ABSTRAK
Respon Non Spesifik Biomassa Nannochloropsis sp. yang Terkontaminasi Logam Berat Pb2+
Oleh
Aldian T. Utama
Selain karena proses alami pengkristalan timbal di udara, timbal dapat masuk kedalam ekosistem perairan karena aktivitas manusia. Timbal adalah salah satu logam berat yang bersifat toksik di lingkungan perairan yang belum diketahui secara spesifik pengaruhnya terhadap Nannochloropsis sp.. Berdasarkan penelitian-penelitian yang telah dilakukan sebelumnya diketahui bahwa Nannochloropsis sp. adalah salah satu fitoplankton yang dapat menyerap logam berat. Tujuan penelitian adalah untuk mengetahui dampak dari akumulasi logam berat terhadap kelimpahan dan diameter Nannochloropsis sp.. Penelitian dilakukan pada bulan Juli 2011 di BBPBL Hanura Lampung. Data yang diperoleh diamati menggunakan regresi linier untuk mengetahui hubungan antara timbal dengan kelimpahan Nannochloropsis sp. dan timbal dengan diameter Nannochloropsis sp.. Hasil penelitian menunjukkan bahwa bahwa penambahan Pb2+ sebanyak 0,25mg/l memberikan pengaruh nyata yang menurunkan rata-rata diameter sel Nannochloropsis sp. dan Pb2+ pada kondisi alami memiliki kepadatan yang lebih rendah daripada penambahan Pb2+.
ABSTRACT
Non-Specific Responses of Nannochloropsis sp. Biomass Contaminated By Heavy Metal Pb2+
By
Aldian T. Utama
Besides being natural process of lead crystallization in the air, lead (Pb2+) can get into the aquatic ecosystem due to human activities. Lead is one of toxic heavy metal in aquatic environments with unknown specific effects in Nannochloropsis sp. Based on previously studies, known that Nannochloropsis sp.is one of phytoplankton that can absorbs heavy metals. The aim of this study was to determine the effect of heavy metal accumulation on the abundance and the cell diameter of Nannochloropsis sp.. The research was conducted on July 2011 in BBPBL Hanura Lampung. The obtained data were observed using linear equation model to determine the relationship between the lead with the abundance of Nannochloropsis sp. and the lead with the cell diameter of Nannochloropsis sp.. The results showed that Pb2+ addition 0,25 mg/l tend to decreased cell diameter of Nannochloropsis sp.. Nannochloropsis sp. in natural Pb2+ condition had lower abundance than in Pb2+ addition.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Nannochloropsis sp.
1. Klasifikasi dan Morfologi Nannochloropsis sp.
Nannochloropsis sp. adalah salah satu jenis fitoplankton dari golongan Chlorophyta yang
dapat melakukan fotosintesis. Menurut Dewi (2003), klasifikasi Nannochloropsis sp. adalah
sebagai berikut:
Kingdom : Chromista
Filum : Heterokonta
Kelas : Eustigmatophyceae
Sub-kelas : Bacillariophycideae
Genus : Nannochloropsis
Species : Nannochloropsis sp. Gambar 1. Nannochloropsis sp.
Nannochloropsis sp. mempunyai bentuk sel bulat memanjang, diameter sel berkisar antara
2-4 mikron, memiliki kloroplas yang mengandung klorofil a dan c serta pigmen fucoxanthin
(Dewi, 2003).
Menurut Wahyuni, 2001 dalam Muliono, 2004 morfologi sel Nannochloropsis sp. dapat
dilihat secara keseluruhan mengikuti standar kegiatan BBBPL dengan kriteria sebagai
Sel sehat : Dinding sel tidak bergerigi, inti sel berbentuk lonjong, berwarna hijau,
Kandungan yang terdapat di dalam tubuh Nannochloropsis sp. adalah sebagai berikut:
Tabel 1. Kandungan vitamin dalam tubuh Nannochloropsis sp. (Borowitzka, 1988).
