SIDANG TUGAS AKHIR SB 091358
Fitoremediasi Air terkontaminasi Nikel dengan menggunakan tanaman Ki Ambang (Salvinia molesta) TEGUH WIDIARSO 1507 100 001
Dosen Pembimbing : Aunurohim, S.Si, DEA Tutik Nurhidayati, S.Si, M.Si
LATAR BELAKANG Air terkontaminasi Nikel
- Air permukaan : air laut, sungai, danau, waduk - Air tanah : air sumur, mata air
Sumber pencemaran : limbah industri pelapisan nikel (electroplating), industri kertas, industri pupuk dan industri logam, pupuk pertanian (Kartika, 2010).
Mengandung bahan-bahan berbahaya (Logam Ni, NiSO4, NiCl2, dll) (Kartika, 2010).
Logam berat Ni yang berbahaya bagi makhluk hidup
Ditemukan dalam konsentrasi tinggi pada : - Limbah pelapisan nikel sebesar 63,1 ppm (Palar, 2004) - Pupuk anorganik dan organik : Pupuk kompos 1,3-2,4 ppm, Pupuk P 7-225 ppm, Pupuk N 227 ppm, Pupuk kandang 1,1- 2,7 ppm (Setyorini, 2003)
Layak digunakan
Menurunkan kadar logam berat di perairan yang terkontaminasi nikel
Salvinia molesta
Fitoremediasi
Pengelolaan Lingkungan Perairan
- Kadar maksimum Ni untuk limbah industri : KEP/51/MENLH/10/1995 adalah 2 mg/l - Untuk melindungi kehidupan organisme akuatik, kadar Ni sebaiknya tidak melebihi 0.025 mg/l (Moore, 1991 dalam Effendi, 2003).
PERMASALAHAN
Permasalahan pada penelitian ini adalah bagaimanakah efektivitas fitoremediasi air terkontaminasi nikel (Ni) oleh tanaman Salvinia molesta ?
BATASAN MASALAH
Pengukuran efektivitas pada penelitian ini dibatasi pada pengukuran faktor transfer (FT) Ni pada bagian akar dan non akar (batang dan daun) tanaman Salvinia molesta yang dipaparkan pada air terkontaminasi nikel dengan beberapa interval waktu.
TUJUAN
Tujuan dari penelitian ini adalah :
Untuk mengetahui besarnya akumulasi Ni pada organ akar dan non akar (batang dan daun) pada Salvinia molesta yang dipaparkan pada air terkontaminasi nikel Untuk mengetahui nilai Faktor Transfer (FT) Ni pada bagian akar dan non akar (batang dan daun) pada tanaman Salvinia molesta yang dipaparkan pada air terkontaminasi nikel.
MANFAAT
Manfaat penelitian ini adalah untuk memberikan informasi dan solusi ilmiah praktis kepada Pabrik Pelapisan Nikel di Kecamatan Ngunut, Kabupaten Tulungagung untuk pembuatan IPAL (Instalasi Pengolahan Air Limbah) sederhana dengan teknik fitoremediasi menggunakan tanaman Ki Ambang (Salvinia molesta)
METODOLOGI
Waktu dan Tempat penelitian Penelitian ini dilakukan pada bulan Maret 2011 di Desa Sidorejo, Kecamatan Kauman, Kabupaten Tulungagung. Sampel tanaman Ki Ambang (Salvinia molesta) diperoleh dari areal persawahan di Desa Sidorejo, Kecamatan Kauman, Kabupaten Tulungagung.
PERALATAN DAN BAHAN
Alat : Bak fitoremediasi (diameter 30 cm, tinggi 16 cm) sebanyak 6 buah Bak Aklimatisasi (diameter 50 cm, tinggi 21 cm) sebanyak 1 buah GPS (Global Positioning System) AAS (Atomic Absorbtion Spectrofotometer) Timbangan elektronik Bahan-bahan : Fitoremediator Ki Ambang (Salvinia molesta) Nickel Klorida (NiCl2.6H2O) Aquades
SKEMA KERJA Pengambilan sampel
Aklimatisasi Salvinia molesta
Pemilihan Salvinia molesta dan Pembuatan air terkontaminasi nikel
Analisa Data
Pengukuran Ni dalam air dan tumbuhan setelah proses fitoremediasi
Perlakuan fitoremediasi
CARA KERJA Pengambilan Sampel
Sampel tanaman Salvinia molesta diperoleh dari areal persawahan di Desa Sidorejo, Kecamatan Kauman, Kabupaten Tulungagung dengan lokasi pengambilan 8 0 02’ 35,15” S dan 112 0 52’ 44,13” E. Lokasi Pengambilan Sampel Salvinia molesta
AKLIMATISASI Salvinia molesta
Sampel Salvinia molesta
- diaklimatisasi di bak aklimatisasi selama 5 hari dengan aquades sebelum digunakan dalam penelitian Hasil
(Abida, 2010).
