Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault SEBAGAI FIKOREMEDIATOR LOGAM BERAT KADMIUM (Cd (II)) TESIS

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault SEBAGAI FIKOREMEDIATOR LOGAM BERAT KADMIUM (Cd (II))

TESIS

Disusun Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister Program Studi Ilmu Lingkungan

Oleh Rachmawati Prihantina Fauzi NIM A131208007

PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014 commit to user


digilib.uns.ac.id


TESIS

Rachmawati Prihantina Fauzi NIM A131208007

Komisi

Nama

Tanda Tangan

Tanggal

………………….

………

………………….

………

Pembimbing Pembimbing I

Dr. M. Masykuri, M.Si. NIP 19681124 199403 1 001

pembimbing II

Dr. Sunarto, M.S. NIP 19540605 199103 1 002

Telah dinyatakan memenuhi syarat pada tanggal.......................2014

Ketua Program Studi Ilmu Lingkungan Program Pascasarjana UNS

Dr. Prabang Setyono, M.Si. NIP 19720524 199903 1 002 commit to user

ii


digilib.uns.ac.id


TESIS Rachmawati Prihantina Fauzi NIM A131208007

Telah dipertahankan di depan penguji dan dinyatakan telah memenuhi syarat pada tanggal.............................. 2014

Tim Penguji : Jabatan Ketua

Nama

Tanda Tangan

Tanggal

…............................

………

…............................

………

…............................

………

…............................

………

Dr. Prabang Setyono, M.Si. NIP 19720524 199903 1 002

Sekretaris

Dr. Wiryanto, M.Si. NIP 19530801 198203 1 005

Anggota

Dr. M. Masykuri, M.Si.

Penguji

NIP 19681124 199403 1 001

Dr. Sunarto, M.S. NIP 19540605 199103 1 002 Mengetahui : Direktur

Ketua Program Studi

Program Pascasarjana

Ilmu Lingkungan

Prof. Dr. Ir. Ahmad Yunus, M.S. Dr. Prabang Setyono, M.Si. NIP 19610717 198601 1commit 001 to user NIP 19720524 199903 1 002

iii


digilib.uns.ac.id

PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ISI TESIS

Yang bertanda tangan di bawah ini : Nama

: Rachmawati Prihantina Fauzi

NIM

: A131208007

Program Studi : Ilmu Lingkungan

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tesis yang berjudul “Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault Sebagai Fikoremediator Logam Berat Kadmium (Cd (II))” adalah benar-benar karya saya sendiri dan belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi. Sepanjang pengetahuan saya, tidak terdapat suatu karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam pustaka. Apabila dikemudian hari terbukti pernyataan saya tidak benar, maka saya bersedia menerima sanksi akademik, berupa pencabutan gelar yang saya peroleh dari tesis ini.

Surakarta, Agustus 2014

Rachmawati Prihantina Fauzi

commit to user

iv


digilib.uns.ac.id

MOTTO

“Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagimu dan boleh jadi pula kamu menyukai sesuatu, padahal ia amat buruk bagimu. Allah mengatahui, sedang kamu tidak mengetahui” -Qs: AL-Baqarah:216-

“Never regret anything that has happened in our life. It can‟t be changed, undone or forgotten. So take it as a lesson learned and move on” -Motto pribadi“Qodarullahi wama sya‟a fa‟al, Alhamdulillah „ala kulli hal” -Doa & Dzikir Rasullullah“Ada malaikat yang ditugaskan untuk mengamini apa yang kita katakan, maka katakan kata-kata yang baik, indah, optimis, dan jadikan itu sebagai kebiasaan” -Dr. Salman Al-Audah-

commit to user

v


digilib.uns.ac.id

HALAMAN PERSEMBAHAN

Karya ilmiah ini penulis persembahkan untuk:  Kedua orang tua yang kuhormati (Hasan Fauzi, MBA.Ak., Ph.D. dan Dra. Isnawati) atas seluruh cinta, pengorbanan, nasehat, dukungan dan doa yang tak pernah putus.  Adik-adik yang kusayangi (dr. Cholifatur Ravita Fauzi dan Khoirul Nasrullah Fauzi) atas kasih sayang, pengertian dan dukungannya serta bantuannya selama penelitian di Laboratorium.  Sahabat-sahabatku (Lila imami, S.Si., Indriana Saraswati, S.Si., dan Farida Nur Fuadiyah, S.Si.) atas persahabatan, nasehat, dukungan dan kesediaannya berbagi dalam suka maupun duka.  Teman-temanku tersayang (Dhina Selvia, S.Si. dan Siti Rachmawati, M.Si.) atas kebersamaan, pesaudaraan dan bantuan yang senantiasa diberikan.  Teman-teman

seperjuangan

di

Program

Studi

Ilmu

Lingkungan

Pascasarjana UNS angkatan 2012 (Pak Sammy, Mbak Novi, Bu Yuni, Mas Danang, Pak SBY, Mas Hendro, Pak Firman, Pak Alex, Mommy Lerato dan Akmal) atas kebersamaan, nasehat dan persaudaraannya selama 2 tahun ini.

commit to user

vi


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang merupakan Tuhan semesta alam atas segala limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan naskah tesis yang berjudul “Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault Sebagai Fikoremediator Logam Berat Kadmium (Cd (II))”. Naskah Tesis ini disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai derajat Magister pada Program Studi Ilmu Lingkungan di Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Penulis

menyadari

bahwa

dalam

pelaksanaan

penelitian

hingga

penyusunan naskah ini tidak terlepas dari bimbingan, bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada: 1. Prof. Dr. Ravik Karsidi, M.S., selaku Rektor Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Prof. Dr. Ir. Ahmad Yunus, M.S., selaku Direktur Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Dr. Prabang Setyono, M.Si. selaku Ketua Program Studi Ilmu Lingkungan, Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta sekaligus dosen penguji atas kesediaanya dalam memberikan arahan dan masukan selama penyusunan naskah sehingga naskah tesis ini dapat terwujud. 4. Dr. Wiryanto, M.Si. selaku dosen penguji atas kesediaanya dalam memberikan arahan dan masukan selama penyusunan naskah sehingga naskah tesis ini dapat terwujud. 5. Dr. M. Masykuri, M.Si. selaku dosen pembimbing I tesis ini atas kesabaran, bantuan, bimbingan dan arahan selama penyusunan proposal, penelitian hingga naskah tesis ini dapat terwujud. 6. Dr. Sunarto, M.S. selaku Sekretaris Program Studi Ilmu Lingkungan sekaligus dosen pembimbingcommit II tesis toiniuser atas bantuan, bimbingan dan arahan

vii


digilib.uns.ac.id

dengan penuh kesabaran selama penyusunan proposal, penelitian hingga naskah tesis ini dapat terwujud. 7. Prof. Dr. MTh. Sri Budiastuti, M.Si. atas motivasi yang terus diberikan dari penyusunan proposal hingga penulisan naskah Tesis. 8. Kepada seluruh dosen dan staf Program Studi Ilmu Lingkungan Pascasarjana Universitas Sebelas Maret, Surakarta. 9. Keluarga tercinta, terutama mamah dan papah, atas cinta, pengorbanan, doa, nasehat dan dukungannya yang tak pernah putus sehingga penulis mampu menyelesaikan penulisan naskah ini sesuai waktu yang diinginkan. 10. Seluruh staf laboratorium kimia dan biologi, laboratorium pusat MIPA UNS atas kerjasama dan bantuannya selama penelitian berlangsung. 11. Semua pihak lain yang telah membantu, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Akhir kata, penulis menyadari bahwa naskah ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga naskah tesis ini dapat bermanfaat dan menambah khasanah pengetahuan bagi kita semua.

Surakarta, Agustus 2014 Penulis

Rachmawati Prihantina Fauzi NIM A131208007

commit to user

viii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL................................................................................................ i HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING TESIS .......................................... ii HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI TESIS ................................................... iii PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ISI TESIS ....................... iv MOTTO .................................................................................................................. v HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................ vi KATA PENGANTAR .......................................................................................... vii DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xvii ABSTRAK ......................................................................................................... xviii ABSTRACT ......................................................................................................... xix BAB I. PENDAHULUAN ..................................................................................... 1 A. Latar Belakang ....................................................................................................... 1 B. Rumusan Masalah .................................................................................................. 5 C. Tujuan Penelitian ................................................................................................... 5 D. Manfaat Penelitian ................................................................................................. 6 1. Manfaat Teoritis................................................................................................... 6 2. Manfaat Praktis .................................................................................................... 6 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA............................................................................ 7 A. Kajian Teori ............................................................................................................ 7 1. Fikoremediasi ....................................................................................................... 7 a. Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault Sebagai Fikoremediator ............................................................................................. 8 1) Klasifikasi Nostoc commune.................................................................... 8 2) Nostoc commune ..................................................................................... 10 3) Manfaat Nostoc commune ...................................................................... 13 commit to user 4) Pertumbuhan Nostoc commune dalam Batch Kultur .......................... 13 ix


digilib.uns.ac.id

b. Fikoremediasi oleh Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault .. 18 1) Mekanisme Adsorbsi .............................................................................. 18 2) Mekanisme Fikoremediasi ..................................................................... 19 3) Kapasitas dan Efisiensi Fikoremediasi ................................................. 21 4) Isoterm Adsorbsi ..................................................................................... 22 2. Logam Berat Kadmium (Cd) ........................................................................... 24 a. Bahaya Logam Berat Kadmium (Cd) ........................................................ 25 b. Metode Pengukuran Kadmium (Cd) dengan Atomic Adsorption Spectrometer-Flame (FAAS) ................................................................... 26 3. Asas Lingkungan ............................................................................................... 29 B. Kerangka Berpikir ................................................................................................ 31 C. Hipotesis ................................................................................................................ 33 BAB III. METODE PENELITIAN....................................................................... 34 A. Lokasi dan Waktu Penelitian .............................................................................. 34 B. Alat ......................................................................................................................... 34 C. Bahan ..................................................................................................................... 35 D. Cara Kerja ............................................................................................................. 35 E. Analisis Data ......................................................................................................... 39 BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ..................................... 41 A. Pengaruh pH Larutan Terhadap Remediasi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh Nostoc Commune ......................................................................................... 41 B. Pengaruh Lama Waktu Kontak Larutan Terhadap Remediasi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh Nostoc commune ....................................................... 44 C. Pengaruh Konsentrasi Ion Kadmium Terhadap Remediasi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh Nostoc commune ....................................................... 48 D. Pengaruh Massa Fikoremediator Terhadap Remediasi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh Nostoc commune ....................................................... 52 E. Efisiensi Remediasi dan Kapasitas Remediasi Nostoc commune Terhadap Logam Berat Kadmium (Cd (II)) Pada Kondisi Optimum ............................. 55 F. Penentuan Isoterm Adsorbsi ............................................................................... 57 G. Pengaruh Paparan Logam Berat Kadmium (Cd (II)) Terhadap Koloni dan commit to user........................................................ 62 Struktur Morfologi Sel Nostoc commune

x


digilib.uns.ac.id

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 87 A. Kesimpulan ........................................................................................................... 87 B. Saran ...................................................................................................................... 88 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 89 LAMPIRAN .......................................................................................................... 96

commit to user

xi


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Tabel

Halaman

1. Variabel Pengamatan Koloni dan Struktur Morfologi Sel N. commune.....................................................................................

40

2. Efisiensi Remediasi dan Kapasitas Remediasi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) Pada Variasi pH Larutan 4 – 9 …………..

42

3. Efisiensi Remediasi dan Kapasitas Remediasi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) Pada Variasi Waktu Kontak 5 – 60 Menit............................................................................................

46

4. Efisiensi Remediasi dan Kapasitas Remediasi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) Pada Variasi Konsentrasi Larutan Kadmium 100 – 600 mg/L..........................................................

50

5. Efisiensi Remediasi dan Kapasitas Remediasi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) Pada Variasi Massa Fikoremediator 0,1 – 0,6 gram.......................................................................................

54

6. Nilai Efisiensi dan Kapasitas Remediasi N. commune Terhadap Logam Berat Kadmium ( Cd (II))...............................................

55

7. Variabel Pengamatan Koloni dan Struktur Morfologi Sel N. commune Pada Berbagai Variasi pH...........................................

66

8. Variabel Pengamatan Koloni dan Struktur Morfologi Sel N. commune Pada Berbagai Variasi Waktu Kontak........................

71

9. Variabel Pengamatan Koloni dan Struktur Morfologi Sel N. commune Pada Berbagai Variasi Konsentrasi.............................

77

10. Penggolongan Tingkat Kerusakan Trikoma N. commune...........

79

11. Variabel Pengamatan Koloni dan Morfologi Sel N. commune Pada Berbagai Variasi Massa .....................................................

85

12. Data Pengukuran Kadmium Pada Perubahan Berbagai Variasi pH Terhadap Penyerapan Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh N. commune........................................................................ commit to user

xii

96


digilib.uns.ac.id

13. Data Pengukuran Kadmium Pada Perubahan Berbagai Variasi Waktu Kontak Terhadap Penyerapan Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh N. commune..........................................................

97

14. Data Pengukuran Kadmium Pada Perubahan Berbagai Variasi Konsentrasi Terhadap Penyerapan Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh N. commune.................................................................

98

15. Data Pengukuran Kadmium Pada Perubahan Berbagai Massa Fikoremediator Terhadap Penyerapan Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh N. commune..........................................................

99

16. Data Perhitungan Isoterm Langmuir Untuk Adsorbsi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh N. commune................................

100

17. Data Perhitungan Isoterm Freundlich Untuk Adsorbsi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh N. commune................................

commit to user

xiii

100


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.

Halaman

Koloni Nostoc commune (Jamur Selo) di Hutan Wanagama, Gunung Kidul (Fauzi, 2011)........................................................

8

2.

Morfologi Sel Nostoc commune (Wahyudewi, 2009).................

11

3.

Koloni Nostoc commune Pada Kondisi Segar dan Kering (Fauzi, 2011)................................................................................

4.

Kurva Pertumbuhan N. commune Pada Batch Kultur (Fogg & Thake,1987; Zoechrova, 2011)................................................

5.

12

14

Skema Komponen Alat Atomic Adsorption SpectrometerFlame (FAAS).............................................................................

28

6.

Empat Belas Asas Lingkungan (Sastrawijaya, 2000)..................

30

7.

Kerangka Berpikir.......................................................................

33

8.

Skema Alur Kerja Penelitian.......................................................

35

9.

Efisiensi Remediasi Cd (II) oleh N. commune Sebagai Fungsi dari Perubahan pH Larutan (Volume 20 mL, Konsentrasi 100 mg/L, Massa N. commune 0,2 gram)...........................................

41

10. Kapasitas Remediasi Cd (II) oleh N. commune Sebagai Fungsi dari Perubahan pH Larutan (Volume 20 mL, Konsentrasi 100 mg/L, Massa N. commune 0,2 gram).........................................

42

11. Efisiensi Remediasi Cd (II) oleh N. commune Sebagai Fungsi dari Perubahan Waktu Kontak (Volume 20 mL, Konsentrasi 100 mg/L, Massa N. commune 0,2 gram)....................................

45

12. Kapasitas Remediasi Cd (II) oleh N. commune Sebagai Fungsi dari Perubahan Waktu Kontak (Volume 20 mL, Konsentrasi 100 mg/L, Massa N. commune 0,2 gram)....................................

45

13. Efisiensi Remediasi Cd (II) oleh N. commune Sebagai Fungsi dari Perubahan Konsentrasi Larutan (Volume 20 mL, Massa N. commune 0,2 gram)...................................................................... commit to user

xiv

49


digilib.uns.ac.id

14. Kapasitas Remediasi Cd (II) oleh N. commune Sebagai Fungsi dari Perubahan Konsentrasi Larutan (Volume 20 mL, Massa N. commune 0,2 gram)......................................................................

49

15. Efisiensi Remediasi Cd (II) oleh N. commune Sebagai Fungsi dari Perubahan Massa Fikoremediator (Volume 20 mL, Konsentrasi Ion Kadmium 100 mg/L)..........................................

