UJI TOKSISITAS HASIL REMEDIASI
LUMPUR MINYAK TERHADAP
TANAMAN BUNGA MATAHARI
(
Helianthus annuus
L.)
Oleh: Arie Aryani
C03497039
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
RINGKASAN
ARIE ARYANI
.
C03497039. Uji Toksisitas Hasil Remediasi Lumpur Minyak terhadap Tanaman Bunga Matahari (Helianthus annuus L.). Dibimbing oleh LINAWATI HARDJITO.Sejak eksploitasi minyak bumi dilaksanakan di Indonesia, produk sampingan kegiatan ini yang berupa sludge atau lumpur minyak belum tertangani secara baik. Padahal, lumpur yang mengandung berbagai logam berat ini bila menumpuk di permukaan tanah, cairannya dapat merembes ke tanah dan mencemari air tanah. Lumpur minyak adalah limbah yang dihasilkan dari proses pengolahan minyak bumi yang secara umum terdiri dari hidrokarbon, air dan mineral padat. Metode pengembalian lahan tercemar pada kondisi mendekati aslinya dapat menggunakan teknologi fitoremediasi yang memanfaatkan tanaman secara langsung maupun bagian-bagian tanaman tersebut. Fitoremediasi merupakan alternatif yang mudah dan murah dibandingkan dengan cara remediasi fisiko-kimia maupun bioremediasi dengan menggunakan mikroorganisme. Namun teknik fitoremediasi juga memiliki beberapa keterbatasan, terutama yang berhubungan dengan batasan konsentrasi kontaminan yang dapat ditolerir oleh tanaman.
Bunga matahari (Helianthus annuus L.) merupakan salah satu jenis tanaman yang diduga memiliki ketahanan terhadap bahan-bahan polutan yang ada di dalam tanah lumpur minyak hasil bioremediasi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui toksisitas lumpur minyak hasil remediasi mikroba pada tanaman bunga matahari (Helianthus annuus L.) dalam perlakuan komposisi media antara campuran lumpur minyak dan tanah dengan penambahan kompos, NPK, serta urea. Lumpur minyak yang digunakan berasal dari Balikpapan dan Lawe Lawe (Kalimantan Timur) yang telah mengalami proses bioremediasi dari penelitian sebelumnya (Fatmawati 2003). Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi alternatif tanaman yang dapat digunakan dalam proses fitoremediasi.
Berdasarkan hasil penelitian, perlakuan K dan 2A yang telah mengalami pengapuran secara in situ dan penambahan kompos masing-masing sebesar 2/3 volume tanah dan 1/2 volume tanah menunjukkan pertumbuhan yang terbaik. Hal ini dikarenakan kandungan minyak dalam tanah pada H0 (hari ke-0) pada saat
dimulai penanaman bunga matahari sudah cukup rendah yaitu K sebesar 0,496 g/100 g dan 2A sebesar 1,25 g/100 g sehingga tidak bersifat toksik terhadap tanaman. Pemberian kompos pada perlakuan K serta 2A menambah indigenous
UJI TOKSISITAS HASIL REMEDIASI LUMPUR MINYAK
TERHADAP TANAMAN BUNGA MATAHARI
(
Helianthus annuus
L.)
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan
Institut Pertanian Bogor
Oleh:
Arie Aryani C03497039
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
Judul : UJI TOKSISITAS HASIL REMEDIASI LUMPUR MINYAK TERHADAP TANAMAN BUNGA MATAHARI
(Helianthus annuus L.)
Nama : Arie Aryani NRP :C03497039
Menyetujui,
Pembimbing I
Dr. Ir. Linawati Hardjito, MS NIP. 131 664 395
Mengetahui,
Dekan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan
Dr. Ir. Kadarwan Soewardi NIP. 130 805 031
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat kesehatan dan
kesempatan yang dilimpahkan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi
ini. Doa keselamatan penulis panjatkan pula pada pembawa cahaya kebenaran,
Nabi Muhammad SAW beserta segenap keluarga, sahabat dan seluruh pengikut
ajarannya sampai akhir jaman.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr. Ir. Linawati Hardjito, M.S
selaku dosen pembimbing atas waktu, kesempatan, kesabaran, arahan dan
bimbingannya, selama penelitian dan penyusunan skripsi ini. Terima kasih
kepada Bapak Dr. Ir. Joko Santoso, M.Si dan Ibu Desniar S.Pi, M.Si sebagai
dosen penguji yang telah meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk menguji
penulis. Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada semua pihak yang
telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini berjudul “Uji Toksisitas Hasil Remediasi Lumpur Minyak terhadap
Tanaman Bunga Matahari (Helianthus annuus L.)”, merupakan salah satu syarat
untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada Program Studi Teknologi Hasil
Perikanan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.
Akhir kata, penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penyusunan
skripsi ini, oleh karena itu saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan
oleh penulis demi kelengkapan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat
bagi yang memerlukannya.
Bogor, Maret 2006
RIWAYAT HIDUP
Penulis bernama lengkap Arie Aryani, dilahirkan di Sumedang pada
tanggal 5 Januari 1980. Penulis merupakan anak pertama dari empat bersaudara
dari pasangan Darmawan Purwasasmita dan Ai Sukarni. Pada tahun 1991 penulis
menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di SDN I Citapen Tasikmalaya,
kemudian melanjutkan sekolah di SMPN I Tasikmalaya dan lulus pada tahun
1994 di SMPN 4 Serang. Tahun 1997 penulis menyelesaikan pendidikan di
SMUN I Serang, pada tahun yang sama diterima di Departemen Teknologi Hasil
Perikanan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor
melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).
Selama perkuliahan penulis mengikuti kegiatan kursus Bahasa Jepang
hingga level 3 pada tahun 2001 dan pada tahun 2003 menyelesaikan kursus
Bahasa Mandarin hingga level 2 yang diselenggarakan oleh UPT Bahasa IPB.
Berbagai pelatihan keprofesian yang diikuti penulis antara lain pelatihan Hazard
Analysis Critical Control Point (HACCP) untuk perikanan pada tahun 2002 dan
Seminar Nasional Pangan Halal (Haram Analysis Critical Control Point) 2005.
DAFTAR ISI 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 12
3.2. Bahan dan Alat ... 12
3.2.1. Bahan ... 12
3.2.2. Alat ... 12
3.3. Metode Penelitian ... 13
3.3.1. Persiapan bahan ... 13
3.3.2 . Uji toksisitas tanah hasil remediasi mikroba ... 14
3.4. Analisis Data ... 14
3.4.1. Perhitungan total minyak ... 14
3.4.2. Toksisitas tanah terhadap tanaman bunga matahari ... 16
4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Uji Toksisitas dengan Tanaman Bunga Matahari... 17
4.1.1 Tinggi tanaman ... 18
4.1.2 Jumlah daun ... 20
4.2 Penurunan Kadar Minyak ... 21
4.2.1 Penurunan kadar minyak dengan tanaman bunga matahari ... 21
4.2.2 Penurunan kadar minyak pada proses bioremediasi dan fitoremediasi dengan tanaman caisim dan bunga matahari ... 22
4.2.2.2 Pertumbuhan tanaman pada perlakuan 1A ... 24
4.2.2.3 Pertumbuhan tanaman pada perlakuan 2A ... 26
4.2.2.4 Pertumbuhan tanaman pada perlakuan 3A ... 28
4.2.2.5 Pertumbuhan tanaman pada perlakuan 1B ... 29
4.2.2.6 Pertumbuhan tanaman pada perlakuan 2B ... 30
5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 32
5.2 Saran ... 32
DAFTAR PUSTAKA ... 33
DAFTAR TABEL
Nomor Halaman
1. Hasil uji toksisitas tanah pada berbagai perlakuan ... 17
DAFTAR GAMBAR
Nomor Halaman
1. Faktor-faktor yang mempengaruhi bioremediasi (Cookson 1995)...4
2. Skema fitoremediasi sebagai sistem pengurungan polutan (Cunningham dan Lee 1995)...5
3. Skema fitoremediasi pada dekontaminasi tanah tercemar logam berat (Cunningham dan Lee 1995)...8
4. Merek biji bunga matahari yang digunakan...12
5. Tahapan proses yang dilakukan pada lumpur minyak...13
6. Skema proses remediasi lumpur minyak (Fatmawati 2003) ... 15
7. Tinggi tanaman bunga matahari (Helianthus annuus) setelah 30 hari...18
8. Tinggi tanaman caisim (Brassica juncea) setelah 30 hari (Fatmawati 2003) ... 19
9. Jumlah daun tanaman bunga matahari (Helianthus annuus) setelah 30 hari.20 10. Jumlah daun tanaman caisim (Brassica juncea) setelah 30 hari (Fatmawati 2003) ... 21
11. Total hidrokarbon setelah 30 hari pada fitoremediasi bunga matahari...22
12. Kandungan minyak hasil bioremediasi dan fitoremediasi ... 22
13. Pertumbuhan tanaman bunga matahari pada perlakuan K...23
14. Pertumbuhan tanaman bunga matahari pada perlakuan 1A...26
15. Pertumbuhan tanaman bunga matahari pada perlakuan 2A...27
16. Jalur dekomposisi bahan organik (Rao 1994)...30
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Halaman
1. Contoh perhitungan berat total minyak ... 36
2. Hidrokarbon total pada proses fitoremediasi ... 37
3. Hidrokarbon total pada proses bioremediasi mikrobial ... 37
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia memiliki sumber daya alam minyak bumi yang banyak tersebar
di daratan dan lautan. Luasnya pemakaian dan penyimpanan bahan bakar minyak
membuat minyak bumi menjadi pencemar utama terhadap lapisan tanah dan air
tanah. Industri minyak bumi menghasilkan campuran hidrokarbon dengan
berbagai macam karakteristik. Sumber-sumber kontaminasi dapat berupa fasilitas
penyulingan, penyimpanan minyak mentah dan bahan bakar serta lumpur
pengeboran. Kontaminasi minyak bumi seringkali berisi campuran hidrokarbon
yang banyak. Tanah yang tercemari biasanya tidak dapat dimanfaatkan lagi untuk
penghijauan. Keadaan ini tentu akan merugikan apabila dibiarkan berlarut-larut.
