PENDAHULUAN Latar Belakang
Upaya peningkatan produksi perikanan budidaya terus dilakukan melalui kegiatan intensifikasi tambak (Kementerian Kelautan dan Perikanan, 2012). Kegiatan ini menuntut praktik budidaya dengan kepadatan yang tinggi serta penggunaan pakan dalam jumlah besar (Murtiati, 1998). Akan tetapi, muncul masalah kualitas air yang cukup serius karena meningkatnya konsentrasi Total Amonia Nitrogen (NH3+NH4+) dalam perairan tambak akibat kegiatan
intensifikasi tersebut.
Menurut Yuniasari (2009) Total Amonia Nitrogen (TAN) dalam lingkungan budidaya merupakan hasil akhir dari penguraian protein oleh ikan. Selain itu, TAN juga dapat berasal dari hasil dekomposisi bahan-bahan organik maupun hasil ekskresi dari hewan-hewan akuatik (Alonso et al., 2009). Amonia
(NH3) yang merupakan bagian dari Total Amonia Nitrogen (TAN) dapat menjadi
ancaman bagi kelangsungan hidup organisme budidaya, apabila terakumulasi dalam perairan budidaya hingga melampaui ambang batas toleransi organisme budidaya tersebut.
Berdasarkan laporan Canadian Council of Ministers of the Environment
(2010) LC50 amonia pada rentang waktu 24 sampai dengan 96 jam berkisar antara
1,10 – 22,8 ppm untuk invertebrata dan 0,56 – 2,37 ppm untuk ikan. Pada konsentrasi 0,04 ppm, amonia juga dapat mengakibatkan mortalitas pada 5% populasi budidaya ikan dan dapat menghambat proses pertumbuhan 20% dari populasi tersebut (Environment Canada, 1999). Oleh karena itu, pengendalian
Total Amonia Nitrogen (TAN) dalam perairan budidaya sangat perlu dilakukan agar proses budidaya dapat berjalan dengan optimal.
Saat ini metode yang paling umum digunakan untuk mengendalikan konsentrasi Total Amonia Nitrogen dalam perairan budidaya adalah melalui pengendalian konsentrasi nitrogen anorganik dengan bantuan mikroorganisme (Philips et al., 2002). Metode lain yang juga dilakukan baik secara fisika, kimia
maupun biologi di antaranya adalah sistem ammonia stripping dengan tekanan,
Activity Ammonia Removal over Nitrite) dan ANNAMOX (Anaerobic Ammonium Oxidation) (Gu et al., 2007). Akan tetapi metode-metode tersebut membutuhkan
waktu yang relatif lebih panjang serta memerlukan syarat yang cukup rumit (Brune et al., 2003).
Penggunaan rumput laut sebagai biofilter dalam pengendalian Total Amonia Nitrogen sekaligus sebagai shelter terhadap sinar matahari dan hasil
produksi sampingan sedang dikembangkan saat ini (Widyorini, 2010). Rumput laut yang paling sering digunakan sebagai biofilter adalah Gracilaria sp.. Menurut
Komarawidjaja (2005) Gracilaria sp. memiliki daya akumulasi yang tinggi
terhadap nitrogen. Selain itu, Gracilaria sp. memiliki tingkat toleransi yang tinggi
terhadap faktor-faktor lingkungan dan lebih efisien (Hendrajat dkk., 2010).
Penggunaan Gracilaria sp. sebagai biofilter terhadap Total Amonia
Nitrogen dalam perairan budidaya memakan waktu yang relatif lama. Berdasarkan penelitian yang dilakukan Izzati (2010), penyerapan ion amonium (NH4+) dalam
perairan oleh Gracilaria sp. baru dapat dilihat pengaruhnya kurang lebih 10 hari.
Oleh karena itu, dibutuhkan kombinasi Gracilaria sp. dengan bahan lain agar
proses penyerapan amonium dapat berlangsung lebih cepat, sehingga konsentrasi Total Amonia Nitrogen dapat berkurang lebih cepat.
