Daur Sulfur
advertisement
REKAYASA LINGKUNGAN Malang, 30 September 2015 Daur Sulfur Sebelum beranjak pada pembahasan mengenai daur sulfur terlebih dahulu mengetahui apa itu Biogeokimia, karena daur sulfur termasuk dalam macam-macam daur Biogeokimia. Pengertian Daur Biogeokimia Pengertian Daur Biogeokimia merupakan perubahan atau pertukaran yang terjadi secara terus menerus antara komponen biosfer yang tak hidup dengan yang hidup. tanah dibutuhkan oleh tumbuhan untuk keberlangsungan hidupnya. Selain sebagai tempat untuk menancapnya akar, tanah jugamerupakan tempat tanaman untuk memperoleh unsur hara seperti :Karbon (C), Hidrogen (H), Oksigen (O), Nitrogen (N), Fosfor (P), Kalium(K), Kalsium (Ca), Magnesium (Mg), Belerang (S), Besi (Fe), Mangan(Mn), Boron (B), Mo, Tembaga (Cu), Seng (Zn) dan Klor(Cl). Gambar 1. Biogeokimia Berdasarkan jumlah kebutuhannya bagi tanaman, unsur hara dikelompokkan menjadi dua kelompok, yaitu: 1. Unsur Hara MikroUnsur hara mikro adalah unsur hara yang dibutuhkan oleh tanamandalam jumlah yang sedikit (< 500 ppm). Unsur hara mikro diperlukantanaman kurang dari 10 mmol per berat kering tanaman. Unsur haramikro meliputi Besi (Fe), Mangan (Mn), Boron (B), Molibdium(Mo), Tembaga (Cu), Seng (Zn) dan Klor (Cl). 2. Unsur Hara MakroUnsur hara makro adalah unsur hara yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah banyak (> 500 ppm) kekurangan unsur hara makro dapat menimbulkan gejala defisiensi pada tanaman, tidak bisa digantikan oleh unsur hara makro lain. Unsur hara makro diperlukan tanaman >10 mmol per berat kering tanaman. Unsur hara makro meliputi Nitrogen (N), Fosfat (P), Kalium (K), Kalsium (Ca), Magnesium (Mg), dan Sulfur (S). Karena itu, unsur-unsur seperti karbon, nitrogen, fosfor, belerang, hidrogen, dan oksigen adalah beberapa di antara unsur yang penting bagi kehidupan. Unsur-unsur tersebut diperlukan oleh makhluk hidup dalam jumlah yang banyak, sedangkan unsur yang lain hanya dibutuhkan dalam jumlah yang DAUR SULFUR 1 REKAYASA LINGKUNGAN Malang, 30 September 2015 sedikit. Meskipun setiap saat unsur-unsur yang ada tersebut dimanfaatkan oleh organisme, keberadaan unsur-unsur tersebut tetap ada. Hal tersebut dikarenakan, unsur yang digunakan oleh organisme untuk menyusun senyawa organik dalam tubuh organisme, ketika organisme-organisme tersebut mati, unsurunsur penyusun senyawa organik tadi oleh pengurai akan dikembalikan ke alam, baik dalam tanah ataupun dikembalikan lagi ke udara. Jadi, dalam proses tersebut melibatkan makhluk hidup, tanah, dan reaksi-reaksi kimia di dalamnya. Daur biogeokimia atau daur organikanorganik adalah daur unsur atau senyawa kimia yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke komponen abiotik. Daur unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui organisme, tetapi juga melibatkan reaksi-reaksi kimia dalam lingkungan abiotik sehingga disebut daur biogeokimia. Daur biogeokimia terjadi sejak munculnya makhluk hidup pertama kali di bumi. Daur biogeokimia mendukung proses berlangsungnya kehidupan. Makhluk hidup dapat memperoleh zat dari lingkungannya, melakukan pertukaran zat, serta membuang zat-zat yang tidak berguna ke lingkungannya. Jika daur ini terhenti, proses kehidupan juga berhenti. Jadi, kelancaran daur biogeokimia penting bagi kelangsungan hidup makhluk hidup. Fungsi Daur Biogeokimia Fungsi Daur Biogeokimia adalah sebagai daur materi yang mengembalikan semua unsur-unsur kimia yang sudah terpakai oleh semua yang ada di Bumi baik komponen biotik maupun komponen abiotik, sehingga kelangsungan hidup di bumi dapat terjaga. Dengan adanya daur biogeokimia, unsurunsur kimia yang penting bagi keberlangsungan hidup makhluk hidup tetap ada di Bumi untuk terus dimanfaatkan oleh makhluk hidup dalam suatu daur. Jika daur ini terhenti, maka proses kehidupan juga berhenti, karena itu kelancaran daur biogeokimia sangat penting bagi keberlangsungan hidup makhluk hidup di Bumi. Daur Sulfur Daur Biogeokimia belerang/sulfur adalah salah satu bentuk