahwa toksisitas  dan  mobilitas  Pb  masuk  ke  dalam  jaringan  tanaman  tergantung  pada  bentuk kimianya. Spesiasi atau bentuk kimia logam Pb sangat bergantung pada sifat kimia tanah seperti pH tanah, kapaisitas tukar kation dan C-organik tanah (Alloway, 2009).
Kelurahan  rewarangga  merupakan  salah  satu  kawasan  hortikultura  yang  sudah berlangsung skitar 20 tahun yang lalu. Dalam praktiknya petani sering menggunakan pupuk kimia  termasuk  pupuk  fosfat  (TSP,  SP-36  dan  NPK).  Seperti  yang  diuraikan  sebelumnya bahwa penggunaan pupuk fosfat secara terus menerus, berpotensi menyebabkan akumulasi logam berat di dalam tanah (Jiao et al., 2012). Selain itu, potensi masuknya logam berat Pb ke  lahan  pertanian  diyakini  juga  berasal  da  sumber  irigasi  akibat  buangan  limbah  rumah tangga seperti batrei, kaleng cet, dan  limbah cair bengkel kendaraan bermotor, yang dibuang secara sengaja atau tidak sengaja ke badan sungai.
Sejauh ini belum ada penelitian yang melaporkan tentang potensi pencemaran logam berat di kawasan hortikultura Kelurahan Rewarangga Selatan, Kabupaten Ende. Sehingga perlu dilakukan analisis kandungan logam berat Pb pada lokasi tersebut. Penelitian ini hanya ditabasi pada analisis kandungan logam berat Pb dan analisis sifat kimia tanah seperti pH tanah, kapasitas tukar kation dan C-organik tanah untuk memprediksi spesiasi logam berat Pb di dalam tanah.

## 2. Bahan dan Metode
Penelitian  ini  dilakukan  di  laboratorium  Fakultas  Pertanian-Universitas  Flores  dari bulan Agustus – Oktober 2021. Sampel tanah yang digunakan dalam penelitian ini diambil dari kelurahan Rewarangga Selatan, Kab. Ende, NTT. Bahan kimia yang digunakan yaitu: asam HNO 3 65%, Asam HCl 72%, H 2 O 2 , NH4Oac 1M, Instrumen yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: Spectrofotometer serapan atom (AAS), oven, pH meter,  buret dan peralatan gelas kimia.
Sampel tanah diambil secara acak dari 8 titik pengambilan sampel. Sampel kemuadian dibawah ke Lab. dan diayak menggunakan ayakan 150 mesh. Proses ekstraksi logam berat Pb dari sampel tanah dilakukan dengan metode destruksi basa (Ananda Alfan et al., 2019). Sebanyak 2,0 gram sampel tanah (150 mesh) dimasukan ke dalam gelas beker, ditambahkan 5 ml larutan HNO 3 67%, dibiarkan selama 24 jam, kemudian dipanaskan pada suhu 100 °C selama  1,5  jam.  Sampel  tersebut  lalu  ditambahkan  lagi  2  ml  larutan  H 2 O 2 30%  dan dipanaskan  pada  suhu  100  °C  selama  2  jam.  Ke  dalam  sampel  tersebut  kemudian ditambahkan larutan aquaregia (HNO3:HCl = 1:3) dan aquades 20 ml dan dibiarkan selam 2 jam. Larutan tersebut kemudian disaring menggunakan kertas saring Whatman 42, filtrat yang diperoleh kemudian disimpan dalam refrigerator pada suhu 4 °C sebelum dilakukan analisis Pb menggunakan Spektrofotometer serapan Atom. pH tanah tanah ditentukan secara langsung pada saat pengambilan sempel menggunakan pH soil tester. Penentuna kapasitas
tukar  kation  (KTK)  tanah  dilakukan  menggunakan  metode  ektraksi  menggunakan ammonium asetat pada pH 7 dan C-organik ditentukan dengan metode Walkley and Black .

