Alkalinithy

Alkalinity

Alkalinity adalah kapasitas air untuk menetralkan tambahan asam tanpa penurunan nilai pH larutan. Sama halnya dengan larutan bufer, alkalinity merupakan pertahanan air terhadap pengasaman. Alkalinity adalah hasil reaksi-reaksi terpisah dalam larutan hingga merupakan sebuah analisa “makro” yang menggabungkan beberapa reaksi. Alkalinity dalam air disebabkan oleh ion-ion karbonat (CO₃^2- ), bikarbonat (HCO₃^- ), hidroksida (OH^-) dan juga borat (BO₃^3-), fosfat (PO₄^3-),    silikat  dan sebagainya.

Dalam air alam alkalinity sebagian besar disebabkan oleh adanya bikarbonat, dan sisanya oleh karbonat dan hidroksida. Pada keadaan tertentu (siang hari) adanya ganggang dan lumut dalam air menyebabkan turunnya kadar karbon dioksida dan bikarbonat. Dalam keadaan seperti ini kadar karbonat dan hidrok­sida naik, dan menyebabkan pH larutan naik.

 Kalau kadar alkalinity terlalu tinggi (dibandingkan dengan kadar Ca²⁺ dan Mg²⁺ yaitu kadar kesadahan) air menjadi agresip dan menyebabkan karat pada pipa, sebaliknya alkalinity yang rendah dan tidak seimbang dengan kesadahan dapat menyebabkan kerak CaCO₃ pada dinding pipa yang dapat memperkecil penampang basah pipa. Kadar alkalinity yang tinggi menunjukkan adanya senyawa garam dari asam lemah seperti asam asetat, propionat, amoniak dan sulfit (SO₃^2- ). Alkalinity juga merupakan para­meter pengontrol untuk anaerobik digester dan instalasi lumpur aktif.

Air yang sangat alkali atau bersifat basa sering mempunyai pH tinggi dan umumnya mengandung padatan terlarut yang tinggi. Sifat-sifat ini dapat menurunkan kegunaannya untuk keperluan dalam tangki uap, prosesing makanan dan system saluran air dalam kota. Alkalinitas memegang  peranan penting dalam penentuan kemampuan air untuk mendukung pertumbuhan ganggang dan kehidupan perairan lainnya. Pada umumnya, komponen utama yang memegang peran dalam menentukan alkalinitas perairan adalah ion bikarbonat, ion karbonat dan ion hidroksil.

Yang lainnya, yang sedikit menyumbang alkalinitas adalah ammonia dan konyugat basa-basa dari asam-asam fosfat, silikat, borat dan asam-asam organik. Alkalinitas umumnya dinyatakan sebagai “alkalinitas fenolftalein” yaitu proses situasi dengan asam untuk mencapai pH 8,3 dimana HCO₃^- merupakan ion terbanyak, dan “alkalinitas total”, yang menyatakan situasi dengan asam menuju titik akhir indicator metal jingga (pH 4,3), yang ditunjukan oleh berubahnya kedua jenis ion karbonat dan bikarbonat menjadi CO₂.

Kalau pH merupakan faktor intensitas, alkalinitas merupakan faktor kapasitas, dimana kapasitas itu merupakan kapasitas air tersebut untuk menetralkan asam. Oleh karena itu kadang-kadang penambahan alkalinitas lebih banyak dibutuhkan untuk mencegah supaya air itu tidak menjadi asam. Dalam kebanyakan air alami alkalinitas disebabkan oleh adanya HCO₃^- dan sedikit oleh adanya CO₃^2- dan air dengan alkalinitas tinggi mempunyai konsentrasi karbon organik yang tinggi.

Dalam media dengan pH rendah, ion hydrogen dalam air mengurangi alkalinitas. Alkalinitas secara umum menunjukkan konsentrasi basa atau bahan yang mampu menetralisir kemasamaan dalam air. Secara khusus, alkalinitas sering disebut sebagai besaran yang menunjukkan kapasitas pem-bufffer-an dari ion bikarbonat, dan sampai tahap tertentu ion karbonat dan hidroksida dalam air. Ketiga ion tersebut di dalam air akan bereaksi dengan ion hidrogen sehingga menurunkan kemasaman dan menaikan pH.  Alkalinitas biasanya dinyatakan dalam satuan ppm (mg/l) kalsium karbonat (CaCO₃).  Air dengan kandungan kalsium karbonat lebih dari 100 ppm disebut sebagai alkalin, sedangkan air dengan kandungan kurang dari 100 ppm disebut sebagai lunak atau tingkat alkalinitas sedang. Pada umumnya lingkungan yang baik bagi kehidupan ikan adalah dengan nilai alkalinitas diatas 20 ppm.

Jenis Alkalinity

1.        Alkalinity karbonat

2.        Alkalinity total

Asidimetri

Asidimetri adalah pengukuran konsentrasi asam dengan menggunakan larutan baku basa, sedangkan alkalimeteri adalah pengukuran konsentrasi basa dengan menggunakan larutan baku asam.

Indikator dan Penggunaannya

Adapun penggunaan indikator digunakan sebagai titrasi dalam asam basa dan untuk mengetahui apakah suatu titrasi telah habis bereaksi atau belum.

