1
STUDI EFEKTIVITAS FITOREMEDIASI TANAMAN PAPYRUS PAYUNG
GUNA MEREDUKSI LOGAM BESI DAN MANGAN
PADA AIR LIMBAH PABRIK KULIT
Firdha Catur Yuniasari
1, Tri Budi Prayogo
2, Prasetyo Rubiantoro
31
Mahasiswa Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya
2Dosen Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya
3PLP Laboratorium Tanah dan Air Tanah Teknik Pengairan Universitas Brawijaya
Teknik Pengairan Universitas Brawijaya – Malang, Jawa Timur, Indonesia
Jalan MT. Haryono 167 Malang 65145 Indonesia
e-mail :
Firdhayuniasari@rocketmail.com
ABSTRAK
Fitoremediasi adalah metode penggunaan tanaman untuk mengurangi bahan
pencemar baik senyawa organik maupun anorganik. Tujuan penelitian ini adalah
mengetahui efektivitas tanaman Papyrus Payung dalam mereduksi logam Besi (Fe) dan
Mangan (Mn) pada sampel air limbah pabrik kulit sesuai Peraturan Pemerintah Nomor
82/2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air Kelas I.
Penelitian dilakukan pada Bulan November 2014 – Januri 2015. Data hasil pengujian
laboratorium di analisa menggunakan Uji Z dan Uji T. Hasil dari penelitian menunjukkan
bahwa tanaman Papyrus Payung efektif mereduksi logam Fe maupun Mn. Untuk logam Fe
sudah memenuhi batas ijin yaitu 0,3 mg/L dalam waktu 10 hari pada penggunaan lima
rumpun tanaman. Untuk logam Mn, nilai reduksi dilihat dari perbandingan akumulasi
kandungan Mn di lumut dan di tanaman pada bak percobaan lima di akhir penelitian
meskipun nilai akhir belum memenuhi batas ijin 0,1 mg/L.
Kata Kunci : Fitoremediasi, Papyrus Payung, Logam Fe, Logam Mn, Limbah Pabrik Kulit
ABSTRACK
Phytoremediation is a method of using plants to reduce pollutants both organic and
inorganic compounds. The purpose of this study was to determine the effectiveness of
Papyrus Payung plants in reducing Fe and Mn metals in waste water samples leather
factory appropriate government regulation number 82/2001 on the management of water
quality and water pollution control class 1. This research was conducted in November
2014 to January 2015. Data on laboratory test results analyzed using the Z test and T test.
The result of the study indicate that the Papyrus Payung plants effectively reduce Fe and
Mn. For Fe metals already meet permit limits are 0,3 mg/L within 10 days on the use of
five clumps of plants. For metals Mn, the value of the reduction seen from a comparison of
accumulated Mn content in moss and plants in the tub at the end of the experiment five
research althought the final value has not met the limit of 0,1 mg/L.
Keywords : Phytoremediation, Papyrus Payung, Fe Metals, Mn Metals, Waste Leather
Factory
1
1. PENDAHULUANTeknik pengolahan limbah menggunakan tanaman dikenal dengan istilah fitoremediasi. Secara lengkap istilah fitoremediasi adalah pemanfaatan tumbuhan, mikroorganisme untuk meminimalisasi dan mendetoksifikasi polutan, karena tanaman mempunyai kemampuan menyerap logam dan mineral yang tinggi atau sebagai fitoakumulator. Aplikasi teknologi pengelolaan limbah secara biologis seperti lumpur aktif, kolam perlakuan sering digunakan namun operasionalnya cukup sulit. Sehingga aplikasi fitoremediasi dilakukan meskipun di Indonesia sendiri teknologi ini masih relatif baru.
