Variasi Urutan nukleotida Daerah D-Loop DNA Mitokondria Manusia pada Dua Populasi Asli Indonesia Tenggara
Heli Siti HM, M.Si., Gun Gun Gumilar, M.Si.1) Dessy Natalia, Ph.D., Achmad Saifuddin Noer, Ph.D.,2)
1)
Program Studi Kimia FPMIPA UPI 2)
Program Studi FMIPA ITB
Abstrak
DNA mitokondria (mtDNA) manusia mudah mengalami mutasi sehingga memiliki laju polimorfisme yang tinggi. Daerah genom mtDNA yang memiliki laju polimorfisme tertinggi adalah D-Loop, yaitu daerah non penyandi. Penelitian ini merupakan bagian dari upaya untuk mendapatkan database varian normal mtDNA manusia Indonesia. Pada penelitian ini dilaporkan urutan nukleotida daerah D-Loop menggunakan metode direct sequencing untuk populasi Nusa Tenggara Barat dan Nusa Tenggara Timur. Beberapa tahapan yang dilakukan meliputi amplifikasi fragmen mtDNA dengan teknik Polymerase Chain Reaction (PCR) dilanjutkan dengan sekuensing menggunakan metode dideoksi Sanger. Deteksi hasil PCR menggunakan elektroforesis untuk 9 sampel yang diamati memperlihatkan satu pita pada daerah 0,9 kb, dan hasil sekuensing seluruh sampel menghasilkan kurang lebih 7141 pb. Urutan nukleotida hasil sekuensing kemudian dibandingkan dengan urutan nukleotida daerah D-loop Cambridge (rCRS) sebagai standar. Hasil sekuensing menunjukkan adanya 53 variasi nukleotida pada daerah non penyandi dari 9 manusia Indonesia dengan jumlah mutasi yang terjadi berkisar antara 5 sampai 11 mutasi, namun tidak ditemukan mutasi spesifik untuk populasi tertentu. Meskipun demikian, hasil analisis homologi menunjukkan dua mutasi yang memiliki frekuensi tertinggi pada dua populasi manusia Indonesia, yakni mutasi insersi 310.1C dan mutasi transisi A263G. Munculnya kedua jenis mutasi tersebut pada kedua populasi mengindikasikan bahwa mutasi yang terjadi tidak bersifat spesifik terhadap populasi tertentu.
Kata kunci : DNA mitokondria, direct sequencing, D-Loop, mutasi
1. Pendahuluan
Salah satu organel yang ditemukan dalam sitoplasma dari setiap sel organisme eukariotik adalah mitokondria. Jumlah mitokondria dalam setiap sel berbeda tergantung pada sel dan fungsinya. Mitokondria mempunyai beberapa DNA tersendiri yang dikenal juga dengan DNA mitokondria (mtDNA) dan dapat membuat sejumlah proteinnya. mtDNA ini berbentuk sirkular dan berada dalam matriks, yang bisa mengandung 4-5 kopi DNA mitokondria. Berbeda dengan DNA inti, mtDNA tidak mengalami perubahan pada tiap generasi sehingga perubahan
terjadi pada laju yang sangat lambat. Kenyataan ini kemudian digunakan untuk mempelajari evolusi manusia.
Urutan lengkap genom mtDNA manusia mengandung 16.569 pb yang terdiri dari gen penyandi 12S dan 16S, 22 tRNA dan 13 protein sub unit kompleks enzim rantai respirasi [Anderson, 1981]. Dalam perkembangan studi genetika molekul selanjutnya, urutan nukleotida mtDNA yang ditemukan oleh Anderson ini dijadikan sebagai standar yang kemudian dikenal juga dengan urutan nukleotida Cambridge.
Penelitian terhadap mtDNA semakin berkembang karena beberapa kelebihan yang dimilikinya diantaranya : jumlah kopi sel yang banyak sehingga terdapat ratusan bahkan ribuan mtDNA dalam tiap sel manusia dan pola pewarisan yang bersifat maternal. DNA mitokondria hanya diturunkan dari garis keturunan ibu dan antara saudara kandung yang dihubungkan dengan garis keturunan ibu tanpa mengalami rekombinasi dengan mtDNA ayah [Holland, et al., 1993]. Berdasarkan kelebihan ini maka mtDNA juga dapat dijadikan sebagai referensi dengan menggunakan sampel dari garis keturunan ibu yang bersangkutan dalam kasus orang hilang atau korban musibah massal.
Daerah yang mempunyai tingkat polimorfisme yang tinggi dalam mtDNA dikenal juga dengan daerah kontrol atau D-loop. Pada D-loop terdapat dua daerah hipervariabel yaitu daerah hipervariabel 1 (HV1) pada posisi 15.971 – 16.414 dan daerah hipervariabel 2 (HV2) pada posisi 15 – 389. Penelitian tentang kedua daerah ini terus berkembang, namun informasi tentang daerah HV2 yang tersedia masih sedikit sehingga diperlukan informasi yang lebih banyak tentang daerah ini. Beberapa penelitian yang telah dilakukan pada daerah D-Loop adalah analisis urutan nukleotida manusia Indonesia yang memiliki hubungan keluarga menurut garis keturunan ibu pada tiga dan tujuh generasi serta analisis daerah HV2 mtDNA manusia dari tiga dan tujuh generasi seketurunan ibu serta empat individu korban musibah Bali 1 Oktober 2002 [Ngili, 2004].
Pada penelitian ini dilakukan penentuan urutan nukleotida daerah D-Loop untuk populasi Indonesia Tenggara yang meliputi Nusa Tenggara Barat (NTB) dan Nusa Tenggara Timur (NTT) serta mutasinya. Sampel berupa sel rambut yang di lisis dan kemudian diamplifikasi secara in vitro dengan teknik PCR menggunakan primer M1 dan HV2R.
Fragmen hasil PCR kemudian disekuensing dengan metode Dideoksi Sanger menggunakan Automatic DNA Sequencer. Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang jenis-posisi dan jumlah mutasi daerah D-Loop, sekaligus memberi kontribusi terhadap penyusunan database mtDNA populasi Indonesia yang berdasarkan pada pola keteraturan genetik. 2. Bahan dan Metode Penelitian
Dalam penelitian ini strategi yang dikembangkan meliputi dua metode utama yakni PCR, dan sekuensing.
2.1. PCR
2.1. 1. Penyiapan Templat
Templat mtDNA yang akan diamplifikasi diperoleh langsung dari hasil lisis sel rambut menggunakan 20 L bufer lisis 10X (500 mM Tris – HCl pH 8,5 (Pharmacia Biotech), 10mM EDTA pH 8 (J.T. Baker), dan 5% Tween–20 (Merck)), 10L enzim proteinase K 10 mg/mL (USB Corporation) dan ditambahkan ddH2O steril hingga volume 200 l. Campuran reaksi selanjutnya diinkubasi pada suhu 55 C selama 1 jam dalam inkubator (Waterbath-Grant Instrument Ltd) dan dilanjutkan dengan inaktifasi enzim proteinase K pada suhu 95C selama 5 menit. Setelah inkubasi campuran reaksi disentrifugasi menggunakan alat mikrosentrifuga tipe 5417C (Eppendorf) pada 14.000g selama 3 menit kemudian diambil supernatannya yang selanjutnya digunakan sebagai templat untuk reaksi PCR.
2.1.2. Amplifikasi in vitro mtDNA Manusia
Proses amplifikasi fragmen D-Loop mtDNA manusia menggunakan primer M1 dan HV2R. Campuran reaksi PCR dilakukan di dalam tabung 0,15 mL (Eppendorf), yang terdiri atas 5 L templat mt DNA hasil lisis, 0,5 L primer M1 (20 pmol/L), 0,5 L primer HV2R (20 pmol/L), 2,5 L bufer PCR 10 x (Amersham life science: 500 mM KCl, 100 mM Tris-HCl pH 9,0 pada suhu 25 C, 1,0 % Triton X-100, 15 mM MgCl2),
0,15 L enzim Taq DNA Polymerase (5 unit/L, Amersham life science), 0,5 L campuran dNTP (Amersham life science) dan ditambah ddH2O steril sehingga volumenya mencapai 25 L. Proses PCR dilakukan dengan mesin Automatic thermal cycler (Perkin Elmer) sebanyak 30 siklus. Tahap awal dari proses PCR adalah tahap denaturasi awal yang dilakukan pada suhu 94 C selama 4 menit, kemudian masuk ke program siklus PCR dengan masing-masing siklus terdiri 3 tahap yaitu tahap denaturasi yang dilakukan pada suhu 94C selama 1 menit, tahap annealing yang dilakukan pada suhu 50C selama 1 menit dan tahap extention atau polimerisasi pada suhu 72 C selama 1,5 menit. Akhir dari semua siklus dilakukan tambahan proses polimerisasi pada suhu 72 C selama 4 menit. DNA hasil PCR disimpan pada suhu –20C.
2.1.3. Analisis Hasil PCR
Hasil amplifikasi dari proses PCR dianalisis dengan elektroforesis gel agarosa 1 % (b/v) menggunakan alat Mini sub TM DNA electrophoresis cell (Biorad). Komposisi gel agarosa dapat dibuat dengan melarutkan agarosa (Boehringer-Manheim) dalam bufer TAE 1 x (Merck : tris-asetat 0,04 M, EDTA 0,001 M pH 8,0). Larutan tersebut dipanaskan hingga agarosanya larut semua, lalu didinginkan hingga suhu larutan mencapai 50 – 60 C. Sebelum dituangkan ke dalam cetakan gel yang memiliki sisir sebagai pembentuk sumur gel, ditambahkan 3 L larutan EtBr 10 g/mL (Merck). Pada masing-masing sumur gel dimasukkan 25 L sampel hasil PCR yang telah dicampur dengan 3 L loading bufer (Merck : sukrosa 50 %, EDTA 0,1 M pH 8,0, bromfenol biru 0,1 % pH 8,0 ) [Sambrook et al., 1989]. Proses elektroforesis ini dilakukan dalam bufer TAE 1 x sebagai media penghantar arus pada tegangan 75 volt selama 25 menit. Marker atau penanda kontrol yang digunakan adalah pUC19/HinfI
(Amersham Life Science) yang memiliki 5 pita (masing-masing berukuran 1419 pb, 517 pb, 396 pb, 214 pb, dan 75 pb). Hasil elektroforesis divisualisasi dengan lampu UV seri 9814-312 nm (Cole Parmer). Prediksi konsentrasi DNA dapat dilakukan dengan membandingkan ketebalan pita yang dianalisis terhadap pita-pita dari marker yang konsentrasinya telah ditentukan sebelumnya.
