Ecolab Vol. 5 No. 1 Januari 2011: 1 44 KATA PENGANTAR

(1)

(2)

i

___________________________________________________________________________ Ecolab Vol. 5 No. 1 Januari 2011: 1 – 44

KATA PENGANTAR

Pembaca yang terhormat,

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat-Nya, Jurnal Ecolab telah memperoleh status akreditasi LIPI kategori B, dengan sertifikat No. 294/Akred-LIPI/P2MBI/08/2010. Harapan kami ke depan Jurnal Ecolab dapat terus meningkatkan kualitas penyajiannya. Mulai penerbitan Volume 4 Nomor 2 Tahun 2010, Jurnal Ecolab mengalami beberapa perubahan.

Pertama, perubahan warna pada logo kalpataru disesuaikan dengan warna logo baru Kantor Kementerian Negara Lingkungan Hidup. Kedua, substansi tulisan yang dimuat tidak hanya terbatas pada hasil pemantauan tetapi juga kajian ilmiah yang mencakup aspek lingkungan hidup.

Dalam penerbitan edisi ini, Jurnal Ecolab memuat lima tulisan dengan judul sebagai berikut: • Utilizing Cropping Calendar in Coping With Climate Change

• Pengendalian Emisi Merkuri di Cerobong Industri pada Penggunaan Batu bara sebagai Bahan Bakar

• Sebaran Timbal dan Kadmium dalam Terumbu Karang Perairan Kepulauan Seribu • Kajian Potensi Biosurfaktan Isolat Bakteri Terseleksi untuk Dimanfaatkan Dalam

Bioremediasi Tanah Tercemar Minyak Bumi

• Degradasi Senyawa Permetrin dengan Menggunakan Zeolit Alam Terpilar TiO2- Anatase Secara Sonolisis

Untuk penerbitan volume mendatang kami mengharapkan partisipasi para pembaca dan praktisi di bidang lingkungan hidup untuk turut serta menyajikan tulisan mengenai kajian-kajian yang berkaitan dengan aspek lingkungan hidup.

Terimakasih.

Salam, Redaksi

(3)

ISSN 1978-5860

Akreditasi No. 294/Akred-LIPI/P2MBI/08/2010

Jurnal Pemantauan Kualitas Lingkungan Volume 5, Nomor 1, Januari 2011

DAFTAR ISI

Kata Pengantar …... i Daftar Isi …... iii Utilizing Cropping Calendar in Coping With Climate Change…... 1 Eleonora Runtunuwu, Haris Syahbuddin, Irsal Las, and Istiqlal Amien

Pengendalian Emisi Merkuri di Cerobong Industri pada Penggunaan Batu bara

sebagai Bahan Bakar…... 15 Isa Ansyori

Sebaran Timbal dan Kadmium dalam Terumbu Karang Perairan

Kepulauan Seribu…... 20 June Mellawati, dan Ramadian Bachtiar

Kajian Potensi Biosurfaktan Isolat Bakteri Terseleksi untuk Dimanfaatkan Dalam

Bioremediasi Tanah Tercemar Minyak Bumi…... 28 Nida Sopiah, Mulyono, dan Susi Sulistia

Degradasi Senyawa Permetrin dengan Menggunakan Zeolit Alam Terpilar TiO2-

Anatase Secara Sonolisis…... 35 Zilfa, Hamzar Suyani, Safni, dan Novesar Jamarun

(4)

1 Eleonora Runtunuwu, Haris Syahbuddin...:Untilizing Cropping Calender in Coping with Climate Change

UTILIZING CROPPING CALENDAR IN COPING WITH

CLIMATE CHANGE

Eleonora Runtunuwu1_{, Haris Syahbuddin}2_{, Irsal Las}1_{, and Istiqlal Amien}1

(Diterima tanggal ...; Disetujui tanggal ...)

ABSTRAK

Salah satu implikasi dari perubahan iklim adalah pergeseran waktu tanam yang tentunya mempengaruhi pola tanam dan produktifitas, terutama tanaman pangan. Untuk memandu petani menyesuaikan pola dan waktu tanam, maka analisis kalender tanam sangat diperlukan. Tujuan study ini adalah untuk mengembangka n peta kalender tanam tanaman padi di Jawa berdasarkan keragaman iklim (tahun basah, tahun normal dan tahun kering). Peta kalender tanam dikembangkan beberapa tahap, yaitu: (a) analisis waktu tanam eksisting, (b) analisis waktu tanam potensial, and (c) pembuatan peta kalender tanam. Analisis dilakukan dengan menggunakan data curah hujan harian dari tahun 1983 sampai dengan 2006, dan data realisasi tanam padi bulanan dari tahun 2003 sampai dengan 2005 untuk seluruh pulau Jawa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat perbedaan waktu tanam pada kondisi basah, normal dan kering. Waktu tanam tertinggi untuk musim tanam pertama (MT I) pada tahun basah hampir sama dengan kondisi normal yaitu pada Okt 2/Okt 3, sedangkan pada tahun kering terjadi pada Des 2/Des 3. In-tensitas tanam juga bervariasi antar provinsi. Kondisi ini mengakibatkan distribusi input pertanian seperti benih dan pupuk harus dijadwalkan sesuai kondisi setempat. Agar perencanaan waktu tanam dapat dilakukan dengan mudah, informasi peta kalender tanam telah dipetakan dalam skala 1:250.000 pada skala kecamatan. Peta kalen-der tanam selanjutnya dikompilasi menjadi satu atlas yang dapat digunakan sebagai pedoman bagi penyuluh dan petani di dalam penentuan kalender tanam.

Kata kunci: waktu tanam, tanaman pangan, pulau Jawa. ABSTRACT

One implication of climate change is shifting of the onset and the end of the season that has adverse impacts on cropping pattern and crop productivity, particularly seasonal crops. To assist farmers in adjusting cropping pattern and planting time, produced of cropping calendar maps is imperative. The objective of this study was to develop new cropping calendar map for seasonal crop, principally paddy rice field in Java based on climate variability (wet, normal and dry years). The cropping calendar map was developed through several steps: (a) actual planting time analysis, (b) potential planting time analysis, and (c) completion of cropping calendar map. The analyses were made by using climatic data from 1983 to 2006 and rice planted area period data from 2003 to 2005 in Java Island. The results showed that there was a considerable different of cropping calendar among wet, normal, and dry climate conditions. The peak of cropping calendar of first crop (MT I) in wet year are almost the same within normal year i.e. on Oct 2/Oct 3.

For dry year, the peak of cropping calendar is on Dec 2/Dec 3. Analytical results also show the intensity of crop-ping practices in Java differ among provinces particularly West, Central and East Java. The differences indicate the season onset in each region varies significantly. This condition implies to the agricultural inputs distribution schedule. Hence, untimely distributions of seed, fertilizer and other inputs can be avoided, because the proper time of germination the seed can be expired, cost of storing fertilizer and degradation of fertilizer quality. For a better planning of cropping time and pattern, these cropping calendar maps were developed at the scale of 1:250.000 at the sub-district level and furnished with a detail description of cropping time. Those cropping calendar maps which were compiled in an atlas can be used as a guideline for extension workers and farmers in exercising their farming practices.

Keywords: cropping calendar, food crop, Java

1 _{Indonesian Agroclimate and Hydrology Research Institute. Jl. Tentara Pelajar 1a Bogor 16111. Telp. 0251-8312760,} email: [email protected]

(5)

2

Ecolab Vol. 5 No. 1 Januari 2011: 1 - 44

INTRODUCTION

Climate dynamics materializes in the spatial and temporal (seasonal, intra-seasonal, annual, inter-annual) are one of the challenges in increasing agriculture production. These challenges will become harsher when the global temperature keeps increasing as the main driver of climate change(1). The rising trend of air temperature in Jakarta during the period of 1880-2000 with mean increase of 1.4°C in July and 1.04°C in January (Figure 1) (2). Because of the lack of long historical data, the increasing temperature in archipelagic tropical country like Indonesia is difficult to quantify (3, 4).

Climate change can be observed in increasing frequency and intensity of climate anomaly, exceedingly wet during La Nina phenomenon or dry during El Nino phenomenon (5, 6, 7). The uncertainty of rainfall with the changing climate causes not only the change in the

Figure 1. Trends of increasing air temperature in Jakarta during the period of 1860-2000 (Boer, 2007)

rainfall(8) but also the shifting of the onset of rainy or dry seasons(9). The increasing frequency and intensity of variability and climate change has significant effects on rice production due to decreasing planted and harvested areas as well as the yield (10, 11). Climate anomaly also affects cropping pattern both in irrigated and rainfed areas. Therefore, climate change is a grave challenge to national food self-sufficiency and security including the implementation of National Rice Improvement Program through increasing productivity and expansion of the planted areas (12).