NO	Nama	Rentang pH	Warna asam	Warna basa
1	Kuning metil	2 – 3	Merah	Kuning
2	Dinitrofenol	2,4 – 4,0	Tidak berwarna	Kuning
3	Jingga metil	3 – 4,5	Merah	Kuning
4	Merah metil	4,4 – 6,6	Merah	Kuning
5	Lakmus	6 – 8	Merah	Biru
6	Fenolftalein	8 – 10	Tidak berwarna	Merah
7	Timolftalein	10 – 12	Kuning	Ungu
8	Trinitrobenzena	12 -13	Tidak berwarna	Jingga

Destilasi

Distilasi adalah suatu cara pemisahan larutan dengan menggunakan panas sebagai pemisah atau “separating agent”. Jika larutan yang terdiri dari dua buah komponen yang cukup mudah menguap, misalnya larutan benzena-toluena, larutan n-Heptan dan n-Heksan dan larutan lain yang sejenis didihkan, maka fase uap yang terbentuk akan mengandung komponen yang lebih menguap dalam jumlah yang relatif lebih banyak dibandingkan dengan fase cair.

Jadi ada perbedaan komposisi antara fase cair dan fase uap, dan hal ini merupakan syarat utama supaya pemisahan dengan distilasi dapat dilakukan. Kalau komposisi fase uap sama dengan komposisi fase cair, maka pemisahan dengan jalan distilasi tidak dapat dilakukan.

Proses distilasi dalam kilang minyak bumi merupakan proses pengolahan secara fisika yang primer yang mengawali semua proses-proses yang diperlukan untuk memproduksi BBM dan Non-BBM. Proses distilasi ini dapat menggunakan satu kolom atau lebih menara distilasi, misalnya residu dari menara distilasi dialirkan ke menara distilasi hampa atau ke menara distilasi bertekanan.  

Secara fundamental semua proses-proses distilasi dalam kilang minyak bumi adalah sama. Semua proses distilasi memerlukan beberapa peralatan yang penting seperti:
- Kondensor dan Cooler        
- Menara Fraksionasi  
- Kolom Stripping      

Proses pemisahan secara distilasi dengan mudah dapat dilakukan terhadap campuran, dimana antara komponen satu dengan komponen yang lain terdapat dalam campuran :
a. Dalam keadaan standar berupa cairan, saling melarutkan menjadi campuran homogen.
b. Mempunyai sifat penguapan relatif (α) cukup besar.         
c. Tidak membentuk cairan azeotrop.

Pada proses pemisahan secara distilasi, fase uap akan segera terbentuk setelah sejumlah cairan dipanaskan. Uap dipertahankan kontak dengan sisa cairannya (dalam waktu relatif cukup) dengan harapan pada suhu dan tekanan tertentu, antara uap dan sisa cairan akan berada dalam keseimbangan, sebelum campuran dipisahkan menjadi distilat dan residu.     
            Fase uap yang mengandung lebih banyak komponen yang lebih mudah menguap relatif terhadap fase cair, berarti menunjukkan adanya suatu pemisahan. Sehingga kalau uap yang terbentuk selanjutnya diembunkan dan dipanaskan secara berulang-ulang, maka akhirnya akan diperoleh komponen-komponen dalam keadaan yang relatif murni.

Keseimbangan Uap – Cair     

Untuk dapat menyelesaikan soal-soal distilasi harus tersedia data-data keseimbangan uap-cair sistim yang dikenakan distilasi. Data keseimbangan uap-cair dapat berupa tabel atau diagram. Tiga macam diagram keseimbangan yang akan dibicarakan, yaitu:

Diagram Titik didih.  
Diagram titik didih adalah diagram yang menyatakan hubungn antara temperatur atau titik didih dengan komposisi uap dan cairan yang berkeseimbangan. Di dalam diagram titik didih tersebut terdapat dua buah kurva, yaitu kurva cair jenuh dan uap jenuh. Kedua kurva ini membagi daerah didalam diagram menjadi 3 bagian, yaitu :     
-    Daerah satu fase yaitu daerah cairan yang terletak dibawah kurva cair jenuh.

-    Daerah satu fase yaitu daerah yang terletak datas kurva uap jenuh.

-    Daerah dua fase yaitu daerah uap jenuh dan cair jenuh yang terletak di antara kurva cair jenuh dan kurva uap jenuh.

Diagram Keseimbangan uap-cair       

Diagram keseimbangan uap-cair adalah diagram yang menyatakan hubungan keseimbangan antara komposisi uap dengan komposisi cairan. Diagram keseimbangan uap-cair dengan mudah dapat digambar, jika tersedia titik didihnya.

Diagram Entapi-komposisi     

Diagram entalpi-komposisi adalah diagram yang menyatakan hubungan antara entalpi dengan komposisi sesuatu sistim pada tekanan tertentu. Didalam diagram tersebut terdapat dua buah kurva yaitu kurva cair jenuh dan kurva uap jenuh. Setiap titik pada kurva cair jenuh dihubungkan dengan gari hubung “tie line” dengan titik tertentu pada kurva uap jenuh, dimana titik-titik tersebut dalam keadaan keseimbangan. Dengan adanya kedua kurva tersebut, daerah didalam diagram terbagi menjadi 3 daerah, yaitu

Daerah cairan yang terletak dibawah kurva cair jenuh.

Daerah uap yang terletak diatas kurva uap jenuh.

Daerah cair dan uap yang terletak diantara kurva cair jenuh dengan kurva uap jenuh
Dibawah kurva cair jenuh terdapat isoterm-isoterm yang menunjukkan entalpi cairan pada berbagai macam komposisi pada berbagai temperatur.