Salah satu penanganan limbah yang relatif baru diterapkan adalah
teknologi fitoremediasi. Menurut Subroto (1996), fitoremediasi dapat
didefenisikan sebagai upaya penggunaan tanaman sebagai sistem pengolahan
hayati untuk menangani pencemaran lingkungan dan permasalahan limbah.
Teknik fitoremediasi merupakan proses dekontaminasi yang lebih bersahabat
dengan lingkungan serta lebih murah penanganannya.
Bunga matahari (Helianthus annuus L.) merupakan salah satu jenis
tanaman yang diduga memiliki ketahanan terhadap bahan-bahan polutan yang ada
di dalam tanah lumpur minyak hasil bioremediasi. Penelitian ini diharapkan
dapat memberikan alternatif tanaman yang dapat digunakan dalam proses
fitoremediasi.
1.2 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui toksisitas lumpur minyak hasil
remediasi mikroba pada tanaman bunga matahari (Helianthus annuus L.) dalam
perlakuan komposisi media antara campuran lumpur minyak dan tanah dengan
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Lumpur Minyak
Limbah adalah suatu bahan yang terbuang dari suatu sumber aktivitas
manusia maupun proses alam yang tidak ataupun belum memiliki nilai ekonomis
dan bahkan seringkali mempunyai nilai negatif. Hal ini dikarenakan penanganan
untuk membuang dan membersihkannya memerlukan biaya yang cukup besar,
disamping itu limbah dapat mencemari lingkungan (Murthado dan Said 1988).
Limbah minyak bumi dapat berupa tumpahan, ceceran atau buangan dari
minyak bumi maupun produk-produknya, minyak bekas pakai, minyak afkir dan
minyak yang terkandung dalam limbah dari suatu kegiatan industri maupun rumah
tangga. Limbah tersebut dalam jumlah tertentu akan menimbulkan masalah, bila
dibiarkan akan mengganggu dan merusak ekosistem lingkungan. Apabila dibakar
akan menimbulkan pencemaran di udara dan bila didaur ulang memerlukan
teknologi dan biaya tinggi (Udiharto 1996).
Lumpur minyak merupakan suatu bahan yang terbuang dari hasil
pengeboran dan pengolahan minyak yang memiliki kadar minyak yang cukup
tinggi. Lumpur minyak ini termasuk kategori hazardous waste karena
mengandung aromatik hidrokarbon (BTEX) yang dikenal sebagai agen mutagenik
dan karsinogenik. Selain itu lumpur minyak juga mengandung logam berat.
2.2 Bioremediasi
Remediasi berasal dari kata remediate yang berarti memecahkan masalah,
dan bio-remediasi berarti memanfaatkan agen biologis untuk memecahkan
masalah lingkungan seperti tanah yang tercemar atau air tanah. Dalam lingkungan
yang bebas polusi, bakteri, fungi, protista, dan mikroorganisme lain bekerja secara
konstan menghancurkan bahan organik. Jika polutan organik seperti minyak
mencemari lingkungan, beberapa dari organisme tersebut akan mati, sementara
yang lainnya yang mampu mendegradasi polutan organik dapat hidup
(Anonim 2003).
Bioremediasi dilakukan dengan memberikan pupuk, oksigen dan kondisi
lain yang mendorong organisme penghancur polusi untuk tumbuh pesat sehingga
lebih cepat. Kenyataannya bioremediasi sering digunakan untuk membersihkan
tumpahan minyak (Anonim 2003).
Bioremediasi merupakan proses dimana bahan organik berbahaya
didegradasi secara biologis menjadi senyawa lain misalnya CO2, metan, air,
garam organik, biomassa dan hasil samping yang sedikit lebih sederhana dari
senyawa semula. Bioremediasi dapat dilakukan langsung pada lingkungan
tercemar (in situ) melibatkan mikroflora dan biota lain yang ada pada
lingkungan tersebut. Sedangkan proses yang lain dilaksanakan di luar lingkungan
tercemar atau membuat lingkungan baru berupa bioreaktor yang dikondisikan (ex
situ) dengan menggunakan inokulan yang dapat mendegradasi kontaminan
organik (Citroreksoko 1996).
Penanganan secara biologis (bioremediasi) terutama dengan menggunakan
mikroba dalam hal ini bakteri merupakan teknik yang ramah lingkungan dan
relatif lebih murah. Bakteri yang memiliki kapasitas untuk mendegradasi senyawa
yang terdapat dalam petroleum hidrokarbon dikenal sebagai bakteri
hidrokarbonoklastik (Syakti 2004).
Cookson (1995) mendata beberapa keuntungan dan kerugian bioremediasi.
Keuntungan bioremediasi antara lain:
1) Dapat dilakukan secara in situ
2) Lebih murah karena menggunakan sistem biologi
3) Respon masyarakat lebih positif
4) Aman untuk jangka panjang
5) Gangguan terhadap area yang tercemar lebih minim
6) Menghilangkan biaya transportasi
7) Dapat digunakan bersamaan dengan teknik lain
Sedangkan kerugian bioremediasi antara lain:
1) Beberapa bahan kimia tidak dapat diuraikan
2) Diperlukan pengawasan yang intensif
3) Memerlukan spesifikasi lahan
4) Toksisitas dari kontaminan
5) Memerlukan berbagai disiplin ilmu
Proses bioremediasi bergantung pada kemampuan organisme yang
digunakan dan sistem yang dioperasikan. Proses ini bekerja optimal pada pH dan
suhu tertentu, serta tersedianya nutrisi dan oksigen yang dibutuhkan organisme
(Citroreksoko 1996). Menurut Cookson (1995), proses bioremediasi
membutuhkan beberapa faktor seperti yang terlihat pada Gambar 1.
Mikroorganisme
Sumber Penerima
Energi Elektron
Kelembaban pH
Nutrisi Suhu
Tidak adanya Metabolit yang Organisme racun dihasilkan kompetitif
Bioremediasi
Gambar 1 Faktor-faktor yang mempengaruhi bioremediasi
(Cookson 1995)
2.3 Fitoremediasi
Fitoremediasi adalah upaya penggunaan tanaman dan bagian-bagiannya
untuk dekontaminasi limbah dan masalah-masalah pencemaran lingkungan baik
secara ex situ menggunakan kolam buatan atau reaktor maupun secara in situ pada
tanah atau daerah yang terkontaminasi limbah. Proses fitoremediasi dapat
dilakukan dengan menggunakan tanaman secara langsung, dengan menggunakan
ekstrak tanaman yang mengandung berbagai enzim degradator maupun dengan
menggunakan kultur jaringan tanaman terutama untuk penanganan air limbah
dengan menggunakan sistem lahan basah, lahan alang-alang dan tanaman apung
(Subroto 1996).
Tujuan utama fitoremediasi dalam menangani polutan organik adalah
merombak secara sempurna polutan organik menjadi unsur yang relatif non toksik
Menurut Subroto (1996), konsep fitoremediasi lebih berkembang dengan
aplikasi baru untuk dekontaminasi tanah yang tercemar oleh senyawa-senyawa
organik atau anorganik. Perkembangan yang pesat di bidang penelitian
fitoremediasi tidak lepas dari kemajuan di bidang biologi molekuler, rekayasa
genetika, dan teknologi enzim.
