Komposisi Logam Berat Di Dalam Tanih Di Sekitar Bukit...

Malaysian Journal of Analytical Sciences, Vol. 7, No. 2 (2001) 403-411 ___________________________________________________________________________________________

Komposisi Logam Berat Di Dalam Tanih Di Sekitar Bukit Chuping,

Kangar, Perlis

Sahibin Abdul Rahim Dan Mohamad Md.Tan

Pusat Pengajian Sains Sekitaran dan Sumber Alam, Fakulti Sains dan Teknologi, Universiti Kebangsaan Malaysia 43600 Bangi Selangor

(Received 6 September 2000)

Abstrak: Bukit Chuping merupakan bukit batu kapur yang terletak di daerah Kangar Perlis. Gunatanah di kawasan ini termasuklah untuk perkilangan (Kilang Simen dan Kilang Tebu), kuari, perkampungan dan pertanian (buah-buahan dan getah). Sebanyak 15 sampel tanih atas telah dikutip di sekitar kawasan ini dan ditentukan kandungan logam berat terpilih (As, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, dan Zn). Logam berat ini dipilih kerana ia merupakan bahan cemar biasa yang ditemui di sekitaran. Komposisi unsur major dalam bentuk oksida juga telah ditentukan di samping penentuan pH, kandungan bahan organik dan kandungan partikel liat tanih. Parameter ini merupakan faktor penting yang selalu mengawal kehadiran logam berat di sekitaran. Keputusan kajian menunjukkan pH tanih mempunyai sela daripada 4.43 hingga 7.46, kandungan bahan organik daripada 2.76 hingga 8.85%, dan kandungan partikel liat daripada 10 hingga 66%. Kandungan unsur major dalam bentuk oksida pula mempunyai sela masing-masing daripada 42.3-92.3% untuk SiO2, daripada 0.4 hingga 1.99% untuk TiO2, daripada 1.09 hingga 7.9% untuk Fe2O3 dan daripada 3.2 hingga 30.35% untuk Al2O3. Kandungan logam berat As, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, dan Zn masing-masing mempunyai julat kepekatan 0-32, 0-46, 93-226, 20-177, 10-129, 9-119 dan 7-444 µgg-1. Semua logam berat kecuali Cu mempunyai korelasi positif yang signifikan dengan bahan organik, Fe2O3 dan Al2O3. Kandungan partikel liat hanya mempunyai korelasi positif signifikan dengan Cr, Ni dan Pb. Kandungan SiO2 berkorelasi negatif signifikan dengan semua logam berat. Kesemua logam berat juga didapati wujud secara bersama di antara satu sama lain kecuali As yang hanya wujud bersama dengan Co secara signifikan. Abstract: Bukit Chuping is a limestone hill located at Kangar Perlis. The land use surrounding this limestone hill consists of factory (cement and sugar cane), quarry, settlement and agriculture (fruits and rubber). A sum of 15 topsoil samples were collected and analysed for their selected heavy metal content (As, Co, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn). These heavy metals were chosen because they are the most common contaminant found in the environment. Major elements (in the oxide form) contents were also determined besides pH, organic matter and clay mineral content. These are the parameters that usually controlled the heavy metal accumulation in environment. Result obtained shows that pH of soil-ranged form 4.43 to 7.46, organic matter content at 2.76 to 8.85%, and clay mineral content at 10 to 66%. Major element composition ranged from 42.3-92.3% for SiO2, from 0.4 to 1.99% for TiO2, from 1.09 to 7.9% for Fe2O3 and from 3.2 to 30.35% for Al2O3. The amount of heavy metal content of As, Co, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn were 0-32, 0-46, 93-226, 20-177, 10-129, 9-119 and 7–444 µgg-1 respectively. All heavy metals except Cu were positively correlated at significant level with organic matter, Fe2O3 and Al2O3. Clay mineral content was positively correlated with Cr, Ni and Pb at significant level. The SiO2 content has a significant negative correlation with all heavy metal. All heavy metal were also associated closely with each other except for As which co-existed with Co at significant level. ___________________________________________________________________________________________ Key words: Logam berat, pengayaan, potensi toksik