Sejauh ini, bahan yang paling sering digunakan dalam pengendalian bahan pencemar adalah zeolit. Zeolit merupakan mineral aluminosilikat yang sering digunakan sebagai penyaring molekul, penukar kation, serta katalis (Li et al.,
2013). Selain itu, zeolit telah digunakan sebagai adsorben untuk meminimalisir konsentrasi amonium dalam air (Penn et al., 2010). Adsorpsi ion amonium (NH4+)
oleh zeolit yang dilakukan dalam waktu yang relatif lebih singkat (Supriyono dkk., 2007) membuat zeolit menjadi salah satu bahan yang dapat dikombinasikan dengan biofilter Gracilaria sp. untuk mengurangi konsentrasi Total Amonia
Nitrogen (TAN) dalam perairan budidaya.
Perumusan Masalah
Apakah kombinasi biofilter Gracilaria sp. dan zeolit dapat mempengaruhi
Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kombinasi biofilter
Gracilaria sp. dan zeolit terhadap penurunan konsentrasi Total Amonia Nitrogen
terlarut.
Manfaat
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi dan pengetahuan mengenai pengaruh kombinasi biofilter Gracilaria sp. dan zeolit
terhadap penurunan konsentrasi Total Amonia Nitrogen terlarut.
METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu
Penelitian ini dilaksanakan selama tujuh hari pada bulan Desember 2014 di Lingkungan Fakultas Perikanan dan Kelautan Universitas Airlangga Surabaya. Proses pengujian konsentrasi amonium dilakukan di Laboratorium Fakultas Perikanan dan Kelautan Universitas Airlangga.
Materi Penelitian
Peralatan yang digunakan antara lain 30 unit akuarium berukuran (40x20x25) cm, pH meter, refraktometer, spektrofotometer merek Spectro Health
HSP 788, thermometer, timbangan analitik, DO kits, kuvet, tabung reaksi, gelas
ukur, baker glass, oven, pestle dan mortar, blender, aluminium foil, planktonnet
kertas saring, corong dan pengaduk kaca. Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah rumput laut Gracilaria sp. berumur kurang lebih satu bulan
yang dibeli dari Petani Tambak Rumput Laut Gracilaria sp. di Kelurahan
Medokan Ayu, Kecamatan Rungkut-Surabaya, zeolit alam (klinoptilolit) komersial berdiameter 0,5 - 4 cm yang dibeli dari pedagang di Pasar Ikan Gunung Sari, air laut, akuades, amonium hidroksida atau amonia cair (NH4OH) 20%,
alkohol 70%, NaOH, dan reagen Nessler.
Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental. Rancangan yang digunakan yaitu Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan pola
faktorial, yang terdiri dari dua faktor, yaitu Gracilaria sp. dan zeolit. Gracilaria
sp. terdiri atas tiga taraf yaitu 0, 2,5 dan 5 gram/L, sementara zeolit terdiri atas lima taraf, yaitu 0, 5, 10, 15 dan 20 gram/L. Total perlakuan pada penelitian ini berjumlah lima belas perlakuan dengan dua kali pengulangan.
Prosedur Kerja
Penelitian ini dilakukan dengan memberikan perlakuan kombinasi
Gracilaria sp. sebanyak 0, 2,5 dan 5 gram/L dan zeolit sebanyak 0, 5, 10, 15 dan
20 gram/L tiap perlakuan. dimasukkan ke dalam tiap akuarium yang sebelumnya sudah diisi air dengan volume 10 liter bersalinitas 23 ppt dengan kandungan Total Amonia Nitrogen (TAN) 1 ppm.
Persiapan Media Penelitian
Akuarium dengan ukuran (40x20x25) cm diisi dengan air laut yang telah dicampur dengan akuades hingga mencapai salinitas 23 ppt sebanyak 10 liter. Kemudian dimasukkan NH4OH hingga mencapai konsentrasi 1 ppm. Perlakuan
kombinasi dimasukkan ke dalam akuarium, yang mana Gracilaria sp. sebanyak 0,
2,5 dan 5 gram/L dan zeolit sebanyak 0, 5, 10, 15 dan 20 gram/L pada tiap akuarium sesuai rancangan percobaan.