Pengetahuan bahwa tanaman air seperti Eichornia crassipes (eceng gondok), Pistia stratiotes (kayu apu), Salvinia cucullata (kayambang) dapat menyerap logam berat timbal (Pb), kadmium (Cd), besi (Fe) dari larutan terkontaminasi telah lama diketahui. Kemampuan ini sekarang digunakan dalam beberapa konstruksi lahan basah dan mungkin menjadi efektif dalam menghilangkan beberapa logam berat seperti bahan organik dari air. Beberapa contoh penelitian mengenai teknik ini sebagai berikut :
Priyanti dan Etyn Yunita
(2013),
telah
melakukan
penelitian
fitoremediasi menggunakan tanaman genjer
untuk mereduksi logam Fe sebesar 20,32 -
63,99 % dan logam Mn sebesar 20,45 -
63,21 %. Selanjutnya Erni Mohamad
(2011),
telah
melakukan
penelitian
menggunakan Bayam Duri (Amaranthus
spinosus L) dengan hasil yaitu reduksi Cd
untuk konsentrasi 25 ppm adalah daun
7,659%, batang 6,419%, akar 5,585% dan
untuk konsentrasi 50 ppm daun 5,589%,
akar 5,589% batang 4,320%. Dari contoh di
atas terbukti bahwa tanaman air mempunyai
potensi untuk menyerap logam berat dari
air, sehingga kemungkinan dapat digunakan
untuk pengolahan limbah yang mengandung
logam berat sangat besar.
Berdasarkan penjelasan di atas dan dalam rangka mencari tanaman air lokal yang efektif menyerap logam berat, maka dilakukan penelitian ini yang bertujuan untuk mengetahui efektivitas untuk mereduksi konsentrasi logam berat Fe dan Mn dari sampel air limbah pabrik kulit sapi menggunakan tanaman Papyrus Payung. Tanaman ini adalah jenis tanaman yang mencuat di permukaan air. Pertumbuhan
tanaman, reaksi ataupun perubahan yang terjadi juga diamati. Penggunaan logam Fe dan Mn dalam penelitian ini dikarenakan kandungan banyak terkandung di air limbah pabrik kulit yang ditunjukkan pada uji Laboratorium Tanah dan Air Tanah Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang dengan konsentrasi awal dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil Analisa Konsentrasi Awal Parameter
Tanggal
Parameter
pH Suhu Fe Mn
- (oC) (mg/L) (mg/L)
20/12/2014 6.55 37.4 0.73 1.98
Berdasarkan data pada Tabel 1 menunjukkan bahwa nilai konsentrasi Logam Fe dan Mn tidak memenuhi batas ijin sesuai Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air Kelas 1. Seharusnya nilai yang diijinkan untuk Mn adalah sebesar 0,1 mg/L dan untuk logam Fe adalah sebesar 0,3 mg/L. Selain itu, akumulasi konsentrasi logam Mn dan Fe dalam tubuh suatu organisme sangat berbahaya bagi kesehatan manusia. Pengaruh toksik logam Fe dan Mn pada manusia diantaranya keracunan dan kerusakan sistem deteksi jantung.
2. BAHAN DAN METODE
Tanaman air yang digunakan adalah Papyrus Payung yang dapat dilihat pada Gambar 1. Tanaman yang dipakai berumur kurang lebih 1-2 bulan dan didapatkan langsung dari tempat budidaya daerah Splendid, Malang. Sebelum penelitian dimulai, dilakukan adaptasi terhadap tanaman dengan memberi air PDAM selama seminggu. Untuk satu rumpun tanaman Papyrus Payung terdiri dari 8 batang maksimal.
Menggunakan lima bak percobaan berbahan dasar PVC (polivinil klorida) dengan ukuran 50x30x30 cm dengan ketinggian permukaan air limbah pabrik kulit yaitu 9 cm dari dasar bak. Untuk perlakuan masing-masing bak yaitu : Bak Percobaan 1 (BP1) berisi sampel air limbah tanpa tanaman. Bak Percobaan 2 (BP2) berisi sampel air limbah dengan penggunaan 2 rumpun tanaman. Bak Percobaan 3 (BP3) berisi sampel air limbah dengan penggunaan 3 rumpun tanaman. Bak Percobaan 4 (BP4) berisi sampel air limbah dengan penggunaan 4 rumpun tanaman. Bak
2
Percobaan 5 (BP5) berisi sampel air limbahdengan penggunaan 5 rumpun tanaman. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.
