BAB II TINJAUAN PUSTAKA. tatanan lingkungan oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam, sehingga kualitas

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pencemaran Pencemaran lingkungan adalah masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi dan atau komponen lain ke dalam lingkungan dan atau berubahnya tatanan lingkungan oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam, sehingga kualitas lingkungan turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan lingkungan menjadi kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya (Soemarto, 1981). Limbah adalah sampah cair dari suatu lingkungan masyarakat terutama terdiri dari air yang telah dipergunakan dengan hampir0,1% daripadanya berupa bendabenda padat yang terdiri dari zat organik dan bukan organik (Mahida, 1981). Pencemaran air adalah suatu peristiwa masuknya zat–zat ke dalam air yang mengakibatkan kualitas (mutu) air tersebut menurun, sehingga dapat mengganggu dan membahayakan kesehatan masyarakat (Sugiharto, 1987). Pencemaran air terjadi karena perbuatan manusia yang dapat timbul dari berbagai macam kegiatan manusia, baik secara disengaja maupun tidak. Pencemaran air karena perbuatan manusia pada umumnya jauh lebih besar daripada yang terjadi karena sebab alami. Besarnya beban polusi yang ditampung oleh sesuatu perairan dapat diperhitungkan berdasarkan jumlah zat pencemar yang berasal dari berbagai sumber aktifitas yang meliputi air buangan dari proses industri. Komponen dari kontaminan dan zat pencemar yang berasal dari buangan industri bersama-sama dengan sampah-sampah

Universitas Sumatera Utara

domestik.

Jumlah dan macamnya dengan sendirinya tergantung dari sumber

pencemarannya.

2.2. Air Irigasi Irigasi adalah usaha penyediaan, pengaturan dan pembuatan bangunan air untuk menunjang usaha pertanian, termasuk didalamnya tanaman pangan, hortikultura, perkebunan dan peternakan (PLA,2009). Irigasi merupakan upaya yang dilakukan manusia untuk mengairi lahan pertanian. Irigasi sendiri dimaksudkan untuk mencukupi kebutuhan air guna keperluan pertanian. Menurut Hoesein (1984) maksud dari irigasi dapat dibagi lagi sebagai berikut: 1. Untuk memberi air pada waktu tidak atau kurang turun hujan, sehingga tanaman dapat tetap tumbuh dengan baik. 2. Untuk mengatur suhu (temperatur) tanah sehingga sesuai dengan kebutuhan tanaman. 3. Untuk membersihkan garam-garam dan racun yang berbahaya bagi tanaman dari dalam tanah. 4. Untuk meninggikan tanah (kolmatase). 5. Untuk menaikkan muka air tanah pada tanah-tanah dimana muka air tanahnya terletak jauh di bawah permukaan. 6. Untuk melunakkan lapisan oleh tanah. 7. Untuk memupuk atau menggemukkan tanah.


Kebutuhan air irigasi adalah jumlah air yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan evapontranspirasi, kehilangan air, kebutuhan air untuk tanaman dengan memperhatikan jumlah air yang diberikan oleh alam melalui hujan dan kontribusi air tanah. Kebutuhan air di sawah dinyatakan dalam mm/hari atau L/detik/ha. Kebutuhan air belum termasuk efisiensi di jaringan tersier dan utama. Efisiensi dihitung dalam kebutuhan pengambilan air irigasi. Kebutuhan air irigasi yang dibutuhkan tanaman adalah 1,1 L/detik/ha (Endang, 1992).

2.3. Logam Timbal (Pb) Plumbum (lead) merupakan salah satu unsur kimia yang terdapat dalam unsur periodik, unsur logam ini memiliki simbol Pb yang berasal dari bahasa latin Plumbum. Dalam bahasa Indonesia lead biasa disebut dengan timbal. Lead memiliki sifat fisik, lembut dan mudah di bentuk namun juga berat dan beracun. Lead akan berwarna putih jika langsung di potong namun akan tidak berwarna sampai ke abuabuan jika terkena udara. Timbal juga terdapat dari sisa berbagai kegiatan seperti pertambangan, industri dan transportasi merupakan limbah yang tergolong dalam kelompok B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun) yang sering ditemukan dalam air, tanah dan udara (Yoma, 2010). Unsur ini juga logam berat yang sangat berbahaya bagi makhluk hidup karena bersifat neurotoxin, yaitu racun yang menyerang saraf dan bersifat karsinogenik, dapat menyebabkan mutasi, terurai dalam jangka waktu yang lama dan tokisisitasnya yang tidak berubah (Novem, 2010).


Menurut Saeni (1997) timbal merupakan logam berat yang paling berbahaya kedua setelah merkuri. Sumber utama timbal adalah makanan dan minuman. Masuknya Pb ke dalam tubuh manusia melalui air minum, makanan atau udara dapat menyebabkan gangguan pada organ seperti gangguan neurologi (syaraf), ginjal, sistem reproduksi, sistem hemopoitik serta sistem syaraf pusat (otak) terutama pada anak yang dapat menurunkan tingkat kecerdasan. Sumber masuknya timbal di perairan yang paling utama berasal dari Pb di udara yang terbawa oleh angin dan hujan, serta limbah buangan Industri(Ahmad.2001). Timbal (Pb) sebagian besar diakumulasi oleh organ tanaman yaitu daun, batang, akar dan akar umbi-umbian (bawang merah). Perpindahan timbal dari tanah ke tanaman tergantung komposisi dan pH tanah. Konsentrasi timbal yang tinggi (100-1000 mg/kg) akan mengakibatkan pengaruh toksik pada proses fotosintesis dan pertumbuhan. Timbal hanya mempengaruhi tanaman bila konsentrasinya tinggi (Anonymous, 1998 dalam Charlene, 2004). Tanaman dapat menyerap logam Pb pada saat kondisi kesuburan dan kandungan bahan organik tanah rendah. Pada keadaan ini logam berat Pb akan terlepas dari ikatan tanah dan berupa ion yang bergerak bebas pada larutan tanah. Jika logam lain tidak mampu menghambat keberadaannya, maka akan terjadi serapan Pb oleh akar tanaman. Smith (1981) juga menerangkan gejala akibat pencemaran logam berat adalah : klorosis, nekrosis, pada ujung dan sisi daun serta busuk daun yang lebih awal.