Pelaksanaan Penelitian
Pelaksanaan penelitian ini dilakukan selama tujuh hari. Sistem pemeliharaan Gracilaria sp. dilakukan secara outdoor. Pengujian terhadap
konsentrasi amonium pada tiap perlakuan dilakukan tiap hari selama tujuh hari, demikian pula dengan pengukuran suhu, DO, pH dan salinitas.
Perhitungan Konsentrasi Total Amonia Nitrogen (TAN)
Perhitungan konsentrasi Total Amonia Nitrogen (TAN) dilakukan dengan pengujian absorbansi amonium pada tiap perlakuan dengan metode Nessler. Sampel diambil sebanyak 3 ml kemudian dicampur dengan reagen nessler sebanyak 0,06 ml dan didiamkan selama kurang lebih 10 menit. Sampel tersebut kemudian dimasukkan ke dalam kuvet dan diamati absorbansinya dengan menggunakan spektrofotometer-UV pada panjang gelombang 425 nm.
Penentuan konsentrasi amonium dilakukan dengan pembuatan kurva standar amonium. Kurva standar amonium ini dibuat dengan larutan standar TAN (Total Amonia Nitrogen) dari stok amonia cair (NH4OH) 20% dengan konsentrasi
0, 0,1, 0,2, …, 1 ppm. Larutan standar tersebut kemudian diukur absorbansinya dengan menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 425 nm.
Nilai konsentrasi Total Amonia Nitrogen (TAN) diperoleh dengan menjumlahkan konsentrasi amonium (NH4+) dan amonia (NH3) melalui konversi
konsentrasi amonium ke amonia dalam rumus yang termaktub di dalam Aqueous Ammonia Equilibrium-Tabulation of Percent Un-Ionized Ammonia oleh Thurston et al. (1979).
Perhitungan Konsentrasi Nitrogen
Perhitungan konsentrasi nitrogen dilakukan dengan pengukuran absorbansi kandungan protein pada rumput laut Gracilaria sp. dengan menggunakan metode
UV-Absorption 280/260 nm. Ekstraksi protein dari rumput laut dilakukan dengan
menggunakan pelarut NaOH 0,7N sebagaimana penelitian yang dilakukan oleh Darmawan (2009). Rumput laut digerus dengan menggunakan pestle dan mortar,
kemudian sebanyak 2 gram rumput laut yang telah digerus dilarutkan ke dalam NaOH 0,7N. Campuran rumput laut dan NaOH 0,7N tersebut kemudian dimasukkan ke dalam oven selama 90 menit dengan suhu 50oC. Campuran
tersebut disaring dengan menggunakan kertas saring dan diambil filtratnya. Filtrat tersebut kemudian diukur absorbansinya pada 280 nm dan 260 nm. Kadar protein dari rumput laut Gracilaria sp. dapat dihitung dari absorbansi tersebut dengan
rumus:
Kadar Protein (mg/ml) = (1,55 x A280) – (0,76 x A260)
Dimana:
A280 = Absorbansi sampel pada panjang gelombang 280 nm. A260 = Absorbansi sampel pada panjang gelombang 260 nm.
Perhitungan konsentrasi nitrogen dilakukan dengan menggunakan rumus sebagaimana penelitian yang dilakukan oleh Diniz et al. (2011):
AA-Res = TN x N-Prot Factor Dimana:
AA-Res = Kadar protein (mg/ml) TN = Total nitrogen (mg/ml)
N-Prot Factor = Faktor konversi nitrogen-protein
Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Laurenco et al. (2002) faktor
konversi nitrogen-protein untuk jenis rumput laut Gracilaria sp. adalah 5,40. Parameter Penelitian
Parameter yang diukur terdiri atas parameter utama dan parameter penunjang. Parameter utama dari penelitian ini adalah konsentrasi Total Amonia Nitrogen pada tiap perlakuan. Sementara itu parameter penunjang dari penelitian ini adalah suhu, pH, DO dan salinitas media air selama penelitian berlangsung.