2.2 Macam-macam Distilasi   
Distilasi berdasarkan prosesnya terbagi menjadi dua, yaitu :
1. Distilasi kontinyu   
2. Distilasi batch        
Berdasarkan basis tekanan operasinya terbagi menajdi tiga, yaitu:   
1. Distilasi atmosferis (0,4-5,5 atm mutlak)               
2. Distilasi vakum (≤ 300 mmHg pada bagian atas kolom)   
3. Distilasi tekanan (≥ 80 psia pada bagian atas kolom)        

Berdasarkan komponen penyusunnya:          
1. Distilasi sistem biner          
2. Distilasi sitem multi komponen      

Berdasarkan sistem operasinya terbagi dua, yaitu:    
1. Single-stage Distillation     
2. Multi stage Distillation      

Distilasi Vakum         

Distilasi vakum adalah distilasi yang tekanan operasinya 0,4 atm (300 mmHg absolut). Distilasi yang dilakukan dalam tekanan operasi ini biasanya karena beberapa alasan yaitu :           

a.       Sifat penguapan relatif antar komponen biasanya meningkat seiring dengan menurunnya boiling temperature. Sifat penguapan relatif yang meningkat memudahkan terjadinya proses separasi sehingga jumlah stage teoritis yang dibutuhkan berkurang. Jika jumlah stage teoritis konstan, rasio refluks yang diperlukan untuk proses separasi yang sama dapat dikurangi. Jika kedua variabel di atas konstan maka kemurnian produk yang dihasilkan akan meningkat.   

b.      Distilasi pada temperatur rendah dilakukan ketika mengolah produk yang sensitif terhadap variabel temperatur. Temperatur bagian bawah yang rendah menghasilkan beberapa reaksi yang tidak diinginkan seperti dekomposisi produk, polimerisasi, dan penghilangan warna.

c.       Proses pemisahan dapat dilakukan terhadap komponen dengan tekanan uap yang sangat rendah atau komponen dengan ikatan yang dapat terputus pada titik didihnya.

d.      Reboiler dengan temperatur yang rendah yang menggunakan sumber energi dengan harga yang lebih murah seperti steam dengan tekanan rendah atau air panas.

Distilasi Multikomponen  

            Perhitungan distilasi multikomponen lebih rumit dibandingkan dengan perhitungan distilasi biner karena tidak adapat digunakan secara grafis. Dasar perhitungannya adalah penyelesaian persamaan-persamaan neraca massa, neraca energi dan kesetimbangan secara simultan. Bila distilasi melibatkan C komponen dengan N buah tahap kesetimbangan maka jumlah persamaan yang terlibat dalam perhitungan adalah N × C persamaan neraca massa, N × C relasi kesetimbangan dan N persamaan neraca energi.       

Perhitungan distilasi multikomponen dilakukan dengan 2 tahap :    

1.      Perhitungan awal, dilakukan dengan metode pintas (Shortcut Calculation)
Perhitungan awal digunakan untuk analisis kualitatif dari suatu kolom distilasi atau perhitungan awal rancangan dengan tujuan :    

a.       Memperkirakan komposisi produk atas dan bawah         

b.      Tekanan sistem     

c.       Jumlah tahap kesetimbangan       

d.      Lokasi umpan masuk       

e.       Metode sederhana dengan kalkulator      

f.       Metode MESH dengan program komputer

Single-stage Distillation         

Single-stage Distillation biasa juga disebut dengan flash vaporization atau equilibrium distillation, dimana campuran cairan diuapkan secara parsial. Pada keadaan setimbang, uap yang dihasilkan bercampur dengan cairan yang tersisa, namun pada akhirnya uap tersebut akan dipisahkan dari kolom seperti juga fase cair yang tersisa. Distilasi jenis ini dapat dilakukan dalam kondisi batch maupun kontinyu.

2.3 Tray Tower           
             Tray tower merupakan bejana vertikal dimana cairan dan gas dikontakkan melalui plate-plate yang disebut sebagai tray. Fungsi dari penggunaan tray adalah untuk memperbesar kontak antara cairan dan gas sehingga komponen dapat dipisahkan sesuai dengan rapat jenisnya, dalam bentuk gas atau cairan. Jumlah tahapan atau tray dalam suatu kolom tergantung pada tingginya kesulitan pemisahan zat yang akan dilakukan dan juga ditentukan berdasarkan perhitungan neraca massa dan kesetimbangan. Efisiensi tray dan jumlah tray yang sebenarnya ditentukan oleh desain yang digunakan dan kondisi operasi, sedangkan diameter kolom bergantung pada jumlah gas dan cairan yang melewati kolom per unit waktu.      
             Untuk mendapatkan produk yang baik diperlukan alat kontak antara uap dengan cairan. Beberapa jenis alat kontak antara uap dengan cairan adalah bubble cap tray, grid tray, sieve tray dan valve tray.         

Sieve Tray      
             Sieve tray merupakan jenis tray yang paling sederhana dibandingkan jenis tray yang lain dan lebih murah daripada jenis bubble cap. Pada Sieve tray uap naik ke atas melalui lubang-lubang pada plate dan terdispersi dalam cairan sepanjang plate. Cairan mengalir turun ke plate di bawahnya melalui down comer dan weir.
             Meskipun sive tray mempunyai kapasitas yang lebih besar pada kondisi operasi yang sama dibandingkan dengan bubble cap, namun sieve tray mempunyai satu kekurangan yang cukup serius pada kecepatan uap yang relatif lebih rendah dibandingkan pada kondisi operasi normal. Pada sieve tray, aliran uap berfungsi mencegah cairan mengalir bebas ke bawah melalui lubang-lubang, tiap plate di desain mempunyai kecepatan uap minimum yang mencegah terjadinya peristiwa “dumps” atau “shower” yaitu suatu peristiwa dimana cairan mengalir bebas mengalir ke bawah melalui lubang-lubang pada plate. 
             Kecepatan uap minimum ini yang harus amat sangat diperhatikan dalam mendesain sieve tray dan menjadi kesulitan tersendiri dalam kondisi operasi sesungguhnya.Efisiensi sieve tray sama besarnya dengan bubble cap pada kondisi desain yang sama, namun menurun jika kapasitasnya berkurang di bawah 60% dari desain.