2.4. Fitoremediasi


Pencemaran lingkungan di berbagai negara, termasuk Indonesia, sudah sangat kompleks dan mengkhawatirkan seiring dengan pesatnya kemajuan ilmu pengetahuan diberbagai bidang. Salah satu teknik dalam memperbaiki kualitas lingkungan yang tercemar adalah dengan teknik fitoremediasi. Menurut Priyanto & Prayitno (2006), fitoremediasi berasal dari kata phyto (asal kata Yunani phyton) yang berarti tumbuhan/tanaman (plant) dan kata remediation (asal kata Latin remediare = to remedy) yaitu memperbaiki/ menyembuhkan atau membersihkan sesuatu dengan demikian fitoremediasi dapat didefinisikan sebagai penggunaan tumbuhan untuk menghilangkan, memindahkan, menstabilkan, atau menghancurkan bahan pencemar baik itu senyawa organik maupun anorganik. Fitoremidiasi adalah suatu konsep yang memanfaatkan potensi yang dimiliki oleh tumbuhan untuk menghilangkan polutan dari tanah atau perairan yang telah terkontaminasi (Handayanto, 2007). Teknik fitoremediasi (phytoremediation) yang merupakan suatu sistem dimana tanaman tertentu, secara sendiri atau bekerjasama dengan mikroorganisme dalam media (tanah, koral dan air) yang dapat mengubah zat kontaminan (pencemar/polutan) menjadi kurang atau tidak berbahaya bahkan menjadi bahan yang berguna secara ekonomi. Konsep mengolah air limbah dengan menggunakan media tanaman telah lama dikenal oleh manusia, bahkan digunakan juga untuk mengolah limbah berbahaya (B3) atau untuk limbah radioaktif. Tanaman yang digunakan dalam fitoremediasi adalah tanaman yang memiliki kemampuan sangat tinggi untuk mengangkut berbagai pencemaran yang ada


(multiple uptake hyperaccumulator plant) ataupun tanaman yang memiliki kemampuan mengangkut pencemaran yang bersifat tunggal (spesific uptake hyperaccumulator plant). Ada beberapa kriteria agar tanaman dapat disebut sebagai hiperakumulator, misalnya tanaman harus mampu mentranslokasikan unsur-unsur pencemar seperti timbal dengan konsentrasi sangat tinggi ke pucuk dan tanpa membuat tanaman tumbuh dengan tidak normal dalam arti kata tidak kerdil dan tidak mengalami fitotoksisitas (Aiyen, 2005). Beberapa jenis tumbuhan mampu bekerja sebagai agen fitoremediasi, seperti azolla, kiambang (Salvinia molesta), eceng gondok (Eichhornia crassipes), kangkung air (Ipomea aquatic) serta beberapa jenis tumbuhan mangrove. Jenis-jenis ini merupakan tumbuhan air yang banyak dijumpai di sungai, pantai, rawa atau danau. Selain itu juga beberapa tumbuhan yang tumbuh di tanah juga mampu berperan dalam fitoremediasi. Tumbuhan-tumbuhan ini memiliki kemampuan yang disebut dengan hiperakumulator, yaitu relatif tahan terhadap berbagai macam bahan pencemar dan mampu mengakumulasikannya dalam jaringan dengan jumlah yang cukup besar. Untuk itulah maka tumbuhan-tumbuhan ini banyak dipilih sebagai objek penelitian fitoremediasi untuk lingkungan tercemar logam berat seperti Pb. Menurut Fitter dan Hay (1991), terdapat dua cara penyerapan ion ke dalam akar tanaman : 1. Aliran massa, ion dalam air bergerak menuju akar gradient potensial yang disebabkan oleh transpirasi.


2. Difusi, gradient konsentrasi dihasilkan oleh pengambilan ion pada permukaan akar. Dalam pengambilan ada dua hal penting, yaitu pertama, energi metabolik yang diperlukan dalam penyerapan unsur hara sehingga apabila respirasi akan dibatasi maka pengambilan unsur hara sebenarnya sedikit. Dan kedua, proses pengambilan bersifat selektif, tanaman mempunyai kemampuan menyeleksi penyerapan ion tertentu pada kondisi lingkungan yang luas. (Foth, 1991).

2.4.1. Tanaman Eceng Gondok (Eichornia crassipes) Tanaman eceng gondok atau bahasa latinnya Eichornia crassipes adalah tanaman asal Brazil yang sering menjadi permasalahan di lingkungan perairan karena dianggap sebagai tumbuhan pengganggu (gulma) ternyata memiliki sifat hiperakumulator terhadap beberapa bahan pencemar seperti logam berat (Eddy, 2008). Perkembangbiakan vegetatif eceng gondok begitu pesat yaitu hanya membutukan waktu 2-4 hari (Gambar 1). Dalam perkembangannya tanaman keluarga Pontederiaceae ini justru mendatangkan manfaat lain, yaitu sebagai biofilter cemaran logam berat, sebagai bahan kerajinan, dan campuran pakan ternak (Ahmad, 2009).