2.2. Sekuensing
Sekuensing DNA merupakan tahapan akhir dalam menentukan urutan nukleotida fragmen hasil amplifikasi dengan PCR. Sekuensing dilakukan dengan metode Dideoksi Sanger menggunakan Automatic DNA Sequencer yang berdasarkan pada metode dye terminator labeling. Tahapan sekuensing DNA yang dilakukan pada penelitian ini meliputi : (1) penyiapan DNA templat, (2) proses amplifikasi melalui PCR dengan menggunakan primer universal, (3) pemurnian DNA, (4) elektroforesis, dan (5) pembacaan elektroforegram hasil sekuensing.
2.3. Pembacaan Elektroforegram
Pembacaan hasil sekuensing dapat dilihat dari data elektroforegram yang menunjukkan masing-masing basa memperlihatkan warna dan tinggi puncak yang berbeda. Untuk basa A berwarna hijau, basa G berwarna hitam, basa C berwarna biru, dan basa T berwarna merah [Perkin Elmer, 1995].
2.4. Analisis Urutan Nukleotida mtDNA Hasil Sekuensing
Analisis data urutan fragmen D-Loop mtDNA manusia hasil sekuensing dilakukan dengan menggunakan program komputer DNAstar-versi 4. Setiap sampel mutasi dianalisis homologi terhadap urutan nukleotida yang sudah ada yaitu urutan Cambridge yang telah direvisi Andrew et al (rCRS) dan data mitomap. Hasil analisis ini diharapkan dapat melengkapi urutan mtDNA dan memberikan kontribusi tambahan terhadap data base mtDNA manusia.
3. Hasil dan Pembahasan 3.1.Penyiapan Templat
Penyiapan templat DNA untuk PCR diawali dengan pengambilan sampel berupa sel rambut untuk sampel NTT dan NTB yang selanjutnya dilakukan lisis sel untuk mendapatkan DNA mitokondria. Penyiapan templat mtDNA dari sel rambut diperoleh langsung dari hasil lisis sel menggunakan prosedur standar (Sambrook, et al., 1989) tanpa melalui pemurnian terlebih dahulu. Supernatan hasil lisis pertama-tama di amplifikasi dengan teknik Polymerase Chain Reaction (PCR) dengan menggunakan sepasang primer, M1 dan HV2R yang dapat mengamplifikasi fragmen dengan ukuran 0,9 kb.
Tabel 3.1 Urutan nukleotida primer M1dan HV2R.
3.2. Hasil Amplifikasi Fragmen 0,9 kb mtDNA manusia dengan Teknik PCR
Hasil PCR dilihat menggunakan elektroforesis gel agarosa 1% (b/v) dengan menggunakan pUC19/HinfI sebagai marker. Gambar elektroforesis sampel seperti terlihat pada gambar 3.1. Gambar tersebut memperlihatkan adanya fragmen DNA pada posisi 0,9 kb untuk 2 sampel yang menunjukan bahwa amplifikasi terjadi pada templat mtDNA dengan primer M1 dan HV2R. Begitu juga dengan 7 sampel lainnya yang juga menunjukan hasil yang sama. Fungsi kontrol positif dalam proses PCR ini adalah untuk mengetahui jalannya proses PCR. Munculnya pita pada kontrol positif membuktikan bahwa proses PCR berjalan dengan benar serta pita yang muncul pada sampel adalah pita dari fragmen D-loop. Hal ini diperkuat dengan diikutsertakannya kontrol negatif dalam proses PCR. Kontrol negatif dalam proses PCR bertujuan untuk mengetahui kemungkinan adanya kontaminan dalam campuran reaksi PCR. Tidak munculnya
pita pada kontrol negatif membuktikan bahwa dalam campuran reaksi tidak terdapat kontaminan yang dapat mengganggu proses PCR.
Gambar 3.1. Fragmen hasil PCR. Lajur 3 dan 4
menunjukkan fragmen 0,9 kb sampel NT20 dan NB21. Lajur 1, marker DNA pUC19/HinfI. Kontrol negatif dan positif masing-masing ditunjukkan pada lajur 4 dan 5.
Munculnya pita DNA pada sampel NT 20 dan NB 21 menunjukkan bahwa sel rambut dapat digunakan sebagai sumber mtDNA. Untuk sel rambut diambil bagian akar karena pada bagian akar ini terjadi pertumbuhan setiap saat sehingga diperkirakan pada bagian ini akan terdapat mtDNA yang lebih banyak dibanding pada bagian pangkal rambut. Deteksi yang sama untuk tujuh sampel yang lain menghasilkan hasil yang serupa yakni terdapat satu pita fragmen berukuran 0,9 kb standar pUC19/HinfI (gambar tidak ditampilkan).
3.2 Hasil Direct Sequencing
DNA hasil PCR yang sudah dimurnikan dan ditentukan konsentrasinya di sekuensing menggunakan primer yang sama untuk proses PCR yaitu M1 dan HV2R. Gambar 3.2 memperlihatkan salah satu bentuk elektroforegram dari sampel yang disekuensing yang berasal dari sampel NT 20, sedangkan hasil sekuensing lengkap dari 8 sampel lainnya tidak ditampilkan. Jumlah nukleotida hasil sekuensing yang diperoleh bervariasi untuk tiap sampel mulai dari 800 pb sampai 876 pb.
1419 pb 517 pb
Analisis terhadap daerah 0.9 D-Loop mtDNA dilakukan pada daerah 16024-372 dan sebagai standar digunakan urutan nukleotida CRS (Cambridge Reference Sequence) Anderson yang telah di revisi oleh Andrew [Mitomap, 2005]. Untuk mengetahui urutan nukleotida yang mengalami mutasi dilakukan analisis menggunakan program seqman DNA star dengan menempatkan posisi nukleotida sampel sejajar dengan urutan nukleotida CRS. Pada program ini juga dapat dilihat bentuk tampilan elektroforegram urutan nukleotida sampel. Gambar elektroforegram yang diberi kotak menunjukan urutan nukleotida sampel yang berbeda dengan urutan nukleotida Cambridge (Gambar 3.2). Berdasarkan gambar 3.2 ditunjukkan bahwa pada posisi 73 terjadi mutasi transisi basa A menjadi sedangkan pada posisi 150 terjadi mutasi basa C menjadi T.
Berdasarkan analisis mutasi daerah D-Loop mtDNA terhadap 9 sampel yang dianalisis, ditemukan beberapa jenis, posisi dan jumlah mutasi pada daerah ini. Jumlah mutasi terbanyak dari empat populasi sampel yang dianalisis adalah 11 mutasi sedangkan jumlah terkecil adalah 5 dengan jenis mutasi secara
keseluruhan adalah 53 jenis yang tersebar di daerah 16024-372. Secara lengkap mutasi pada setiap sampel ditunjukkan pada tabel 3.1.
Analisis homologi sampel menunjukkan adanya mutasi insersi pada urutan basa nukleotida posisi 303-315 pada daerah D-loop yang menyebabkan ketidakstabilan poli-C. Jumlah rangkaian poli-C berbeda karena bervariasinya jumlah insersi yang terjadi sebelum dan setelah nukleotida T. Adanya rangkaian ini menyebabkan kesulitan pada saat pembacaan urutan nukleotida secara direct sequencing. Hal ini didasarkan pada prinsip kerja sekuensing yang hanya dapat membaca fragmen dominan saja (Gambar 3.3). Pada gambar tersebut diperlihatkan insersi pada urutan basa 303 dengan jumlah yang berbeda posisi menyebabkan perbedaan rangkaian C sebelum basa timin. Beberapa penelitian yang telah dilakukan berkaitan dengan fenomena ketidakterbacaan sampel yang mengadung poli-C di antaranya dilakukan oleh Levin. Melalui penelitiannya disimpulkan bahwa ketidakterbacaan sampel tersebut dengan direct sequencing disebabkan karena terdapatnya campuran heteroplasmi rangkaian poli-C dalam satu individu.
Gambar 3.2. Contoh tampilan elektroforegam mutasi daerah D-Loop mtDNA manusia dengan menggunakan Program Seqman
A73G
Mutasi transisi
C150T Mutasi transisi
Tabel 3.1 menunjukkan bahwa mutasi yang terjadi pada sampel populasi Indonesia Tenggara bervariasi baik jenis maupun jumlahnya. Jenis mutasi yang terjadi diantaranya mutasi transversi, insersi dan delesi.
Hasil analisis homologi menunjukkan dua mutasi yang memiliki frekuensi tertinggi pada dua populasi manusia Indonesia, yakni mutasi insersi 310.1C dan mutasi transisi A263G.
Tabel 3.1. Jumlah Dan Jenis Mutasi Pada Empat Populasi
No Populasi
Sampel
Kode
Sampel Jenis Mutasi
Jumlah Mutasi 1 NTT NT10 T16314C; T16237C; A73G; A266G; 312.1C 5 2 NT16 T16102C; T16298C; T16314C; T16321C; T16369C; T16305C; 304.1C; 312.1C 8 3 NT20 T16086C; G16129A; T16239C; C16278T; C16294T; A73G; C150T; A263G; 310.1C 9 4 NT21 T16249C; T16288C; T16035C; G16390A; A73G; T153C; A263G; 310.1C; G239A 9 5 NT22 T16086C; G16129A; C16192T; C16223T; T16239C, T16297C; A73G; C150T; T199C; A263G, 310.1C 11 6 NTB NB18 C16186T; C16276T; C16301T; C16302T; T16367C; 304.2C; 312.1C 7 7 NB19 T16140C; 16183.D; T16189C; T16223C; A213G; A266G; 311.1C; 312.1C 8 8 NB20 G16139A; T16154C; C16158T; T16182C; C16223T; T16321C; A16353G; 304.2C; 312.1C 9 9 NB21 C16223T; C16305T; T146C; T199C; A263G; 309.1C; 310.1C 7
Gambar 3.3. Perbedaan rangkaian poli-C yang disebabkan adanya mutasi insersi basa sitosin yang berbeda.
Mutasi insersi
4. Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan diperoleh urutan nukleotida DNA mitokondria
manusia daerah D-Loop
melalui direct sequencing untuk sampel-sampel dua populasi Indonesia Tenggara. Analisis polimorfisme urutan nukleotida sampel memberikan informasi variasi mutasi dengan jenis dan posisi mutasi yang beragam dengan jumlah mutasi secara keseluruhan sebanyak 53 mutasi. Mutasi yang ada meliputi mutasi insersi, transversi dan delesi. Berdasarkan informasi muutasi-mutasi yang diperoleh tersebut diharapkan dapat melengkapi database varian normal mtDNA manusia Indonesia.