53

16. Kapasitas remediasi Cd (II) oleh N. commune Sebagai Fungsi dari Perubahan Massa Fikoremediator (Volume 20 mL, Konsentrasi Ion Kadmium 100 mg/L)..........................................

53

17. Isoterm Langmuir Adsorbsi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh N. commune..........................................................................

58

18. Isoterm Freundlich Adsorbsi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh N. commune.........................................................................

58

19. Struktur Morfologi Sel N. commune Pada Perlakuan Berbagai Variasi pH Larutan Ion Kadmium (Cd (II)) Pada Konsentrasi 100 mg/L. Perbesaran 400X.........................................................

63

20. Perubahan Warna Koloni N. commune Pada Perlakuan Berbagai Variasi pH Larutan Ion Kadmium (Cd (II)) Pada Konsentrasi 100 mg/L..................................................................

64

21. Struktur Morfologi Sel N. commune Pada Perlakuan Berbagai Variasi Waktu Kontak Pada Larutan Kadmium Konsentrasi 100 mg/L dan pH 8. Perbesaran 400x.................................................

68

22. Perubahan Warna Koloni N. commune Pada Perlakuan Berbagai Variasi Waktu Kontak dengan Larutan Kadmium Pada Konsentrasi 100 mg/L dan pH 8..........................................

69

23. Struktur Morfologi Sel N. commune Pada Perlakuan Berbagai Variasi Konsentrasi Larutan Kadmium dengan pH 8 dan Lama Kontak 10 menit. Perbesaran 400x...............................................

73

24. Perubahan Warna Koloni N. commune Pada Perlakuan Berbagai Variasi Konsentrasi Larutan Kadmium dengan pH 8 commit to user dan Lama Kontak 10 menit.........................................................

xv

74


digilib.uns.ac.id

25. Struktur Morfologi Sel N. commune Pada Perlakuan Berbagai Variasi Massa Fikoremediator dalam Larutan Kadmium dengan pH 8 dan Lama Kontak 10 menit. Perbesaran 400x.....................

82

26. Perubahan Warna Koloni N. commune Pada Perlakuan Berbagai Massa Fikoremediator dalam Larutan Kadmium dengan pH 8 dan Lama Kontak 10 menit.....................................

commit to user

xvi

83


digilib.uns.ac.id

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran.

Halaman

1. Data Pengukuran Kadmium........................................................

96

2. Alat, Bahan Dan Hasil Penelitian...............................................

101

3. Lampiran Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001 Tentang

Pengelolan

Kualitas

Air

Dan

Pengendalian

Pencemaran Air................................................................................................

commit to user

xvii

106


digilib.uns.ac.id

Rachmawati Prihantina Fauzi. NIM A.131208007. 2014. Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault Sebagai Fikoremediator Logam Berat Kadmium (Cd (II)), TESIS, Pembimbing I: Dr. M. Masykuri, M.Si., II: Dr. Sunarto, M.S., Program Studi Ilmu Lingkungan, Program Pascasarjana, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

ABSTRAK

Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault diketahui mengandung berbagai gugus anion seperti amino, karboksil, hidroksi dan karbonil serta EPS (Ektraseluller Polymer Substance) yang menyediakan permukaan absorbsi spesifik untuk ion logam berat sehingga spesies ini dapat dimanfaatkan sebagai biomaterial penyerap bahan pencemar, khususnya logam berat. Penggunaan algae untuk menghilangkan bahan pencemar dari lingkungan disebut fikoremediasi. Fikoremediasi adalah salah satu upaya untuk mengatasi pencemaran Cd (II) di lingkungan. Kadmium merupakan salah satu logam berat non esensial yang bersifat toksik. Keberadaaanya yang berlebihan di dalam lingkungan akan membahayakan organisme disekitarnya, oleh karena itu keberadaannya di lingkungan harus di minimalkan atau dihilangkan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan N. commune dalam meremediasi Cd (II) dan mempelajari gambaran morfologi N. commune setelah terpapar kadmium. Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium menggunakan metode batch. Penentuan kondisi optimum meliputi pH, waktu kontak, konsentrasi logam berat dan massa fikoremediator. Analisis Cd (II) diukur dengan menggunakan Spektrofotometri Serapan Atom Nyala (SSA Nyala). Setelah proses remediasi selesai, dilakukan pengamatan terhadap morfologi sel N. commune dengan membuat preparat squash. Hasil menunjukkan bahwa kondisi optimal remediasi Cd (II) oleh N. commune diperoleh pada konsentrasi kadmium 100 mg/L pada pH 8 dengan waktu kontak 10 menit dan massa fikoremediator 0,6 gram. Analisis SSA menunjukan efisiensi remediasi tertinggi sebesar 98,92% dengan kapasitas remediasi sebesar 3,927 mg/g. N. commune mengalami kerusakan pada struktur sel setelah terpapar Cd (II) pada konsentrasi 200 mg/L – 600 mg/L. Kata kunci: N. commune Vaucher ex Bornet & Flahault, fikoremediasi, logam berat, kadmium

commit to user

xviii


digilib.uns.ac.id

Rachmawati Prihantina Fauzi. NIM. A131208007. 2014. Ficoremediation of Cadmium (Cd (II)) by Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault. THESIS. Supervisor I: Dr. M. Masykuri, M.Si., II: Dr. Sunarto, M.S., Program Study of Environmental Science. Postgraduate Program of Sebelas Maret University, Surakarta.

ABSTRACT

Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault containing various anionic groups such as amino, carboxyl, hydroxyl and carbonyl and EPS (Ektraseluller Polymer Substance) that provides surface absorption. Therefore this species can be used as biomaterials absorbing pollutants, especially heavy metals. The usage of algae to remove pollutants from the environment is called phycoremediation. Phycoremediation is one of effort to eliminate the pollution of Cd (II) in the environment. Cadmium which is a non-essential heavy metal is toxic. Its presence excessively in the environment will harm the organism, therefore its should minimize or eliminated. This study aimed to determine the ability of N. commune in remediation of cadmium (Cd (II)) and studied the morphological description of N. commune after exposure to cadmium. The study was conducted in a laboratory scale using the batch method. Determination of optimum conditions include pH, contact time, the concentration of heavy metals and mass ficoremediator. Cadmium was measured using Atomic Absorption Spectrophotometry-Flame (FAAS). After the remediation process is complete, then made morphologically observation of N. commune by making squash preparations. The results showed that the optimal conditions remediation of kadmium (Cd (II)) by N. commune obtained on cadmium concentration of 100 mg /L at pH 8 with a contact time of 10 minutes and 0,6 gram mass of ficoremediator. AAS analysis showed the highest remediation efficiency as much as 98.92% with the remediation capacity of 3.927 mg/g. Cell structure of N. commune was damage after exposure to cadmium (Cd (II)) at a concentration of 200 mg/L -600 mg/L. Keywords: N. commune Vaucher ex Bornet & Flahault, ficoremediation, heavy metals, cadmium

commit to user

xix


digilib.uns.ac.id

BAB I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault yang selanjutnya disebut N. commune diketahui memiliki banyak manfaat, baik bagi manusia maupun bagi lingkungan. Oleh karena kandungan proteinnya yang tinggi (20 – 60% per gram berat kering) dan kandungan asam amino esensial yang cukup lengkap (mensintesis 8 asam amino esensial, yaitu: metionin, valin, fenilalanin, histidin, isoleusin, leusin, arginin, dan lisin), N. commune telah lama dikenal dan dimanfaatkan oleh beberapa negara seperti China, Jepang, Filipina, Amerika dan Indonesia sebagai bahan makanan kaya protein (Trainor, 1978; Lee, 1989; Van Reine & Trono, 2001). N. commune dapat dimanfaatkan untuk menurunkan kadar kolesterol dalam darah (Mujib, 2012). Hal ini dikarenakan adanya kandungan serat dan fitosterol pada N. commune yang dapat menurunkan kelarutan kolesterol dan menghambat readsorbsi asam empedu (Rasmussen et al., 2009). Penghambatan readsorbsi akan berakibat pada peningkatan sintesis asam empedu untuk memenuhi kebutuhan tubuh. Asam empedu disintesis dari kolesterol, oleh karena itu peningkatan sintesis asam empedu akan mengakibatkan penurunan kolesterol dalam darah. Bagi lingkungan, N. commune memiliki peran dalam perbaikan kesuburan tanah, khususnya sebagai penyedia nitrogen dalam tanah. Peran N. commune sebagai penyedia nitrogen dalam tanah disebabkan karena kemampuannya dalam memfiksasi nitrogen bebas di alam dan mengubahnya menjadi senyawa amonia, yang kemudian dilepaskan ke tanah sekelilingnya untuk kemudian dapat digunakan oleh organisme lain sebagai sumber nitrogen. N. commune juga dapat dimanfaatkan sebagai biomaterial penyerap bahan-bahan pencemar, khususnya logam berat, sebab spesies ini mengandung berbagai gugus anion seperti amino, karboksil, hidroksil dan karbonil yang menyediakan permukaan adsorbsi spesifik untuk ion logam commit to user

1


2 digilib.uns.ac.id

berat (Morsy et al., 2011). Berdasarkan penelitian Volesky (2004) dalam Apriliani (2010) diketahui bahwa biomaterial yang mengandung gugus fungsi amino, karboksil, sulfihidril, sulfat dan polisakarida memiliki kemampuan adsorbsi yang baik (Apriliani, 2010). Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai potensi N. commune sebagai algae penyerap logam berat atau yang bisa disebut sebagai fikoremediator. N. commune merupakan anggota dari Divisi Cyanophyta (algae hijaubiru), yang juga dikenal sebagai anggota dari Cyanobacteria (bakteri hijaubiru). Penggolongan N. commune ke dalam Cyanobacteria dikarenakan anggota dari divisi Cyanophyta ini memiliki hubungan kekerabatan yang lebih dekat dengan bakteri dibanding dengan algae eukariotik (Lee, 1989). Anggota dari Divisi Cyanophyta ini banyak ditemukan tersebar luas di alam, salah satu diantaranya adalah N. commune. Spesies ini memiliki cakupan distribusi yang sangat luas yaitu dari daerah tropis hingga ke kutub (Whitton & Potts, 2000). Di Indonesia, N. commune dapat ditemukan di daerah Hutan Wanagama, Gunung Kidul. Di tempat tersebut, spesies ini banyak ditemukan hidup secara berkoloni membentuk struktur makroskopis menyerupai Jamur Kuping yang menempel pada tanah atau bebatuan. Oleh masyarkat sekitar, koloni makroskopis N. commune disebut dengan sebutan Jamur Selo. Nama lokal tersebut diberikan karena strukturnya yang menyerupai Jamur Kuping dan banyak ditemukan menempel di bebatuan (dalam bahasa Jawa, Selo berarti batu), namun demikian penyebutan ini dirasa kurang tepat sebab koloni ini tampak berwarna hijau-kebiruan yang menandakan adanya klorofil sebagai pigmen fotosintesis yang tidak dimiliki oleh anggota Fungi (Wahyudewi, 2009). Pencemaran logam berat di lingkungan telah menjadi isu global, dikarenakan perkembangan industri yang sangat pesat. Limbah buangan industri, baik limbah cair, limbah padat maupun limbah gas memberikan kontribusi dalam pelepasan logam berat di lingkungan. Salah satu logam berat yang merupakan sumber polusi dan perlu dihilangkan adalah logam kadmium commit to user (Cd). Logam kadmium tergolong dalam logam non esensial yang


3 digilib.uns.ac.id

keberadaanya tidak dibutuhkan sama sekali dalam tubuh dan cenderung bersifat toksik. Kadmium memiliki sifat lentur, tahan tekanan, dan tahan panas sehingga banyak dimanfaatkan untuk bahan campuran logam lain, dan bahan campuran pembuatan keramik, enamel dan plastik. Logam ini juga seringkali dimanfaatkan untuk melapisi plat besi dan baja karena kadmium memiliki sifat tahan terhadap korosi (Lu, 2006). Selain itu, kadmium juga dimanfaatkan untuk pembuatan pigmen cat dengan membentuk beberapa garamnya seperti kadmium oksida yang dikenal sebagai kadmium merah dan dalam pembuatan batu baterai, terutama baterai Ni-Cd (Sarjono, 2009). Sumber pencemaran kadmium dapat berasal dari limbah industri baterai, limbah industri plastik, limbah industri cat, limbah pabrik minyak, limbah penyepuhan logam dan sedikit berasal dari pupuk fosfor. Limbah cair pada industri-industri tersebut berkontribusi pada pelepasan logam kadmium ke dalam lingkungan perairan. Keberadaan logam kadmium yang bersifat toksik di lingkungan tentunya akan berdampak negatif pada makhluk hidup di sekitarnya. Menurut Peraturan Pemerintah Nomer 82 tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air diketahui bahwa baku mutu kadmium yang boleh dialirkan ke air permukaan adalah sebesar 0,01 mg/L. Oleh karena itu, kandungan logam berat khususnya kadmium dalam limbah yang melebihi ambang batas seharusnya diminimalkan atau bahkan dihilangkan terlebih dahulu sebelum dibuang ke lingkungan. Keberadaan logam kadmium dalam lingkungan secara berlebihan akan menimbulkan dampak yang luas baik secara langsung maupun tidak langsung, sebab logam ini mudah diadsorbsi dan terakumulasi oleh tubuh organisme. Menurut Food and Agriculture Organization (FAO) & World Health Organization (WHO) kadar kadmium yang dapat ditoleransi oleh manusia adalah sebesar 7 µ/kg berat badan (Sarjono, 2009). Keracunan logam berat kadmium dapat menyebabkan kanker, kerusakan sebagian sistem saraf yang menyebabkan kelumpuhan, serta menyebabkan kerusakan pada organ vital manusia yaitu hepar dan ren. commit to user

4 digilib.uns.ac.id


Upaya untuk mengatasi pencemaran logam berat di lingkungan telah banyak dilakukan, salah satunya adalah dengan fikoremediasi. Fikoremediasi merupakan salah satu aplikasi bioremidiasi. Bioremediasi adalah upaya membersihkan lingkungan dari bahan pencemar dengan mengunakan agenagen biologis. Pada fikoremediasi, agen biologis yang digunakan adalah algae, baik mikroalgae maupun makroalgae. Pemanfaatan algae sebagai fikoremediator untuk menyerap bahan-bahan pencemar, khususnya logam berat telah banyak diteliti. Beberapa diantaranya yaitu penggunaan Nostoc muscorum sebagai fikoremediator logam-logam berat Chromium (Cr), Timbal (Pb), Nikel (Ni) dan Perak (Ag) (Rai et al., 1990), penggunaan Spirogyra sp. sebagai fikoremediator logam selenium (Se) (Mane et al., 2011) dan Penggunaan Anabaena variabilis, Aulosira sp., Nostoc muscorum, Oscillatoria sp. dan Westiellopsis sp. sebagai fikoremediator logam kromiun (Cr) dn nikel (Ni) (Prameswari et al., 2009). Pemanfaatan algae sebagai fikoremediator memiliki beberapa kelebihan yaitu bahan bakunya mudah diperoleh karena banyak terdapat di alam, mudah dibudidayakan, dan memiliki

biaya

operasional

rendah.

Menurut

Arifin

(2003),

suatu

fikoremediator dapat dikatakan murah apabila bahannya mudah didapat dan memerlukan sedikit proses sehingga memiliki biaya operasional yang murah. Dengan demikian metode fikoremediasi dapat digunakan sebagai salah satu metode remediasi yang murah dan ramah lingkungan. Pemanfaatan Nosctoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault sebagai fikoremediator logam Timbal (Pb) telah dilaporkan oleh Zoechrova (2011). Spesies ini memiliki potensi dalam mengadsorbsi logam timbal pada konsentrasi 700 ppm tanpa menghambat pertumbuhannya. Sementara itu, penelitian mengenai pemanfaatan N. commune sebagai fikoremediator logam kadmium (Cd) telah dilakukan sebelumnya dan dilaporkan bahwa biomassa kering Nosctoc commune efektif dalam mengadsorbsi logam berat kadmium (Cd) (Morsy et al., 2011). Namun demikian, penelitian mengenai potensi N. commune segar (berat basah) dalam mengabsorsi logam berat kadmium (Cd) commitdan to user belum dipelajari, seperti efisiensi kapasitas remediasinya serta struktur

5 digilib.uns.ac.id


morfologi selnya setelah terpapar kadmium. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian mengenai potensi N. commune sebagai fikoremediator logam berat kadmium (Cd) secara lebih lanjut. Dalam penelitian ini akan dipelajari potensi N. commune dalam meremediasi logam berat, khususnya terhadap logam berat kadmium (Cd (II)).