Climate anomaly has been observed during the last several years has caused natural disaster El Nino events of 1972/1973, 1976/1977, 1982/1983, 1986/1987, 1991/1992, 1994/1995, 1997/1998, 2002/2003, 2006/2007, and 2009 in decreasing national rice and secondary crops

(6)

Figure 2. Flow chart of (a) actual and (b) potential cropping calendar map delineation. WY is wet year, NY is

normal year, and DY is dry year.

production. Therefore, in order to strengthen food self-sufficiency and security the climate change has to be anticipated by adjusting cropping pattern and planting time for each agro-ecology based on climate condition (13). Traditionally the farmers in West Java use Pranatamangsa, in Bali use Kertamasa, and in South Sulawesi used Palontara in planning crop cultivation as an indigenous knowledge, inherited from generation to generation(14). Presently the indigenous knowledge are not applicable anymore because change in the irrigation and the farmers’ farming systems, and the lost fauna and flora used as indicators. Considering that condition, it is necessary to adjust cropping pattern and planting time that are appropriate for condition affected by climate variability and climate change. Therefore, a more comprehensive guideline that based on rainfall is imperative.

This study attempts to develop the new cropping calendar map for paddy rice field in

Java Island that are appropriate for condition affected by climate variability and condition (wet, normal, and dry years).

Cropping calendar atlas was compiled at technical scale of 1:250.000, to be used as guideline in determining the commencement of planting season at sub-district level in different climate conditions.

MATERIAL AND METHODS

Cropping calendar maps were delineated based on the actual field condition and its potential based on climate analyses (Figure 2). Cropping calendar delineation was compiled started by spatial analysis of the actual time of planting practiced by the farmers based on monthly planted area from 2003 to 2005 compared to paddy field area at sub district level. The monthly planted and paddy area data was supplied by Badan Pusat Statisik(15). Considering the dynamics of climate cropping potential is also determined for wet (WY), normal (NY), and dry years (DY), by using

(7)

4

daily days rainfall data from 1983 until 1996 of more than 500 stations over Java that supplied by Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) and Ministry of Agriculture. Peta Rupa Bumi Digital Maps scale 1:250.000 for whole Java Island published by Badan Koordinasi Survei dan Pemetaan Nasional from 1990 to 2002 along with paddy field digital map of Java Island published by Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanah dan Agroklimat on 2002 have been used together for mapping.

Analysis of Actual Cropping Calendar Actual cropping calendar information described the actual time of planting practiced by the farmers based on monthly planted area from 2003 to 2005 compared to paddy field area at sub district level. Season onset actual for first crop (MT I), second crop (MT II), and third crop (MT III) was determined when 8%, 6%, and 2% respectively of paddy area has been planted. In order to get more accuracy result, the time planting was determined in ten days period.

Analysis of Potential Cropping Calendar The main components of potential cropping map are rainfall. The first task are managing climate resource data, and then analyze to determine the rainfall characteristic such as variability, the season onset as eventually planting time potential, and cropping intensity.

Climate Variability

Rainfall characteristic used as the primary variable in differentiating the climate variability is based on BMKG criteria(16). Based on the criteria there are three classes of climate variability i.e. dry (mainly El-Nino), normal, and wet (mainly La-Nina), Table 1. These criteria are very helpful to show the variation of rainfall spatially.

Season Onset Potential

Rainy season onset characterizes the time of planting for the first crop. The onset of rainy season begin when the rainfall exceeding 50 mm/dekad (1 dekad = 10 days) consecutively in three dekads. With the criteria starting September (First Crop, MT I) until February the following year divided into eight zones of cropping calendar onset, Table 2.

Climate Variability Class Note

Wet Year (WY) >115% Comparison with long term average rainfall Normal Year (NY) 85-115%

Dry Year (DY) <85%

Table 1. The criteria of climate variability

Source: BMKG (2006). Zone Onset 1 SEP 1/2 2 SEP 3/OCT 1 3 OCT 2/OCT 3 4 NOV 1/2 5 NOV 3/DEC 1 6 Dec 2/Dec 3 7 Jan 1/Jan 2 8 Jan 3/Feb 1

Table 2. The eight zones of cropping calendar onset of first crop (MT I)

(8)

Cropping Intensity (CI)

Cropping intensity is informing how many crop rotations can be executed in one year based on rainfall data, Table 3. This is closely related the number of dekad within a year with rainfall more than 50 mm/dekad (LGP, length growth period). The LGP of cropping season will start with the same time of cropping calendar (Table 2) and end when the rainfall below than 50 mm/dekad.

Data Processing

The climate data are of the particular points where the weather stations are located. Therefore, it is necessary to upscale areas represented by the stations spatially. Spatial delineation was done using three the climate classes’ i.e. wet, normal and dry condition. Each layer was then overlaid with administration boundary. The results are the database for the cropping calendar to be used to determine the onset of the seasons in each sub-district using the higehst intensity of time of the onset. Further, to be more informative the maps are overlaid again with land use map particularly rice fields in each sub-district.

Notes: LGP is Length Growth Period; CI is cropping intensity

Table 3. The classes of LGP and crop rotation

NO LGP Class CI Crop rotation

1. LGP < 120 DAYS 0 FALLOW

2. 120 < LGP < 170 days 1 Paddy – Fallow – Fallow

3. 170 ≤ LGP < 300 days 2 Paddy – paddy/Secondary crop – Fallow 4. LGP ≥ 300 days 3 Paddy-paddy/ Secondary crop – Secondary crop

Completion of Cropping Calendar Map Geographic information system (GIS) was applied to facilitate analyses and the completion of spatial information of the cropping calendar maps. The final map was overlaid among four layers i.e. paddy field distribution, administration boundary, rupa bumi map, and cropping calendar layers. RESULTS AND DISCUSSION

Distribution of Actual Cropping Calendar The present cropping calendar is what being currently practiced by the farmers in the field. Analytical results show the intensity of cropping practices (%) in Java (Figure 3) differ among provinces particularly West, Central and East Java.

The difference indicates the season onset in each region varies significantly. This condition implies to the agricultural inputs distribution schedule.

Hence, untimely distributions of seed, fertilizer and other inputs can be avoided, because the proper time of germination the seed can be expired, increase cost of storing fertilizer and degradation of fertilizer quality.

(9)

6

Figure 3. Temporal distributions of the peak actual rice planting times in

(a) each provinces and (b) the whole Java.

Distribution of Potential Cropping Calendar based on Climate Events

Wet Year

When considering the percentage of planting area in Java Island, the provinces of East Java, West Java and Central Java have the largest area. Provinces of Banten and DIY have paddy field area but not as large as other provinces in Java.

Distribution of planting time based on climate events, shows the times in three different climate conditions namely wet, normal and dry years. In wet year the peak of planting season for the first crop in West and Central Java is

two dekads earlier compared to the present condition with similar pattern (Figure 4). However, there was no significant different in East Java. Stark difference found in the second and third crops where the peak of planting time differs among provinces. West Java (March 1/2) 4 to 8 dekads earlier than Central Java (April 2/3) and East Java (May 1/2).

In East Java in the second crop there are two peaks of planting season with similar distribution pattern of West and central Java. This means that in wet year there is opportunity to plant crop any time in all provinces.

(10)

Figure 4. Peak of distribution pattern in wet year in different seasons in (a) each province and (b) the whole Java. Normal Year

The peak of planting time in normal year is similar to the wet year, where in West Java 4-8 dekads earlier than Central and East Java either in the first crop, second and third crops. The peak planting time in Banten is almost similar to Central Java, particularly the second and third crops.

In normal year the peak time of planting of the first crop was 2-4 dekads earlier for both Banten and Central Java compared to those practiced by the farmers (Figure 5a). Even in normal year planting time practiced by the

farmers is later than the onset of rainy season. This among others is the inadequate water from the only rainfall for land tillage. Farmers usually wait until high rainfall for consecutive three days.

On other hand in the second and third crops the peak planting time practiced by farmers in Banten, Central Java, Yogyakarta, and East Java was 1-3 dekads earlier than normal year. This is because the farmers try to utilize the remaining rain in the transition period for second and third crop planting. Earlier planting in the second and third crops is practiced in the whole Java (Figure 5b).

(11)

8

Dry Year

Differs with distribution in wet and normal years, peak planting time in dry year in each province is almost similar either in the first crop in December 1/2. Advanced planting time was practiced in all provinces except in East Java because of its dryer climate (Figure 6a). The shift in the peak planting season of 6-8 dekads happened in all provinces for second and third crops from March 1/2 to May 1/2. Because of the delay in the peak planting time in dry year, it is vulnerable of losing the opportunity to have the third crop because it

already the beginning of the coming rainy season. West Java with relatively more humid climate has two peaks where the third crop can compensate the earlier loses although with slightly less areas (Figure 6b). The delay of planting time during dry year was observed during field verification in all the provinces of Java. The rice fields that are far from irrigation canals or other water sources are risking of the opportunity to plant rice or losing the season. One attempt that was done to cope with dry years is new high yielding crop varieties improvement that adapt to drought, for instance Dodokan and Silugonggo (12). Figure 5. Peak of distribution pattern in normal year in different seasons in

(12)

9

Isa Ansyori: Pengendalian Emisi Merkuri di Cerobong Industri Pada Penggunaan Batubara Sebagai Bahan Bakar

Figure 6. Peak of distribution pattern in dry year in different seasons in

(a) each province and (b) the whole Java.

Cropping calendar map

The legend of cropping calendar maps is divided in 8 season onset potential (zone). The maps are furnished with legends providing information on cropping calendar potential and crop rotation in each sub-district.