Gambar 2 Skema fitoremediasi sebagai sistem pengurungan polutan (Cunningham dan Lee 1995)
Beberapa jenis tanaman memiliki kemampuan untuk bertahan dari
konsentrasi senyawa organik dan anorganik yang tinggi tanpa pengaruh sifat
toksik, juga dapat merubah dan mendegradasi senyawa organik atau merubah
senyawa anorganik yang bersifat toksik menjadi senyawa yang sifat toksiknya
lebih berkurang. Tanaman memperlihatkan potensinya untuk menangani
kontaminan logam dengan cara fitoekstraksi (mengambil dan merombak
kontaminan menjadi biomassa dalam tanah), rhizofiltrasi (memfilter logam dari
air ke sistem akar), dan fitostabilisasi yaitu menstabilkan sampah dengan kontrol
erosi dan evapotranspirasi dalam jumlah yang besar (Schnoor 1997).
Gambar 2 menerangkan strategi pengurungan polutan dalam fitoremediasi.
Dalam remediasi ini, mobilitas kontaminan dapat dikurangi dengan memberikan
bahan-bahan yang menambah perbaikan tanah sehingga solubilitas kontaminan
menurun. Bahan-bahan yang menambah perbaikan tanah ini meliputi agen-agen
alkali, fosfat, dan bahan organik yang dirancang untuk mengurangi kelarutan
bahan-bahan toksik.
Tanaman dipilih berdasarkan daya toleransi, sifat-sifat tumbuhan, struktur perakaran, kecepatan transpirasi dan/atau mengurangi translokasi kontaminan ke bagian atas
Mengurangi erosi pada tanah
Fitoremediasi dilaporkan dapat digunakan dalam limbah yang
mengandung petroleum hidrokarbon seperti benzene, toluene, ethylbenzene dan
xylene (BTEX) dan polycyclic aromatic hydrokarbons (PAHs), pentachloroenol,
polychlorinated biphenils (PCBs), chlorinated alifatik (trichloroethylen,
tetrachloroethylen dan 1.1.2.2.-tetrachloroethane), limbah pestisida (atrazine,
cyanazine, alachlor) (Schnoor 1997).
Spesies tanaman yang digunakan pada fitoremediasi yaitu
Populus L, Salix L. Jenis rumput-rumputan (Secale cereale, Festuca L.,
Scirpus L), kacang-kacangan (Medicago sativa dan Vigna unguiculata) serta
hiperakumulator logam berat (Helianthus annuus L., Brassica juncea dan
Thlaspi spp) (Schnoor 1997).
Secara umum aplikasi fitoremediasi untuk penanganan masalah
pencemaran tanah dapat ditempuh melalui dua pendekatan yaitu melalui proses
fitodekontaminasi dan proses fitostabillisasi. Proses fitodekontaminasi dapat
berupa fitoekstraksi atau fitotransformasi (Schnoor 1997).
1) Fitotransformasi
Miller (1996) mengatakan bahwa fitotransformasi atau fitodegradasi
yaitu proses degradasi kontaminan organik kompleks menjadi molekul
sederhana yang kurang toksik atau nontoksik oleh jaringan tanaman.
Fitodegradasi adalah proses dimana tanaman beserta mikroflora yang
terkait mengubah polutan yang ada menjadi senyawa tidak berbahaya.
Teknik ini mengandalkan kemampuan tanaman secara internal untuk
melakukan metabolisme dalam mengubah polutan yang berbahaya
menjadi senyawa yang aman untuk kemudian disimpan dalam struktur
tanaman atau diuapkan melalui daun dan tunas. Proses ini
memungkinkan adanya pelepasan beberapa enzim spesifik tanaman ke
lingkungan sekitar untuk kemudian melakukan proses degradasi.
2) Rhizosper
Fitoremediasi rhizosper meningkatkan karbon organik tanah, bakteri
dan jamur mikorhiza yang kesemuanya dapat menunjang proses
degradasi kimia organik dari tanah. Bioremediasi rhizosper dikenal
Jordahl et al. (1997) menemukan sejumlah bakteri yang bermanfaat
meningkat pada zona akar pohon poplar hibrida. Bakteri tersebut
adalah denitrifier Pseudomonas spp., organisme pendegradasi BTEX
dan bakteri heterotrop. Tanaman juga dapat melepaskan eksudat ke
dalam lingkungan tanah yang dapat membantu menstimulasi proses
pendegradasian bahan organik, menstimulasi pertumbuhan dari spesies
baru yang mampu meningkatkan konsentrasi substrat yang dapat larut
untuk semua mikroorganisme.
Schnoor (1997) mengatakan bahwa para peneliti di laboratorium EPA,
Athena, Georgia telah menguji lima sistem enzim tanaman pada
sedimen dan tanah yaitu dehalogenase, nitroreduktase, peroksidase,
laccase dan nitrilase. Enzim dehalogenase penting pada reaksi
deklorinasi pada klorinasi hidrokarbon. Nitroreduktase dibutuhkan
pada langkah pertama untuk mendegradasi nitro aromatik, pada saat
enzim laccase bergantian untuk memecahkan struktur cincin aromatik
pada kontaminan organik. Peroksida dan nitrilase penting pada reaksi
oksidasi. Mereka juga telah mengkarakterisasikan distribusi berat
molekul eksudat organik dari sistem akar pohon poplar hibrida.
eksudat meliputi rantai pendek asam organik, fenolik dan konsentrasi
kecil dari komponen berat molekul tinggi (enzim dan protein).
3) Fitoekstraksi
Fitoekstraksi adalah suatu proses dimana tanaman mengakumulasi
kontaminan pada daun atau tunas untuk selanjutnya dipanen secara
periodik. Teknik fitoekstraksi secara lebih jelas diterangkan melalui
Gambar 3. Proses paska panen dari kontaminan dapat dilakukan
melalui ekstraksi secara termal dengan mikroba atau secara kimia.
Fitoekstraksi terutama ditujukan untuk kontaminan dalam bentuk
logam berbahaya seperti Cd dan Hg. Perhitungan ekonomi
menunjukkan bahwa tanaman yang digunakan harus mampu
mengakumulasi logam berat paling tidak 1-2% dari berat kering. Hal
mengakumulasi logam berat sekitar 10-5–10-2 % dari berat kering (Cunningham et al 1995).
Saat ini hanya dikenal beberapa spesies tanaman yang mampu menjadi
hiperakumulator logam berat. Sebagai contoh adalah
Sebertia accuminata yang mampu mengakumulasi 25 % nikel per
berat kering dan Thlaspi caerulescens yang dapat mengakumulasi seng
sampai 4 % tanpa adanya kerusakan jaringan. Namun aplikasi dari
tanaman hiperakumulator logam berat tersebut telah mengalami
kesulitan karena 3 hal yaitu (1) hiperakumulator seringkali hanya
mengakumulasi elemen tertentu; (2) kebanyakan dari hiperakumulator
tumbuh lambat dan mempunyai biomassa rendah; (3) kebanyakan
hiperakumulator adalah tanaman langka yang ditemukan di
tempat-tempat terpencil sehingga belum diketahui potensinya yang berkaitan
dalam hal-hal pembudidayaannya (Cunningham et al 1995).
Gambar 3 Skema fitoremediasi pada dekontaminasi tanah tercemar logam berat (Cunningham dan Lee 1995)
Teknik fitoekstraksi akan lebih bernilai dibandingkan dengan cara
tradisional apabila logam yang diekstrak merupakan logam yang
bermanfaat secara komersial seperti nikel dan tembaga. Teknik ini juga
lebih ekonomis untuk senyawa anorganik dalam bentuk volatil seperti
Menambah perbaikan tanah yang memungkinkan tanaman untuk tumbuh, mengurangi polutan
leachabilitas dan meningkatkan daya tahan tanaman Penyerapan dari akar
Penyerapan unsur kimia dan mikroba dari tanah
Proses biomassa untuk reklamasi logam/pembuangan secara aman Translokasi ke bagian atas
selenium dalam bentuk dimetil selenium karena dapat menghilangkan
tahap pemanenan dan pengolahan paska panen.
4) Fitostabilisasi
Fitostabilisasi merupakan proses dimana polutan mengalami
presipitasi, diserap dalam jaringan tanaman atau matriks tanah. Proses
ini terutama ditujukan untuk polutan dalam bentuk logam berat dan
pada lahan yanng luas. Teknik ini secara luas telah dipakai pada lahan
pertambangan dan beberapa area di kota dan industri yang tercemar.