B. Rumusan Masalah Dari latar belakang di atas maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut: 1. Berapakah nilai pH, waktu kontak, konsentrasi logam kadmium dan massa fikoremediator optimum dalam meremediasi logam berat kadmium (Cd (II))? 2. Berapakah efisiensi remediasi dan kapasitas remediasi N. commune dalam meremediasi logam berat kadmium (Cd (II))? 3. Bagaimanakah struktur morfologi sel N. commune setelah terpapar logam berat kadmium (Cd (II)) sebagai fungsi dari perubahan derajat keasaman (pH),

waktu

kontak,

konsentrasi

logam

kadmium

dan

massa

fikoremediator?

C. Tujuan Penelitian Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka penelitian ini bertujuan untuk: 1. Mengetahui nilai pH, waktu kontak, konsentrasi logam kadmium dan massa fikoremediator optimum dalam meremediasi logam berat kadmium (Cd (II)). 2. Mengetahui efisiensi remediasi dan kapasitas remediasi N. commune dalam meremediasi logam berat kadmium (Cd (II)). 3. Mengetahui struktur morfologi sel N. commune setelah terpapar logam berat kadmium (Cd (II)) sebagai fungsi dari perubahan derajat keasaman (pH),

waktu

fikoremediator.

kontak,

konsentrasi logam commit to user

kadmium

dan

massa

6 digilib.uns.ac.id


D. Manfaat Penelitian Adapun manfaat yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Manfaat Teoritis a. Hasil penelitian ini diharapkan dapat menambah khasanah keilmuan di bidang biologi lingkungan, khususnya dalam aplikasi penggunaan agen biologis sebagai upaya pembersihan lingkungan dari pencemaran logam berat. b. Hasil penelitian ini diharapkan akan diperoleh informasi mengenai kemampuan fikoremediasi N. commune terhadap logam berat kadmium (Cd (II)) dengan melihat kondisi optimum, efisiensi, remediasi, kapasitas remediasi sebagai fungsi dari variasi waktu kontak,

pH,

konsentrasi

logam

berat

kadmium

dan

massa

fikoremediator serta efeknya terhadap struktur morfologi sel N. Commune, dengan demikian akan diperoleh tambahan informasi mengenai kemampuan N. Commune sebagai fikoremediator logam bera tkadmium (Cd (II)) yang selanjutnya dapat digunakan sebagai dasar penelitian lebih lanjut mengenai aplikasi N. commune. 2. Manfaat Praktis a. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dijadikan referensi untuk pemanfaatan N. commune sebagai fikoremediator logam berat kadmium (Cd (II)) untuk diterapkan pada limbah cair industri-industri yang mengandung logam berat kadmium (Cd (II)) seperti industri penyepuhan logam, industri batu baterai, industri plastik dan industri cat sebelum di buang ke lingkungan. b. Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan tambahan informasi kepada masyarakat dalam memilih dan memilah N. commune yang akan digunakan sebagai bahan makanan. commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Kajian Teori 1. Fikoremediasi Fikoremediasi merupakan salah satu aplikasi bioremediasi dalam membersihkan bahan pencemar dari lingkungan dengan menggunakan agen biologis berupa algae. Lebih lanjut oleh Priadie (2012) bioremediasi didefinisikan sebagai upaya pembersihan lingkungan dari bahan pencemar dengan memanfaatkan proses biologis dan agen-agen biologis. Agen biologis yang dapat digunakan untuk meremediasi yaitu mikroorganisme, fungi, tumbuhan dan algae. Penggunaan fungi dalam remediasi lingkungan disebut dengan “Mikoremediasi” (berasal dari kata, Mykes = fungi dan remediasi = proses perbaikan lingkungan). Penggunaan tumbuhan untuk meremediasi lingkungan tercemar disebut dengan “Fitoremediasi” (berasal dari kata, phyton= tumbuhan dan remediasi = proses perbaikan lingkungan), sedangkan penggunaan

algae

dalam

meremediasi

lingkungan

disebut

dengan

“Fikoremediasi” (berasal dari kata phycos = algae dan remediasi = proses perbaikan lingkungan). Mikoremediasi, Fitoremediasi dan Fikoremediasi merupakan aplikasi dari bioremediasi. Oleh karena itu, fikoremediasi dapat didefnisikan sebagai salah satu aplikasi bioremediasi yang menggunakan agen biologis yang berupa algae, baik itu mikroalgae maupun makroalgae untuk membersihkan bahan-bahan pencemar dari lingkungan Penelitian yang memanfaatkan algae sebagai fikoremediator telah banyak dilakukan sebelumnya. Beberapa algae yang dapat digunakan sebagai fikoremediator logam-logam berat yaitu Nostoc muscorum yang berpotensi sebagai adsorben logam-logam berat Kromium (Cr), Timbal (Pb), Nikel (Ni) dan Perak (Ag) (Rai et al.,1990); Spirulina (Arthrospira) platensis berpotensi dalam

mengakumulasi

timbal

tanpa

menghambat

pertumbuhannya

(Zoechrova, 2011); dan Anabaena variabilis, Aulosira sp., Nostoc muscorum, Oscillatoria sp. dan Westiellopsis sp. lebih efektif dalam menyerap Cr (VI) commit to user

7

8 digilib.uns.ac.id


and Ni (II) dalam kondisi segar dibandingkan dalam kondisi “dorman” (kering) (Prameswari et al., 2009). Selain algae yang telah disebutkan di atas, salah satu algae yang dapat dimanfaatkan sebagai fikoremediator logam berat yaitu Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault.

a. Nostoc

commune

Vaucher

ex

Bornet

&

Flahault

Sebagai

Fikoremediator 1) Klasifikasi Nostoc commune Jamur Selo adalah sebutan untuk koloni N. commune yang ditemukan di wilayah Hutan Wanagama, Gunung kidul. Spesies ini dapat ditemukan hampir di seluruh wilayah Hutan Wanagama di Gunung Kidul. Penyebutan Jamur Selo diberikan oleh masyarakat di sekitar Hutan Wanagama karena melihat kenampakannya seperti Jamur Kuping yang menempel di permukaan tanah dan bebatuan (dalam bahasa Jawa, Selo berarti batu). Namun demikan, penyebutan ini sebenarnya dirasa kurang tepat sebab Jamur Selo (koloni N. commune) tampak bewarna hijau-kebiruan yang menandakan adanya klorofil sebagai pigmen fotosintesis yang tidak dimiliki oleh anggota Fungi (Wahyudewi, 2009). Gambaran koloni yang ditemukan di Hutan Wanagama, Gunung Kidul N. commune disajikan pada Gambar 1.

Gambar 1. Koloni Nostoc commune (Jamur Selo) di Hutan Wanagama, Gunung Kidul (Fauzi, 2011) Keterangan: A. Di lokasi tanah bebatuan commit B. Di lokasi tanah seresahto user

9 digilib.uns.ac.id


Berdasarkan identifikasi serta karakterisasi sel dan koloni yang dilakukan oleh Wahyudewi (2009) diketahui bahwa algae hijau-biru penyusun struktur Jamur Selo adalah spesies Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault. Berikut ini adalah klasifikasinya menurut Van Reine & Trono, (2001): Kingdom

: Monera

Divisi

: Cyanophyta

Kelas

: Cyanophyceae

Ordo

: Nostocales

Famili

: Nostocaceae

Genus

: Nostoc

Spesies

: Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault

N. commune merupakan spesies yang masih diperdebatkan klasifikasinya karena spesies ini juga dimasukkan kedalam Kingdom Bacteria. Algae hijau-biru (Cyanophyta) lebih dikenal dengan sebutan bakteri hijau-biru (Cyanobacteria), hal ini dikarenakan algae ini memiliki hubungan yang lebih dekat dengan bakteri prokariotik dibandingkan dengan algae eukaryotik (Lee, 1989). Berikut adalah klasifikasinya menurut Guiry (2010): Kingdom

: Bacteria

Phylum

: Cyanobacteria

Kelas

: Cyanophyceae

Ordo

: Nostocales

Famili

: Nostocaceae

Genus

: Nostoc

Spesies

: Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault

Pengklasifikasian N. commune ke dalam Cyanobacteria mengacu pada organisasi sel algae yang bersifat prokaryotik serta hubungan kekerabatan yang dekat dengan Eubacteria, sedangkan pengklasifikasian N. commune ke dalam Cyanophyta karena mengacu pada karakteristik commit to user

10 digilib.uns.ac.id


algae yang dapat melakukan fotosintesis karena memiliki struktur tilakoid yang menyerupai kloroplas pada sel tumbuhan (Hock et al., 1995;

Campbell

et

al.,

2002). Menurut

Lee (2008) anggota

Cyanobacteria memiliki beberapa karakteristik, yaitu: 1) sebagian besar memiliki pigmen fotosintesis berupa klorofil a dan fikobiliprotein, 2) memiliki produk simpanan dalam betuk glikogen, 3) memiliki dinding sel yang menyerupai dinding sel bakteri gram negatif dan 4) memiliki kapsul atau EPS (Extracellular Polymere Substance) berupa selebung lendir (mucilage) dan sedikit selulosa.

2) Nostoc commune Nostoc merupakan spesies kosmopolitan yang dapat ditemukan pada habitat terestrial maupun akuatik; sebagai fitoplankton maupun secara berkoloni; ditemukan menempel secara berkoloni di tanah yang tidak tertutup oleh kanopi bersama dengan rumput-rumput yang lebat dan lumut; maupun ditemukan berasosiasi dengan fungi sebagai komponen fikobion dari lichen (Smith, 1966; Lee, 1989; Meeks, 1998, Dembitsky & Rezanka, 2005). N. commune dapat tumbuh optimal pada lingkungan dengan suhu 25 °C dan pH 6 – 7 (Whitton & Potts, 2000). Pada derajat keasaman (pH) asam (pH kurang dari 4) spesies ini tidak mampu hidup (Wahyudewi, 2009). Menurut Trainor (1978), Casteholz & Waterbury (1989) dan Lee (2008), N. commune merupakan algae filamentous dengan karakteristik filamen tidak bercabang yang merupakan ciri dari anggota Ordo Nostocales. Algae ini tersusun atas 3 jenis sel yang memiliki peran masing-masing dalam metabolisme sel, yaitu: 1. Sel vegetatif merupakan sel yang berperan dalam proses fotosintesis; 2. Heterokis merupakan sel berperan dalam fiksasi nitrogen. Sel ini memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan sel commit to user



vegetatif. Pada pengamatan dengan mikroskop cahaya, heterokis tampak lebih jernih dibanding sel vegetatif (Gambar 2). 3. Akinet merupakan sel yang berperan sebagai spora istirahat pada kondisi yang tidak menguntungkan dan akan berkecambah membentuk filamen baru apabila kondisi lingkungan telah sesuai. Secara umum, akinet juga memiliki ukuran yang lebih besar dibanding dengan sel vegetatif. Pada pengamatan dengan mikroskop cahaya akinet tampak jauh lebih gelap dibanding dengan sel vegetatif. Morfologi sel N. commune disajikan pada Gambar 2.

Gambar 2. Morfologi sel Nostoc commune (Wahyudewi, 2009) Keterangan: A. Kenampakan di bawah mikroskop cahaya perbesaran 1000X B. Kenampakan di bawah mikroskop cahaya perbesaran 400X ak = akinet; ht = heterokis; v = sel vegetatif

Struktur makroskopis Jamur Selo terbentuk karena adanya selubung lendir (mucilage) berupa gelatin yang menyatukan filamenfilamen N. commune (Dodds et al., 1995; Wahyudewi, 2010). Selain berfungsi membentuk struktur makroskopis, selubung lendir tersebut juga berfungsi melindungi sel dari kekeringan (Smith, 1966; Whitton & Potts, 2000). Spesies ini melakukan reproduksi dengan pembelahan biner yang dapat terjadi dengan cara perkecambahan akinet dan pembentukan hormogonia (Trainor, 1978; Lee, 1989). N. commune merupakan spesies yang mampu mentoleransi commit to user bertahan pada kondisi “kering” kondisi acute stress-water dan mampu



selama bertahun-tahun. Organisme seperti ini seringkali disebut sebagai anhydrobiotics, yaitu organisme yang dapat bertahan untuk waktu yang lama pada kondisi kehilangan sebagian besar air di cairan intraselulernya (Lee, 2008). Pada kondisi kekeringan, N. commune ini akan mengalami “dormansi”. Spesies ini mampu bertahan hidup karena adanya akinet sebagai spora istirahat, dimana pada protoplasmanya berisi penuh cadangan makanan berupa glikogen. Selama dormansi, sel ini memanfaatkan cadangan makanan dalam akinet untuk terus hidup. Pada saat kondisi lingkungan cukup air, atau pada saat musim penghujan atau dengan merendam algae ini dengan air selama 30 menit (rehidrasi), maka akinet akan berkecambah membentuk filamen baru. Kemampuan akinet beristirahat dapat mencapai 70 tahun dengan tetap memiliki kemampuan untuk kembali berkecambah (Smith, 1996; Lee, 1989; Lee, 2008). Menurut Wahyudewi (2009), pada musim kemarau, N. commune yang ditemukan di hutan wanagama dalam kondisi kering berwarna hitam dan membentuk struktur seperti kerak (Gambar 3).

Gambar 3. Koloni Nostoc commune pada Kondisi Segar dan Kering (Fauzi, 2011) Keterangan: A. Kondisi segar yang ditemukan pada musim hujan B. Kondisi kering yang ditemukan pada Musim Kemarau

commit to user



3) Manfaat Nostoc commune N. commune telah lama dikenal dan dimanfaatkan sebagai bahan makanan oleh manusia. Sejak 1500 tahun lalu N. commune telah dimanfaatkan oleh masyarakat China sebagai bahan penyedap masakan untuk makanan di kalangan kerajaan (Lee, 1898). Di Filipina dan Jepang spesies ini dijadikan campuran mie dan salad. Di Amerika Serikat N. commune dijadikan bahan makanan dalam bentuk bola berwarna gelap yang disebut Nostoc ball (Trainor, 1978). Di Indonesia, oleh masyarakat Gunung Kidul N. commune banyak dimanfaatkan sebagai bahan makanan (Wahyudewi, 2009). Pemanfaatan N. commune sebagai bahan makanan kaya protein dikarenakan spesies ini memiliki kandungan protein tinggi dan asam amino essensial yang penting bagi tubuh (Van Reined & Trono, 2001). Pernyataan tersebut didukung oleh penelitian Susilowati (2010) yang menyatakan bahwa N. commune mengandung 20,00 – 68,78% protein per gram berat keringnya. Spesies ini juga mensintesis delapan asam amino essensial yang meliput: metionin, valin, fenilalanin, histidin, isoleusin, leusin, arginin dan lisin sehingga dapat dikatakan bahwa protein pada N. commune memilliki kualitas yang baik karena dapat menyediakan asam amino esensial yang dibutuhkan manusia.