Sectional construction
             Seksi plate dipasang pada cincin yang dilas di sekeliling dinding kolom bagian dalam dan pada balok-balok penyangga. Lebar balok penyangga dan cincin sekitar 50 mm, dengan jarak antar satu balok dengan yang lainnya sekitar 0.6 m. Balok penyangga dipasang horizontal sebagai penyangga plate, biasanya di bentuk dari lembaran yang dilipat atau dibentuk. Satu bagian dari plate di desain bisa di pindahkan yang berfungsi sebagai manway. Hal ini bertujuan untuk mengurangi jumlah manway yang dapat mengurangi biaya konstruksi.     

Downcomers
             Downcomer terdapat pada semua equilibrium-stage trays, bertujuan sebagai media cairan untuk mengalir dari tray atas ke tray di bawahnya. Downcomer di desain untuk menyediakan kapasitas penanganan cairan yang cukup untuk kolom distilasi dan pada waktu yang sama untuk memenuhi luas minimum dari area cross-sectional, sehingga area aktif dari pada tray akan maksimum. Jenis-jenis downcomer dapat dilihat pada gambar di bawah ini.Merupakan jenis yang paling sederhana dan murah dalam konstruksi dan paling memuaskan untuk berbagai macam tujuan. Channel downcomer dibentuk dari plat rata yang kemudian disebut apron yang dipasang dengan posisi ke bawah dari outlet weir. Apron biasanya vertikal, namun bisa juga agak miring untuk meningkatkan area plate untuk perforation.         

Flooding
             Flooding terjadi jika busa pada plate berakumulasi melebihi penyangga downcomer. Downcomer kemudian mengandung campuran yang mempunyai densitas yang lebih rendah dari cairan murni, kapasitasnya berkurang, level cairan meningkat pada downcomer sampai akhirnya mencapai tray di atasnya dan selanjutnya akan mencapai keadaan dimana cairan memenuhi kolom      

Weep Point.   
             Weep point bisa diartikan sebagai kecepatan minimum uap yang dapat memberikan kestabilan kondisi operasi.

Tray spacing   
             Tray spacing merupakan jarak antara satu tray dengan tray yang lainnya. Biasanya sekitar 6 inci lebih pendek dari bubble cap tray. Sieve tray beroperasi pada spacing sekitar 9 inci sampai 3 inci. Yang biasa digunakan adalah sekitar 12-16 inci.

Hole Size, arrangement and Spacing 
             Diameter lubang dan pengaturannya bervariasi tergantung kebutuhan dan keinginan dari yang mendesain. Yang biasa dipakai untuk kegiatan komersil yaitu diameter ¾ dan 1 inci. Diameter lubang direkomendasikan untuk self cleaning yaitu 3/16 inci. Diameter ½ inci bisa digunakan untuk berbagai macam kebutuhan termasuk yang melibatkan fouling dan cairan yang mengandung solid tanpa kehilangan efisiensi. Diameter 1/8 inci sering digunakan untuk kondisi vakum
             Pengaturan posisi lubang atau arrangement bisa berupa triangular pitch (segitiga) atau square pitch (segiempat), lebih jelasnya bisa dilihat pada gambar di bawah ini.Jika jarak antar lubang dua kali diameter maka cenderung akan mengalami “unstable operation”. Jarak lubang yang direkomendasikan adalah 2.5 do sampai 5 do, dan yang paling direkomendasikan 3.8 do.   

Active Hole Area       
             Ialah luasan total pada plate termasuk di dalamnya ialah perforated area dan calming zone.         

Perforated Area         
             erforated area atau hole area ialah area pada plate dimana masih terdapat lubang-lubang tempat kontaknya cairan dan uap.           

Calming Zone
             Ialah area pada plate yang tidak terdapat lubang-lubang.

Height of Liquid Over Outlet Weir   
             Batas minimum tinggi weir adalah 0.5 inci, dengan 1-3 inci yang paling direkomendasikan. Untuk lebih jelasnya biasa dilihat pada gambar di bawah ini.
             Untuk menentukan jumlah tahap yang dibutuhkan pada distilasi multi komponene diperlukan dua kunci, yaitu Light Key Component (LK) dan Heavy Key Component (HK) komponen. Light Key Component adalah komponen fraksi ringan pada produk bawah dalam jumlah kecil tapi tidak dapat diabaikan. Heavy Key Component adalah komponen fraksi berat pada produk atas dalam jumlah kecil yang tidak dapat diabaikan. LK dan HK diperlukan untuk mengetahui distribusi komponen lain. Jumlah tahap yang diperlukan untuk pemisahan juga tergantung pada rasio refluks (perbandingan refluks) yang digunakan.        
             Dengan menaikkan reflux akan menurunkan jumlah tahap yang dibutuhkan dan menurunkan capital cost tetapi hal ini akan menaikkan kebutuhan steam serta operating cost. Sehingga diperlukan nilai rasio optimum yang memberikan biaya operasi yang rendah. Untuk mendapatkan beberapa sistem nilai rasio optimum antara 1,2 sampai 1,5 kali refluks minimum.      