## 3. Hasil dan Pembahasan
Hasil analisis logam berat Pb menggunakan instrumen AAS, menunjukkan konsentarsi logam  berat  Pb  di  kebun  hortikultura  Kelurahan  Rewarangga  Selatan  sebesar  52,7  ppm. Konsentrasi Pb tersebut masih aman karena berada di bawah batas kritis logam Pb di dalam tanah yang ditetapkan oleh Ministry of State for Population and Enviromental of Indonesia, and Dalhousie, University Canada (1992), yaitu sebesar 100 ppm . Akan tetapi, bioavalabiliti atau penyerapan Pb oleh tanaman tidak tergantung pada banyak atau sedikitnya konsetrasi logam berat berat Pb di dalam tanah (Delil & Köleli, 2019). Kemapuan tanaman menyerap logam berat Pb tergantung pada bentukm spesiasi dari logam berat Pb itu sendiri. Spesiasi logam berat Pb sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan atau tanah dimana logam berat Pb  tersebut  tekontaminasi,  seperti  pH  tanah,  Kapasits  tukar  kation  tanah,  dan  C-Organik tanah (Fahr et al., 2013).
Tabel 1. Hasil analisis Pb dan sifat kimia tanah Kadar Pb (ppm) KTK (Meq/100gr) C-Organik (%) Sampel tanah komposit 52 65,6 3,67 Tabel 2 . Analsis pH tanah Sampel tanah I II III IV V VI VII VIII pH 6,7 6,3 6,2 6,8 6,5 6,5 6,4 6,7
Hasil analisis pH tanah yang diperoleh pada setiap titik pengambilan sampel (Tabel 2), rata-rata berada pada kisaran pH netral (6,2-6,8). pH memiliki peranan yang sangat penting dalam  tanah  berkaitan  dengan  spesiasi  hara  dan  logam  berat  yang  ada  di  dalam  tanah. Spesiasi  logam  berat  Pb  dalam  tanah  sangat  dipengaruhi  oleh  perubahan  nilai  pH  seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Semakin rendah nilai pH tanah maka logam berat Pb akan berada  dalam  bentuk  ion  Pb 2+ .  Ion  Pb 2+ yang  bebas  sangat  mudah  diserap  oleh  tanaman dibandingkan Pb berada dalam bentuk ikatan dengan senyawa lain (Haque et al., 2021). Pada kisaran pH 6-7,5 logam berat Pb berada dalam bentuk molekul yang stabil. Pada pH alkali (pH>7,5) Pb berada dalam bentuk timbal sulda (PbS), timbal karbonat (PbCO 3 ) timbal Sulfat (PbSO 4 ) (Easley & Byrne, 2011).
Kapsitas  tukar  kation  tanah  merupakan  kemampuan  tanah  dalam  menjerap  dan melepaskan kembali unsur hara tanah. Tanah dengan KTK tinggi bila didominasi oleh kation basa, Ca, Mg, K, Na (kejenuhan basa tinggi) dapat meningkatkan kesuburan tanah, tetapi bila  didominasi  oleh  kation  asam,  Al,  H  (kejenuhan  basa  rendah)  dapat  mengurangi kesuburan tanah. Kation yang terikat pada lempung dan partikel bahan organik dalam tanah dapat digantikan oleh kation lain seperti ion Pb 2+ . Ion Pb 2+ membentuk ikan komples dengan senyawa  organik  melalui  gaya  elektrostatis  (Aide  &  Braden,  2018).  Semakin  tinggi  nilai KTK  makan  semakin  banyak  pertukaran kation  yang  terjadi  di  dalam  tanah.  (Fahr  et  al., 2013).
Hasil  analisis  kandungan  C-organik  dari  sampel  tanah  sebesar  (3,67%).  Hasil  ini menunjukkan kandungan C-organik dari sampel tanah tersebut tergolong tinggi (Darma et al. 2021). Tingginya kandungan C-organik juga menunjukan banyaknya asam-asam organik yang terkandung di dalam tanah seperti asam Humat, asam fulvat (Gondar et al. 2006; Xu et al. 2018). Menurut Koralegedara et al. (2017) asam humat dan asam fulvat memiliki banyak gugus fungsional yang dapat membentu senyawa kompleks dengan ion logam berat. Gugus karboksil (-COOH) dan fenolik (-OH) pada asam humat dan asam fulfat akan membentuk ikatan yang sangat kuat dengan ion logam berat Pb  (Violante et al., 2010). Terbentuknya senyawa  kompleks  antara  asam  organik  dan  ion  logam  Pb  memungkinkan  Pb  akan  sulit terserap oleh akar tanaman.