Ada 3 kemungkinan mekanisme yanng umum terjadi pada proses
fitostabilisasi yaitu (1) reaksi redoks; (2) presipitasi kontaminan
menjadi bentuk endapan; (3) pengikatan bahan-bahan organik ke
dalam bagian lignin tanaman (Cunningham dan Ow 1996).
5) Rhizofiltrasi
Rhizofiltrasi adalah penggunaan akar tanaman untuk mengasorbsi,
mengumpulkan dan presipitasi kontaminan logam dari permukaan atau
air tanah. Akar tanaman mampu mengasorbsi secara besar timah dan
chromium dari air tanah maupun dari air yang mengalir melalui zona
akar dari vegetasi yang tumbuh padat. Potensinya untuk penanganan
kontaminan-kontaminan radionuklir mendapatkan perhatian yang
besar. Rhizofiltrasi telah dimanfaatkan oleh Phytotech® dengan menggunakan tanaman bunga matahari pada pilot project Departemen
Energi Amerika Serikat (DOE) dengan limbah uranium di Ashtabula,
Ohio serta pada air dari kolam dekat pabrik nuklir Chernobyl, di
Ukraina.
Delta yang dangkal telah didesain sebagai lahan basah dan dipelihara
sebagai sistem mikroba fakultatif dengan oksigen terlarut yang rendah
dalam sedimen. Air tanah atau air limbah dipompakan melalui sistem
ini untuk memindahkan kontaminan-kontaminan dengan menggunakan
rhizofiltrasi. Hal ini umumnya ditujukan untuk logam atau limbah
campuran, namun teknologi ini dapat juga diterapkan pada limbah
dapat diserap oleh perakaran dengan kuat dan tidak mengalami
translokasi pada derajat yang terukur (Schnoor 1997).
2.4 Bunga Matahari (Helianthus annuus L.)
Bunga matahari berasal dari Amerika Utara, bersifat perdu dan memiliki
saluran-saluran getah atau kelenjar-kelenjar minyak. Tanaman ini termasuk salah
satu tanaman industri penting penghasil minyak nabati di dunia. Tanaman bunga
matahari bersifat profandus yaitu benangsari masak terlebih dahulu sebelum
putiknya. Perkembangbiakannya melalui penyilangan antar tanaman dengan
bantuan serangga penyerbuk (Hirsinger 1990).
Menurut Tjitrosoepomo (1999), klasifikasi tanaman bunga matahari
(Helianthus annuus L.) adalah sebagai berikut:
Divisio: Plantae
Classis: Dycotyledon
Ordo: Dyallipetalae
Familia: Compositae
Genus: Helianthus
Species: Helianthus annuus L.
Bunga matahari merupakan tanaman semusim dengan masa tumbuh
3,5-4,5 bulan (McAllister dan Suan 1970). Tingginya dapat mencapai 1-6 m
dan pertumbuhannya tidak dipengaruhi oleh fotoperiodisitas
(Chapman dan Carter 1975). Pertumbuhan terbaik pada temperatur diatas 10°C,
meskipun demikian tanaman ini tahan pada suhu lebih rendah (Purseglove 1981).
Tanah bukan merupakan faktor yang mutlak bagi bunga matahari sehingga dapat
ditanam pada berbagai jenis tanah (Arnon 1972; Chapman dan Carter 1975;
Purseglove 1981). Meskipun demikian menurut Kipps (1970), hasil tertinggi
pada tanaman ini diperoleh jika ditanam pada tanah yang kaya akan unsur hara.
Tanaman ini mempunyai daun tunggal, duduk daun berhadapan, jarang,
dan tersebar. Rangkaian bunganya berbentuk cawan dengan dua macam bunga
berdasarkan kelamin yaitu bunga steril terletak di tepi, biasanya berwarna kuning
dan bunga hermaprodit yang terletak di bagian tengah, biasa berwarna hitam
kecoklatan dan bentuknya kecil. Benangsari berlekatan satu dengan lainnya
dengan satu bakal biji. Tangkai putik satu dengan dua kepala putik. Buahnya
termasuk buah kurung, bijinya berlekatan dengan dinding buah tanpa endosperma,
kuncup bunga terbungkus rapat dalam daun pembalut yang berwarna hijau
(Tjitrosoepomo 1999).
Bunga matahari sebagai tanaman fitoremediasi memiliki keunggulan.
Percobaan Rhizofiltrasi pada kolam dekat bencana nuklir di Chernobyl, Ukraina
menggunakan tanaman bunga matahari berhasil mereduksi 90 %
kontaminan-kontaminan 137Cs dan 90Sr dalam 2 minggu. Percobaan Rhizofiltrasi menggunakan tanaman bunga matahari juga diaplikasikan dalam penanganan limbah energi
Departemen Energi Amerika Serikat dengan berhasil memindahkan 95 % uranium
3. METODOLOGI
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada bulan Januari sampai Maret 2003 di
Laboratorium Mikrobiologi, Program Studi Teknologi Hasil Perikanan, Fakultas
Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.
3.2. Bahan dan Alat 3.2.1. Bahan
Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah biji bunga
matahari (Helianthus annuus) merek Yates, tanah, air, lumpur minyak dari
Balikpapan dan Lawe Lawe yang telah mengalami proses bioremediasi
menggunakan bakteri Pseudomonas aeruginosa, Arthrobacter simplex serta
mikroalga Chlorella sp, kapur, kompos, NPK, urea, serbuk gergaji, kloroform,
dan aquades.
Gambar 4 Merek biji bunga matahari yang digunakan
3.2.2. Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain autoclave,
allumunium foil, clean bench, cawan petri, gelas ukur, kertas saring, neraca
3.3. Metode Penelitian 3.3.1. Persiapan Bahan
Pada penelitian ini digunakan lumpur minyak dari Lawe Lawe dan
Balikpapan yang telah mengalami proses bioremediasi dan fitoremediasi (caisim)
dari penelitian sebelumnya (Fatmawati 2003). Gambar 5 menunjukkan tahapan
proses yang dilakukan pada lumpur minyak yang digunakan dalam penelitian ini.
Lumpur minyak
Mikrobial bioremediasi selama 120 hari
Fitoremediasi oleh bayam ( Amarathus tricolor), namun tidak berhasil tumbuh
Fitoremediasi oleh Caisim (Brassica juncea) selama 30 hari
Fitoremediasi oleh Bunga matahari (Helianthus annuus L) selama 30 hari
Gambar 5 Tahapan proses yang dilakukan pada lumpur minyak
Prosedur kerja mikrobial bioremediasi adalah sebagai berikut;
Masing-masing lumpur minyak dimasukkan dalam bak plastik dengan label K,
1A, 2A, 3A, 1B, 2B setelah ditimbang sebanyak 6 x 200 gram. Pada setiap bak
plastik tersebut ditambahkan kompos, NPK, urea, serbuk gergaji. Untuk limbah
dari Balikpapan yang belum dikapur (1A dan 1B) ditambahkan kapur. Bakteri
Pseudomonas sp. (10 ml) dan Arthrobacter sp. (10 ml) dalam media cair
dituangkan pada bak 1A, 2A, 3A, 1B, 2B. Mikroalga (Chlorella) sebanyak 10 ml
ditambahkan pada perlakuan 1B, 2B. Semua wadah ditutup dengan alumunium
foil yang telah dilubangi. Lumpur minyak dijaga kelembabannya 50-90 % dengan
Analisis kandungan minyak dilakukan dengan ekstraksi kloroform terhadap
campuran lumpur minyak pada hari ke-0 dan ke-120. Ekstrak minyak disaring
dengan kertas saring dan dikeringkan dengan udara sehingga dapat diketahui berat
minyak total (Fatmawati 2003).
3.3.2. Uji toksisitas tanah hasil remediasi mikroba
Uji toksisitas dilakukan dengan tanaman bunga matahari pada tanah yang
telah mengalami mikrobial bioremediasi selama 120 hari serta fitoremediasi oleh
tanaman bayam dan caisim selama 30 hari. Pada penelitian sebelumnya yaitu
proses fitoremediasi oleh tanaman bayam, dilakukan pencampuran lumpur
minyak (hasil mikrobial bioremediasi) dengan tanah menggunakan perbandingan
1:1. Hasil yang didapat tidak bagus (tanaman bayam tidak tumbuh), maka
dilakukan penambahan kompos, NPK, urea pada fitoremediasi oleh tanaman
caisim (Fatmawati 2003). Gambar 6 menjelaskan komposisi media pada proses
fitoremediasi dan mikrobial bioremediasi. Media pada saat fitoremediasi dengan
komposisi seperti terlihat pada Gambar 6 ini kemudian digunakan dalam uji
toksisitas tanah menggunakan tanaman bunga matahari. Tahap proses uji
toksisitas tanah dengan tanaman bunga matahari adalah sebagai berikut:
1) Pengukuran kandungan minyak awal dari keenam campuran tersebut,
yaitu perlakuan K, 1A, 1B, 2A, 2B dan 3A.
