Laboratory fate monitoring on the model substance imazalil in biochar amended soil

MIRANDA ADIHIMAWATI, Dr. Eko Sugiharto, DEA.

2013 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Beberapa tes pada daya serap dan biotransformasi skala laboratorium telah dilakukan sesuai dengan pedoman OECD untuk mempelajari pengaruh penambahan biochar pada tanah tertentu dengan mengamati sifat-sifat tanah itu sendiri serta kapasitas penyerapan dan degradasi suatu pestisida. Demi tujuan tersebut, dua jenis sampel tanah, yaitu, tanah yang berasal dari lahan garapan di Jerman dan Yordania, bersama dengan dua sampel biochar, yaitu, pirolisis dan hydrothermal carbonization (HTC) digunakan dalam studi ini, sedangkan, imazalil dipilih sebagai senyawa model. Sebelum tes-tes tersebut dilakukan, semua sampel dianalisis karakteristiknya seperti nilai pH, redoks potensial (Eh), total karbon organik (TOC), water holding capacity (WHC) dan substrate-induced respiration (SIR) begitu juga untuk polisiklik aromatik hidrokarbon (PAHs) dan multielement screening. Selanjutnya, keberadaan imazalil pada silty sand soil (dari lahan di Jerman) tanpa dan dengan penambahan biochar diinvestigasi menggunakan senyawa 14C-label radiotracer dengan menentukan nilai mineralization (MIN), extractable residues (ER) dan non-extractable residues (NER) guna menentukan keseimbangan massa sampel sesuai kondisi laboratorium yang telah ditentukan. Pada studi daya serap, dilakukan beberapa tes untuk mempelajari kapasitas penyerapan imazalil pada silty sand soil yang kemudian dibandingkan dengan sand soil yang berasal dari Yordania. Hasil uji karakterisasi menunjukkan bahwa penambahan biochar dapat mempengaruhi beberapa karakteristik tanah, seperti nilai pH untuk sand soil dan total karbon organik serta substrate-induce respiration pada kedua tanah yang diujikan. Selanjutnya, dengan membandingkan standar aplikasi konvensional pada tes daya serap imazalil, nilai Kd dan Koc dari imazail di kedua tanah yang diteliti meningkat seiring dengan penambahan 1% biochar serta dengan meningkatnya waktu interaksi tanah-biochar selama 6, 12 dan 24 jam. Dalam hal ini, kapasitas penyerapan imazalil pada silty sand soil dengan 1% HTC biochar lebih tinggi daripada pada sand soil dengan 1% HTC biochar. Hasil kontradiktif ditemukan pada sand soil. Tes degradasi 14C-imazalil pada silty sand soil menunjukkan hasil yang berbeda dengan tes penyerapan, kemiripan tendensi ditemukan pada silty sand soil tanpa dan dengan penambahan 1% pyrolisis atau HTC biochar. Selama 103 hari masa inkubasi, imazalil tampak terdegradasi dengan lambat pada silty sand soil tanpa dan dengan penambahan 1% biochar. Hal ini diperkuat dengan hasil dari extractable residues, yang tercatat sebesar 41, 43 dan 44% pada silty sand soil, silty sand soil dengan penambahan 1% pirolisis dan dengan 1% HTC biochar, secara berurutan.

The laboratory tests on sorption and biotransformation in accordance with OECD guidelines had been done to study the effects of biochar amended soil on the soil properties as well as on the sorption capacity and on the degradation of pesticides. For this purpose, soils, i.e., German arable and Jordanian soils, together with biochars, i.e., pyrolysis and hydrothermal carbonization (HTC) were used, while, imazalil was chosen as a model substance. Prior to the tests, all of the samples were analyzed for their characteristic such as pH value, redox potential (Eh), total organic carbon (TOC), water holding capacity (WHC) and substrate-induced respiration (SIR) as well as for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and multielement screening. The fate of imazalil in biochar amended silty sand soil (from German arable field) was investigated using 14C-labeled radiotracer by determining the mineralization (MIN), extractable residues (ER) and non-extractable residues (NER) to set up mass balances under laboratory condition. In addition, the sorption capacity of imazalil in the silty sand soil was investigated in comparison with a Jordanian sand soil. The results of matrix characterization show that the amendment of biochars could influence the soil properties, i.e., the pH values of sand soil and the total organic carbon as well as the substrate-induced respiration of both soils under study. Furthermore, in comparison with the conventional standard application on the sorption tests of imazalil, Kd and Koc values of imazalil in both soils under study increased by the amendment of 1% both biochars as well as by the increasing of shaking time, 6, 12 and 24 h. For this case, the sorption capacity of imazalil in silty sand soil with 1% HTC biochar was higher in comparison with sand soil with 1% HTC biochar and contradictive results were found in sand soil. The degradation tests of 14C-imazalil in silty sand soil showed considerably different results, similar tendencies were found in silty sand soil without and with 1% pyrolysis or HTC biochars amendment. Within 103 d incubation period, imazalil was slowly degraded in silty sand soil without and with 1% biochars amendment. This was confirmed with the result of the extractable residues, which amounted to 41, 43 and 44% in silty sand soil, with 1% pyrolysis and with 1% HTC biochar, respectively.

Kata Kunci : -