Logam Berat dan Radioaktivitas dalam Pupuk Fosfat : Efek Merugikan Jangka Pendek

Logam berat didefinisikan sebagai kelompok unsur kimia yang kerapatannya lebih dari 5 gram/cm3. Namun, definisi seperti itu diambil dari literatur teknis. Untuk klasifikasi biologis, lebih tepat untuk mendefiniskan unsur-unsur tersebut bukan berdasarkan kerapatannya, tapi berdasarkan massa atomnya, artinya bahwa logam berat adalah semua logam dengan massa relatif lebih dari 40.

Ilustrasi : Penambangan Batuan Fosfat di Maroko

Logam berat pada umumnya dianggap selalu beracun. Padahal konsep tersebut tidaklah benar, karena dalam kelompok logam tersebut: tembaga, seng, molibdenum, kobalt, mangan, besi, terbukti sudah lama, semua menunjukkan aktivitas biologis positif. Beberapa dari logam tersebut disebut sebagai “hara mikro” karena dalam konsentrasi rendah, logam-logam tersebut berguna dan diperlukan oleh makhluk hidup. Jadi, hara mikro dan logam berat memiliki kesamaan, tetapi menjadi berbeda yang mana tergantung pada konsentrasinya di dalam tanah, pupuk dan hasil pertanian. Akan lebih tepat untuk menggunakan istilah “logam berat” jika mengacu pada konsentrasi unsur berbahaya bagi organisme hewan dengan massa atom relatif lebih dari 40, dan istilah “hara mikro” dalam tanah, tanaman, hewan dan manusia pada konsentrasi tak beracun atau bila digunakan dalam jumlah kecil sebagai pupuk atau aditif makanan mineral untuk perbaikan kondisi pertumbuhan, perkembangan tanaman dan hewan[1].

Namun memang ada sekelompok logam “berat”, yang bersifat “merusak atau beracun”, karena kemampuannya untuk terkumpul dalam produk-produk makanan. Logam-logam itu tidak begitu banyak, hanya sekitar selusin, yang diakui sebagai polutan utama lingkungan. Di antaranya adalah: raksa, timbal, kadmium, arsen, tembaga, vanadium, timah, seng, timah, molibdenum, kobalt, dan nikel [2] yang paling beracun adalah raksa, kadmium, timbal dan arsen.

Logam berat memasuki lingkungan dengan dua cara: cara alami dan cara teknologi. Dari sumber-sumber alam yang paling signifikan adalah: pelapukan mineral, erosi, dan aktivitas gunung berapi. Dari sumber teknologi adalah: ekstraksi dan pengolahan mineral, pembakaran bahan bakar. Pembakaran bahan bakar merupakan sumber utama logam berat dalam tanah [2]. Selain itu, perkiraan perbandingan intensitas logam berat di lingkungan dari sumber yang berbeda menunjukkan, bahwa 60 persen dari banyak unsur yang berasal dari teknologi tidak terlibat dalam rotasi biologis alami. Akumulasi tanah kadmium, strontium, uranium, thorium dan radium dapat berhubungan dengan pemakaian pupuk fosfat. Strontium memasuki tanah melalui superfosfat tunggal dan kalsium sulfat (fosfogipsum), yang dihasilkan dari apatit Rusia. Kadmium muncul di tanah dalam ekonomi pedesaan melalui pemakaian pupuk-pupuk fosfat dan mineral. Pertumbuhan penduduk dan kesejahteraan yang menyertainya berarti intensifikasi produksi pertanian, yang pada gilirannya memerlukan pemakaian pupuk mineral termasuk fosfat yang semakin meningkat[3]. Oleh karena itu, ini membawa pertanyaan yang sangat signifikan mengenai pengaturan jumlah logam berat yang diperbolehkan dalam bahan baku mentah, pupuk mineral dan hasil pertanian. Di Prancis, misalnya, pupuk mineral harus dianalisis kandungan logam beratnya seperti Cd, Mg, Pb, Cr, Ni, Se, Zn, As, dan Mo, agar tidak melebihi batasan saat digunakan. Di Belanda semua produsen dan importir pupuk mineral harus membuat laporan triwulanan mengenai kandungan kadmium dalam produksinya. Di Belgia, kandungan Cd dalam pupuk tidak boleh melebihi 90 mg/kg  P2O5, di Denmark – 48 mg/kg P2O5, di Jerman – 90 mg/kg P2O5, di Norwegia dan Swedia – 44 mg/kg P2O5, dan di Swiss – 22 mg/kg P2O5. EFMA (Asosiasi Produsen Pupuk Eropa) merekomendasikan kepada Komisi Eropa untuk membatasi kadar kadmium pupuk fosfat yang diproduksi di Komisi Eropa menjadi 60 mg/kg P2O5[4].