Efisiensi Tray 
             Efisiensi tray adalah pendekatan fraksional terhadap kondisi kesetimbangan yang dihasilkan oleh tray aktual. Untuk itu dibutuhkan pengukuran terhadap kesetimbangan seluruh uap dan cairan yang berasal dari tray, namun karena kondisi dari beberapa lokasi pada tray berbeda antara tray sartu dengan yang lain, digunakan pendekatan titik efisiensi akibat perpindahan massa tray

Untuk menghitung efisiensi dari pemisahan umpan menjadi produk atas dan produk bawah digunakan tahapan-tahapan sebagai berikut:
1. Menentukan jumlah plate minimum dengan metode Fenske.        
2. Menetukan jumlah refluk minimum dengan metode Underwood.
3. Menentukan jumlah plate teoritis dengan metode:

Karakteristik tanah

KARAKTERISASI TANAH-TANAH BERWARNA HITAM

HINGGA MERAH DI ATAS FORMASI KARST

KABUPATEN GUNUNG KIDUL

Agusman1, A. Maas2, BD. Kertonegoro2, SA. Siradz2

Abstract

Soil colour is an important soil’s properties because it can give informations about

other soil’s properties. The objectives of this research are to know the relationships between soil colours and several soil properties of soils developed on limestones (karst formation) located in Wonosari, Gunung Kidul District. Soils of different colours i.e black soils of Duwet and Pacing Villages, and Red Soils of Mulo were characterized based on their chosen soil’s properties. The study was conducted in the field as well as in the laboratory, including profile description, physical and chemical analysis, XRD, micromorphology analysis. The results of the study revealed that the soils of Wonosari had swelling and shrinking characteristics due to their high content of swelling clays. These soils are clay in texture with angular and sub angular blocky structure. These soils have chemical properties : pH (H2O) 6,1 – 7,1, pH (KCl) 4,9 -5,9, CEC 28,7 – 58,4 cmol(+)/kg, base saturation 53 -73 %, Ca domination on their soil exchange complex. The black soils have higher clay content and higher exchangeable cation, especially Ca and Mg, while the red soils are characterized by lower CEC, lower base saturation, but higher in total N and soil porosity. The other soil properties are not significantly different between the two soils. The XRD analyses shows kaolinite and montmorillonite domination in their profiles. Their thin section evaluation reveals contents of foraminifera fossils, calcite and carbonate silts. These soils are seggested not derived from underneath (limestones), but they tend to be attributed to marine sediments. It is proved that the limestones underlied the soils are calsium carbonates, CaCO3, which are totally different characteristics from aluminosilicate clay constituted the soils. The black soils are clasified as Typic Hapluderts, very fine, interstratified, isohyperthermic, while the red soils are Chromic Hapluderts, very fine, interstratified, isohyperthermic.

Keywords : soil colour, karst formation, Vertisols

Pendahuluan

Terdapat 5 faktor yang mempengaruhi proses pembentukan tanah, yaitu iklim, bahan induk, topografi, organisme dan waktu (Jenny, 1941). Tidak semua faktor lingkungan mempunyai pengaruh yang sama dalam proses pembentukan tanah, kadangkadang satu atau dua factor berpengaruh lebih dominan sementara faktor yang lain mempunyai pengaruh yang minimum. Keragaman faktorfaktor lingkungan pembentukan tanah ini akan menyebabkan sifat-sifat tanah bervariasi baik ke arah vertikal maupun

horizontal. Pada daerah kecamatan Wonosari gunung kidul terdapat tanah yang memperlihatkan peralihan warna, yaitu tanah berwarna hitam (desa Duwet dan Pacing) dan tanah berwarna coklat kemerahan (desa Mulo), padahal semuanya berada pada satu formasi yaitu berada di atas Karst.

 Berdasarkan penampakan morfologi tanah yang 39 40 Jurnal Ilmu Tanah dan Lingkungan Vol 6 (1) (2006) memperlihatkan peralihan warna tanah di Kecamatan Wonosari menarik untuk diteliti, baik dari segi sifat, genesis dan klasifikasinya. Keberhasilan dari pengelolaan suatu tanah sangat ditentukan seberapa jauh kita mengenal sifat-sifat dari tanah tersebut. Jika sifat-sifat tanah sudah diketahui maka akan lebih memudahkan dalam upaya-upaya pengelolaannya, dengan demikian produktifitasnya dapat ditingkatkan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik tanah berdasarkan adanya perbedaan warna, khususnya tanah di atas karst, serta mengkaji genesis dan klasifikasi dari tanah tersebut

Metodologi Penelitian

Penelitian ini meliputi tiga tahap yaitu survey pendahuluan, deskripsi profil tanah dan analisis laboratorium. Survey pendahuluan dilakukan untuk mengamati keadaan

umum lokasi penelitian sekaligus untuk menentukan titik profil pewakil. Deskripsi profil meliputi penentuan batas-batas horison, struktur tanah, warna tanah, batas-batas perakaran, penentuan sifat-sifat tanah lainnya serta penentuan klasifikasi tanah. Tahapan

laboratorium meliputi analisis sifat fisika tanah dan batuan, sifat kimia tanah dan

batuan, analisis mineral lempung tanah dan mineral batuan. Analisis sifat fisika tanah

meliputi tekstur tanah, berat volume, kemantapan agregat dan penetapan koefisien pembengkakan tanah (nilai COLE). Analisis sifat kimia tanah meliputi pH (H2O dan KCl), KPK, kejenuhan basa, C-organik, N-total, CaCO3, kandungan titanium, dan Fe

larut oksalat dan phyroposfat.

