PENGARUH EDTA DAN ASAM GLUTAMAT PADA FITOAKUMULASI LOGAM NIKEL MENGGUNAKAN Brassica rapa DAN Ipomea reptana

PENGARUH EDTA DAN ASAM GLUTAMAT PADA

FITOAKUMULASI LOGAM NIKEL MENGGUNAKAN

Brassica

rapa

DAN

Ipomea reptana

EFFECT OF EDTA AND GLUTAMATE ACID ON

PHYTOACCUMULATION OF NIKEL BY

Brassica rapa

AND

Ipomea reptana

1)

Muliadi,2)Deasy Liestianty,3)Yanny,4)Sabir Sumarna 1,2,4)_{Universitas Khairun,}3)_{Universitas Muhammadiyah Ternate}

E-mail: chemadi.ku@gmail.com

ABSTRAK

Penelitian fitoakumulasi logam berat nikel telah dilakukan dengan penambahan EDTA dan asam Glutamat menggunakan Brassica rapa dan Ipomea reptana. Penelitian ini bertujuan untuk menguji kelayakan pengaruh EDTA dan asam Glutamat pada fitoakumulasi nikel olehBrassica rapadanIpomea reptanasebagai fitoakumulator dan hiperakumulator logam berat nikel. Metode analisis yang digunakan yaitu spektrofotometer serapan atom (SSA). Hasil penelitian menunjukkan rata-rata kemampuan fitoakumulasi logam nikel oleh Brassica rapa dan Ipomea

reptana setelah penambahan senyawa EDTA dan asam Glutamat mengalami peningkatan.

Maksimum konsentrasi logam berat Nikel yang terakumulasi oleh Brassica rapa berdasarkan variasi konsentrasi EDTA yaitu 815.7 mg/Kg pada konsentrasi awal EDTA 6.8x10-3 M dan

Ipomea reptana sebesar 692.9 mg/Kg pada konsentrasi EDTA 3.2x10-3 M. Maksimum

konsentrasi logam berat Nikel yang terakumulasi oleh Brassica rapa berdasarkan variasi konsentrasi asam Glutamat yaitu 780.1 mg/Kg pada konsentrasi awal asam Glutamat 13.6x10-3 M danIpomea reptanasebesar 769.5 mg/Kg pada konsentrasi EDTA 6.8x10-3M.

Keywords:Nikel, Fitoakumulasi, Brassica rapa, Ipomea reptana, EDTA, Asam Glutamat

ABSTRACT

Phytoaccumulation research of nickel have been done with EDTA and Glutamate acid addition by Brassica rapa and Ipomea reptana. The research aimed to examine the feasibility of the effects of EDTA and Glutamate acid addition on phytoaccumulation of nikel by Brassica rapa and Ipomea reptanaas phytoaccumulator and hyperaccumulator of nickel. The analysis method used was Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS). The result of the research revealed that the average of phytoaccumulation capacity of nikel by Brassica rapa and Ipomea reptana after EDTA and Glutamate acid addition was increasing. The maximum concentration of nikel was accumulatied by Brassica rapawas 815.7 mg/Kg with 6.8x10-3 M EDTA addition andIpomea reptanawas 692.9 mg/Kg with 3.2x10-3M EDTA addition. The maximum concentration of nikel was accumulatied byBrassica rapawas 780.1 mg/Kg with 13.6x10-3M Glutamate acid addition andIpomea reptanawas 769.5 mg/Kg with 6.8x10-3M Glutamate acid addition.