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil
Konsentrasi Total Amonia Nitrogen (TAN)
Berdasarkan hasil pengujian dari tiap perlakuan, diketahui bahwa rata-rata penurunan konsentrasi Total Amonia Nitrogen tiap perlakuan memiliki kisaran antara 0,101 – 1 ppm. Perlakuan Cc (kombinasi 5 g/L Gracilaria sp. dan 10 g/L
zeolit), Cd (kombinasi 5 g/L Gracilaria sp. dan 15 g/L zeolit) dan Ce (kombinasi
5 g/L Gracilaria sp. dan 15 g/L zeolit) menunjukan nilai penurunan konsentrasi
rata-rata Total Amonia Nitrogen tertinggi.
Kosentrasi Nitrogen Gracilaria sp.
Berdasarkan hasil pengujian konsentrasi nitrogen tersebut, diketahui bahwa persentase peningkatan konsentrasi nitrogen pada Gracilaria sp. pada
perlakuan Ba sampai dengan Ce berkisar antara 0,368 – 0,745 %. Rumput laut
Gracilaria sp. pada perlakuan Cb (kombinasi 5 g/L Gracilaria sp. dan 5 g/L
Pengukuran pH, Suhu, DO dan Salinitas
Berdasarkan pengukuran selama penelitian berlangsung, kisaran nilai rata-rata pH berada pada rentang 7,1-8,4. Sementara itu kisaran nilai rata-rata-rata-rata suhu air selama penelitian berada pada rentang 29-31 oC. Selain pH dan suhu, kualitas
yang lainnya yang juga diukur adalah DO (Dissolved Oxygen) dan salinitas. Nilai
rata-rata DO selama penelitian berada pada kisaran nilai 5 – 8 ppm, sementara nilai salinitas menunjukkan nilai yang tetap, yaitu 23 ppt.
Pembahasan
Konsentrasi Total Amonia Nitrogen (TAN)
Penurunan konsentrasi Total Amonia Nitrogen (TAN) oleh perlakuan secara keseluruhan berkisar antara 0,101 – 1 ppm. Hasil uji ANOVA juga membuktikan pengaruh yang sangat signifikan untuk penurunan konsentrasi Total Amonia Nitrogen pada tiap perlakuan yang diberikan, p < 0,01. Hal ini membuktikan bahwa perlakuan memiliki pengaruh yang sangat signifikan terhadap penurunan konsentrasi Total Amonia Nitrogen terlarut. Penurunan konsentrasi Total Amonia Nitrogen tertinggi terdapat pada perlakuan Cc (kombinasi 5 g/L Gracilaria sp. dan 10 g/L zeolit), Cd (kombinasi 5 g/L Gracilaria sp. dan 15 g/L zeolit) dan Ce (kombinasi 5 g/L Gracilaria sp. dan 20
g/L zeolit). Ketiga perlakuan ini mampu mengeliminasi konsentrasi Total Amonia Nitrogen dalam media air sampai dengan 100% dalam waktu tujuh hari.
Penurunan rata-rata konsentrasi Total Amonia Nitrogen yang sangat signifikan ini sesuai dengan pendapat Komarawidjaja (2005), bahwa Gracilaria
sp. memiliki daya akumulasi yang tinggi terhadap nitrogen, dengan kata lain berapapun nitrogen yang tersedia di dalam air maka akan terus diabsorpsi oleh
Gracilaria sp. dan disimpan di dalam sel thalusnya. Gracilaria sp. membutuhkan
unsur hara seperti nitrogen untuk pertumbuhannya, jika unsur hara tersebut tidak terpenuhi maka dapat mengakibatkan pertumbuhan dan perkembangan rumput laut tersebut terhambat (Alamsjah dkk., 2009). Nutrient yang terserap di dalam sel-sel thalus rumput laut ini kemudian akan didegradasi dengan fotosintesis dan diasimilasi menjadi energi (Komarawidjaja, 2005).