Penentuan mineral lempung tanah dengan menggunakan analisis X-Ray. Analisis batuan meliputi kandungan Titanium, CaCO3 dan analisis mikromorfologi batuan dengan

interpretasi irisan tipis (thin section). Penelitian ini juga didukung data

sekunder seperti data curah hujan dan temperatur untuk daerah Wonosari (10 tahun terakhir), peta tanah, peta geologi, dan peta kelerengan.

Hasil dan Pembahasan

Deskripsi Profil Tanah

Berdasarkan hasil deskripsi profil tanah pada semua profil/lokasi penelitian diperoleh kedalaman tanah pada masing-masing profil sangat bervariasi, demikian pula warna tanahnya. Struktur tanah umumnya gumpal menyudut. Adanya struktur

gumpal menyudut lebih disebabkan karena karena adanya proses pengembangan dan pengkerutan (Kohnke, 1968; Sehgal dan Bhattacharjee, 1987). Umumnya konsistensi tanah pada semua profil/lokasi adalah sangat keras saat kering. Ini karena tekstur tanah sangat didominasi oleh fraksi lempung. Adanya cermin sesar pada masing-masing profil

tanah disebabkan karena terjadinya gesekan antar agregat dalam tanah

sebagai akibat dari pengembangan dan pengkerutan.

Sifat Kimia Tanah

Data sifat kimia tanah terdapat pada Tabel 1. Hasil pengukuran pH tanah pada masing-masing profil diperoleh pH H2O antara 6,1-7,1 dan pH KCl berkisar antara 4,9-5,9. Tampaknya pH tanah tidak begitu berkaitan dengankenampakan morfologi warna tanah, baik pH H2O maupun pH KCl. Hal ini dapat terlihat dari data pH tanah yang

relatif sama pada masing-masing lokasi. Rupanya pencucian yang lebih intensif pada tanah merah tidak begitu berpengaruh terhadap perubahan pH tanah, ini disebabkan karena banyaknya ion Ca yang dapat menetralisir penurunan pH tanah Hasil pengukuran basa-basa tertukarkan dalam tanah menunjukkan bahwa basa-basa yang dapat

ditukarkan pada masing-masing profil didominasi oleh Ca kemudian Mg, K dan Na. Kadar Ca dan Mg yang tinggi pada masing-masing profil disebabkan karena tanah dipengaruhi oleh pelarutan batu kapur (gamping). Batu gamping banyak mengandung kation-kation basa seperti Ca maupun Mg. Rupanya kation Ca dan Mg yang mendominasi kompleks pertukaran dalam tanah mempengaruhi kation K dapat ditukarkan. Kation K dapat ditukarkan pada masing-masing profil sangat rendah, yaitu berkisar 0.05 – 1,3 cmol(+)/kg. Rendahnya kation K dapat ditukarkan dalam tanah

disebabkan karena kation K merupakan kation yang sangat muda terlindi dibandingkan dengan Ca dan Mg.

Peralihan warna tanah di lokasi penelitian sangat berkaitan dengan basa-basa tertukarkan dalam tanah. Data basa-basa tertukarkan menunjukkan bahwa semakin ke Duwet (tanah warna hitam) maka semakin tinggi pula basa-basa dapat tukar, terutama kandungan Ca dan Mg yang dapat di pertukarkan. Sebaliknya Semakin ke Mulo (tanah warna merah) maka kadar Ca dan Mg dapat dipertukarkan juga semakin menurun. Basa-basa tertukar lainnya seperti K dan Na tidak begitu berkaitan dengan peralihan warna tanah. Peralihan warna tanah seiring dengan penurunan KPK tanah. Tanahtanah warna hitam mempunyai KPK yang lebih tinggi, tapi semakin ke arah Mulo (tanah merah) maka KPK tanah cenderung menurun. Rupanya KPK tanah sangat berkaitan dengan tingkat

pencucian dalam tanah. Tanah yang berwarna merah mempunyai tingkat

pencucian yang lebih intensif sehingga KPK tanah menjadi rendah. Sebaliknya

pada tanah yang berwarna hitam, proses pencucian lebih lambat sehingga KPK tanah lebih tinggi. Kandungan bahan organik pada tanah yang berwarna merah lebih tinggi

dibanding tanah yang berwarna hitam, tapi karena drainase yang berlangsung

pada tanah merah lebih baik sehingga pengaruh bahan organik pada warna tanah tidak begitu nampak. Fenomena ini membuktikan bahwa proses pelindian sangat besar peranannya terhadap pembentukan warna merah pada tanah. Secara vertikal kandungan Ntotal dalam tanah berfluktuasi, hal ini disebabkan karena terjadinya percampuran antara tanah bagian permukaan dengan tanah bagian bawah (pedoturbasi). Secara horisontal ada

kecenderungan bahwa semakin ke arah Duwet (tanah hitam) kandungan N-total tanah juga semakin rendah, demikian sebaliknya. Hal ini berkaitan dengan proses denitrifikasi dalam tanah. Pada tanah yang berwarna hitam mengindikasikan bahwa tingkat aerasi

tanah terhambat sehingga bisa terjadi kehilangan N dalam tanah akibat proses denitrifikasi. Pada tanah-tanah merah di daerah Mulo mempunyai aerasi tanah

yang lebih cepat sehingga potensi terjadinya proses denitrifikasi lebih

kecil.

