BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.5. Fitoremediasi Lingkungan Yang Tercemar Pb
Menurut Kementrian Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup (1990) sifat toksisitas logam berat dapat dikelompokan ke dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik tinggi yang terdiri dari atas unsur-unsur Hg, Cd, Pb, Cu, dan Zn, bersifat toksik sedang terdiri dari unsur-unsur Cr, Ni, dan Co, dan bersifat tosik rendah terdiri atas unsur Mn dan Fe. Mengingat Pb tergolong logam berat dengan sifat toksik tinggi, maka kehadirannya dapat membahayakan baik secara langsung terhadap kehidupan organisme, maupun efeknya secara tidak langsung terhadap kesehatan manusia. Apalagi Pb memiliki sifat-sifat yang membahayakan bagi kesehatan, menurut PPLH-IPB (1997); Sutamihardja, dkk (1982) dalam Marganof (2003) logam berat memiliki sifat-sifat yaitu :
1. Sulit didegradasi sehingga mudah terakumulasi dalam lingkungan perairan dan keberadaannya secara alami sulit terurai (dihilangkan).
2. Dapat terakumulasi dalam organisme termasuk kerang dan ikan, dan akan membahayakan kesehatan manusia yang mengkomsumsi organisme tersebut. 3. Mudah terakumulasi di sediment sehingga konsentrasinya selalu lebih tinggi
dari konsentrasi logam dalam air. Disamping itu sedimen mudah tersuspensi karena pergerakan massa air yang akan melarutkan kembali logam yang dikandungnya ke dalam air sehingga sedimen menjadi sumber pencemar potensial dalam skala waktu tertentu.
Berbagai penelitian fitoremediasi telah banyak dilaksanakan dalam usaha memperbaiki kualitas lingkungan yang tercemar logam Pb. Beberapa diantaranya dilakukan pada lingkungan perairan. Hasil penelitian Osmolovskaya & Kurilenko (2005) menemukan bahwa beberapa jenis makrofita mampu berperan dalam fitoremediasi terhadap Pb. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa Elodea
Canadensis, Ceratophyllum demersum L., dan Potamogeton natans L. mampu
menyerap Pb dalam air masing-masing sebesar 27,4 , 10, 7 dan 9,3 mg kg -1
Sedangkan yang dilaporkan oleh Liao & Chang (2004), bahwa eceng gondok
(Eichhornia crassipes) memiliki kemampuan dalam menyerap Pb. Selama penelitan
mereka yang dilakukan di perairan Erh-Chung wetland menunjukkan bahwa eceng gondok mampu menyerap Pb sebesar 542 mg/m
DW.
2
dengan kapasitas penyerapan sebesar 5,4kg/ha. Pengukuran kandungan Pb ini dilakukan terhadap jaringan tanaman, media air dan sedimen. Hal ini dilakukan karena adanya korelasi antara kandungan Pb di dalam jaringan tanaman dan media tumbuh. Menurut Wilson
(1988) dalam Arisandi (2001), bahwa logam berat yang terlarut dalam air akan berpindah ke dalam sedimen jika berikatan dengan materi organik bebas atau materi organik yang melapisi permukaan sedimen, dan penyerapan langsung oleh permukaan partikel sedimen. Materi organik dalam sedimen dan kapasitas penyerapan logam sangat berhubungan dengan ukuran partikel dan luas permukaan penyerapan, sehingga konsentrasi logam dalam sedimen biasanya dipengaruhi ukuran partikel dalam sedimen.
Xia dan Ma (2005) melaporkan bahwa, eceng gondok memiliki kemampuan sebagai fitodegradasi terhadap ethion (komponen pestisida). Kecepatan dalam memetabolisme ethion adalah 55-91% di pucuk dan 74-81% di akar dalam waktu satu minggu. Menurut Reddy (1990) dalam Sitorus (2007), kehadiran tanaman air di dalam kolam pengolahan sangat potensial untuk menyaring dan menyerap bahan yang terlarut di dalam limbah seperti logam–logam berat (Hg, Pb, Cn, Mn, Mg dan lain-lain), melangsungkan pertukaran dan penyerapan ion, serta memelihara kondisi perairan dari pengaruh angin, sinar matahari dan suhu. Selain itu tanaman air juga aman, relatif sederhana dan murah.
Kemampuan tanaman air, seperti eceng gondok, untuk mengikat bahan-bahan organik dari partikel lumpur membuat tanaman ini dapat digunakan untuk menjernihkan air, memiliki fungsi ekologis sebagai stabilisator suatu perairan karena kemampuannya menetralisir bahan pencemar yang masuk keperairan. Melalui
akarnya yang lebat bahan pencemar itu diserap untuk kemudian digunakan dalam proses metabolismenya atau disimpan dalam akar, batang, umbi atau daunnya serta dapat menyerap kelebihan unsur hara di dalam air yang menyebabkan pencemaran (Soerjani, 1980 dalam Sitorus, 2007).
Menurut Priyanto & Prayitno, (2006) bahwa, tumbuhan timbul dipakai untuk pengolah limbah karena tumbuhan tersebut mengasimilasi senyawa organik dan anorganik dari limbah. Tumbuhan dengan tingkat pertumbuhan yang tinggi dan tajuk yang besar dapat menyimpan bermacam hara mineral. Pada media kerikil, pertumbuhan tanaman timbul dapat menurunkan konsentrasi hara mineral. Rizoma dan akar beberapa tumbuhan air berfungsi sebagai filtrasi dan pengendap senyawa hidrokarbon dan logam berat beracun. Tingkat konsentrasi logam berat dalam jaringan tanaman-tanaman tersebut dari yang tertinggi adalah berturut-turut sebagai berikut: akar, rizoma, dan daun. Tumbuhan mengapung seperti eceng gondok juga dapat menghilangkan hara dan logam berat dalam jumlah yang cukup signifikan.
Tanaman air seperti eceng gondok, semanggi air dan azolla yang tampak tidak memiliki nilai ekonomis tinggi, ternyata memiliki kemampuan sebagai tumbuhan yang berperan dalam mengurangi dampak pencemaran lingkungan. Pengendalian pencemaran lingkungan perairan akibat Pb secara biologis (misalnya fitoremediasi) merupakan metode yang sangat efektif, disamping mudah, murah, memberikan manfaat yang besar, juga relatif tidak menimbulkan dampak sampingan. Agen fitoremediasi berupa tumbuhan air seperti eceng gondok, kangkung air
dan makrofita lainnya relatif mudah didapat, serta memiliki kemampuan tumbuh dan berkembang dengan cepat. Tumbuhan-tumbuhan ini kadang-kadang di beberapa tempat justru menimbulkan masalah di perairan (blomming), seperti sungai, danau atau rawa. Dengan adanya teknik fitoremediasi, maka akan memberikan manfaat yang besar, tidak saja dapat mengurangi polutan Pb pada perairan tapi juga dapat mengatasi permasalahan yang ditimbulkan oleh tumbuhan air akibat kecepatan pertumbuhan dan perkembangbiakannya yang tinggi.
Beberapa jenis tumbuhan mempunyai sifat hiperakumulator yang luar biasa. Namun biasanya tumbuhan yang teradaptasi di tanah berkadar logam tinggi dan toleran terhadap logam mempunyai sifat tumbuh lambat. Karakter manakah yang lebih penting, sifat "hiperakumulator tetapi tumbuh lambat" atau "tumbuh cepat tetapi toleransi medium", memang bisa menjadi bahan perdebatan bila sudah sampai pada persoalan memilih jenis tumbuhan yang sesuai. Kelompok di USDA-ARS yakin bahwa hipertoleransi lebih penting daripada biomassa tinggi. Penggunaan tumbuhan hiperakumulator juga lebih menguntungkan bila kita harus mendaur ulang logam yang telah dihimpun di dalam biomassa tumbuhan. Karena dengan kadar akumulasi tinggi, biomassa yang harus ditangani jelas jauh lebih sedikit (Chaney
dkk., 1997 dalam Priyanto & Prayitno, 2006).
Dari hasil yang diperoleh di atas menunjukkan bahwa tanaman-tanaman pangan ternyata mampu berperan dalam fitoremediasi terhadap tanah yang tercemar Pb. Hal ini menuntut kita untuk lebih waspada dalam mengkonsumsi hasil dari
tanaman-tanaman tersebut. Untuk menghindari terjadinya akumulasi logam-logam berat berbahaya (seperti Pb) di dalam tanaman pangan perlu dikaji lebih mendalam mengenai komposisi media tanam (tanah), pestisida maupun pupuk. Dalam proses perbaikan lingkungan dengan teknik fitoremediasi tidak dianjurkan menggunakan tumbuhan yang dikonsumsi, sebab dapat membahayakan kesehatan manusia jika tumbuhan tersebut dikonsumsi.
Teknik fitoremediasi dapat digunakan dalam proses pembersihan air tanah dari cemaran berbagai macam logam berat, termasuk Pb. Hal ini menjadi penting mengingat sumber air tanah masih banyak dimanfaatkan oleh manusia untuk berbagai macam kebutuhan. Proses ini dapat diilustrasikan pada gambar 4 berikut ini :
Menurut Priyanto & Prayitno (2006) bahwa, penyerapan dan akumulai logam berat oleh tumbuhan dapat dibagi menjadi tiga proses yang sinambung, yaitu penyerapan logam oleh akar, translokasi logam dari akar ke bagian tumbuhan lain, dan lokalisasi logam pada bagian sel tertentu untuk menjaga agar tidak menghambat metabolisme tumbuhan tersebut. Penyerapan oleh akar dilakukan dengan membawa logam ke dalam larutan di sekitar akar (rizosfer) dengan beberapa cara bergantung pada spesies tumbuhannya.
Setelah logam dibawa masuk ke dalam sel akar, selanjutnya logam harus ditranslokasi di dalam tubuh tumbuhan melalui jaringan pengangkut, yaitu xilem dan floem, ke bagian tumbuhan lain. Untuk meningkatkan efisiensi pengangkutan, logam
Gambar 4. Proses fitoremediasi dalam memperbaiki kondisi air tanah tercemar (Sumber:
diikat oleh molekul khelat. Berbagai molekul khelat yang berfungsi mengikat logam dihasilkan oleh tumbuhan, misalnya histidin yang terikat pada Ni dan fitokhelatin- glutation yang terikat pada Cd. Untuk mencegah peracunan logam terhadap sel, tumbuhan mempunyai mekanisme detoksifikasi yaitu dengan melokalisasi logam pada jaringan, misalnya dengan menimbun logam di dalam organ tertentu seperti akar (untuk Cd pada Silene dioica), trikhoma (untuk Cd), dan lateks (untuk Ni pada
Serbetia acuminata).
Menurut Prasad (2007) bahwa, banyak sekali tanaman air yang berpotensi dalam menyerap logam-logam berat, termasuk Pb. Masing-masing tanaman tersebut memiliki mekanisme yang berbeda-beda dalam fitoremediasi. Jenis-jenis tanaman air yang dapat mengakumulasi berbagai logam serta mekanismenya dalam fitoremediasi dapat dilihat pada lampiran 2. Sedangkan menurut Erakhrumen & Agbontalor (2007) menjelaskan bahwa Pb di dalam tanah, sedimen dan lumpur dapat diserap oleh tanaman melalui dua mekanisme yaitu fitoekstraksi dan fitostabilisasi.
Dalam hubungannya dengan pemanfaatan tumbuhan sebagai agen pemulihan lingkungan tercemar, mengutip laporan Departemen Energi AS, Watanabe (1997)
dalam Priyanto & Prayitno (2006) mengemukakan prasyarat, yaitu:
1. laju akumulasi harus tinggi, bahkan di lingkungan yang berkadar kontaminan rendah,
2. kemampuan mengakumulasi kontaminan dengan kadar tinggi, 3. kemampuan mengakumulasi beberapa macam logam,
4. tumbuh cepat,
5. produksi biomassa tinggi, dan 6. tahan hama dan penyakit.
Indonesia sebagai negara yang kaya akan keanekaragaman hayati tentu banyak memiliki tumbuhan yang sesuai dengan kriteria di atas. Namun untuk menggali lebih mendalam potensi tersebut, dibutuhkan berbagai macam riset dari disiplin ilmu yang berbeda-beda.
2.6. Pengaruh Penggunaan Air Tercemar Untuk Irigasi Pertanian