Sementara itu menurut pendapat Penn et al. (2010) mineral zeolit dapat
digunakan untuk meminialisir konsentrasi amonium di dalam air. Hal ini membuat zeolit digunakan untuk membersihkan air kolam ikan yang mempunyai sistem resirkulasi tertutup dengan menyerap bahan polutan, dapat mengurangi kadar amonia sehingga dapat meningkatkan daya tampung kolam (Kuncoro, 2000). Zeolit dapat mengikat ion amonium disebabkan karena zeolite memiliki afinitas terhadap ion amonium (Nguyen, 1998).
Perlakuan dengan hasil terbaik dalam penurunan konsentrasi Total Amonia Nitrogen berdasarkan uji jarak berganda Duncan adalah perlakuan Cc (5 g/L biofilter Gracilaria sp. dan 10 g/L zeolit). Hal ini sesuai dengan pendapat
Yudha (2009), bahwa semakin meningkat jumlah zeolit yang diberikan, maka semakin memperbesar jumlah pori-pori zeolit untuk menyerap amonium, demkian halnya dengan biofilter Gracilaria sp. yang digunakan.
Konsentrasi Nitrogen Gracilaria sp.
Persentase peningkatan konsentrasi nitrogen pada Gracilaria sp. pada
perlakuan Ba sampai dengan Ce berkisar antara 0,368 – 0,745 %. Hal ini membuktikan bahwa amonium diabsorpsi oleh Gracilaria sp., bukan karena
adanya volatilitas amonia (NH3), sebab menurut pendapat Alamsjah dkk. (2009) Gracilaria sp. memang membutuhkan unsur hara seperti nitrogen, untuk
pertumbuhannya.
Rumput laut Gracilaria sp. pada perlakuan Cb (kombinasi 5 g/L Gracilaria sp. dan 5 g/L zeolit) menunjukkan persentase peningkatan konsentrasi
nitrogen yang tertinggi, yaitu 0,745 ± 0,0002 %. Sementara itu, rumput laut
Gracilaria sp. perlakuan Ca menunjukkan peningkatan persentase konsentrasi
nitrogen tertinggi kedua, yaitu 0,734 ± 0,0052 %. Seharusnya, rumput laut
Gracilaria sp. pada perlakuan Ca memiliki peningkatan konsentrasi nitrogen
tertinggi dari semua perlakuan, sebab selain konsentrasi Gracilaria sp. yang
tinggi, pada perlakuan Ca juga tidak terdapat zeolit, sehingga persentase peningkatan konsentrasi nitrogennya lebih besar seiring dengan semakin besarnya peluang Gracilaria sp. pada perlakuan tersebut untuk mengabsorpsi amonium.
Namun demikian, selisih antara persentase konsentrasi nitrogen pada perlakuan Cb dan Ca hanya sekitar 0,011%, yang masih berada pada rentang kemungkinan terjadinya volatilitas pada amonia (NH3).
Pengukuran pH, Suhu, DO dan Salinitas
Kisaran nilai pH berada pada rentang nilai 7,1-8,4. Nilai pH cenderung meningkat seiring meningkatnya konesntrasi Gracilaria sp. yang digunakan
sebagai biofilter pada tiap perlakuan. Sementara itu, pada perlakuan yang terdapat taraf B dan C dari Gracilaria sp. menunjukkan kecenderungan peningkatan nilai
pH seiring meningkatnya konsentrasi Gracilaria sp. yang digunakan. Kisaran
nilai pH ini merupakan nilai yang optimal untuk pertumbuhan rumput laut
Gracilaria sp.. Menurut pendapat Luning (1990) pH optimal untuk pertumbuhan
rumput laut Gracilaria sp. berkisar antara 6-9.
