Transformasi Fe Dan Mn

8/20/2019 Transformasi Fe Dan Mn

1/20

12/5/20

TRANSFORMASI BESI DAN MANGAN

• Besi dan mangan merupakan unsur mikro

esensial untuk tumbuhan tetapi toksik pada

konsentrasi tinggi.

• Besi dan mangan merupakan logam-logam

transisi pertama dan ketiga terbanyak di kerak

bumi yaitu 5,6 × 104 ppm dan 9.5 × 102 ppm

berturut-turut.

• Fe dan Mn tidak larut di tanah

• Bagaimana mengkonversinya menjadi

bentuk yang larut?


2/20

12/5/20

Besi Tanah

• Besi merupakan bagian penting dari reaksi-

reaksi yang menghasilkan energi

• Banyak Fe berasosiasi dengan kloroplas

• Kelarutan sangat rendah

• Sulit untuk mempertahankan Fe larut agar dapat

diabsorpsi oleh tanaman

• Dibutuhkan sangat sedikit oleh tanaman

Fe tanah

• Fe di Larutan Tanah

– pH merupakan pengaruh utama kelarutan besi

• Sangat larut pada pH < 3

• Kelarutannya menurun dengan meningkatnya pH

• Pada pH normal – kelarutan besi sangat rendah

– Fe terutama terdapat pada bahan organik


3/20

12/5/20

• Defisiensi P umumnya dijumpai pada

kalkareous

• Kadar P yang tinggi juga bersifat antagonis

dengan Fe

Transformasi Besi

• Di alam, siklus besi terutama terjadi antara

bentuk fero dan feri

• Reduksi Fe3+ terjadi secara kimia dan sebagai

bentuk respirasi anaerob

• Oksidasi Fe2+ terjadi secara kimia dan sebagai

bentuk metabolisme kemolitotropik


4/20

12/5/20

• Besi berlimpah di habitat teresterial, tetapi

konsentrasi Fe larut sangat rendah pada

lingkungan aerob termasuk sistem akuatik.

• Besi sering dalam bentuk tidak tersedia bagi

tanaman dan defisiensi yang serius kadang-

kadang terjadi.

• Besi merupakan unsur yang dengan cepat

mengalami transformasi melalui aktivitas

mikroba.

• Siklus Fe dicirikan dengan oksidasi dan reduksi

senyawa Fe pada tanah dan sedimen.


5/20

12/5/20

Transformasi Besi

• Oksidasi dan reduksi mineral-mineral besi,

• Presipitasi mineral-mineral Fe2+ dan Fe3+,

• Kelarutan mineral-mineral besi menjadi

bentuk-bentuk tersedia bagi tanaman, dan

• Mineralisasi besi yang terikat secara organik

Transformasi Fe


6/20

12/5/20

Pengaruh mikroorganisme dalam

transformasi besi

1. Bakteri tertentu mampu mengoksidasi besi

fero menjadi bentuk feri, feri dipresipitasi

sebagai feri hidroksida

2. Banyak spesies heterotrof menyebabkan

presipitasi garam besi anorganik yang

terdapat di dalam larutan tanah.

3. Mikroorganisme mengubah potensial oksidasi-reduksi

lingkungannya. Penurunan potensial oksidasi reduksi

menyebabkan mikroba membentuk fero yang lebih

larut daripada ion feri yang sangat tidak larut

4. Bakteri dan fungi menghasilkan asam seperti asam-asam

karbonat, asam nitrat, asam sulfur, dan asam-asamorganik sehingga menyebabkan besi larut ke dalam

larutan tanah akibat meningkatnya kemasaman.


7/20

12/5/20

5. Pada kondisi anaerob, sulfida dibentuk dari

sulfat dan senyawa-senyawa S organik

membentuk fero sulfida

6. Pembebasan asam-asam organik tertentu

oleh mikroorganisme dan produk-produk

berkarbon lain dari metabolisme sering

mengakibatkan pembentukan kompleks besiorganik yang larut.

1. Oksidasi Besi

• Pada kondisi beraerasi baik, bakteri

memperoleh energi dari oksidasi Fe2+.

2Fe2+ ½ O2 + 2H+ 2Fe3+ + H2O


8/20

12/5/20

Beberapa Mikroorganisme

Pengoksidasi Besi

Bakteri pengoksidasi besi asidofil Ferrobacillus sulfoooxidans

Ferrobacillus ferrooxidans

Leptospirillum

Metallogenium

Sulfolobus

Thiobacillus ferooxidans

Bakteri pengoksidasi besi pH netral1. deposisi secara langsung pada permukaan sel

Siderococcus

Planctomyces

Peloploca

Hyphomicrobium

Actinomyces sp.

Acholeplasma

Caueococcus

Naumaniella

Ochrobium tactum

Pedomicrobium

Metallogenium

2. deposisi pada lapisan-lapisan polimer

Arthrobacter

Thiopedia

Leptothrix

Sphaerotilus

Clonothrix

Crenothrix

3. Deposisi pada tangkai

Planctomycesd

Gallionella

Toxothrix

Pengaruh Oksidasi Besi

• Mikroorganisme memperoleh energi

• Fe3+ berfungsi sebagai agen penyemen untuk

menstabilkan koloni mikro pada permukaan

padatan

• Pembentukan kondisi masam pada lingkungan


9/20

12/5/20

Thiobacillus ferrooxidans mengoksidasi Fe2+ menjadi Fe3+

Dengan membentuk hidroksida besi berwarna kuning-oranye


10/20

12/5/20

2. Reduksi Besi

• Reduksi besi feri oleh mikroba menjadi besi

fero merupakan cara utama pelarutan besi.