Kandungan Vitamin Kandungan Karatenoid
2. Reproduksi Nannochloropsis sp.
Nannochloropsis sp. bereproduksi dengan membentuk dua sampai delapan sel anak
didalam sel induk yang kemudian akan dilepaskan pada lingkungan. Reproduksi sel diawali
dengan pertumbuhan sel yang membesar, selanjutnya terjadi peningkatan aktivitas sintetis
untuk persiapan pembentukan sel anak yang merupakan tingkat pemasakan awal. Tahap
berikutnya terbentuk sel induk muda yang merupakan tingkat pemasakan akhir yang akan
disusul dengan pelepasan sel anak (Isnansetyo dan Kurniastuty, 1995 dalam Kartikasari,
2010.
1. Fase lag, ditandai dengan peningkatan populasi yang tidak nyata. Fase ini disebut sebagai
fase adaptasi terhadap kondisi lingkungan.
2. Fase eksponensial, ditandai dengan pesatnya laju pertumbuhan hingga kelimpahan
populasi meningkat beberapa kali lipat.
3. Fase pengurangan pertumbuhan, ditandai dengan terjadinya penurunan petumbuhan jika
dibandingkan dengan fase eksponensial.
4. Fase stasioner, fase dimana laju pertumbuhan seimbang dengan laju kematian.
5. Fase kematian ditandai dengan laju kematian yang lebih tinggi dari laju pertumbuhan
sehingga kelimpahan populasi berkurang (Dewi, 2003).
Kurva Pertumbuhan Nannochloropsis sp. dapat dilihat pada gambar 2.
Keterangan: 1. Fase Lag
3. Fase Pengurangan Pertumbuhan 4. Fase stasioner 5. Fase Kematian
Gambar 2. Kurva pertumbuhan Nannochloropsis sp. (Dewi, 2003).
B. Logam Berat Timbal (Pb2+)
Alga dapat dimanfaatkan sebagai bioindikator logam berat karena dalam proses
pertumbuhannya, alga membutuhkan beberapa jenis logam sebagai nutrien alami, sedangkan
ketersediaan logam dilingkungan sangat bervariasi. Suatu lingkungan yang memiliki tingkat
kandungan logam berat yang melebihi jumlah yang diperlukan, dapat mengakibatkan
pertumbuhan alga terhambat, sehingga dalam keadaan ini eksistensi logam dalam lingkungan
adalah polutan bagi alga (Bachtiar, 2007).
Kebutuhan akan benda-benda yang bersifat logam tidak dapat dipisahkan dari kehidupan
sehari-hari seperti alat-alat perlengkapan rumah tangga. Beberapa unsur logam yang sangat
dibutuhkan oleh makhluk hidup untuk mempertahankan kehidupannya misalnya logam besi
(Fe). Unsur ini berkaitan dengan hemoglobin yang berfungsi sebagai pengikat oksigen (O2)
dalam darah. Berbeda dengan logam biasa, logam berat menimbulkan efek-efek khusus pada
makhluk hidup yaitu keracunan. Salah satu bahan logam berat yang dapat menimbulkan
gangguan kesehatan adalah Timbal (Pb2+) (Ghalib dkk, 2002).
Pb2+ dan persenyawaannya dapat berada di dalam badan perairan secara alamiah dan
melalui pengkristalan Pb2+ di udara dengan bantuan air hujan. Selain itu proses korofikasi
dari bantuan mineral akibat hempasan gelombang dan angin (Ghalib dkk, 2002).
Badan perairan yang telah kemasukan senyawa atau ion-ion Pb2+ akan menyebabkan
jumlah Pb2+ yang ada melebihi konsentrasi yang dapat menyebabkan kematian bagi biota
perairan tersebut. Konsentrasi Pb2+ yang mencapai 188 mg/l dapat membunuh ikan-ikan di
perairan (Ghalib dkk, 2002).