Nilai pH yang cenderung meningkat ini diprediksi disebabkan karena menipisnya konsentrasi CO2 yang ada pada media air sebagai akibat proses
fotosintesis dari Gracilaria sp. yang membutuhkan CO2. Nilai pH air akan
semakin meningkat seiring menurunnya konsentrasi CO2 pada air tersebut.
Yuniasari (2009) berpendapat bahwa semakin banyak CO2 dalam air akan
menggeser kesetimbangan karbonat ke arah kanan, sehingga hal ini dapat menurunkan nilai pH yang ada di perairan.
CO2 + H2O ↔ H+ + HCO3
-Nilai suhu selama pengamatan berlangsung berkisar antara 29-31 oC. Nilai
suhu ini sangat berkaitan erat dengan kondisi suhu lingkungan sekitar. Menurut Aslan (1998) maupun Komarawidjaja (2005) kisaran nilai suhu yang optimal bagi pertumbuhan Gracilaria sp. adalah 20-30oC. Hal ini menunjukkan bahwa kisaran
nilai suhu pada masa pengamatan masih mendukung pertumbuhan Gracilaria sp.
yang digunakan sebagai biofilter.
Pada masa pengamatan dari hari ke-1 sampai dengan hari ke-7, nilai DO (Dissolved Oxygen) menunjukkan kisaran konsentrasi antara 5-8 ppm. Perlakuan
dengan menggunakan taraf B dan C dari Gracilaria sp. (perlakuan Ba sampai
DO dapat terlihat hari ke-4 masa pengamatan sampai dengan hari ke-7. Meningkatnya konsentrasi DO terutama pada perlakuan dengan menggunakan taraf B dan C dari Gracilaria sp. ini diperkirakan disebabkan karena oksigen yang
dihasilkan oleh Gracilaria sp. selama proses fotosintesis, sehingga oksigen yang
dilepaskan oleh rumput laut Gracilaria sp. ini akan terlarut dalam air. Konsentrasi
DO pada kisaran ini merupakan kisaran yang optimal bagi keberlangsungan hidup
Gracilaria sp.. Hal ini sesuai dengan pendapat Aslan (1998) bahwa konsentrasi
DO optimal untuk keberlangsungan hidup Gracilaria sp. berkisar antara 3-8 ppm.
Pengukuran salinitas selama masa pengamatan mulai dari hari ke-1 sampai dengan hari ke-7 menunjukkan rentang konsentrasi yang stagnan, yaitu 23 ppt. Konsentasi 23 ppt dari awal sampai dengan akhir pengamatan ini tergolong konsentrasi yang optimal untuk keberlangsungan hidup Gracilaria sp..
Berdasarkan pendapat Komarawidjaja (2005) konsentrasi salinitas yang optimal untuk mendukung keberlangsungan hidup Gracilaria sp. berada pada kisaran
konsentrasi antara 17-40 ppt.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan
Kombinasi biofilter Gracilaria sp. dan zeolit memiliki pengaruh yang
sangat signifikan terhadap penurunan konsentrasi Total Amonia Nitrogen (TAN) terlarut. Penurunan konsentrasi Total Amonia Nitrogen (TAN) terlarut oleh ini tercatat memiliki kisaran nilai 0,101 hingga 1 ppm. Perlakuan terbaik guna menurunkan konsentrasi Total Amonia Nitrogen (TAN) terlarut terdapat pada perlakuan Cc (kombinasi 5 g/L biofilter Gracilaria sp. dan 10 g/L zeolit), yang
mampu mengeliminasi konsentrasi Total Amonia Nitrogen (TAN) terlarut hingga 100% (1 ppm) dalam waktu tujuh hari.
Saran
Ditinjau dari hasil penelitian, maka disarankan untuk menggunakan kombinasi 5 g/L biofilter Gracilaria sp. dan 10 g/L zeolit untuk memperoleh
penurunan konsentrasi Total Amonia Nitrogen (TAN) terlarut yang terbaik. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang implementasi kombinasi biofilter