Pengambilan sampel air dilakukan setiap 7 hari sekali selama 3x dan merapat menjadi 5 hari sekali selama 2x dengan uji parameter logam menggunakan alat ukur Fe dan Mn tipe Spectroquant Nova 60 dan parameter lain menggunakan pH meter tipe Schott.
Pada akhir penelitian dilakukan pengambilan sampel tanaman bagian akar dan daun. Kemudian hasil dibandingkan dengan nilai batas ijin yang seharusnya dan data yang diperoleh dianalisa menggunakan uji statistik yaitu Uji Z untuk pengujian hipotesa dan Uji T dengan tingkat kepercayaan 95% untuk melihat nilai signifikansi hasil penelitian.
Gambar 1 Tanaman Papyrus Payung
Gambar 2 Rancangan Percobaan Fitoremediasi
Penelitian ini dilakukan selama 3 bulan yaitu pada Bulan November 2014 hingga Januari 2015. Secara ringkas, pengambilan sampel limbah air dilakukan sebanyak lima kali dengan rentang tujuh harian dan dirapatkan menjadi lima harian. Terakhir, uji kandungan yang terdapat di akar dan daun. Selain itu juga dihitung kandungan Mn pada lumut.
Mempermudah pemahaman, untuk tanggal pada setiap pengambilan dapat dilihat
pada tabel rangkaian kegiatan sebagai beikut pada Tabel 2. Adapun jadwal penelitian mulai dari survey lokasi, adaptasi tanaman, pengambilan sampel di laboratorium, hingga pembahasan hasil penelitian.
Tabel 2. Jadwal Kegiatan Penelitian
Tanggal Kegiatan
21 November 2014 Pra Penelitian *Survey Lokasi Limbah *Survey Budidaya Tanaman *Pemantapan Metodologi Penelitian 09 Desember 2014 Percobaan Adaptasi Tanaman
*Mengamati perubahan 4 hari sekali *Menggunakan 1 rumpun 16 Desember 2014 Adaptasi Tanaman Total
*Menggunakan Air PDAM *Menggunakan 15 rumpun 20 Desember 2014 Penelitian Awal
*Pengambilan Sampel Limbah dari Lokasi *Pengukuran Awal Parameter
24 Desember 2014 Pengambilan Ke-1 30 Desember 2014 Pengambilan Ke-2 06 Januari 2015 Pengambilan Ke-3 13 Januari 2015 Pengambilan Ke-4 15 Januari 2015 Pengambilan Ke-5 30 Januari 2015 Penelitian Akhir
*Pengukuran Kandungan Logam
*Pembahasan Hasil Penelitian
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Konsentrasi Besi (Fe)
Hasil analisa Fe terhadap air limbah pabrik kulit tercantum pada Gambar 3. Dari data tersebut terlihat bahwa pengaruh tanaman sangat besar dalam menurunkan konsentrasi Fe. Standar ijin sesuai PP 82 Tahun 2001 adalah 0,3 mg/L untuk paramete besi.
Pada BP1 konsentrasi Fe juga mengalami reduksi namun tidak sampai memenuhi batas ijin, dan pada bak ini juga turut muncul lumut dengan artian logam menjadi bahan makanan bertahan hidup sehingga konsentrasi logam turun. Untuk efektivitas dapat dijelaskan seperti yang terlihat pada BP 5 dengan perlakuan lima rumpun tanaman yang bisa mereduksi logam Fe hingga memenuhi batas ijin yaitu 0,3 mg/L hanya membutuhkan waktu 10 hari dengan konsentrasi awal pada awal penelitian sebesar 0,73 mg/L menjadi 0,23 mg/L pada akhir penelitian. Secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 3.