Pengenalan Perlis merupakan sebuah negeri di Malaysia yang masih menjadikan pertanian sebagai sumber utama. Kawasan tanahnya yang begitu rata menyebabkan ia sangat sesuai untuk aktiviti penanaman padi, di samping padi, getah dan tebu juga ditanam dengan agak luas. Tanaman buah-buahan utama pula terdiri dari buah mangga. Kawasan pertanian meliputi kawasan tanah rata yang terbentuk dari tanih aluvium tua. Di tengah-tengah kawasan sawah ini terdapat banyak tonjolan perbukitan batu kapur sebahagiannya telah di usahakan untuk pembuatan simen. Luluhawa bukit batu kapur ini menghasilkan tanih berwarna merah gelap yang juga dipanggil sebagai ‘terra rosa’. Tanih baki batukapur mempunyai potensi

untuk berlaku pengayaan logam berat yang biasa menjadi bahan cemar di sekitaran. Logam berat ini di samping berpotensi toksik kepada tanaman ia juga berpotensi toksik kepada pengguna apabila hasil pertanian digunakan. Tujuan kajian ini ialah untuk melihat sejauh mana pengaruh batu kapur ke atas kandungan logam berat di dalam tanih yang terdapat di sekelilingnya.

Bahan dan Kaedah Kajian Sebanyak 15 sampel tanah atas (kedalaman 0-20 cm) di sekitar Bukit Chuping, Kangar, Perlis (Rajah 1) telah dikutip dan ditentukan kandungan logam beratnya. Beberapa parameter tanih yang mempengaruhi kehadiran dan pengayaannya seperti pH, kandungan bahan organik, komposisi partikel

SHAHIBIN ABDUL RAHIM DAN MOHAMAD MD TAN: KOMPOSISI LOGAM BERAT

404

liat dan unsur major dalam bentuk oksida juga telah ditentukan.

Kandungan logam berat dan unsur major di dalam tanih dilakukan dengan teknik pendarflour sinar X (XRF). Penentuan kandungan logam berat dilakukan dengan menggunakan teknik pelet tekan manakala unsur major ditentukan dengan menggunakan teknik pelet lakur [5]. Peralatan yang digunakan untuk penentuan ini ialah ,Phillips PW1480 X-Ray Digital’ dan spektrometer dikawal menerusi perisian mikrokomputer ‘Digital Software X 44’. Kaedah kalibrasi graf didapatkan dengan menggunakan Program On Line Alpha. Logam berat yang ditentukan dari sampel tanah termasuklah As, Co, Cr,Cu, Ni, Pb dan Zn, manakala unsur major yang ditentukan ialah SiO2, Al2O3, Fe2O3 dan TiO2. Penentuan pH tanih dilakukan di dalam nisbah air suling:tanah 1:2.5. Kandungan bahan organik ditentukan dengan kaedah pembakaran manakala kandungan liat ditentukan dengan kaedah pipet.

Keputusan dan Perbincangan

Parameter Tanih Parameter tanih yang telah dikaji ditunjukkan di dalam Jadual 1. Nilai pH tanih, kandungan bahan organik dan kandungan mineral liat masing-masing adalah pH 4.43–7.13, 1.19%-8.85% dan 10-66%. Unsur major yang terdiri dari SiO2, TiO2, Fe2O3 dan Al2O3 masing-masing mempunyai nilai 42.3-92.3%, 0.4-1.99%, 1.09-7.9% dan 3.2-30.35%. Bahan induk tanih di sekeliling Bukit Chuping merupakan campuran di antara tanah tambak asalan yang dibawa dari tempat lain, aluvium dan tanih batu kapur. Ini boleh ditunjukkan oleh warna tanih dan tekstur tanih. Tanih yang terbentuk dari batu kapur mempunyai warna kemerahan dan tekstur liat atau loam liat. Tanih dari sedimen mempunyai kandungan liat yang sedikit lebih rendah sementara kandungan liat tanih aluvium paling rendah. Nilai

Rajah 1: Lokasi Kawasan Kajian dan Lokaliti persampelan.