Ucapan Terima Kasih
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Depdiknas yang telah mendanai penelitian pekerti ini. Daftar Pustaka
Anderson, S. Bankier, A.T. Barrrel, B.G. de Bruijn, M.H. Coulson, A.R. Drouin,J. Eperon, I.C. Nierlich, D.P. Roe, B.A. Sanger,F. Schreier, P.H. Smith, A.J. Staden, R andYoung, I.G. (1981). Sequence and organization of the Human Mithocondrial Genome, Nature. 290. (5806).
Giles, R.E., Blane, H., Cann, H.M., and Wallace, D.C., (1980). Maternal inherintance of human mitochondrial DNA. Proc.Nat.Acad.Sci.USA. 77:6715-6719
Fengzhu Sun, (1997). Biological and Statistical studies for diseases involving mtDNA mutation. Department of Genetics, Emory University School of Medicine.
Kirches, et.al., (2001). Heterogenous tissue distribution of a mitochondrial DNA polimorphism in heteroplasmic subject without mitochodrial disorders. jmed. Genet. 38: 312-317
Wallace, D.C., (1981). Mitochondrial DNA Mutations and Neuromuscular Disease, Hum.Genet.Disease, 5:9-13.
Pembuatan dan Pemanfaatan Membran Chitosan Dari Limbah Cangkang Kepiting
Untuk Pemisahan Deterjen
Nita Kusumawati
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari kemampuan membran chitosan untuk memisahkan deterjen. Membran chitosan ini dibuat dengan memanfaatkan limbah industri pengepakan kepiting, yaitu berupa kulit dan cangkangnya yang diekstrak terlebih dahulu menjadi chitin. Chitin selanjutnya mengalami transformasi menjadi chitosan. Setelah menjadi chitosan, untuk membuat membran harus dicampurkan dengan asam asetat terlebih dahulu dan diaduk menggunakan magnetic stirrer. Membran chitosan diuji untuk pemisahan limbah deterjen menggunakan reaktor “dead-end”. Kualitas membran chitosan adalah nilai fluks dan efisiensi rejeksi yang diperoleh melalui variasi terhadap tekanan operasi, dan komposisi penyusun membran. Dari penelitian ini diketahui bahwa membran mempunyai ketebalan 0,044 – 0,064 mm dengan komposisi optimum untuk pemisahan deterjen sebesar 3 gram. Pada tekanan operasi sebesar 3 atm, didapatkan penyisihan deterjen optimum. Untuk deterjen anionik yang digunakan sebagai umpan dihasilkan nilai fluks sebesar 30,91 L/m2.hr dan rejeksi sebesar 98,50%.
Kata kunci : Membran chitosan, deterjen, fluks, rejeksi
Pendahuluan
Meningkatnya kepadatan
penduduk dan kegiatan industri pada suatu daerah, terutama daerah yang
maju, mengakibatkan penggunaan
deterjen sebagai bahan pencuci atau
pembersih semakin meningkat. Hal
tersebut dapat menyebabkan masalah
pencemaran lingkungan yang serius
karena limbah deterjen dapat
menyebabkan turunnya kualitas perairan yang ditandai dengan timbulnya buih dan peristiwa eutrofikasi.
Peristiwa eutrofikasi adalah
tumbuhnya tumbuhan air (misalnya
enceng gondok dan algae) dengan cepat karena pertumbuhannya dirangsang oleh
nutrient dari bahan aditif deterjen
terutama fosfat organik. Peristiwa itu dapat mengurangi kandungan oksigen dalam air, akibatnya dapat membunuh hewan air dengan kebutuhan oksigen yang tinggi. Matinya hewan air dapat
menimbulkan bau busuk dan
mengganggu keseimbangan alam. Selain itu limbah deterjen juga menimbulkan gangguan kesehatan pada manusia yaitu iritasi kulit dan mata, kerusakan pada ginjal dan empedu (Sugai dkk, 1990) dan pada hewan (Ritz dkk, 1993).
Pengolahan limbah deterjen
secara konvensional yang selama ini dilakukan antara lain dengan cara (a) aerasi yaitu memompa limbah deterjen yang menghasilkan gelembung udara,
permukaan bersama gelembung udara
yang dipompakan tersebut. Tetapi
hasilnya kurang memuaskan, karena
daya reduksinya kecil dan membutuhkan bahan bakar yang cukup besar untuk energi pemompaan; (b) adsorpsi oleh
arang atau bentonit atau campuran
keduanya. Walaupun hasilnya cukup efektif, namun arang aktif relatif mahal;
(c) koagulasi dengan garam-garam
karbonat atau sulfat, sehingga sebagian
dapat terendapkan. Meskipun daya
reduksi mencapai 75 %, namun
diperlukan koagulan dalam jumlah yang banyak, sehingga biaya operasionalnya relatif mahal; (d) metode lumpur aktif
yaitu digunakan mikroorganisme
pemakaian deterjen. Metode ini
memerlukan upaya pengkayaan
mikroorganisme yang tidak mudah dan kontrol pertumbuhan serta pengendalian mikroorganisme (Prasetyo, 2002).
Usaha mengurangi pencemaran limbah deterjen ini perlu diupayakan, karena meskipun secara alamiah limbah tersebut di perairan dapat mengalami proses dekomposisi senyawa organik
secara mikrobiologis, yang dikenal
dengan istilah biodegradasi, namun tidak
semua bahan deterjen dapat
terbiodegradasi oleh bakteri pengurai sehingga prosesnya sangat lambat atau bahkan tidak terjadi sama sekali.
Di sisi lain di Indonesia masakan laut dan pengolahan hasil laut dari
Crustaceae belum dapat dioptimalkan,
sebab pada umumnya baru digunakan
sebagai bahan campuran pembuatan
kerupuk, terasi atau makanan ternak, dimana harga ketiga bahan hasil olahan tersebut tidak setinggi harga chitosan. Salah satu iklan di internet menyebutkan bahwa harga 50 gram chitosan ± $ 23 US. Belum dimanfaatkannya limbah pengolahan udang, cumi, dan kepiting sebagai sumber chitosan boleh jadi
dikarenakan belum dikenalnya industri chitosan secara umum atau karena tidak ada publikasi yang memuat proses yang
dikerjakan secara sederhana di
Indonesia.
Chitin pertama kali ditemukan lebih dari 180 tahun yang lalu, tetapi manfaatnya baru diperhatikan 20 tahun belakangan ini. Chitin dapat dibuat bahan lain yang disebut chitosan. Chitin tersebut merupakan polisakarida utama
dari cangkang udang-udangan dan
kepiting, selain itu juga terdapat pada fungi, kulit spora, lumut, dan kerangka luar serangga. Sumber utama chitin yang
dapat digunakan untuk diperoleh
chitosannya adalah chitin dari jenis
udang-udangan (Crustaceae) seperti
kepiting, lobster, dan udang. Hal tersebut
disebabkan jenis udang-udangan itu
dipanen secara komersial, sehingga
menghasilkan limbah yang tidak sedikit jumlahnya. Oleh karena itu salah satu
keunggulan dari membran chitosan
terletak pada bahan dasarnya yang
ramah lingkungan karena dibuat dari limbah udang-udangan.
Teknologi membran merupakan teknologi pemisahan yang berkembang dengan pesat dan relatif baru bila
dibandingkan dengan teknologi
pemisahan yang sudah berkembang
sebelumnya seperti absorbsi, ekstraksi,
dan destilasi. Teknologi membran
mempunyai beberapa keunggulan, yaitu proses pemisahan berlangsung pada suhu kamar dan sebagian besar membran
yang diproduksi dapat digunakan
kembali, membran yang telah rusak dapat didaur ulang sehingga relatif tidak
menghasilkan limbah, sifatnya
bervariasi, dan dapat diatur sesuai
kebutuhan (Mulder, 1991). TINJAUAN PUSTAKA
Kata membran berasal dari bahasa latin “membrana” yang berarti potongan kain. Membran didefinisikan
sebagai lapisan tipis (film) yang
fleksibel yang merupakan pembatas
antara dua fasa yang bersifat
semipermeabel. Membran berfungsi
sebagai media pemisahan yang selektif berdasarkan perbedaan koefisien difusi, muatan listrik, atau perbedaan kelarutan. Membran dapat berupa cairan maupun padatan.
Untuk pengolahan limbah cair,
umumnya digunakan membran
mikrofiltrasi. Membran tersebut
digunakan untuk memisahkan partikel, termasuk bakteri dan ragi, dari larutan. Tekanan yang diperlukan selama operasi tidak terlalu besar yaitu kurang dari 2 bar. Aplikasi proses ini juga dapat diterapkan pada sterilisasi minuman,
penjernihan jus, ataupun pemisahan
emulsi minyak-air. Struktur membran
mikrofiltrasi umumnya simetrik
(Wenten, 1995).
METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan untuk mencari alternatif baru dalam proses
pengolahan limbah deterjen dengan
memanfaatkan limbah industri
pengepakan udang kepiting sebagai
membrannya. Bahan
Persiapan bahan disini
kebanyakan diperlukan untuk persiapan pembuatan larutan sampel, antara lain H2SO4, NaH2PO4, serbuk methylene
blue dan aquades untuk membuat larutan methylene blue. Untuk membuat larutan pencuci diperlukan H2SO4, Aquades dan
NaH2PO4. Bubuk NALS (Natrium Lauril
Sulfat) dan Aquades untuk membuat larutan induk NALS. PP (Phenolftalein)
sebagai indikator warna. Kloroform
untuk mengikat kandungan deterjen. Alat
Alat-alat yang perlu disiapkan dalam penelitian ini adalah : alat uji “dead-end” dan alat laboratorium yang
menunjang penelitian ini, seperti
peralatan kaca laboratorium, neraca
analitik, magnetic stirrer,
spektrofotometer Beckman, cetakan
membran acrylic berukuran 10 x 10 cm dan kompresor.
Prosedur Kerja
Pembuatan Cangkang Kepiting Menjadi Serbuk Chitin dan Chitosan
Tahap ini diawali dengan
pencucian cangkang kepiting dicuci
sampai bersih dari kotoran yang
menempel kemudian direbus dalam air
mendidih ( 80C) selama 15 menit.