## 4. Simpulan
Hasil analisis logam berat Pb di lahan hortikultura Kelurahan Rewarangga Selatan yaitu sebesar 52,7 ppm. Konsentrasi Pb tersebut masih aman karena berada di bawah batas kritis logam  Pb  di  dalam  tanah  yang  ditetapkan  oleh  Ministry  of  State  for  Population  and Enviromental  of  Indonesia,  and  Dalhousie,  University  Canada  (1992),  yaitu  sebesar  100 ppm.  Hasil  analisis  kimia  menunjukkan  bahwa  pH  tanah  masih  berada  pada  kisaran  pH netral (6,2-6,8). Pada pH netral logam berat Pb berada dalam bentuk yang stabil sehingga sulit  diadsorp  oleh  tanaman.  Nilai  KTK  =  65,6  Meq/100g  tergolong  tinggi  menujukkan tingkat  kesuburan  tanah  yang  masih  bagus.  Nilai  c-organik  yang  tinggi  (3,67  %) menunjukkan banyaknya bahan organik seperti asam humat dan asam fulvat yang mampu membentuk ikatan kompleks dengan atom Pb. Perlu dilakukan analisis lebih lanjut berkaitan dengan  kandungan  logam  berat  Pb  yang  ada  didalam  tanam  hortikultura  di  Kelurahan Rewarangga Selatan.

## 5. Referensi
Aide, M., & Braden, I. (2018). Lead Sequestration in the Soil Environment with an Emphasis on the Chemical Thermodynamics  Involving  Phosphate  as  a  Soil  Amendment:  Review  and  Simulations. International Journal of Applied Agricultural Research , 13 (1), 9–19.
Alloway,  B.  J.  (2009).  Soil  factors  associated  with  zinc  deficiency  in  crops  and  humans. Environmental Geochemistry and Health , 31 (5), 537–548. https://doi.org/10.1007/s10653-009-9255-4
Ananda Alfan, M., Bieby Voijant, T., Anak Agung, G. K., & Kriyo, S. (2019). Study of Lead (Pb) Distribution in Soil of Jetis District, Mojokerto Regency. Journal of Civil Engineering and Environmental Sciences , 5 (2), 005–012. https://doi.org/10.17352/2455-488x.000032
Cai, L. M., Xu, Z. C., Qi, J. Y., Feng, Z. Z., & Xiang, T. S. (2015). Assessment of exposure to heavy metals and health risks among residents near Tonglushan mine in Hubei, China. Chemosphere , 127 , 127–135. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2015.01.027
Chen, C., Tian, T., Wang, M. K., & Wang, G. (2016). Release of Pb in soils washed with various extractants. Geoderma , 275 , 74–81. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2016.04.015 Darma,  S.,  Ramayana,  S.,  &  Suprianto,  B.  (n.d.). Comparison  of  Content  and  Status  of  the  C-Organic  , Nitrogen , C / N Ratio , Soil pH , and Organic Matter in Rainfed , Tidal and Swampy Rice Fields ( Case Study in Three Villages , in East Kalimantan ) .