Gambar 1. Tanaman Eceng Gondok (Eichornia crassipes)

Akarnya merupakan akar serabut yang bercabang-cabang halus, permukaan akarnya digunakan oleh mikroorganisme sebagai tempat pertumbuhan dan eceng gondok dapat digunakan untuk menghilangkan polutan karena fungsinya sebagai sistem filtrasi biologis, menghilangkan nutrien mineral, untuk menghilangkan logam berat seperti cuprum, aurum, cobalt, strontium, merkuri, timah, kadmium, dan nikel (Hidayati, 2004). Adapun bagian-bagian tanaman eceng gondok yang berperan dalam penguraian air adalah sebagaii berikut : a) Akar Bagian akar tanaman eceng gondok ditumbuhi dengan bulu-bulu akar berserabut, berfungsi sebagai pegangan atau jangkar tanaman. Sebagian besar peranan akar untuk menyerap zat-zat yang dibutuhkan tanaman didalam air. Pada ujung akar terdapat kantung akar yang mana dibawah sinar matahari ini berwarna merah,


susunan akarnya dapat mengumpulkan lumpur atau partikel-partikel yang terlarut dalam air (Ardiwinata, 1950). b) Daun Daun eceng gondok tergolong dalam makrofita yang terletak diatas permukaan air, yang didalamnya terdapat lapisan rongga udara dan berfungsi sebagai alat pengapung tanaman. Zat hijau daun (klorofil) eceng gondok terdapat dalam sel epidermis. Dipermukaan atas daun dipenuhi oleh mulut daun (stomata) dan bulu daun. Rongga udara yang terdapat dalam akar, batang, dan daun selain sebagai alat penampung juga berfungsi sebagai tempat penyimpanan O 2 dari proses fotosintesis. Anonim (2011), menyebutkan bahwa eceng gondok banyak menimbulkan masalah pencemaran sungai dan waduk, tetapi mempunyai manfaat antara lain: 1. Mempunyai sifat biologis sebagai penyaring air yang tercemar oleh berbagai bahan kimia buangan industri. 2. Sebagai bahan penutup tanah (mulch) dan kompos dalam kegiatan pertanian dan perkebunan. 3. Sebagai sumber gas yang antara lain berupa gas ammonium sulfat, gas hydrogen, nitrogen dan metan yang dapat diperoleh dengan cara fermentasi. 4. Bahan baku pupuk tanaman yang mengandung unsur NPK yang merupakan tiga unsur utama yang dibutuhkan tanaman. 5. Sebagai bahan industri kertas dan papan buatan.


6. Sebagai bahan baku karbon aktif. 7. Sumber lignoselulosa yang dapat dikonversi menjadi produk yang lebih berguna seperti pakan ternak. Eceng gondok memiliki akar yang bercabang-cabang halus, permukaan akarnya digunakan oleh mikroorganisme sebagai tempat pertumbuhan (Neis, 1993). Muramoto dan Oki dalam Sudibyo (1989) menjelaskan, bahwa eceng gondok dapat digunakan untuk menghilangkan polutan, karena fungsinya sebagai sistem filtrasi biologis, menghilangkan nutrien mineral, untuk menghilangkan logam berat seperti cuprum, aurum, cobalt, strontium, merkuri, timah, kadmium, dan nikel. Mekanisme

yang

mungkin

terjadi

ketika

tanaman

eceng

gondok

mengakumulasikan Pb ke dalam jaringannya adalah mekanisme rizofiltrasi dan fitoekstraksi. Mekanisme ini terjadi ketika akar tumbuhan mengabsorpsi larutan polutan sekitar akar ke dalam akar, yang selanjutnya ditranslokasi ke dalam organ tumbuhan melalui pembuluh xylem. Eceng gondok sangat peka terhadap keadaan yang unsur haranya di dalam air kurang mencukupi, tetapi responnya terhadap kadar unsur hara juga cukup besar. Sel- sel akar tanaman umumnya mengandung ion dengan kosentrasi yang lebih tinggi dari pada medium sekitarnya yang biasanya bermuatan negatif. Proses ini cocok digunakan untuk dekontaminasi zat-zat anorganik seperti logam-logam berat (Erakhrumen & Agbontalor, 2007). Menurut Little (1968) dan Lawrence dalam Moenandir (1990), Heider bahwa enceng gondok mempunyai manfaat salah satu


manfaat yaitu mempunyai sifat biologis sebagai penyaring air yang tercemar oleh berbagai bahan kimia buatan industri. Penurunan kadar logam Pb secara signifikan pada hari ke-7. Kadar logam Pb menurun 5,167 ppm (96,4 persen) pada perlakuan satu rumpun eceng gondok, menurun 5,204 ppm (98,7 persen) pada perlakuan tiga rumpun, dan menurun 6,019 ppm (99,7 persen) pada perlakuan lima rumpun dari konsentrasi hari ke-0.

2.4.2. Tanaman Azolla (Azollaceae) Azolla adalah asal kata dari bahasa latin yaitu Azollaceae, yang merupakan tumbuhan paku air yang termasuk ordo Salviniales, famili Azollaceae. dan mempunyai enam spesies. Sangat mudah berkembang terkadang dianggap petani sebagai gulma atau limbah pertanian di daerah Sumatera umumnya disebut kiambang. Azolla pada daerah persawahan akan mengambang diatas permukaan air dan bila air surut akan menempel pada tanah yang lembab. Pemanfatan azolla sebagai pupuk pengganti urea telah banyak dilaporkan oleh karena dapat mengikat nitrogen yang cukup besar. Spesies yang banyak terdapat di Indonesia terutama di pulau Jawa adalah Azolla.pinnata, dan biasa tumbuh bersama-sama padi di sawah. (Lumpkin dan Plucknett. 1982).