Di Ukraina, para ahli di Kementerian Perlindungan Kesehatan Ukraina , setelah mempelajari masalah tersebut, sampai pada kesimpulan mengenai perlunya mengatur kadar logam berat yang diijinkan dalam bahan baku mentah, dari batuan apatit dan fosfat lainnya. Pembatasan-pembatasan itu juga dikenakan pada fosfat impor dengan kandungan logam berat dan radio-aktivitas yang tinggi yang dikrim dari Afrika Utara, negara-negara Timur Dekat dan Timur Tengah, karena sumber bahan baku mentah fosfat Ukraina belum dimanfaatkan. Dalam hubungan ini, aturan berikut diberlakukan untuk batuan fosfat: kandungan kadmium tidak boleh melebihi 12 mg/kg, timbal – tidak lebih dari 20 mg/kg, arsen – tidak lebih dari 10 mg/kg [5] , dan aktivitas radionuklida total yang efektif tidak boleh melebihi 1.860 BCU/kg.

Sejauh deposit- deposit Rusia, Afrika Utara, Dekat dan Timur Tengah menjadi keprihatinan, kandungan logam berat dan jumlah aktivitas radionuklida efektifnya adalah berbeda-beda, dan para spesialis Ukraina telah membuat penelitian analisis sampel dari berbagai deposit. Data dari kandungan logam berat dan kadar aktivitas radionuklida efektif total dalam bahan baku mentah fosfat diberikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Kandungan Logam Berat dan TIngkat Radioaktivitas Alami dalam Bahan Mentah Fosfat dari Berbagai Deposit

Tabel 1. Kandungan Logam Berat dan TIngkat Radioaktivitas Alami dalam bahan baku mentah Fosfat dari Berbagai Deposit

Karena fosfat (batuan fosfat dan batuan apatit) merupakan bahan baku mentah dalam produksi pupuk mineral yang mengandung P2O5 , logam berat adalah bahan ikutan alami dalam pupuk fosfat (amonium fosfat, NP, DAP, semua jenis superfosfat, dll). Menurut H. Schroeder dan J. Balassa, single superfosfat (SSP) Amerika merupakan sumber kadmium. Di antara unsur-unsur yang terkandung dalam (SSP) Amerika, J.Caro membuat daftar logam berat di dalamnya seperti kromium, kobalt, tembaga, timah, nikel, vanadium dan seng [1]. Di Austria sekitar 160 ton kadmium telah masuk ke tanah melalui superfosfat[1].

Bersama-sama dengan logam berat dalam bahan baku mentah pupuk fosfat, terdapat unsur-unsur radioaktif dengan waktu paro peluruhan sekitar 5-10 miliar tahun. Pertama-tama adalah uranium-238 dan thorium-232. Hal ini diketahui, bahwa setelah 80 tahun pemakaian pupuk fosfat di beberapa negara bagian di AS, ternyata konsentrasi uranium-238 di tanah menjadi dua kali lipat. Masalah serupa juga terjadi di Jerman, di mana konsentrasi unsur-unsur radioaktif alami uranium dan radium di lahan-lahan pertanian adalah 6 sampai 9% lebih tinggi daripada lahan-lahan non pertanian [1].

Karena Ukraina saat ini tidak memiliki industri bahan baku mentah fosfat nasional, dan bahan baku mentah yang basanya dari Rusia ( fosfat Kola), yang ditawarkan dengan harga yang tinggi dan menjadi tidak dapat diakses oleh produsen- produsen nasional, perusahaan-perusahaan cabang merasa menjadi “kelaparan akan bahan baku mentah “. Dalam hubungan ini, perusahaan-perusahaan cabang pupuk mineral fosfat melirik ke negara-negara Afrika Utara, Timur Dekat dan Timur Tengah dalam mencari sumber bahan baku mentah alternatif [6]. Hari ini perusahaan Ukraina di Sumy dan Dneprodzerzhynsk telah memproses batuan-batuan fosfat dari pihak-pihak yang potensial dari Aljazair, Tunisia dan Suriah. Hasilnya, perusahaan-perusahaan tersebut memproduksi amonium fosfat, monoammonium fosfat, diamonium fosfat, granfos (0: 29: 0), dan lain-lain. Baru-baru ini negosiasi dengan produsen batuan fosfat, termasuk Mesir, Yordania, Israel dan lain-lain telah dimulai.