PENDAHULUAN

Sejak pertengahan abad 20 hingga saat ini, para ahli mempelajari Hubungan antara jenis tanaman tertentu dalam kaitannya kemampuan mengakumulasi ion logam dari dalam tanah, yang selanjutnya dikenal dengan fitoremediasi (Brooks, et al, 1977). Menurut Syahputra (2006), Fitoremediasi merupakan suatu sistem di mana tanaman tertentu yang bekerjasama dengan mikroorganisme dalam media (tanah, koral dan air) dapat mengubah zat kontaminan (pencemar/polutan) menjadi kurang atau tidak berbahaya bahkan menjadi bahan yang berguna secara ekonomi. Yoshihara (2004), Metode fitoremediasi

berfungsi untuk Mengabsorbsi,

mengakumulasi, mendegradasi,

mendetoksifikasi, menstabilisasi serta mengaktivasi mikroba yang berada disekitar akar tanaman untuk mendegradasi dan mendetoksifikasi zat-zat kimia berbahaya.

Menurut Priyanto dan Prayitno 2008, mekanisme penyerapan dan akumulai logam berat oleh tanaman dimulai dengan penyerapan oleh akar kemudian logam dibawa masuk ke dalam sel akar, selanjutnya logam harus diangkut melalui jaringan pengangkut, yaitu xilem dan floem, ke bagian tumbuhan lain sedangkan untuk meningkatkan efisiensi pengangkutan,

logam diikat oleh molekul khelat. Untuk mencegah peracunan logam terhadap sel,

tumbuhan mempunyai mekanisme

detoksifikasi, misalnya dengan menimbun logam di dalam organ tertentu seperti akar, batang dan daun.

Tanaman yang mampu

mentranslokasikan unsur (baik tunggal ataupun berbagai macam unsur) ke pucuk tanaman lebih tinggi dari translokasi yang terjadi di akar, disebut sebagai tanaman hiperakumulator (Chaney, et al., 2007).

Robert Brooks (1977), tanaman

hiperakumulator merupakan tanaman yang mampu mengakumulasi logam sampai konsentrasi lebih tinggi 1000 mg/kg berat kering.

Beberapa jenis tanaman diketahui dapat mengakumulasi logam dari dalam tanah dan menyimpannya di dalam tubuhnya hingga konsentrasi tinggi seperti Thlaspi

rotundifolium, T. alpestre, Alyssum

wulfenianum, Polycarpaea synandra,

Armeria martima, beberapa bryophytes dan

lichens. Beberapa tanaman air Hydrilla, Vallisneria, Marsilea, Cyperus, Polygonum, alga seperti Phaeodactylum, Stichococcus, Stigeoclonium dan lainnya, juga diketahui potensial menjadi hiperakumulator (Srivastava, 2004).

Alyssum sp mampu menngakumulasi logam Nikel (Ni), Berkheya sp ataupun

Sebertia acuminata mampu menyerap nikel

(Ni) hingga lebih dari 2 persen dari biomassa keringnya. Alyssum bertolonii mampu mengakumulasi logam nikel hingga konsentrasi 0.79% (7900 mg/kg berat kering) (Minguzzi and Vergnano, 1948). Paraserianthes falcataria L. Nielsenmampu menyerap nikel sebanyak 47,09%,

Hybanthus austrocalodenicus

mengakumuliasi nikel hingga 12400 mg/kg (Reeves, 1992).

Tanaman famili Ipomoea dengan

spesies Ipomoea alpine dapat

mengakumulasikan tembaga (Cu) sebesar 12.300 mg/Kg di daunnya (Lasat, 2000; Onrizal, 2005) dan Ipomea carnea mampu mengakumulasi Cr sebesar 151,6 mg/Kg (Ghosh dan Singh, 2005). Cheng dan Huang (2006) melaporkan Ipomoea batatas dapat menarik logam kadmium dari dalam tanah. Spesies lain Ipomoea reptans Poir (kangkung darat) merupakan tanaman yang sangat mudah dijumpai dan dibudidayakan dengan pertumbuhan yang cepat (Rans, 2001). Tanaman kangkung darat (I. repans Poir) dapat dijadikan sebagai penarik logam arsen (As) dan Ni dalam tanah (Rahman dan Parkpian, 2004; Muliadi, dkk., 2013).

Upaya untuk meningkatkan

kemampuan akumulasi logam berat oleh tanaman dapat ditingkatkan dengan mengoptimalkan peran ligan-ligan yang berperan dalam pengkhelatan logam berat sehingga sifat toksik logam menurun, yaitu dengan memvariasikan penambahan asam-asam organik, senyawa pengkelat dan senyawa fitokhelatin. Pada aplikasi di lapangan, fitoremediasi akan berlangsung baik dengan menggunakan jenis tanaman ”terlatih” (hiperakumulator), melalui aklimatisasi dengan kondisi akumulasi optimum.

METODE PENELITIAN

Penelitian dilakukan dalam empat tahapan, yaitu penyiapan substrat untuk pertumbuhan tanaman, pembibitan dan penanaman tanaman, pemanenan tanaman dan analisis kadar nikel dengan menggunakan Spektrofotometer serapan atom.

Tanah yang digunakan yaitu tanah yang diperoleh dari lahan bekas galian Kelurahan Gambesi. Karakteristik fisika-kimia tanah terlebihdahulu dianalisis dan ditunjukkan pada tabel 1. Pembuatan tanah yang terkontaminasi logam nikel terlebih dahulu ditentukan konsentrasi yang diharapkan yaitu 30 ppm. Tanaman yang digunakan yaitu Ipomea reptans Poir dan

Brassica rapa. Tanaman ditanam kedalam media tanah yang mengandung nikel 25 ppm dan dikontakkan dengan masing-masing variasi konsentrasi senyawa EDTA dan asam Glutamat, selanjutnya ditumbuhkan selama tiga minggu untukBrassica rapadan empat minggu untuk Ipomea reptana (Muliadi, dkk, 2013), kemudian dipanen. Tanaman yang telah dipanen dicuci dengan aquabidest hingga bersih dan diangin-anginkan. Akar, batang dan daun yang telah bersih dipisahkan, kemudian dikeringkan

pada suhu 50˚C selama 24 jam. Sebelum

dianalisis, biomassa sampel kering (akar, batang dan daun) terlebih dahulu didekstruksi dengan HNO3 65% dan H2O2

30%, filtrat yang diperoleh dianalisis menggunakan spektrofotometer serapan atom (SSA).

HASIL DAN PENELITIAN

1.1 Hasil pengujian karakteristik Fisika-Kimia Tanah.

Pada tahap awal penelitian terlebih dahulu dilakukan uji komposisi tanah berdasarkan karakteristik fisika-kimia tanah. Hal ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kesuburan tanah dan unsur-unsur hara essensial yang terkandung dalam tanah, karena ketersediaan unsur hara sangat berpengaruh pada proses penyerapan logam berat ke jaringan tanaman. Adapun hasil pengujian sampel tanah dapat dilihat pada tabel 1.

Tabel 1. Komposisi sampel tanah berdasarkan parameter fisika kimia tanah

Parameter Kadar Parameter Kadar

Kadar air pH tanah (H2O) karbon (C) nitrogen (N) P2O5 K KTK 8,52 % 6,01 -0,24 % 15,68 ppm 0,07 cmol/Kg 32,24 cmol/Kg Ca Mg Na Liat Debu Pasir Kias tekstur -45 % 35 % 20 % Liat

Tabel 1, menunjukkan bahwa hasil analisis parameter tekstur tanah sebagai media tanam tergolong tanah dengan terkstur cukup liat yaitu tinggi 45%. Nilai

pH tanah digunakan sebagai indikator kesuburan kimiawi tanah, karena dapat menunjukkan ketersediaan hara dalam tanah tersebut. Ketersediaan unsur hara Mg dan

Ca dalam tanah pada pH 7,0 – 8,5, sedangkan untuk ketersediaan N pada pH 6,0 – 8,0. Dari hasil analisis tanah pada tabel 1. menunjukkan bahwa media tanah yang digunakan mempunyai pH rata-rata 6,01 sehingga tidak tersedianya unsur hara Mg dan Ca. Selain faktor pH tanah sebagai indikator ketersedian unsur hara nilai KTK media juga dianggap penting dalam hubungannya dengan suplai unsur hara dan juga mempunyai pengaruh terhadap daya sangga media. Rendahnya kandungan unsur hara esensial K dalam sampel tanah yaitu 0,07 cmol/Kg menunjukkan rendahnya tingkat kesuburan tanah.