2) Masing-masing campuran tanah dibagi ke dalam 3 wadah (ulangan).
3) Setiap ulangan ditanami 3 biji tanaman bunga matahari.
4) Masing-masing perlakuan ditumbuhkan selama 30 hari.
5) Pengamatan dilakukan terhadap tinggi tanaman dan jumlah daun.
6) Pengukuran kembali kandungan minyak dalam tanah pada hari ke-30.
3.4. Analisis Data
3.4.1. Perhitungan total minyak
Penurunan total kandungan minyak ditentukan selama 30 hari. Prosentase
total kandungan minyak diplotkan terhadap waktu. Untuk mengukur kadar
Sebanyak 5 gram sampel dimasukkan ke dalam tabung reaksi. Kloroform
sebanyak 15 ml ditambahkan ke dalam tabung reaksi tersebut lalu divortex.
Sampel disaring ke dalam cawan petri dengan menggunakan kertas saring.
Sebelum dilakukan penyaringan, cawan petri kosong ditimbang beratnya (Y).
Penyaringan dilakukan 3 kali. Hasil saringan diuapkan dalam ruang asam sampai
mengering. Kemudian ditimbang beratnya (X). Berat total hidrokarbon diplotkan
terhadap waktu.
X-Y
Berat total minyak (g/100g) = x 100 gram 5 g sampel
Contoh perhitungan berat total minyak disajikan pada Lampiran 1.
3.4.2. Toksisitas tanah terhadap tanaman bunga matahari
Toksisitas lumpur minyak hasil remediasi mikroba ditentukan dengan daya
tumbuh tanaman pada campuran lumpur dengan mengukur tinggi tanaman dan
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Uji Toksisitas dengan Tanaman Bunga Matahari
Uji toksisitas adalah uji yang dilakukan untuk mengetahui daya tahan
tanaman pada media yang sudah mengalami proses bioremediasi. Hasil uji
toksisitas tanah dengan berbagai perlakuan disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Hasil uji toksisitas tanah pada berbagai perlakuan
Kandungan Minyak (g/100 g) Daya
Tumbuh
Keterangan : % menunjukkan jumlah biji yang tumbuh dari 3 biji yang ditanam dengan 3 kali
Pada Tabel 1 dapat dilihat pertumbuhan yang paling bagus adalah pada
perlakuan K dengan daya tumbuh 100 % dan perlakuan 2A dengan daya tumbuh
88 %. Pertumbuhan pada perlakuan 1A hanya 44 %, perlakuan 2B 11 %,
sedangkan pada perlakuan 1B dan 3A tidak tumbuh sama sekali. Hasil uji
toksisitas diketahui melalui kemampuan tanaman untuk dapat tumbuh secara
normal. Pada penelitian ini kemampuan tumbuh tanaman dilihat dari parameter
tinggi tanaman dan jumlah daun yang ada.
4.1.1 Tinggi tanaman
Uji toksisitas dengan tanaman bunga matahari ini, dilakukan pada lumpur
minyak yang sebelumnya telah ditanami dengan tanaman bayam dan caisim.
Keterangan simbol perlakuan disajikan pada Tabel 2.
0
Perlakuan Rem ediasi Lum pur Minyak
Ti
biji ke-1 biji ke-2 biji ke-3
Gambar 7 Tinggi tanaman bunga matahari (Helianthus annuus) setelah 30 hari
Tabel 2 Keterangan simbol perlakuan
Perlakuan
Balikpapan Balikpapan Balikpapan Balikpapan Balikpapan Lawe Lawe
NPK - - - 1% - 0,5% -
Urea - - - 1% - 0,5% -
Hasil penelitian memperlihatkan bahwa tanaman bunga matahari yang
ditanam pada media K mengalami pertumbuhan tinggi tanaman yang terbaik
dibanding dengan tanaman-tanaman yang menggunakan media lain. Hal ini
kemungkinan disebabkan karena kadar residu minyak yang rendah pada tanah.
Kadar minyak yang rendah berkorelasi dengan semakin rendahnya toksisitas
terhadap tanaman sehingga tanaman dapat tumbuh. Tabel 1 menunjukkan kadar
minyak pada awal fitoremediasi perlakuan K adalah sebesar 0,496 g/100 g, lebih
kecil dibandingkan dengan pada perlakuan lainnya yang melebihi 1 g/100 g.
Sedangkan biji bunga matahari yang ditanam pada media 1B dan 3A tidak
mengalami pertumbuhan. Hal ini disebabkan karena tingginya kadar minyak pada
awal fitoremediasi. Pada perlakuan 1B kadar minyak sebesar 3,744 g/100 g,
sedangkan pada perlakuan 3A adalah sebesar 2,624 g/100 g.
0
Perlakuan Rem ediasi Lum pur Minyak
Ti
biji ke-1 biji ke-2 biji ke-3 biji ke-4 biji ke-5 biji ke-6
Gambar 8 Tinggi tanaman caisim (Brassica juncea) setelah 30 hari (Fatmawati 2003)
Penelitian sebelumnya (Fatmawati 2003) yang menggunakan tanaman
caisim pada uji toksisitas, tampak dalam Gambar 8 perlakuan K mengalami
pertumbuhan tinggi yang relatif seragam. Sedangkan pada perlakuan O yang
merupakan tanah kontrol menunjukkan pertumbuhan (tinggi tanaman) terbaik,
akan tetapi pertumbuhan tinggi tidak seragam. Perlakuan 1A dan 2B
memperlihatkan adanya pertumbuhan tinggi yang rendah. Sementara pada
perlakuan 1B dan 3A tidak terdapat tanaman caisim yang tumbuh.
pada penelitian menggunakan tanaman bunga matahari maupun tanaman caisim
adalah perlakuan-perlakuan yang sama.
4.1.2 Jumlah daun
Gambar 9 di bawah memperlihatkan bahwa jumlah daun bunga matahari
paling banyak terdapat pada perlakuan K dan 2A. Pada perlakuan 2A jumlah
daun yang tumbuh lebih banyak dan merata per tanaman, tetapi ada 1 biji yang
tidak tumbuh. Hal ini dapat dikarenakan faktor biji tersebut yang mungkin sudah
dalam kondisi tidak bagus sehingga gagal tumbuh. Sementara pada perlakuan 3A
dan 1B sama sekali tidak ada pertumbuhan.
0
Perlakuan Rem ediasi Lum pur Minyak
J
biji ke-1 biji ke-2 biji ke-3
Gambar 9 Jumlah daun tanaman bunga matahari (Helianthus annuus) setelah 30 hari
Gambar 10 juga memperlihatkan pada perlakuan K, pertumbuhan jumlah
daun cenderung seragam. Perlakuan O sebagai kontrol, yaitu tanah biasa yang
tidak mengandung lumpur minyak menampakan pertumbuhan daun yang cukup
bagus, tetapi tidak semua biji tanaman caisim yang ditanam mengalami
pertumbuhan. Pada perlakuan 2A jumlah daun yang tumbuh serta jumlah biji
yang berhasil tumbuh hampir serupa dengan perlakuan O. Sementara perlakuan
1A dan 2B mengalami pertumbuhan jumlah daun yang terhambat, juga jumlah biji
0
Perlakuan Rem ediasi Lum pur Minyak
J
biji ke-1 biji ke-2 biji ke-3 biji ke-4 biji ke-5 biji ke-6
Gambar 10 Jumlah daun tanaman caisim (Brassica juncea) setelah 30 hari (Fatmawati 2003)
4.2. Penurunan Kadar Minyak
Hasil perhitungan total minyak selama 30 hari pada proses fitoremediasi
terdapat pada Lampiran 2 dan Gambar 11. Proses remediasi bertujuan untuk
menurunkan kadar minyak pada lumpur minyak. Pada penelitian ini digunakan
model tanaman bunga matahari karena merupakan tanaman hiperakumulator
logam berat. Tanaman bunga matahari, indian mustard, barley, crucifers dan
dandelion merupakan tipe tanaman fitoremediasi yang bekerja secara fitoekstrasi
pada media tanah yang terkontaminasi logam berat (Pb, Cd, Zn, Ni dan Cu)
(Schnoor 1997).