Setelah itu dikeringkan dibawah sinar matahari dan diblender. Untuk menjadi
serbuk chitin, cangkang kepiting akan
mengalami proses isolasi chitin meliputi
tiga tahap yaitu tahap deproteinasi
didapat crude chitin, demineralisasi dan depigmentasi didapatkan serbuk chitin. Setelah itu chitin melalui suatu proses dan mengalami transformasi menjadi chitosan.Serbuk chitosan inilah yang
merupakan bahan dasar pembuat
membran chitosan.
Pembuatan Membran Chitosan
Setelah menjadi serbuk chitosan dapat langsung dibuat membran dengan
melarutkannya dalam Asam Asetat
sebagai pelarut. Sebelumnya harus
digunakan harus dibersihkan dahulu dengan menggunakan aceton. Setelah
terbentuk suatu lapisan film basah
cetakan dioven sampai film menjadi kering dimana diperlukan larutan NaOH 4% untuk merendam membran kering
agar terlepas dari cetakannya.
Selanjutnya agar membran bersih dari alkali diperlukan aquabidestilata untuk pembilas.
Penentuan Fluks dan Rejeksi
Volume permeat yang
dihasilkan ditimbang dengan neraca
analitik untuk mengetahui berat.
Selanjutnya untuk mengetahui
konsentrasi deterjen setelah dilewatkan
membran dilakukan penentuan kadar
deterjen melalui proses ekstraksi. Setelah itu baru diukur nilai absorbansi dengan
spektrofotometer dan hasil yang
diperoleh dimasukkan pada persamaan regeresi pada kurva kalibrasi, untuk selanjutnya bisa dihitung nilai fluks dan rejeksinya.
HASIL PENELITIAN DAN
PEMBAHASAN
Penentuan λmaks Kompleks Methylen Blue Dengan NALS
Tujuan dari tahap ini adalah menentukan panjang gelombang yang
memberikan nilai absorbansi yang
maksimal. Dimana pengukuran
dilakukan dalam rentang panjang
gelombang 600 –700 nm (Metode
Standard). Dari data yang tersaji pada
Tabel 4.1 didapatkan bahwa yang
memberikan nilai absorbansi maksimal adalah panjang gelombang 650 nm.
Pembuatan Kurva Kalibrasi
Setelah diperoleh panjang
gelombang maksimum, maka
selanjutnya adalah membuat kurva
kalibrasi yang nantinya digunakan untuk menemukan persamaan regresi.
Dari data yang diperoleh, dapat dibuat kurva kalibrasi sebagai berikut (Gambar 1). Kurva Kalibrasi y = 0.1749x + 0.005 R2= 0.9992 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Konsentrasi NALS (ppm) A b so r b a n si
Gambar 1. Kurva kalibrasi
Dari gambar 1 didapat
persamaan regresi adalah y = 0,1749 x + 0,005 dengan nilai R2= 0,9992.
Pembuatan Membran
Penelitian ini dimulai dengan
kegiatan membuat larutan chitosan
terlebih dahulu. Bubuk chitosan
ditimbang dengan menggunakan neraca
analitik sesuai dengan berat yang
diinginkan untuk selanjutnya ditambah dengan larutan asam asetat 0,75%.
Setelah dilakukan penimbangan
dilanjutkan dengan pengadukan awal yaitu dengan spatula kaca agar bubuk chitosan benar-benar terendam dalam larutan asam asetat, kemudian dilakukan
pengadukan menggunakan magnetic
stirrer untuk memastikan serbuk
chitosan larut sempurna sehingga
didapatkan larutan yang homogen.
Pengadukan dilakukan selama 24 jam untuk mempercepat proses pelarutan. Sebelum dicetak di atas pelat kaca, larutan harus didiamkan selama 24 jam
untuk menghilangkan gelembung-gelembung udara yang ada di dalamnya.
Proses pencetakan membran
diawali dengan pembersihan sisi-sisi cetakan menggunakan aseton. Larutan selanjutnya dicetak diatas pelat kaca dengan berat yang sama yaitu sebanyak 20 gram. Kemudian cetakan yang telah terisi larutan chitosan diangin-anginkan selama 24 jam (sampai setengah kering),
selanjutnya cetakan dimasukkan ke
dalam oven pada suhu 60˚C selama ± 5
jam. Untuk memastikan membran kering sempurna cetakan didiamkan selama 24 jam di udara terbuka, karena apabila langsung direndam membran akan rusak dengan menjadi menggelembung dan berkerut. Membran disimpan bersama dengan cetakannya, baru akan dilepas apabila akan diaplikasikan pada reaktor “dead-end”.
Pengukuran Ketebalan Membran
Ketebalan membran diukur dengan
mikrometer sekrup buatan Austria.
Ketelitian alat tersebut adalah 0,01 mm dengan kapasitas 0 – 25 mm. Ketebalan membran dikontrol dengan potongan kaca yang ditempelkan di sekeliling plat kaca dengan ketebalan 0,5 cm. Dari pengukuran didapatkan hasil bahwa pada komposisi chitosan 2 gram diperoleh ketebalan sebesar 0,044 mm, selanjutnya pada komposisi 2,5 diperoleh ketebalan
0,054 mm dan 0,064 mm pada
komposisi chitosan 3 gr.
Membran yang sudah jadi
sebelum diaplikasikan pada alat
“dead-end” dilakukan pengukuran, dimana
membran yang digunakan adalah
membran yang mempunyai ketebalan
sama untuk tiap komposisi. Membran yang baik adalah membran yang tipis tapi kuat. Semakin tebal membran, jarak yang harus ditempuh permeat semakin
panjang, sehingga kemungkinan
terjadinya fouling makin besar.
Pengaruh Variabel Terhadap Fluks dan Rejeksi
Pengaruh Tekanan
Tekanan operasi sangat
mempengaruhi fluks dan rejeksi
membran. Pada percobaan ini tekanan dioperasikan pada 1 atm, 2 atm dan 3 atm.
Pada membran chitosan dengan komposisi 2 gr yang digunakan untuk menyisihkan larutan deterjen anionik tampak bahwa fluks semakin meningkat dengan meningkatnya tekanan. Pada 5 menit pertama, fluks meningkat dari 86,12 L/m2.hr menjadi 94,95 L/m2.hr
dan 99,69 L/m2.hr, ketika tekanan
ditingkatkan dari 1 atm menjadi 2 atm dan 3 atm. Nilai selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 1, sedangkan untuk mengetahui seberapa besar peningkatan fluks pada penyisihan deterjen anionik dapat dilihat pada Gambar 2.
Tabel 1. Fluks Membran Chitosan (Komposisi 2 gram) Waktu (menit) Fluks (L/m2.hr) ANIONIK Tekanan 1 atm Tekanan 2 atm Tekanan 3 atm 5 86.12 94.95 99.69 10 77.28 81.70 94.95 15 64.03 72.87 86.12 20 59.62 64.03 77.28 25 50.79 55.20 61.83 30 35.33 44.16 55.20 35 22.08 35.33 35.33
Dari data penelitian dan analisa statistik terlihat jelas bahwa tekanan
sangat mempengaruhi nilai fluks,
dimana peningkatan tekanan
Hanya yang perlu diperhatikan adalah
terjadinya peristiwa fouling yang
ditandai adanya polarisasi konsentrasi yang mengakibatkan penurunan nilai fluks seiring dengan pertambahan waktu operasi.
De te rje n ANIO NIK (C hi to s an 2 gr)
0. 00 20 .00 40 .00 60 .00 80 .00 10 0. 00 12 0. 00 0 10 20 30 40 Wak t u (menit ) F lu k s (L /m 2 .h r) T ekanan 1 at m T ekanan 2 at m T ekanan 3 at m
Gambar 2. Peningkatan Fluks Pada Membran Chitosan (Komposisi 2 gr) Akibat Peningkatan Tekanan
Peristiwa turunnya fluks seiring
dengan pertambahan waktu operasi
disebabkan karena semakin lama pori-pori yang terbuka akibat adanya tekanan
operasi akan terisi molekul-molekul
larutan membentuk suatu lapisan
dipermukaan membran dan mungkin
sampai masuk kedalam pori-pori
membran. Adanya deposisi partikel pada membran yang menyebabkan penurunan fluks yang merupakan fungsi dari waktu dan akan memperbesar resistensi total
membran, yaitu resistensi yang
disebabkan oleh membran dan resistensi oleh lapisan gel karena deposisi.
Nilai fluks larutan naik ketika tekanan naik dan stabil pada tekanan
tertentu. Kenaikan tekanan
mengakibatkan kenaikan fluks pada
permukaan membran. Kenaikan tekanan
juga menyebabkan proses fouling
menjadi lebih cepat. Peristiwa ini dapat dilihat pada Gambar 3 – 11, ketika yang digunakan sebagai larutan umpan adalah deterjen anionik.
Peristiwa fouling oleh larutan
deterjen ini dikarenakan pada tekanan 1
atm, 2 atm dan 3 atm menyebabkan partikel-partikel deterjen menjadi pecah sehingga teradsorpsi oleh permukaan membran dan akhirnya menyumbat
pori-pori membran. Sebagaimana yang
diketahui bahwa sifat deterjen juga sebagai pembersih, dapat mengurangi
terjadinya fouling hanya pemberian
tekanan operasi yang dilakukan tidak boleh sampai memecah partikel deterjen.