4) Pertumbuhan Nostoc commune dalam Batch Kultur Kultur yang umum digunakan untuk percobaan dengan algae adalah batch culture atau kultur sekali unduh. Hal ini dikarenakan sistem operasi batch culture tergolong sederhana dan cukup mudah dilakukan. Batch culture merupakan kultur pada medium yang mengandung nutrien yang dibutuhkan dalam jumlah tertentu, tanpa ada pengurangan dan penambahan dari luar. Pada kultur ini inokulan berupa sebagian kecil populasi algae yang ditempatkan pada wadah kultur berisi medium dengan jumlah tertentu dan diinkubasikan pada kondisi lingkungan yang commit to user sesuai dengan cara mengatur cahaya, suhu dan aerasi yang sesuai. Isolat



algae membutuhkan kondisi lingkungan yang cocok untuk dapat tumbuh (Fogg & Thake, 1987; Lee et al., 2013). Oleh karena itu medium yang digunakan komposisinya disesuaikan dengan kebutuhan algae yang dikulturkan (Fauzi, 2010). Pada metode batch seringkali terdapat endapan nutrien atau inokulan didasar wadah kultur jika dibiarkan dalam waktu yang lama, oleh karena itu pengadukan atau mixing sangatlah penting. Pengadukan diperlukan untuk menjamin pertukaran nutrien dan oksigen secara merata pada medium (Lee et al., 2013). Batch culture memiliki persyaratan sterilasi yang rendah, yaitu tidak perlu dilakukan sterilisasi secara lengkap dengan membunuh semua kontaminan yang ada. Metode yang digunakan adalah kultur unialgal, yaitu kultur satu jenis algae namun tidak bebas dari jamur dan bakteri. Hal ini dikarenakan algae membutuhkan bantuan jamur dan bakteri untuk dapat tumbuh optimal (Bouterfaz, 2002).

Gambar 4. Kurva Pertumbuhan N. commune Pada Batch Kultur (Fogg & Thake,1987; Zoechrova, 2011) Keterangan: 1. Fase lag; 2. Fase eksponensial; 3. Fase stasioner; 4. Fase kematian

Dinamika populasi N. commune pada batch kultur dapat digambarkan dengan kurva sigmoid (Gambar 4). Secara umum dinamika populasi algae pada batch kultur dapat digambarkan melalui empat fase yaitu (Fogg & Thake, 1987):

commit to user



1. Fase Lag Berdasarkan penelitian Zoechrova (2011), N. commune mengalami fase lag pada hari pertama setelah inokulasi. Fase lag pada N. commune berlangsung selama beberapa jam setelah inokulasi dilakukan. Pada fase ini, algae mengalami perubahan lingkungan (lingkungan kultur) yang berbeda dengan lingkungan sebelumnya. Selama fase lag ini, algae menyesuaikan diri terhadap kondisi lingkungan yang baru sehingga laju pertumbuhan menjadi rendah. Organisme sering tidak mudah beradaptasi dengan lingkungan baru. Sel menjadi sensitif terhadap suhu atau perubahan lingkungan lainnya (Fogg & Thake, 1987). Pada saat fase lag, organisme tidak mengalami penambahan jumlah yang signifikan, karena pada fase ini terjadi stres fisiologis yang disebabkan terjadinya perbedaan lingkungan tempat hidup. Lamanya fase ini tergantung dari jenis algae dan jenis mediumnya. Hal in berkaitan dengan adaptasi algae terhadap medium yang digunakan (Black, 2008). 2. Fase Eksponensial Setelah algae beradaptasi terhadap kondisi medium yang diberikan, sel masuk ke fase pertumbuhan. Dalam sebuah kultur, dimana ada persediaan nutrien dan cahaya, maka biomassa algae akan bertambah per waktu secara proposional. Pada fase ini jumlah nutrien masih cukup banyak, oleh karena itu pertumbuhan terjadi secara eksponensial yang ditandai dengan jumlah massa sel meningkat seiring terhadap waktu dan sel-sel membelah pada laju yang konstan. Keadaan ini sangat penting dalam menentukan keadaan kultur (Fogg & Thake, 1987; Black, 2008; Zoechrova, 2011). Berdasarkan penelitian Zoechrova (2011), N. commune mulai mengalami fase eksponensial pada hari pertama setelah inokulasi. Fase eskponensial berlangsung selama 5 hari hingga hari ke-5. commit to user



3. Fase Stasioner Pada fase ini suplai cahaya untuk sel algae menjadi terbatas yang dikarenakan kepadatan kultur. Pada fase ini pembelahan sel mulai berkurang. Jumlah sel baru sama dengan jumlah sel yang mati sehingga pertumbuhan sel akan berlangsung secara konstan. Kurva pertumbuhan menunjukkan mendekati nilai limit, yaitu fase stasioner (Fogg & Thake, 1987; Black, 2008). Berdasarkan penelitian Zoechrova (2011), tidak ditemukan adanya stasioner pada kurva pertumbuhan N. commune. Hal ini dikarenakan, kemungkinan fase ini hanya terjadi selama beberapa jam pada hari ke-5 menuju hari ke6, sedangkan pengamatan yang dilakukan oleh Zoechrova adalah per 24 jam. 4. Fase Kematian Fase ini merupakan berakhirnya fase stasioner, yaitu fase dimana pertumbuhan terhambat dan populasi sel berkurang. Terjadinya fase ini disebabkan oleh umur kultur yang sudah tua, suplai cahaya dan nutrien yang terbatas sehingga tidak mendukung terjadinya pembelahan sel. Pada fase ini laju kematian menjadi tinggi, jumlah sel akan berkurang secara logaritmik yang diindikasikan dengan garis lurus atau garis miring yang menurun dan populasi algae menjadi rusak secara sempurna (Fogg & Thake, 1987; Black, 2008). Berdasarkan penelitian Zoechrova (2011), N. commune mulai mengalami fase kematian pada hari ke 6. Fase kematian N. commune terus berlangsung hingga hari ke-9. Pertumbuhan algae dalam laboratorium sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor lingkungan, yaitu: a. Suhu Secara umum, algae dapat tumbuh pada kisaran suhu 16 – 17ºC. Namun demikian, sebagian besar kultur algae diletakkan pada commit to user temperatur konstan antara 20 – 25ºC. Hal ini dikarenakan kultur



algae dapat tumbuh optimal dalam ruangan dengan temperatur yang konstan atau dengan variasi temperatur yang rendah (Trainor, 1978). Menurut Whitton & Potts (2000), N. commune dapat tumbuh dengan optimal pada suhu 25ºC. b. Cahaya Cahaya memiliki peran penting bagi pertumbuhan algae, sebab cahaya merupakan sumber energi bagi proses fotosintesis. Secara umum algae mampu tumbuh pada kisaran cahaya dengan intensitas 1.000 – 10.000 Lux. Namun demikian algae dapat tumbuh optimal dengan intensitas cahaya 2.500 – 5.000 Lux. Cahaya buatan yang biasa digunakan di laboratorium ialah cahaya fluorescent dari lampu pijar. Lampu ini akan menyediakan cahaya dengan kekuatan 4000 6000 Lux (Zoechrova, 2011). c. Derajat Keasaaman (pH) Setiap mikroorganisme memiliki pH optimum untuk dapat tumbuh dengan optimal. Sebagian besar algae hanya dapat tumbuh optimal pada kondisi lingkungan yang netral, yaitu dg pH berkisar antara 6 – 7 dan tidak dapat hidup pada pH yang lebih rendah, bahkan hanya 1 unit dari pH optimumnya. N. commune dapat tumbuh optimal pada kisaran pH 6 – 7 dan tidak dapat tumbuh pada kondisi pH Asam (di bawah pH 4) (Whitton & Potts, 2000; Black, 2008). d. Nutrisi Pertumbuhan suatu organisme sangat dipengaruhi oleh nutrisi. Oleh karena itu kultur algae harus diperkaya dengan nutrien untuk melengkapi kekurangan nutrisi dalam medium kultur (Black, 2008; Zoechrova, 2011). e. Mixing Mixing diperlukan untuk mencegah sedimentasi sel algae, menjamin pemerataan

cahaya, pemerataan commit to user

nutrien,

dan

meningkatkan



pertukaran gas antara medium kultur dan udara (Zoechrova, 2011; Ariono, 1996). b. Fikoremediasi oleh Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault 1) Mekanisme Adsorbsi Adsorbsi merupakan suatu proses penyerapan zat tertentu oleh suatu padatan yang terjadi pada permukaan zat padat karena adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan zat padat tersebut (Atkins, 1999). Ikatan yang bertanggung jawab dalam adsorbsi adalah gaya tarik Van Der Waals, pembentukan ikatan nitrogen, pertukaran ion dan pembentukan ikatan kovalen (Apriliani 2010). Adsorbsi dapat terjadi pada antarfasa, padat-cair, padat-gas atau gas-cair. Molekul yang terikat pada bagian permukaan di sebut adsorbat, sedangkan permukaan yang menyerap molekul-molekul adsorbat disebut adsorben. Menurut Apriliani (2010) berdasarkan besarnya interaksi antara adsorben dan adsorbat, adsorbsi dibedakan menjadi 2 macam, yaitu adsorbsi fisika dan kimia. a) Adsorbsi Fisika Dalam adsorbsi fisika, molekul-molekul teradsorbsi pada permukaan adsorben dengan ikatan yang lemah. Adsorbsi ini terjadi karena adanya gaya tarik menarik yang lemah antara adsorbat dengan permukaan adsorben, gaya ini disebut gaya Van Der Waals. Akibatnya adsorbat dapat bergerak dari satu bagian permukaan ke bagian permukan lain dari adsorben. Adsorbsi ini berlangsung secara cepat, dapat membentuk banyak lapisan dan bersifat balik (reversible). Oleh karena itu molekul-molekul yang teradsorbsi mudah dilepaskan kembali. b) Adsorbsi Kimia Pada adsorbsi kimia, molekul-molekul yang teradsorbsi pada permukaan adsorben bereaksi secara kimia, karena adanya reaksi commit to user antara molekul-molekul adsorbat dengan adsorben dimana terbentuk



ikatan kovalen dengan ion sehingga terjadi pemutusan dan pembentukan ikatan. Adsorbsi ini bersifat tidak balik (irreversible) dan hanya membetuk lapisan tunggal. Proses adsorbsi melalui pertukaran ion dan komplekasi hanya berlangsung pada lapisan permukaan sel yang mempunyai situs-situs yang bermuatan berlawanan dengan muatan ion logam sehingga interaksinya merupakan reaksi pasif dan relatif cepat. Molekul adsorbat secara kimiawi dianggap mempunyai situs aktif yang mampu berinteraksi dengan logam permukan sel seperti fosfat, karboksil, amina dan amida. Proses adsorbsi melalui pertukaran ion ini dipengaruhi oleh banyaknya proton dalam larutan yang berkompetisi dengan ion logam pada permukaan adsorben. Pada pH rendah kemelimpahan proton melimpah, sehinga peluang terjadinya pengikatan logam relatif kecil (Apriliani, 2010).

2) Mekanisme Fikoremediasi Fikoremediasi adalah upaya pembersihan lingkungan dari bahanbahan pencemar dengan menggunakan agen biologi berupa algae, baik mikroalgae maupun makroalgae sebagai adsorben. Algae yang berperan sebagai adsorben dapat disebut sebagai fikoremediator. Menurut Apriliani (2010), pembersihan bahan pencemar dari lingkungan oleh fikoremediator dapat terjadi melalui 2 cara, yaitu pengikatan aktif dan pengikatan pasif. Pengikatan aktif melibatkan reaksi metabolisme yang hanya terjadi pada fikoremediator dalam keadaan hidup (algae segar), sedangkan pengikatan pasif tidak melibatkan reaksi metabolisme yang terjadi pada penggunaan fikoremediator yang telah mati (algae kering). Metode ini dilakukan dengan menggunakan cara batch atau statis, sebab kultur yang paling umum yang digunakan untuk percobaan dengan algae adalah batch culture atau kultur statis. Metode ini tergolong mudah dan sederhana sehingga tidak membutuhkan biaya operasional yang commit to user tinggi. Penggunaan algae sebagai agen biologis yang mudah diperoleh



serta metode batch sesuai dengan konsep fikoremediasi sebagai salah satu upaya penghilangan logam berat yang murah dan ramah lingkungan. Proses fikoremediasi ini dilakukan dengan memasukan algae kedalam suatu wadah berisi larutan dengan komponen logam berat yang diinginkan, kemudian diaduk dalam waktu tertentu, dan dipisahkan dengan cara penyaringan (Apriliani, 2010). Mekanisme interaksi antara ion logam dan algae sangatlah kompleks, namun pemahaman mengenai proses ini belum banyak diketahui. Dinding sel algae mengandung berbagai gugus kation dan anion termasuk gugus hidroksil, sulfihidril, karboksil dan amino. Komponen dinding sel tersebut dan EPS (Extracellular Polymere Substance) menyediakan permukaan adsorpsi yang spesifik untuk ion logam yang ada dalam suatu larutan. Mekanisme ini melibatkan berbagai interaksi seperti adsorpsi fisik, kimiawi, ion-exchange,dan complexation (Wong & Tam, 1998; Crawford & Crawford, 1996). Secara umum, proses pengambilan ion logam pada mikroalgae melewati dua tahap yaitu rapid stage dan slow stage. 1) Rapid stage Pada rapid stage, ion logam diadsorbsi secara langsung oleh permukaan sel dan EPS (Extracellular Polymere Substance) melalu mekanisme passive uptake atau biosorbsi yang terjadi secara cepat. Proses ini bersifat bolak baik dan cepat serta dapat terjadi pada sel mati dan sel hidup dari suatu biomassa. Pada proses ini, ion logam berat mengikat dinding sel dengan dua cara yang berbeda, yaitu: a. Pertukaran ion monovalen dan divalen seperti Na, Mg, dan Ca pada dinding sel yang digantikan oleh ion-ion logam berat b. Formasi kompleks antara ion-ion logam berat dengan gugus fungsional seperti karbonil, karboksil, amino, sulfihidril, phospat, hidroksil dan fosfatyang berada pada dinding sel. Pada tahap ini ion logam menjadi terakumulasi pada permukaan sel commit to user mikroalgae.