4.2.1 Penurunan kadar minyak dengan tanaman bunga matahari
Hasil pengamatan kandungan minyak pada hari ke-0 dan hari ke-30
menunjukkan penurunan (Gambar 11). Persentase penurunan dari masing-masing
perlakuan kemungkinan diakibatkan oleh semakin berkurangnya persediaan
nutrien (N, P, K). Nutrien sebagai sumber energi menjadi faktor pembatas dalam
proses pendegradasi senyawa hidrokarbon minyak bumi sehingga ketersediaan
nutrien harus terjaga.
Persentasi penurunan yang paling besar adalah pada perlakuan 1A. Hal ini
disebabkan karena ketersedian nutrisi yang lebih banyak yang berasal dari
penambahan kompos sebesar 1 volume tanah. Sumber N, P, K dari kompos
digunakan untuk memperbaiki struktur tanah dengan meningkatkan porositas
tanah yang menyebabkan difusi oksigen ke dalam lebih baik. Hal ini
menyebabkan mikroorganisme pendegradasi dapat bekerja optimal.
Gambar 11 Total hidrokarbon setelah 30 hari pada fitoremediasi bunga matahari
4.2.2 Penurunan kadar minyak pada proses bioremediasi dan fitoremediasi dengan tanaman caisim dan bunga matahari
Grafik kandungan minyak hasil proses bioremediasi dan fitoremediasi oleh
tanaman caisim dan bunga matahari disajikan pada Gambar 12 dan Lampiran 3.
Gambar 12 Kandungan minyak hasil bioremediasi dan fitoremediasi 0 HKT H0 pada bioremediasi mikrobial
(g/100 g)
HKT H120 pada bioremediasi mikrobial (g/100 g)
HKT fitoremediasi awal oleh caisim (g/100 g) HKT fitoremediasi antara caisim dan
bunga matahari (g/100 g)
HKT fitoremediasi akhir oleh bunga matahari (g/100 g)
Keterangan :
HKT : Hidrokarbon Total; H0 & H120 : Hari ke-0 & ke-120
Dari Gambar 12 dapat dilihat bahwa pada setiap perlakuan dalam
fitoremediasi yang menggunakan tanaman caisim mengalami penurunan kadar
minyak. Penurunan kadar minyak tertinggi dapat dilihat pada perlakuan 1A. Hal
yang sama terjadi pada fitoremediasi dengan menggunakan tanaman bunga
matahari. Pada fitoremediasi yang menggunakan tanaman caisim penurunan
kadar minyaknya sebesar 4,036 g/100 g sedangkan pada bunga matahari adalah
sebesar 0,998 g/100 g.
Penurunan kandungan minyak pada bunga matahari yang cenderung lebih
kecil dibandingkan dengan penurunan minyak pada caisim kemungkinan besar
adalah akibat semakin menipisnya keberadaan sumber nutrien seperti nitrogen,
fosfor dan kalium sebagai bahan makanan mikroorganisme pendegradasi. Hal ini
terjadi karena media yang digunakan pada bunga matahari adalah media setelah
digunakan oleh caisim.
4.2.2.1 Pertumbuhan tanaman pada perlakuan K
Kandungan minyak pada perlakuan K mengalami penurunan dari
0,496 g/100 g pada awal fitoremediasi menjadi 0,27 g/100 g pada fitoremediasi
akhir. Tanaman bunga matahari dapat tumbuh karena kandungan minyak yang
rendah di awal fitoremediasi. Hal ini dapat terlihat pada Gambar 7, Gambar 8
serta Gambar 13. Pada perlakuan ini bunga matahari mengalami daya tumbuh
yang paling bagus, karena semua biji yang ditanam tumbuh 100 % dengan jumlah
daun dan tinggi tanaman yang paling baik diantara perlakuan lainnya.
Gambar 13 Pertumbuhan tanaman bunga matahari pada perlakuan K
Pemberian kompos sebanyak 2/3 volume menambah indigenous bakteri.
terdapat dalam lumpur minyak. Bahan organik yang telah terkompos dengan baik
selain kaya akan nutrisi bagi tanaman tetapi juga berperan besar terhadap
perbaikan sifat-sifat tanah. Murbandono (1994) menjelaskan bahwa pada proses
pengomposan terjadi perubahan protein melalui amida-amida dan asam amino
menjadi amoniak. Amoniak ini dapat mengalami tiga hal yaitu digunakan oleh
mikroba untuk berkembang biak, sebagian hilang melalui penguapan dan sebagian
lagi diubah menjadi nitrat.
Pemberian kapur secara in situ juga mempengaruhi lumpur minyak
sehingga lebih optimum untuk pertumbuhan bakteri yang pada akhirnya
mempengaruhi keberhasilan proses pendegradasian minyak pada proses mikrobial
remediasi serta fitoremediasi oleh tanaman caisim dan bunga matahari. Menurut
Hakim et al. (1986), ketersediaan unsur hara yang cukup dipengaruhi oleh pH.
Beberapa unsur hara tidak tersedia pada pH yang ekstrim, dan beberapa unsur
lainnya berada pada tingkat toksik. Pada umumnya, proses mineralisasi dan
nitrifikasi berkaitan erat dengan kegiatan jasad mikro.
Pada umumnya, bakteri dan aktinomisetes berfungsi lebih baik pada tanah
mineral ber-pH sedang hingga tinggi. Kegiatan mereka berkurang bila pH turun
lebih rendah dari 5,5. Nitrifikasi dan fiksasi N berlangsung cepat pada tanah
mineral ber-pH lebih dari 5,5 (Hakim et al. 1986). Ditinjau dari segala segi, tanah
ber-pH antara 6 dan 7 merupakan tanah yang baik. Suasana biologi dan
penyediaan hara umumnya berada pada tingkat terbanyak pada kisaran pH
tersebut.
4.2.2.2 Pertumbuhan tanaman pada perlakuan 1 A
Berdasarkan Tabel 1, perlakuan 1A mengalami penurunan kadar minyak
dari 2,364 g/100 g pada awal fitoremediasi menjadi 1,366 g/100 g pada akhir
fitoremediasi. Penambahan kompos yang sebanding dengan tanah, yaitu satu
banding satu pada awal proses fitoremediasi caisim (Fatmawati 2003) paling besar
menurunkan kadar minyak, yaitu sebesar 4,036 g/100g. Penurunan kadar minyak
masih berlanjut pada proses fitoremediasi bunga matahari, yang dapat dilihat
dengan berhasil menurunkan kadar minyak paling besar yaitu sebesar
Hubungan antara bahan organik dan pertumbuhan tanaman terjadi baik
secara langsung atau tidak langsung. Bahan organik merupakan substrat alami
untuk mikroorganisme saprofitik dan secara tidak langsung memberikan nutrisi
bagi tanaman melalui kegiatan mikroorganisme tanah. Bahan organik berperan
penting dalam pembentukan agregat tanah dan yang selanjutnya menentukan
struktur tanah (Rao 1994).
Menurut Hakim et al. (1986) bahan organik akan meningkatkan daya jerap
dan kapasitas tukar kation, kation yang mudah dipertukarkan meningkat; unsur N,
P, S diikat dalam bentuk organik atau dalam tubuh mikroorganisme, sehingga
terhindar dari pencucian. Bahan organik juga berpengaruh pada biologi tanah,
yaitu dalam meningkatkan jumlah dan aktivitas metabolik organisme tanah
sehingga kegiatan jasad mikro dalam membantu dekomposisi bahan organik juga
meningkat.
Kompos yang segar masih tinggi C/N rasionya. Untuk itu, proses
penguraian perlu dilakukan untuk menurunkan C/N rasio. Aplikasi kompos
dengan C/N rasio yang masih tinggi ke tanah akan mengganggu pertumbuhan
tanaman (Ismawati 2003). Nilai C/N merupakan hasil perbandingan antara
sumber C (karbon) dengan N (nitrogen). Nilai C/N tanah sekitar 10-12. Apabila
bahan organik memiliki kandungan C/N mendekati atau sama dengan C/N tanah
maka bahan tersebut dapat digunakan atau diserap tanaman. Namun, umumnya
bahan organik yang segar mempunyai C/N yang tinggi, seperti jerami padi 50-70;
daun-daunan > 50 (tergantung jenisnya); dan kayu yang telah tua dapat mencapai
400 (Indriani 2004).
Nilai C/N tumbuhan berkisar antara 20 hingga 30, pupuk hijau dan pupuk
kandang dapat mencapai 90, sedangkan dalam tubuh organisme nilai C/N adalah 4
hingga 9. Nilai C/N tanah berada antara C/N tumbuhan segar dan jasad mikro.
