Biogeokimia logam tembaga Cu Phytoakumul (3)

(1)

PROSIDING SEMINAR NASIONAL GEOFISIKA 2014

Optimalisasi Sains dan Aplikasinya Dalam Peningkatan Daya Saing Bangsa Makassar, 13 September 2014

Biogeokimia logam tembaga (Cu): Phytoakumulasi, Distribusi dan Immobilisasi Menggunakan

Limbah serbuk Gergaji dalam

Soil-Plant System

1)

Deasy Liestianty,1)Muliadi,1)Nurvita A.N,2)Yanny 1)

Program Studi Pendidikan Kimia, FKIP, Universitas Khairun 2)_{Teknik pertambangan, Universitas Muhammadiyah Ternate}

Korresponden:[email protected]

Sari

Studi ini bertujuan untuk mengetahui fenomena biogeokimia logam tembaga dalamsoil-plant system. Jenis tanaman yang digunakan adalah kedelai (Glycine max(L) merill) dan limbah serbuk gergaji sebagai amendment. Metode analisis yang digunakan voltametry. Hasil penelitian menunjukkan total konsentrasi logam tembaga dalam tanaman kontrol dan perlakuan masing–masing 80,48 mg/g dan 59,69 mg/g sedangkan konsentrasi logam tembaga dalam tanah baik kontrol maupun perlakuan yaitu sebesar 6,92 mg/g dan 4,90 mg/g. Hal ini menunjukkan limbah serbuk gergaji mampu menahan laju logam berat dari tanah ke tanaman dan tanaman kedelai dapat dikategorikan sebagai tanaman hiperakumulator logam berat dan tembaga karena memiliki nilai Enrichment Factor(EF) > 1.

Kata kunci : Biogeokimia, Phytoakumulasi, Tembaga, Kedelai, Serbuk Gergaji

Pendahuluan

Logam berat tembaga merupakan logam berat esensial untuk tanaman. Tembaga berguna untuk pertumbuhan jaringan tanaman terutama daun sebagai tempat terjadinya proses fotosintesis (Kamaruzzaman, dkk., 2008). Pada umumnya kadar logam berat tembaga dalam jaringan tanaman berkisar 5–25 ppm. Tetapi, pada konsentrasi yang tinggi logam berat tembaga dapat bersifat toksik bagi tanaman dan karsinogenik jika terakumulasi pada tubuh manusia.

Pencemaran logam berat tembaga pada lingkungan tanah memerlukan penanggulan yang baik dan tepat. Beberapa tanaman yang tumbuh di tanah tercemar logam berat memeiliki kemampuan menyerap dan mengakumulasi logam berat sehingga dapat dimanfaatkan untuk menanggulangi masalah pencemaran oleh logam berat tersebut. Metode pemanfaatan kemampuan tanaman sebagai sistem biologi yang alami dalam memperbaiki,

mengurangi, dan membersihkan tanah dari zat pencemar seperti logam berat dikenal dengan metode fitoremediasi. Fitoremediasi telah digunakan untuk mengurangi erosi dan menjaga kualitas air serta tanah (Robinson, dkk., 2003). Keunggulan dari metode fitoremediasi adalah aplikasinya lebih murah jika dibandingkan dengan teknologi berbasis fisika kimia (Munir, M., 2010).

(2)

material yang berpotensi menahan laju logam berat dari dalam tanah ke tanaman(soil-plant system).

Data dan Metoda

Penelitian ini dilakukan secara eksperimen dangreenhouse serta analisis sampel menggunakan metode voltametri dilakukan di Laboratorium Dasar Universitas Khairun. Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat gelas yang umum digunakan di Laboratorium, oven, neraca analitik, perangkat lisimeter, water timer, saringan, mikro pipet, pH meter, perangkat voltameter, tanah tercemar (limbah laboratorium), bibit tanaman kedelai (Glycine max (L)merill), aquades, CuSO4, HNO3, HCl, pupuk NPK, dan serbuk gergaji (sawdust).