Alga mempunyai kemampuan yang cukup tinggi dalam mengabsorbsi logam berat
karena di dalam alga terdapat gugus fungsi yang dapat melakukan pengikatan dengan ion
logam. Gugus fungsi tersebut terutama gugus karboksil, hidroksil, amina, sulfudril imadazol,
III. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan di Balai Besar Pengembangan Budidaya Laut (BBPBL) Hanura
Lampung pada bulan Juni 2011.
B. Materi Penelitian
1. Biota Uji
Biota uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah Nannochloropsis sp. yang
dikultur dengan skala laboratorium di BBPBL dengan kelimpahan 7x 106 sel/ml.
2. Media Uji
Media yang dipergunakan dalam kultur Nannochloropsis sp. berbentuk cair atau
larutan yang tersusun dari senyawa kimia (pupuk) yang merupakan sumber nutrien untuk
keperluan hidup. Pupuk yang akan digunakan dalam penelitian adalah TMRL. Adapun
komposisi pupuk TMRL disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Komposisi pupuk TMRL skala laboratorium
No Bahan kimia Komposisi Pupuk TMRL
1 Sumber : Balai Besar Pengembangan Budidaya Laut, Lampung
3. Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah akuarium 3 buah ukuran 100 L,
GF/F 4,7 mm, alat uji kandungan logam berat (AAS). Sedangkan bahan yang digunakan
adalah fitoplankton Nannochloropsis sp., air laut steril, pupuk TMRL dan PbCl2 0,25 mg/L.
C. Prosedur Penelitian
Berikut adalah tahapan-tahapan yang akan dilalui dalam penelitian.
Gambar 3.Tahapan metodologi penelitian
1. Persiapan Penelitian
Tahap awal dilakukan dengan menyiapkan seluruh perangkat bahan dan alat yang
akan digunakan selama penelitian, bahan ataupun peralatan yang dipergunakan di dalam
kultur Nannochloropsis sp., harus dalam keadaan steril. Sterilisasi peralatan dan bahan yang Persiapan media kultur
Kultur Nannochloropsis & pengukuran Salinitas, pH, DO dan suhu media
ya
Tidak
Fase Pertumbuhan
Mulai
Fase stasioner
Identifikasi Pb2+
Pengamatan morfologi tubuh
akan digunakan dilakukan dengan mensterilkan air laut yang telah ditampung pada bak yang
dilengkapi dengan perangkat ultra violet (UV). Air laut yang akan digunakan terlebih dahulu
disterilisasi dengan cara diberi penyinaran UV setelah itu air akan kembali disaring melalui
filter khusus yang memiliki kerapatan mencapai 10 mikrometer yang bertujuan untuk
menyaring agar tidak ada zooplankton yang ikut masuk ke dalam media budidaya.
2. Pembuatan Media Kultur Nannochloropsis sp.
Menurut Chen dan Shety (1991) dalam Kartikasari (2010), pertumbuhan dan
perkembangbiakan Nannochloropsis sp. memerlukan berbagai nutrien yang diabsorbsi dari
luar (media). Hal tersebut berarti ketersediaan unsur hara makro dan mikro dalam media
tumbuhnya mutlak diperlukan, adapun makro nutrien yang diperlukan oleh Nannochloropsis
sp. adalah N, P, Fe, K, Mg, S dan Ca sedangkan unsur mikro yang dibutuhkan H2BO3,
MnCl3, ZnCl2, CoCl2, (NH4)6Mo7O24H2O dan CuSO4 H2O.
D. Penelitian Pendahuluan
Penelitian pendahuluan adalah kultur Nannochloropsis sp. dilakukan tanpa
penambahan Pb2+ pada media. Tujuannya untuk meminimalisir kesalahan-kesalahn yang
mungkin akan terjadi pada penelitian yang sebenarnya.
Pada kultur skala laboratorium, media kultur dipupuk dan diaerasi selama setengah
jam terlebih dahulu sebelum biota dibiakkan dengan kelimpahan 7 x 106 sel/ml
Sebelum melakukan kultur air laut yang akan digunakan disterilkan terlebih dahulu
dan diberi aerasi. Setelah air disterilkan selanjutnya dimulai kultur dengan bibit yang berasal
dari kultur skala laboratorium.