405

pH tanih mempunyai sela dari keadaan berasid ke neutral. Keadaan asid disebabkan oleh proses larut lesap kation bes yang biasa berlaku di kawasan tropika, sementara pH neutral menunjukkan pengaruh bahan kapur ke atas tanih. Kekonduksian elektrik adalah rendah dari tahap yang dianggap berbahaya kepada tanaman [4]. Peratus kandungan

bahan organik mempunyai sela dari rendah ke tinggi. Ujian korelasi menunjukkan kehadiran bahan organik mempunyai kaitan secara signifikan dengan unsur major (Jadual 2). Kebanyakan bahan organik ini mungkin terdiri dari bahan yang mudah meruap yang terdapat di dalam unsur major.

Jadual 1: Kandungan bahan organik, pH, kekonduksian elektrik dan kandungan pasir, kelodak dan liat tanih di sekitar

batukapur Chuping Perlis

No Sampe

l

Bahan Induk Tanih

Vegetasi pH EC (�Scm-

1)

% OM

% Pasir

% Lodak

% Liat

Tekstur Tanih

ST1 Batukapur Semak 6.51 1200 4.59 19 17 64 Liat ST2 Alluvium Rumput 7.46 1060 1.91 51 30 19 Loam ST3 Alluvium Rumput 7.14 1330 1.19 61 25 13 Loam berpasir ST4 Aluvium Getah 4.43 1210 1.63 63 27 10 Loam berpasir ST5 Batuan sedimen Tutup bumi 5.17 1480 4.41 45 25 30 Loam liat berpasir

ST6 Batukapur Tutup bumi 4.72 1450 6.36 24 12 63 Liat ST7 Batuan sedimen Tutup bumi 7.13 1370 2.76 63 17 20 Loam berpasir ST8 Batukapur Getah 5.32 1590 7.46 44 22 34 Loam liat ST9 Batukapur Getah 5.19 1660 4.17 45 16 39 Loam liat

ST10 Batukapur Rumput 4.75 1230 5.19 43 22 34 Loam liat ST11 Batukapur Semak 6.91 1330 6.06 35 26 40 Liat ST12 Batukapur Semak 4.61 1390 5.79 31 35 34 Loam liat ST13 Batukapur Sentang 7.24 1150 8.53 38 23 39 Loam liat ST14 Batukapur Sentang 4.46 1350 3.95 24 14 62 Liat ST15 Batukapur Getah 6.16 1420 8.85 17 17 66 Liat

Jadual 2: Korelasi di antara parameter-parameter tanih.

PH % Bahan Organik

% Liat % SiO2 % TiO2 % Fe2O3 % Al2O3

PH 1.000 Bahan Organik -0.071 1.000 Liat -0.201 0.629** 1.000 Si2O3 -0.234 -0.856*** -0.800*** 1 Ti2O3 0.234 0.808*** 0.814*** -0.888*** 1 Fe2O3 -0.304 0.759*** 0.548* -0.914*** 0.681** 1 Al2O3 -0.255 0.821*** 0.846*** -0.990*** 0.884*** 0.881*** 1

Nota: n = 15, * signifikan pada paras keertian 5%, ** signifikan pada paras keertian 1%, *** signifikan pada paras keertian 0.1%

Kandungan Logam Berat Kandungan logam berat pada setiap lokaliti persampelan ditunjukkan di dalam Jadual 3. Arsenik mempunyai julat dari 0-49 �gg-1 dengan purata 19 �gg-1 dan sisihan piawai 12.5 �gg-1. Cobalt, Cr, Cu, Ni, Pb dan Zn masing-masing mempunyai julat 0-46�gg-1, 93-226 �gg-1, 22-177 �gg-1, 10-129 �gg-1, 9-119 �gg-1 dan 7-444 �gg-1, dengan purata masing-masing 21.4, 164.5, 68.9, 69, 62.6 dan 150.7 �gg-1 dengan sisihan piawai masing-masing 16.1, 42.7, 37.3, 39.6, 32.4 dan 118 �gg-1.