Penelitian dilakukan dalam empat tahapan, yaitu penyiapan media tanam tercemar logam berat tembaga, pembibitan dan penanaman tanaman, pengamatan pertumbuhan selama masa pertumbuhan dan pemanenan. Media tanam yang digunakan terdiri dari media tanam kontrol dan perlakuan yang ditambahkan serbuk gergaji. Media tanam terdiri dari 9 kg tanah tercemar dan 1 kg serbuk gergaji. Tanaman yang digunakan adalah tanaman kedelaiGlycine max(L) merill yang selanjutnya ditanam selama 4 bulan. Setelah masa tumbuh tanaman kedelai kemudian dipanen dan dipisahkan sesuai dengan morfologinya, yaitu akar, batang, daun, dan buah. Kemudian bagian tanaman tersebut dibersihkan dan dikeringkan dengan oven selama 24 jam dengan suhu 100oC. sebelum dianalisis, biomassa kering sampel tersebut didestruksi denganaquaregia9 mL. filtrat yang diperoleh kemudian di analisis dengan menggunakan voltameter ingsen 1030. Untuk identifikasi potensi tanaman sebagai tanaman hiperakumulator, maka dapat dihitung nilai Translocation Factor(EF) danEnrichment Factor(TF).

[Logam] Daun

(EF) = mg/g

[Logam] Akar

Translocation Factor

[Logam] Daun

(EF) = mg/g

[Logam] Tanah

Enrichment Factor

Hasil dan Diskusi

Hasil Analisis Sifat Fisika Kimia Tanah

Tahap pertama dalam penelitian ini adalah uji parameter fisika kimia tanah untuk menentukan komposisi dan tingkat kesuburan media tanam yang digunakan dalam penelitian. Hasil analisis tersebut disajikan pada tabel 1.

Tabel 1. Komposisi sampel tanah berdasarkan parameter fisika kimia tanah

Parameter Kadar * Parameter Kadar *

Kadar Air 8,52 % Karbon

(C) - SR

Liat 45 % Nitrogen

(N) 0,24 % R

Debu 35 % P2O5

15,68

ppm R

Pasir 20 % K 0,8 %

Klas

Tekstur Liat Ca 5,82 % R

KTK 32,24 c

mol/kg T Mg - SR

Na - SR Al 10,45

% R

*SR Sangat Rendah, R Rendah, T Tinggi (dirujuk berdasarkan parameter kesuburan kimiawi tanah menurut FAO).

Berdasarkan hasil analisis tersebut, tekstur tanah yang digunakan sebagai media tanam memiliki kandungan fraksi liat yang cukup tinggi, yaitu 45 %. Kondisi tekstur tersebut dapat dikategorikan sebagai tanah yang memiliki tekstur liat (Hanafiah, 2012). Tanah yang memiliki kandungan liat yang cukup tinggi adalah tanah yang bertekstur halus, dapat menyerap banyak air, bersifat plastis, lengket, dan sehingga sukar dan berat untuk diolah (Mulyani, 2007).

(3)

PROSIDING SEMINAR NASIONAL GE Optimalisasi Sains dan Aplikasinya Dala Makassar, 13 September 2014

Nilai KTK media tanam juga mempunya penting karena memiliki hubungan denga hara dan berpengaruh terhadap daya sangga Hasil analisis menunjukkan media tanam y dalam penelitian ini mempunyai kemampu menyimpan dan melepaskan kation.

Perbandingan Konsentrasi Logam Be dalam Tanah dan Tanaman

Pada penelitian ini, dilakukan tiga replikas Hal tersebut di maksudkan agar didapatkan dan akurat. Media tanam yang digunakan d ini terdiri atas tanah kontrol dan tanah pe kontrol adalah media tanam yang terdiri da yang mengandung logam berat tembaga. S perlakuan adalah tanah yang merupakan tanah yang mengandung limbah logam be gergaji dengan perbandingan 9 : 1.

Untuk mengetahui perbandingan konsentra tembaga yang terserap oleh tanaman dan k terdapat di dalam media tanam setelah pe dilihat pada hasil analisis yang disajikan pad Tabel 2. Perbandingan Konsentrasi Logam b pada Tanah Dan Tanaman

Sampel Cu (mg/g)

Tanah Tanam

Kontrol 6.92 80.48

Perlakuan 4.9 59.69

Gambar 1. Perbandingan konsentrasi logam pada tanah dan tanaman.