Gambar 2. Tanaman Azolla (Azollaceae)

Azolla memiliki struktur tumbuh yang unik, beradaptasi dengan keadaan basah. Hidup pada daerah yang selalu tergenang seperti sungai, selokan, waduk, dan lain sebagainya. Tumbuhan air ini memiliki keunikan dalam mengolah limbah organik. Kemampuannya dalam mengolah limbah organik tidak diragukan lagi. Tumbuhan berstolon ini menyerap makanan organiknya dengan cara penyerapan melalui akar yang mirip rambut (Edi, 2008). Azolla menunjukkan kapasitas untuk menghilangkan kotoran seperti logam berat, anorganik nutrisi, bahan peledak dari air limbah. Sifat pertumbuhan yang cepat, kapasitas penyerapan yang tinggi pada logam berat menjadikan azolla berpotensi besar untuk digunakan dalam teknologi fitoremediasi (Dhir, 2009). Pamanfaatan Azolla selain sebagai sumber pupuk juga di kembangkan sebagi agen fitoremediasi yang teleh dikembang di berbagai negara, azolla mampu menyerap dan menstabilkan unsur- unsur timbal (Pb). Azolla memilki adaptasi yang tinggi pada konsentrasi Pb, yang cukup tinggi. Hal ini di laporkan oleh Juhaeti dan Sayrif, 2003, bahwa pertumbuhan azolla pada kosentrasi Pb 50 ppm lebih baik


dibandingkan pada Pb 0 ppm, dimana azolla menyerap Pb pada Daun 5.5 ppm dan pada akar 18.2 ppm. Azolla yang di biakan pada air tailing justru mampu menyerap Pb pada daun hingga 94 ppm (Juhaeti dian Syarif, 2003) dan pada air PAM hanya 22 ppm.

2.4.3. Tanaman Semanggi Air (Marsilea crenata) Semanggi merupakan salah satu spesies dari divisi paku-pakuan yang tumbuh liar di sawah, pematang sawah, dan saluran irigasi (wikipedia, 2007). Semanggi atau paku bernama ilmiah Marsilea crenata Presl. adalah tanaman yang termasuk kedalam famili Marsiliaceae. Deskripsi menurut buku flora (Steenis,dkk. 2005) adalah tumbuhan dengan daun berdiri sendiri atau dalam berkas, menjari berbilang 4, tangkai daun panjang dan tegak, panjang 2-30 cm, anak daun menyilang, berhadapan, berbentuk baji bulat telur, gundul atau hampir gundul, dengan panjang 3-22 cm dan lebar 2-18 cm, urat daun rapat berbentuk kipas, pada air yang tidak dalam muncul diatas air. Biasanya di temukan di sawah, selokan dan genangan air dangkal.

Gambar 3. Tanaman Semanggi Air (Marsilea crenata)


Morfologi tumbuhan marga ini khas, karena bentuk entalnya yang menyerupai payung yang tersusun dari empat anak daun yang berhadapan. Akibat bentuk daunnya ini, nama “semanggi” dipakai untuk beberapa jenis tumbuhan dikotil yang bersusunan daun serupa, seperti klover. Tumbuhan ini juga berpotensi sebagai tumbuhan bioremediasi, karena mampu menyerap logam berat Cd dan Pb. Kemampuan ini perlu diwaspadai dalam penggunaan daun semanggi sebagai bahan makanan, terutama bila daunnya diambil dari lahan tercemar logam berat. Potensi sebagai penyedia hara kurang, tapi berpotensi menekan anakan padi sehingga oleh petani semanggi air dibuang. Deskripsi menurut buku flora adalah tumbuhan dengan daun berdiri sendiri atau dalam berkas, menjari berbilang 4, tangkai daun panjang dan tegak, panjang 230 cm, anak daun menyilang, berhadapan, berbentuk baji bulat telur, gundul atau hampir gundul, dengan panjang 3-22 cm dan lebar 2-18 cm, urat daun rapat berbentuk kipas, pada air yang tidak dalam muncul diatas air. Biasanya di temukan di sawah, selokan dan genangan air dangkal. Semanggi Berdaun Empat (Marsilea quadrifolia) adalah tumbuhan pakis air yang daun-daunnya nampak seperti daun semanggi. Semanggi berdaun empat mempunyai akar tinggal (rhizoma) yang panjang, mengingatkan kita pada tali sepatu. Daun-daunnya yang mengapung di air, bertumbuh dari rhizoma. Daun-daun ini terdiri dari 4 helai, seperti semanggi berdaun empat. Apabila anda mengambil rhizomanya dari dalam air pada musim gugur, sejumlah benda kecil akan tampak