FeCO3 + CO2 + H2O Fe2+ + 2HCO3

-

Mikroorganisme pereduksi besi

• Fungi Alternaria dan Fusarium,

• Bakteri Bacillus, Clostridium, Klebsiella,

Pseudomonas, dan Serratia.


11/20

12/5/20

Dampak Reduksi Besi

• Reduksi Fe3+ pada mineral fosfat dapat

menimbulkan pelepasan fosfat

• menimbulkan korosi baja

• Oksidasi dan reduksi besi memainkan peranan

utama dalam proses pembentukan tanah yang

dikenal sebagai gleisasi.

• Gley menunjukkan suatu kondisi dimana Fe di

dalam tanah direduksi – berwarna hijau keabu-abuan

– menunjukkan masalah drainase.


12/20

12/5/20

Status reduksi-oksdasi

• Reduksi –

oksigendideplesi dari tanah

• Bercak/Gley

• Oksidasi – oksigen

terdapat di tanah, tanahbersifat aerob, leachingmenyebabkan warnatanah terang.

23

3. Kelarutan Besi

• Besi feri umumnya tidak larut, tetapi dapat

dilarutkan dengan pemasaman dan

kompleksasi dengan bahan organik.


13/20

12/5/20

• Proses pemasaman ini di tanah disebut

podsolisasi.

– Besi feri berkombinasi dengan asam-asam organik

pada tanah-tanah hutan, menjadi lebih larut, dan

berperkolasi ke dalam profil tanah.

– Akhirnya Fe3+ berpresipitasi pada horizon B

dengan membentuk lapisan yang jelas.

Podsolisasi


14/20

12/5/20

TRANSFORMASI MANGAN

Mangan Tanah

• Seperti halnya besi, mangan juga lebih larut pada

tanah masam hingga mencapai kondisi toksik

• Dekomposisi bahan organik membantu kelarutan Mn

• Konsentrasi toksik lebih umum dijumpai daripada unsur

mikro lainnya

– Tanah mungkin secara alami memiliki kadar Mn yang tinggi

– Kondisi tersebut memudahkan terjadinya toksisitas

mangan.


15/20

12/5/20

Mangan Tanah

– Toksisitas Mn pada tanah dengan kandungan Mn

terjadi pada pH sedikit di bawah 6, kelebihan air,

atau bahkan pada pH tinggi.

– Gejala defisiensi mangan – klorosis daun muda

• Beberapa bentuk anorganik Mn

• oksida/hidroksida seperti manganit

(MnOOH) dan pirolusit (MnO2),

– karbonat (MnCO3), dan

– sulfida (MnS).

Bentuk Mn paling tersedia bagi pertumbuhan

tanaman adalah ion Mn2+ tereduksi.


16/20

12/5/20

• Mn2+ dilepaskan melalui pelapukan batuan

beku dan batuan metamorf

• Bentuk Mn ini dioksidasi menjadi Mn3+ dengan

adanya oksigen.

Siklus Redoks Mn

• Mangan di tanah terdapat dalam tiga bentuk

oksidasi: Mn(II), Mn(III) and Mn(IV).

• Tanpa adanya oksigen Mn(II) dijumpai lebih

banyak

• Adanya oksigen, Mn(IV) lebih banyak dandiikuti oleh Mn(III).


17/20

12/5/20

Siklus Redoks Mn

Oksidasi Mangan

• Oksidasi Mn oleh mikroba dan secara kimia

membentuk oksida-oksida mangan yang

relatif tidak larut.

• Oksidasi Mn oleh bakteri terjadi pada tanah

dan sedimen


18/20

12/5/20

• Pada dasar laut, adanya aktivitas mikroba

menyebabkan pembentukan nodul-nodul

feromangan.

• Oksidasi Mn di lingkungan dengan pH netral

atau asam diperantarai oleh mikroba.

• Oksidasi Mn2+ secara kimia terjadi hanya pada

pH >8.

• Oksidasi Mn yang diperantarai oleh

mikroorganisme berlangsung pada tanah ber-

pH>5.

• Kecepatan oksidasi Mn+ meningkat dengan

meningkatnya alkalinitas hingga kira-kira pH 8.Mn2+ + 2OH- MnO2 + H2O

MnO2 yang dibentuk sangat tidak larut.


19/20

12/5/20

• Mangan dioksidasi oleh berbagai bakteri

tanah dan akuatik.

• Contoh:

– Arthrobacter, Leptothrix , Bacillus, Cladosporium,

Corynebacterium, Curvularia, Gallionella,

Klebsiella, Metallogenium, Pedomicrobium,

Pseudomonas, dan Sphaerotilus.

• Bakteri pengoksidasi Mn dapat menyebabkan

gejala defisiensi Mn pada tumbuhan.

• Konkresi mangan, atau nodul-nodul sering

ditemukan di dalam tanah yang mengalami

proses siklus oksidasi dan reduksi


20/20

12/5/20

Konkresi mangan

Documents

Transformasi Fe Dan Mn