Kandungan logam berat di dalam tanih biasanya diwarisi daripada bahan induknya. Di kawasan Bukit Chuping bahan induk tanih kebanyakannya adalah aluvium laut sementara di kawasan yang berhampiran dengan bukit batu kapur, bahan induk kemungkinannya adalah batu kapur ataupun campuran di antara batu kapur dan aluvium. Tanih yang terbentuk dari batu kapur boleh dikenal kerana ia menghasilkan warna yang agak merah gelap. Kandungan purata logam berat di dalam batu kapur menurut [1] adalah masing-masing 0.02, 0.3, 35, 30, 9 dan 10 �gg-1 bagi Cd, Co, Cr, Cu, Ni dan Pb. Purata kandungan logam berat di dalam tanih yang dicerap adalah lebih tinggi jika dibandingkan


406

dengan purata kandungan logam berat di dalam batuan induk batu kapur. Ini menunjukkan berlaku pengayaan logam berat di dalam tanah semasa

berlakunya proses luluhawa. Ini boleh dikaitkan dengan pembentukan oksida logam yang tinggi.

Jadual 3: Kandungan unsur surih dan unsur major di dalam tanih di sekitar bukit batu kapur Chuping, Perlis.

Unsur Sampel

As Co Cr Cu Ni Pb Zn SiO2 TiO2 Fe2O3 Al2O3

ST1 29 23 196 80 111 71 139 47.35 1.5 4.84 29.19

ST2 5 9 119 22 10 24 36 86.68 0.5 2.25 5.71

ST3 0 BDL 93 43 13 9 7 92.27 0.25 1.09 3.2

ST4 16 BDL 134 20 13 9 11 88.68 0.64 1.32 4.89

ST5 17 16 179 78 52 62 163 59.22 1.26 5.73 18.87

ST6 8 46 212 85 129 119 337 43.96 1.14 7.65 30.35

ST7 5 0 101 84 33 49 178 86.9 0.4 1.21 5.83

ST8 20 42 226 177 104 113 444 48.74 1.25 7.29 23.64

ST9 16 7 124 42 46 45 47 69.24 0.85 3.89 15.83

ST10 20 33 139 76 62 79 115 61.04 0.98 5.42 21.97

ST11 49 33 165 80 84 67 158 42.33 1.41 7.9 29.97

ST12 30 36 189 54 83 68 118 50.17 1.26 7.66 26.71

ST13 32 38 192 52 82 73 143 44.69 1.25 6.99 28.76

ST14 17 25 204 85 102 90 231 50.3 1.38 5.47 28.63

ST15 21 13 194 55 111 61 133 47.82 1.99 4.17 28.06

Mean 19 21.4 164.5 68.9 69 62.6 150.7 61.29 1.07 4.86 20.01 SD 12.52 16.12 42.65 37.32 39.59 32.41 118 18.5 0.47 2.46 10.36 Paras Kritikal (�gg-1) [6, 7]

20-50 25-50 75-100 60-125 100 100-400 70-400

Nilai kepekatan logam berat yang ada di

sekitar Bukit Chuping ini jika dibandingkan dengan kepekatan logam berat di dalam tanih yang terbentuk daripada batu kapur di sekitar Pulau Langkawi adalah sedikit berbeza. Purata kepekatan unsur Co adalah hampir sama. Bagi unsur Cr, Cu dan Ni, kepekatannya di Pulau Langkawi adalah lebih rendah, sementara kepekatan unsur Pb dan Zn kepekatannya adalah lebih tinggi di Pulau Langkawi [6, 7]. Jika dibandingkan dengan paras kritikal di dalam tanih seperti yang disarankan oleh [2] dan [3] didapati bahawa kepekatan purata As, Cu, Zn, Ni, dan Cr telah melebihi paras atau hampir sama dengan paras yang dibenarkan iaitu masing-masing 20-50, 60-125, 70-400, 70 dan 75-100 �gg-1. Didapati bahawa kepekatan logam berat di dalam tanih yangbterbentuk daripada batu kapur adalah tinggi berbanding dengan tanih lain.

Hubungan Di antara Logam Berat dengan Parameter Tanah.