(mirip biji kacang buncis kecil). Itu adalah tubuh spora yang di dalamnya terdapat spora, dari sanalah muncul kesimpulan bahwa tangkai tumbuh-tumbuhan ini berasal dari paku-pakuan. Semanggi berdaun empat tumbuh dalam air yang tenang, kaya bahan nutrisi, di semua benua, kecuali Amerika Selatan. Di Amerika, tumbuhan ini dianggap sebagai tumbuhan pengganggu (gulma). Di Slowakia, tumbuhan ini berkembang di 7 tempat berbeda pada tepi sungai Latorica. Dahulu, mereka terlihat di daerah aliran sungai Bodrog, Laborec dan Uh. Di daerah-daerah tropis terdapat beberapa spesies terkait, yang kadang-kadang di tanam dalam akuarium-akuarium. Semanggi berdaun empat (Marsilea quadrifolia), yang bisa dibudidaya, bukan tanaman yang banyak syaratnya dan sudah lebih dari cukup bila ditanam dalam pot sejauh tetap diisi dengan air dan sedikit tanah di dasarnya. Anda dapat menanam tumbuhan ini tanpa kesulitan dalam pot berukuran 20×20×20 cm, sedangkan ukuran ideal pot adalah 60–80 liter atau lebih. Anda pun dapat memelihara tumbuhan ini di luar rumah sepanjang tahun (karena ia tahan cuaca dingin membeku). Karena bukan merupakan tanaman yang banyak tuntutannya, dan mudah berkembang, siapa pun bisa menanamnya. Semanggi berdaun empat ini akan tumbuh sangat baik di dalam empang kebun. Cukup masukkan sedikit tanah dari kebun anda ke dasar empang lalu tempatkan rhizoma ke dalam tanah tersebut. Setelah itu, anda nyaris tidak perlu memberi perhatian, karena semanggi berdaun empat sanggup mengurus diri sendiri. Semanggi berdaun empat akan beradaptasi cepat dengan kedalaman air sedangkan


kualitas air tidak dihiraukannya. Anda dapat menanamnya dengan beberapa kedalaman (5–100 cm) batang tanaman ini akan dengan sendirinya menyesuaikan diri terhadap kedalaman air hingga daun-daunnya mengambang di dalam air. Anda dapat membantu tanaman ini menyebar dengan memisah-misahkan akar-akar rhizomanya. Sebuah rhizoma kecil (sekitar 10 cm) sudah lebih dari cukup untuk menciptakan hamparan karpet semanggi berdaun empat pada permukaan air.

2.5. Fitoremediasi Lingkungan Yang Tercemar Pb Menurut Kementrian Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup (1990) sifat toksisitas logam berat dapat dikelompokan ke dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik tinggi yang terdiri dari atas unsur-unsur Hg, Cd, Pb, Cu, dan Zn, bersifat toksik sedang terdiri dari unsur-unsur Cr, Ni, dan Co, dan bersifat tosik rendah terdiri atas unsur Mn dan Fe. Mengingat Pb tergolong logam berat dengan sifat toksik tinggi, maka kehadirannya dapat membahayakan baik secara langsung terhadap kehidupan organisme, maupun efeknya secara tidak langsung terhadap kesehatan manusia. Apalagi Pb memiliki sifat-sifat yang membahayakan bagi kesehatan, menurut PPLH-IPB (1997); Sutamihardja, dkk (1982) dalam Marganof (2003) logam berat memiliki sifat-sifat yaitu : 1.

Sulit didegradasi sehingga mudah terakumulasi dalam lingkungan perairan dan keberadaannya secara alami sulit terurai (dihilangkan).


2.

Dapat terakumulasi dalam organisme termasuk kerang dan ikan, dan akan membahayakan kesehatan manusia yang mengkomsumsi organisme tersebut.

3.

Mudah terakumulasi di sediment sehingga konsentrasinya selalu lebih tinggi dari konsentrasi logam dalam air. Disamping itu sedimen mudah tersuspensi karena pergerakan massa air yang akan melarutkan kembali logam yang dikandungnya ke dalam air sehingga sedimen menjadi sumber pencemar potensial dalam skala waktu tertentu. Berbagai penelitian fitoremediasi telah banyak dilaksanakan dalam usaha

memperbaiki kualitas lingkungan yang tercemar logam Pb. Beberapa diantaranya dilakukan pada lingkungan perairan. Hasil penelitian Osmolovskaya & Kurilenko (2005) menemukan bahwa beberapa jenis makrofita mampu berperan dalam fitoremediasi terhadap Pb. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa Elodea Canadensis, Ceratophyllum demersum L., dan Potamogeton natans L. mampu menyerap Pb dalam air masing-masing sebesar 27,4 , 10, 7 dan 9,3 mg kg -1 DW. Sedangkan yang dilaporkan oleh Liao & Chang (2004), bahwa eceng gondok (Eichhornia crassipes) memiliki kemampuan dalam menyerap Pb. Selama penelitan mereka yang dilakukan di perairan Erh-Chung wetland menunjukkan bahwa eceng gondok mampu menyerap Pb sebesar 542 mg/m2 dengan kapasitas penyerapan sebesar 5,4kg/ha. Pengukuran kandungan Pb ini dilakukan terhadap jaringan tanaman, media air dan sedimen. Hal ini dilakukan karena adanya korelasi antara kandungan Pb di dalam jaringan tanaman dan media tumbuh. Menurut Wilson


(1988) dalam Arisandi (2001), bahwa logam berat yang terlarut dalam air akan berpindah ke dalam sedimen jika berikatan dengan materi organik bebas atau materi organik yang melapisi permukaan sedimen, dan penyerapan langsung oleh permukaan partikel sedimen. Materi organik dalam sedimen dan kapasitas penyerapan logam sangat berhubungan dengan ukuran partikel dan luas permukaan penyerapan, sehingga konsentrasi logam dalam sedimen biasanya dipengaruhi ukuran partikel dalam sedimen. Xia dan Ma (2005) melaporkan bahwa, eceng gondok memiliki kemampuan sebagai fitodegradasi terhadap ethion (komponen pestisida). Kecepatan dalam memetabolisme ethion adalah 55-91% di pucuk dan 74-81% di akar dalam waktu satu minggu. Menurut Reddy (1990) dalam Sitorus (2007), kehadiran tanaman air di dalam kolam pengolahan sangat potensial untuk menyaring dan menyerap bahan yang terlarut di dalam limbah seperti logam–logam berat (Hg, Pb, Cn, Mn, Mg dan lain-lain), melangsungkan pertukaran dan penyerapan ion, serta memelihara kondisi perairan dari pengaruh angin, sinar matahari dan suhu. Selain itu tanaman air juga aman, relatif sederhana dan murah.