For a better planning of cropping time and pattern, these cropping calendar maps were delineated at the scale of 1:250.000 and furnished with a detail description of cropping time at the sub-district level for the whole Java Island as shown in Figure 7 and Table 6. Those cropping calendar maps which were compiled in an atlas can be used as a guideline for extension workers and farmers in exercising their farming practices of Java(17). Besides that, the research results are the

database for the cropping calendar to be used to determine the onset of the seasons in each sub-district using the highest intensity of time of the onset. Further, to be more informative the maps are overlaid again with land use map particularly rice fields in each sub-district. The area without paddy field area will fill up by agroclimatic zone.

CONCLUSIONS

We have developed new cropping calendar map for seasonal crop, particularly paddy rice field in Java based on climate variability (wet, normal and dry years). The maps of cropping calendar in this atlas were arranged in a simple way to be easily understood by extension workers, technical staff of agricultural offices, farmer groups, and farmers.

(13)

10

There are several expediencies of cropping calendar atlas: (1) providing spatial and tabular cropping pattern at the sub-district level, (2) determining cropping rotation in each sub-district based on the existing climate and water resources, and (3) supporting the planning of cropping season and pattern for seasonal food crops. In utilizing the cropping

calendar maps on the future, a reliable seasonal climate forecast from BMKG is becoming very essential. Both are complementary tools in the planning the cropping time and pattern for annual crops adjustable to the climate conditions in minimizing losses. Therefore, it is necessary to disseminate this information along with climate forecasting.

(14)

Figur

e 7.

(15)

Table 6.

Food Crop Calendar of Indramayu District,

W

est Java (Normal

Year)

Note: Roman I, 2, and 3 indicate date 1-10, 11-20 and 21-30 of

(16)

13

REFERENCES

(1) E. Runtunuwu and Kondoh A. 2008. Assessing global climate variability and change under coldest and warmest periods at different latitudinal regions. Indonesian Journal of Agricultural Science 9(1), 7-18.

(2) R. Boer. 2007. Fenomena perubahan iklim: Dampak dan strategi menghadapinya. Dipre-sentasikan pada Seminar Nasional Sumberdaya Lahan dan Lingkungan, Bogor, 8 November 2007.

(3) IPCC, 1992. Climate Change 1992: The Supplementary Report to the IPCC Scientific Assessment. J.T. Houghton, B.A. Callander and S.K. Varney, Eds., Cambridge. University Press, Cambridge, 200 pp.

(4) IPCC, 2007. Climate Change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, M.L. Parry, O.F. Canziani, J.P. Palutikof, P.J. van der Linden and C.E. Hanson, Eds., Cambridge University Press, Cambridge, UK. (5) T. Zhang, Zhu, J., Yang X. and Zhang

X. 2008. Correlation changes between rice yields in North and Northwest China and ENSO from 1960 to 2004. Agricultural and Forest Meteorology, 148(6-7), 1021-1033.

(6) H. Paeth, Scholten A., Friederichs P. and Hense A. 2008. Uncertainties in climate change prediction: El

Niño-Southern Oscillation and monsoons. Global and Planetary Change, 60(3-4), 265-288.

(7) V.W Keener, Feyereisen G.W., Lall U., Jones J.W., Bosch D.D. and Lowrance R. 2010. El-Niño/Southern Oscillation (ENSO) influences on monthly NO3 load and concentration, stream flow and precipitation in the Little River Watershed, Tifton, Georgia (GA). Journal of Hydrology, 381(3-4), 352-363.

(8) E. Runtunuwu dan Syahbuddin H. 2007. Perubahan pola curah hujan dan dampaknya terhadap potensi periode masa tanam. Jurnal Tanah dan Iklim, 26, 1-12.

(9) R.L Naylor, Battisti D.S., Vimont D.J., Falcon W.P. and Burke M.B. 2007. Assessing risks of climate variability and climate change for Indonesian rice agriculture. Proceedings of the NASA. PNAS 104(19), 7752-7757. (10) Z. Q Jin and Zhu D. W. 2008.

Impacts of changes in climate and its variability on food production in Northeast China. Acta Agronomica Sinica, 34(9), 1588-1597.

(11) Y. Masutomi, Takahashi K., Harasawa H. and Matsuoka Y. 2009. Impact assessment of climate change on rice production in Asia in comprehensive consideration of process/parameter uncertainty in general circulation models Agriculture. Ecosystems & Environment, 131(3-4), 281-291. (12) I. Amien and Runtunuwu E. 2010.

(17)

14

Capturing the Benefit of Monsoonal and Tropical Climate to Enhance National Food Security. Jurnal Penelitian dan Pengembangan 29(1): 10-18.

(13) N.V Viet, Liem N.V. and Giang N.T. 2001. “Climate change and strategies to be adapted in agriculture for sustainable development in Vietnam”. (http://sedac. ciesin.org, accessed on March 2010).

(14) D. Wiriadiwangsa. 2005. Pranata Mangsa, masih penting untuk pertanian. Tabloid Sinar Tani, 9 – 15 Maret 2005.

(15) Badan Pusat Statistik (BPS), Luas Tanam Padi Sawah Tingkat Kecamatan Pulau Jawa. Biro Pusat Statistik, Jakarta. 2003-2005.

(16) Badan Meteorologi dan Geofisika, 2006. Pemutakhiran prakiraan musim hujan 2006-2007 dan gejala cuaca ekstrim saat pancaroba. Badan Meteorologi dan Geofisika. Jakarta. (17) I. Las, Unadi A., Subagyono K.,

Syahbuddin H. dan Runtunuwu E. 2007. Atlas Kalender Tanam Pulau Jawa. Skala 1:1.000.000 dan 1:250.000. Balitklimat. Bogor.

(18)

15

ABSTRACT

The mercury emission control in coal depends on several factors including type of coal, emission control equipment, configuration, mixing 2 types of coal, and the use of Active Carbon Injection Technologies.

Keywords: Mercury emissions, coal, emissions control.

ABSTRAK

Pengendalian emisi merkuri pada pemanfaatan batu bara sebagai bahan bakar bergantung beberapa faktor yaitu jenis batubara, alat pengontrol emisi, pencampuran 2 jenis batubara, dan penggunaan teknologi injeksi karbon aktif (Activated Carbon Injection).

Kata kunci: Emisi merkuri, batubara, pengontrol emisi.

PENGENDALIAN EMISI MERKURI DI CEROBONG INDUSTRI

PADA PENGGUNAAN BATU BARA SEBAGAI BAHAN BAKAR

Isa Ansyori1

(Diterima tanggal : 03-01-2011; Disetujui tanggal : 18-05-2011)

1 _{Fungsional Pedal Pusat Sarana Pengendalian Dampak Lingkungan-Deputi VII KLH, Kawasan Puspiptek Gedung 210, Serpong, Banten,} [email protected]

PENDAHULUAN

Merkuri merupakan logam berat yang berbahaya bagi kesehatan dan lingkungan hidup. Merkuri berbahaya bagi lingkungan karena bersifat persisten. Karena berbahaya merkuri telah diatur di peraturan pemerintah.. Di dalam peraturan pemerintah tersebut bahan yang berbahaya dan beracun terbatas untuk digunakan. Sumber – sumber merkuri yang dilepaskan ke lingkungan antara lain dari pengolahan emas, almalgam gigi dan pembakaran batubara.

Emisi merkuri yang dihasilkan dari pembakaran batubara seperti pada unit boiler harus diperhatikan karena berpotensi untuk merusak lingkungan dan menjadi ancaman bagi kesehatan makhluk hidup. Jenis merkuri yang diemisikan ke udara bervariasi yaitu dalam bentuk uap merkuri (Hg°), Oksida merkuri dan partikulat. Uap merkuri (Hg°) mempunyai waktu tinggal yang lama di udara

yaitu bisa mencapai satu tahun, sehingga dapat menyebar pada jarak yang sangat jauh dari sumbernya. Ketika Hg° terdeposit di tanah atau air , maka dapat mengalami transformasi menjadi merkuri organik yaitu metil merkuri yang dapat memasuki rantai makanan seperti ikan.

Pengendalian merkuri dari cerobong pembakaran batubara belum dilakukan penelitian, maka perlu dilakukan penelitian mengenai pengendalian dan efektifitasnya. METODOLOGI DAN TUJUAN

Metode yang digunakan yaitu observasi di PLTU Unit Bisnis Pembangkitan Listrik PT. Indonesia Power Suralaya , data sekunder dari literatur dan pengambilan contoh uji mekuri di cerobong 6 PLTU Suralaya dengan metode 29 USEPA yang dilakukan pada 4 November 2010.

(19)

16

Tujuan untuk mengetahui efektifitas pengendalian merkuri di cerobong pada pembakaran batubara terhadap emisi merkuri. HASIL DAN PEMBAHASAN

Batubara di unit bisnis pembangkitan listrik Suralaya yang digunakan sebagai bahan bakar yaitu subbituminous dari Sumatera Selatan dan digunakan Low NOx Burners.

Batu bara digiling menjadi serbuk. Serbuk batubara dicampur dengan udara panas dari

Primary Air Fan dan dibawa ke Coal Burner

yang menyemburkan batubara tersebut ke dalam ruang bakar untuk proses pembakaran dan terbakar seperti gas, untuk mengubah air menjadi uap.

Udara pembakaran yang digunakan pada ruang bakar dipasok dari Forced Draft Fan (FDF) yang dialirkan melalui Air Heater. Hasil proses pembakaran yang terjadi menghasilkan limbah berupa abu. Abu secara periodik dikeluarkan ke Ash Valley.

Debu dan gas hasil pembakaran dihisap keluar dari boiler oleh Induce Draft Fan (IDF) dan dilewatkan melalui Electrostatik Presipitator. Debu yang terkumpul di Electrostatik

Presipi-tator diambil dengan alat pneumatic gravity conveyor selanjutnya dihembuskan ke udara

melalui cerobong.

Pengukuran merkuri dilakukan pada keting-gian 121 m dengan 4 lubang sampling. Data yang didapat yaitu 0,028 mg/dsm atau 0.0003 mg/m3_.

Datapengukuran tersebut hampir sama den-gan penelitian di Cleveland Ohio Amerika dari inlet dan outlet RE Burger Plant dengan teknologi Elecktro Catalitic Oxidation pada table 1. Teknologi ECO merupakan gabungan

Fabrik Filter dan Elektrostatik Presipitator(1) .(7)_.

Tabel 1. Data Reduksi Merkuri dengan Teknologi ECO

Faktor-faktor yang mempengaruhi jumlah emisi merkuri dari cerobong udara yaitu jenis batubara,, alat pengontrol emisi dan pencampuran 2 jenis batubara, serta penggunaan teknologi injeksi karbon aktif (Activated Carbon Injection).

Konfigurasi Alat dan Jenis Batubara Pengontrol merkuri pada emisi cerobong bahan bakar batu bara yaitu :

1. Teknologi co benefit yaitu teknologi yang didesain untuk mengontrol polutan lain selain merkuri , yaitu NOx , SOx dan bahan partikulat (PM) tetapi dalam hal ini dapat juga digunakan sebagai alat pengontrol merkuri(2)_.

NOx dapat dikontrol menggunakan pengendap elektrostatik (Elektrostatik

Presipitator). Selain berfungsi sebagai

pengontrol NOx , Electrostatik

Presipitator dapat juga digunakan

sebagai pengontrol emisi merkuri dengan cara mengoksidasi uap merkuri. SOx adalah polutan yang dikontrol menggunakan Wet Scrubber Gas

Desulfurization). Selain berfungsi

sebagai pengontrol SOx, Wet Scrubber

Gas Desulfurization dapat juga

digunakan sebagai pengontrol emisi Inlet mg/m3 Out let mg/m3 % Reduksi merkuri 0.0069 0.00078 88%

(20)

17

merkuri dengan cara melarutkan Oksida merkuri di dalam air(5)(2)_{. Bahan}

partikulat (PM), baik yang berasal dari partikulat merkuri atau partikulat lain dapat dikontrol dengan alat seperti CS-Elektrostatic Presipitator

HS-Elektrostatic Presipitator,, Fabrik Filter

dan Scrubber debu (6)_.

Pada tabel 2 terlihat bahwa alat pengontrol polutan yang paling efisien untuk batubara bituminous adalah Fabrik Filter dengan jumlah merkuri yang dibuang 1,78 %. Dari tabel 3 terlihat bahwa konfigurasi alat pengontrol polutan yang paling efisien untuk batubara sub-bituminous adalah Fabrik Filter dengan jumlah merkuri yang dibuang 27,57 %. Dari tabel 4 terlihat bahwa konfigurasi alat pengontrol polutan yang paling efisien untuk batubara lignit adalah ESP dan

Wet Scrubber dengan jumlah merkuri

yang dibuang 62,52 %.

Teknologi Activated Carbon Injection (ACI) Teknologi yang spesifik untuk merkuri yaitu injeksi karbon aktif (Activated Carbon

Injec-tion) yaitu

Tabel 2. Pengaruh alat pengontrol polutan terhadap jumlah merkuri yang dibuang ke udara untuk batu bara bituminous

Tabel 3. Pengaruh alat pengontrol terhadap jumlah merkuri yang dibuang ke udara un-tuk batubara subbituminous

Jenis Batubara Alat Pengontrol Pencemar Udara % Merkuri yang dibuang ke udara Lignit

CS/ESP dan Wet FGD Scrubber PM-Scrubber SDA-FF CS-ESP dan FF SDA/FF 62,52 67,23 82,62 67,38 95,07 98,53 Jenis Batubara Alat Pengontrol Pencemar Udara % Merkuri yang dibuang ke udara Bituminous SDA/FF SCR dan SDA/FF CS-FF dan FGD Scrubber SNCR dan CS-ESP FF Wet FGD Scrubber HS-ESP Wet FGD Scrubber CS-ESP 1,78 2,44 3,59 9,1 16,90 18,77 44,95 53,52 55,11 87,98

Tabel 4. Pengaruh alat pengontrol terhadap jumlah merkuri yang dibuang ke udara un-tuk batubara lignit

Jenis Batubara Alat Pengontrol Pencemar Udara % Merkuri yang dibuang ke udara Sub bituminous CS/FF CS-ESP/ SDA CS-ESP dan Wet FGD Scrubber HS-ESP dan Wet FGD Scrubber FF SDA/FF CS-ESP 27,57 62,06 64,88 67,38 74,60 85,52 86,54 85,57

(21)

18

pengurangan merkuri sampai dengan 90% dapat tercapai pada kecepatan injeksi karbon aktif sekitar 20 lb/Macf (million

actual cubic feet) sedangkan untuk alat

pengontrol FF untuk batubara yang sama penangkapan merkuri sampai dengan 90% dapat tercapai pada kecepatan injeksi 4 lb/ Macf(1)_{. Untuk mencapai 90% pengurangan}

merkuri, diperlukan 5 kali lebih banyak penyerap karbon aktif bila menggunakan ESP dibanding FF. Hal ini disebabkan karena terbentuknya lapisan karbon pada fabrik filter sehingga penyerapan lebih maksimal(2)_.

Pada penggunaan alat pengontrol ESP untuk jenis batubara sub bituminous diperoleh hasil bahwa pengurangan emisi maksimum sekitar 60% dan terjadi mulai dari kecepatan injeksi sekitar 7 lb/Macf. Kenaikan kecepatan injeksi karbon aktif tidak dapat menaikkan persentase pengurangan merkuri.

penginjeksian karbon aktif kering berbentuk bubuk ke dalam cerobong. ACI ditempatkan antara pemanas udara (air preheater) dan Electrostatik Presipitator atau Fabrik Filter. Hasil penelitian pengaruh kecepatan injeksi karbon aktif terhadap % merkuri menggunakan 2 alat pengontrol polutan yaitu Electrostatik Presipitator dan Fabrik Filter untuk batu bara bituminous dan sub bituminous, pada Gambar 1 (1)_.

Keterangan:

CS-ESP : Cold-Side Electrostatic Precipitator SCR : Selective Catalitic Reduction HS-ESP : Hot-Side Electrostatic Precipitator FGD : Flue gas Desulfurization

FF : Fabric Filter

SNCR : Selective Non Catalitic Reduction PM : Pariculate Matter DSI : Duct Sorbent Injection SDA :Spray Dryer Absorber

Pada gambar 1 terlihat bahwa untuk alat pengontrol ESP pada batubara bituminous,

(22)

19

Pengaruh pencampuran 2 jenis batubara Untuk meningkatkan kemampuan penangkapan merkuri dengan mencampurkan 2 jenis batubara yaitu batubara yang mengandung klorin atau bromin yang tinggi dengan batubara yang mengandung klorin atau bromin rendah.

DAFTAR PUSTAKA

1.Durham, M.D., 2005. “Mercury Control for PRB and PRB/Bituminous Blends” www.icac.com.

2.Praveen, A., 2003, “Mercury Emissions From Coal– Fired Power Plants”, www.nescaum.org.

3.Boilers”, Century: Impacts of Fuel Quality and Operations Engineering Foundation Conference,Snowbird, UT, www.reaction_eng.com.

4 . Z h u a n g , Y. , 2 0 0 6 , M e r c u r y Transformations in Coal Combustion Flue Gas”, www.undeerc.org.

5.Environmental Protection Agency, 2003, “Performance and Cost of Mercury and Multi pollutant Emission Control Technology Aplication on Electric Utility Boilers”, EPA/600/R-03/110, www.epa.gov.

6.Environmental Protection Agency, 2000, “Electric Utility Steam Generating Units Hazardous Air Pollutant Emission Study (Mercury ICR), 7. David CF, 2005. Air Pollution Control

and Monitoring Technology. www. icac.com.

8. US-EPA Method 29 – Determination of Metals Emissions from Statioanry Sources.

9. Kep-205/BAPEDAL/07/1996 Tentang Pedoman Teknis Pengendalian Pencemaran Udara Sumber Tidak Bergerak, BAPEDAL

Gambar 2. Hubungan batubara bituminous berklorin tinggi dengan % pengurangan merkuri.

Pada Gambar 2 memperlihatkan pengaruh pencampuran batubara bituminous berkadar klorin tinggi dengan batubara sub bituminous berkadar klorin rendah, bertambahnya kom-posisi batubara bituminous dalam campuran maka semakin besar persentase merkuri yang dapat yang diadsorsi(1)..

KESIMPULAN

Emisi merkuri yang paling rendah dari cero-bong pada pembakaran batubara yaitu terjadi pada batubara bituminous dan sub bituminous dengan fabric filter, serta batubara lignit dengan ESP dan Wet Scubber.

(23)

20

ABSTRACT

The increasing of human activities in Jakarta and surrounding areas will contribute to environmental metal pollu-tion at Kepulauan Seribu waters. As a group of small islands reefs, the Kepulauan seribu are potentially affected and is feared to disrupt the life of these reefs. The aim of research is to know how far the concentration of Pb and Cd can be recorded on the skeleton so that the coral reefs can provide a pollution description in the waters of the Kepulauan Seribu. This research used Porites stephensoni massive coral samples that obtained from waters around Bokor, Tikus, and Tidung Island of Kepulauan Seribu, North Jakarta. Analysis of Pb and Cd using atomic absorp-tion spectrophotometer at wavelength 283 and 228 nm, and the circumference of the year was done to determine the approximate age of the coral reefs, before. The results showed that the massive coral of Porites stephensoni each of which is expected to form in 1979, 1951, and 1972 is able to record a number of Pb and Cd metals. The ability of the massive coral Porites stephensoni record Pb and Cd showed that it have potential as a bioindicator of metal pollutants in the waters. Trend of the increasing Pb and Cd in the upper 2000s allegedly associated condi-tions Thousand Islands waters are getting worse, but have not seen the influence of Pb and Cd on the growth of coral Porites stephensoni significantly.

Keywords: Coral reef, Pb and Cd heavy metals, Seribu Island

ABSTRAK

Meningkatnya berbagai kegiatan manusia di Jakarta dan sekitarnya akan memberikan kontribusi pencemaran logam ke lingkungan perairan Kepulauan Seribu. Sebagai sekelompok pulau karang-karang kecil, kepulauan Seribu sangat berpotensi terkena dampaknya dan dikhawatirkan dapat mengganggu kehidupan karang-karang tersebut. Tujuan penelitian untuk mengetahui sejauh mana konsentrasi Pb dan Cd dapat terekam pada skeleton terumbu karang sehingga terumbu karang dapat memberikan gambaran kondisi pencemaran di perairan Kepulauan Seribu. Pada penelitian ini digunakan sampel terumbu karang masif Porites stephensoni yang diperoleh dari perairan di sekitar Pulau Bokor, Pulau Tikus, dan Pulau Tidung Kepulauan Seribu, Jakarta Utara. Analisis Pb dan Cd menggunakan spektrofotometer serapan atom pada panjang gelombang 283 dan 228 nm, dan sebelumnya dilakukan analisis lingkar tahun untuk mengetahui umur terumbu karang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terumbu karang masif Porites

stephensoni yang masing-masing diperkirakan terbentuk tahun 1979, 1951, dan 1972 mampu merekam sejumlah

logam Pb dan Cd. Kemampuan terumbu karang masif Porites stephensoni merekam Pb dan Cd menunjukkan ada potensi sebagai bioindikator bahan pencemar logam di perairan. Kecenderungan peningkatan Pb dan Cd di atas tahun 2000an diduga terkait kondisi perairan kepulauan Seribu yang makin memburuk, namun belum terlihat pengaruh logam Pb dan Cd terhadap pertumbuhan terumbu karang Porites stephensoni secara signifikan.

Kata Kunci: Terumbu karang, logam berat Pb dan Cd, Pulau Seribu

SEBARAN TIMBAL DAN KADMIUM DALAM TERUMBU KARANG

PERAIRAN KEPULAUAN SERIBU

June Mellawati 1_{, dan Ramadian Bachtiar}2

(Diterima tanggal : 10-01-2011 ; Disetujui tanggal : 18-05-2011)

PENDAHULUAN

Struktur terumbu karang didominasi oleh endapan batu kapur bersifat masif mengandung kalsium karbonat (CaCO₃) hasil metabolisme biota laut (zooxanthellae) yang mensekresi kapur dan alga melalui proses kalsifikasi.

1 _{Pusat Pengembangan Energi Nuklir- BATAN, Jl. Kuningan Barat, Mampang Jakarta Selatan. [email protected]} 2 _{Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Institut Pertanian Bogor}

Salah satu jenis koral atau karang keras (hard coral) yaitu Porites sp yang berbentuk hampir membulat dan ukurannya cukup besar. Umumnya jenis karang Porites sp dipilih karena mempunyai kecepatan/laju

(24)

21 June Mellawati dan Ramadian Bachtiari: Sebaran Timbal dan Kadmium Dalam Terumbu Karang...

pertumbuhan relatif besar, tahan terhadap kerusakan dan erosi, dan mampu merekam data lingkungan secara alami(1)_{. Pertumbuhan}

karang yang bersifat akresi atau lapis demi lapis tersebut secara terus menerus akan memungkinkan sejumlah logam yang terlarut dalam perairan terperangkap.

Kepulauan Seribu adalah sekelompok pulau karang kecil yang terletak sepanjang barat laut dari Teluk Jakarta, dan berjarak ± 80 km dari kota Jakarta. Sejak beberapa dekade yang lalu, pulau-pulau ini mengalami tekanan terhadap lingkungannya akibat dampak kegiatan manusia. Pertumbuhan penduduk yang meningkat dan perkembangan pembangunan industri di Jakarta menyebabkan tekanan terhadap lingkungan hidup sekitar perairan Kepulauan Seribu semakin berat. Beberapa kegiatan tersebut diantaranya adalah pembuangan limbah industri, sampah rumah tangga dan penggunaan pupuk pertanian di daratan, serta penambangan minyak sangat berpotensi memberikan kontribusi logam ke lingkungan perairan yang cukup signifikan. Hasil penelitian sebelumnya dilaporkan kandungan Cd dan Pb dalam sampel air laut perairan Kepulauan Seribu masing-masing 0,0014-0,0040 ppm dan 0,0062-0,0074 ppm, dalam sedimen masing-masing 0,1536-3,0244 ppm dan 0,4260-1,5770 ppm, dalam biota kerang masing-masing 0,0067-0,0110 ppm dan 0,0043-0,0090 ppm, dan Cd dalam ikan bandeng 0,0080 – 0,0090 ppm (2)_.

Berdasarkan alasan tersebut dilakukan

penentuan kandungan logam berat Pb dan Cd dalam terumbu karang dari perairan sekitar Kepulauan Seribu, khususnya Pulau Tidung, Bokor dan Tikus. Diharapkan data yang diperoleh dapat memberikan gambaran kemungkinan terumbu karang sebagai alat untuk mengetahui kondisi pencemaran perairan sekitar teluk Jakarta oleh berbagai kegiatan manusia.

Kawasan Pulau Bokor luasnya 18 Ha dan secara geografis letaknya ± 3,5 mil laut di sebelah barat Jakarta, yang secara administratif termasuk wilayah Kelurahan Pulau Lancang (3)_{. Pulau Tidung luasnya 100}

Ha dan dikelilingi oleh pantai dangkal yang bergradasi putih karena ditumbuhi karang. Sebagai salah satu desa di Kepulauan Seribu bagian selatan terbagi dua yaitu Pulau Tidung Besar dan Pulau Tidung Kecil (4)_{. Pulau Tikus}

dan Pulau Bokor termasuk Kelurahan Pulau Pari, Kecamatan Kepulauan Seribu Selatan, sedangkan Pulau Tidung termasuk Kelurahan Pulau Tidung, Kecamatan Kepulauan Seribu Selatan (5)_.

METODOLOGI Lokasi Penelitian.

Perairan Kepulauan Seribu, yaitu sekitar perairan Pulau Tidung (050_{48’ 22.0” LS, 106}0

31’ 55.2” BT), Pulau Tikus (050_{51’ 52.8”}

LS, 1060_{35’ 07.5” BT) dan Pulau Bokor (05}0

56’ 38.1” LS, 1060_{37’ 38.1” BT) (Gambar}

1), merupakan tempat pengambilan sampel terumbu karang.

(25)

22

Bahan dan Peralatan.

Pada penelitian digunakan sampel karang jenis masif dari genus Porites sp. Bahan penelitian yaitu larutan HNO₃ (65 %), NaOH (1N), serta larutan standar masing-masing mengandung Pb dan Cd 1000 ppm.

Beberapa peralatan penelitian yaitu peralatan selam SCUBA (Self Contained Underwater

Breathing Apparatus), gergaji belah, palu, kikir,

pisau diamond, dan lampu flouresen. Peralatan untuk menentukan lingkar tahun adalah mesin X-ray, sedangkan untuk menentukan logam Pb dan Cd adalah Spektrometer Serapan Atom. Pengambilan Sampel.

Mula-mula dilakukan survei karang, dan dilanjutkan identifikasi karang secara in

situ berdasarkan morfologi calice karang

untuk mengetahui jenis karang masif yang

dikehendaki. Sampel karang diperoleh secara acak di masing-masing pulau (stasiun) dan disampling pada kedalaman 2-5 meter dengan Scuba dan Snorkling. Sampel karang dipilih sebagai karang yang sudah cukup tua, berwarna agak gelap dan bentuknya hampir membulat. Pertumbuhan karang Porites sp ditunjukkan dari adanya pertumbuhan karang yang berselang seling dengan lapisan-lapisan gelap terang.

Preparasi Sampel.

Sampel karang spesies Porites stephensoni diperoleh dengan cara drilling menggunakan bor khusus, yaitu mata bor besi berbentuk tabung panjang 30 cm. Alat bor digerakkan dengan bantuan tekanan udara dari tabung selam, secara tegak lurus atau miring dengan sudut kemiringan 45 derajat. Potongan sampel terumbu karang yang terkumpul Gambar 1. Lokasi pengambilan sampel terumbu karang.

(26)

diberi label, nomor dengan urutan dari atas ke bawah dan dibawa ke permukaan serta dimasukkan kedalam cooled box untuk dibawa ke laboratorium. Di laboratorium, sampel terumbu karang direndam dalam air tawar selama ± 1 jam dan dikering anginkan. Selanjutnya dipotong secara vertikal dengan ketebalan ± 1 cm dengan pisau diamond, untuk keperluan analisis lingkar tahun.

Analisis Lingkar Tahun Karang.

Analisis lingkar tahun dilakukan dengan teknik Radiografi sinar-X, mula-mula potongan terumbu difoto dengan sinar-X dari MPCU X-Ray berkekuatan 50 kVp dengan periode 12 detik dan jarak fokus 1 meter. Hasil proses dalam bentuk film X-ray hitam putih direproduksi dengan kamera digital Nikon D70S untuk selanjutnya diolah dengan Adobe

Photoshop CS2 dan Corel Draw. Hasil olahan

foto dicetak dengan ukuran sebenarnya di atas plastik transparansi yang selanjutnya untuk pedoman lingkar tahun. Sebagian potongan terumbu karang dimasukkan ke dalam kantong plastik guna keperluan analisis kandungan logam Pb dan Cd.

Analisis Kandungan Pb dan Cd.

Potongan sampel karang dari setiap lapisan

terumbu karang masing-masing dihaluskan hingga berbentuk serbuk dan dikeringkan dalam oven. Selanjutnya sampel serbuk ditimbang secara seksama, didestruksi menggunakan beberapa tetes larutan HNO₃ (65%) dan H₂O₂ (30%) hingga jernih, lalu disaring dan ditepatkan volumenya dengan air destilata. Pengukuran Pb dan Cd dilakukan menggunakan metode spektroskopi serapan atom pada panjang gelombang masing-masing 283 dan 228 nm. Selain dilakukan preparasi sampel juga dilakukan preparasi deret standar Pb dan Cd, serta blanko. Perhitungan konsentrasi menggunakan metode relatif dengan pembanding standar.

HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Analisis Lingkar Tahun.

Hasil analisis terumbu karang dari Pulau Tidung menunjukkan bahwa ditemukan sebanyak 28 lapisan dengan tebal setiap lapisan berkisar antara 8-12 mm, sedangkan terumbu karang dari Pulau Tikus sebanyak 35 lapisan dengan tebal setiap lapisan berkisar antara 8-12 mm, dan terumbu karang dari Pulau Bokor sebanyak 56 lapisan dengan tebal setiap lapisan berkisar antara 6-8 mm (Gambar 2).

Gambar 2. Hasil pemotretan irisan terumbu karang dengan X-Ray, terumbu karang dari Pulau Tidung (A), Pulau Tikus (B) dan Pulau Bokor (C).

(27)

24

Gambar 3. Pola sebaran logam Pb pada setiap lapisan/lingkar tahun terumbu karang spesies Porites stephensoni dari perairan sekitar Pulau Bokor, Tidung dan Tikus.

Terumbu karang dari Pulau Tidung (Gambar 2A) mempunyai pita lingkar tahun sebanyak 28 lapisan, sehingga diperkirakan terbentuk sejak tahun 1979. Laju pertumbuhan karang ditunjukkan lebar pita lingkar tahun yang berfluktuasi setiap tahunnya dan berkecenderungan lebih lebar di awal tahun pertumbuhan dibandingkan tahun-tahun menjelang 2006.

Terumbu karang dari Pulau Tikus (Gambar 2B) mempunyai pita lingkar tahun 35 lapisan, sehingga diperkira kan terbentuk sejak tahun 1972. Laju pertumbuhan karang di Pulau Tikus ini maih relatif baik seperti halnya di Pulau Tidung.

Terumbu karang dari Pulau Bokor (Gambar 2C) mempunyai pita lingkar tahun sebanyak 56 lapisan sehingga diperkirakan terbentuk sejak tahun 1951. Pulau Bokor adalah pulau terdekat dengan daratan Jakarta dibandingkan ke dua pulau lainnya (Pulau Tidung dan Tikus), laju pertumbuhan karang relatif lamban, hal ini

diduga terkait dengan perairn sebagai media tumbuhnya yang banyak dipengaruhi oleh kegiatan daratan di Jakarta.

Hasil Analisis Kandungan Pb dan Cd Data sebaran logam Pb pada terumbu karang

Porites stephensoni yang diperoleh dari

perairan sekitar Pulau Bokor, Tidung dan Tikus Kepulauan Seribu ditunjukkan pada Gambar 3, sedangkan kadar rata-rata di setiap lingkar tahun ditunjukkan pada Tabel 1.

Lingkar

Tahun TidungPulau Pulau Tikus Pulau Bokor

2006 0,98 td 22,76 2005 29,27 td 14,39 2004 19,88 1,02 1,32 2003 0,88 4,30 29,94 2002 4,75 10,56 td 2001 1,07 4,15 1,42 2000 9,25 td 2,64 1999 16,14 7,63 1,35 1998 td 1,03 0,65 1997 td 1,11 1,19

Tabel 1. Kadar rerata Pb pada terumbu karang

(28)

Gambar 4. Pola sebaran logam Cd pada setiap lapisan/lingkar tahun terumbu karang spesies Porites stephen-soni dari perairan sekitar Pulau Bokor, Tidung dan Tikus .

Tabel 1 menunjukkan bahwa selama kurun waktu 10 tahun (1997–2006), terumbu karang Pulau Tidung, Pulau Tikus dan Pulau Bokor mampu merekam sejumlah Pb. Konsentrasi tertinggi Pb pada terumbu karang dari Pulau Tikus ditemukan pada lingkar tahun 2004–2005 (19,88–29,28 ppm) (Gambar 3). Konsentrasi tertinggi Pb pada terumbu karang dari Pulau Tikus ditemukan pada lingkar tahun 2002 (10,56 ppm), sedang dari Pulau Bokor tertinggi ditemukan pada lingkar tahun 2003 (22,76 ppm) dan 2006 (29,95 ppm). Peneliti Yordania melaporkan, terumbu karang

Porites sp. dari teluk Aqaba Yordania dan

Venezuela yang umurnya 35 tahun (1960-1995) mampu merekam sejumlah Pb, peneliti India melaporkan, terumbu karang dari Kepulauan Appa di perairan Teluk Mannar India mampu merekam Pb hingga 4,56 ppm, sedangkan terumbu karang dari Wadi El-Gemal laut Merah Mesir mampu merekam Pb hingga 32 ppm (Porites lutea) dan 30,8 ppm

(Porites compressa)(6,7,8,9)_.

Pola sebaran logam Cd pada terumbu karang

Porites stephensoni dari perairan sekitar Pulau

Bokor, Tidung dan Tikus Kepulauan Seribu

ditunjukkan pada Gambar 4 dan data pada Tabel 2.

Tabel 2. Kadar rerata Cd pada terumbu karang

Lingkar

Tahun TidungPulau Pulau Tikus BokorPulau

2006 1,72 0,10 4,78 2005 0,83 1,14 1,43 2004 1,83 0,48 0,24 2003 1,31 0,22 1,14 2002 1,80 0,98 0,23 2001 2,24 2,29 0,34 2000 1,08 3,64 0,57 1999 1,38 1,69 1,20 1998 0,45 0,86 1,16 1997 1,56 1,32 1,73

Tabel 2 menunjukkan bahwa selama kurun waktu 10 tahun (1997–2006) terumbu karang dari perairan sekitar Pulau Tidung, Pulau Tikus dan Pulau Bokor mampu merekam sejumlah Cd. Konsentrasi Cd tertinggi pada terumbu karang dari Pulau Tikus pada lingkar tahun 2000 (3,64 ppm), dari Pulau Bokor pada lingkar tahun 2006 (4,78 ppm), dan dari Pulau Tidung pada lingkar tahun 2001 (2,24 ppm) (Gambar 4). Peneliti India melaporkan, terumbu karang dari Kepulauan Appa di perairan Teluk Mannar di India mampu merekam Cd hingga

(29)

26

1,31 ppm, terumbu karang dari Wadi El-Gemal perairan laut Merah Mesir (Porites lutea dan

Porites compressa) mampu merekam Cd

masing-masing 0,2 ppm(8,9)_{. Secara umum}

kandungan logam Cd dalam terumbu karang massif Porites stephensoni relatif lebih rendah dibandingkan logam Pb.

Dibandingkan hasil penelitian dari India maupun Mesir, terumbu karang dari perairan Kepulauan Seribu Jakarta Indonesia juga mempunyai kemampuan merekam sejumlah Pb maupun Cd walaupun konsentrasinya sedikit berbeda. Hasil penelitian Pb dan Cd dalam terumbu karang menunjukkan relatif lebih tinggi bila dibandingkan Pb dan Cd dalam air dan sedimen perairan Kepulauan Seribu yang dilaporkan sebelumnya. Hal ini menunjukkan bahwa terumbu karang masif

Porites stephensoni dimungkinkan sebagai

perekam cemaran logam di suatu perairan. Seperti diketahui, Cd dan Pb banyak dite-, Cd dan Pb banyak dite-mukan pada mineral-mineral sulfida. Dalam kegiatan industri, Cd banyak digunakan dalam industri electroplating, baterai, cat pigmen, stabilisator untuk PVC dan bahan paduan, sedangkan Pb dalam industri baterai, mobil, bahan pewarna keramik dan cat. Logam Cd juga terdapat sebagai unsur pengotor pupuk fosfat, deterjen dan produk minyak olahan (10)_.

Keberadaan logam Pb dan Cd di perairan Jakarta Utara diduga terkait dengan pemanfaatan bahan yang mengandung logam-logam tersebut oleh berbagai industri di Utara Jakarta yang umumnya kurang tertib dalam pengolahan limbahnya.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa:

• Skeleton terumbu karang jenis masif mampu merekam sejumlah logam Pb dan Cd selama kurun waktu lebih dari sepuluh tahun dengan konsentrasi relatif bervariasi.

• Kecenderungan terjadinya peningkat -an kandungan Pb dan Cd di terumbu karang pada tahun-tahun di atas tahun 2000 diduga terkait adanya perubahan kondisi perairan di Kepulauan Seribu yang lebih tercemar dibandingkan tahun-tahun sebelumnya.

• Dimungkinkannya terumbu karang masif Porites stephensoni sebagai perekam cemaran logam, maka ada potensi sebagai bioindikator bahan pencemar.

• Sejauh ini, belum terlihat secara signi-fikan adanya pengaruh logam Pb dan Cd terhadap pertumbuhan terumbu karang

Porites sp.

DAFTAR PUSTAKA

1. Thierry Correge. 2006. “Monitoring of Terrestrial Input By Massive Corals”.

Journal of Geochemical Exploration,

88: 380-383.

2. Harry Sudradjat Johari, 2009, “Analisis Pencemaran Logam Berat Cu, Cd Dan Pb Di Perairan Kabupaten Administrasi Kepulau an Seribu Provinsi Daerah Khusus Ibukota Jakarta, Studi kasus Pulau Panggang

(30)

dan Pramuka”, Tesis pada Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkung an, Sekolah Pasca Sarjana, IPB Bogor.

3. BKSDA, 2009. “Cagar Alam Pulau Bokor”,. (http://bksdadki jakarta. com/?page_id=22. July - 10 – 2009. Diakses Juli 2010).

4. Wikipedia. 2009. “Pulau Tidung, Kepulauan Seribu Selatan, Kepulauan Seribu”. (http://id.wiki pedia.org/ wiki/Pulau_Tidung,_Kepulauan_ Seribu_Selatan,_Kepulauan_Seribu. Diakses Juli 2010).

5. Peraturan Daerah Propinsi Daerah Khusus Ibukota Jakarta, No. 4 Tahun 2001 tentang Pembentuk kan Kecamatan Kepulauan Seribu Utara Dan Kecamatan Kepulauan Seribu Selatan Kabupaten Administrasi Kepulauan Seribu, Jakarta.

6. Saber A. Rousan, Rashid N. Al-Shloul, Fuad A. Al-Horani, Ahmad H. Abu-Hilal. 2007. “Heavy metal contents in growth bands of Porites corals: Record of anthropogenic and human developments from the Jordanian Gulf of Aqaba”,

Marine Pollution Bulletin Volume

54(12):1912-1922

7. C. Bastidas, E. García. 1999. ”Metal Content on the Reef Coral

Porites astreoides: an Evaluation

of River Influence and 35 Years of Chronology”. Marine Pollution

Bulletin. Volume 38: 10, 899-907.

8. S. Krishna Kumar, N. Chandrasekar, P. Seralathan.2010. “Trace Elements Contamination in Coral Reef Skeleton, Gulf of Mannar India”. Bulletin

Environ -mental Contamination Toxicology 8: 141-146.

9. Hashem Abbas Madkour. 2005. “Geochemical And Environmental Studies Of Recent Marine Sediments And Some Hard Corals Of Wadi El-Gemal Area of The Red Sea, Egypt”,

Egyptian Journal of Aquatic Research

Volume 31(1): 69-91

10. Sofia Banu Shah. 2008. Study of Heavy Metal accumulation in sclerac-tinian Corals of Viti Levu, Fiji Islands. Master Thesis School of Marine Sci-ences Faculty of Islands and Oceans University of the South Pacific Suva, Fiji Islands, February 2008.

(31)

28

ABSTRACT

Biosurfactants are surface-active substances derived from living organisms, especially microorganisms. Bacte-rial strains used are consisted of four bacteBacte-rial strains, coded I, LESR 1, LESR 2 and LESR 3, which previously isolated from petrochemical wastes. Two isolates, coded I and LESR 3 respectively, were potential biosurfactant producers. Both were identified as Gram-positive bacteria. Isolate I is a mixture of streptobacilli and diplobacilli, while isolate LESR3 is streptobacilli. Both isolates were able to emulsify gasoline at temperature of 280_{C and} 800_{C, respectively, at salinity of 4% . The biosurfactant ability to increase the solubility of hydrophobic compounds} enhances the bacterial performance in remediation of oil-contaminated soil.

Keywords: Biosurfactant, remediation, microorganisms, oil-contaminated soil

ABSTRAK

Biosurfaktan merupakan bioproduk yang dihasilkan makhluk hidup, khususnya mikroba, yang mempunyai sifat dapat menurunkan tegangan permukaan dan antar muka. Isolat bakteri yang digunakan terdiri dari empat isolat bakteri dengan kode isolat I, LESR 1, LESR 2 dan LESR 3, yang diisolasi dari tanah yang tercemar minyak bumi. Dari hasil pengamatan yang dilakukan, diketahui bahwa isolat I dan LESR3 merupakan isolat yang berpotensi menghasilkan biosurfaktan. Kedua isolat ini merupakan bakteri Gram positif. Uji morfologi sel bakteri diketahui bahwa isolat I merupakan campuran bakteri yang berbentuk batang berantai (streptobasil) dan batang berpasangan (diplobasil), sedangkan isolat LESR3 merupakan bakteri berbentuk batang berantai (streptobasil). Hasil uji emul-sifikasi terhadap bensin, kedua bioproduk isolat ini mampu melakukan proses emulsi pada suhu kamar, suhu 800_C

ataupun pada salinitas 4%. Kemampuan biosurfaktan tersebut dapat membantu kinerja bakteri dalam meremediasi tanah yang tercemar minyak karena biosurfaktan mampu meningkatkan kelarutan senyawa hidrofobik

Kata kunci : Biosurfaktan, remediasi, mikroba, tanah tercemar minyak

1_{Balai Teknologi Lingkungan BPPT Gedung 412 Kawasan Puspiptek Serpong, 15314. Telp 021-7560919/7563116}

KAJIAN POTENSI BIOSURFAKTAN ISOLAT BAKTERI TERSELEKSI

UNTUK DIMANFAATKAN DALAM BIOREMEDIASI TANAH

TERCEMAR MINYAK BUMI

Nida Sopiah1_{, Mulyono}1_{, Susi Sulistia}1

(Diterima tanggal : 13-10-2010; Disetujui tanggal : 13-12-2010)

PENDAHULUAN

Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup nomor 128 Tahun 2003 tentang tatacara dan persyaratan teknis pengolahan limbah minyak bumi dan tanah terkontaminasi oleh minyak bumi secara biologis menyatakan bahwa lim-bah minyak bumi yang dihasilkan usaha atau kegiatan minyak, gas dan panas bumi atau ke-giatan lain yang menghasilkan limbah minyak bumi merupakan limbah bahan berbahaya dan beracun yang memiliki potensi menimbulkan pencemaran dan atau kerusakan lingkungan oleh karena itu perlu dilakukan pengelolaan

dengan baik(1)_{. Salah satu upaya pengolahan}

limbah minyak bumi dan tanah terkontaminasi oleh minyak bumi dapat dilakukan dengan pengolahan secara biologis (bioremediasi). Bioremediasi merupakan suatu teknologi yang ramah lingkungan, yang mana mikroba memegang peranan yang sangat penting dalam proses degradasi limbah biologi. Salah satu faktor yang menentukan keberhasilan aplikasi bioremediasi adalah tersedianya mikroba yang mampu mendegradasi limbah tersebut. Mikroba berinteraksi dan beradaptasi dengan

(32)

29

Nida Sopiah, Mulyono... : Kajian Potensi Biosurfaktan Isolat Bakteri Terseleksi untuk Dimanfaatkan dam....

lingkungannya akan memberikan efek positif maupun negatif. Hal ini didasarkan bahwa di antara mikroba itu ada yang mampu meng-hasilkan bahan kimia berupa biosurfaktan, biopolimer, biofilm, biosolven, bioasam, dan biogas (2)_.