Tugas ke depan bagi para produsen pupuk mineral Ukraina adalah jelas: yaitu memberi Ukraina dengan jumlah yang perlu untuk masukan pupuk mineral pertanian, termasuk fosfat dan menjamin sistem ekologi yang sehat, yang tanpa itu, setiap kelimpahan dalam produksi pertanian tidak akan membawa hasil yang diinginkan. Tentu, organisasi transportasi, penyimpanan dan pengolahan bahan baku mentah dari Afrika Utara, dan penggunaan pupuk di lahan yang dikerjakan dengan batuan fosfat, memerlukan analisis khusus, termasuk analisis ekologi [7]. Tidaklah layak jika kami menganalisis semua nilai batuan fosfat dari Afrika Utara dan negara-negara lain karena banyaknya tambang di sana. Kami akan membatasi tulisan ini untuk analisis batuan fosfat Aljazair dari deposit “Djebel Onk” dan batuan fosfat Tunisia dari deposit “Gafsa” dan pupuk-pupuk yang dihasilkan dari bahan baku mentah tersebut karena pupuk-pupuk tersebut sudah dipasarkan ke perusahaan-perusahaan Ukraina. Selain itu, kualitas batuan fosfat dari Afrika Utara, komposisi kimianya cukup mirip, terlepas dari depositnya yang beragam. Marilah kita mempertimbangkan logam berat paling beracun seperti Sr, Cd, Pb, dan As. Dan perhatikan bahwa ketiga unsur terakhir merupakan subjek peraturan dari batas-batas yang diperbolehkan di Ukraina.

Strontium

Kadar unsur sangat beracun ini dalam batuan fosfat Afrika Utara sangatlah tidak signifikan (Tabel 1). Dalam batuan fosfat dari Tunisia, kadar strontiumnya 0,41%, dan dari Aljazair – dari 0,18% sampai 0,28%. Total kandungan strontium dalam apatit Kola adalah 3,0%. Menurut analisis, dalam superfosfat tunggal yang berasal dari apatit Kola, kadar oksida strontiumnya sekitar 1 sampai 1,2%. Dengan alasan ini di tanah Ukraina, setelah lebih dari 10 tahun dilakukan pemupukan dengan berton-ton strontium, kadarnya telah meningkat antara 1991- 1994 [7, 10]. Pada kadar strontium seperti ini, hal ini menimbulkan bahaya bagi hewan dan manusia. Dalam hal ini batuan fosfat Afrika Utara memiliki keunggulan yang jelas dibandingkan dengan apatit Rusia.

Kadmium

Konsentrasi tertinggi unsur ini ditemukan dalam batuan fosfat dari Tunisia, dengan kadar 21 mg/kg. Dalam batuan fosfat dari Aljazair konsentrasi mencapai 16 mg/kg, namun sebagian besar analisis menunjukkan bahwa kadarnya tidaklah melebihi 12 mg/kg menurut Kementerian Perlindungan Kesehatan Ukraina, dan hanya 20 sampai 40% -nya dalam bentuk yang larut dalam air. Dari analisis ini, batuan fosfat Afrika Utara jauh berbeda dengan bahan baku mentah dari Rusia. Senyawa kadmium dalam kondisi terlarut memiliki sifat mutagenik dan karsinogenik [9]. takaran kadmium harian maksimum yang diijinkan untuk orang dewasa tidak boleh melebihi 1,2 mg per kg massa tubuh. Ketika mengaplikasikan 100 kg Р2O5 per hektar lahan, dengan monoamonium fosfat, yang fosfatnya berasal dari batuan fosfat Afrika Utara, konsentrasi kadmium dapat meningkat 0,1 mg/kg. Dalam hubungan ini, meskipun jumlahnya kecil dalam batuan fosfat, adalah bijaksana untuk mengecualikannya sebagai pupuk [7]. Sebagai contoh, secara teknologi, lebih layak untuk menggunakan sulfat sebagai gantinya. [8].

Timbal

Unsur kimia ini pada umumnya terdapat dalam batuan fosfat Mesir dari deposit “Abu Tartur”, deposit yang lainnya, semuanya mengandung timbal tidak lebih dari 10 mg/kg. Dalam batuan fosfat Aljazair, kadar timbalnya sekitar 3 mg/kg dan dalam batuan fosfat dari Tunisia 2 mg/kg. Dosis harian yang aman bagi manusia adalah 7 mg/kg tubuh manusia.   Kenaikan dosis harian pada umumnya menyebabkan keracunan, rusaknya fungsi hati, dan berhentinya aktivitas jantung. Namun demikian jumlah timbal yang memasuki lingkungan melalui pupuk mineral adalah kecil, karena 100 kg Р2O5 per hektar lahan hanya mendepositkan 1 sampai 2 gram timbal sedangkan pengendapan atmosfir mendepositkan sampai 30 gram per hektar.