Kemampuan tanaman air, seperti eceng gondok, untuk mengikat bahan-bahan organik dari partikel lumpur membuat tanaman ini dapat digunakan untuk menjernihkan air, memiliki fungsi ekologis sebagai stabilisator suatu perairan karena kemampuannya menetralisir bahan pencemar yang masuk keperairan. Melalui


akarnya yang lebat bahan pencemar itu diserap untuk kemudian digunakan dalam proses metabolismenya atau disimpan dalam akar, batang, umbi atau daunnya serta dapat menyerap kelebihan unsur hara di dalam air yang menyebabkan pencemaran (Soerjani, 1980 dalam Sitorus, 2007). Menurut Priyanto & Prayitno, (2006) bahwa, tumbuhan timbul dipakai untuk pengolah limbah karena tumbuhan tersebut mengasimilasi senyawa organik dan anorganik dari limbah. Tumbuhan dengan tingkat pertumbuhan yang tinggi dan tajuk yang besar dapat menyimpan bermacam hara mineral. Pada media kerikil, pertumbuhan tanaman timbul dapat menurunkan konsentrasi hara mineral. Rizoma dan akar beberapa tumbuhan air berfungsi sebagai filtrasi dan pengendap senyawa hidrokarbon dan logam berat beracun. Tingkat konsentrasi logam berat dalam jaringan tanaman-tanaman tersebut dari yang tertinggi adalah berturut-turut sebagai berikut: akar, rizoma, dan daun. Tumbuhan mengapung seperti eceng gondok juga dapat menghilangkan hara dan logam berat dalam jumlah yang cukup signifikan. Tanaman air seperti eceng gondok, semanggi air dan azolla yang tampak tidak memiliki nilai ekonomis tinggi, ternyata memiliki kemampuan sebagai tumbuhan yang berperan dalam mengurangi dampak pencemaran lingkungan. Pengendalian pencemaran lingkungan perairan akibat Pb secara biologis (misalnya fitoremediasi) merupakan metode yang sangat efektif, disamping mudah, murah, memberikan manfaat yang besar, juga relatif tidak menimbulkan dampak sampingan. Agen fitoremediasi berupa tumbuhan air seperti eceng gondok, kangkung air


dan makrofita lainnya relatif mudah didapat, serta memiliki kemampuan tumbuh dan berkembang dengan cepat. Tumbuhan-tumbuhan ini kadang-kadang di beberapa tempat justru menimbulkan masalah di perairan (blomming), seperti sungai, danau atau rawa. Dengan adanya teknik fitoremediasi, maka akan memberikan manfaat yang besar, tidak saja dapat mengurangi polutan Pb pada perairan tapi juga dapat mengatasi permasalahan yang ditimbulkan oleh tumbuhan air akibat kecepatan pertumbuhan dan perkembangbiakannya yang tinggi. Beberapa jenis tumbuhan mempunyai sifat hiperakumulator yang luar biasa. Namun biasanya tumbuhan yang teradaptasi di tanah berkadar logam tinggi dan toleran terhadap logam mempunyai sifat tumbuh lambat. Karakter manakah yang lebih penting, sifat "hiperakumulator tetapi tumbuh lambat" atau "tumbuh cepat tetapi toleransi medium", memang bisa menjadi bahan perdebatan bila sudah sampai pada persoalan memilih jenis tumbuhan yang sesuai. Kelompok di USDA-ARS yakin bahwa hipertoleransi lebih penting daripada biomassa tinggi. Penggunaan tumbuhan hiperakumulator juga lebih menguntungkan bila kita harus mendaur ulang logam yang telah dihimpun di dalam biomassa tumbuhan. Karena dengan kadar akumulasi tinggi, biomassa yang harus ditangani jelas jauh lebih sedikit (Chaney dkk., 1997 dalam Priyanto & Prayitno, 2006). Dari hasil yang diperoleh di atas menunjukkan bahwa tanaman-tanaman pangan ternyata mampu berperan dalam fitoremediasi terhadap tanah yang tercemar Pb. Hal ini menuntut kita untuk lebih waspada dalam mengkonsumsi hasil dari


tanaman-tanaman tersebut. Untuk menghindari terjadinya akumulasi logam-logam berat berbahaya (seperti Pb) di dalam tanaman pangan perlu dikaji lebih mendalam mengenai komposisi media tanam (tanah), pestisida maupun pupuk. Dalam proses perbaikan lingkungan dengan teknik fitoremediasi tidak dianjurkan menggunakan tumbuhan yang dikonsumsi, sebab dapat membahayakan kesehatan manusia jika tumbuhan tersebut dikonsumsi. Teknik fitoremediasi dapat digunakan dalam proses pembersihan air tanah dari cemaran berbagai macam logam berat, termasuk Pb. Hal ini menjadi penting mengingat sumber air tanah masih banyak dimanfaatkan oleh manusia untuk berbagai macam kebutuhan. Proses ini dapat diilustrasikan pada gambar 4 berikut ini :


Gambar 4. Proses fitoremediasi dalam memperbaiki kondisi air tanah tercemar (Sumber: Grossman, E. & McGuire, J. 2005).