Kandungan CaCO3 dalam tanah berkisar antara 0,20 – 1,36 %. Secara horisontal tidak terdapat perbedaan yang drastis kandungan CaCO3 pada tanah-tanah hitam dengan tanah merah. Hal ini disebabkan karena CaCO3 merupakan bahan flokulat yang baik, sehingga ketika berada pada tanah-tanah yang mengandung lempung berat maka akan berikatan sangat kuat. Kandungan Fe-oksalat dalam tanah sangat tinggi, yaitu berkisar

42 Jurnal Ilmu Tanah dan Lingkungan Vol 6 (1) (2006) antara 0,59 % - 3,74 % dan umumnya menurun sesuai dengan kedalaman tanah. Tingginya kandungan Fe yang

terikat oleh bahan amorf pada semua profil mengindikasikan bahwa tanah di lokasi penelitian mengandung bahanbahan amorf yang tinggi pula. Adanya bahan amorf pada tanah tersebut diduga berasal dari abu volkanik. Analisis Fe-phyrofosfat menunjukkan

bahwa oksida-oksida besi yang terikat oleh kompleks organik termasuk sangat

rendah sampai sedang, yaitu berkisar antara 0,01 % sampai 0,58 %. Bila dibandingkan dengan besarnya oksidaoksida besi yang terikat oleh bahan amorf, ternyata bahan amorf jauh lebih kuat berikatan dengan Fe.

Sifat Fisika Tanah

Data sifat fisiska tanah terdapat pada Tabel 2. Tekstur tanah pada semua lokasi didominasi oleh fraksi lempung, kemudian fraksi debu dan sedikit fraksi pasir. Fraksi lempung tanah umumnya meningkat sesuai dengan kedalaman profil. Ini

menandakan bahwa telah terjadi perpindahan lempung dari horison atas ke bawah sebagai akibat dari lindian (leaching). Berat volume tanah di lokasi penelitian berkisar antara 1,44 – 2,04 g/cm3, sedangkan BJ tanah berkisar antara 2,25 – 2,92 g/cm3. Berat volume yang tinggi pada semua profil ini disebabkan oleh kadar lempungnya yang tinggi. Rupanya berat volume tanah ini mempengaruhi porositas total dalam tanah. Besarnya porositas tanah berlawanan dengan besarnya berat volume tanah. Apabila berat volume

tanah tinggi maka porositasnya menurun. Porositas total tanah berkaitan dengan peralihan warna tanah. Pada tanah yang berwarna merah (Mulo) porositas total tanahnya lebih tinggi dari pada tanah-tanah yang berwarna hitam (Duwet dan Pacing). Jadi ada kaitan

antara besarnya tingkat pelindian

dengan sifat porositas total tanah.

Mineral Lempung Tanah

Hasil analisis mineral lempung dengan menggunakan X-ray menunjukkan bahwa daerah penelitian mangandung mineral lempung monmorillonit (smektit) dan kaolinit,

baik pada tanah hitam (daerah Duwet dan Pacing) maupun pada tanah merah (Mulo). Kehadiran mineral lempung monmorillonit ini yang menyebabkan terjadinya tanah yang mengembang dan mengkerut pada semua tanah di lokasi penelitian.

Mineral lempung monmorillonit ditandai oleh adanya peak 15,18 – 17,3 oA, sedangkan kaolinit ditandai oleh adanya peak sekitar 7,36 - 7,58 oA yang merupakan peak pertama dari mineral lempung kaolinit, dan peak sekitar 3,52 – 3,57 oA yang merupakan peak kedua dari kaolinit. Sebenarnya peak kaolinit pada penelitian ini lebih tinggi dari

standar peak kaolinit yang asli, tapi ini masih bisa diyakini, karena beberapa

peneliti telah menemukan peak kaolinit yang lebih tinggi dari peak kaolinit

standar. Koppi dan Skjemstad (1981) cit. Siradz (2000), melaporkan bahwa peak tertinggi kaolinit di Queensland dapat mencapai 7,13 – 7,61 oA. Jadi peak kaolinit yang tinggi pada hasil penelitian ini masih berada pada kisaran yang wajar.

Pengamatan Mikromorfologi pada

Batuan

Analisis batuan yang dilakukanmeliputi interpretasi irisan tipis (thinsection), analisis kandungan CaCO3 dan kandungan titanium pada batuan. Pada pengamatan mikroskopis menunjukkan bahwa batuan yang membawahi tanah di lokasi penelitian tersusun atas Agusman et al. Tanah hitam merah formasi tanah karst Gunung Kidul 43

mineral kalsit, fosil foraminifera dan lumpur karbonat. Adanya variasi warna

yang terlihat dibawah pengamatan mikroskopis berkaitan dengan material

penyusunnya. Bahkan bisa juga karena perubahan kondisi lingkungan yakni dari

suasana reduksi ke oksidasi, sebagaimana yang dikemukakan oleh Graha (1987) bahwa warna pada batuan sedimen akan membantu dalam beberapa hal seperti masalah lingkungan pengendapan. Warna merah menandakan lingkungan yang oksidasi

sedangkan warna abu-abu dan hitam lingkungan yang reduksi. Komposisi kapur setara dar I batuan yang ada pada masing-masing profil berkisar antara 78,60 – 83,56 %.

Ini membuktikan bahwa batuan tersebut penyusun utamanya adalah CaCO3, berarti bahan pengotor pada batuan hanya sekitar 22 – 26 %. Rupanya komposisi batuan pada

masing-masing lokasi penelitian tidak berbeda drastis, meskipun kenampakan

morfologi batuan agak berbeda, yakni batuan yang ada di lokasi Duwet dan

Pacing lebih mampat dengan bagia permukaan yang rata, sedangkan batuan yang ada di lokasi Mulo mempunyai bagian permukaan yang tidak rata tetapi bergerigi tajam.