Arsen.

Konsentrasi arsen dalam batuan fosfat Aljazair tidak lebih dari 8 mg/kg, di Tunisia – sekitar 6 mg/kg dan hanya dalam batuan fosfat Mesir kadarnya melebihi 17 mg/kg. Senyawa arsen beracun bagi tumbuh-tumbuhan ketika terakumulasi dalam jaringan pada konsentrasi 5- 20 mg/kg massa kering. Sebuah analisis awal menunjukkan bahwa dengan fosfat yang berasal dari batuan Afrika Utara, per hektar lahan akan memperoleh sekitar 0,1 gram. arsen [7]. Oleh karena itu konsentrasi dalam tanah dapat meningkat sekitar 0,04 mg/kg per tahun. Perlu dicatat bahwa sumber-sumber lain dari arsen dalam tanah juga mencakup pestisida, fumigan dan herbisida. Begitu, Kehadiran arsen dalam jumlah yang sangat kecil dalam batuan fosfat dari Afrika Utara,  Timur Dekat dan  Timur Tengah tidak akan menyebabkan kerugian ekologi dasar.

Dari analisis komposisi kimia batuan fosfat Afrika Utara, jelas bahwa unsur-unsur yang paling beracun bila digunakan oleh petani-petani yang awam dan tidak terlatih dalam aplikasi agrokimia pupuk-pupuk fosfat dapat menyebabkan anomali ekologi. Sebelum menyetujui penggunaannya di bidang pertanian, pupuk-pupuk fosfat yang dihasilkan dari batuan fosfat Afrika Utara, Timur Dekat dan Timur Tengah, harus menjalani penelitian biologis medis dan toksikologis oleh lembaga dari Kementerian Perlindungan Kesehatan Ukraina. Ini mencakup superfosfat-superfosfat dengan grade yang berbeda, dekomposisi asam pada bahan baku mentah fosfat dan granfoses dari berbagai grade, yang diperoleh dengan pencampuran mekanik batuan fosfat tanah dengan plasficizer dan granulasi campuran lebih lanjut. Tabel 1 menunjukkan komposisi kimia dari logam berat dalam pupuk  tersebut. Tabel 2 menunjukkan komposisi kimia logam berat dalam amonium fosfat, yang diperoleh dari dekomposisi asam pada batuan fosfat Tunisia dari deposit “Gafsa” dan juga monoamonium fosfat dan diamonium fosfat, yang diperoleh dari asam fosfat yang diammoniasikan pada batuan fosfat dari Tunisia. Produk yang dihasilkan juga sama-sama menjalani analisis penelitian oleh lembaga dari Kementerian Perlindungan Kesehatan Ukraina.

Racun dari pupuk tersebut dipelajari dengan menggunakan tikus putih, tikus, babi guinea dan makhluk merangkak sesuai dengan persyaratan dari penelitian racun seperti yang dinyatakan dalam Program PBB tentang Lingkungan “Toxicometry of chemical matters contaminating environment”. Dari penelitian ini ditemukan, bahwa semua pupuk mineral yang dibuat dari batuan fosfat Aljazair dikelompokkan dalam kelompok berbahaya rendah dan hanya amonium fosfat yang dikategorikan sebagai cukup berbahaya.

tbel2

Tabel 2: Konsentrasi logam berat dalam pupuk fosfat, yang berasal dari batuan fosfat Aljazair dari deposit “Djebel Onk” (dalam persen)

Tabel 2: Konsentrasi logam berat dalam pupuk fosfat, yang berasal dari batuan fosfat Tuniisia dari deposit "Gafsa" (dalam persen)

Tabel 3 : Konsentrasi logam berat dalam pupuk fosfat, yang berasal dari batuan fosfat Tuniisia dari deposit “Gafsa” (dalam persen)

Kesimpulan yang dibuat dari analisis-analisis penelitian pupuk adalah sebagai berikut: untuk senyawa yang berasal dari batuan fosfat dari Tunisia, monoamonium fosfat dan diamonium fosfat dikategorikan sebagai produk bahaya yang rendah, dan bahwa amonium fosfat tergolong cukup berbahaya. Hasil penelitian radiologi pada pupuk ditunjukkan pada Tabel 4.

Tabel 4: Hasil penelitian radiologi pupuk fosfat yang berasal dari batuan fosfat dari Aljazair dan Tunisia.