Menurut Priyanto & Prayitno (2006) bahwa, penyerapan dan akumulai logam berat oleh tumbuhan dapat dibagi menjadi tiga proses yang sinambung, yaitu penyerapan logam oleh akar, translokasi logam dari akar ke bagian tumbuhan lain, dan lokalisasi logam pada bagian sel tertentu untuk menjaga agar tidak menghambat metabolisme tumbuhan tersebut. Penyerapan oleh akar dilakukan dengan membawa logam ke dalam larutan di sekitar akar (rizosfer) dengan beberapa cara bergantung pada spesies tumbuhannya. Setelah logam dibawa masuk ke dalam sel akar, selanjutnya logam harus ditranslokasi di dalam tubuh tumbuhan melalui jaringan pengangkut, yaitu xilem dan floem, ke bagian tumbuhan lain. Untuk meningkatkan efisiensi pengangkutan, logam


diikat oleh molekul khelat. Berbagai molekul khelat yang berfungsi mengikat logam dihasilkan oleh tumbuhan, misalnya histidin yang terikat pada Ni dan fitokhelatinglutation yang terikat pada Cd. Untuk mencegah peracunan logam terhadap sel, tumbuhan mempunyai mekanisme detoksifikasi yaitu dengan melokalisasi logam pada jaringan, misalnya dengan menimbun logam di dalam organ tertentu seperti akar (untuk Cd pada Silene dioica), trikhoma (untuk Cd), dan lateks (untuk Ni pada Serbetia acuminata). Menurut Prasad (2007) bahwa, banyak sekali tanaman air yang berpotensi dalam menyerap logam-logam berat, termasuk Pb. Masing-masing tanaman tersebut memiliki mekanisme yang berbeda-beda dalam fitoremediasi. Jenis-jenis tanaman air yang dapat mengakumulasi berbagai logam serta mekanismenya dalam fitoremediasi dapat dilihat pada lampiran 2. Sedangkan menurut Erakhrumen & Agbontalor (2007) menjelaskan bahwa Pb di dalam tanah, sedimen dan lumpur dapat diserap oleh tanaman melalui dua mekanisme yaitu fitoekstraksi dan fitostabilisasi. Dalam hubungannya dengan pemanfaatan tumbuhan sebagai agen pemulihan lingkungan tercemar, mengutip laporan Departemen Energi AS, Watanabe (1997) dalam Priyanto & Prayitno (2006) mengemukakan prasyarat, yaitu: 1.

laju akumulasi harus tinggi, bahkan di lingkungan yang berkadar kontaminan rendah,

2.

kemampuan mengakumulasi kontaminan dengan kadar tinggi,

3.

kemampuan mengakumulasi beberapa macam logam,


4.

tumbuh cepat,

5.

produksi biomassa tinggi, dan

6.

tahan hama dan penyakit. Indonesia sebagai negara yang kaya akan keanekaragaman hayati tentu

banyak memiliki tumbuhan yang sesuai dengan kriteria di atas. Namun untuk menggali lebih mendalam potensi tersebut, dibutuhkan berbagai macam riset dari disiplin ilmu yang berbeda-beda.

2.6. Pengaruh Penggunaan Air Tercemar Untuk Irigasi Pertanian 2.6.1. Bagi Kesehatan Manusia Pengaruh penggunaan air tercemar untuk irigasi pertanian bila kita kaji sebenarnya dapat berdampak positif dan negatif terhadap manusia, namun dampak positifnya hampir tidak ada satu pun kajian ilmiah yang mendukungnya. Sedangkan dampak negatif dari penggunaan air tercemar terkait dengan kesehatan manusia tidak perlu disangsikan banyaknya (Prayitno, 2008). Pengaruh negatif lain akibat penggunaan air tercemar dalam irigasi pertanian adalah kandungan air tercemar yang biasanya mengandung bakteri-bakteri patoghen dan racun-racun kimia, terkait dengan hal ini ada empat kelompok orang yang sangat berisiko tertular patoghen atau ‘teracuni’ zat kimia yaitu: 1) Petani dan keluarganya, 2) Buruh-buruh tani yang bekerja di lahan yang menggunakan air tercemar,


3) Konsumen yang mengkonsumsi produk pertanian yang diolah dengan menggunakan air irigasi yang tercemar, dan 4) Semua orang yang berdekatan dengan area pertanian yang menggunakan air tercemar terutama yang paling beresiko adalah anak-anak dan orang tua (Prayitno, 2008). Timbal bersifat neurotoksin (racun penyerang syaraf) yang dapat terakumulasi dan merusak pertumbuhan otak pada anak-anak. Efek akumulasi Pb dalam tubuh antara lain ditunjukkan oleh adanya gejala penurunan kemampuan dan kelincahan. Selain itu, kecerdasan dan pertumbuhan pada anak-anak juga dapat terganggu dan dapat menghambat pertumbuhan otak, menurunkan kemampuan belajar dan membaca, kurangnya pendengaran, gagap, dan kecenderungan menggunakan kekerasan (Ghai et al., 2003; Lestari, 2005, Haro dan Pujadas dalam Ebadi et al., 2005). Pada orang dewasa, Pb dapat menyebabkan kenaikan tekanan darah, serangan jantung dan kematian. Selain itu, fertilitas juga dapat terganggu. Menurut World Health Organization (WHO) tahun 1980 bahwa Pb dapat menyebabkan terjadinya hipospermia, tetraspermia dan asterospermia pada pria, serta keguguran dan kematian janin pada wanita (Nopvianti.2007).