3
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8P.H Ke-0 P.H Ke-1 P.H Ke-2 P.H Ke-3 P.H Ke-4 P.H Ke-5
Grafik Hasil Pengukuran Logam Fe
Bak Percobaan 1 Bak Percobaan 2 Bak Percobaan 3 Bak Percobaan 4 Bak Percobaan 5 Standar Ijin
0 1 2 3 4 5 6 7 P. H Ke - 0 P. H Ke - 1 P. H Ke - 2 P. H Ke - 3 P. H Ke - 4 P. H Ke - 5
Grafik Pengukuran Nilai Mn
Bak Percobaan 1 Bak Percobaan 2 Bak Percobaan 3 Bak Percobaan 4 Bak Percobaan 5 Standar Ijin
5 6 7 8 9 10 P. 0 P. 1 P. 2 P. 3 P.4 P.5
Grafik Pengukuran Nilai pH
BP 1 BP 2 BP 3 BP 4 BP 5 Kontrol Atas Kontrol Bawah
Tabel 3. Hasil Pengukuran Logam Fe
Gambar 3 Grafik Hasil Pengukuran Logam Fe
3.2 Konsentrasi Mangan (Mn)
Untuk nilai Mn secara lengkap hasil penelitian dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Hasil Pengukuran Logam Mn
Hasil analisa Mn terhadap air limbah pabrik kulit tercantum pada Gambar 4. Untuk nilai standar sesuai PP 82 Tahun 2001 adalah 0,1 mg/L untuk parameter Mn. Dari gambar tersebut terlihat nilai konsentrasi yang turun hanya pada bak tanpa tanaman dan bak berisi tanaman mengalami peningkatan konsentrasi. Pada bak dengan adanya tanaman muncul flok hitam dimana semakin banyak rumpun semakin pekat warna dan semakin banyak flok pada dasar bak percobaan. Hal ini dikarenakan mangan yang bereaksi dengan air akan menjadi basa dan mudah mengendap. Nilai basa ditunjukkan dengan hasil pengukuran pH yang dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 4 Grafik Hasil Pengukuran Logam Mn
Gambar 5 Grafik Hasil Pengukuran pH
Di akhir penelitian di uji kandungan Mn pada lumut yang terdapat pada bak percobaan 1 dan tanaman (akar dan daun) yang ada pada bak percobaan lima. Hasil uji laboratorium dapat diuraikan sebagai berikut.
Jika dilakukan perbandingan antara jumlah Mn pada bak tanpa tanaman dengan bak menggunakan lima rumpun dapat dilihat kandungan Mn pada bak lima rumpun lebih kecil dibanding bak tanpa tanaman.
Dengan konsentrasi awal Mn adalah sama. Untuk kandungan Mn pada bak tanpa tanaman dihitung dari uji pada lumut adalah 62,069 ppm. Sedangkan pada bak lima rumpun nilai Mn Tanaman (akar dan daun) adalah 44,614+6,736 total 51,35 ppm. Adapun uji kandungan dapat dilihat pada Tabel 5 dan Tabel 6 berikut ini.
Tabel 5. Hasil Kandungan Mn Pada Lumut Hasil Analisa Pengukuran Lumut
Kandungan Nilai Satuan
Mn 62,069 ppm
Kd Nilai Pada Pengambilan Ke - (mg/L)
0 1 2 3 4 5 20/12/ 14 24/12/ 14 30/12/ 14 06/01/ 15 13/01/ 15 15/01/ 15 BP 1 0.73 0.57 0.52 0.50 0.47 0.44 BP 2 0.73 0.43 0.42 0.39 0.35 0.31 BP 3 0.73 0.36 0.35 0.32 0.29 0.27 BP 4 0.73 0.41 0.32 0.29 0.28 0.25 BP 5 0.73 0.36 0.30 0.26 0.24 0.23
Kd Nilai Pada Pengambilan Ke - (mg/L)
0 1 2 3 4 5 20/1 2/14 24/12/ 14 30/12/ 14 06/01/ 15 13/01/ 15 15/01/ 15 BP 1 1,98 1,71 1,68 0,94 0,38 0,35 BP 2 1,98 1,67 1,51 3,25 3,70 3,72 BP 3 1,98 2,40 2,21 3,63 4,29 4,31 BP 4 1,98 2,55 2,01 5,35 6,33 6,34 BP 5 1,98 1,96 1,86 4,82 6,43 6,46
4
Tabel 6. Hasil Kandungan Mn Pada Tanaman Hasil Analisa Tanaman
Kandungan Bagian Nilai Satuan
Mn Akar 44,614 ppm
Daun 6,736 ppm
3.3 Uji Statistik (Uji-Z)
Pada uji statistik Uji Z, dari data yang ada kemudian dicari jumlah, rerata, dan standar deviasi pada masing-masing bak percobaan. Adapun hasil perhitungan untuk logam besi dapat dilihat pada Tabel 7 sebagai berikut.