De te rje n ANIO NIK (Te kan an 1 at m;C hi tos an 2 gr)
0.0 0 20 .00 40 .00 60 .00 80 .00 10 0. 00 12 0. 00 5 10 15 20 25 30 35 Wa kt u (m enit ) F lu k s (L /m 2 .h r) 97 .50 98 .00 98 .50 99 .00 % R ej e k si
Fluks "Rejek si"
Gambar 3. Fluks dan Rejeksi
(Tekanan 1 atm, Chitosan 2 gr, Deterjen anionik)
De te rje n ANIO NIK (Te kan an 2 atm ;C h i tos an 2g r)
0.0 0 20 .00 40 .00 60 .00 80 .00 10 0.0 0 12 0.0 0 5 10 15 2 0 25 30 35 Wak t u (menit ) F lu k s (L /m 2 .h r) 97 .20 97 .40 97 .60 97 .80 98 .00 98 .20 % R ej ek si Fluks Rejeksi
Gambar 4. Fluks dan Rejeksi
(Tekanan 2 atm, Chitosan 2 gr, Deterjen anionik)
De te rje n ANIO NIK (Te kan an 3 atm ;C hitosa n 2 gr)
0.0 0 20 .00 40 .00 60 .00 80 .00 10 0.0 0 12 0.0 0 5 10 15 20 25 30 35 Wak t u (menit ) F lu k s (L /m 2 .h r) 95 .00 96 .00 97 .00 98 .00 99 .00 10 0.0 0 % R ej ek si Fluks Rejeksi
(Tekanan 3 atm, Chitosan 2 gr, Deterjen anionik)
De te rje n ANIO NIK (Te k an an 1 atm ;C hi tosa n 2,5 gr)
0.0 0 20 .00 40 .00 60 .00 80 .00 10 0.0 0 12 0.0 0 5 10 15 20 25 30 35 Wak t u (m enit ) F lu k s (L /m 2 .h r) 98 .00 98 .20 98 .40 98 .60 98 .80 99 .00 99 .20 % R e je k s i Fluks Rejeksi
Gambar 6. Fluks dan Rejeksi
(Tekanan 1 atm, Chitosan 2,5 gr, Deterjen anionik)
De te rje n ANIO NIK (Te kan an 2 atm ;C hi tosan 2,5 gr)
0.0 0 20 .00 40 .00 60 .00 80 .00 10 0.0 0 12 0.0 0 5 10 15 20 25 30 35 Wakt u (menit ) F lu k s (L /m 2 .h r) 97 .40 97 .60 97 .80 98 .00 98 .20 98 .40 98 .60 98 .80 % R e je k si Fluks Rejeksi
Gambar 7. Fluks dan Rejeksi
(Tekanan 2 atm, Chitosan 2,5 gr, Deterjen anionik)
De te rje n ANIO NIK (Te k an an 3 atm ;C hi tos an 2,5 gr)
0.00 20 .00 40 .00 60 .00 80 .00 10 0.0 0 12 0.0 0 5 10 15 20 25 30 35 Wak tu (menit ) F lu k s (L /m 2 .h r) 97 .00 97 .20 97 .40 97 .60 97 .80 98 .00 98 .20 % R e je k si Fluks Rejeksi
Gambar 8. Fluks dan Rejeksi
(Tekanan 3 atm, Chitosan 2,5 gr, Deterjen anionik)
De te rje n ANIO NIK (Te k an an 1 atm;C hi tosan 3 gr)
0.0 0 20 .00 40 .00 60 .00 80 .00 10 0.0 0 12 0.0 0 5 10 15 20 25 30 35 Wa kt u (m enit ) F lu k s (L /m 2 .h r) 98 .20 98 .40 98 .60 98 .80 99 .00 99 .20 % R e je k si Fluks Rejeksi
Gambar 9. Fluks dan Rejeksi
(Tekanan 1 atm, Chitosan 3 gr, Deterjen anionik)
De te rje n ANIO NIK (Te k an an 2 atm;C hi tosan 3 gr)
0.0 0 20 .00 40 .00 60 .00 80 .00 10 0.0 0 12 0.0 0 5 10 15 20 25 30 35 Wak t u (menit ) F lu k s (L /m 2 .h r) 97 .50 98 .00 98 .50 99 .00 % R e je k si Fluks Rejeksi
Gambar 10. Fluks dan Rejeksi
(Tekanan 2 atm, Chitosan 3 gr, Deterjen anionik)
De te rje n ANIO NIK (Te k an an 3 atm;C h itosan 3 gr)
0.0 0 20 .00 40 .00 60 .00 80 .00 10 0.0 0 12 0.0 0 5 10 15 20 25 30 35 Wakt u (menit ) F lu k s (L /m 2 .h r ) 97 .00 97 .50 98 .00 98 .50 99 .00 % R e je k s i Fluks Rejeksi
Gambar 11. Fluks dan Rejeksi
(Tekanan 3 atm, Chitosan 3 gr, Deterjen anionik)
Terjadinya fouling ini diawali adanya peningkatan lokal konsentrasi
solute pada permukaan membran,
sehingga akhirnya fluks menjadi
tergantung pada transfer massanya.
akan membawa kenaikan fluks lebih cepat dan segera terjadi keseimbangan antara laju transport solute ke dan dari
permukaan membran sehingga fluks
berubah menjadi stabil. Kondisi
kemudian berubah ketika terbentuk
lapisan fouling dan mulai
terkompresinya pada tekanan tinggi dan menyebabkan peningkatan tekanan di atas titik kritis yang akan menghasilkan fluks lebih kecil.
Dalam pengukuran efisiensi
rejeksi maka yang diukur adalah kadar deterjen sebelum dilewatkan membran
dan sesudah dilewatkan membran.
Membran dikatakan baik apabila
efisiensi rejeksinya adalah 100%. Dalam pengukuran kadar deterjen digunakan
spektro UV-VIS dengan λ = 650 nm,
karena pada panjang gelombang inilah deterjen memberikan nilai absorbansi
maksimum. Selanjutnya dilakukan
prosedur ekstraksi untuk menentukan penurunan konsentrasi yang dihasilkan setelah dilewatkan membran dengan
memasukkan nilai absorbansi yang
dihasilkan pada persamaan kurva
kalibrasi. Dengan memasukkan nilai
absorbansi untuk tiap-tiap larutan
deterjen ke dalam persamaan sebelum dan sesudah dilewatkan membran maka dapat dilihat perubahan nilai efisiensi rejeksi untuk tiap membran.
Tabel 2. Penurunan Rejeksi pada
Pemberian Tekanan Berbeda (Komposisi 2 gr) Waktu (menit) % Rejeksi ANIONIK Tekanan 1 atm Tekanan 2 atm Tekanan 3 atm 5 98.05 97.49 96.96 10 98.18 97.61 97.11 15 98. 35 97.68 97.27 20 98.43 97.70 97.36 25 98.58 97.80 97.46 30 98.75 97.87 97.70 35 98.92 98.03 98.92 Sumber : Penelitian (2007)
Pada Tabel 2 dapat dilihat juga
peristiwa turunnya rejeksi karena
kenaikan tekanan pada deterjen anionik, dimana tekanan pada 1 atm turun dari 98,05% menjadi 97,49% pada tekanan 2 atm dan pada 3 atm diperoleh rejeksi 96,96% pada 5 menit waktu operasi.
Pertambahan nilai rejeksi dari setiap
waktu operasi sampai terjadi fouling dan
penurunan nilai rejeksi dari setiap
peningkatan tekanan dapat dilihat pada
Gambar 12 dan 13 untuk tekanan
operasi 1 dan 2 atm.
Deterjen ANIONIK dengan Tekanan 1 atm
97.80 98.00 98.20 98.40 98.60 98.80 99.00 99.20 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Waktu (menit) % R e je k si
T ekanan 1 atm;Chitosan 2 gr T ekanan 1 at m;Chitosan 2,5 gr T ekanan 1 atm;Chitosan 3 gr
Gambar 12. Persentase rejeksi
(Deterjen anionik;Tekanan 1 atm)
Gambar 13. Persentase rejeksi
(Deterjen anionik;Tekanan 2 atm)
Deterjen ANIONIK dengan Tekanan 2 atm
97.4 97.6 97.8 98 98.2 98.4 98.6 98.8 0 5 10 15 20 25 30 35 Waktu (menit) % Rejeksi
Sedangkan untuk tekanan operasi 3 atm, diperoleh nilai % rejeksi seperti yang tampak pada Gambar 14 di bawah ini.
Deterjen ANIONIK dengan Tekanan 3 atm
96.50 97.00 97.50 98.00 98.50 99.00 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Waktu (menit) % R ej ek si
T ekanan 3 atm;Chitosan 2 gr T ekan an 3 at m;Chitosan 2,5 gr T ekanan 3 atm;Chitosan 3 gr
Gambar 14. Persentase rejeksi
(Deterjen anionik;Tekanan 3 atm)
Tekanan yang rendah
mengakibatkan rejeksi naik, seperti yang tampak pada Gambar 12 – 14, dimana
nilai rejeksi terbesar didapat pada
tekanan 1 atm. Fenomena ini terjadi karena tekanan dalam tangki rendah,
kemungkinan terbentuknya polarisasi
konsentrasi atau fouling di permukaan
membran kecil sekali. Hal ini
disebabkan lemahnya tekanan yang
diberikan terhadap partikel untuk
melewati membran. Akibatnya partikel yang menempel di permukaan membran akan tersapu mudah oleh larutan umpan. Sebaliknya pada tekanan lebih tinggi efisiensi rejeksi akan menurun. Karena kuatnya tekanan yang diberikan pada
partikel sehingga interaksi antara
partikel dan membran akan meningkat.
Kondisi ini akan berpeluang
meningkatkan terbentuknya fouling atau polarisasi konsentrasi.
Pada tekanan yang sama semakin
lama seiring dengan waktu operasi
mengakibatkan rejeksi naik, hal ini disebabkan karena ukuran partikel solute
teradsorbsi atau terdeposisi
partikel-partikel dari sekeliling bagian dalam pori membran. Setelah pori-pori membran
terisi penuh maka molekul-molekul
tersebut membuat lapisan diatas
permukaan membran. Lapisan diatas permukaan membran ini seolah-oleh
berfungsi sebagai membran lapisan
kedua yang turut berperan menyaring molekul. Lapisan ini semakin lama
mampu menahan molekul semakin
banyak menahan molekul. KESIMPULAN
Dari data yang telah diperoleh dan dibahas pada bab sebelumnya, maka dari penelitian ini dapat ditarik beberapa kesimpulan, yaitu : Membran chitosan
yang dihasilkan termasuk membran
ultrafiltrasi dengan ukuran pori 0,05 µm-0,1 µm dan ketebalan 0,044 mm-0,064
mm. Peningkatan tekanan operasi
menyebabkan peningkatan fluks dan
penurunan rejeksi sedangkan
peningkatan komposisi chitosan
menyebabkan peningkatan rejeksi dan penurunan fluks. Komposisi dan kondisi optimum untuk menyisihkan deterjen anionik dihasilkan nilai fluks sebesar
30,91 L/m2.hr dan rejeksi sebesar
98,50%.
DAFTAR PUSTAKA
Aamodt, B and Michael, D. (1995).
Solubilization of uncharged molecules in ionic surfactant aggregate micellar phase.
Journal of Physical Chemical, vol. 96 (2) Januari 2002, pp. 945-949.
Abuin, S and Lissi, C. (1992). Affinity membranes : Their chemistry and
performance in adsorptive separation process. John Wiley
& Sons, Inc. New York.
Acosta, J.E. (1991). Extraction and characterization of chitin from
crustaceans. Biomass and bioenergy. Vol 5 no.2 : 145-153.
Acosta, M.J. (1991). Membrane process. John Wiley & Sons, England. Adiarto, T. (1996). Pengolahan limbah
industri electroplating dengan membran komposit. Tesis. Program Pasca Sarjana Magister
Kimia. Institut Teknologi
Bandung.