Nannochloropsis sp. ditempatkan pada akuarium ukuran 100 L tanpa diberi Pb2+ lalu
penelitian tingkat kesalahan dapat diminimalisir. Penelitian pendahuluan ini dilakukan dalam
waktu 1 minggu. Parameter yang diamati adalah kelimpahan dari Nannochloropsis sp..
Pengamatan dilakukan setiap 6 jam sampai kelimpahannya mulai menurun yang menandakan
bahwa Nannochloropsis sp. sudah mencapai fase kematian.
E. Pelaksanaan Penelitian
Mikroalga Nannochloropsis sp. yang akan digunakan dikultur dalam akuarium ukuran
100 L dengan menggunakan media TMRL. Pemberian Pb2+ dilakukan pada awal siklus hidup
dari Nannochloropsis sp.. Dosis pemberian Pb2+ adalah 0,25 mg/l. Penelitian menggunakan 3
buah akuarium ukuran 100 L, dengan rincian 2 buah akuarium diberi Pb2+ sebagai perlakuan
dan akuarium yang lainnya tidak diberi Pb2+ yang dimaksudkan sebagai kontrol.
F. Parameter
1. Kualitas air (Salinitas, pH, suhu dan DO Media Kultur)
Pengukuran salinitas, pH, suhu dan DO air media TMRL menggunakan
refraktometer, pH meter, thermometer dan DO meter. Pengukuran parameter tersebut
dilakukan dua kali sehari (09.00 dan 15.00 WIB) sejak biota di tempatkan di media kultur
sampai kultur selesai dilakukan.
1.1 Salinitas
Salinitas optimal sebagai media pertumbuhan Nannochloropsis sp. adalah 25-35 ppt.
1.2 pH
Nannochloropsis sp. dapat tumbuh baik pada kisaran pH 8-9. pH mempengaruh
aktivitas gugus fungsional alga yang berhubungan dengan proses penyerapan logam
K1+K2+K3+K4+K5 X 25 X104 sel/ml
5 1.3 Suhu
Nannochloropsis sp. mempunyai toleransi temperatur mencapai 400 C tetapi tidak
tumbuh normal. Bila temperatur kurang dari 160 C pertumbuhannya lambat,
sedangkan bila lebih dari 400 C akan terjadi kematian. Sedangkan suhu 20-350 C
tidak mempengaruhi penyerapan logam berat. Temperatur optimal pertumbuhan
Nannochloropsis sp. berkisar antara 25-300 C (BBPBL, 2007).
2. Penghitungan Kelimpahan Nannochloropsis sp.
Pertumbuhan fitoplankton ditandai dengan pertambahan kelimpahan fitoplankton
yang dikultur. Kelimpahan dihitung menggunakan haemocytometer dengan bantuan
mikroskop.
Cara menghitung kelimpahan Nannochloropsis sp. adalah sebagai berikut:
1. Sampel air media diambil sebanyak 1 ml dengan pipet
2. Sampel air diteteskan pada Haemacytometer, lalu amati dibawah mikroskop
3. Hitung dengan cara mengambil 5 titik, rata-ratakan kemudian kalikan dengan 25 kotak
dikalikan 104.
Perhitungan jumlah Nannochloropsis sp. dilakukan dengan menggunakan
haemocytometer dibawah microskop dengan pembesaran 10 x 10 dengan menggunakan
rumus yang dikembangkan oleh BBPBL:
K1-K5 = jumlah Nannochloropsis sp. dalam kotak hitungan ke 1 s/d 5
Penghitungan laju pertumbuhan dilakukan untuk mengetahui kenaikan atau
penurunan laju pertumbuhan pada Nannochloropsis sp. dan mengetahui waktu yang
diperlukan dalam tiap fase.