Muliadi, dkk (2013) melaporkan bahwa Ipomea reptans Poir dan Brassica rapa sebagai tanaman hiperakumulator nikel, sehingga dilanjutkan dengan melakukan serangkaian uji coba untuk mengetahui pengaruh senyawa EDTA dan asam glutamat pada proses fitoakumulasi logam nikel pada media tanah yang mengandung konsentrasi nikel 30 ppm. Pengaruh penambahan senyawa EDTA dan asam glutamat pada fitoakumulasi logam nikel menggunakan tanaman Ipomea

reptana Poir dan Brassica rapa disajikan

pada tabel 1, gambar 1 dan 2.

Tabel 1. Konsentrasi logam nikel dalam organ tanamanIpomea reptanadanBrassica rapa Konsentrasi EDTA Bagian tanaman Ni dalam tanaman (mg/Kg) Konsentrasi As. Glutamat Bagian tanaman Ni dalam tanaman (mg/Kg)

I. reptans B.rapa I. reptans B.rapa

Kontrol Akar 163,649 219,145 Kontrol Akar 163,649 219,145 Batang 191,504 163,765 Batang 191,504 163,765 Daun 205,431 211,234 Daun 205,431 211,234 total 560,584 594,145 total 560,584 594,145 3.4x10-3M Akar 219,3593 266,6139 6.8x10-3M Akar 254,1783 195,4114 batang 240,2507 361,5506 batang 240,2507 187,5 daun 233,2869 76,74051 Daun 275,0696 187,5 total 692,8969 704,9051 total 769,4986 570,4114 6.8x10-3M Akar 198,468 337,8165 13.6x10-3M Akar 261,1421 258,7025 batang 191,5042 108,3861 batang 254,1783 250,7911 daun 226,3231 369,462 Daun 205,4318 270,5696 total 616,2953 815,6646 total 720,7521 780,0633

13.6x10-3M Akar 226,3231 203,3228 27.2x10-3M Akar 205,4318 329,9051 batang 226,3231 211,2342 batang 226,3231 147,943 daun 205,4318 286,3924 Daun 205,4318 234,9684 total 658,078 700,9494 total 637,1866 712,8165

Gambar 1. Konsentrasi logam nikel dalam organ tanaman I. reptanadan B. rapa dalam berbagai variasi konsentrasi EDTA.

Gambar 2, Konsentrasi logam nikel dalam organ tanamanI. reptanadanB. rapadalam berbagai variasi konsentrasi asam Glutam

Berdasarkan gambar 1 dan 2,

menunjukkan bahwa penambahan

sejumlah konensentrasi senyawa EDTA

dan asam glutamat secara umum

meningkatkan kemampuan fitoakumulasi logam nikel oleh tanaman kangkung darat (Ipomea reptans) dan sawi hjau (Brassica rapa) dibandingkan tanaman kontrol (tanpa penambahan EDTA dan asam glutamat). Total rata-rata fitoakumulasi nikel oleh tanaman kangkung darat (Ipoema reptans) dan sawi hjau (Brassica rapa) mengalami kenaikan jumlah konsentrasi nikel dalam tanaman yang terdistribusi pada akar, batang daun. Konsentrasi nikel terbesar pada tanaman kangkung setelah penambahan EDTA 3.4x10-3- M sebesar 692.896 mg/Kg sedangkan pada penambahan asam glutamat konsnetrasi 6.8x10-3 M sebesar 769.4986 mg/Kg. berbeda dengan tanaman

kangkung darat, tanaman sawi

mengekstraks nikel paling tinggi pada media tanam setelah penambahan EDTA 6.8x10-3 M sebesar 815.6645 mg/Kg sedangkan penambahan asam glutamate 13.6x10-3M sebesar 780.0632 mg/Kg.