Ujian korelasi di antara kandungan logam berat dengan parameter tanih telah dilakukan dengan menggunakan pakej statistik di dalam Microsoft EXCEL dan ditunjukkan di dalam Jadual 4. Di dapati pH tidak menunjukkan sebarang hubungan yang signifikan dengan kandungan logam berat di dalam tanih. Ini menandakan pH tidak mempengaruhi pengurangan ataupun pengayaan kandungan logam berat di dalam tanih di kawasan yang dikaji. Kandungan bahan organik mempunyai hubungan positif yang signifikan pada paras keertian melebihi 5% dengan kesemua logam berat melainkan logam kuprum. Kandungan liat mempunyai hubungan signifikan yang positif pada paras keertian melebihi 1% dengan Cr, Ni dan Pb sahaja. Ini menunjukkan terdapat pengaruh bahan organik dan kandungan liat di dalam pengumpulan dan pengurangan logam berat di dalam tanih. Keadaan ini ditunjukkan dengan lebih jelas pada Rajah 2 dan 3. Unsur major SiO2 (Rajah 4) mempunyai korelasi negatif yang signifikan pada paras keertian yang melebihi 5% dengan semua logam berat kecuali logam kuprum. Unsur major


407

TiO2 (Rajah 5) mempunyai korelasi positif yang signifikan pada paras keertian lebih 5% dengan semua logam berat kecuali Cu dan Zn. Unsur major Fe2O3 (Rajah 6) didapati mempunyai korelasi positif yang (Rajah 7) signifikan dengan kesemua logam berat pada paras keertian yang melebihi 5%. Unsur major Al2O3 juga mempunyai korelasi positif yang signifikan dengan kesemua logam berat pada paras keertian yang melebihi 5% kecuali kuprum. Ini menunjukkan bahwa kehadiran dan pengayaan logam berat di dalam tanih sangat-sangat dipengaruhi oleh pembentukan oksida-oksida logam.

Hubungan Di antara Sesama Logam Berat. Logam berat mempunyai korelasi di antara satu sama lain (Jadual 4). Masing-masing logam Co, Cr, Cu, Ni, Pb dan Zn mempunyai korelasi positif yang signifikan melebihi paras keertian 5% di antara satu sama lain. Bagaimanapun logam arsenik tidak mempunyai korelasi dengan mana-mana logam lain kecuali dengan kobalt.

Jadual 4: Korelasi di antara parameter tanih dengan kandungan logam berat di dalam tanih di sekitar batu kapur Chuping Perlis

pH %OM % Liat SiO2 TiO2 Fe2O3 Al2O3 As Co Cr Cu Ni Pb Zn

As -0.002 0.576* 0.337 -

0.702*

*

0.657*

*

0.672*

*

0.686*

*

1.000

Co -0.277 0.720*

*

0.514 -

0.841*

**

0.553* 0.936*

**

0.821*

**

0.522* 1.000

Cr -0.380 0.753*

**

0.725*

*

-

0.886*

**

0.827*

**

0.801*

**

0.858*

**

0.471 0.781*

**

1.000

Cu -0.173 0.439 0.290 -0.489 0.332 0.512* 0.424 0.166 0.561* 0.571* 1.000

Ni -0.273 0.790*

**

0.899*

**

-

0.925*

**

0.838*

**

0.771*

**

0.933*

**

0.467 0.768*

**

0.893*

**

0.567* 1.000

Pb -0.363 0.704*

*

0.684*

*

-

0.825*

**

0.604* 0.819*

**

0.808*

**

0.310 0.870*

**

0.820*

**

0.762*

**

0.873*

**

1.000

Zn -0.257 0.550* 0.450 -

0.601*

0.410 0.623*

*

0.546* 0.112 0.692*

*

0.730*

*

0.905*

**

0.711*

*

0.890*

**

1.000

Nota: n = 15, * signifikan pada paras keertian 5%, ** signifikan pada paras keertian 1%, *** signifikan pada paras keertian 0.1%


408

Rajah 2: Korelasi di antara logam berat dengan kandungan bahan organik

Rajah 3: Korelasi di antara logam berat dengan kandungan liat

��

��

-500

50100150200250300350400450500

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Kandungan Bahan Organik (%)

Kand

unga

n Log

am B

erat

( µgg

-1)