Laju pertumbuhan dapat dihitung dengan rumus :
Keterangan :
Kt+1 = kelimpahan pada saat (t+1)
Kt = kelimpahan pada saat t
Δt = rentang waktu pengamatan
4. Pengukuran Diameter Sel Nannochloropsis sp.
Diameter sel Nannochloropsis sp. diamati setiap 6 jam bersamaan dengan
pengamatan kelimpahan, pengamatan ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh kandungan
Pb2+ terhadap diameter tubuh Nannochloropsis sp.. Diameter tubuh Nannochloropsis sp.
diambil sampel sebanyak 30 individu secara acak dari ketiga akuarium, yang kemudian akan
dirata-ratakan panjang diameternya. Sehingga akan terlihat perbedaan diameter antara
Nannochloropsis sp. yang diberi penambahan Pb2+ dengan yang tidak diberi penambahan
Pb2+.
5. Pengukuran Logam Berat Pb2+ Dalam Media
Pengukuran logan berat Pb2+ dilakukan dengan mengambil sampel air kultur
sebanyak 500 ml yang selanjutnya akan di uji dengan menggunakan metode AAS (Atomic
Absorption Spectrometry). Laju pengikatan logam berat Pb2+ diperoleh dari hasil pengukuran
kandungan logam berat dilakukan dengan menggunakan AAS yang didasarkan pada hukum
Lambert_Beer, yaitu banyaknya sinar yang diserap oleh sampel akan berbanding lurus
dengan konsentrasinya. Persamaan garis antara sampel dan absorbansi berupa persamaan
garis lurus dengan koefisien arah yang positif, Y= aX + b. Kadar logam berat dalam sampel
diperoleh dengan memasukan nilai absorbansi larutan sampel ke dalam persamaan garis lurus
dari larutan standar. Nilai kandungan logam berat Pb2+ yang telah berikatan dengan kedua
residu asam amino selanjutnya diplotkan terhadap waktu pengamatan sebagai persamaan
regresi.
Pada penelitian tersebut digunakan satu perangkat alat AAS tipe AA 300 P buatan
Varian Techtron, Australia, gelas beker 50 ml, labu ukur 10 ml, vial polietilen ukuran 5 ml,
digunakan untuk analisis, dicuci dengan sabun kemudian dibilas dan dibersihkan dengan
akuades. Peralatan dan wadah yang sudah bersih direndam dalam asam nitrat 1 : 3 selama 24
jam, kemudian dibilas dengan akuatrides 3 - 4 kali sampai diperoleh pH air bilasan normal
(pH 7). Hasil pencucian dikeringkan dalam oven dan dipanaskan pada suhu 50 - 60°C.
Setelah kering, alat ini dimasukkan dalam kantung plastik dan disimpan dalam ruang bebas
debu. Bagan pengujian logam berat dapat dilihat dalam Gambar 4.
.
6. Analisis Data
Data yang diperoleh dari parameter-parameter yang diamati akan diolah dengan
menggunakan persamaan regresi linier sebagai berikut:
Y= aX + b
dengan hubungan korelasi yang dimisalkan dengan Y dan X
Y = Kelimpahan plankton Nannochloropsis sp.
X = Konsentrasi Pb2+ dalam media kultur
a, b = Nilai Konstanta
Setelah itu dihitung nilai t hitung, koefisien korelasi (r) dan koefisien determinasi (R2)
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa
penambahan Pb2+ sebanyak 0,25mg/l memberikan pengaruh nyata terhadap
penurunan rata-rata diameter sel Nannochloropsis sp.. Diameter sel Nannochloropsis
sp. dengan perlakuan penambahan Pb2+ sebesar 2,039286 mikrometer dan dengan
Pb2+ alami sebesar 2,185714 mikrometer. Sedangkan kelimpahan tidak dipengaruhi
secara nyata oleh konsentrasi Pb2+ dalam media. Kelimpahan Nannochloropsis sp.
yang diberi perlakuan penambahan Pb2+ 14,53357 x 106 sel/ml sedangkan dengan
Pb2+ alami sebesar 13,41786 x 106 sel/ml. Terlihat bahwa diameter sel lebih sensitif
dibandingkan kelimpahan untuk dijadikan acuan dalam proses bioremediasi.