Pemilihan Salvinia molesta Salvinia molesta
- dipilih yang memiliki ukuran relatif sama yaitu dengan panjang daun 1-2 cm dan panjang akar 3-6 cm - sebanyak 15 tanaman Savinia molesta yang telah diaklimatisasi dimasukkan ke masing-masing bak fitoremediasi yang berisi air terkontaminasi nikel (Abida, 2010)
Hasil
Pembuatan Air Terkontaminasi Nikel Nikel Klorida (NiCl2.6H2O)
- dibuat larutan stok dengan konsentrasi 1000 mg/l dengan melarutkan sejumlah NiCl2.6H2O ke dalam aquades - dibuat larutan NiCl2.6H2O dengan konsentrasi berbeda dengan pengenceran larutan stok dengan aquades - konsentrasi larutan nikel klorida (air terkontaminasi nikel) yang digunakan adalah 0, 3 dan 6 mg/l - Volume air terkontaminasi nikel yang digunakan mengacu pada penelitian Abida, (2010) yaitu sebanyak 2,5 liter untuk setiap bak fitoremediasi. - Jumlah ulangan yang dilakukan sebanyak 2 kali. Hasil
Pengukuran Ni dalam Air Setelah Proses Fitoremediasi Sampel Air Terkontaminasi Nikel
- diambil sebanyak 100 ml dari setiap bak fitoremediator (Panjaitan, 2009) - diuji kadar Ni pada sampel air dengan AAS (Atomic Absorbtion Spectrofotometer) pada hari ke 0, 6 dan 12 - diukur kadar Ni dalam air sampel setelah proses fitoremediasi
Hasil
Pengukuran Ni dalam Tanaman Setelah Proses Fitoremediasi Sampel tanaman Salvinia molesta
- diambil sebanyak 5 gr untuk sampel akar dan 5 gr untuk sampel non akar (batang dan daun) (Panjaitan, 2009). - diuji kadar Ni pada sampel tanaman dengan AAS (Atomic Absorbtion Spectrofotometer) pada hari ke 0, 6 dan 12 - diukur kadar Ni dalam tanaman setelah proses fitoremediasi Hasil
Perlakuan Fitoremediasi
Dalam penelitian ini digunakan metode fitoremediasi statis (air yang di fitoremediasi dalam keadaan diam atau tidak mengalir). Perlakuan fitoremediasi selama 12 hari
ANALISA DATA Analisa data yang digunakan dalam penelitian ini adalah deskriptif kuantitatif
Pada penelitian ini akan dihitung nilai faktor transfer Ni dari air ke dalam tanaman dengan rumus :
Nilai Faktor Transfer (l/kg) = Konsentrasi Ni dalam tanaman (mg/kg) Konsentrasi Ni dalam air (mg/l)
Nilai faktor transfer ini dihitung untuk mengetahui besarnya akumulasi Ni dalam Salvinia molesta (Tjahaja, 2006)
TABEL PENGAMATAN t (hari)
0
n
b (mg/kg)
1 2
6
a (mg/l)
1
2 12
1 2
Keterangan : t : Waktu pemaparan (hari) a : Konsentrasi Ni dalam media air terkontaminasi nikel (mg/l) b : Konsentrasi Ni dalam tanaman (akar dan non akar) (mg/kg) {b-b(0)} : Konsentrasi Ni dalam tanaman (akar dan non akar) dikurangi konsentrasi Ni dalam tanaman awal (akar dan non akar) atau 0 hari (mg/kg) FT : Nilai Faktor Transfer (l/kg)
{b‐b(0)} (mg/kg)
FT (l/kg)
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Penurunan konsentrasi Ni pada air terkontaminasi setelah fitoremediasi
Nikel
Tabel dan gambar 4.1 Penurunan konsentrasi Ni pada air terkontaminasi Nikel selama rentang waktu pemaparan t (hari) 0 6 12
n 1 2 1 2 1 2
a (mg/l) Kontrol 3 mg/l 0,112 3,02 0,111 3,01 0,11 2,05 0,106 2,34 0,105 0,46 0,104 1,02
6 mg/l 5,88 5,92 4,18 4,26 2,4 2,31
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.2 Akumulasi Ni dalam akar dan non akar (batang dan daun) Salvinia molesta
Tabel dan grafik 4.2 Akumulasi Ni pada Salvinia molesta pada beberapa rentang waktu pemaparan t (hari) 0 6 12
n 1 2 1 2 1 2
b (mg/kg) Kontrol 3 mg/l 0,06 0,32 0,05 0,29 0,07 1,88 0,12 2,06 0,08 3,26 0,1 3,46
6 mg/l 0,28 0,23 3,42 3,8 9,34 9,45
HASIL DAN PEMBAHASAN Akumulasi Ni pada Salvinia molesta meningkat seiring dengan bertambahnya lama waktu pemaparan. Hal ini sesuai dengan penelitian dari Shutes (1993) bahwa jangka waktu yang lama dapat meningkatkan kandungan Ni dalam tanaman yang sedang tumbuh. Berdasarkan hasil akumulasi Ni dalam tanaman maka Salvinia molesta bukan merupakan hiperakumulator untuk Ni. Menurut Baker dan Brooks (1984) tumbuhan disebut hiperakumulator jika tanaman tersebut mampu mengakumulasi Ni sebesar 1000 mg/g.