Gambar 1, menunjukkan konsentrasi logam yang diserap oleh tanaman kedelai ko

Kontrol Perlakuan

6.92 4.9

80.48

59.69

Perbandingan Tembaga dalam tanah d

Cu (mg/g) Tanaman Cu (mg/g

AL GEOFISIKA 2014

Dalam Peningkatan Daya Saing Bangsa

yai peranan yang gan suplai unsur gah media tanam. yang digunakan puan tinggi untuk

Berat Tembaga

kasi media tanam. an hasil yang baik n dalam penelitian perlakuan. Tanah dari 100 % tanah . Sedangkan tanah an campuran dari berat dan serbuk

trasi logam berat konsentrasi yang pemanenan dapat pada tabel 2. m berat Tembaga

aman

.48 .69

am berat tembaga

am berat tembaga kontrol maupun

perlakuan. Jumlah konsentrasi yang kedelai kontrol lebih tinggi d konsentrasi yang diserap tanaman p masing-masing 80,48 mg/g dan konsentrasi logam berat tembaga ya setelah masa tumbuh dan tahap konsentrasi masing-masing 6,92 mg/g Perbedaan penyerapan logam berat t kontrol dan perlakuan yang cuku terserapnya logam berat tembaga ole ditambahkan pada media tanam perl tembaga yang sama–sama diserap ole media tanam kemudian diserap oleh t tembaga lebih banyak terdapat pad ditambahkan serbuk gergaji. Hal potensi terkhelatnya logam berat te organik lebih besar dibandingkan lainnya. Menurut Singh dan Ste Wulandari, 2011, logam berat di organik dengan urutan Cu>Cd>Zn>Pb Hal tersebut menunjukkan laju penye dari tanah ke tanaman dapat ditahan yang dicampurkan pada media tanam jumlah konsentrasi logam berat temb tanaman perlakuan lebih kecil konsen dengan tanaman kontrol.

Distribusi Logam Berat Tembaga d

Hasil analisis konsentrasi rata-rata yang terdistribusi pada akar, bata tanaman kedelai setelah masa pemanenan ditunjukkan pada tabel 3 d Tabel 3. Distribusi Logam Berat Cu p

Tanaman setelah Tahap Pem (L)merill

Sampel Logam Ber

Akar Batang

Kontrol 36.2 11.16

Perlakuan 19.6 7.79

uan 59.69

h dan tanaman

g/g) Tanah

g diserap oleh tanaman dibandingkan dengan perlakuan dengan nilai 59,69 mg/g. Jumlah yang berada pada tanah p pemanenan memiliki g/g dan 4,90 mg/g.

t tembaga oleh tanaman ukup besar disebabkan oleh serbuk gergaji yang perlakuan. Logam berat oleh serbuk gergaji pada h tanaman. Logam berat ada media tanam yang l ini disebabkan oleh tembaga oleh material n dengan logam berat Steinnes, 1990 dalam dikhelat oleh material >Pb.

nyerapan logam tembaga n dengan serbuk gergaji nam perlakuan sehingga mbaga yang diserap oleh sentrasinya dibandingkan

a dalam Tanaman

ta logam berat tembaga atang, daun, dan buah tumbuh dan tahap 3 dan gambar 2. Cu pada Bagian-bagian

emanenanGlycine max

erat Cu (mg/g)

Daun Buah

(4)

PROSIDING SEMINAR NASIONAL GE Optimalisasi Sains dan Aplikasinya Dala Makassar, 13 September 2014

Gambar 2. Perbandingan Distribusi Logam Bagian-bagian tanamanGlycine

Hasil analisis konsentrasi logam berat didistribusikan ke bagian-bagian tanaman akar, batang, daun, dan buah dapat dilihat p gambar 2 di atas. Jumlah konsentrasi log banyak terkonsentrasi pada akar dan buah kontrol maupun perlakuan dengan nilai untu masing adalah 36,20 mg/g dan 19,60 mg/g dengan nilai masing-masing 26,64 mg/g d Konsentrasi logam berat tembaga yang batang dan daun baik kontrol maupun perlak dibandingkan dengan buah dan akar. Berdasarkan hal tersebut diperoleh hasil b kedelai lebih banyak mengkonsentrasikan tembaga pada akar dan buahnya. Logam yang diserap oleh akar lebih banyak ditran bagian buah kedelai dibandingkan pada ba batang. Hal ini disebabkan oleh kandunga esensial yang dimiliki buah kedelai., yait merupakan dua residu sistein yang meng merkapto (S-H), gugus tersebut meru pengkhelat yang memiliki kemampuan m berat dan ditransportasikan ke seluruh tubuh