2) Slow stage Slow stage merupakan tahap selanjutnya yang membutuhkan waktu yang lebih lama. Pada tahap ini, ion logam yang terakumulasi di permukaan sel ditranspor melalui membran sel menuju sitoplasma dengan mekanisme active uptake. Active uptake dapat terjadi pada berbagai sel hidup. Mekanisme ini secara simultan terjadi dalam proses konsumsi ion logam untuk pertumbuhan mikroorganisme (Onrizal, 2005). Sebagai contoh yaitu logam kadmium (Cd) Staphylococcus aureus yang ikut masuk kedalam sitoplasma bersamaan dengan transport aktif logam Mg. Pada tahap ini ion logam menjadi terakumulasi di sitoplasma sebagai granula intraseluler. Bioakumulasi intraselular terjadi karena adanya makromolekul berupa peptida

pengikat

logam

(metal-binding

peptida)

seperti

metallothioneins (MTs) dan fitokhelatin. Peptida pengikat logam merupakan peptida yang memiliki banyak mengandung asam amino sistein dan memiliki berat molekul rendah. Akumulasi ion logam berat terjadi karena adanya sisi pengikat ion logam dengan afinitas yang tinggi (high affinity binding sites), yaitu Thiol (Sulfihidril, -SH). (Prasetyawati, 2009; Chen & Pan, 2005) Proses biosorpsi logam berat oleh algae dipengaruhi oleh beberapa faktor lingkungan seperti: pH media, konsentrasi logam berat, waktu kontak antara algae dengan logam, sifat ion logam yang digunakan, kehadiran ion logam lain, dan sistem biologis organisme yang digunakan serta lingkungan tempat berlangsungnya proses tersebut (Pinaz & Bonilla, 1991; Zoechrova, 2011). 3) Kapasitas dan Efisiensi Fikoremediasi Kemampuan remediasi

merupakan

sebuah

parameter

yang

menunjukkan kerja sistem adsorbsi suatu adsorben dalam menyerap adsorbat. Kemampuan remediasi suatu adsorben dapat diketahui dengan pengukuran beberapa parameter, commit toyaitu user efisiensi remediasi dan kapasitas



remediasi. Menurut Apriliani (2010), fikoremediator yang baik adalah adsorben yang memiliki kapasitas adsorbsi dan presentase penyerapan tertinggi. Presentase adsorbsi (Efisiensi adsorbsi) dapat dihitung dengan menggunakan rumus: 𝐶1−𝐶2

𝐸 =

𝐶1

× 100%....................................(1)

Sedangkan kapasitas adsorbsi dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

𝑄=

𝐶1−𝐶2 𝑚

× 𝑉..............................................(2)

Keterangan: Q

= Kapasitas adsorbsi per bobot molekul (mg/g)

C1 = Konsentrasi awal larutan (mg/L) C2 = Konsentrasi akhir larutan (mg/L) m

= Massa fikoremediator (g)

V

= Volume larutan (L)

E

= Efisiensi adsorbsi (%)

4) Isoterm Adsorbsi Isoterm adsorbsi merupakan fungsi konsentrasi zat terlarut yang terserap pada padatan terhadap konsentrasi larutan. Persamaan yang digunakan untuk menjelaskan data percobaan isoterm dikaji oleh Freundlich, Langmuir, serta Brauner, Emmet dan Teller (BET). Tipe isoterm adsorbsi untuk mempelajari mekanisme adsorbsi pada fase cairpadat pada umumnya menganut tipe isoterm Langmuir dan Freundlich (Atkins, 1999). Isoterm adsorbsi Langmuir merupakan proses adsorbsi yang berlangsung secara kimisorpsi satu lapisan. Kimisorpsi adalah adsorbsi yang terjadi melalui ikatan kimia yang sangat kuat antara sisi aktif permukaan dengan sisi aktif molekul adsorbat dan dipengaruhi oleh commit to user densitas elektron. Adsorbsi terjadi karena ikatan kimia biasanya bersifat



spesifik, sehingga permukaan adsorben mampu mengikat adsorbat dengan satu lapisan (Apriliani, 2010). Menurut Atkins (1999), isoterm Langmuir dapat diperoleh dari persamaan: 𝑥 𝑚

=

1 ∝𝛽

1

+ 𝐶 ..................................................(3) ∝

dimana: x/m

= berat zat yang diadsorbsi (mg/g)

C

= konsentrasi adsorbat dalam larutan (mg/L)

Model isoterm Langmuir mendefinisikan bahwa kapasitas maksimum terjadi akibat adanya lapisan tunggal (monolayer) adsorbat di permukaan adsorben, dengan asumsi bahwa semua memiliki energi yang sama dan adsorbsi bersifat dapat balik (irreversible) (Atkins, 1999; Handayani & Sulistiyono, 2009). Isoterm Freundlich menggambarkan antara sejumlah komponen yang teradsorbsi per unit adsorben dan konsentrasi komponen tersebut pada kesetimbangan. Isoterm Freundlich dapat diperoleh dari persamaan:

log

𝑥 𝑚

= log 𝑘 +

1 𝑛

log 𝐶 ...................................(4)

dimana: x/m

= berat zat yang diadsorbsi (mg/g)

C

= konsentrasi adsorbat dalam larutan (mg/L)

k, n

= tetapan

Isoterm Freundlich menganggap bahwa semua sisi permukaan adsorben akan terjadi adsorbsi pada kondisi yang diberikan. Isoterm ini berdasarkan asumsi bahwa adsorben memiliki permukaan heterogen dan tiap molekul mempunyai potensi adsorbsi yang berbeda-beda (Apriliani, 2010; Handayani & Sulistiyono, 2009).

commit to user



2. Logam Berat Kadmium (Cd) Logam berat adalah semua jenis logam yang mempunyai berat jenis ≥ 5g/cm3. Istilah logam berat secara khas mencirikan suatu unsur yang merupakan konduktor yang baik, mudah ditempa, bersifat toksik dalam biologi dan mempunyai nomor atom 22-92 dan terletak pada periode III dan IV dalam sistem periodik unsur (Apriliani, 2010; Cotton &Wilkinson, 1986). Kadmium (Cd) adalah logam berwarna putih keperakan, mengkilap dan lunak dengan massa atom 112,41 g/mol dengan titik cair 594,26ºC dan titik didih 1040ºC. Di dalam persenyawaan yang dibentuknya pada umumnya memiliki bilangan valensi 2+ (Sunardi, 2006). Logam ini adalah salah satu logam yang dikelompokkan dalam jenis logam berat non-esensial. Secara alami kadmium dapat ditemukan pada lapisan kerak bumi dalam jumlah yang relatif sedikit (0,15 – 0,20 g/g) (WEAST, 1981). Logam kadmium ditemukan di alam dalam mineral Greennockite (CdS) dan pada mineral spalerite (ZnS) (Bijih seng). Greennockite (CdS) ini jarang ditemukan di alam, sehingga sebagian besar logam kadmium diperoleh dari produk samping peleburan bijih seng. Biasanya pada konsentrat bijih seng dapat diperoleh 0,2 – 0,4% logam kadmium (Darmono, 1999). Kandungan kadmium di alam dapat meningkat karena proses alamiah, seperti letusan gunung berapi dan kebakaran hutan, maupun karena aktivitas manusia seperti penggunaan bahan bakar fosil, pertambangan, aktivitas industri, dan penggunaan pupuk anorganik (Agency for Toxic Substance and Disease Registry selanjutnya disebut ATSDR, 1999). Sifat kadmium yang lentur, tahan tekanan dan mempunyai titik lebur yang rendah menyebabkan unsur ini seringkali dimanfaatkan sebagai bahan campuran logam lain seperti nikel, perak, tembaga dan besi. Selain itu, karena sifatnya yang tahan panas, logam ini baik untuk campuran pembuatan bahanbahan keramik, enamel dan plastik. Logam ini juga seringkali dimanfaatkan untuk melapisi plat besi dan baja karena logam ini tahan terhadap korosi (Lu, 2006). Selain itu, logam ini juga dimanfaatkan untuk aplikasi sepuhan listrik user (electroplating), pembuatan commit solder,to pembuatan tabung TV, pembuatan



pigmen cat dengan membentuk beberapa garamnya seperti kadmium oksida yang dikenal sebagai kadmium merah dan dalam pembuatan batu baterai, terutama baterai Ni-Cd (Sarjono, 2009). a. Bahaya Logam Berat Kadmium (Cd) Kadmium merupakan salah satu jenis logam yang berbahaya karena unsur ini memiliki efek toksisitas yang tinggi, bahkan pada konsentrasi yang rendah. Hal ini dikarenakan logam ini mudah diadsorbsi dan terakumulasi pada organisme hidup (manusia, hewan dan tumbuhan). Dalam tubuh organisme, kadmium (Cd (II)) akan mengalami proses biotransformasi dan bioakumulasi. Jika kadmium teradsorpsi ke dalam tubuh, logam ini akan membentuk kompleks dengan protein sehingga mudah diangkut dan terakumulasi ke hepar dan ren bahkan sejumlah kecil dapat sampai ke pankreas, usus, dan tulang. (Szymczyk & Zalewski, 2003). Kadmium dalam tubuh dapat terakumulasi dalam hati dan ginjal, dimana logam berat kadmium (Cd (II)) terikat dengan gugus sufhidril (SH) pada protein-non enzim dengan berat molekul rendah, thionein, yang membentuk gugus protein logam yang disebut metalothionein, serta terikat dengan gugus karboksil sisteinil, histidil, hidroksil, dan fosfatil dari protein purin. Kemungkinan besar pengaruh toksisitas disebabkan oleh interaksi antara logam berat kadmium (Cd (II)) dan protein tersebut, sehingga menimbulkan hambatan terhadap aktivitas kerja enzim dalam tubuh (Darmono, 1995). Keracunan kadmium bersifat akut dan kronis. Keracunan akut muncul setelah 4 – 10 jam sejak penderita terpapar oleh logam berat kadmium (Cd (II)). Paparan kadmium secara akut dapat menyebabkan kehilangan nafsu makan, daya tahan tubuh melemah, kerusakan hepar, kerusakan ginjal, sakit kepala, kedinginan hingga menggigil, nyeri otot, menimbulkan penyakit paru-paru akut, diare, dan bahkan bisa menyebabkan kematian.commit Sementara to useritu, keracunan kadmium bersifat



kronis dapat merusak sistem fisiologis tubuh, antara lain: sistem pernafasan, sistem respirasi, sistem sirkulasi, sistem reproduksi, sistem saraf, bahkan dapat menyebabkan kerusakan jantung dan kerapuhan tulang (Widowati dkk., 2008). Bagi manusia, kadmium merupakan zat karsinogenik yang dapat menyebabkan kanker paru-paru, prostat, hepar, pankreas dan ren. Sifat karsinogenik kadmium menyebabkan logam berat tersebut diurutkan sebagai peringkat pertama agen mutagenik bagi organisme hidup. Toksisitas kadmium di sebebabkan karena unsur ini tidak diketahui memiliki fungsi biologis di dalam sel tetapi memiliki sifat reaktif yang sangat tinggi dan dapat menginaktivasi berbagai macam aktivitas enzim yang diperlukan oleh sel (Rumahlatu dkk., 2012).

b. Metode Pengukuran Kadmium (Cd) dengan Atomic Adsorption Spectrometer-Flame (FAAS) Untuk pemeriksaan logam kadmium secara kuantitatif dilakukan dengan

metode

Atomic

Adsorption

Spectrometer

(AAS)

atau

Spektrofotometri Serapan Atom (SSA). AAS merupakan metode yang memanfaatkan fenomena penyerapan energi sinar oleh atom netral dalam bentuk gas sebagai dasar pengukuran. Metode ini sangat tepat digunakan untuk analisis zat pada konsentrasi rendah (Apriliani, 2010). Dalam analisis AAS, sampel yang akan dianalisis harus diuraikan menjadi atom-atom netral yang masih dalam keadaan dasar. ada berbagai alat yang dapat digunakan untuk mengubah suatu sampel menjadi atom bebasnya, yaitu: 1) Nyala (Flame) Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa padatan atau cairan menjadi bentuk uap atomnya dan juga berfungsi untuk atomisasi. Pada cara ini, nyala berfungsi untuk mengeksitasikan atom dari tingkat dasar ke tingkat yang lebih tinggi. Suhu yang dapat commit to gas-gas user dicapai nyala tergantung pada yang digunakan. Untuk batu



bara suhunya 1800ºC; gas alam-udara suhunya 1700ºC; asitelin-udara suhunya 2200ºC; dan asitelin-dinitrogen oksida suhunya 3000ºC. Pemilihan macam bahan bakar dan gas pengoksidasinya serta komposisis perbandinganya sangat mempengaruhi suhu nyala. Untuk logam kadmium (Cd (II)) sumber nyala yang digunakan adalah campuran asitelin sebagai bahan pembakar dan udara sebagai pengoksidasi (Sudjadi, 2012). 2) Tanpa nyala (Flameless) Pada metode ini pengatoman dilakukan dalam tungku dari grafit yang dikembangkan oleh Masmann. Tungku grafit ini selanjutnya dipanaskan dengan sistem elektris dengan cara melewatkan arus listrik pada grafit. Akibat pemanasan ini, maka zat yang akan dianalisis berubah menjadi atom-atom netral. Menurut Apriliani (2010), metode AAS berprinsip pada adsorbsi cahaya oleh atom. Atom-atom tersebut akan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Kadmium menyerap cahaya pada panjang gelombang 228,28 nm (Stoeppler, 1992). AAS adalah cara analisis yang didasarkan pada proses penyerapan energi radiasi gelombang elektromagnetik oleh populasi atom yang berbeda pada tingkat energi yang lebih tinggi. Jika pada sejumlah populasi atom yang berada pada tingkat energi dasar (E0) diberikan seberkas radiasi gelombang elektromagnetik dengan tingkat energi tertentu (sesuai dengan besarnya energi untuk menaikkan tingkat energi atom dari E0→E1) maka sebagian energi radiasi akan diserap oleh atom dan tingkat energi atom akan naik dari E0→E1. Energi radiasi yang tidak terserap akan keluar dari populasi atom dan intensitasnya akan berkurang sesuai dengan jumah atom yang mengalami perpindahan tingkat energi (Apriliani, 2010). Analisa ini didasarkan pada hukum Lambert-Beer, yaitu apabila cahaya dengan panjang gelombang tertentu dilewatkan pada suatu sel yang mengandung atom-atom commit to user bebas maka sebagian cahaya



tersebut akan diserap dan intensitas penyerapan akan berbanding lurus dengan banyaknya atom bebas logam yang berada pada sel (Stoeppler, 1992).

Gambar 5. Skema Komponen Alat Atomic Adsorption SpectrometerFlame (FAAS) Komponen utama alat Atomic Adsorption Spectrometer-Flame (FAAS) atau Spektofotometer Serapan Atom-Nyala (SSA-Nyala) adalah sebagai berikut: 1) Sumber Cahaya Sumber cahaya berfungsi memberikan radiasi sinar pada atom-atom netral hingga terjadi adsorbsi, yang diikuti peristiwa eksitasi atom. Sumber cahaya yang banyak digunakan adalah lampu katoda berongga. 2) Sistem Atomisasi Sistem pangatoman terdiri dari pembakar (burner), pengabut (nebulizer) dan pengatur aliran gas dan kapiler. Sistem pengatoman berfungsi untuk mengubah populasi unsur larutan menjadi populasi atom. Proses yang terjadi yaitu: gas pembakar dan sampel dialirkan ke dalam spray chamber. Selanjutnya terjadi pengubahan cairan kedalam bentu kabut aerosol (nebuli). Titik-titik kabut terpisah dengan sebaran ukuran yang benar, dimana titik air yang besar akan turun kebawah sedangkan yang halus (diameter partikel < 2 µm) masuk kedalam commit to user



burner. Setelah itu terjadi pencampuran kabut dengan gas pembakar kemudian dimasukkan ke dalam burner. 3) Sistem Monokromator Sistem monokromator berfungsi untuk memisahkan radiasi dari lampu katoda yang tidak terserap oleh populasi atom dari radiasi lain-lain yang tidak diperlukan dan akan mengganggu pengukuran intensitas radiasi yang diperlukan. 4) Detektor Detektor berfungsi untuk mengubah intensitas radiasi menjadi arus atau sinyal listrik. Hasil keluaran dari detektor akan dimasukkan ke dalam suatu sistem pencatatan. Alat pencatatan ini digunakan untuk mengubah dan mencatat sinyal-sinyal listrik yang berasal dari detektor menjadi suatu bentuk yang mudah dibaca oleh operator. Misalnya bentuk angka digital sesuai hasil analisis. 5) Sitem Pengolahan dan Pencatat Sistem pengolahan berfungsi untuk mengolah kuat arus yang dihasilkan oleh detektor menjadi besaran daya serap atom transmisi yang selanjutnya diubah menjadi besaran konsentrasi. Pencatat berfungsi untuk mencatat hasil yang dikeluarkan oleh sistem pengolahan.

3. Asas Lingkungan Lingkungan hidup adalah kesatuan ruang dengan semua benda, daya, keadaan, dan makhluk hidup, termasuk manusia dan perilakunya, yang mempengaruhi kelangsungan perikehidupan dan kesejahteraan manusia serta makhluk hidup lain (Pasal 1, ayat 1, UU No. 32 PPLH 2009). Berdasarkan definisi diatas dapat diketahui bahwa lingkungan hidup terdiri dari 3 komponen yaitu Abiotik, Biotik dan Kultur. Kondisi dan tata hubungan antara komponen lingkungan mempunyai keteraturan/ menganut asas tertentu. Asas dasar lingkungan terdiri dari 14 asas. Ke empat belas asas lingkungan ini commit to user yaitu 1) asas 1 – 6 adalah asasdapat dikelompokkan menjadi 4 kelompok



asas mengenai sumber daya alam, 2) asas 7 – 8 adalah asas-asas mengenai keanekaragaman, 3) asas 9 – 12 adalah asas-asas mengenai stabilitas ekosistem, dan 4) asas 13 – 14 adalah asas-asas mengenai populasi. Empat belas asas lingkungan disajikan pada Gambar 6.