SIMPULAN

Penambahan senyawa EDTA dan asam Glutamat meningkatkan kemampuan fitoakumulasi nikel menggunakan tanaman Ipomea reptanadanBrassica rapa.

UCAPAN TERIMA KASIH

Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada Kementrian Riset dan Teknologi Indonesia yang telah membiaya Penelitian dalam program Insentif Riset Nasional (SiNas).

DAFTAR PUSTAKA

Brooks, R.R., Lee, J., Reeves and Jaffere,

T., 1977, Detection of

Nickeliferous Rocks By Analysis of Herbarium Speciment of Indicator Plants. Journal of Geochemical Exploration, 7:49-57. Chaney, R.L., Angle, S.J., Broadhurt, C.L.,

Peters, C.A., Tappero, R.V., and Sparks D.L., 2007, Improved

Understanding of

Hyperaccumulation Yields

Commercial Phytoextraction and Phytomining Technologies, J. Environ. Qual,36:1429-1443. Cheng, S. dan Huang C., 2006, Influence

of Cadmium on Growth of Root Vegetable and Accumulation of cadmium in the Edible Root, International Journal of Applied

Science and Engineering, 4 (3):

243-252

Ghosh dan Singh, 2005, Comparative Uptake And Phytoextraction Study Of Soil Induced Chromium By Accumulator And Highbiomass Weed Species, Applied Ecology and Environmental Research 3(2), 67-79.

Lasat M., 2000, The Use of Plants for the Removal of Toxic Metals from

Contaminated Soil (Online),

diakses pada tanggal 1 Februari 20012.

Minguzzi, C., and Vergnano, O., 1948, II Contenuto di Nichel Nelle Ceneri di Allysum Bertolonii, Atti della Societa Toscana di Scienze Naturale, 55: 49-74.

Muliadi, Liestianty, D., Yanny, 2013, Desain Fitoremediasi dan Potensi Fitomining Nikel-Ore Pada Lahan Pasca Tambang di Halmahera, Maluku Utara, Laporann Hasil Penelitian Sinas 2013, Tersimpan dalam Pustaka KEMENTRISTEK-RI

Onrizal, 2005, Restorasi Terkontaminasi

Logam Berat, Jurusan Kehutanan

Fakultas Pertanian USU.

Rans, 2001, Kangkung (Ipomoea reptans), (online),

(http://warintek.progressio.or.id/, diakses tanggal 18 Februari 2012). Priyanto, B. dan Prayitno, J., 2008,

Fitoremediasi Sebagai Sebuah

Teknologi Pemulihan,(online)

(http://ltl.bppt.tripod.com/sublab/lfl ora1.htm.fitoremediasi,budi,

diakses 20 November 2011).

Rahman, M.M, Haoliang, L. Chongling, Y. dan Hoque S., 2007, Heavy Metal Hyperaccumulation in plants and Metal Distribution in Soil on Tannery and Dying Industries Polluted Area in bangladesh,

Academic Open Internet Journal,

21.

Reeves, R.D., 1992, The

hyperaccumulation of Nickel by

Serpentine Plants, In

TheVegetation of Ultramafic (Serpentin) Soils, Eds A.JM., Baker, J. Proctor and R.D Reeves) pp 253-277.

Yoshihara, T., 2004, Cleaning of Contaminated Soil Using Plantsfor Phytoremediation, Criepi

News, (online),

(http//criepi.denken.or.jp/en/e_publ ication/pdf/den394.pdf , diakses 19 desember 2010).

Srivasta, S., Misra, S. dan Tripathi R. D., 2004, Phytoremediation of Hazardous Lead from Enviroment, Environews,10, 2.

Syahputra, B., 2006, Tahukah Anda Fitoremediasi,(Online)http://benny syah.edublogs.org/page/5/ diakses tanggal 28 November 2011.