Tabel 7. Uji Z Logam Besi
BP 1 2 3 4 5 P. Ke - (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) 0 0,73 0,73 0,73 0,73 0,73 1 0,57 0,43 0,36 0,41 0,36 2 0,52 0,42 0,35 0,32 0,30 3 0,50 0,39 0,32 0,29 0,26 4 0,47 0,35 0,29 0,28 0,24 5 0,44 0,31 0,27 0,25 0,23 Jumlah 3,2300 2,6300 2,3200 2,2800 2,1200 Rerata 0,5383 0,4383 0,3867 0,3800 0,3533 St. Dev 0,1038 0,1497 0,1717 0,1800 0,1905
Untuk logam besi analisa perhitungan adalah sebagai berikut :
Yt = 0,73 mg/L Yb = 0,23 mg/L
Sd = 0,1717 digunakan sebagai estimasi σ Zhit = (yt – yb)/(σ/√n)
= (0,73 – 0,23)/(0,1717/√30 = 15,95384
Ztabel = Zα= Z0,05 = 1,645
Kriteria Pengambilan Kesimpulan adalah : Jika |Zhit| < |Ztabel|, maka terima H0
Jika |Zhit| ≥ |Ztabel|, maka tolak H0
Sehingga, untuk harga |Zhit| = 15,95384 > harga |Ztabel |= 1,645, maka tolak H0 alias terima HA.
Jadi, rata-rata hasil uji sampel air limbah yang menggunakan tanaman nyata lebih tinggi atau memenuhi nilai standar dari pada tidak menggunakan tanaman.
Untuk uji statistik Uji Z logam mangan, dari data yang ada kemudian dicari jumlah, rerata, dan standar deviasi pada masing-masing bak percobaan. Adapun hasil perhitungan untuk logam mangan dapat dilihat pada Tabel 8.
Tabel 8. Uji Z Logam Mangan
BP 1 2 3 4 5 P. Ke - (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) 0 1,98 1,98 1,98 1,98 1,98 1 1,71 1,67 2,40 2,55 1,96 2 1,68 1,51 2,21 2,01 1,86 3 0,94 3,25 3,63 5,35 4,82 4 0,38 3,70 4,29 6,33 6,43 5 0,35 3,72 4,31 6,34 6,46 Jumlah 7,0400 15,8300 18,8200 24,5600 23,5100 Rerata 1,1733 2,6383 3,1367 4,0933 3,9183 St. Dev 0,7151 1,0311 1,0667 2,1362 2,2544
Untuk logam mangan analisa perhitungan adalah sebagai berikut :
Yt = 1,98 mg/L Yb = 6,46 mg/L
Sd = 0,7151 digunakan sebagai estimasi σ Zhit = (yt – yb)/(σ/√n)
= (1,98 – 6,46)/(0,7151/√30 = -34,3121
Ztabel = Zα= Z0,05 = 1,645
Kriteria pengambilan kesimpulan adalah : Jika |Zhit| < |Ztabel|, maka terima H0
Jika |Zhit| ≥ |Ztabel|, maka tolak H0
Sehingga, untuk harga |Zhit| = -34,3121 < harga |Ztabel |= 1,645, maka terima H0
Jadi, rata-rata hasil uji sampel air limbah yang menggunakan tanaman sama dengan tidak menggunakan tanaman.