Gambar 6. Empat belas Asas Lingkungan (Sastrawijaya, 2000). Beradasarkan pemaparan masing-masing asas lingkungan pada Gambar 6, diketahui bahwa penelitian ini “N. commune Vaucher ex Bornet & commit to user Flahault sebagai Fikoremediator Logam Berat Kadmium (Cd (II))” menganut



asas ke-4. Menurut Sastrawijaya (2000), asas keempat dinamakan asas penjenuhan. Kemampuan lingkungan untuk menyokong suatu materi ada batasnya. Untuk semua kategori sumber daya alam yang pengadaannya sudah mencapai optimum, pengaruh kenaikan dapat menurun dengan penambahan sumber daya alam tersebut hingga tingkat maksimum. Asas ini menjelaskan bahwa penggunaan sumber daya alam hingga batas maksimal atau bahkan melebihi batas maksimal tidak akan menimbulkan pengaruh yang menguntungkan lagi. Seperti halnya pada penelitian ini, kemampuan N. commune dalam meremediasi logam berat kadmium (Cd (II)) ada batasnya. Penambahan berbagai parameter hingga mencapai atau melebihi maksimal justru akan menurunkan kemampuan N. commune dalam meremediasi Cd (II). Hal ini disebabkan kenaikan pengadaaannya yang melebihi batas maksimal justru akan merusak karena kesan peracunan dari penjenuhan Cd (II) tersebut. Batas N. commune dalam meremediasi Cd (II) disebut sebagai kondisi setimbang atau kondisi optimal. Oleh karena itu, untuk mendapatkan kemampuan terbaik dari N. commune dalam meremediasi Cd (II) pada penelitian ini dicari kondisi optimal pada masing-masing parameternya.

B. Kerangka Berpikir Pencemaran logam berat kadmium yang terjadi di lingkungan merupakan sebuah proses yang berhubungan erat dengan penggunaan logam tersebut oleh manusia. Pembuangan limbah cair berbagai industri ke perairan berkontribusi terhadap pencemaran logam berat kadmium di lingkungan. Logam berat kadmium memiliki toksisitas yang cukup tinggi. Keberadaaanya yang berlebihan di lingkungan dapat membahayakan organisme hidup di sekelilingnya. Oleh karena itu, keberadaannya harus diminimalkan atau bahkan dihilangkan dari lingkungan. Salah satu upaya untuk menghilangkan/ meminimalkan pencemaran kadmium

adalah

fikoremediasi.

Fikoremediasi

merupakan

upaya

pembersihan bahan pencemar menggunakan agen biologis berupa algae. N. to user commune adalah salah satu commit algae yang berpotensi sebagai fikoremediator



logam berat kadmium (Cd (II)). Hal ini dikarenakan N. commune memiliki EPS (Ekstraseluller Polymere Substance) dan komponen dinding sel yang mengandung berbagai gugus anion seperti hidroksil, sulfihidril, karboksil dan amino serta peptida pengikat logam yang menyediakan permukaan absorbsi spesifik untuk ion-ion logam berat. Permukaan absorbsi spesifik tersebut bertanggung jawab pada kemampuan algae ini dalam mengikat logam berat, khususnya kadmium (Cd (II)). Kemampuan N. commune dalam mengikat logam berat kadmium (Cd (II)) dapat diukur dengan menggunakan dua parameter, yaitu Efisiensi remediasi dan kapasitas remediasi. N. commune dikatakan mampu meremediasi logam berat kadmium (Cd (II)) dengan baik apabila memiliki nilai efisiensi dan kapasitas remediasi yang tinggi. Proses remediasi logam berat kadmium oleh N. commune sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor lingkungan seperti: pH, konsentrasi logam berat, waktu kontak dan massa fikoremediator yang digunakan. Pengaruh faktor-faktor lingkungan tersebut penting dalam proses remediasi karena parameter tersebut dapat mempengaruhi sifat kelarutan logam berat kadmium dalam larutan, kemampuan hidup N. commune sebagai fikoremediator dan reaksi adsorbsi antara logam berat kadmium dan komponen aktif pada N. commune. Setiap reaksi adsorbsi suatu adsorbat oleh suatu adsorben memiliki kondisi optimal yang berbeda pada masing-masing parameter. Oleh karena itu perlu ditentukan kondisi optimal masing-masing parameter pada proses adsorbsi logam berat kadmium (Cd (II)) oleh N. commune. Pada proses remediasi oleh N. commune terjadi interaksi antara logam berat kadmium (Cd (II)) dengan sel-sel N. commune melalui berbagai mekanisme seperti pertukaran ion, pembentukan formasi kompleks dan pembentukan ikatan dengan peptida pengikat logam (metal-binding peptides). Interaksi sel dengan kadmium (Cd (II)) yang berifat toksik ini dapat menginaktivasi

berbagai

aktivitas

enzim

dan

mengganggu

proses

metabolisme sel. Hal ini dapat mengakibatkan kerusakan sel sehingga dapat merubah struktur morfologi sel N. commune. Untuk lebih jelas dapat dilihat commit to user pada Gambar 7.



Gambar 7. Kerangka Berpikir

C. Hipotesis 1. N. commune memiliki nilai pH, waktu kontak, konsentrasi logam kadmium dan massa fikoremediator optimum tertentu dalam meremediasi logam berat kadmium (Cd (II)). 2. N. commune memiliki kapasitas dan efisiensi remediasi tertentu dalam meremediasi logam berat kadmium (Cd (II)). 3. N. commune mengalami perubahan pada struktur morfologi sel setelah commit to user terpapar ion logam kadmium (Cd) yang bersifat toksik.


digilib.uns.ac.id

BAB III. METODE PENELITIAN

A. Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di Sub Lab Kimia dan Biologi Laboratorium Pusat MIPA Universitas Sebelas Maret pada bulan November 2013 hingga Juni 2014. Pengambilan sampel Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault telah dilakukan di area hutan Wanagama, Gunung Kidul pada bulan Agustus 2013. B. Alat Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah tabung erlenmeyer 100 mL untuk wadah perlakuan, gelas arloji ukuran sedang, timbangan analitik Sartorius untuk menimbang berat N. commune segar, pH meter merk Eutech untuk mengukur pH larutan, oven untuk mensterilisasi alat, pipet tetes, pinset untuk membantu mengambil dan memindahkan N. commune, tabung pembersih, tabung plastik 20 mL untuk tempat sampel N. commune setelah diuji dan botol vial 25 mL untuk tempat sampel larutan logam kadmium (Cd (II)) saat diuji dengan FAAS. Peralatan yang digunakan untuk menganalisis kandungan logam kadmium (Cd (II)) pada N.commune yaitu Atomic Adsorption Spectrometerflame (FAAS) merk Shimadzu dengan tipe AA-6650, stopwatch, labu ukur 100 mL, Lemari asam, Hot Plate merk Termolyne, gelas ukur 50mL, pipet ukur 1 mL, pipet ukur 5 mL, pipet ukur 10 mL, corong gelas ukuran sedang, dan kertas saring whatman 40. Alat-alat yang digunakan untuk pengamatan struktur morfologi sel N. commune yaitu gelas kaca merk Sail Brand no 7105, kaca penutup merk Asisslent dengan ukuran 18x18, pipet tetes dan silet merk Goal untuk membuat sediaan squash N. Commune, serta mikroskop cahaya merk Nikon Eclipse dengan tipe E600 dan kamera merk Nikon dengan tipe Coolpix L15 untuk pengamatan struktur morfologi N. commune. commit to user

34



C. Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault kering yang diambil di hutan Wanagama Gunung Kidul, larutan standart kadmium nitrat (Cd (NO3)2 dalam HNO3), asam nitrat pekat (HNO3) untuk preparasi larutan sampel untuk uji AAS, tissue untuk menyerap air berlebihan pada N. commune, alumunium foil, larutan buffer pH 4, 5, 6, 7, 8 dan 9, serta aquades untuk pengenceran dan membersihkan alat-alat gelas.

D. Cara Kerja Garis besar cara kerja pada penelitian ini diringkas dalam skema prosedur kerja penelitian yang dapat dilihat pada Gambar 8.

commit to user Gambar 8. Skema Alur Kerja Penelitian



Berikut adalah cara kerja yang dilakukan dalam penelitian Nostoc commune Vucher ex Bornet & Flahault Sebagai Fikoremediator Logam Berat Kadmium (Cd (II)): 1. Sterilisasi Alat-alat gelas terlebih dahulu disterilisasi dengan oven pada temperatur 100ºC selama 15 menit. 2. Penyiapan N. commune Segar N. commune kering yang telah disiapkan dicuci dengan aquades untuk menghilangkan sisa tanah dan kontaminasi bakteri lainnya yang dapat mengganggu pertumbuhan. Selanjutnya sampel direndam selama ± 30 menit hingga diperoleh kenampakan segar kekenyalan.

3. Penentuan pH Larutan Optimum Sebanyak 0,2 gram N. commune dimasukkan ke dalam 20 mL medium yang mengandung kadmium dengan konsentrasi 100 mg/L dengan variasi derajat keasaman (pH) 4, 5, 6, 7, 8, dan 9. Selanjutnya masing-masing dikontakan selama 60 menit dengan sekali-kali digoyang untuk mengindari terjadinya endapan. masing-masing variasi derajat keasaman diberikan 3 ulangan. Selanjutnya campuran disaring dan filtratnya diukur dengan Atomic Adsorption Spectrometer-flame (FAAS).

4. Penentuan Waktu Kontak Optimum Sebanyak 0,2 gram N. commune dimasukkan ke dalam 20 mL larutan yang mengandung kadmium dengan konsentrasi 100 mg/L dengan pH optimum 8. Larutan digoyang selama 10, 20, 30, 40, 50, dan 60 menit. Masingmasing variasi waktu kontak diberikan 3 kali ulangan. Selanjutnya campuran disaring dan filtratnya diukur dengan Atomic Adsorption Spectrometer-flame (FAAS). commit to user



5. Penentuan Konsentrasi Larutan Logam Optimum Ke dalam erlenmeyer 100 mL dimasukkan masing-masing 0,2 gram N. commune dan ditambahkan larutan yang mengandung kadmium dengan konsentrasi 100 mg/L, 200 mg/L, 300 mg/L, 400 mg/L, 500 mg/L dan 600 mg/L sebanyak 20 mL pada pH 8. Masing-masing diinteraksikan selama 10 menit. Selanjutnya campuran disaring dan filtratnya diukur dengan Atomic Adsorption Spectrometer-flame (FAAS).

6. Penentuan Massa N. Commune Optimum Pada Remediasi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) Ke dalam erlenmeyer 100 mL dimasukkan masing-masing 0,1 gram; 0,2 gram; 0,3 gram; 0,4 gram; 0,5 gram dan 0,6 gram N. commune dan ditambahkan 20 mL larutan yang mengandung kadmium dengan konsentrasi 200 mg/L pada pH 8. Masing-masing diinteraksikan selama 10 menit. Selanjutnya campuran disaring dan filtratnya diukur dengan Atomic Adsorption Spectrometer-flame (FAAS).

7. Penentuan Efisiensi dan Kapasitas Remediasi N. Commune Terhadap Logam Berat Kadmium (Cd (II)) dalam Kondisi Optimum Sebanyak 0,6 gram N. commune dimasukkan ke dalam tiga buah tabung erlenmenmeyer yang berisi 20 mL larutan logam berat kadmium dengan konsentrasi 100 mg/L dan

pH 8. N. commune diinteraksikan dengan

larutan logam kadmium selama 10 menit. Selanjutnya campuran disaring dan filtratnya diukur dengan Atomic Adsorption Spectrometer-flame (FAAS) untuk diukur efisiensi dan kapasitas remediasi optimumnya.

8. Analisis Kandungan Logam Berat Kadmium a) Pembuatan Larutan Baku Kadmium (Cd (II)) Larutan induk yang mengandung Cd (II) dengan konsentrasi 1000 mg/L diencerkan menjadi 10 mg/L. commit to user



b) Pembuatan Larutan Kerja Kadmium (Cd (II)) Larutan kerja dibuat dengan cara mengencerkan larutan baku 10 mg/L hingga diperoleh konsentrasi 0,05 mg/L; 0,1 mg/L; 0,25 mg/L; 0,5 mg/L; 1,0 mg/L dan 1,5 mg/L. c) Preparasi Sampel Sebanyak 20 mL larutan sampel yang sudah diaduk hingga homogen dimasukkan kedalam erlenmeyer. Selajutnya ditambahkan 2 mL asam nitrat (HNO3) dan dipanaskan di pemanas listrik 30 – 50 menit. Setelah sampel dingin, larutan sampel disaring dengan menggunakan kertas saring Whattman nomer 40 dan ditambahkan aquades hingga 20 mL. Selanjutnya dilakukan pengenceran sampel sebanyak 100 kali. sebanyak 1 mL sampel dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL dan ditambahkan aquades hingga tanda batas. d) Pengukuran Sampel Pengukuran konsetrasi kadmium dilakukan dengan alat Atomic Adsorption

Spectrometer-flame

(FAAS).

Sebelum

pengukuran

terhadap sampel dilakukan, terlebih dahulu dilakukan kalibrasi dan pengukuran absorbansi larutan kerja pada panjang gelombang 228,8 nm. Dari hasil pengukuran dibuat kurva kalibrasi untuk mendapatkan persamaan garis regresi. Selanjutnya dilakukan pengukuran kadar kadmium sampel. e) Perhitungan Konsentrasi logam kadmium (Cd (II)) dihitung sebagai berikut: Cd

mg L

= C × Fp................................................(5)

Dimana: C = konsentrasi yang didapat dari hasil pengukuran (mg/L) Fp = faktor pengenceran

commit to user



9.

Pembuatan Preparat Squash Koloni N. commune diiris sebesar 1 mm, lalu diletakkan di atas gelas benda. Sampel ditetesi akuades dan ditutup dengan gelas penutup. Gelas penutup ditekan dengan ujung pensil hingga sampel hancur. Preparat segera diamati di bawah mikroskop cahaya yang dilengkapi dengan kamera dengan perbesaran 400x.