AsCoCrNiPbZn

��

-50

0

50

100

150

200

250

0 10 20 30 40 50 60 70

Kandungan Liat (%)

Kand

unga

n Log

am B

erat

(µgg

-1)

CrNiPb


409

Rajah 4: Korelasi di antara logam berat dengan kandungan SiO2

Rajah 5: Korelasi di antara logam berat dengan TiO2

��

��

-50

050

100150

200

250300

350400

450

35 45 55 65 75 85 95

Kandungan SiO2 (%)

Kand

unga

n Lo

gam

Ber

at (µ g

g-1)

AsCoCrNiPbZn

��

��

-50

0

50

100

150

200

250

0 0.5 1 1.5 2

Kandungan TiO2 (%)

Kand

unga

n Log

am B

erat

( µgg

-1)

AsCoCrNiPb


410

Rajah 6: Korelasi di antara logam berat dengan Fe2O3

Rajah 7: Korelasi di antara logam berat dengan Al2O3

��

��

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Kandungan Fe2O3(%)

Kand

unga

n Lo

gam

Ber

at (µ

gg-1

) AsCoCrNiPbZnCu

��

��

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 5 10 15 20 25 30 35Kandungan Al2O3 (%)

Kand

unga

n Lo

gam

Ber

at (µ

gg-1

)

AsCoCrNiPbZn


411

Korelasinya adalah positif dan signifikan pada paras keertian 5%. Korelasi positif menunjukkan logam-logam berat tersebut wujud dan mengaya secara bersama semasa pembentukan unsur-unsur major.

Kesimpulan

Tanih di sekitar kawasan perbukitan batu kapur mempunyai kandungan logam berat yang tinggi, sebahagiannya melebihi paras kritikal yang dibenarkan di dalam tanih terutama untuk kegunaan pertanian. Kandungan logam berat yang tinggi disebabkan oleh bahan induk tanih tersebut adalah daripada batu kapur, di samping itu berlaku pengayaan oleh proses lulahawa yang diterjemahkan di dalam pembentukan unsur-unsur oksida. Selain daripada itu kandungan bahan organik dan zarahan liat di dalam tanih membantu mengayakan lagi logam berat di dalam tanih.

Penghargaan

Penulis ingin merakamkan ucapan terima kasih kepada UKM di atas pembiayaan projek penyelidikan ini melalui geran penyelidikan UKM A/3/99. Semua analisis XRF telah dilakukan di

Makmal Sinar X, Program Geologi, FST, UKM, diselia oleh Tuan Hj.Abd.Aziz Ngah dan dibantu oleh En.Sharilnizam Yusof.

Rujukan

1. Alloway, B.J. (1995). Heavy metals in soils.

Blackie Academic and Professional, London. 2. ICRCL (1987). Guidance on the assessment

and redevelopment of contaminated land. ICRCL 59/83 2nd Edition. CDEP/EPTS, DOE.

3. Kabata-Pendias, A. dan Pendias, H. (1992). Trace elements in soil and plants (2nd edition). CRC Press, Boca Raton, Fla.

4. Massey, D.M. dan Windsor, G.W. (1967). Rep. Glasshouse Crops Res. Inst., p. 72.

5. Norrish, K. dan Hutton, J.T. (1969). An accurate X-Ray spectrographic for the analysis of a wide rang of geological samples. Geochim. Et Cosmochima Acta. 33: 431-453.

6. Sahibin, A.R. dan Mohamad, M.T. (1998). Komposisi unsur major dan surih dalam beberapa sampel tanah atas Pulau Langkawi. Malaysian Journal of Analytical Sciences, Vol. 4, No. 1 (1998) 81-90.

Tan Choon Yang (1999). Penentuan komposisi unsur major dan surih di dalam tanah di Pulau Langkawi, Kedah. Tesis SmSn, UKM (Tidak diterbitkan).

Malaysian Journal of Analytical Sciences, Vol. 7, No. 2 (2001) 403-411

Komposisi Logam Berat Di Dalam Tanih Di Sekitar Bukit...

Documents

Transcript of Komposisi Logam Berat Di Dalam Tanih Di Sekitar Bukit...