Nilai C/N bahan organik menentukan reaksi dalam tanah. Bila C/N bahan organik
tinggi maka akan terjadi persaingan N antara tanaman dan mikroba, dalam hal ini
N diimobilisasi. Bila nitrifikasi baik, maka C/N akan rendah, dengan demikian
bahan organik bisa cepat habis. Untuk mempertahankan bahan organik dalam
lanjut dicirikan oleh C/N yang rendah, sedangkan C/N yang tinggi menunjukkan
dekomposisi belum lanjut, atau baru mulai (Hakim et al. 1986).
Gambar 14 Pertumbuhan tanaman bunga matahari pada perlakuan 1A
Penambahan volume kompos yang sebanding dengan volume tanah
berhasil meningkatkan penurunan kadar minyak pada proses fitoremediasi.
Namun hal ini belum cukup menurunkan kadar minyak hingga tidak bersifat
toksik pada tanaman bunga matahari sehingga pertumbuhannya terhambat.
Kemungkinan juga diakibatkan adanya persaingan hara antara mikroorganisme
dan tanaman, karena kegiatan metabolik mikroorganisme yang meningkat pada
perlakuan ini, sejalan dengan penurunan kadar minyak yang paling besar. Hal ini
mengakibatkan pertumbuhan tinggi tanaman maupun jumlah daun yang tidak
signifikan seperti tampak pada Gambar 7, 9 dan 14 meskipun penambahan
kompos sebanding dengan volume tanah.
4.2.2.3 Pertumbuhan tanaman pada perlakuan 2A
Perlakuan 2A memiliki kandungan minyak 1,25 g/100 g pada awal
fitoremediasi dan menurun menjadi 1,112 g/100 g diakhir fitoremediasi.
Rendahnya penurunan kadar minyak ini akibat rendahnya proses degradasi oleh
mikroba.
Pemberian kapur di daerah asal (insitu) berhasil menurunkan kadar
minyak cukup besar kedua setelah perlakuan K pada proses bioremediasi, yaitu
6,32 g/100 g (Fatmawati 2003). Pemberian kapur dapat meningkatkan pH yang
berpengaruh pada optimalisasi kerja bakteri. Pengapuran di daerah asal,
perlakuan bioremediasi. Hal ini dikarenakan bakteri dan aktinomisetes berfungsi
lebih baik pada tanah mineral ber-pH sedang hingga tinggi (Hakim et al. 1986).
Hasilnya terlihat pada proses bioremediasi mikrobial dari setiap perlakuan
yang mendapatkan pengapuran secara in situ, pada umumnya lebih besar dalam
menurunkan kadar minyak. Demikian pula pada perlakuan 2A, pada proses
bioremediasi mikrobial mengalami penurunan minyak sebesar 6,32 g/100 g.
Sedangkan penurunan kadar minyak oleh fitoremediasi bunga matahari hanya
sebesar 0,138 g/100 g. Hal ini diduga karena proses pendegradasian telah
berlangsung tingkat lanjut, sehingga telah mengalami penurunan dalam kerja
pendegradasian bahan-bahan organik. Kerja optimal bakteri telah terjadi saat
bioremediasi mikrobial. Hal ini mengakibatkan kadar minyak yang relatif rendah
di awal fitoremediasi sehingga pertumbuhan biji tanaman bunga matahari
mencapai 88 %. Dengan pertumbuhan jumlah daun serta tinggi tanaman yang
cukup bagus, seperti terlihat dari Gambar 7, 9 dan 15.
Gambar 15 Pertumbuhan tanaman bunga matahari pada perlakuan 2A
Menurut Sarief (1986) pengapuran dilakukan untuk menurunkan ion
hidrogen dalam tanah sehingga dapat meningkatkan pH tanah, mengurangi dan
meniadakan racun Al. Pengapuran berpengaruh baik terhadap agregasi partikel
tanah, aerasi dan perkolasi. Penambahan kompos sebanyak ½ volume
berinteraksi dengan kapur sehingga lebih meningkatkan granulasi dan
memperkokoh ikatan antar partikel tanah.
Menurut Indriani (2004) kompos mempunyai beberapa sifat yang
menguntungkan, antara lain; (1) memperbaiki stuktur tanah berlempung sehingga
berderai, (3) menambah daya ikat air pada tanah, (4) memperbaiki drainase dan
tata udara dalam tanah, (5) mempertinggi daya ikat tanah terhadap zat hara,
(6) mengandung hara yang lengkap walaupun jumlahnya sedikit, (7) membantu
proses pelapukan bahan mineral, (8) memberi ketersediaan bahan makanan bagi
mikroba, (9) menurunkan aktifitas mikroorganisme yang merugikan.
Murbandono (1994) menjelaskan bahwa dalam tumpukan bahan-bahan
organik pada kompos selalu terjadi berbagai perubahan yang dilakukan oleh jasad
renik dalam tanah. Perubahan bahan-bahan itu antara lain; (1) penguraian hidrat
arang, selulosa, hemiselulosa, dan lain-lain menjadi CO2 dan air, (2) penguraian
zat putih telur, melalui amida dan asam amino menjadi amonia, CO2 dan air,
(3) pengikatan beberapa jenis unsur hara dalam tubuh mikroorganisme, terutama
N disamping P dan K dan lain-lain akan terlepas kembali jika jasad itu mati,
(4) pembebasan unsur hara dari senyawa organis menjadi senyawa anorganis yang
tersedia bagi tumbuhan, (5) penguraian lemak dan lilin menjadi CO2 dan air.
4.2.2.4 Pertumbuhan tanaman pada perlakuan 3A
Pada perlakuan ini kadar minyak menurun dari 2,624 g/100 g di awal
fitoremediasi menjadi 2,502 g/100 g di akhir fitoremediasi. Selama proses
fitoremediasi, perlakuan 3A tidak mengalami penurunan kadar minyak yang
berarti, hanya mengalami penurunan sebesar 0,122 g/100 g, paling rendah
diantara perlakuan lainnya. Hal ini diduga karena tidak ditambahkannya kapur.
Nilai pH mempengaruhi ketersediaan beberapa hara (N,P, K, Ca, Mg dan unsur
mikro) yang dibutuhkan biologi tanah sehingga mikroorganisme lebih mudah
memperoleh energi dan materi dalam jumlah banyak. Nilai pH juga
mempengaruhi kelarutan unsur yang beracun seperti Al dan Mn. Sejalan dengan
hal itu, populasi dan aktivitas mikroorganisme pun meningkat dengan
penambahan kapur (Hakim 1986).
Pemberian kompos sebesar 1/3 volume campuran tanah belum dapat
memenuhi nutrisi tanaman. Tingginya kadar minyak di awal fitoremediasi juga
diduga bersifat toksik pada tanaman sehingga tidak ada biji tanaman bunga
4.2.2.5 Pertumbuhan tanaman pada perlakuan 1B
Kadar minyak pada perlakuan ini menurun dari 3,744 g/100 g menjadi
2,996 g/100 g di akhir fitoremediasi yaitu mengalami penurunan sebesar
0,748 g/100 g. Penurunan ini merupakan penurunan kadar minyak terbesar kedua
pada fitoremediasi bunga matahari. Pada perlakuan ini proses pendegradasian
oleh bakteri masih berlanjut atau masih pada tahap awal. Hal ini ditandakan
dengan adanya penurunan kadar minyak yang cukup besar dibanding perlakuan
lainnya sejak fitoremediasi caisim yang terus berlangsung hingga fitoremediasi
oleh tanaman bunga matahari.
Tidak adanya tanaman bunga matahari yang tumbuh diduga karena kadar
minyak yang sebesar 2,996 g/100 g masih pada level toksik bagi tanaman,
meskipun telah mengalami penurunan cukup besar. Pengapuran yang hanya
dilakukan di laboratorium (secara ex situ) berakibat masih tingginya kadar minyak
setelah bioremediasi mikrobial. Hal ini otomatis membuat kadar minyak pada
awal fitoremediasi masih tinggi.
Pada waktu mikroorganisme tumbuh dan berkembang biak pada sampah
organik (dalam hal ini hidrokarbon), digunakan karbon untuk menyusun bahan
selular sel-sel mikroba dengan membebaskan karbon dioksida, metana, dan
bahan-bahan lain yang mudah menguap (Gambar 16). Dalam proses ini,
mikroorganisme juga mengasimilasi nitrogen, fosfor, kalium dan belerang yang
terikat di dalam protoplasma sel. Oleh karena itu rasio-rasio C/N, C/P, C/K atau
C/S di dalam tanah ditentukan oleh sejauh mana bahan organik dimanfaatkan oleh
mikroorganisme tanah yang tergantung pada kandungan oksigen dan biomassa
mikroba pada tahap dekomposisi itu.