Amin, F and Jayson, C.P. (1996). A
Conventional experimental methode for determining cationic surfactant concentration. Journal
of Chemical Engineering of
Japan, vol. 25 (4) Agustus 2002, pp. 455-457.
Anselme, C., Ford T., Hurley, D and Martin, G. (1993). Ultrafiltration
water treatment membrane process. Mc-Graw Hill. New
York.
Beckers, T. (2000). Catagories of
membrane operations in water treatment membrane process.
Mc-Graw Hill. New York.
Blair, W. (1987). Introduction to
surfactant snalysis. First Edition.
Chapman & Hall. London. Chan, L and Lyn, D. (1983). Apparent
chitin digestibility in penaeid shrimp. Aquaculture, vol. 109
(1), Januari 1999, pp. 51-57. Clint, B. (1992). Adsorption of metal
ions polyaminated highly porous chitosan chelating resin.
Industrial & Engineering
Chemistry Research, vol. 32 (3) Maret 2003, pp. 386-390.
Costa, G.T. (1982). Pervaporation
performance of hollow-fiber chitosan-polyacrylonitrile
composite membrane in dehydration of ethanol. Journal
of Chemical Enggineering of Japan, vol. 25 (1), Pebruari 1999, pp. 17-21.
Duranceau, A. (1992). Surfactant
agregation. Glasgow Blackie. London.
Hill, B. (1995). Reaction between
chitosan and cellusa on biodegradable composite film formation. Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 30 (4) April 2001, pp. 788-792.
Jacangelo, J., Thomas, J., Cooper, P.,
Graff, B., and Atkinson, B.
(1995). Membrane filtration for
microbial removal. An overview,
AWWA Journal.
Kirk, D. (1983). Effect of syntesized
surfactant in the separation of rare earth metals by liquid surfactant membrane. Industrial
& Chemistry Engineering
Research, vol. 32 (8) Agustus 1993, pp. 1681-1685.
Knorr, D. (1991). Recovery and
utilization of chitin and chitosan and food processing waste management. Food Tecnology,
Januari 1991 : 114-120.
Lygre, P. (1991). Synthetic detergents. Sixth Edition. John Wiley & Sons. New York.
Mulder, M. (1991). Basic priciples of
membrane technology. Khewer
Academic Publisher.
Netherlands.
Mulder, M. (1996). The use of
membrane process in water purification. Proceeding. Bandung.
Nemeh, A. (1993). Membrane recycling
in the liquid surfactant membarane process. Industrial &
Engineering Chemistry
Research,vol. 32 (7) Juli 1993, pp. 1431-1437.
Nilson, R.J. (1990). Azeotropic and
critical phenomenone in a water, ionic surfactant, alcohol system.
Journal of Psysical and
Chemical, vol. 95 (3) Pebruari 2001, pp. 1425-1429.
Prasetyo, B.A. (2002). Rekayasa
pembuatan membran sellulosa asetat untuk pemisahan detergen.
Tesis. Program Pasca Sarjana
Teknik Lingkungan ITS.
Surabaya.
Ritz, C. (1993). Membrane technology.
Encyclopedia of chemical
technology. Volume 15. Third Edition. John Wiley & Sons. New York. Hal. 92-131.
Schirg, N and Winder, L. (1992).
Synthesis of porous magnetic chitosan beads for removal of cadmium ions from wastewater.
Industrial & Engineering
Chemistry Research, vol. 32 (9) September 2003, pp. 2170-2178.
Stephenson, T., Judd, S., Jefferson, B.,
and Brindle, K. (2000).
Membrane bioreactors for wastewater treatment. IWA Publishing. London.
Sugai, D. (1990). Synthetis of basic and
overbasic sulfonate detergent additives. Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 32 (12) Desember 2001, pp. 3170-3173.
Taylor, S. (1997). The effect of dietary
chitin on the growth, survival and chitinase levels of the digestive cland of juvenile penaeus momoon. Aquaculture,
vol. 109 (1), Januari 1999, pp. 39-49.
Tan, C.S and Sudak, M.E.
(1992).Environmental chemistry
: Essential of chemistry for engineering practice.
Departement of Environmental
Engineering & Civil
Engineering, University of
Sothtern California. Prentice
Hall, Inc.
Tahid. (1995).Detergen dalam air
limbah dan analysis. Makalah
pada Seminar HKI, Yogyakarta.
Wenten, I.G. (1995). Teknologi
membran industrial. Institut Teknologi Bandung. Bandung.
Widarta, R.A. (2004). Pembuatan
membran chitosan untuk proses pengolahan limbah detergen.
Skripsi. Universitas Airlangga. Surabaya.
PENENTUAN KADAR BIOLOGICAL OXYGEN DEMAND (BOD), CHEMICAL OXYGEN DEMAND (COD), DAN LOGAM BERAT TIMBAL (PB) PADA AIR SUMUR
DI SEKITAR PT. LAPINDO BRANTAS SIDOARJO
Agung P., Nur Fitriyah, Nailir R., Muthmainnah, Nur H. R., Rusmini Jurusan Kimia FMIPA UNESA
ABSTRAK
Pengeboran ekplorasi gas oleh PT. Lapindo Brantas mengakibatkan semburan lumpur panas yang berasal dari sumur BJP-1 di Desa Renokenongo, Kecamatan Porong, Kabupaten Sidoarjo. Lumpur tersebut ternyata mengandung gas H2S yang cukup pekat, serta logam berat seperti Pb, Cd, As, dan Hg yang relatif tinggi, sehingga mencemari lingkungan dan berpotensi mencemari air tanah permukaan yang merupakan sumber air sumur warga. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kandungan BOD, COD, dan logam berat Pb dalam air sumur di sekitar semburan lumpur Lapindo. Sampel penelitian diambil dari 15 air sumur warga dari 5 desa di sekitar tanggul PT. Lapindo Brantas yang masih digunakan. Metode untuk penentuan kadar BOD menggunakan titrasi Winkler, penentuan kadar COD menggunakan pendekatan metode spektrofotometer, dan penentuan kadar logam berat Pb menggunakan pendekatan metode SSA. Dari hasil penelitian yang dilakukan didapatkan kadar BOD rata-rata dari 15 sampel air sumur adalah 3,46 mg/L, menunjukkan bahwa rata-rata air sumur telah melewati kriteria baku mutu air kualitas I dan II (PP No 82. Tahun 2001). Range kadar BOD sampel 1,68-8,91 mg/L. Sedangkan kadar COD rata dari 15 sampel air sumur 7,4317 mg/L, menunjukkan bahwa rata-rata air sumur masih memenuhi kriteria baku mutu air kualitas I. Range kadar COD sampel 3,0594-20,896 mg/L yang menunjukkan ada sampel yang telah melewati kriteria baku mutu air kualitas I. Kadar Pb rata-rata air sumur adalah 0,58 mg/L, menunjukkan bahwa rata-rata air sumur telah melewati kriteria baku mutu air kualitas I, II, dan III. Range kadar Pb adalah 0,45-0,86 mg/L.
Kata kunci: BOD, COD, Pb, air sumur, lumpur Lapindo
PENDAHULUAN
Lebih dari satu tahun sejak terjadinya kebocoran gas di areal eksplorasi gas PT. Lapindo Brantas (Lapindo), tepatnya disekitar Sumur Banjar Panji di Desa Ronokenongo, Kecamatan Porong, Kabupaten Sidoarjo. Volume semburan yang keluar awalnya masih pada tingkat 5.000 m3/hari, diperkirakan telah mengalami peningkatan menjadi 50.000 m3/hari, kemudian 125.000 m3/hari dan akhirnya 156.000 m3/hari (1). Dari sumur BJP Lapindo Brantas, selain lumpur yang keluar juga terkandung gas H2S, serta terkandung logam berat seperti Pb, Cd, Cr, As, dan Hg yang kadarnya tinggi (2).Dugaan lain menyebutkan adanya tren kenaikan logam berat yang lebih tinggi dari sebelumnya.
Pada penelitian yang dilakukan pada bulan Desember 2006 dengan lumpur Lapindo yang diambil pada titik di sekitar 200 meter dari pusat semburan menunjukkan adanya logam berat berbahaya jauh di atas ambang batas yang dipersyaratkan dengan analisa
total logam berat. Misalnya Cd 10,45 ppm, Cr 105,44 ppm, As 0,99 ppm, Hg 1,96 ppm dan pH lumpur sekitar 3-4 (3). Lumpur lapindo telah mengakibatkan hilangnya vegetasi (flora dan fauna), berpotensi mencemari air permukaan, sumber air, dan air tanah karena logam berat. Jika logam berat terserap ke dalam tanah, kemudian memasuki ekosistem, melarut ke dalam air dan kemudian terserap dan terakumulasi pada tanaman yang dikonsumsi oleh manusia, bisa berdampak pada penyakit-penyakit seperti kesalahan sekuen ekspresi otak, yang disebut autisme (4).
Informasi dari Lab Kimia Tanah Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya menunjukkan kandungan logam-logam berat pada lumpur yang amat besar, termasuk kandungan timbal (Plumbum, Pb). Kadar timbal maksimal yang diizinkan standar EPA (Environment Protection Agency) hanya sebesar 0,5 ppm (mg/liter). Namun, laporan hasil analisa Lab Kimia Tanah Fakultas Pertanian UNIBRAW mencapai 5 ppm. Ini jumlah yang teramat besar (5). Sungai pemukiman Jatianom menunjukkan, parameter timbal (Pb) 0,0734 (standar maksimal 0,003), sedang sumur milik Sukir, warga RT 12 RW 3 Desa Jatianom menunjukkan parameter timbal (Pb) 0,1048 (standar maksimal 0,05) (5).
Pb meracuni sistem pembentukan darah merah. Pada anak-anak, timbal dapat menurunkan kemampuan otak. Sedangkan pada orang dewasa timbal dapat menimbulkan tekanan darah tinggi, kemandulan (infertilitas), serta keracunan jaringan lainnya. Setiap kenaikan 1 µg/m3 Pb dalam darah akan menurunkan 0,975 skor IQ (intelligent Quotient) pada seorang anak. Prof. Moch. Saeni, FMIPA IPB, mengatakan bahwa keracunan timbal selain mempengaruhi sistem saraf, intelegensia dan pertumbuhan anak-anak, juga dapat menyebabkan kelumpuhan. Gejala keracunan timbal ini biasanya mual, anemia, dan sakit di perut (6).