Genesis Tanah

Berdasarkan analisis tanah dan batuan mengindikasikan bahwa tanahtanah

yang ada di lokasi penelitian tidak terbentuk dari batuan di bawahnya. Ini terlihat dari tekstur tanah di lokasi penelitian adalah lempung berat sedangkan batuan di bawahnya

gamping dengan penyusun utamanya adalah CaCO3. Hasil analisis mikromorfologi batuan menunjukkan bahwa batuan yang ada di bawah tanah tersebut mengandung CaCO3 yang sangat tinggi. Hal ini ditandai dengan banyaknya mineral kalsit, posil dan

lumpur karbonat yang semuanya tersusun dari CaCO3. Ini juga didukung

oleh hasil pengukuran kandungan CaCO3 pada batuan tersebut yaitu 78,60 – 83,56 %. Bukti lain yang menjadi alasan bahwa tanah tersebut tidak terbentuk dari batuan di bawahnya adalah karena tanah tersebut langsung bersentuhan dengan batuan Tanah di

lokasi penelitian diduga kuat berasal dari sedimen marin. Sedimen marin ini

bisa berasal dari up land maupun dari abu volkanik yang diendapkan ke dasar

laut sebagaimana yang telah dikemukakan oleh Hardy dan Bear (1954) cit. Lopulisa (2004) bahwa di banyak belahan dunia, Vertisol berkembang dari abu volkanik. Termasuk di Indonesia (Munir, 1996).

Klasifikasi Tanah

Berdasarkan deskripsi profiltanah, serta dukungan data sifat fisika sifat kimia tanah, maka tanah-tanah di lokasi penelitian dapat diklasifikasikan berdasarkan acuan buku Kunci Taksonomi Tanah (Soil Survey Staff, 1999). Urutan klasifikasi tanah dari ordo sampai famili disajikan pada Tabel 3. Tabel 3. Klasifikasi tanah di lokasi

penelitian berdasarkan Kunci Taksonomi Tanah (Soil Survey Staff, 1999).

Profil Lokasi Klasifikasi Tanah 1 Duwet Typic Hapluderts Sangat halus

Campuran Isohipertermik Super aktif 2 Pacing Typic Hapluderts Sangat halus Campuran Isohipertermik Aktif 3 Pacing Chromic Hapluderts Sangat halus Campuran Isohipertermik Aktif 4 Mulo Chromic Hapluderts sangat halus Campuran Isohipertermik

Semi aktif 5 Mulo Chromic Hapluderts sangat halus Campuran Isohipertermik

Kesimpulan

1.      Tanah di daerah Duwet, Pacing dan Mulo kecamatan Wonosari mempunyai sifat yang mengembang dan mengkerut, tekstur lempung berat, struktur tanah gumpal membulat hingga gumpal menyudut.. Sifat kimia tanah terdiri atas pH agak masam hingga netral, KPK tanah bervariasi, terendah 28,7 cmol(+)/kg dan tertinggi 54,8 cmol(+)/kg, kejenuhan basa yang tinggi dengan katio Ca yang mendominasi kompleks pertukaran tanah. Mineral lempung tanah mengandung campuranantara kaolinit dan monmorillonit.

2.      Terdapat hubungan antara sifat tanah dengan peralihan warna tanah. Semakin ke arah Duwet (tanah hitam) semakin tinggi pula basa-basa tertukarkan dalam tanahterutama Ca dan Mg, demikian juga KPK tanah, sebaliknya semakin ke arah Mulo (tanah merah) basa-basa tertukarkan dan KPK tanah semakin rendah, tetapi kandungan N-total dan porositas tanah semakin tinggi.

3.      Tanah di lokasi penelitian tidak terbentuk dari batuan di bawahnya, melainkan berasal dari sedimen laut (marin) yang mengalami pengangkatan. Ini terlihat dari batuan di bawahnya yaitu gamping dengan penyusun utamanya CaCO3 sedangkan tanah di atasnya adalah tanah lempung berat.

4.      Tanah di lokasi penelitian termsuk Vertisol. Berdasarkan Soil Taksonomy (1999), tanah di lokasi penelitian diklasifikasi ke dalam Typic Hapluderts sangat halus Campuran Isohipertermik dan Chromic Hapluderts sangat halus Campuran Isohipertermik.

Daftar Pustaka

Graha, D. S., 1987. Batuan Dan Mineral. Nova, Bandung.

Jenny, H., 1941. Factor of Soil Formation. McGraw-Hill Book Company, Inc. New York And London.

Kohnke, H., 1968. Soil Physics. Terjemahan: Kertonegoro, B. D., 1989. Fisika Tanah. Jurusan Ilmu Tanah. Fakultas Pertanian UGM, Yogyakarta.

Lopulisa, C., 2004. Tanah-Tanah Utama Dunia. Ciri, Genesa Dan Klasifikasinya. Lembaga Penerbitan Universitas

Hasanuddin. Makassar. Munir, 1996. Tanah-Tanah Utama Di Indonesia. Pustaka Jaya. Jakarta.

Sehgal, J. L. and J. C. Bhattacharjee, 1987. Characterization Of Vertisol From India And Iraq And Their Taxonomic Problems. Ibsram Proceedings No. 6. Thailand.

Siradz, S. A., 2000. Mineralogy And Chemistry Of Red Soils Of Indonesia. Ph.D. Thesis,

University of Western Australia.

Soil Survey Staff, 1998. Kunci Taksonomi Tanah. Edisi Kedua Bahasa Indonesia, 1999. Pusat Penelitian Tanah dan Agroklimat., Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian.