D. DIAGRAM ALIR PENELITIAN
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. KARAKTERISTIK FISIK KIMIA BAHAN PENGISI
1. Densitas Bahan Pengisi
Densitas akan menentukan besarnya penyerapan bahan terhadap polutan. Densitas bahan yang tinggi dipengaruhi oleh berat bahan yang tinggi karena densitas bahan selalu berbanding lurus dengan berat bahan. Densitas bahan yang rendah menunjukkan volume bahan yang tinggi karena densitas berbanding terbalik dengan besarnya volume bahan yang digunakan.
Bahan yang mempunyai densitas yang tinggi memiliki volume yang kecil sehingga bahan pengisi lebih terlihat padat. Hal ini dikarenakan berat bahan lebih besar nilainya dibandingkan dengan volume yang dimiliki bahan tersebut. Semakin besar jumlah volume bahan pengisi maka akan semakin kecil pula densitas bahan pengisi tersebut. Densitas yang rendah ini akan membuat bahan pengisi tersebut menjadi lebih besar rongga udaranya dibandingkan dengan bahan yang memiliki densitas tinggi.
Gambar 6. Densitas bahan pengisi
Gambar 6 menunjukkan bahwa tingkat densitas bahan pengisi untuk tanah dan kompos bokashi memiliki densitas yang tinggi, yaitu 0.56 g/cm3 dan 0.41 g/cm3, sedangkan serasah daun karet hanya memiliki densitas 0.04 g/cm3. Densitas yang tinggi yang dimilki oleh tanah dan kompos bokashi karena kedua bahan tersebut mempunyai kandungan kadar air dan kepadatan yang tinggi. Kondisi seperti ini kurang baik untuk digunakan sebagai biofilter sehingga diperlukan jenis bahan pengisi yang memiliki nilai densitas rendah, yaitu serasah daun karet. Pencampuran dari ketiga jenis bahan ini diharapkan akan saling melengkapi kekurangan dari masing-masing bahan (Gambar 7 dan Lampiran 2a).
Secara uji statistik dari masing-masing komposisi parameter densitas bahan diperoleh nilai berbeda nyata dan tidak berbeda nyata pada analisis keragamannya. Lampiran 2b menunjukkan analisis keragaman dari masing-masing campuran bahan pengisi pada pengujian densitas. Pada analisis tersebut diperoleh nilai F-hitung = 42.83 lebih tinggi dari nilai F0.05(6.14)
= 2.85. Hasil tersebut menunjukkan bahwa masing-masing komposisi berpengaruh nyata terhadap densitas tersebut.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
Tanah Kompos Bokashi Serasah Daun Karet
De n sit as ( g/cm 3)
26 Gambar 7. Densitas Campuran bahan pengisi
Selanjutnya dilakukan uji lanjut dengan Duncan Multiple Range Test (DMRT) taraf 5% (Lampiran 2c). Berdasarkan uji Duncan dapat diketahui bahwa perlakuan K221 dan K211 tidak berbeda nyata, perlakuan K111 dan K121 tidak berbeda nyata, perlakuan K212 dan K122 tidak berbeda nyata, dan antara perlakuan K122 dab K112 juga tidak berbeda nyata. Perlakuan K221 dan K212 berbeda nyata, perlakuan K211 dan K112, perlakuan K111 dan K112 juga berbeda nyata. Hal ini menunjukkan bahwa pada komposisi yang memiliki jumlah tanah dan kompos bokashi lebih besar dibandingkan dengan jumlah serasah daun karet cenderung memiliki nilai densitas yang lebih besar. Sebaliknya pada perlakuan dengan jumlah serasah daun karet lebih besar dari jumlah tanah dan kompos bokashi akan cenderung memiliki nilai densitas yang lebih rendah. Dari hasil uji anova dapat dikatakan bahwa perlakuan berpengaruh sangat nyata dengan peluang nyata 0.0001 (<<α = 0.01). Dengan demikian dapat dikatakan bahwa serasah daun karet pada setiap komposisi dapat menurunkan nilai densitas pada setiap perlakuan. Perlakuan yang memiliki tingkat densitas paling tinggi yaitu K221 dengan rata-rata sebesar 0.213g/cm3, sedangkan yang memiliki nilai densitas paling rendah adalah perlakuan K112 sebesar 0.117g/cm3.
2. Porositas Bahan Pengisi
Nilai porositas menunjukkan tingkat kemampuan bahan dalam melakukan penyerapan bahan terhadap air. Porositas ini terkait dengan besar pori memegang air dan pori memegang udara selama 1 jam dan 24 jam. Porositas dihitung dengan mengukur volume rongga dibagi dengan volume total. Rongga-rongga ini akan diisi oleh air dan udara. Bahan yang digunakan memiliki nilai porositas sebesar 25.09% untuk tanah, kompos bokashi 34.28%, dan serasah daun karet 94.54% (Gambar 8).
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 K111 K112 K121 K122 K211 K212 K221 De n sit as ( g/cm 3)
27 Gambar 8. Porositas bahan pengisi
Dari Gambar 9 dan Lampiran 3a terlihat bahwa adanya penambahan jumlah serasah daun karet pada perlakuan akan meningkatkan nilai porositas seperti yang terlihat pada K111 dan K112. Secara uji statistik dari masing-masing komposisi parameter porositas menunjukkan analisis keragaman dari masing-masing campuran bahan pengisi. Pada analisis tersebut diperoleh nilai F-hitung = 21.44 lebih tinggi dari nilai F0.05(6.14) = 2.85. Hasil tersebut menunjukkan bahwa masing-masing komposisi berpengaruh nyata terhadap besarnya porositas tersebut dengan peluang nyata 0.0001 (<<α = 0.01) (Lampiran 3b).
Gambar 9. Porositas campuran bahan pengisi
Berdasarkan pengaruh nyata selanjutnya dilakukan uji Duncan Multiple Range Test (DMRT) taraf 5% (Lampiran 3c). Hasil uji tersebut menunjukkan bahwa perlakuan K121 berbeda nyata dengan semua perlakuan. Antara perlakuan K112, K122, dan K212 tidak berbeda nyata. Antara perlakuan K111, K211, dan K221 juga tidak berbeda nyata. Hal ini menunjukkan bahwa perlakuan dengan komposisi jumlah serasah daun karet yang rendah akan menghasilkan nilai porositas yang tinggi, sedangkan sebaliknya untuk komposisi perlakuan dengan jumlah serasah daun karet yang besar akan menurunkan nilai porositas bahan.
Menurut Sun et al. (2000), serasah adalah daun-daun kering yang berfungsi untuk meningkatkan porositas pada campuran bahan pengisi. Serasah daun karet memiliki pori-pori
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tanah Kompos Bokashi Serasah Daun Karet
P or os it as ( % ) 0 20 40 60 80 100 K111 K112 K121 K122 K211 K212 K221 P or os it as (% )
28 yang lebih halus dibandingkan dengan tanah dan kompos bokashi. Pori-pori serasah daun karet lebih tahan lama menyimpan air dibandingkan dengan pori-pori tanah dan kompos bokashi yang kasar. Menurut Hardjowigeno (2003) pori-pori kasar mengandung udara atau air yang mudah hilang melalui gaya gravitasi. Porositas berbanding terbalik dengan densitas, jika suatu bahan densitasnya rendah maka tingkat porositas bahan tersebut tinggi dan begitu juga sebaliknya.
3. Kadar Air Bahan Pengisi
Kadar air yang cukup akan sangat mempengaruhi kualitas kinerja mikroorganisme dan dapat memperlama masa pakai bahan pengisi tersebut. Hal ini menjadi penting karena selama pemakaian jumlah kadar air dalam bahan akan berkurang. Menurut Ottenggraf (1986), kadar air dalam bahan pengisi berkisar antara 30-65 %. Dari ketiga jenis bahan pengisi yang dipergunakan menunjukkan bahwa tanah memiliki kadar air 37.67 %, kompos bokashi 56.67 %, dan serasah daun karet hanya memiliki kadar air 9.67 % (Gambar 10).
Gambar 10. Kadar air bahan pengisi
Kompos bokashi memiliki kadar air yang paling tinggi dibandingkan dengan tanah dan serasah daun karet. Komponen-komponen organik yang ada dalam kompos menyebabkan kompos bokashi memiliki kadar air yang lebih tinggi. Serasah daun karet merupakan material dengan kadar air yang paling rendah karena kondisinya yang sudah mengering. Jumlah kadar air yang tinggi menjadi salah satu syarat yang baik untuk digunakan sebagai bahan pengisi.
Gambar 11 menunjukkan bahwa K221 mempunyai kandungan kadar air yang cukup tinggi dibandingkan komposisi yang lain, yaitu sekitar 40.27%. Sedangkan untuk komposisi K112 memiliki kadar air yang terendah, yaitu 29.25%. Berdasarkan keterangan gambar diagram kadar air diatas terlihat jelas bahwa kadar air yang yang dimiliki oleh tanah dan kompos bokashi sangat besar pengaruhnya terhadap jumlah kadar air pada setiap komposisi. Penambahan jumlah tanah dan juga kompos bokashi akan menambah jumlah kadar air pada setiap komposisi seperti terlihat pada perlakuan K121 dan K211 jika dibandingkan dengan K111. Sementara itu, adanya penambahan jumlah serasah daun karet akan mengakibatkan menurunnya jumlah kadar air pada komposisi seperti terlihat antara K111 dan K112, K121 dan K122, serta K211 dan K212 (Lampiran 4a).
0 10 20 30 40 50 60 70
Tanah Kompos Bokashi Serasah Daun Karet
K ad ar Air ( % ) Bahan Pengisi
29 Gambar 11. Kadar air campuran bahan pengisi
Secara statistik dari masing-masing komposisi parameter kadar air diperoleh nilai berbeda nyata dan tidak berbeda nyata pada analisis keragamannya (ANOVA). Lampiran 4b menunjukkan analisis keragaman dari masing-masing campuran bahan pengisi pada pengujian kadar air. Pada analisis tersebut diperoleh nilai F-hitung lebih tinggi dari nilai F-tabel. Hasil tersebut menunjukkan bahwa masing-masing komposisi memiliki tingkat signifikan yang nyata pada parameter uji kadar air tersebut.
Uji Duncan pada Lampiran 4c menunjukan hasil yang beda nyata dari parameter kadar air. Hasil uji tersebut menunjukkan perbandingan antara perlakuan K221 dan K121 tidak berbeda nyata, selain itu perbandingan antara perlakuan K211 dan K122 tidak berbeda nyata, sedangkan antara perlakuan K221 dan K211 berbeda nyata, selain itu perbandingan antara K121 dan K211 berbeda nyata juga. Hal ini menunjukkan bahwa jumlah tanah dan kompos bokashi yang tinggi berbanding lurus dengan tingginya jumlah kadar air yang dikandungnya. Selanjutnya menurut Sun et al. (2000), kadar air yang paling baik untuk perawatan (maintenance) suatu biofilter dengan bahan pengisi campuran kompos adalah antara 30 - 70%. Berdasarkan hasil uji Duncan ini dapat dilihat bahwa pada perlakuan K221 dan KI2I memiliki nilai % kadar air yang tinggi. Perlakuan yang memiliki nilai % kadar air rendah adalah perlakuan K212 dan K112. Perbedaan yang ditunjukkan antara perlakuan yang % kadar airnya tinggi dengan perlakuan yang % kadar airnya rendah membuktikan bahwa penambahan jumlah serasah daun karet tidak berpengaruh secara signifikan terhadap penambahan % kadar air.
4. pH Bahan
Pengukuran pH untuk setiap perlakuan dilakukan dengan menggunakan alat pH meter yang telah distandarisasi. Derajat keasaman (pH) merupakan salah satu faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap pertumbuhan dan aktivitas bakteri pengoksidasi amoniak (Esoy et al., 1998). Nilai pH bahan pengisi (Tabel 11) menunjukkan tanah memiliki pH sekitar 4.1, Kompos bokashi memiliki pH sebesar 7.4, dan serasah daun karet memiliki pH sebesar 6.3. Kondisi pH tanah lebih asam dibandingkan dengan serasah daun karet, tetapi pH kompos bokashi lebih netral. Mikroorganisme pendegradasi amoniak seperti Nitrosomonas,
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 K111 K112 K121 K122 K211 K212 K221 K ad ar Air ( % )
30
Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosolobus, dan Nitrosovibiro hidup baik pada pada kondisi pH
antara 6 sampai 8 (Kleinjan 2005).
Tabel 11. Nilai Derajat Keasaman (pH) Bahan Pengisi.
Bahan Pengisi pH Bahan
Tanah 4.1
Kompos Bokashi 7.4
Serasah Daun Karet 6.3
K111 6.4 K112 6.4 K121 6.9 K122 6.8 K211 6.3 K212 6.4 K221 6.7
Derajat keasaman (pH) dari kombinasi campuran dilakukan supaya sesuai untuk pertumbuhan mikroorganisme. Devinny et al. (1994) menyatakan bahwa derajat keasaman (pH) berpengaruh terhadap pertumbuhan mikroba nitrifikasi dan menghambat kecepatan laju degradasi senyawa amoniak dalam proses nitrifikasi. Nilai optimum bagi pertumbuhan mikroba nitrifikasi adalah pH 6 sampai 9. Djatmiko et al. (1985) menyatakan nilai pH sangat berpengaruh dalam proses adsorbsi secara fisik, karena pH mempengaruhi kelarutan suatu zat. Mikroorganisme yang berperan mengoksidasi amoniak adalah Nitrosomonas, Nitrosococcus,
Nitrosospira, Nitrosolobus, dan Nitrosovibiro (Agustiyani et al. 2004). Komposisi bahan
pengisi (Tabel 11) memiliki derajat keasaman yang bersifat agak netral, yaitu antara 6.3-6.9. Nilai tersebut masih berada dalam kisaran nilai derajat keasaman yang optimal bagi pertumbuhan mikroorganisme pengoksidasi amoniak.