Pendegradasian terjadi melalui tahap mineralisasi dengan pengubahan
kompleks organik dari suatu unsur menjadi bentuk anorganiknya. Proses
berikutnya ialah imobilisasi yang meliputi pengambilan C, N, P dan S. Pada
perlakuan ini kemungkinan telah terjadi imobilisasi oleh mikroba. Sehingga
4.2.2.6 Pertumbuhan tanaman pada perlakuan 2B
Tabel 1 menunjukkan kandungan minyak sebesar 1,964 g/100 g di awal
fitoremediasi dan menurun menjadi 1,438 g/100 g pada akhir fitoremediasi.
Perlakuan ini menurunkan kadar minyak hingga 0,526 g/100 g. Jumlah biji yang
berhasil tumbuh pada perlakuan ini hanya sebesar 11 % dengan pertumbuhan
tinggi tanaman dan jumlah daun yang tidak terlalu bagus.
Gambar 17 Pertumbuhan tanaman bunga matahari pada perlakuan 2B
Pendegradasian terjadi melalui tahap mineralisasi dengan pengubahan
kompleks organik dari suatu unsur menjadi bentuk anorganiknya. Proses
berikutnya ialah imobilisasi yang meliputi pengambilan C, N, P dan S. Pada
Tumbuhan Hewan
Lignin, lemak, lilin, resin dan sebagainya (resistansi terhadap
serangan mikroba) Sisa-sisa organik
Karbohidrat dan protein (peka serangan mikroba)
1. Mineralisasi menjadi CO2, NH4, NO3 dan NO2
2. Imobilisasi C, N, P dan S dalam sel-sel mikroba
Humus
Proses oleh mikroba
perlakuan ini kemungkinan telah terjadi imobilisasi oleh mikroba. Dari titik
pandang agronomi, imobilisasi mengurangi ketersediaan nutrien untuk
pertumbuhan tanaman, intensitasnya berhubungan dengan biomassa total mikroba
pada waktu tertentu (Rao 1994).
Ada juga pengaruh dari hanya ditambahkanya pupuk anorganik. Pupuk
organik berperan dalam mempertahankan dan meningkatkan sifat fisik tanah,
mempertahankan dan meningkatkan sifat biologis tanah, secara terbatas juga
mempertahankan atau meningkatkan sifat kimia tanah. Fungsi pupuk organik
berkaitan dengan perannya sebagai penahan dan peningkat fungsi fisik tanah
antara lain sebagai berikut: sebagai pengatur kelembaban tanah; sebagai pengatur
sirkulasi oksigen di dalam tanah; mempermudah penetrasi air, akar; juga sebagai
sumber unsur-unsur mikro (Suriawiria 2002).
Pada kelembaban, kadar air dan kadar oksigen yang terjaga, proses
kehidupan dalam tanah dapat berlangsung dengan baik. Mudahnya penetrasi akar
juga menyebabkan tanaman mudah untuk mengambil nutrien. Berdasarkan
Suriawiria (2002), pupuk organik meningkatkan efisiensi penyerapan unsur hara
pada tanaman. Penambahan NPK 0,5 % dan Urea 0,5 % belum mampu
5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Tanaman bunga matahari dapat tumbuh pada tanah dengan kandungan
minyak maksimum 2,364 g/100 g yaitu pada perlakuan 1A dengan komposisi
1 volume tanah hasil remediasi : 1 volume kompos. Penambahan pupuk organik
memberikan hasil yang lebih baik dari penambahan urea. Tanaman umumnya
dapat tumbuh pada media yang telah mengalami pengapuran secara in situ
daripada pengapuran sebanyak 5 % secara ex situ. Pada kadar minyak yang
tinggi, tanaman tidak dapat tumbuh.
5.2 Saran
Berikut adalah beberapa hal yang perlu dilakukan pada kajian lebih lanjut
mengenai uji toksisitas ini:
1. Perlu pengukuran sifat- sifat fisik dan kimia tanah sebelum dan setelah
bioremediasi.
2. Perlu dilakukan penghitungan C, N, P, K di dalam tanah.
3. Perlu dilakukan pengukuran logam berat pada tanaman dan campuran
tanah.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2003. Accessed September 9th, 2005 at
http://ei.cornell.edu/biodeg/bioremed/html.
Arnon I. 1972. Crop Production in Dry Regions.Volume ke-2. London: Leonard Hill. 638p.
Chapman SR, Carter LP. 1975. Crop Production. San Fransisco: W.H. Freeman dan co. 556p.
Citroreksoko P. 1996. Pengantar bioremediasi. Di dalam Prosiding Pelatihan
Dan Lokakarya Peranan Bioremediasi dalam Pengelolaan Lingkungan.
Cibinong: LIPI/BPPT/HSF. Hlm 1-11.
Cookson JT.Jr. 1995. Bioremediation Engineering, Design and Application. United States: McGraw Hill. Inc.
Cunningham SD, Lee CR. 1995. Phytoremediation: plant-based remediation of contaminated soils and sediments. Di dalam Skipper HD, Turco RF, editor. Bioremediation Science and Applications. Madison, Wisconsin, USA: Soil Science Society of America, Inc. American Society of Agronomy, Inc. Crop Science Society of America, Inc. pp. 145-156
---, Berti WR, Huang JW. 1995. Phytoremediation of contaminated soils. Trends in Biotechnology. 13: 248-252.
---, Ow DW. 1996. Promises and prospect of phytoremediation.
Plant Physiology. 110:715-719.
Fatmawati F. 2003. Kajian penggunaan tanaman bayam (Amaranthus tricolor) dan caisim (Brassica juncea) untuk uji toksisitas hasil remediasi lumpur minyak [skripsi]. Bogor: Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.
Hakim N,Nyakpa MY, Lubis AM, Nugroho SG, Saul MR, Diha MA, Hong GB,
Bailey HH. 1986. Dasar-dasar Ilmu Tanah. Lampung: Penerbit
Universitas Lampung.
Hardjowigeno S. 1995. Ilmu Tanah. Jakarta: AkaPress.
Indriani YH. 2004. Membuat Kompos Secara Kilat. Jakarta: Penebar Swadaya.
Ismawati E. 2003. Pupuk Organik. Jakarta: Penebar Swadaya.
Jordahl J, Foster L, Alvarez PJ, Schnoor J. 1997. Effect of hybrid poplar trees on microbial populations important to hazardous waste bioremediation.
Kipps MS. 1970. Production of Field Crops. Sixth ed. New York: Tata McGraw Hill Publ.Co.ltd. 788p
.
McAllister JE, Swan IF. 1970. Sunflower on darling dowms. Agric. J 96(2): 381-384.
Meahger RB. 2000. Phytoremediation of toxic elemental and organic pollutant.
Current Opinion in Plant Biology 3: 153-162.
Miller RK. 1996. Ground-Water Remediation Technology Analysis Center. Technology Overview Report. TO-96-03.
Murbandono L. 1994. Membuat Kompos. Jakarta: Penebar Swadaya.
Murtadho D, Said EG. 1988. Penanganan dan Pemanfaatan Limbah Padat.
Jakarta: Medyatama Sarana Perkasa.
Purseglove JW. 1981. Tropical Crop Dicotyledons. Volume ke-1 dan 2.
Singapore: English Language Book. Soc. & Longman.
Rao SNS. 1994. Mikroorganisme Tanah dan Pertumbuhan Tanaman. Jakarta: UI Press.
Sarief ES. 1986. Kesuburan dan Pemupukan Tanah Pertanian. Bandung:
Pustaka Buana.
Schnoor JL. 1997. Phytoremediation. Technology Evaluation Report. TE-98-01.
Subroto MA. 1996. Fitoremediasi. Di dalam Prosiding Pelatihan Dan Lokakarya
Peranan Bioremediasi dalam Pengelolaan Lingkungan. Cibinong:
LIPI/BPPT/HSF. hlm 52-69.
Suriawiria U. 2002. Pupuk Organik Kompos dari Sampah. Bandung:
Humaniora Utama Press.
Syakti AD. 23 Oktober 2004. Bioremediasi lingkungan. Republika: 4 (kolom 2-5).
Tjitrosoepomo G. 1999. Taksonomi Tumbuh-Tumbuhan (Spermatophyta).
Yogyakarta: UGM Press. 479 hal.
Udiharto M. 1996. Bioremediasi Minyak Bumi. Di dalam Prosiding Pelatihan Dan Lokakarya Peranan Bioremediasi dalam Pengelolaan Lingkungan.