3.4 Uji Statistik (Uji-T)
Untuk logam besi, data yang harus dicari juga sama yaitu jumlah, rerata, dan standar deviasi. Adapun contoh perhitungan diambil dari bak percobaan 2 adalah sebagai berikut :
- Jumlah Data (N) = 6 - Jumlah Nilai BP 2 = 2,6300 - Rerata Nilai BP 2 = 0,4383 - Standar Deviasi = 0,1497 - Nilai α = 5%
Berdasarkan hasil uji di atas diketahui bahwa nilai signifikansi sebesar 2,571 dan nilai t hitung 2,263 . Artinya 2,263 < 2,571 sehingga dinyatakan H0 diterima yang artinya nilai uji laboratorium tidak terlalu jauh atau tidak terjadi perbedaan yang signifikan dari nilai standar yang telah ditentukan.
Untuk tabel hasil Uji T logam besi dapat dilihat pada Tabel 9. Dengan keterangan TA merupakan diterima dan TO merupakan ditolak.
5
Tabel 9. Uji T Logam Besi
BP 1 2 3 4 5
t hitung 5,623 2,263 1,236 1,088 0,685
t tabel 2,571 2,571 2,571 2,571 2,571
Uji T TO TA TA TA TA
Untuk logam mangan, data yang harus dicari juga sama yaitu jumlah, rerata, dan standar deviasi. Adapun contoh perhitungan diambil dari bak percobaan 1 adalah sebagai berikut : - Jumlah Data (N) = 6 - Jumlah Nilai BP 1 = 7,0400 - Rerata Nilai BP 1 = 1,1733 - Standar Deviasi = 0,7151 - Nilai α = 5%
Berdasarkan hasil uji di atas diketahui bahwa nilai signifikansi sebesar 2,571 dan nilai t hitung 3,676 . artinya 3,676 > 2,571 sehingga dinyatakan H0 ditolak yang artinya nilai uji laboratorium tidak sejalan atau nilai signifikan sangat jauh dari nilai standar yang ada.
Untuk tabel hasil Uji T logam mangan dapat dilihat pada Tabel 10. Dengan keterangan TA merupakan diterima dan TO merupakan ditolak.
Tabel 10. Uji T Logam Mangan
BP 1 2 3 4 5
t hitung 3,676 6,03 6,972 4,578 4,148
t tabel 2,571 2,571 2,571 2,571 2,571
Uji T TO TO TO TO TO
4. KESIMPULAN
Adapun kesimpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut.
1. Hasil Analisa Logam Besi :
a. Penggunaan tanaman Papyrus Payung dapat mereduksi logam Fe jika dibandingkan dengan tidak menggunakan tanaman.
b. Penggunaan tanaman Papyrus Payung dapat mereduksi logam Fe hingga memenuhi Standar PP 82 tahun 2001 jika dibandingkan dengan tidak menggunakan tanaman.
c. Semakin banyak rumpun yang digunakan semakin cepat reduksi logam Fe terjadi dan waktu optimal yang dibutuhkan untuk mereduksi
logam besi yang paling efektif adalah penggunaan 5 rumpun Tanaman Papyrus payung dalam waktu 10 hari
2. Hasil Analisa Logam Mangan :
a. Penggunaan tanaman Papyrus Payung mampu mereduksi logam Mn dengan menghitung nilai akumulasi kandungan Mn pada tanaman dan air limbah.
b. Nilai Mn pada bak tanpa tanaman tereduksi dikarenakan logam digunakan sebagai bahan makanan bertahan hidup oleh lumut yang muncul hanya pada bak tersebut dengan nilai Mn lebih rendah. Pada lumut 62.069 ppm sedangkan pada flok 91.630 ppm.
Daftar Pustaka