5. Komposisi C, N, P, dan C/N Ratio Bahan Pengisi
Dalam penelitian ini menggunakan bahan organik sebagai bahan pengisi dengan tujuan agar bahan pengisi tersebut tidak hanya untuk menyerap gas polutan, tetapi sebagai tempat hidup mikroorganisme sekaligus sumber nutrisi dan mineralnya. Bahan pengisi organik yang digunakan adalah tanah, kompos bokashi, dan serasah daun karet. Tiga jenis bahan pengisi ini dipilih karena pertimbangan-pertimbangan syarat sebagai bahan pengisi dan disesuaikan dengan jenis polutan yang akan diabsorpsi. Menurut Devinny et al. (1999), selain sumber karbon, mikroorganisme juga membutuhkan nutrisi mayor dan minor untuk memetabolisme zat pencemar. Nutrisi mayor yang biasa dibutuhkan adalah nitrogen, fosfor dan kalium. Sedangkan nutrisi minornya meliputi zat besi, magnesium, kalsium, seng, mangan dan sulfur. Untuk mendukung keberlangsungan pertumbuhan bakteri tersebut nutrient penting yang diperlukan pada bahan adalah karbon, nitrogen, dan fosfor (Tabel 12 dan 13).
Karbon dan nitrogen merupakan elemen yang diperlukan untuk pertumbuhan mikroorganisme dalam jumlah besar. Unsur karbon dapat meningkatkan energi dan biosintesis,
31 sehingga unsur karbon yang cukup sangat diperlukan, sedangkan unsur nitrogen untuk mempercepat pertumbuhan sel (Trismilah dan Sumaryanto 2005). Fosfor diperlukan dalam jumlah yang cukup untuk perkembangbiakan dan pertumbuhan mikroba.
Dari Tabel 12, karbon lebih banyak terkandung pada serasah daun karet yaitu 54.95% , selanjutnya kompos bokashi sebesar 26.64%, dan paling kecil pada tanah sebesar 5.98%. Unsur karbon banyak terkandung pada bahan-bahan yang kering, seperti serasah daun karet. Kompos bokashi mengandung unsur Nitrogen (N), yaitu sebesar 0.83%, tanah sebesar 0.61%, dan serasah daun karet sebesar 0.35%. Fosfor banyak terdapat pada kompos bokashi, yaitu sebesar 0.36%, sedangkan pada tanah sebesar 0.16%, dan pada serasah daun karet sebesar 0.18%. Persentase C/N paling besar terkandung pada serasah daun karet, yaitu sebesar 157. kompos bokashi hanya mengandung 32.09, dan tanah memiliki C/N yang paling kecil, yaitu 9.2.
Tabel 12. Kandungan C, N, dan P Tanah, Kompos Bokashi, dan Serasah Daun Karet.
Bahan Pengisi C (%) N (%) P (%) C/N
Tanah 5.98 0.65 0.16 9.20
Kompos Bokashi 26.64 0.83 0.36 32.09
Serasah Daun Karet 54.95 0.35 0.18 157.00
Tabel 13. Kandungan C, N, dan P komposisi bahan pengisi
Perlakuan C (%) N (%) P (%) C/N K111 29.19 0.61 0.23 47.85 K112 35.63 0.55 0.22 64.78 K121 28.55 0.66 0.27 43.26 K122 33.83 0.60 0.25 56.38 K211 23.38 0.62 0.22 37.70 K212 29.70 0.57 0.21 52.11 K221 24.04 0.66 0.24 36.42
Untuk komposisi bahan pada Tabel 13, perlakuan K112 mengandung jumlah Karbon paling besar dibandingkan dengan perlakuan lain yaitu sebesar 35.63%, perlakuan yang memiliki jumlah serasah daun karet yang lebing banyak cenderung memiliki kandungan karbon yang lebih tinggi. Hal tersebut terlihat pada jumlah karbon pada K112, K122, dan K212 memiliki jumlah karbon yang lebih banyak dibandingkan yang perlakuan yang lain.
Perlakuan dengan jumlah nitrogen paling banyak terdapat pada K121 dan K221 yaitu sebesar 0.66%. Tingginya jumlah nitrogen ini karena pada perlakuan tersebut memiliki jumlah kompos bokashi yang lebih banyak dibandingkan dengan jumlah serasah daun karet. Begitu juga dengan jumlah Fosfor, perlakuan dengan jumlah kompos bokashi yang lebih banyak maka akan menambah kandungan jumlah fosfor pada komposisi tersebut yaitu K121 sebesar 0.27%, K122 0.25 %, dan K221 0.24%.
Rasio C dan N yang paling besar terdapat pada K112, yaitu 64.78. Perlakuan dengan penambahan jumlah serasah akan meningkatkan jumlah rasio C/N yang dikandung oleh komposisi tersebut. Hal itu terlihat pada perlakuan K112, K122, dan K212 memiliki C/N lebih besar dibandingkan perlakuan lain.
32