Delil, A. D., & Köleli, N. (2019). Investigation of a combined continuous flow system for the removal of Pb and Cd from heavily contaminated soil. Chemosphere , 229 , 181–187.
https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.04.201
Easley, R. A., & Byrne, R. H. (2011). The ionic strength dependence of lead (II) carbonate complexation in perchlorate media. Geochimica et Cosmochimica Acta , 75 (19), 5638–5647. https://doi.org/10.1016/j.gca.2011.07.007
El-Taher, A., & Althoyaib, S. S. (2012). Natural radioactivity levels and heavy metals in chemical and organic fertilizers  used  in  Kingdom  of  Saudi  Arabia. Applied  Radiation  and  Isotopes , 70 (1),  290–295. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2011.08.010
Fahr, M., Laplaze, L., Bendaou, N., Hocher, V., El Mzibri, M., Bogusz, D., & Smouni, A. (2013). Effect of lead on root growth. Frontiers in Plant Science , 4 (JUN), 1–7. https://doi.org/10.3389/fpls.2013.00175 Feng, C., Chen, Y., Zhang, S., Wang, G., Zhong, Q., Zhou, W., Xu, X., & Li, T. (2020). Removal of lead, zinc and  cadmium  from  contaminated  soils  with  two  plant  extracts:  Mechanism  and  potential  risks. Ecotoxicology and Environmental Safety , 187 (May 2019). https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2019.109829 Gondar, D., López, R., Fiol, S., Antelo, J. M., & Arce, F. (2006). Cadmium, lead, and copper binding to humic acid  and  fulvic  acid  extracted  from  an  ombrotrophic  peat  bog. Geoderma , 135 ,  196–203. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2005.12.003
Haque, E., Thorne, P. S., Nghiem, A. A., Yip, C. S., & Bostick, B. C. (2021). Lead (Pb) concentrations and speciation in residential soils from an urban community impacted by multiple legacy sources. Journal of Hazardous Materials , 416 (February), 125886. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.125886
Jaishankar, M., Tseten, T., Anbalagan, N., Mathew, B. B., & Beeregowda, K. N. (2014). Toxicity, mechanism and  health  effects  of  some  heavy  metals. Interdisciplinary  Toxicology , 7 (2),  60–72. https://doi.org/10.2478/intox-2014-0009
Jiao, W., Chen, W., Chang, A. C., & Page, A. L. (2012). Environmental risks of trace elements associated with long-term  phosphate  fertilizers  applications:  A  review. Environmental  Pollution , 168 ,  44–53. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2012.03.052
Koralegedara, N. H., Al-Abed, S. R., Rodrigo, S. K., Karna, R. R., Scheckel, K. G., & Dionysiou, D. D. (2017). Alterations of lead speciation  by sulfate from addition  of flue gas desulfurization gypsum (FGDG) in two contaminated soils. Science of the Total Environment , 575 , 1522–1529. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.10.027
Landrot, G., & Khaokaew, S. (2018). Lead Speciation and Association with Organic Matter in Various Particle- Size  Fractions  of  Contaminated  Soils. Environmental  Science  and  Technology , 52 (12),  6780–6788. https://doi.org/10.1021/acs.est.8b00004
Leštan, D., Grčman, H., Zupan, M., & Bačac, N. (2003). Relationship of soil properties to fractionation of Pb and Zn in soil and their uptake into Plantago lanceolata. Soil and Sediment Contamination , 12 (4), 507– 522. https://doi.org/10.1080/713610986
Liu, L., Li, W., Song, W., &  Guo, M. (2018). Remediation techniques for heavy metal-contaminated soils: Principles and applicability. Science of the Total Environment , 633 , 206–219. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.03.161
Milinovic, J., Lukic, V., Nikolic-Mandic, S., & Stojanovic, D. (2008). Concentrations of heavy metals in NPK fertilizers imported in Serbia. Pesticidi i Fitomedicina , 23 (3), 195–200. https://doi.org/10.2298/pif0803195m
Violante, A., Cozzolino, V., Perelomov, L., Caporale, A. G., & Pigna, M. (2010). Mobility and bioavailability of heavy metals and metalloids in soil environments. Journal of Soil Science and Plant Nutrition , 10 (3), 268–292. https://doi.org/10.4067/S0718-95162010000100005
Xu, Q., Duan, D., Cai, Q., & Shi, J. (2018). Influence of Humic Acid on Pb Uptake and Accumulation in Tea Plants. Journal of Agricultural and Food Chemistry , 66 (46), 12327–12334. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b03556.