Hasil dari laboratorium ITS menyimpulkan bahwa nilai BOD dan COD serta kandungan minyak dan lemak dalam lumpur dan cairan di lokasi cukup tinggi (7). Hasil laboratorium dari selokan Desa Kedungbendo menunjukkan, Bological Oxigen Demand (BOD) sebanyak 68,3 mg/L (standar maksimum 12 mg/L) serta Chemical Oxigen Demand (COD) 138,8 mg/L (standar maksimum 100 mg/L). Sehingga air sungai sekitar lokasi luapan lumpur tidak memenuhi kriteria baku mutu air kualitas III, PP No. 82 Tahun 2001 tentang Pengolahan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air. Sumber air tak lagi dapat dikonsumsi karena telah tercemar, warnanya berubah kekuningan (seperti mengandung minyak tanah).
Sementara itu, sumur-sumur warga yang berada di enam desa seputar kolam lumpur sudah keruh, kehitaman dan berbau. Air sumur sudah terasa agak licin di tangan, rasanya sedikit asin dan getir. Jika dipakai mandi, badan terasa gatal (8). Ikut tercemarnya air sumur menimbulkan kekhawatiran terhadap kesehatan penduduk sebab sumber utama air bersih mereka adalah air sumur.
Selama inii penelitian tentang kandungan BOD, COD dan logam berat Pb masih pada lumpur yang keluar dari sumur BJP-1, dan belum dilakukan pada air sumur warga di sekitar tanggul penampungan lumpur Lapindo. Maka dilakukan pengujian terhadap kadar BOD, COD, dan kadar logam berat (Pb) pada 15 air sumur warga dari 5 desa yang terletak disekitar tanggul penampungan lumpur Lapindo yaitu pada desa Renokenongo, Besuki Kulon, Mindi, Siring Timur, dan Gempol Sari.
METODE PENDEKATAN
Penentuan kadar BOD, COD, dan logam berat timbal (Pb) pada penelitian ini dilaksanakan di laboratorium kimia UNESA pada bulan Mei 2007 – Juni 2007 secara garis besar pelaksanaan penelitian ini melalui beberapa tahap yaitu:
1. pencarian sampel, 2. penentuan kadar BOD, 3. penentuan kadar COD, 4. penentuan kadar Pb 5. analisis data
Pencarian Sampel
Pencarian sampel dilakukan dengan cara menentukan 5 desa yang berada di dekat semburan lumpur panas Lapindo dan mengelilingi tanggul yang dibuat PT. Lapindo Brantas untuk menampung lumpur yang keluar ke daratan. Dari masing-masing desa diambil rata-rata tiga sampel air sumur. Lima desa yang dimaksud adalah Renokenongo, Besuki Kulon, Mindi, Siring Barat, dan Gempol Sari. Pengambilan sampel dilakukan pada sumur-sumur warga yang belum tergenang oleh lumpur dan airnya masih digunakan untuk kebutuhan sehari-hari oleh warga.
Metode Penentuan Kadar BOD
Kadar BOD ditentukan dengan menggunakan pendekatan metode titrasi Winkler dengan prinsip kadar oksigen dalam air (sampel) akan mengoksidasi MnSO4 yang ditambahkan ke dalam larutan pada alkalis, sehingga terjadi endapan MnO2. Dengan penambahan asam sulfat dan kalium iodida maka akan dibebaskan iodin yang ekuivalen dengan oksigen terlarut. Iodin yang dibebaskan tersebut kemudian dianalisa dengan metode titrasi iodometri yaitu dengan larutan standart tiosulfat dengan indikator kanji (9). Peralatan yang digunakan dalam penentuan kadar BOD ini adalah botol-botol inkubasi Winkler, inkubator, Erlenmeyer, buret. Sedangkan bahan-bahan yang digunakan adalah MnSO4.4H2O, KI, indikator kanji, dan Na2S2O3. Karena reaksi BOD dilakukan di dalam botol yang tertutup, maka jumlah oksigen yang telah dipakai adalah perbedaan antara kadar oksigen di dalam larutan pada saat t = 0 hari dan kadar oksigen pada t = 5 hari.
Metode Penentuan Kadar COD
Kadar COD ditentukan dengan menggunakan pendekatan metode spektrofotometer (9). Prinsip dari metode ini yaitu zat organik dalam sampel dioksidasi dengan larutan potassium dikromat dan asam sulfat pada kondisi mendidih dengan katalis perak nitrat. Warna hijau yang terbentuk dari Cr3+sebanding dengan oksigen yang digunakan untuk mengoksidasi bahan organik dan digunakan sebagai pengukuran pada spektrofotometer dengan panjang gelombang 600 nm. Peralatan yang digunakan dalam penentuan kadar ini adalah spektrofotometer, tabung COD, dan termoreaktor. Termoreaktor tersebut digunakan untuk mendidihkan sampel saat proses oksidasi. Absorbansi yang dihasilkan dari pembacaan sampel pada spektrofotometer akan dikalibrasikan dengan menggunakan blanko. Sedangkan bahan-bahan yang digunakan adalah K2Cr2O7, H2SO4, HgSO4, dan Ag2SO4.
Metode Penentuan Kadar Pb
Penentuan kadar logam berat timbal (Pb) dengan menggunakan pendekatan metode spektrofotometri serapan atom SSA dengan prinsip interaksi antara tenaga radiasi dengan atom yang dianalisis (10). Peralatan SSA yang digunakan adalah spektrofotometer SSA Perklin Elmer 100 AA dan standart yang digunakan adalah
PbNO3. Absorbansi sampel yang diperoleh dari pembacaan spektrofotometri SSA dikalibrasikan dengan absorbansi larutan standart yaitu Pb 0,5; 1,0; 1,5; dan 5,0 mg/L.
Metode Analisis Data
Data-data yang diperoleh dari ketiga penentuan di atas dianalisis secara deskriptif, kemudian dibuat analisis korelasi regresi BOD dan COD-nya, serta dibuat peta pencemarannya.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari penelitian yang telah dilakukan pada 15 sampel air sumur dari 5 desa (Renokenongo, Besuki Kulon, Mindi, Siring Barat, dan Gempol Sari) di sekitar semburan lumpur panas Lapindo didapatkan data sebagai berikut:
Tabel 1. Data Konsentrasi BOD, COD, dan Pb
Pada 15 Sampel Air Sumur Dari 5 Desa di Dekat Semburan Lumpur Panas Lapindo
Nama Desa Sampel BOD
(mg/L) COD (mg/L) Pb (mg/L) Renokenongo Sumur 1 (1) 2,84 4,4965 0,59 Sumur 2 (2) 3,96 6,2937 0,45 Sumur 3 (3) 3,38 5,4551 0,45 Rata-rata 3,39 5,4151 0,50 Besuki Kulon Sumur 1 (4) 1,68 3,0594 0,59 Sumur 2 (5) 2,64 6,3092 0,59 Sumur 3 (6) 6,20 15,853 0,45 Rata-rata 3,51 8,4072 0,54 Mindi Sumur 1 (7) 8,91 20,896 0,45 Sumur 2 (8) 2,46 4,0594 0,45 Sumur 3 (9) 1,84 4,1145 0,59 Rata-rata 4,40 9,6900 0,50 Siring Barat Sumur 1 (10) 2,88 5,1839 0,86 Sumur 2 (11) 2,36 6,0741 0,73 Rata-rata 2,62 5,6290 0,80 Gempol Sari Sumur 1 (12) 2,08 5,1783 0,45 Sumur 2 (13) 4,44 10,542 0,73 Sumur 3 (14) 4,04 9,2311 0,73 Sumur 4 (15) 3,02 7,1180 0,45 Rata-rata 3,40 8,0174 0,59 Rata-rata 3,46 7,4317 0,58 Range 1,68 -8,91 3,0594-20,896 0,45-0,86 Analisis Jarak
Berdasarkan perhitungan jarak melalui skala peta diketahui bahwa ke-15 sampel diambil dari jarak sekitar 1-2 km dari pusat semburan. Jarak lokasi pengambilan sampel dari pusat semburan secara berurut menurut nomer sampel adalah: 1000; 1100; 850; 1700; 1750; 1550; 1737,5; 1700; 1675; 1200; 1150; 1750; 1700; 1725; dan 1800 m. Sedangkan jika dihitung dari tanggul yang dibuat PT. Lapindo Brantas, ke-15 sampel diambil dari jarak kurang dari 0,5 km. Oleh karena itu, jarak sampel terhadap pusat
semburan diasumsikan sama karena relatif dekat dengan tanggul (batas penampungan lumpur).
Gambar 1. Peta Lokasi Pengambilan 15 Sampel Air Sumur dari Pusat Semburan
Analisis BOD
Berdasarkan penelitian kadar BOD dengan metode titrasi Winkler yang telah dilakukan pada ke-15 sampel didapatkan data kadar BOD dengan range 1,68-8,91 mg/L. Angka ini menunjukkan bahwa air sumur pada kelima desa tersebut masuk dalam golongan clean, moderated polluted, polluted, dan very polluted (11). Sedangkan rata-rata BOD dari kelima desa adalah 3,46 mg/L yang menunjukkan air sumur dari desa tersebut rata-rata telah terpolusi (polluted). Pada desa Mindi rata-rata air sumurnya mempunyai kandungan BOD 4,40 mg/L, hal ini menunjukkan bahwa rata-rata air sumur di desa ini masuk dalam kategori sangat terpolusi (very polluted).
Pada hasil analisis kadar BOD pada air sumur warga sekitar semburan lumpur panas Lapindo didapatkan hasil bahwa kadar BOD tertinggi sebesar 8,91 mg/L terdapat pada sampel dari desa Mindi. Rata-rata kadar BOD tertinggi juga terdapat pada desa Mindi sebesar 4,40 mg/L, diikuti desa Besuki Kulon sebesar 3,51 mg/L, dan desa Gempol Sari sebesar 3,40 mg/L. Tingginya kadar BOD menandakan bahwa mikroorganisme yang menguraikan zat-zat organik ada dalam jumlah yang tinggi, sehingga jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan-bahan organik tersebut juga tinggi (12). Mikroorganisme ini kemungkinan besar berasal dari mikroorganisme lumpur yang terserap melalui tanah dan masuk ke air tanah yang merupakan sumber air sumur warga. Hal ini sesuai dengan pernyataan warga yang menyatakan bahwa air sumur mereka berubah bau, warna, dan rasanya setelah terjadi semburan lumpur. Sedangkan sebelum semburan lumpur terjadi, air sumur warga tidak
Gempol Sari 15 14 13 12 3 2 1 Renokenongo 5 4 6 Besuki Kulon 8 9 7 10 11 Mindi Siring Barat PETA PENGAMBILAN SAMPEL
II III
bermasalah dan dapat digunakan untuk kepentingan minum, memasak, dan keperluan ruman tangga lainnya. Sehingga perubahan fisik air sumur warga kemungkinan berasal dari lumpur panas yang keluar dari sumur Lapindo.