daur biogeokimia karbon. Pengertian dan definisi lain dari daur biogeokimia belerang/sulfur yaitu perubahan sulfur dari hidrogen sulfida menjadi sulfur diokasida lalu menjadi sulfat dan kembali menjadi hidrogen sulfida lagi. Sulfur dialam ditemukan dalam berbagai bentuk. Dalam tanah sulfur ditemukan dalam bentuk mineral, diudara dalam bentuk gas sulfur dioksida dan di dalam tubuh organisme sebagai penyusun protein. Daur sulfur di mulai dari dalam tanah. yaitu ketika ion-ion sulfat di serap oleh akar dan di metabolisme menjadi penyusun protein dalam tubuh tumbuhan. Ketika hewan dan manusia memakan tumbuhan, protein tersebut akan berpindah ketubuh manusia. Dari dalam tubuh manusia senyawa sulfur mengalami metabolisme yang sisa-sisa hasil metabolisme tersebut diuraikan oleh bakteri dalam DAUR SULFUR 2 REKAYASA LINGKUNGAN Malang, 30 September 2015 lambung berupa gas dan dikeluarkan melalui kentut. Salah satu zat yang terkandung dalam kentut adalah sulfur. Semakin besar kandungan sulfur dalam kentut maka kentut akan semakin bau. Hidrogen sulfida (H2S) berasal dari penguraian hewan dan tumbuhan yang mati oleh mikroorganisme seperti bakteri dan jamur. Hidrogen sulfida hasil penguraian sebagian tetap berada dalam tanah dan sebagian lagi di lepaskan ke udara dalam bentuk gas hidrogen sulfida. Gasi hidrogen sulfida di udara kemudian bersenyawa dengan oksigen membentuk sulfur dioksida. Sedangkan hidrogen sulfida yang tertinggal di dalam tanah dengan bantuan bekteri akan diubah menjadi ion sulfat dan senyawa sulfur oksida. Ion sulfat akan diserap kembali oleh tanaman sedangkan sulfur dioksida akan terlepas keudara. Diudara sulfur dioksida akan bereaksi dengan oksigen dan air membentuk asam sulfat (H2SO4) yang kemudian jatuh ke bumi dalam bentuk hujan asam. Hujan asam juga dapat disebakan oleh polusi udara seperti asap pabrik, pembakaran kendaraan bermotor, dan Iain-lain. Hujan asam dapat menjadi penyebab korosi batu-batuan dan logam. H2SO4 yang jatuh kedalam tanah oleh bakteri di pecah lagi menjadi ion sulfat yang kembali diserap oleh tumbuhan, tumbuhan di makan oleh hewan dan manusia, makhluk hidup mati diuraikan oleh bakteri menghasilkan sulfur kebali. bergitu seterusnya. Daur sulfur atau daur belerang tidak akan pernah terhenti selama salah satu komponen penting penting seperti tumbuhan masih ada di permukaan bumi ini. Dalam daur sulfur atau daur belerang, untuk mengubah sulfur menjadi senyawa belerang lainnya setidaknya ada dua jenis proses yang terjadi. Yaitu melalui reaksi antara sulfur, oksigen dan air serta oleh aktivitas mikrorganisme. beberapa mikroorganisme yang berperan dalam daur sulfur adalah dari golongan bakteri, antara lain adalah bakteri Desulfomaculum dan bakteri Desulfibrio yang akan mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam bentuk hidrogen sulfida (H2S). Kemudian H2S digunakan oleh bakteri fotoautotrof anaerob (Chromatium) dan melepaskan sulfur serta oksigen. Kemudian Sulfur dioksidasi yang terbentuk diubah menjadi sulfat oleh bakteri kemolitotrof (Thiobacillus). Gambar 2. Daur Sulfur DAUR SULFUR 3 REKAYASA LINGKUNGAN Malang, 30 September 2015 Sulfur terdapat dalam bentuk sulfat anorganik, Belerang atau sulfur merupakan unsur penyusun protein. Tumbuhan mendapat sulfur dari dalam tanah dalam bentuk sulfat (SO4). Kemudian tumbuhan tersebut dimakan hewan sehingga sulfur berpindah ke hewan, setelah itu Sulfur direduksi oleh bakteri menjadi sulfida dan kadang-kadang terdapat dalam bentuk sulfur dioksida atau hidrogen sulfida. Hidrogen sulfida ini seringkali mematikan mahluk hidup di perairan dan pada umumnya dihasilkan dari penguraian bahan organik yang mati. Tumbuhan menyerap sulfur dalam bentuk sulfat (SO4). Perpindahan sulfat terjadi melalui proses rantai makanan, lalu semua mahluk hidup mati dan akan diuraikan komponen organiknya oleh bakteri. Beberapa jenis bakteri terlibat dalam daur sulfur, antara lain Desulfomaculum dan Desulfibrio yang akan mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam bentuk hidrogen sulfida (H2S). Kemudian H2S digunakan bakteri fotoautotrof anaerob seperti Chromatium dan melepaskan sulfur dan oksigen. Sulfur di oksidasi menjadi sulfat oleh bakteri kemolitotrof seperti Thiobacillus. Selain proses tadi, manusia juga berperan dalam daur sulfur. Hasil pembakaran pabrik membawa sulfur ke atmosfer. Ketika hujan terjadi, turunlah hujan asam yang membawa H2SO4 kembali ke tanah. Hal ini dapat menyebabkan perusakan batuan juga tanaman. Dalam daur belerang, mikroorganisme yang bertanggung jawab dalam setiap trasformasi adalah sebagai berikut: 1. H2S → S → SO4; bakteri sulfur tak berwarna, hijau dan ungu 2. SO4 → H2S (reduksi sulfat anaerobik), bakteri desulfovibrio 3. H2S → SO4 (Pengokaidasi sulfide aerobik); bakteri thiobacilli 4. S organik → SO4 + H2S, masing-masing mikroorganisme heterotrofik aerobik dan anaerobik Proses rantai makanan disebut-sebut sebagai proses perpindahan sulfat, yang selanjutnya ketika semua mahluk hidup mati dan nanti akan diuraikan oleh komponen organiknya yakni bakteri. Beberapa bakteri yang terlibat dalam proses daur belerang (sulfur) adalah Desulfibrio dan Desulfomaculum yang nantinya akan berperan mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam bentuk (H2S) atau hidrogen sulfida. Sulfida sendiri nantinya akan dimanfaatkan oleh bakteri Fotoautotrof anaerob seperti halnya Chromatium dan melepaskan sulfur serta oksigen. Bakteri kemolitotrof seperti halnya Thiobacillus yang akhirnya akan mengoksidasi menjadibentuksulfat. Secara ringkasnya daur atau daur sulfur di jelaskan oleh gambar dibawah ini. DAUR SULFUR 4 REKAYASA LINGKUNGAN Malang, 30 September 2015 Gambar 3. Gas Sulfur Naik ke Atmosfer 1. Erupsi gunung berapi, kendaraan bermotor dan pabrikyang menggunakan bahan bakar fosil menghasilkan gas sulfur ke udara seperti H2S, dimetil sulfida (CH3SCH3), S02, dan S04. Gambar 4. Hujan Asam Mengandung sulfur 2. Gas-gas yang mengandung sulfur di atmosfer bereaksi dengan awan dan turun bersama hujan dalam bentuk ion-ion sulfat. Peristiwa ini disebut dengan hujan asam Hujan asam memilikl pH rendah dibawah. Hujan asam bersifat korosif pada bangunan dan logam Kandungan sulfatyang tinggi pada hujan asam dapat mengancam kehidupan banyak organisme terutama tumbuhan mati karena hujan asan. DAUR SULFUR 5 REKAYASA LINGKUNGAN Malang, 30 September 2015 Gambar 5. Makhluk Hidup Membutuhkan Sulfur 3. Tumbuhan menyerap sulfat anorganikdari dalam tanah dan menggunakannya untuk mensintesa proteim Sementara itu hewan mendapatkan kebutuhan sulfat organik dengan memakan tumbuhan (melalui rantal makan). Gambar 6. Jasad Mati Makhluk Hidup Terurai Menjadi Sulfur Anorganik 4. Baik hewan maupun tumbuhan akan mati dan jasadnya diurai oleh dekomposer Sisajasad hewan dan tumbuhan yang mati secara aerob terurai membentuk sulfat anorganik lagi.Baila proses penguraiannya terjadi secara anaerob maka akan terbentuk senyawa sulfida yang busuk dan beracum. Senyawa busuk ini juga dihasilkan secara anaerob dari reduksi sulfat oleh bakleri sulfur. Contoh bakleri sulfur misalnya Sulfolobus jenis bakleri termofilikyang suka hidup di habitat ekstrim dengan suhu 60oc-80oc (hidup di mata air belerang). Ada juga bakteri yang merugikan kesuburan tanah karena mengubah sulfat menjadi asam sulfida sampai menjadi Proses ini dikenal dengan desulfurikasi. Contoh bakleri yang tersebut adalah Spirrillum desulfuricant. DAUR SULFUR 6 REKAYASA LINGKUNGAN Malang, 30 September 2015 Gambar 7. Jasad Mati Makhluk Hidup Tertimbun Menjadi Bahan Bakar Fosil Yang Mengandung Sulfur 5. Jasad mati makhluk hidup yang tertimbun selama berjuta-juta tahun menjadi bahan bakar fosil yang mengandung sulfur Gas sulfur akan dihasilkan tiap kali terjadi bahan bakar fosil digunakam Sulfat yang larut di perairan juga bisa naik ke atmosfer Saat terjadi penguapan (daur hidrologi). Gambar 8. Penguapan Sulfur Ke Udara 6. Sulfat yang larut di perairan juga bisa naik ke atmosfer saat terjadi penguapan (daur hidrologi). DAUR SULFUR 7
