PADA PERAIRAN TERCEMAR
BAHAN DAN METODE PENELITIAN Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di dua lokasi, yaitu untuk perlakuan dilaksanakan di ruang terbuka yang berlokasi di lingkungan XXIV Sidomulio Tanjung Mulia Kecamatan Medan Deli sedangkan untuk analisa laboratorium dilakukan di Laboratorium MIPA USU.
Waktu Penelitian
Waktu pelaksanaan penelitian ini adalah pada bulan Juni –juli 2009 yang terbagi menjadi tiga kegiatan yaitu : 1. Pengambilan air sungai yang tercemar logam berat, serta tanaman Eichhornia crassipes dan Pistia stratiotes, 2. Pelaksanaan perlakuan dan pengamatan, 3. Analisis laboratorium.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan pada penelitian ini secara garis besar terdiri dari dua bagian yaitu air sebagai media penelitian serta tumbuhan sebagai objek penelitian, sedangkan alat yang digunakan meliputi alat untuk pengambilan sampel dan analisis objek penelitian Bahan dan peralatan yang digunakan dalam penelitian ini selengkapnya disajikan pada tabel 1.
Desain Penelitian
Percobaan ini disusun dalam rancangan acak lengkap dengan 3 ulangan sebagai perlakuan adalah penanaman tumbuhan air yang berbeda dengan berat basah +
Selain itu juga digunakan kontrol yaitu air sungai tercemar yang sama namun tidak diberi perlakuan tumbuhan air. Percobaan dilakukan dengan menggunakan wadah ember plastik berukuran sama yang memiliki volume 15 liter. Keseluruhan perlakuan tersebut kemudian diamati selama
100 gram pada 10 liter media air sungai tercemar yang sudah diketahui kadar Pb dan Hg awalnya. Tumbuhan air yang digunakan yaitu Eichhornia crassipes dan Pistia stratiotes yang sudah diketahui kandungan Pb dan Hg nya.
+ 1 bulan, dan pada akhir pengamatan dihitung jumlah Pb dan Hg yang terserap oleh Eichhornia crassipes dan Pistia stratiotes.
Tabel 1. Bahan dan Alat yang digunakan dalam Penelitian
No Nama Bahan /Alat Spesifikasi Jumlah Kegunaan
1 Air sungai Tercemar logam berat 100 liter Media untuk objek
Prosiding Seminar Nasional Kimia 2011
No Nama Bahan /Alat Spesifikasi Jumlah Kegunaan
4 pH meter Kertas pH Merck,dgn
range pH5-10 dan ketelitian 0,5
2 pak Mengukur pH air
5 Botol plastic Volume 500 ml 10 Wadah sample air
6 Thermometer Air raksa 1 Menhukur suhu air
7 Ember plastic Volume 15 liter 9 buah Wadah media dan
objek penelitian
8 Timbangan Ketelitian 1 gr 1 Menimbang berat
tanaman
9 Oven IKEDA Scientific tipe
NS-60
1 Mengeringkan
tanaman
10 Gelas ukur Volume 1 liter 1 Mengukur
banyaknya aquades yg ditambahkan ke
media/laju penguapan
11 Alat-alat gelas Volume 500 ml,250
ml,25 ml dan 10 ml
@ 9 buah Analisis
laboratorium
12 Pemanas 1 Mengisatkan air
dalam proses destruksi 13 AAS (Spektrotometer serapan atom ) Tipe 170-50 A 1 Analisis Pb 14 Trace Elements Analizer TEA 3000 Chemotronies 1 Analisis Hg Prosedur Penelitian Penyiapan Media Air
Sampel air yang diambil adalah sebanyak 100 liter yang masing-masing digunakan sebagai media pertumbuhan E.crassipes dan P.stratiotes sampel air yang diteliti kandungan logam berat (Pb dan Hg) awalnya.
Penyiapan Bahan E. crassipes dan P. stratiotes
E.crassipes yang digunakan dalam penelitian ini adalah yang mempunyai jumlah daun 4-5 helai, tinggi 14-16 cm dan berat basah 20-
Prosiding Seminar Nasional Kimia 2011
Penyiapan Wadah
Wadah yang digunakan dalam penelitian adalah ember plastik yang berukuran sama sebanyak 9 buah dengan volume 15 liter yang diisi media sebanyak 10 liter. Wadah-wadah tersebut disusun secara acak di ruang terbuka yang relatif bebas dari gangguan dan terkena sinar matahari secara langsung.
Pemeliharaan Media dan Objek Penelitian
Selama penelitian media dan objek penelitian dijaga agar terkena sinar matahari secara langsung, tidak terkena air hujan, tidak dimasuki benda-benda asing, dan terhindar dari gangguan-gangguan lain, selain itu untuk menjaga air media yang menguap agar jumlahnya tetap stabil dilakukan penambahan air setiap 5 hari sekali.
Analisis Logam Pb dan Hg a. Analisis Tanaman
Analisis logam pada tanaman dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut : tanaman ditimbang terlebih dahulu berat basahnya, kemudian oven dengan suhu 60 C selama 2 hari untuk mendapatkan berat keringnya. Selanjutnya digiling untuk menghaluskan dan diambil sebanyak 2 gram untuk ditambahkan 25 ml asam campur (campuran HNO , HCLO dan HCL dengan perbandingan 6:6:1) kemudian dipanaskan untuk proses destruksi hingga jernih. Selanjutnya disaring ke dalam gelas 25 ml, kemudian diukur kadar logamnya dengan AAS tipe 170-50A untuk Pb, dan TEA 3000 Chemotronics untuk Hg.
b. Analisis Air
Analisis logam pada air dilakukan dengan tahapan sebagai berikut : pertama-tama kocok sampel lalu endapkan dan ambil 250 ml air dalam piala gelas. Selanjutkan kisatkan sampai menjadi 100 ml dan tambahkan 5 ml asam campur, kemudian kisatkan kembali sampai 10 ml, lalu ukur kadar logam Pb dengan AAS tipe 170-50A, dan kadar logam Hg dengan TEA 3000 Chemotronics.
Parameter Yang Diukur
Parameter yang diukur pada penelitian ini meliputi berat basah tumbuhan, perubahan warna dan fisik tumbuhan, suhu air dan udara, kandungan Pb dan Hg pada air dan tumbuhan, pH air serta tingkat penguapan. Parameter yang diukur selama penelitian selengkapnya disajikan pada Tabel 2.
Prosiding Seminar Nasional Kimia 2011
Tabel 2 : Parameter- parameter yang diukur selama penelitian
No Parameter yang diukur Satuan Waktu Pengukuran Metode Analisis Alat yang digunakan 1 Berat basah tumbuhan
gram Awal dan akhir
penelitian Pembacaan Skala Timbangan 2 Perubahan warna dan fisik tumbuhan - Selama penelitian Pengamatan secara fisik -
3 Suhu air dan udara 0C Setiap pukul 06.30, 13.30 dan 17.30 Pembacaan skala Thermometer 4 Kandungan Pb dan Hg pada air dan tanaman
Mg / l Awal dan akhir
penelitian Serapan atom (Pb), trace element (Hg) AAS tipe 170- 50A(Pb),TEA 3000 Chemotronics (Hg)
5 pH air - Setiap pagi dan
sore hari
Pembacaan skala
pH meter
Analisis Data
Untuk mengetahui kemampuan E.crassipes dan P.stratiotes dalam menyerap unsur logam Pb Dan Hg serta kadar logam berat tersebut yang tersisa pada air sungai media, dilakukan penghitungan kandungan unsur yang terserap oleh tumbuhan tersebut.
Penentuan kadar Pb yang diserap oleh tumbuhan
Kadar Hg yang diserap oleh tumbuhan (CPb) merupakan selisih
antara kadar Pb dalam tumbuhan pada awal (CPb(1)) dan akhir penelitian
(CPb(2)) dengan persamaan sebagai berikut:
Pb = CPb (2) - CPb(1)
Penentuan kadar Hg yang diserap oleh tumbuhan
Kadar Hg yang diserap oleh tumbuhan (CHg) merupakan selisih
antara kadar Hg dalam tumbuhan pada Awal ( CHg(1)) dan akhir
penelitian ( CHg(
Penentuan kadar Pb yang berkurang dari air
Prosiding Seminar Nasional Kimia 2011
Penentuan pertambahan berat basah tanaman
Pertambahan berat basah tanaman (G) merupakan selisih antara berat basah tanaman pada awal (G (1) ) dan akhir penelitian (G (2) ),
dengan persamaan sebagai berikut :
G = G(2) - G(1)
Untuk mengetahui keefektifan penyerapan logam berat Pb dan Hg oleh E.crassipes dan P. Stratiotes, maka dilakukan penghitungan terhadap pengaruh masing-masing perlakuan terhadap kondisi pengurangan kadar logam-logam berat tersebut.
Sesuai dengan rancangan acak lengkap, maka rumus yang digunakan adalah sebagai berikut :
Y ij = µ + ιi +εij
Keterangan :
I : perlakuan 1 (pemberian E. crassipes), 2 (pemberian P. stratiotes), 3 (control)
J : ulangan 1, 2, 3
Yij : nilai pengamatan kandungan Pb, Hg pada perlakuan ke-I dan
ulangan ke-j µ : rata-rata umum
ιi : pengaruh perlakuan ke-i
εij : kesalahan pada perlakuan ke-I ulangan ke-j
Untuk menentukan adanya pengaruh perlakuan, maka dilakukan analisis sidik ragam seperti yang disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3 .Tabel Sidik Ragam
Sumber keragaman Derajat bebas (DB) Jumlah Kuadrat (KT) Kuadrat Tengah (KT) F- hitung F tabel Perlakuan Galat Total t-i t(r-1) tr-1 JKP JKG JKT KTP KTG KTP/KTG
Selanjutnya pengolahan data, analisis data hasil penelitian ini akan menggunakan software Minitab Release 11 for window, dan uji lanjut dengan menggunakan uji Duncan untuk mengetahui perlakuan mana yang paling baik dan perbedaan penyerapan masing-masing logam oleh E. crassipes dan P. stratiotes.
Prosiding Seminar Nasional Kimia 2011
kering, sedangkan pada P.stratiotes yaitu 19,19 µg/g dan 17,30 µg/g berat kering.
Tabel . 4 : rataan kandungan logam berat pada tanaman
Tanaman Kandungan Awal (µg/gBK) Kandungan Akhir (µg/g BK) Penambahan (µg/g BK) Pb Hg Pb Hg Pb Hg E. crassipes 9.30 19.00 10.0755 0.4250 0.7755 -18.5750 P. stsatiotes 19.19 17.30 24.9970 0.0000 5.8070 -17.3000
Kandungan logam Pb pada tanaman setelah perlakuan mengalami peningkatan. Peningkatan ini wajar mengingat sifat kedua tanaman yang mampu menyerap logam berat. Besarnya penambahan logam berat ke dalam tanaman dapat diasumsikan sebagai kemampuan tanaman dalam menyerap logam berat tersebut, dalam hal ini kemampuannya menyerap Pb dan Hg dari air media tumbuh. Namun peningkatan kandungan ini tidak dialami oleh Hg, ternyata kandungan Hg pada kedua tanaman mengalami penurunan. Peningkatan dan penurunan kandungan logam berat pada tanaman disajikan pada tabel 5.
Berkurangnya Pb dan Hg dari air dapat diakibatkan oleh penyerapan yang dilakukan oleh tanaman maupun perilaku logam tersebut di air. Perilaku logam di perairan alamiah sangat dipengaruhi oleh interaksi antara fase-fase cair dan padat, khususnya air dan sedimen. Untuk lebih jelas mengenai penurunan kandungam Pb dan Hg dari air disajikan pada tabel 6.
Tabel 5. Rataan Kandungan Logam Berat di air sebelum dan sesudah perlakuan
Perlakuan Logam Sebelum(mg/l) Sesudah
(mg/l) Perubahan (%) E. crassipes Pb Hg 0,02 0,063 0,0127 0,0085 -36,67 -86,46 P. Stratiotes Pb Hg 0,02 0,063 0,0053 0,0083 -73,50 -87,51 Kontrol Pb 0,02 0,0151 -24,50
Prosiding Seminar Nasional Kimia 2011
rata terbesar terjadi pada perlakuan P.stratiotes yaitu sebesar 0,0147 mg/l (73,50%), sedangkan penurunan rata-rata terkecil terjadi pada kontrol yaitu sebesar 0,0049 mg/l (24,50 %). Penurunan kandungan Pb pada air selengkapnya disajikan pada tabel 9.
Peningkatan kandungn Pb pada E.crassipes setelah perlakuan mencapai 0,7755 µg/g berat kering. Dengan berat kering tanaman 17,7667 g berarti E.crassipes dapat menyerap Pb sebesar 0,0138 mg. Jumlah yang diserap oleh E.crassipes ini lebih kecil daripada jumlah 0,0733 mg. Seperti halnya yang terjadi pada E.crassipes, kandungan Pb pada P.stratiotes juga mengalami peningkatan sebesar 5,8070 µg/g. Dengan berat kering 14,2667 g P.stratiotes dapat menyerap Pb sebesar 0,0828 mg. Jumlah kandungan Pb yang diserap oleh P.stratiotes ini tidak sebesar kandungan Pb yang berkurang dari air sebesar 0,0642 mg diduga mengendap akibat pengaruh proses oksidasi yang terjadi di dalam air.
Penyerapan Pb tertinggi oleh E.crassipes dan P.stratiotes pada perlakuan diduga berlangsung pada hari ke- 1 sampai hari ke-7, karena pada hari-hari tersebut pH air kedua perlakuan berada pada kondisi tertinggi apabila dibandingkan dengan hari-hari selanjutnya.
Uji statistik menunjukan bahwa pemberian perlakuan dapat menurunkan kandungan Pb dari air, namun pengaruh yang diberikan tidak nyata (tabel 7).
Tabel 6. Sidik Ragam Pengurangan Kandungan Pb dari Air
Sumber keragaman DB Jumlah kuadrat Kuadrat tengah F hitung F0,05 Perlakuan Galat Total 2 6 8 0.0001562 0.0003569 0.0005131 0.0000781 0.0000595 1.31 5.143
Keterangan : taraf uji 5 %
Hal ini ditunjukan oleh F hitung (1,31) yang lebih kecil dari pada F0,05(2,6) (5,143). Pengaruh yang tidak nyata terjadi karena penurunan kandungan Pb yang terjadi pada kontrol tidak berbeda jauh dengan penurunan Pb yang terjadi pada kedua perlakuan. Namun apabila diperhatikan secara per lakuan, sebenarnya perlakuan P.stratiotes, memberikan pengaruh yang besar dalam pengurangan kandungan Pb, dimana pada perlakuan tersebut Pb yang berhasil dikurangi 73,50 % sedangkan pada kontrol pengurangan yang terjadi
Prosiding Seminar Nasional Kimia 2011
Merkuri (Hg)
Kandungan Hg pada E.crassipes dan P.stratiotes setelah pemberian perlakuan ternyata berkurang, tidak bertambah seperti yang diperkirakan sebelumnya. Penyerapan seharusnya menambah jumlah kandungan Hg pada tanaman, namun ternyata pada penelitian ini kandungan Hg pada E.crassipes berkurang menjadi 0,4250 µg/g berat kering, sedangkan pada P.stratiotes berkurang menjadi 0, nilai 0 disini bukan berarti kandungan Hg pada P.stratiotes tidak ada sama sekali, melainkan tetap ada namun dalam jumlah kecil. Menurunnya kandungan Hg pada tanaman bukan berarti kedua tanaman tidak dapat menyerap atau mengurangi Hg. Hal ini terlihat dari kandungan Hg pada air media tumbuh yang mengalami penurunan setelah pemberian perlakuan. Penurunan rata-rata kandungan Hg terjadi pada perlakuan P.stratiotes yaitu sebesar 0,055133 mg/l (87,51%), sedangkan penurunann terkecil terjadi pada kontrol yaitu sebesar 0,053 mg/l (84,13 %). Untuk lebih jelasnya mengenai penurunan Hg di air media disajikan pada Tabel 8.
Tabel 7 : Kandungan Pb dan Hg yang berkurang dari Air media
Perlakuan
Kandungan logam berat (mg/l)
Pb Hg E.crassipes P.stratiotes Kontrol 0,007333 + 0,012271 0,0147 + 0,004949 0,0049 + 0,001833 0,054467 + 0,002301 0,055133 + 0,053 + 0,001249 0,001332
Data penurunan Hg per ulangan disajikan pada lampiran 3, sedangkan data pH dan suhu disajikan pada lampiran 4 dan 5. Kandungan Hg di air pada kontrol juga mengalami penurunan, disajikan pada lampiran 3, penurunan kandungan Hg ini diduga diakibatkan oleh proses-proses alami yang terjadi pada air. Kandungan Hg pada air dapat berkurang secara alami melalui siklus biologiknya dengan bantuan bakteri.
Uji statistik menunjukkan bahwa pemberian perlakuan tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap pengurangan Hg dari air
Prosiding Seminar Nasional Kimia 2011
mengandung zat dan logam lain sehingga mempengaruhi proses penyerapan Hg oleh tanaman.
Suhu udara yang cukup tinggi hingga mencapai 350 C juga dapat mempengaruhi tingginya tingkat penurunan Hg pada kontrol.
Pertumbuhan Tanamanan
Pertumbuhan Eichhornia crassipes yang diamati pada ketiga ulangan secara fisik menunjukkan bahwa tanaman tersebut dapat tumbuh dengan baik pada air media. Pertambahan jumlah daun Eichhornia crassipes rata-rata 1,2 daun perhari atau bertambah 5,40 % dari keseluruhan jumlah daunnya perhari.
Pertumbuhan P.stratiotes yang diamati secara fisik pada ketiga ulanhan berjalan baik, dari pengamatan dan perhitungan yang dilakukan, pertambahan jumlah individu sebesar 0,79 individu perhari atau 9,27 % perharin, pertambahan berat basah adalah 6,61 gram atau sebesar 6,51 % perhari.
Kondisi Lingkungan Media pH Air
Kemasaman (pH) air media tumbuh sebelum perlakuan mencapai 7,5. Selama pemberian perlakuan, pH air yang diukur setiap hari selama penelitian mengalami perubahan yang tidak sama pada setiap perlakuan, bahkan pada pengukuran yang dilakukan pada pagi dan sore pun terkadang terdapat perbedaan.
Oksidasi yang dilakukan oleh E.crassipes dan P.stratiotes untuk pernafasannya dapat menyebabkan pH air meningkat. Data pengukuran pH selengkapnya disajikan pada lampiran 4.
Dari tabel 5 diatas dapat dilihat bahwa rataan pH awal perlakuan E.crassipes, P. stratiotes dan kontrol pada dua hari pertama masih stabil pada angka 7,7 namun pada hari ketiga dan seterusnya rataan pH pada kontrol terus berfluktuasi dan cenderung naik walaupun sempat mengalami penurunan pada hari ke 9,10 dan 11. Rataan pH air tertinggi yang tercapai oleh kontrol terjadi pada hari ke 6, 7 dan 8 yaitu berkisar sebesar 8,2. Peningkatan pH air pada kontrol tidak di ikuti oleh perlakuan E.crassipes dan P.stratiotes. Pada perlakuan E.crassipes dan P.stratiotes Rataan pH masih cenderung stabil sampai hari ke-7 pada kisaran pH 7,7 dan mulai mengalami penurunan pada hari-hari selanjutnya.
Prosiding Seminar Nasional Kimia 2011
pada suhu udara dan insentisitas sinar matahari. Perubahan/fluktuasi suhu air pada masing-masing perlakuan juga berbeda-beda karena banyaknya intensitas sinar mata hari yang diterima oleh masing-masing permukaan berbeda-beda. Selain itu daun-daun yang menutupi permukaan air juga tidak bisa disamakan, karena itu celah-celah yang dapat ditembus oleh sinar matahari berbeda-beda pada setiap perlakuan. Suhu udara pada saat penelitian berkisar antara 25,5-36,0oC dengan rata-rata suhu harian 30,8oC sedangkan suhu air pada perlakuan berkisar antara 26,0-34,0oC dengan suhu air rata-rata 29,3oC pada perlakuan E.cassipes, 29,8 oC pada perlakuan P.stratiotes, dan 29,7oC pada kontrol. Perbedaan suhu air pada setiap perlakuan ini diakibatkan karena perbedaan intensitas cahaya yang mengenai air, maupun akibat perbedaan penutupan permukaan air pada masing-masing perlakuan.
PEMBAHASAN