Identifikasi Mekanisme Fitoremediasi Hiperakumulator

Penentuan mekanisme proses fitoremedias Glycine max(L)merilldilakukan dengan m TF dan EF yang menunjukkan kemampu translokasi, dan distribusi logam berat t

0 10 20 30 40

Akar Batang Daun

[C

AL GEOFISIKA 2014

Dalam Peningkatan Daya Saing Bangsa

am Berat Cu pada ine max(L)merill

rat tembaga yang n kedelai, seperti t pada tabel 3 dan logam berat lebih uah tanaman baik ntuk akar masing-/g serta pada buah dan 25,16 mg/g. ng terdapat pada rlakuan lebih kecil

il bahwa tanaman ikan logam berat m berat tembaga transportasikan ke bagian daun dan ngan asam amino aitu sistin. Sistin engandung gugus erupakan gugus mengikat logam uh tanaman

si dan Tanaman

iasi oleh tanaman menghitung nilai puan akumulasi, t tembaga dalam

tanamanGlycine max(L)merill. Perb EF pada tanaman kontrol dan perlaku tembaga disajikan dalam tabel 4 dan g Tabel 4. Perbandingan Nilai TF dan

untuk Sampel Kontrol dan

Tanaman TF

Kontrol 0.18

Perlakuan 0.36

Gambar 3. Perbandingan Nilai TF dan untuk Sampel Kontrol dan

Sebagaimana ditunjukkan oleh tabel TF logam tembaga untuk tanaman k nilainya masing-masing 0,18 dan menunjukkan bahwa mekanisme fitore baik pada tanaman pada kontrol mau mekanisme fitostabilisasi, karena ko tembaga yang terkonsentrasi di aka pada daun. Pada gambar 3, dapat d kontrol lebih kecil dari nilai EF pe masing-masing sebesar 0,94 dan 1, yang diperoleh, tanaman kedelai p dikategorikan sebagai tanaman hi logam tembaga karena memiliki nilai

Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian, konsentrasi logam berat tembaga ya tanaman pada media tanam perl dibandingkan kontrol. Hal ini dise Buah

erbandingan nilai TF dan akuan untuk logam berat

n gambar 3.

an EF Logam Tembaga an Perlakuan

EF

0.94

1.46

dan EF Logam Tembaga an Perlakuan

el 4 dan gambar 3, nilai n kontrol dan perlakuan an 0,36. Data tersebut itoremediasi yang terjadi aupun perlakuan adalah konsentrasi logam berat kar besar dibandingkan t dilihat bahwa nilai EF perlakuan dengan nilai 1,46. Berdasarkan data i pada perlakuan dapat hiperakumulator untuk lai EF > 1.

disimpulkan bahwa yang diakumulasi oleh erlakuan lebih sedikit isebabkan oleh serbuk

(5)

gergaji yang digunakan sebagai amendment mampu menahan laju logam berat dari tanah ke tanaman. Tanaman kedelai dikategorikan sebagai tanaman hiperakumulator karena memiliki nilai EF>1.

Pustaka

Hanafiah, K.A, 2012, Dasar-Dasar Ilmu Tanah, Jakarta : PT Rajagrafindo persada

Iderawumi, dkk., 2012,Integrated Application of Urea and Sawdust Ash : Effect on Soil Chemical Properties,

Plant Nutrisis, and Sorghum Performance,Journal of Agriculture and Veterinary Science, Vol 1, No 4, 38-41

Kamaruzzaman, 2008,Taburan Plumbum dan Kumprum di Sedimen Dasar Muara Sungai Pahang, Pahang

Malaysia, Sains Malaysiana, Vol 35, No 4, Hal

543-547

Moenir, M., 2010,Kajian Fitoremediasi sebagai Alternatif Pemulihan Tanah Tercemar Logam Berat, Jurnal

Riset Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri, Vol. 1, No. 2

Mulyani, dkk., 2012, Studi Voltametri Siklik Sodium Dedocyl Benzen Sulfonat dalam Berbagai

Elektroda dan Elektrolit Pendukung, Jurnal Teknologi Pengelolaan Limbah, Vol 15, No 1 Rao, 1994,mekanisme tanah dan pertumbuhan tanaman,

UI-Press, Jakarta

Robinson, dkk., 2003,Phytoremediation : using plants as biopumps to improve degraged environments,

Australian journal of soil Research, Vol 41, hal 599 – 611

Ucapan Terima Kasih