2.6.2. Bagi Tanaman Pertanian Akibat penggunaan air tercemar untuk irgasi pertanian bagi tanaman pertanian, paling tidak dapat diklasifikasikan menjadi dua akibat yaitu,


1) akibat terhadap hasil produksi pertanian, 2) akibat terhadap mutu produksi pertanian, seperti kehadiran polutan dalam hasil pertanian, perubahan rasa, dan lain-lain. Timbal

merupakan

kandungan yang

tidak esensial bagi tanaman,

kandungannya berkisar antara 0,1-10 ppm (Alloway, dalam Soepardi 1983) dan kandunga timbal dalam tanaman untuk berbagai jenis secara normal berkisar 0,5-3,0 ppm. Untuk tanaman tertentu tingkat keracunan terhadap timbal sangat tinggi. Hal ini dapat menimbulkan situasi yang sangat membahayakan, karena dalam tanaman mungkin tidak menunjukkan gejala keracunan dan kelihatan sehat tetapi berbahaya jika dikonsumsi manusia. Padahal menurut Singh (2004), logam berat yang terakumulasi dalam jaringan tanaman lebih berbahaya karena residunya tidak terlihat sebagaimana kotoran yang tampak pada permukaan sayuran. Faktor-faktor yang mempengaruhi kadar timbal dalam tanaman yaitu jangka waktu kontak tanaman dengan timbal, kadar timbal dalam tanah, morfologi dan fisiologi tanaman, umur tanaman dan factor yang mempengaruhi areal seperti banyaknya tanaman penutup serta jenis tanaman di sekeliling tanaman tersebut. Dua jalan masuknya timbal ke dalam tanaman yaitu melalui akar dan daun. Timbal setelah masuk ke sistem tanaman akan diikat oleh membran-membran sel mithokondria, dan kroloplas. Bahkan pencemaran dapat menyebabkan terjadinya kerusakan fisik. Kerusakan tersembunyi dapat berupa penurunan kemampuan tanaman dalam menyerap air, pertumbuhan yang lambat atau pembukaan stomata


yang tidak sempurna. Masuknya partikel timbal ke dalam jaringan daun bukan karena timbal diperlukan tanaman, tetapi hanya sebagai akibat ukuran stomata daun yang cukup besar dan ukuran paerikel timbal yang relatif kecil dibanding ukuran stomata.

2.6.3. Bagi Tanah Pertanian Tanah merupakan bagian dari siklus logam berat. Pembuangan limbah ke tanah apabila melebihi kemampuan tanah dalam mencerna limbah akan mengakibatkan pencemaran tanah. Jenis limbah yang berpotensi merusak lingkungan hidup adalah limbah yang termasuk dalam Bahan Beracun Berbahaya (B3) yang di dalamnya terdapat logam-logam berat. Subowo et al., (1999) menyatakan bahwa adanya logam berat dalam tanah pertanian dapat menurunkan produktivitas pertanian dan kualitas hasil pertanian selain dapat membahayakan kesehatan manusia melalui konsumsi pangan yang dihasilkan dari tanah yang tercemar logam berat tersebut. Kandungan logam berat di dalam tanah secara alamiah sangat rendah, kecuali tanah tersebut sudah tercemar. Kandungan logam berat dalam tanah sangat berpengaruh terhadap kandungan logam pada tanaman yang tumbuh di atasnya, kecuali terjadi interaksi di antara logam itu sehingga terjadi hambatan penyerapan logam tersebut oleh tanaman. Akumulasi logam dalam tanaman tidak hanya tergantung pada kandungan logam dalam tanah, tetapi juga tergantung pada unsur kimia tanah, jenis logam, pH tanah dan spesies tanaman yang sensitif terhadap logam berat tertentu (Darmono, 1995). Menurut Prayitno (2008) jika yang terbawa oleh air irigasi


tercemar berupa logam, dalam jumlah yang normal logam ini tidak berdampak apapun bagi tanah namun dalam jumlah yang cukup besar dapat merusak struktur tanah, misalkan dapat meningkatkan pH tanah menjadi lebih asam atau lebih basa. Air irigasi tercemar yang membawa zat pencemar berbetuk solid lama-lama kelamaan akan mengumpul pada permukaan tanah dan menyebabkan tersumbatnya pori-pori tanah sehingga tanah menjadi tidak subur. Dengan adanya logam berat dalam bentuk ion atau terlarut akan mudah terserap pada jaringan tanaman, dan bila tanaman yang mengikatnya adalah tanaman pangan seperti padi maka pencemaran logam berat akan lebih berbahaya bagi kehidupan. Oleh sebab itu, upaya mengkelat logam berat dalam tanah perlu dilakukan guna menghindari terserapnya logam berat dalam tanaman padi. Widiatma (2001) Pengambilan contoh tanah untuk analisis kandungan timbal sangat ditentukan oleh sumber pencemarannya. Pada lokasi pencemarannya berasal dari udara, konsentrasi timbale pada permukaan tanah hingga kedalaman beberapa sentimeter (terutama yang kaya akan bahan organic) akan jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tanah dari bagian yang lebih dalam (Burau (1982). Ward et al (1975) menunjukan bahwa konsentrasi timbale pada kedalam tanah lebih dari 5 cm ternyata konstan. Timbal dalam tanah dapat dibedakan antara timbale yang berasal dari pencemaran dan timbale yang terdapat secara alami jumlahnya berkisar 2-200 ppm dengan kandungan rata-rata 16 ppm.


Alloway (1995) mengemukakan bahwa partikel timbal sebagai salah satu logam berat berbahaya dalam tanah yang dapat berasal dari aktivitas penambangan, pertanaian dan horticultural, limbah pupuk. Pada umumnya lapisan permukaan tanah mengandung timbale dalam jumlah yang lebih tinggi dibanding dengan lapisan yang lebih dalam.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA. tatanan lingkungan oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam, sehingga kualitas

Recommend Documents