E. Analisis Data Data yang diperoleh pada penelitian ini meliputi: 1. Data konsentrasi ion kadmium yang terserap pada berbagai parameter: pH, waktu kontak, konsentrasi ion logam kadmium dan massa fikoremediator. Data ini selanjutnya dianalisis dengan menggunakan persamaan (1) dan (2) untuk mendapatkan kapasitas remediasi dan efisiensi remediasi N. Commune terhadap ion logam kadmium. Penentuan presentase logam yang teremediasi dihitung dengan persamaan (1) dan (2) sebagai berikut:

𝐸 =

𝑄=

𝐶1−𝐶2 𝐶1

𝐶1−𝐶2 𝑚

× 100%..............................................(1)

𝑥 𝑉........................................................(2)

Keterangan: Q

= Kapasitas Adsorbsi per bobot molekul (mg/g)

C1

= Konsentrasi awal larutan (mg/L)

C2

= Konsentrasi akhir larutan (mg/L)

m

= Massa fikoremediator (g)

V

= Volume larutan (L)

E

= Efisiensi adsorbsi (%)

2. Data efisiensi dan kapasitas remediasi logam berat kadmium (Cd (II)) selanjutnya dianalisis secara deskripif dengan membuat kurva adsorbsi dengan melihat grafik hubungan antara efisiensi remediasi (%) dan commit to user kapasitas remediasi (mg/g) logam kadmium (Cd (II)) yang teremediasi



terhadap masing-masing parameter. Dari kurva adsorbsi tersebut diketahui kondisi optimum pada masing-masing parameter, yaitu pada saat tercapai kesetimbangan. 3. Gambaran warna koloni dan struktur morfologi sel N. commune dianalisis secara deskriptif. Hasil yang representatif untuk masing-masing perlakuan dibuat fotomikroskopi. Tabel 1 adalah variabel pengamatan koloni dan struktur morfologi sel N. commune. Tabel 1. Variabel Pengamatan Koloni dan Struktur Morfologi Sel N. commune. Parameter

kontrol

1. Warna Koloni 2. Trikoma a. Bentuk trikoma

b.Susunan sel 3. Sel vegetatif 4. Akinet 5. Heterokis 6. Kerusakan sel vegetatif Nekrosis Keterangan: Tersusun rapat Sedikit renggang Renggang Berlepasan

(-) (+) (++) (+++)

Hijau

A Hijau

Filamen tidak bercabang Tersusun rapat Bulat hijau

Filamen tidak bercabang Sedikit renggang Bulat hijau

ada ada -

Perlakuan B Hijaukecoklatan Filamen tidak beraturan Renggang

C

Cokelat

Filamen tidak beraturan berlepasan

Tidak ada Tidak ada

Bulat cokelat ada ada

Bulat cokelat Tidak ada Tidak ada

+

++

+++

: tidak ada sel nekrosis : sedikit, 1 – 5 sel/ bidang nekrosis : sedang, 6 – 10 sel/ bidang nekrosis : banyak, >10 sel/ bidang nekrosis

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Pengaruh pH Larutan Terhadap Remediasi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh Nostoc commune pH merupakan salah satu parameter terpenting dalam remediasi logam kadmium (Cd (II)) oleh N. commune. Hal ini dikarenakan pH memliki peran penting dalam kelarutan ion logam dalam larutan, kemampuan hidup fikoremediator, dan dalam reaksi adsorbsi ion logam oleh fikoremediator. Pada penelitian ini, larutan logam berat kadmium dibuat pada beberapa variasi pH yaitu 4, 5, 6, 7, 8, dan 9. Pemilihan rentang pH ini didasarkan pada kemampuan hidup N. commune, yaitu spesies ini tidak mampu hidup di bawah pH 4 (Wahyudewi, 2009). Proses remediasi dalam penelitian ini menggunakan cara pengikatan aktif, yaitu adsorbsi yang menggunakan algae yang hidup (segar), dimana melibatkan proses metabolisme dari sel hidup (Apriliani, 2010). Oleh karena itu faktor lingkungan pertumbuhan N. commune, khususnya pH, sangat diperhatikan selama proses penelitian. Hasil pengujian pengaruh variasi pH terhadap efisiensi dan kapasitas remediasi ion logam berat kadmium (Cd (II))

Efisiensi remediasi (%)

oleh N. commune disajikan pada Gambar 9 dan Gambar 10. 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Cd (II)

4

5

6

7

8

9

pH Larutan

Gambar 9. Efisiensi Remediasi Cd (II) oleh N. Commune Sebagai Fungsi dari Perubahan pH Larutan commit(Volume to user 20 mL, Konsentrasi 100 mg/L, Massa N. commune 0,2 gram) 41


Kapasitas remediasi (mg/g)


8 7 6 5 4 3

Cd (II)

2 1 0 4

5

6

7

8

9

pH Larutan

Gambar 10. Kapasitas Remediasi Cd (II) oleh N. commune Sebagai Fungsi dari Perubahan pH Larutan (Volume 20 mL, Konsentrasi 100 mg/L, Massa N. commune 0,2 gram) Dari Gambar 9 dan 10 dapat dilihat bahwa kurva efisiensi remediasi dan kapasitas remediasi logam berat kadmium (Cd (II)) oleh N. commune memiliki pola yang sama yaitu, efisiensi remediasi dan kapasitas remediasi terus mengalami peningkatan hingga pH 8. Selanjutnya terjadi penurunan efisiensi dan kapasitas remediasi pada pH 9. Hal ini menunjukkan bahwa proses remediasi mengalami peningkatan seiring dengan peningkatan pH, tetapi mengalami penurunan setelah melewati titik optimum yang dicapai. Remediasi optimum untuk ion logam kadmium dengan massa adsorben 0,2 g terjadi pada pH 8, dengan efisiensi penyerapan 70,98% dan kapasitas remediasi 3,007 mg/g (Tabel 2). Tabel 2. Efisiensi Remediasi dan Kapasitas Remediasi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) Pada Variasi pH Larutan 4 – 9 pH 4 5 6 7 8 9

Efisiensi remediasi (%) 10,81 12,55 12,15 30,07 70,98 12,19

Kapasitas remediasi (mg/g) 1,081 1,255 1,215 3,007 7,098 1,219

commit to user



Molekul adsorbsi secara kimia dianggap mempunyai sisi aktif atau gugus fungsional yang mempu berinteraksi dengan logam. Jika proses remediasi melalui pertukaran ion, maka adsorbsi dipengaruhi oleh banyak proton dalam larutan yang berkompetisi dengan ion logam pada permukaan adsorben (Apriliani, 2010). Pada pH 4 – 6 efisiensi dan kapasitas penyerapan ion kadmium cenderung rendah. Hal ini dikarenakan pada pH rendah jumlah proton (H+) melimpah, sehingga ion kadmium (Cd2+) akan berkompetisi dengan proton pada proses pertukaran ion di permukaan absorben. Sisi aktif akan berikatan dengan ion hydronium (H3O+) dan menghambat sisi aktif berikatan dengan ion logam kadmium (Cd2+) (Morsy et al., 2011). Hal ini menyebabkan berkurangnya area permukaan yang tersedia untuk berikatan dengan ion logam kadmium sehingga mengakibatkan rendahnya kapasitas remediasi. Selain itu, kompetisi antara ion kadmium dan proton mengakibatkan peluang pengikatan ion kadmium oleh N. commune cenderung rendah sehingga efisiensinya juga menurun. Dalam kondisi pH rendah permukaan fikoremediator juga menjadi bermuatan positif, sehingga menyebabkan tolakan antara permukaan N. commune dengan ion kadmium (Cd2+) sehingga efisiensi remediasi dan kapasitas remediasinya pun menjadi rendah (Nurhasni dkk., 2013). Selain itu pada pH rendah juga terjadi reaksi hidrolitik yang mengakibatkan berubahnya komponen sel dan terganggunya proses metabolisme sel (Ramdhan & Handjani, 2008). pH lingkungan yang asam dapat menyebabkan denaturasi enzim dan protein penyusun dinding sel, mengganggu proses pompa ion pada membran sel (Black, 2008). N. commune merupakan salah satu spesies yang rentan terhadap pH rendah. Hal tersebut dimungkinkan juga mempengaruhi proses remediasi, sehingga penyerapannya menjadi tidak optimum. Penyerapan optimum terjadi pada pH 8 dengan efisiensi penyerapan tertinggi, yaitu 70,98% dan kapasitas penyerapan tertinggi 7,098 mg/g (Tabel 2). Hal ini dikarenakan pH 8 adalah rentang pH pertumbuhan optimum untuk pertumbuhan N. commune. Pada pH 8, kondisi lingkungan adalah normal user ini, ikatan pada permukaan sedikit basa. Dalam pH commit sedikit to basa



fikoremediator

akan

terdeprotonisasi

(muatan

negatif)

yang

akan

menimbulkan sisi-sisi aktif baru yang dapat berikatan dengan ion logam (Komari dkk., 2007). Semakin bertambah luasnya area permukaan N. commune yang tersedia untuk berikatan dengan ion logam menyebabkan peluang remediasi ion kadmium pun menjadi lebih maksimal. Namun demikian, pada pH 9 efisiensi dan kapasitas remediasi mengalami penurunan menjadi 12,19% dengan kapasitas penyerapan 1,219 mg/g. Hal ini dikarenakan pada pH tinggi, ion logam akan terpresipitasi dan membentuk endapan hidroksida sehingga kelarutannya pada larutan akan berkurang. Berkurangnya kelarutan ion kadmium tentunya akan mengurangi jumlah ion kadmium yang dapat diremediasi oleh N. commune. Akibatnya efisiensi

penyerapannya

menjadi

menurun.

Secara

umum,

anggota

Cyanobacteria merupakan spesies yang rentan terhadap perubahan pH lingkungan hidupnya. Spesies ini tidak mampu hidup pada pH di atas maupun dibawah pH rentang hidupnya. Seperti halnya pada pH terlalu asam, pada pH terlalu basa juga menyebabkan denaturasi pada enzim dan protein pada penyusun dinding sel (Black, 2010). Hal ini menyebabkan berkurangnya sisi aktif permukaan N. commune untuk berikatan dengan ion logam kadmium sehingga mengakibatkan berkurangnya kapasitas remediasi N. commune.

B. Pengaruh Lama Waktu Kontak Larutan Terhadap Remediasi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh Nostoc commune Penentuan pengaruh waktu kontak bertujuan untuk mengetahui waktu paling optimal N. commune dalam meremediasi logam kadmium. Waktu optimal adalah waktu dimana semua gugus aktif telah jenuh oleh ion kadmium. Penentuan waktu optimal penting karena berkaitan dengan kapasitas pengolahan dan biaya ketika diaplikasikan ke lapangan. Pada penelitian ini digunakan beberapa variasi waktu yaitu: 5 menit, 10 menit, 20 menit, 30 menit, 40 menit, 50 menit dan 60 menit. Hasil pengujian pengaruh waktu kontak terhadap efesiensi remediasi dan kapasitas remediasi ion logam to user berat kadmium (Cd (II)) oleh commit N. commune di sajikan pada Gambar 11 dan 12.




51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40

Cd (II)

5

10

20

30

40

50

60

Waktu Kontak (menit)


Gambar 11. Efisiensi Remediasi Cd (II) oleh N. commune Sebagai Fungsi dari Perubahan Waktu Kontak (Volume 20 mL, Konsentrasi 100 mg/L, Massa N. commune 0,2 gram).

5,1 5 4,9 4,8 4,7 4,6 4,5 4,4 4,3 4,2 4,1 4

Cd (II)

5

10

20

30

40

50

60

Waktu kontak (menit)

Gambar 12. Kapasitas Remediasi Cd (II) oleh N. Commune Sebagai Fungsi dari Perubahan Waktu Kontak (Volume 20 mL, Konsentrasi 100 mg/L, Massa N. commune 0,2 gram). Gambar 11 dan 12 menunjukkan bahwa kurva efisiensi remediasi dan kapasitas remediasi memiliki pola yang sama, yaitu remediasi ion logam kadmium meningkat pada 10 menit pertama yang selanjutnya mengalami penurunan secara berturut-turut hingga mendekati konstan di menit ke-60. Kenaikan efesiensi dari menit ke-5 sebesar 44,41% dengan kapasitas commit to user



remediasi 4,441 mg/g menjadi 49,85% dengan kapasitas remediasi 4,985 mg/g di menit ke-10 menandakan bahwa remediasi ion kadmium terus bertambah dengan semakin bertambahnya waktu hingga suatu titik dimana seluruh gugus aktif menjadi jenuh oleh ion kadmium. Titik dimana gugus aktif menjadi jenuh oleh ion logam disebut waktu kontak optimum. Waktu kontak optimum terjadi pada 10 menit pertama, yaitu ketika remediasi ion kadmium mencapai titik maksimalnya dengan efesiensi remediasi paling besar yaitu 49,85% dan kapasitas remediasi terbesar yaitu 4,985 mg/g (Tabel 3). Tabel 3. Efisiensi Remediasi Dan Kapasitas Remediasi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) Pada Variasi Waktu Kontak 5 – 60 menit. Waktu (menit) 5 10 20 30 40 50 60

Efisiensi remediasi (%) 44,41 49,85 49,23 45,21 44,55 44,03 43,94

Kapasitas remediasi (mg/g) 4,441 4,985 4,923 4,521 4,455 4,403 4,394

Pada 10 menit pertama kerja remediasi berjalan dengan optimal. Menurut Afrianita dkk. (2013), suatu remediasi dikatakan optimal apabila memiliki efisiensi remediasi dan kapasitas remediasi yang tinggi. Waktu yang dibutuhkan oleh N. commune untuk meremediasi ion logam kadmium tergolong cukup singkat. Hal ini dikarenakan penyerapan ion kadmium oleh N. commune terjadi secara pasif. Menurut Prasetyawati (2009) dan Chen & Pan (2005) Tahap ini disebut Rapid stage. Pada tahap ini ion kadmium diserap langsung oleh permukaan sel dan EPS (Extracellular Polymere Substance) melalui mekanisme passive uptake yang terjadi secara cepat. Ion logam kadmium mengikat dinding sel dengan dua cara yaitu: 1) Pertukaran ion monovalent dan divalent seperti Na, Mg, dan Ca pada dinding sel yang digantikan oleh ion kadmium dan 2) terbentuknya formasi kompleks antara commit to user ion-ion logam kadmium dengan gugus fungsional seperti karbonil, karboksil,



amino, sulfihidril, phospat, hidroksil dan fosfat yang berada pada dinding sel. Oleh karena seluruh gugus aktif menjadi jenuh oleh ion kadmium, maka efisiensinya remediasinya menjadi tinggi. Pada tahap ini, ion kadmium terakumulasi pada permukaan sel N. commune. Ikatan yang terbentuk antara permukaan sel N. commune dengan ion logam kadmium haruslah kuat untuk menjaga perpindahan ion logam kadmium di permukaan sel menuju sitoplasma memalui mekanisme active uptake yang melibatkan metabolisme sel. Namun demikian, setelah dicapai waktu optimumnya, secara berturutturut terjadi penurunan efesiensi remediasi hingga mendekati konstan di menit ke-60. Hal ini menunjukkan bahwa ion logam kadmium yang sudah berikatan dengan permukaan sel N. commune ada yang terlepas kembali. Terlepasnya ion kadmium ini menunjukkan bahwa selain adsorbsi secara kimia (pertukaran ion dan pembentukan kompleks) terjadi juga adsorbsi secara fisika yang bersifat reversibel (mudah terlepas kembali). Adsorbsi secara fisika terjadi saat ion logam berat terperangkap dalam pori-pori atau rongga sel N. commune. Pada adsorbsi fisika gaya yang mengikat ion logam dengan permukaan sel N. commune adalah gaya Van der Walls. Ion logam akan diadsorpsi oleh permukaan medium ketika gaya tarik molekul antara larutan dan permukaan media lebih besar daripada gaya tarik substansi terlarut dan larutan. Ion logam yang terikat lemah pada permukaan sel fikoremediator dapat bergerak dari satu bagian permukaan ke bagian permukaan lain. Adsorbsi ini terjadi secara cepat dan reversibel (Apriliani, 2010; Lestari dkk., 2002). Menurut Lestari dkk. (2002), pada adsorbsi fisika, waktu kontak yang terlalu lama dapat menyebabkan terlepasnya kembali ion logam ke dalam larutan. Proses terlepasnya ion logam berat ke dalam larutan disebut sebagai peristiwa desorbsi. Menurut Winarni (2007), faktor-faktor yang mempengaruhi laju desorbsi adalah pH, suhu reaksi, kecepatan pengadukan, dan waktu kontak antara adsorben dan adsorbat. Peningkatan waktu kontak yang melebihi keadaan setimbangnya dapat menyebabkan user kondisi setimbang (10 menit), desorbsi. Hal ini dikarenakancommit setelah to mencapai



ikatan antara ion logam dengan adsorben (secara fisika) menjadi semakin lemah sehingga ion logam Cd (II) cenderung mempertahankan diri berada di dalam larutan (Widihati dkk., 2012). Ikatan pada adsorbsi fisika dapat diputuskan dengan mudah dengan cara pemanasan. Terlepasnya ion logam kadmium ke dalam larutan menyebabkan menurunnya efisiensi remediasi. Setelah kondisi optimum, kapasitas remediasi juga mengalami penurunan. Hal ini dikarenakan kondisi jenuh yang telah dicapai sebelumnya dimana hampir seluruh permukaan N. commune berikatan dengan ion logam kadmium yang ada.