Ada beberapa pendekatan yang dapat dilaku-kan untuk meningkatdilaku-kan kinerja mikroba dalam meremediasi lahan tercemar minyak yaitu memperbaiki kondisi mikro lingkungan (intrinsic) dan pendekatan yang lainnya adalah dengan menambahkan strain-starin unggulan (bioaugmentation). Perbaikan kondisi ling-kungan dapat dilakukan dengan menambah-kan bahan tertentu (umumnya nutrient) atau dengan cara memperbaiki suplai oksigen. Teknik bioaugmentation dilakukan dengan melakukan pengembangan strain-strain ung-gul (3)_{yang menghasilkan biosurfaktan yang}

berfungsi untuk meningkatkan emulsifikasi hidrokarbon, sehingga kontak antara bakteri dengan hidrokarbon akan lebih efektif. Biosurfaktan memiliki karakteristik mereduksi tegangan permukaan dan antarmuka dengan mekanisme yang sama seperti pada surfaktan kimia. Secara struktural, biosurfaktan merupakan kelompok molekul dengan gugus permukaan aktif yang beragam. Biosurfaktan menjadi produk mikroba bernilai tinggi karena aksinya yang spesifik, toksisitas rendah, biodegradibilitas tinggi, efektif pada berbagai suhu, pH, salinitas dan struktur uniknya beragam dibandingkan surfaktan sintetik(4)(5)_.

Biosurfaktan yang dihasilkan dapat diklasi-fikasikan ke dalam delapan kelompok yaitu biosurfaktan jenis glikolipid, lipopeptida/ lipoprotein, fosfolipid, antibiotik aktif per-mukaan, asam lemak/lipid netral, surfaktan

polimer, ornitin-lipid, surfaktan partikulat(4)_.

Faktor-faktor yang sangat berpengaruh ter-hadap produksi biosurfaktan adalah sumber karbon, sumber nitrogen, trace element dan faktor lingkungan seperti pH, suhu, agitasi, dan ketersediaan oksigen. Beberapa mikroba penghasil biosurfaktan yang pernah diteliti diantaranya adalah Pseudomonas sp, Bacillus

subtilis, Bacillus licheniformis strain JF-2, Pseudomonoas aeruginosa, dan Pseudomonas fluorescens(2),(6)_.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkaji potensi biosurfaktan dari isolat yang telah diseleksi dari beberapa isolat potensial yang berasal dari tanah tercemar minyak bumi. METODOLOGI

Bahan Isolat bakteri

Isolat bakteri yang digunakan sebanyak empat isolat dengan kode I, LESR1, LESR2 dan LESR3. Isolat ini merupakan koleksi Isolat dari Balai Teknologi Lingkungan BPPT yang diisolasi dari tanah tercemar minyak bumi yang berasal dari Kabupaten Siak, Riau. Media Percobaan

Media percobaan yang digunakan dikelompokkan dalam dua kelompok.

Media Bushnell-Haas yang dimodifikasi dengan Yeast Extract 0.12 % ditambah gliserol 2%, media Bushnell-Haas lainnya hanya ditambah gliserol 2%.

Kedua media tersebut digunakan untuk mendapatkan media pertumbuhan yang cocok bagi bakteri untuk menghasilkan biosurfaktan. Komposisi dari media Bushnell-Haas adalah sebagai berikut : KH₂PO₄ 0.5 gram, K₂HPO₄

(33)

30

0.5 gram, FeCl₃ 0.025 gram, CaCl₂ 0.01 gram, MgSO₄ 0.1 gram.

Bahan-bahan tersebut di atas dilarutkan dengan 500 mL aquadest ke dalam botol media dan dihomogenkan untuk kemudian disterilisasi dengan autoklaf pada suhu 120

o_{C dan tekanan 15 psi.}

Media Nutrient Agar (NA), Kedalam 1 L akuades dimasukkan 15 g pepton, 3 g ekstrak ragi, 6 g NaCl, 1 g glukosa, dan 15 g agar sambil dipanaskan dan diaduk hingga larut. Setelah semua bahan larut, media disterilisasi pada tekanan 15 psi selama 15 menit. Media NA yang telah steril kemudian dituang ke dalam cawan petri steril dan dibiarkan membeku. Masing-masing isolat bakteri diinokulasikan ke media NA dalam cawan petri dengan metode gores kemudian diinkubasi selama 24 jam pada suhu 28o_C.

Media NA digunakan untuk menumbuhkan isolat pada media padat untuk selanjutnya isolat tersebut digunakan untuk diidentifikasi morfologi sel bakterinya.

Alat yang digunakan

Neraca analitik digunakan untuk menimbang secara analitis bahan-bahan media yang dip-erlukan untuk media tumbuh bakteri. Autoklaf digunakan untuk sterilisasi media tumbuh bakteri(Bushnell-Haas dan Nutrient Agar). Oven digunakan untuk sterilisasi peralatan gelas (tabung reaksi, cawan petri, pipet takar 10 mL dan pipet takar 5 mL).

Prosedur Kerja : Inokulasi bakteri

• Disiapkan sebanyak delapan buah labu Erlenmeyer 250 mL. Empat labu Erlen-meyer ini diisi dengan 100 mL media

Bushnell-Haas yang telah ditambahkan dengan 2 % gliserol dan Yeast extract 0,12% dan empat buah labu Erlenmeyer lainnya diisi 100 mL media Bushnell-Haas cair yang hanya ditambah gliserol 2%. Ke delapan labu Erlenmeyer ini selanjutnya disterilisasi dengan auto-klaf pada suhu 120 o_{C dan tekanan 15}

psi selama 15 menit. Media diangkat dari autoklaf apabila suhu autoklaf telah mencapai suhu kamar. Inokulasi keempat isolat yaitu isolat I, LESR 1, LESR 2 dan LESR 3, dilakukan dengan mengambil masing-masing sebanyak satu ose secara aseptik dimasukkan kedalam kedua media Bushnell-Haas yang berbeda dan diletakkan di atas

shaker selama 1x24 jam.

Pengujian indeks emulsifikasi

• Setelah 1x24 jam keempat bakteri dikulturkan pad media Bushnell-Haas yang dimodifikasi dengan yeast

ex-tract 0,12% ditambah gliserol 2% dan

media Bushnell-Haas lainnya yang di-modifikasi hanya dengan penambahan gliserol 2%, masing-masing kultur pada kedua media selanjutnya disentrifugasi untuk memisahkan biakan bakteri den-gan supernatannya. Supernatan yang diperoleh diuji indeks emulsifikasinya dengan cara menambahkan 1 mL bensin pada masing-masing 3 mL supernatan. Masing-masing campuran supernatan dan bensin ini selanjutnya dikocok menggunakan alat vortex, dan disimpan pada 3 perlakuan yang berbeda yaitu pada suhu kamar, suhu 80O_{C dan larutan}

(34)

31

Nida Sopiah, Mulyono... : Kajian Potensi Biosurfaktan Isolat Bakteri Terseleksi untuk Dimanfaatkan dam....

Identifikasi morfologi sel bakteri

Koloni bakteri yang telah diinokulasikan se-lama 1 x 24 jam diambil dengan menggunakan jarum ose secara aseptis, dipindahkan ke atas

slide bersih yang telah diberi setetes air di

atas-nya, kemudian dibuat apusan kering. Apusan diwarnai dengan kristal violet selama 1 menit kemudian dicuci dengan akuades. Apusan ditetesi dengan iodine selama 2 menit, dialiri dengan akuades, dicuci dengan alkohol 95% setetes demi setetes hingga tetesan alkohol menjadi bening. Apusan dibilas lagi dengan akuades kemudian diwarnai dengan safranin selama 45 detik,

dibilas lagi, dan diblot dengan kertas hisap secara hati-hati. Apusan diamati di bawah mikroskop dengan perbesaran objektif 100x

dengan bantuan minyak imersi. HASIL DAN PEMBAHASAN

Bakteri mampu mensisntesis tipe atau mengekskresikan biosurfaktan yang berbeda ketika ditumbuhkan pada beberapa sumber karbon maupun nitrogen dengan komposisi yang berbeda. Perbedaan dari jenis dan kom-posisi ini akan menyebabkan peningkatan produksi pada beberapa jenis bakteri, serta menyebabkan perubahan komposisi biosur-faktan yang dihasilkan.

Hidrokarbon dan substrat tak-larut air (hidrofobik) dapat menginduksi produksi biosurfaktan, contohnya n-alkana, minyak zaitun, heksadekana, minyak biji bunga matahari, sedangkan penggunaan glukosa dan Gambar 1. Inokulasi Bakteri biosurfaktan dan Uji Emulsifikasi biosurfaktan.