Tabel 4: Hasil penelitian radiologi pupuk fosfat yang berasal dari batuan fosfat dari Aljazair dan Tunisia.

Hasil-hasil yang diperoleh dari aktivitas radionuklida efektif total ternyata jauh lebih rendah daripada jumlah yang direkomendasikan untuk pupuk yang digunakan di Ukraina, yang mana tidak lebih 1860 BCU/kg.

Dengan demikian, dengan mempertimbangkan hasil penelitian toksikologi pupuk mineral yang berasal dari batuan fosfat dari Aljazair dan Tunisia, kesimpulan adalah bahwa bahan baku mentah tersebut cukup aman di bawah kondisi-kondisi proses dan produknya dapat digunakan dengan aman sesuai dengan dosis yang diujikan di tanah Ukraina.

Dalam rangka untuk mempelajari pengaruh-pengaruh pupuk pada pemulihan tanah dan proses-proses migrasi logam berat dalam produksi pertanian (barley, kacang polong, gandum), dilakukan sebuah percobaan kontrol lahan sederhana menggunakan amonium fosfat dari batuan fosfat Aljazair. Superfosfat diaplikasikan di musim semi pada plot kontrol lahan dengan barley, kacang polong dan gandum pada dosis 60 kg dan 600 kg per hektar. analisis tanah dan hasil pertaniannya dianalisis untuk mengetahui konsentrasi logam berat pada akhir periode vegetasi (menjelang panen). Hasilnya dibandingkan dengan plot kontrol, di mana produksi pertanian berlangsung tanpa menggunakan pupuk. Konsentrasi logam berat dalam tanah setelah dipengaruhi oleh pupuk ditunjukkan pada Tabel 5.

Tabel 5: Konsentrasi logam berat dalam tanah setelah berpakaian dengan pupuk dalam mg / kg.

Tabel 5: Konsentrasi logam berat dalam tanah setelah diberi pupuk dalam mg/kg.

Hasil pada Tabel 5 dari analisis tanah menggunakan spektrometri atom menunjukkan bahwa, dengan pemupukan pada dosis 60 kg per hektar dan 600 kg per hektar, konsentrasi logam berat di permukaan lahan ternyata tidak melebihi indeks latar dan konsentrasi maksimum yang diizinkan untuk tanah. Tabel 6 menunjukkan hasil percobaan-percobaan mengenai migrasi logam berat dalam produksi pertanian.

Tabel 6

Tabel 6 : Konsentrasi logam berat dalam produksi pertanian setelah aplikasi pupuk.

Tabel 6 menunjukkan bahwa semua produksi di bawah kondisi yang berbeda dengan jumlah yang beragam superfosfat tidak mengakibatkan akumulasi logam berat.

Kesimpulan

Masalah logam berat di pupuk fosfat masih jauh dari solusinya, namun penelitian yang dilakukan di Ukraina dalam beberapa tahun terakhir, menunjukkan bahwa:

  1. Jumlah aktivitas radionuklida efektif batuan fosfat dari wilayah Mediterania dan pupuk-pupuk yang berasal dari wilayah itu masih jauh di bawah tingkat yang diperbolehkan di Ukraina (tidak lebih dari 1860 BCU / kg).
  2. Batuan fosfat dari negara-negara Afrika Utara, Timur Dekat dan Timur Tengah memiliki unsur-unsur mikro dan logam berat yang bahayanya rendah untuk manusia.
  3. Pupuk fosfat yang dihasilkan dari batuan fosfat dari Aljazair, Tunisia dan Suriah tidak mewakili ancaman bagi kesehatan penduduk pada dosis yang dievaluasi, dan sesuai dengan peraturan sanitasi-higienis.
  4. Tanaman yang terkena pengaruh pupuk fosfat yang diproduksi dari bahan baku mentah dari Afrika Utara,  tidak menyebabkan akumulasi unsur-unsur beracun.

Dengan demikian, pupuk-pupuk fosfat, yang diproduksi di Ukraina dari bahan baku mentah dari Afrika Utara, kinerjanya tidak lebih buruk pada indeks ekologi dibandingkan dengan kinerja dari sumber-sumber internasional yang terkenal, apabila diaplikasi-kan dalam kondisi-kondisi yang teramati dan pada takaran normal ke tanah.

Sumber:
Heavy Metals and Radioactivity in
Phosphate Fertilizers: Short Term Detrimental Effects.
A. M. Kharikov and V.V Smetana
USFEC, Ukraine

This entry was posted in Seputar Pupuk and tagged , , , , , , , . Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *