Gambar 3 Trikoma pada daun M vaginalis Gambar 4 Trikoma pada batang M vaginalis
BIOREMEDIATION CONTAMINATED WATER INDUSTRIAL WASTE WATER PLANTS DYEING WITH AN OPTIMUM UTILIZATION
Ni Made Susun Parwanayoni dan Ni Luh Suryani Jurusan Biologi, FMIPA Universitas Udayana
Email : [email protected]
INTISARI
Tujuan penelitian secara umum adalah memanfaatkan keanekaragaman tumbuhan air secara optimal, dengan pembiayaan yang murah dan ramah lingkungan, untuk mengatasi masalah pencemaran logam berat Pb, Cd dan warna dari air limbah industri pencelupan serta menunjang program pemerintah menuju produksi bersih.Sampel air limbah pencelupan diambil dari Desa Pedungan Kecamatan Denpasar Selatan Bali. Dilanjutkan dengan percobaan bioremediasi yang meliputi 2 tahap percobaan. Kombinasi 3 jenis tumbuhan air (Salvinia sp, Nymphaea stellata dan Hidrilla verticillata) yang memiliki efektifitas paling tinggi pada percobaan tahap I dilanjutkan ke tahap II. Percobaan Tahap II diberi perlakuan dengan penambahan nutrisi yang berbeda yaitu : 0 (N0) (kontrol), 4 (N1), 8 (N2), 12 gr (N3). Pada hari ke 0, 10 dan 20 dilakukan analisis kandungan logam berat Pb dan Cd dengan Spektrofotometer Absorpsi Atom (AAS), dalam air limbah pencelupan maupun akumulasi logam berat pada organ tanaman. Pada penambahan konsentrasi nutrisi 12 gr menghasilkan efektifitas kombinasi 3 jenis tumbuhan air yang paling tinggi yaitu masing-masing 44,026% dan 38,071%. Paku air memiliki kemampuan paling tinggi dalam mengakumulasi logam berat Pb maupun Cd yaitu masing - masing 15,80 mg/kg dan 5,53 mg/kg.
Katakunci : Bioremediasi, tumbuhan air, logam berat dan limbah
ABSTRACT
General research objective is to utilize optimally the diversity of aquatic plants, with cheap financing and environmentally friendly, to ta ckle the problem of pollution of heavy metals Pb, Cd and color of industrial waste wa ter immersion and to support government programs towa rds cleaner production.Dyeing waste water samples taken from the village of South Denpasar District Pedungan Bali. Followed by bioremediation experiments covering 2 experimental stage. The combination of three kinds of aquatic plants (Salvinia sp, Nymphaea stellata and Hidrilla verticillata) which has the highest effectiveness in phase I trials proceed to Phase II. Phase II trial were treated with the addition of different nutrients namely: 0 (N0) (control), 4 (N1), 8 (N2), 12 g (N3). On days 0, 10 and 20 carried out the analysis of heavy metals Pb and Cd by Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS), the dyeing waste water and heavy metal accumulation in plant organs.In addition nutrient concentrations o f 12 g produces the effectiveness of the combination of three types of aquatic plants, the highest of each 44.026% and 38.071%. Salvinia sp has the highest ability to accumulate heavy metals Pb and Cd are respectively 15.80 mg / kg and 5.53 mg / kg.
PENDAHULUAN
Perkembangan industri pencelupan selain memberi sumbangan besar terhadap perekonomian masyarakat bali, disisi lain membawa dampak timbulnya pencemaran lingkungan, akibat belum adanya pengolahan limbah secara integratif. Limbah pencelupan terutama mengandung logam berat (Pb maupun Cd) dan sisa zat warna yang dapat mencemari badan air. Hasil penelitian (Qismawati, 2008) menunjukkan tanaman kangkung air (Ipomoea aquatica) yang ditanam pada daerah tercemar limbah industri pencelupan, di Suwung Denpasar Selatan mampu mengakumulasi ti bal Pb 4 7 μg/g dan chad iu d 7 7μg/g. Hal ini enandakan erairan terce ar li bah encelu an e iliki kandungan pb dan Cd yang cukup tinggi dan telah melewati ambang batas baku mutu lingkungan.
Oleh sebab itu diperlukan upaya-upaya untuk mengatasi masalah tersebut, salah satunya dengan bioremediasi. Bioremediasi dengan tumbuhan air, merupakan metode yang mudah diterapkan, pembiayaannya murah dan tidak menimbulkan dampak lain pada lingkungan. Kombinasi beberapa jenis tumbuhan air yang memiliki cara hidup berbeda dalam perairan yaitu mengapung (floating), pertenggahan (emerged) dan tengelam (submerged plants) merupakan potensi yang belum dimanfaatkan secara optimal. Dengan memanfaatan 3 kelompok tumbuhan air ini bioremediasi dapat berlangsung secara menyeluruh mulai dari permukaan sampai dasar perairan (Priyanto dan Joko, 2010). Paku air (Salvinia sp) merupakan tumbuhan air mengapung (floating plants), lebih banyak membersihkan polutan atau logam berat di bagian permukaan perairan. Teratai (Nymphaea sp) merupakan tumbuhan emerged plants, dengan sistem perakaran melayang di bagian tengah dan beberapa ada yang dapat mencapai dasar tergantung dari kedalaman perairan dan panjang pendeknya akar, lebih banyak membersihkan polutan atau logam berat di bagian tengah, serta daunnya yang mengapung di permukaan sebagian dapat membersihkan logam berat di bagian permukaan. Hidrilla verticillata merupakan tumbuhan tenggelam (submerged plants), dapat membersihkan polutan atau logam berat yang terdapat di bagian dasar perairan. Kombinasi beberapa jenis tumbuhan air floating, emerged dan submerged plants bioremediasi Pb dan Cd pada air tercemar limbah pencelupan berlangsung secara maksimal dan menyeluruh mulai dari permukaan sampai ke bagian dasar perairan (Aiyen, 2009 dan Amri, 2011).
MATERI DAN METODE
Sampel air limbah tercemar industri pencelupan diambil dari Pusat Pembuangan Limbah Industri Pencelupan Desa Pedungan Kecamatan Denpasar Selatan Bali. Sedangkan sampel tumbuhan air diambil dari daerah rawa-rawa Mengwi Badung. Sampel yang telah diambil sebagian dianalisis di Laboratorium untuk menentukan kandungan logam berat Pb dan Cd awal pada air limbah pencelupan dan tumbuhan air, sebelum digunakan untuk percobaan bioremediasi. Air limbah pencelupan yang akan di proses dalam percobaan bioremediasi, di masukkan ke dalam ember-ember percobaan, kemudian diberi perlakuan sesuai dengan rancangan percobaan.
Percobaan bioremediasi dilakukan dengan dalam 2 tahap yaitu : tahap I merupakan pengujian efektifitas jenis dan kombinasi jenis tumbuhan air yang memiliki cara hidup berbeda dalam perairan, yaitu paku air (Salvinia sp), teratai (Nymphaea stellata) dan Hidrilla verticillata terutama untuk meremediasi logam berat Pb dan Cd dalam air tercemar limbah industri pencelupan. Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan efektifitas jenis dan kombinasi jenis yang paling tinggi kemampuannya dalam meremediasi logam berat Pb dan Cd. Untuk lebih memaksimalkan efektifitas kombinasi jenis tumbuhan air yang telah didapat dari pengujian tahap I, proses bioremediasi dilanjutkan ke tahap II.
Percobaan bioremediasi Tahap II yaitu pengujian pengaruh nutrisi terhadap efektifitas kombinasi jenis tumbuhan air (yang didapat dari hasil percobaan tahap I) dalam meremediasi logam berat
Pb dan Cd. Pengujian tahap II untuk mendapatkan konsentrasi nutrisi yang paling tepat dengan efektifitas kombinasi jenis tumbuhan air yang paling tinggi kemampuannya dalam meremediasi (menurunkan dan mengakumulasi) logam berat Pb dan Cd. Percobaan bioremediasi tahap II ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan perlakuan konsentrasi nutrisi (pupuk NPK), yang meliputi : 0 (N0) (kontrol), 4 (N1), 8 (N2), 12 (N3) gr. Masing-masing perlakuan diulang 4 kali, sehingga terdapat 16 unit percobaan. Masing-masing perlakuan diperlakukan pada air limbah industri pencelupan selama 20 hari. Pada hari ke 0, 10 dan 20 dilakukan analisis kandungan logam berat Pb dan Cd dengan menggunakan
Spektrofotometer Absorpsi Atom (AAS).
Dari hasil analisis kandungan logam berat Pb dan Cd pada masing-masing perlakuan selanjutnya dihitung efektifitasnya (persamaan 1) (King and Sheldon,1992). Sedangkan pengukuran akumulasi Pb dan Cd dalam organ tumbuhan air dilakukan pada perlakuan yang efektifitasnya paling tinggi dalam menurunkan kadar Pb dan Cd, di awal dan akhir percobaan.
Efektifitas (%) = (A-B) X 100% ... persamaan 1) A
A = Nilai (kandungan Pb dan Cd) sebelum diberi perlakuan B = Nilai (kandungan Pb dan Cd) sesudah diberi perlakuan
HASIL
Bioremediasi Tahap I
Kandungan awal logam berat Pb dan Cd pada air limbah pencelupan sebelum proses bioremediasi masing-masing 5,178mg/l dan 1,400mg/l (Tabel 1). Kombinasi 3 jenis tumbuhan air ((Salvinia sp,
Nymphaea stellata, Hidrilla verticillata) (P7) pada percobaan bioremediasi tahap I menghasilkan efektifitas yang paling tinggi dalam menurunkan kandungan logam berat Pb dan Cd yaitu masing-masing 30,47% dan 37,85%, dari kandungan awal Pb (5,17mg/l), Cd (1,40mg/l) dan akhir setelah diberi perlakuan dengan kombinasi 3 jenis tumbuhan air yaitu Pb (3,60mg/l), Cd (0,90mg/l) (Tabel 2). Kombinasi 3 jenis tumbuhan air yang efektifitasnya paling tinggi pada percobaan tahap I ini, setelah dilanjutkan ke percobaan bioremediasi tahap II menunjukkan hasil seperti pada Gambar 1 dan 2.
Tabel 1. Kandungan logam berat Pb dan Cd dalam air limbah pencelupan sebelum proses bioremediasi
No. Logam berat Kandungan logam
berat (mg/l) 1 2 Pb Cd 5,178 1,400
Tabel 2. Efektifitas tumbuhan air menurunkan kandungan logam berat Pb dan Cd dalam air limbah pencelupan selama 20 hari proses bioremediasi
No. Tumbuhan air Efektifitas (%)
Pb Cd 1 2 3 4 5 6 7 8 P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 0,019 0,142 12,282 14,285 19,853 15,000 7,686 10,714 23,715 35,714 21,170 24,000 28,427 30,000 30,475 37,857 P0 = Kontrol P4 = Teratai & paku air
P1 = Teratai P5 = Teratai & hidrilla P2 = Paku air P6 = Paku air & hidrilla
P3 = Hidrilla P7 = Teratai, paku air & hidrilla
Bioremediasi Tahap II
Pada percobaan bioremediasi tahap II selama 20 hari, penambahan nutrisi memberikan pengaruh yang signifikan terhadap kemampuan (efektifitas) kombinasi 3 jenis tumbuhan air dalam menurunkan kandungan logam berat Pb maupun Cd pada air tercemar limbah pencelupan.
Gambar 1. Pengaruh nutrisi terhadap efektifitas kombinasi 3 jenis tumbuhan air dalam menurunkan kandungan logam berat Pb pada air tercemar limbah pencelupan
Gambar 2. Pengaruh nutrisi terhadap efektifitas kombinasi jenis tumbuhan air dalam menurunkan kandungan logam berat Cd pada air tercemar limbah pencelupan
Keterangan : N0 = Kontrol N2 = 8gr N1 = 4gr N3 = 12gr
Penambahan nutrisi selain dapat meningkatkan penyerapan logam berat, juga dapat meningkatkan kemampuan tumbuhan air dalam mengakumulasi logam berat Pb maupun Cd (Tabel 3).
Tabel 3. Kemampuan tumbuhan air dalam mengakumulasi logam berat Pb dan Cd
Tumbuhan Air Akumulasi logam berat (mg/kg) Kadar
Pb Cd Paku air 15,80 5,53
Teratai 14,76 4,12 Hidrilla 13,05 4,71
PEMBAHASAN
Dari Gambar 1 dan 2 dapat dilihat semakin tinggi penambahan nutrisi, efektifitas kombinasi 3 jenis tumbuhan air dalam menurunkan logam berat Pb maupun Cd juga semakin tinggi. Dari 4 konsentrasi nutrisi yang diuji coba selama 20 hari, perlakuan N3 (12gr) memberikan pengaruh yang paling tinggi yaitu 41,594% dan 19,857% pada hari ke 10 dan meningkat menjadi 44,026% dan 38,071% pada hari ke 20. Bila dibandingkan dengan hasil penelitian Idiyanti dkk (2010) penambahan nutrisi ke dalam sistem perakaran dapat menurunkan nilai COD rata-rata 73 % dalam retensi waktu 10 hari. Hasil penelitian Heriyanti (2009) dalam Hari Kurniawan 2010 diperoleh bahwa tumbuhan eceng gondok mampu menyerap klorofenol hingga 46,67% dengan adanya penambahan nutrisi.
Peningkatan efektifitas ini disebabkan oleh beberapa hal antara lain adalah nutrisi. Menurut Kurniawan (2010) Banyak faktor yang mempengaruhi bioremediasi (penyerapan, akumulasi atau pembersihan) polutan atau logam berat dari lingkungan perairan salah satunya nutrisi. Nutrisi berperan/diperlukan oleh tumbuhan salah satunya untuk pertumbuhan. Bila kekurangan nutrisi pertumbuhan akan terhambat, apabila tumbuhan tersebut digunakan sebagai tumbuhan bioremediasi maka bioremediasi juga akan terhambat. Tumbuhan yang pertumbuhannya terhambat dapat menyebabkan antara lain: mudah terserang penyakit, mekanisme pembentukan zat/senyawa tertentu yang berperan dalam menghadapi unsur toksik atau bahan pencemar menjadi terhambat pula, sehingga penyerapan atau akumulasi zat pencemar menjadi rendah. Kandungan logam berat Pb dan Cd pada air limbah pencelupan setelah mengalami proses bioremediasi, bila dibandingkan dengan baku mutu limbah cair yaitu untuk Pb 0,010 ppm dan Cd 0,15 ppm, masih diatas baku mutu.
Dari Tabel 3 menunjukkan paku air memiliki kemampuan paling tinggi dalam mengakumulasi Pb maupun Cd, yaitu masing-masing 15,8mg/kg dan Cd 5,53mg/kg. Tingginya kemampuan paku air dalam mengakumulasi logam berat Pb maupun Cd sangat berkaitan dengan tingginya kemampuan Paku air dalam menyerap logam berat Pb dan Cd pada air limbah pencelupan, logam berat yang diserap oleh tumbuhan akan terakumulasi dalam organ tumbuhan, akar batang dan daun. Menurut Darmiyati dan Kusmana (2011) tumbuhan menarik zat kontaminan dari media sehingga terakumulasi disekitar akar tumbuhan. Akar tumbuhan kemudian menyerap polutan dan selanjutnya ditranslokasi ke dalam jaringan atau organ tumbuhan. Logam-logam berat akan terakumulasi dalam jaringan tumbuhan dengan tidak mengganggu proses metabolismenya. Tumbuhan dapat melakukan mekanisme tertentu untuk menghadapi konsentrasi toksik antara lain : tumbuhan dapat meminimumkan pengaruh unsur toksik, dengan mengembangkan sistem metabolik yang dapat berfungsi pada konsentrasi toksik.
SIMPULAN
Semakin tinggi konsentrasi nutrisi yang ditambahkan semakin tinggi juga efektifitas kombinasi 3 jenis tumbuhan air menurunkan kandungan logam berat Pb dan Cd dalam air tercemar limbah pencelupan. Pada penambahan konsentrasi nutrisi 12 gr efektifitas kombinasi 3 jenis tumbuhan air paling tinggi yaitu masing-masing 44,026% dan 38,071%. Paku air memiliki kemampuan paling tinggi dalam mengakumulasi logam berat Pb maupun Cd yaitu masing-masing 15,80 mg/kg dan 5,53 mg/kg.
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (DP2M DIKTI) dan Lembaga Penelitian dan Pengabdian (LPPM) Universitas Udayana yang telah mendanai keseluruhan penelitian ini, kepada Staf di Laboratorium Analitik dan Laboratorium Bersama FMIPA Universitas Udayana serta kepada berbagai pihak, teman dan mahasiswa yang telah banyak terlibat membantu dan memberi petunjuk dalam penelitian maupun penyusunan artikel ini.
KEPUSTAKAAN
Aiye. 2009. Ilmu Remediasi untuk Atasi Pencemaran Tanah di Aceh dan Sumatra Utara, Fakultas Pertanian universitas Tadulako, Palu. Publikasi di Web Site.
Amri. 2011. Emas Tak Mabuk Pertanda Aman BPPT Jakarta. Atvailable at : http//www.bplhd jabar.go id/artikel.cfm?doc.id = 222.
Darmiyati, M, dan C. Kusmana. 2011. Akumulasi Logam Berat (Mn, Zn, Cu) pada Rhizophora Mucronata di Hutan Tanaman Mangrove Cilacap, Majalah Duta Rimba Edisi Maret–April 2011. Idiyanti ,T., S. Aiman, R. Trisnamurti dan S. Inijah, 2010, Pengolahan Sistem Kontinyu Air Limbah
Industri Herbisida dengan Lumpur Aktif, Prosiding Lokakarya Nasional Mikrobiologi Lingkungan:104 -113.
King, R. B., G. M. Long and J. K. Sheldon, 1992, Practical Enviromental Bioremediation. Lewis Publisher. London.
Kurniawan H. 2010. Fitoremidiasi Air Tercemar Triclorophenol dengan Menggunakan Eceng Gondok.
Publikasi di Web Site .
Priyanto B. dan Joko P. 2010. Fitoremediasi sebagai sebuah Teknologi Pemulihan Pencemaran, Khususnya Logam Berat. Publikasi di Web Site.
Qismawati N. 2008. Perbandingan Akumulasi Logam Berat Timbal (Pb) dan Chadmium (Cd) pada Organ Tanaman Kangkung Air (Ipomoea aquatica Forsk). Skripsi Jurusan Biologi FMIPA Universitas Udayana.
DESKRIPSI PERBEDAAN JUMLAH INDIVIDU KEPITING MANGROVE, SPESIES Scylla serrata DAN Uca sp SERTA HUBUNGANNYA DENGAN FAKTOR LINGKUNGAN PADA EKOSISTEM MANGROVE DI DESA BULALO KECAMATAN KWANDANG KABUPATEN