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.3 Perbandingan konsentrasi Ni pada akar dan non akar (batang dan daun) Salvinia molesta
Tabel 4.3 Akumulasi Ni pada akar dan non akar (batang dan daun) Salvinia molesta pada beberapa rentang waktu pemaparan
Waktu (hari) 0 6 12
N 1 2 1 2 1 2
Konsentrasi Ni (mg/kg) Kontrol 0,03 0,04 0,02 0,04 0,06 0,04
Akar 3 mg/l 0,16 0,13 1,32 1,44 2,21 2,34
6 mg/l 0,15 0,11 2,51 2,75 5,12 5,14
Kontrol 0,03 0,01 0,05 0,08 0,02 0,06
Non Akar 3 mg/l 0,16 0,14 0,56 0,62 1,05 1,12
6 mg/l 0,13 0,12 0,91 1,05 4,22 4,31
HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar 4.3. Grafik Akumulasi Ni pada organ akar Salvinia molesta
Gambar 4.4 Grafik Akumulasi Ni pada organ non akar Salvinia molesta
HASIL DAN PEMBAHASAN Akumulasi Ni pada Salvinia molesta lebih banyak terdapat dalam akar dibandingkan pada organ non akar (batang dan daun). Hal ini disebabkan disebabkan : - Ni lebih banyak terakumulasi dalam organ akar dan kurang dari 30 % yang ditranslokasi menuju batang dan daun (Cho et al, 1999). Hal ini karena kemampuan Salvinia molesta untuk mentranslokasikan logam ke organ non akar rendah. - Pada akar tidak hanya terjadi proses absorbsi (penyerapan) logam Ni, tetapi juga terjadi proses adsorpsi (penjerapan) logam di permukaan akar. Hal ini juga menjadi penyebab konsentrasi Ni lebih tinggi di organ akar daripada di organ non akar.
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.4 Faktor Transfer Ni pada Salvinia molesta Tabel 4.4 Faktor Transfer (FT) Ni pada Salvinia molesta pada kontrol untuk beberapa waktu pemaparan t (hari)
a (mg/l)
b (mg/kg)
1
0,112
0
2
6
12
{b‐b(0)} (mg/kg)
FT (l/kg)
0,06
0
0
0,111
0,05
0
0
1
0,11
0,07
0,01
0,09
2
0,106
0,12
0,07
0,66
1
0,105
0,08
0,02
0,19
2
0,104
0,1
0,05
0,48
n
Tabel 4.5 Faktor transfer (FT) Ni pada Salvinia molesta pada konsentrasi larutan NiCl2 3 mg/l untuk beberapa waktu pemaparan t (hari)
N
a (mg/l)
b (mg/kg)
{b‐b(0)} (mg/kg)
FT (l/kg)
1
3,02
0,32
0
0
0
2
3,01
0,29
0
0
6
1
2,05
1,88
1,56
0,76
2
2,34
2,06
1,77
0,756
1
0,46
3,26
2,94
6,39
2
1,02
3,46
3,17
3,1
12
HASIL DAN PEMBAHASAN Tabel 4.6 Faktor transfer (FT) Ni pada Salvinia molesta pada konsentrasi larutanNiCl2 6 mg/l untuk beberapa waktu pemaparan
t (hari)
n
a (mg/l)
b (mg/kg)
{b‐b(0)} (mg/kg)
FT (l/kg)
1
5,88
0,28
0
0
0
2
5,92
0,23
0
0
6
1
4,18
3,42
3,14
0,75
2
4,26
3,8
3,57
0,84
1
2,4
9,34
9,06
3,78
2
2,31
9,45
9,22
3,99
12
HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar 4.5 Faktor Transfer Ni pada Salvinia molesta untuk beberapa waktu pemaparan
HASIL DAN PEMBAHASAN Menurut Baker (1981), nilai faktor transfer yang lebih dari 1 dapat dikategorikan sebagai spesies tanaman metal accumulator, sedangkan nilai faktor transfer kurang dari 1 dikategorikan sebagai spesies tanaman metal excluder. Dengan nilai Faktor Transfer > 1, maka Salvinia molesta dapat dikategorikan sebagai metal accumulator species Nilai faktor transfer yang lebih dari 1 menunjukkan bahwa tanaman tersebut dapat dikatakan efisien dalam mentransport logam dari akar ke daun dan mengakumulasi logam tersebut di dalam vakuola sel daun (Cho et al, 1999).