A. Saran
Saran yang diajukan adalah pengamatan sebaiknya dilakukan menggunakan Pb2+
dengan kisaran lebih bervariatif dengan konsentrasi 0,1-8 mg/l sesuai ambang batas
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Nannochloropsis sp ...5
2. Kurva pertumbuhan Nannochloropsis sp. ... 8
3. Tahapan metodologi penelitian ...11
4. Bagan pengujian logam berat Pb2+ ...18
5. Kelimpahan Nannochloropsis sp ...20
6. Konsentrasi logam berat Pb2+ di dalam media ...25
7. Akumulasi Pb2+ dalam tubuh Nannochloropsis sp ...26
8. Hubungan antara laju penyerapan Pb2+ dengan kelimpahan Nannochloropsis sp ...27
9. Diameter sel Nannochloropsis sp ...30
10. Hubungan antara laju penyerapan Pb2+ dengan diameter sel Nannochloropsis sp ...31
DAFTAR PUSTAKA
Astriani, Pisca. 2008. Potensi Biomassa Mikroalga Campuran Dari Kolam Stabilisasi Sebagai Biosorben Logam Kromium (Cr). Skripsi. UPI. Jakarta. BBPBL. 2007. Kultur Massal Fitoplankton. Balai Besar Pengembangan Budidaya
Laut. Lampung.
Borowitzka, Michael A.,dan L. J. Borowitzka. 1988. Micro-Algal Biotecnology., Cambridge University Press.Melbourne.
Bachtiar, Eri. 2007. Penelusuran Sumber Daya Hayati Laut (alga) Sebagai Biotarget Industri.Universitas Padjadjaran. Jawa Barat.
Dewi, Reni Novrina. 2003.Teknik Kultur Nannochloropsis sp. di Balai Budidaya Lampung. Universitas Lampung. Lampung.
Ghalib, Marliani, Djawad M.Iqbal dan Fachruddin Liestiaty. 2002. Pengaruh Logam Timbal (Pb2+) Terhadap Konsumsi Oksigen Juvenil Ikan Bandeng (Chanos chanos Forskall).Unhas. Makassar.
Hutagalung, Horas P. 1997. Metode analisis air laut, sediment dan biota. Buku 2. ., LIPI. Jakarta.
Kartikasari, Dewi. 2010. Pengaruh Penggunaan Media yang Berbeda Terhadap Kemampuan Penyerapan Logam Berat Pb2+ Oleh Nannochloropsis.sp. Skripsi. Universitas Lampung. Lampung.
Mattjik A.A, Sumertajaya IM. 2002. Rancangan Percobaan. Jilid 1.Edisi ke-2. Bogor. IPB Press.
Muliono. 2004.Pengaruh Suhu dan lama Penyimpanan Terhadap Kondisi Sel Nannochloropsis sp.. IPB.
Oktavia, H.A. 2010. Pengaruh Logam Berat Pb2+ Terhadap Profil Protein Alga Merah (Gracillaria sp.).Skripsi. ITS. Surabaya.
Judul : Respon Non Spesifik Biomassa Nannochloropsis sp. yang Terkontaminasi Logam Berat Pb2+
Nama : Aldian T. Utama
NPM : 0614111018
Program Studi : Budidaya Perairan
Fakultas : Pertanian
Menyetujui,
Pembimbing I Pembimbing II
Moh. Muhaemin, S.Pi., M.Si. Henni Wijayanti M., S.Pi., M.Si. NIP. 197412122000031002 NIP.198101012008012042
Mengetahui,
Ketua Jurusan Budidaya Perairan
MENGESAHKAN
1. Tim Penguji
Ketua : Moh. Muhaemin, S.Pi., M.Si. ...
Sekretaris : Henni Wijayanti M., S.Pi., M.Si. ...
Penguji Utama : Rara Diantari, S.Pi., M.Sc. ...
2. Dekan Fakultas Pertanian
Prof. Dr. Ir. Wan Abbas Zakaria, M.S. NIP 19610826 198702 1 001