Tingginya kadar BOD pada desa Mindi dan Besuki Kulon kemungkinan dikarenakan letak dari kedua wilayah ini lebih rendah dari ketiga desa yang lain. Rendahnya wilayah kedua desa ini dipengaruhi oleh letaknya yang paling dekat dengan badan Sungai Porong yang terletak pada sisi Selatan area semburan. Hal ini menyebabkan kondisi topografi kedua daerah pada sisi Selatan ini lebih rendah jika dibandingkan dengan sisi Utara. Fenomena ini menyebabkan aliran alir lumpur cair terkonsentrasi pada sisi Selatan sedangkan material lumpur pekat berada di Utara karena lempung ini mengendap dan tertinggal (13). Terkonsentrasinya aliran alir lumpur cair pada sisi Selatan memungkinkan resapan material lumpur ke dalam air tanah paling besar karena resapan yang terjadi pada lumpur cair lebih besar dari material padatannya, sehingga menyebabkan tingginya kadar BOD.
Sedangkan pada desa Gempol Sari yang wilayahnya relatif tinggi dari daerah Selatan (Mindi dan Besuki Kulon), tingginya kadar BOD disebabkan oleh terserapnya mikroorganisme lumpur yang berasal dari material padatannya yang terserap melalui tanah dan masuk ke air tanah yang merupakan sumber air sumur warga, bukan dari lumpur cair. Penyerapan ini terjadi relatif lebih kecil dari penyerapan tanah oleh lumpur cair, sehingga walaupun kadar BOD desa Gempol Sari cukup tinggi tapi tidak sebesar pada desa Mindi. Sedangkan pada desa Renokenongo dan Siring Barat, walaupun air sumurnya juga tercemar tetapi pencemaran yang terjadi tidak sebesar daerah Utara dan Selatan semburan dikarenakan posisinya yang berada di tengah sehingga hanya dilewati aliran dari lumpur saja, tanpa terjadi pengkonsentrasian lumpur cair ataupun lumpur padat.
Berdasarkan PP No. 82 Tahun 2001 tentang Pengolahan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air dari 15 sampel air sumur yang diambil dari 5 desa di dekat semburan lumpur panas Lapindo hanya 2 sampel yang memenuhi kriteria baku mutu BOD air kualitas I. Tiga belas sampel melewati kriteria baku mutu BOD air kualitas I, 7 sampel melewati kriteria baku mutu BOD air kualitas II, dan 2 sampel melewati kriteria baku mutu air kualitas III. Sehingga, sebagian besar air sumur tidak dapat digunakan sebagai sumber air minum warga. Padahal, meskipun tidak lagi digunakan sebagai air minum ataupun untuk keperluan memasak, air sumur warga yang diteliti semuanya masih digunakan untuk keperluan mandi dan mencuci. Sehingga perlu diwaspadai bahayanya.
BOD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Nom or Sam pe l k ad a r B O D (m g /L )
Gambar 2. Kadar BOD dari 15 Sampel Air Sumur
Analisis COD
Pada hasil analisis kadar COD pada air sumur warga sekitar semburan lumpur panas Lapindo didapatkan hasil bahwa kadar COD tertinggi sebesar 20,896 mg/L terdapat pada sampel dari desa Mindi. Rata-rata kadar COD tertinggi juga terdapat pada desa Mindi sebesar 9,69 mg/L, diikuti desa Besuki Kulon sebesar 8,4072 mg/L, dan desa Gempol Sari sebesar 8,0174 mg/L. Tingginya kadar COD menandakan bahwa jumlah oksigen yang diperlukan untuk mengoksidasi zat-zat organik yang melalui proses kimiawi dan biologi dalam jumlah yang tinggi. Zat organik ini kemungkinan besar berasal dari lumpur yang terserap melalui tanah dan masuk ke air tanah yang merupakan sumber air sumur warga.
Tingginya kadar COD pada desa Mindi dan Besuki Kulon kemungkinan dikarenakan letak dari kedua wilayah ini lebih rendah dari ketiga desa yang lain. Rendahnya wilayah kedua desa ini dipengaruhi oleh letaknya yang paling dekat dengan badan Sungai Porong yang terletak pada sisi Selatan area semburan. Hal ini menyebabkan kondisi topografi kedua daerah pada sisi Selatan ini lebih rendah jika dibandingkan dengan sisi Utara. Fenomena ini menyebabkan aliran alir lumpur cair terkonsentrasi pada sisi Selatan sedangkan material lumpur pekat berada di Utara karena lempung ini mengendap dan tertinggal (13). Terkonsentrasinya aliran alir lumpur cair pada sisi Selatan memungkingkan resapan material lumpur ke dalam air tanah paling besar karena resapan yang terjadi pada lumpur cair lebih besar dari material padatannya, sehingga menyebabkan tingginya kadar COD.
Sedangkan pada desa Gempol Sari yang wilayahnya relatif tinggi dari daerah Selatan (Mindi dan Besuki Kulon), tingginya kadar COD disebabkan oleh terserapnya mikroorganisme lumpur yang berasal dari material padatannya yang terserap melalui tanah dan masuk ke air tanah yang merupakan sumber air sumur warga, bukan dari lumpur cair. Penyerapan ini terjadi relatif lebih kecil dari penyerapan tanah oleh lumpur cair, sehingga walaupun kadar COD desa Gempol Sari cukup tinggi tapi tidak sebesar pada desa Mindi. Sedangkan pada desa Renokenongo dan Siring Barat, walaupun air sumurnya juga tercemar tetapi pencemaran yang terjadi tidak sebesar daerah Utara dan Selatan semburan karena kedua desa ini karena posisinya hanya dilewati aliran dari lumpur saja, tanpa terjadi pengkonsentrasian lumpur cair ataupun lumpur padat.
Berdasarkan PP No. 82 Tahun 2001 tentang Pengolahan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air dari 15 sampel air sumur yang diambil dari 5 desa di dekat semburan lumpur panas Lapindo terdapat 12 sampel yang memenuhi kriteria baku mutu COD air kualitas I dan 3 sampel yang melebihi kriteria baku mutu BOD air kualitas I tapi masih memenuhi baku mutu air kualitas II yaitu sampel dari desa Mindi dan desa Gempol Sari.
I. Baku mutu untuk air minum (PP No. 82 Tahun 2001).
II. Baku mutu air untuk sarana / prasarana rekreasi air, budidaya air tawar, peternakan dan pengairan tanaman.
III. Baku mutu air untuk budidaya air tawar, peternakan dan pengairan tanaman.
Gambar 3. Kadar COD dari 15 Sampel Air Sumur
Analisis Logam Berat Timbal (Pb)
Pada hasil analisis kadar logam berat Pb pada air sumur warga sekitar semburan lumpur panas Lapindo didapatkan hasil bahwa kadar logam berat Pb tertinggi sebesar 0,86 mg/L terdapat pada sampel dari desa Siring Barat. Rata-rata kadar Pb tertinggi juga terdapat pada desa Siring Barat yaitu sebesar 0,80 mg/L, diikuti desa Gempol Sari sebesar 0,59 mg/L, dan desa Besuki Kulon sebesar 0,54 mg/L. Tingginya kadar logam berat Pb menandakan bahwa air sumur pada daerah sekitar semburan lumpur Lapindo sudah tercemar yang kemungkinan besar berasal dari lumpur yang terserap melalui tanah dan masuk ke air tanah yang merupakan sumber air sumur warga.
Tingginya kadar logam berat Pb pada desa Siring tidak hanya diakibatkan oleh posisinya yang dekat dengan semburan lumpur Lapindo tetapi juga berada di sekitar lokasi perindustrian dan jalan raya yang sangat ramai lalu lintasnya. Pabrik yang melakukan aktivitas produksi di daerah, telah melakukan aktivitasnya sebelum semburan lumpur panas terjadi, bahkan setelah semburan lumpur panas terjadi sebagian di antara pabrik ini masih beroperasi sampai sekarang. Sedangkan desa Gempol Sari terletak di Utara kemungkinan logam berat seperti Pb ikut terendapkan bersama material padat lumpur. Setelah terendapkan kemudian terserap masuk dalam pori-pori tanah yang kemudian mencemari air tanah yang merupakan sumber air sumur warga. Sedangkan desa Besuki Kulon berada di daerah Selatan dimana kebanyakan lumpur cair terkonsentrasi di daerah Selatan yang akan dialirkan melalui Sungai Porong. Hal ini menunjukkan penyerapan logam berat Pb pada air tanah lebih besar terjadi melalui material padat lumpur dibanding lumpur cair.
Kadar Pb pada air sumur sekitar semburan lumpur panas Lapindo relatif tinggi (tidak memenuhi kriteria baku mutu air kualitas I, II, dan III). Kemungkinan masuknya Pb dalam air sumur warga adalah melalui penyerapan dari tanah terlebih dahulu. Sehingga dikhawatirkan kandungan Pb pada tanah di sekitar semburan lumpur panas Lapindo lebih tinggi dibanding pada air sumur. Padahal Pb dapat berakumulasi dalam tanaman, sehingga jika tanaman hasil produksi daerah sekitar semburan ini dikonsumsi oleh manusia dapat membahayakan kesehatan, karena juga dapat terakumulasikan dalam tubuh manusia. Keberadaan logam berat dalam tanah dapat menjadi zat toksin (racun) bagi tanaman, dan melalui rantai makanan akan masuk ke dalam tubuh manusia, sehingga akan mengganggu kesehatan manusia. Kadar logam berat Pb yang tinggi dapat meracuni sistem pembentukan darah merah. Pada anak-anak dapat
COD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Nomor sampel K a d a r C O D (m g /l )
I. Baku mutu untuk air minum (PP
No. 82 Tahun 2001).
II. Baku mutu air untuk sarana / prasarana rekreasi air, budidaya air tawar, peternakan dan pengairan tanaman.
III. Baku mutu air untuk budidaya air tawar, peternakan dan pengairan tanaman. (batas baku mutu lebih dari batas baku mutu air kriteria II) IV. Baku mutu air untuk pengairan
tanaman. (batas baku mutu lebih dari batas baku mutu air kriteria III)