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.5 Hasil pengamatan morfologi tanaman Salvinia molesta setelah fitoremediasi Gambar 4.6. Perubahan warna daun Salvinia molesta selama proses fitoremediasi mulai hari ke-0 sampai hari ke-12
0 hari 6 hari 12 hari
HASIL DAN PEMBAHASAN Mengacu pada penelitian Greger and Lindberg (1987), gejala yang nampak dari adanya fitotoksisitas logam Ni dalam penelitian ini adalah adanya gejala - klorosis - nekrosis Klorosis degenerasi klorofil (tidak terbentuk/kurang berkembangnya klorofil) sehingga daun menjadi kuning atau terjadi mosaik dengan warna campuran hijau, kuning dan hitam (Darmono, 1995). Nekrosis kematian sel atau jaringan pada organ hidup sehingga timbul bercak dan warna kecoklatan pada tepi dan ujung daun (Darmono, 1995)
HASIL DAN PEMBAHASAN Mekanisme Fitoremediasi pada Salvinia molesta Mekanisme fitoremediasi yang mungkin terjadi pada Salvinia molesta berdasarkan data yang didapatkan - Fitoekstraksi - Rhizofiltrasi Fitoekstraksi adalah proses absorbsi (penyerapan) kontaminan berupa logam berat oleh akar dan diikuti dengan translokasi melalui xilem dan diakumulasi di vakuola sel batang dan daun (Choudary, 1998) Fitoekstraksi dibuktikan dengan adanya akumulasi logam Ni di akar dan non akar yang terus bertambah mulai hari ke-0 sampai hari ke-12 pemaparan Secara fisiologis logam Ni dalam konsentrasi tinggi akan memicu respon tumbuhan dengan mengekspresikan Fitochelatin yang akan membentuk kompleks dengan ion logam dan mencegah logam bereaksi dengan bahan protoplasma yang peka seperti enzim (Haryanti, 2009).
HASIL DAN PEMBAHASAN Rhizofiltrasi adalah proses adsorpsi atau pengendapan zat kontaminan oleh akar untuk menempel pada akar (Collin, 1996) Rhizofiltrasi dibuktikan dengan lebih tingginya konsentrasi logam Ni di akar dibandingkan pada organ non akar. Hal ini menunjukkan bahwa pada akar tidak hanya terjadi proses absorbsi (penyerapan) logam Ni ke dalam sel akar, tetapi juga terjadi proses adsorbsi (penjerapan/penempelan) logam Ni di permukaan akar. Menurut Tan (1991), adsorpsi di permukaan akar dapat terjadi karena 2 hal : - Pembentukan senyawa komplek antara ion logam dengan gugus fungsional pada dinding sel akar - Pertukaran ion ion pada permukaan akar (adsorben) akan dipertukarkan dengan ion logam Dengan adanya adsorpsi dan absorpsi logam Ni di akar tanaman Salvinia molesta, maka konsentrasi Ni di organ akar akan lebih besar daripada di organ non akar.
KESIMPULAN
Kesimpulan dari penelitian ini adalah akumulasi nikel oleh Salvinia molesta pada organ akar lebih tinggi dibandingkan organ non akar (batang dan daun). Nilai Faktor Transfer (FT) tertinggi pada Salvinia molesta adalah pada waktu pemaparan 12 hari pada konsentrasi larutan NiCl2 3 mg/l yaitu sebesar 4,75 l/kg (1>FT>20) yang berarti tergolong metal accumulator species, tetapi bukan hyperaccumulator species. Nilai Faktor Transfer Salvinia molesta lebih kecil jika dibandingkan spesies tanaman air lain, sehingga Salvinia molesta kurang efektif untuk fitoremediasi air terkontaminasi nikel.
SARAN
Penelitian lebih lanjut perlu dilakukan untuk memperpanjang waktu pemaparan tanaman Salvinia molesta pada air terkontaminasi nikel untuk mengetahui batas maksimal Salvinia molesta dalam menyerap dan mengakumulasi logam nikel Penelitian lebih lanjut perlu dilakukan untuk mengetahui spesies tanaman air lainnya yang paling efisien dan ekonomis untuk fitoremediasi air terkontaminasi nikel.
TERIMA KASIH