C. Pengaruh Konsentrasi Ion Kadmium Terhadap Remediasi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh Nostoc commune Salah satu faktor yang mempengaruhi fikoremediasi selain pH dan waktu kontak adalah konsentrasi larutan ion logam. Konsentrasi larutan ion logam berkaitan dengan ion logam yang dihasilkan, semakin tinggi konsentrasi suatu larutan maka semakin banyak pula ion logam yang terdapat dalam larutan. Jumlah ion logam yang ada di larutan tentunya akan mempengaruhi kemampuan penyerapan suatu fikoremediator terhadap ion logam itu sendiri. Menurut Nurhasni dkk. (2013), semakin banyak tinggi konsentrasi suatu larutan logam maka akan semakin banyak logam yang tidak terserap karena permukaan sel sudah mulai jenuh, selain itu juga dapat mengakibatkan proses desorpsi ion logam kembali ke dalam larutan. Hal ini dapat menyebabkan penurunan penyerapan dari suatu adsorban. Pada penelitian ini digunakan berbagai variasi konsentrasi logam berat kadmium (Cd (II)) yaitu: 100 mg/L, 200 mg/L, 300 mg/L, 400 mg/L, 500 mg/L dan 600 mg/L. Pemilihan kisaran konsentrasi yang tinggi didasarkan pada Asumsi Refilda dkk. (2001) dalam Nurhasni dkk. (2013) yaitu jika digunakan jumlah konsentrasi yang lebih banyak akan menyebabkan permukaan

adsorben

menjadi

lebih

cepat

jenuh

sehingga

dapat

mempersingkat proses remediasi. Hasil pengujian pengaruh konsentrasi commit to user



terhadap efisiensi remediasi dan kapasitas remediasi ion logam berat


kadmium oleh N. commune di sajikan pada Gambar 13 dan 14.

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Cd (II)

100

200

300

400

500

600

Konsentrasi ion logam kadmium (mg/L)


Gambar 13. Efisiensi Remediasi Cd (II) oleh N. commune Sebagai Fungsi dari Perubahan Konsentrasi Larutan (Volume 20 mL, Massa N. commune 0,2 gram).

12 10 8 6 4

Cd (II)

2 0 100

200

300

400

500

600

Konsentrasi ion kadmium (mg/L)

Gambar 14. Kapasitas Remediasi Cd (II) oleh N. commune Sebagai Fungsi dari Perubahan Konsentrasi Larutan (Volume 20 mL, Massa N. commune 0,2 gram). Dari Gambar 13 dan 14 dapat dilihat bahwa efisiensi remediasi dan kapasitas remediasi Cd (II) oleh N. commune sebagai fungsi perubahan konsentrasi larutan memiliki pola yang berbeda. Pada Gambar 13 dapat commit to user dilihat bahwa efisiensi remediasi semakin menurun seiring meningkatnya



konsentrasi larutan kadmium. Pada gambar 14 dapat dilihat bahwa kapasitas remediasi mengalami kenaikan pada konsentrasi 200 mg/L kemudian berturut-turut mengalami penurunan seiring bertambahnya konsentrasi larutan logam kadmium. Secara umum pada penelitian pengaruh konsentrasi ion logam terhadap kapasitas remediasi dan efisiensi remediasi menunjukkan kurva yang terus menurun pada konsentrasi yang semakin tinggi. Namun demikian pada penelitian ini justru menunjukkan nilai kapasitas remediasi cukup rendah yaitu sebesar 7,772 mg/g pada konsentrasi paling rendah yaitu 100 mg/L yang seharusnya memiliki kapasitas remediasi paling tinggi. Hal ini kemungkinan disebabkan karena human error selama penelitian ataupun disaat penghitungan sehingga hasil kapasitas remediasi yang diperoleh berbeda dengan teori. Namun demikian, Gambar 13 menunjukkan bahwa semakin meningkatnya konsentrasi ion logam kadmium maka efisiensi penyerapan semakin menurun dikarenakan kemampuan penyerapan N. commune terhadap ion kadmium sudah maksimum. Dengan kata lain dapat dikatakan bahwa kapasitas serap maksimum N. commune telah tercapai pada konsentrasi 100 mg/L. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa kondisi optimum remediasi dicapai pada konsentrasi paling rendah yaitu 100 mg/L dengan efisiensi remediasi terbesar sebesar 77,72% dan kapasitas remediasi sebesar 7,772 mg/g (Tabel 4). Tabel 4. Efisiensi Remediasi dan Kapasitas Remediasi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) Pada Variasi Konsentrasi Larutan Kadmium 100 – 600 mg/L. Konsentrasi (mg/L) 100 200 300 400 500 600

Efisiensi remediasi (%) 77,72 56,04 34,29 13,96 5,86 1,54 commit to user

Kapasitas remediasi (mg/g) 7,772 11,208 10,287 5,584 2,93 0,924



Menurut Ramadhan & Handjani (2010), proses remediasi berjalan baik pada konsentrasi pencemar yang tidak terlalu tinggi. Pada konsentrasi rendah, perbandingan jumlah ion logam yang lebih kecil menyebabkan permukaan sel (situs aktif) menjadi lebih luas (Yu et al., 2003). Dengan semakin meningkatnya konsentrasi, efisiensi remediasinya menjadi berkurang. Hal ini dikarenanakan jumlah ion logam kadmium tidak sebanding dengan jumlah sisi aktif yang tersedia pada N. commune sehingga remediasi oleh N. commune mencapai titik jenuh. Pada saat mencapai titik jenuh jumlah ion kadmium yang teremediasi oleh N. commune akan tetapi sesuai kapasitas remediasinya per gram sel. Oleh karena itu semakin tinggi konsentrasi ion logam kadmium, maka efisiensi remediasinya juga semakin rendah karena kondisi sel yang jenuh. Pada 20 mL larutan kadmium konsentrasi 100 ppm, N. commune sebanyak 0,2 g secara optimal mampu meremediasi ion logam kadmium sebesar 7,772 mg/g, dengan efisiensi remediasi sebesar 77,24%. Kapasitas remediasi tertinggi dihasilkan pada variasi konsentrasi 200 mg/L yaitu sebesar 11,208 mg/g. Hal ini menunjukkan bahwa per gram N. commune mampu meremediasi logam kadmium hingga 11,208 mg. Kenaikan kapasitas pada konsentrasi 200 mg/L mungkin kemungkinan dikarenakan masih ada sisi aktif dari N. commune yang belum berikatan dengan ion logam. Namun demikian kapasitas remediasi tersebut hanyalah sebesar 56,04% ion kadmium terserap dari total ion kadmium dalam larutan. Efisiensi remediasi konsentrasi 200 mg/L tidak lebih tinggi dibanding dengan efisiensi remediasi konsentrasi 100 mg/L. Oleh karena itu, kondisi optimal dicapai pada konsentrasi 100 mg/L dengan efisiensi tertinggi yaitu 77,72% dan kapasitas remediasi sebesar 7,772 mg/g. Menurut Nurhasni dkk. (2013) pada permukaan adsorben yang telah jenuh oleh ion logam, maka penambahan konsentrasi tidak lagi dapat meningkatkan kemampuan adsorbsi dari adsorben tersebut. Oleh karena itu pada konsentrasi lebih dari 100 mg/L remediasi logam kadmium mengalami penurunan. Hal ini ditunjukkan pada konsentrasi 200 mg/L ke atas efisiensi remediasi dan kapasitas remediasi terus mengalami penurunan. Menurut commit user pada permukaan adsorben yang Wijayanti (2009) dalam Nurhasni dkk. to(2013)



telah jenuh atau mendekati jenuh terhadap adsorbat, maka dapat terjadi 2 hal yaitu: 1. Terbentuk lapisan adsorbsi kedua dan seterusnya diatas adsorbat yang telah terikat di permukaan, gejala ini disebut adsorbsi multilayer. 2. Tidak terbentuk lapisan kedua dan seterusnya sehingga adsorbat yang belum teradsorbsi berdifusi keluar pori dan kembali ke arus fluida. Oleh karena itu pada kondisi jenuh, dimana hampir seluruh permukaan N. commune berikatan dengan ion logam kadmium yang ada terjadi penurunan ion logam berat yang terserap. Hal ini yang kemungkinan terjadi karena adanya proses pelepasan kembali ion logam yang teradsorbsi (desorpsi). Proses desorpsi dapat terjadi pada saat setelah mencapai kondisi setimbang (100 mg/L), dimana ikatan antara ion logam dengan fikoremediator N. commune (secara fisika) menjadi semakin lemah sehingga ion logam kadmium dengan mudah terlepas kembali ke dalam larutan (Widihati, dkk., 2012).

D. Pengaruh Massa Fikoremediator Terhadap Remediasi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh Nostoc commune Faktor-faktor yang mempengaruhi proses fikoremediasi selain pH (derajat keasaman), waktu kontak dan konsentrasi larutan ion logam adalah massa fikoremediator logam berat. Massa fikoremediator merupakan salah satu faktor yang tak kalah penting mempengaruhi proses remediasi, sebab massa fikoremediator berkaitan dengan jumlah sisi aktif yang terdapat pada permukaan sel N. commune untuk meremediasi ion logam kadmium. Semakin banyak massa fikoremediator maka semakin banyak pula situs aktif yang dapat digunakan untuk meremediasi ion logam kadmium. Pada penelitian ini digunakan berbagai variasi massa, yaitu 0, 1 g; 0,2 g; 0,3 g; 0,4 g; 0,5 g dan 0,6 g. Hasil pengujian pengaruh massa N. commune terhadap efisiensi remediasi dan kapasitas remediasi ion logam berat kadmium oleh N. commune di sajikan pada Gambar 15 dan 16. commit to user




105 100 95 90 85

Cd (II)

80 75 0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Massa N. commune (g)


Gambar 15. Efisiensi Remediasi Cd (II) oleh N. commune Sebagai Fungsi dari Perubahan Massa Fikoremediator (Volume 20 mL, Konsentrasi Ion Kadmium 100 mg/L). 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

Cd (II)

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Massa N. commune (g)

Gambar 16. Kapasitas Remediasi Cd (II) oleh N. commune Sebagai Fungsi dari Perubahan Massa Fikoremediator (Volume 20 mL, Konsentrasi Ion Kadmium 100 mg/L). Dari gambar 15 dan 16 dapat dilihat bahwa kurva efisiensi remediasi dan kapasitas remediasi memilliki pola yang berbeda. Pada Gambar 15 dapat dilihat bahwa semakin banyak massa N. commune yang digunakan maka semakin besar pula efisiensi remediasinya terhadap ion logam kadmium, sedangkan pada Gambar 16 dapat dilihat bahwa kapasitas remedasi ion logam kadmium semakin menurun seiring kenaikan massa N. commune yang commit to user digunakan.



Semakin besar massa fikoremediator maka semakin besar pula efisiensi remediasinya. Hal ini dikarenakan semakin bertambah massa fikoremediator maka semakin bertambah pula jumlah partikel dan luas permukaan N. commune sehingga menambah sisi aktif adsorbsi. Semakin banyak sisi aktif adsorbsi, maka semakin tinggi pula ion kadmium yang dapat diremediasi. Akibatnya efisiensi remediasinya pun semakin meningkat. Efisiensi remediasi ion logam kadmium tertinggi diperoleh pada massa N. commune 0,6 gram, yaitu sebesar 98,94% (Tabel 5). Dengan massa N. commune sebanyak 0,6 gram, hampir diperoleh penyerapan ion kadmium dengan konsentrasi 100 mg/L secara sempurna (mendekati 100%). Remediasi ion logam kadmium terjadi secara optimal pada massa fikoremediator 0,6 gram dengan efisiensi remediasi sebesar 98,94% dan kapasitas remediasi sebesar 3,29 mg/g (Tabel 5).

Tabel 5. Efisiensi Remediasi dan Kapasitas Remediasi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) Pada Variasi Massa Fikoremediator 0,1 – 0,6 gram. Massa (g) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Efisiensi remediasi (%) 84,01 84,74 85,54 92,06 98,78 98,94

Kapasitas remedias (mg/g) 16,802 8,474 5,703 4,603 3,951 3,298

Gambar 16 menunjukkan bahwa semakin banyak massa N. commune yang digunakan maka semakin rendah pula kapasitas remediasinya terhadap ion logam kadmium. Penurunan kapasitas remedisi berturut-turut adalah sebagai berikut: 16,802 mg/g; 8,474 mg/g; 5,702,6 mg/g; 4,603 mg/g; 3,951 mg/g; dan 3,298 mg/g. Menurut Baros et al. (2003) tiap peningkatan massa fikoremediator, selalu diikuti dengan kenaikan efisiensi remediasi dan penurunan kapasitas remediasi. Penurunan kapasitas remediasi dikarenakan terjadi kenaikan sisi aktif, commit to user sehingga akan meningkatkan penyebaran ion logam kadmium. Penyebaran



adsorbsi ion logam kadmium menyebabkan kapasitas adsorbsi per gram N. commune mengalami penurunan.

E. Efisiensi Remediasi Dan Kapasitas Remediasi

Nostoc commune

Terhadap Logam Berat Kadmium (Cd (II)) Pada Kondisi Optimum Penentuan kapasitas adsorbsi dan efisiensi ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan remediasi N. commune terhadap ion logam kadmium pada kondisi optimal. Pada tahap ini digunakan kondisi optimal pada tiap parameter. Dari hasil penelitian diketahui bahwa pH larutan optimal adalah pH 8, waktu kontak optimal yaitu 10 menit, konsentrasi ion logam kadmium optimal sebesar 100 mg/L dan massa N. commune optimal yaitu sebesar 0,6 gram. Hasil perhitungan efisiensi remediasi dan kapasitas remediasi dapat dilihat pada Tabel 6. Tabel 6. Nilai Efisiensi Dan Kapasitas Remediasi N. Commune Terhadap Logam Berat Kadmium (Cd (II)). Ulangan 1 2 3 Rata-rata

Efisiensi remediasi (%) 98,94 98,97 98,84 98,92

Kapasitas Remediasi (mg/g) 3,298 3,299 3,294 3,927

Dari Tabel 6 dapat dilihat bahwa efisiensi remediasi N. commune terhadap ion logam kadmium adalah sebesar 98,92%. Efisiensi adsorbsi menunjukkan besarnya konsentrasi ion logam kadmium yang diremediasi oleh N. commune. Nilai efisiensi adsorbsi ditentukan oleh perubahan konsentrasi ion logam kadmium setelah diremediasi oleh N. commune. Nilai efisiensi 98,92% menunjukkan bahwa N. commune dengan massa 0,6 gram mampu menyerap ion logam kadmium sebesar 98,92% dari larutan logam kadmium. Dari besarnya efisiensi remediasi diketahui bahwa N. commune dengan massa 0,6 gram mampu menyerap ion logam kadmium dengan baik. Hal ini dapat terjadi karena ion logam kadmium berikatan dengan kuat to user sehingga terjadi pembentukancommit kompleks antara ion logam kadmium dengan



gugus fungsi pada dinding adsorben yang bertindak sebagai ligan saat remediasi berlangsung dan pembentukan kompleks tersebut bersifat stabil. Pengikatan ini melibatkan interaksi elektrostatik antara gugus bermuatan negatif pada dinding sel dan kation logam (Apriliani, 2010). Tabel 6 juga menunjukkan bahwa N. commune memiliki kapasitas adsorbsi ion logam kadmium sebesar 3,927 mg/g. Kapasitas adsorbsi menunjukkan besarnya ion logam yang mampu diremediasi oleh per gram N. commune. Nilai kapasitas remediasi. sangat dipengaruhi oleh massa N. commune. Semakin banyak massa N. commune yang digunakan maka semakin banyak pula ion logam yang dapat diremediasi. Namun demikian menurut penelitian Baros et al. (2003), kenaikan massa fikoremediator selalu diikuti dengan tingginya efisiensi remediasi dan rendahnya kapasitas remediasi. Hal ini dikarenakan, semakin banyak massa N. commune yang digunakan maka semakin bertambah sisi aktif dan meningkatkan penyebaran ion logam kadmium. Penyebaran adsorbsi ion logam kadmium menyebabkan kapasitas adsorbsi per gram N. commune tidak maksimal dan nilai kapasitasnya menjadi menurun. N. commune segar memiliki kapasitas remediasi lebih rendah dibanding nilai kapasitas remediasi N. commune kering yaitu sebesar 126,32 mg/g. Penelitian remediasi N. commune kering terhadap ion logam kadmium dilakukan oleh Morsy et al. (2011). Kapasitas remediasi yang tinggi pada penggunaan N. commune kering kemungkinan dikarenakan proses adsorbsi yang berlangsung adalah proses adsorbsi secara fisika, dimana proses adsorbsi yang terjadi tidak melibatkan proses metabolisme sel dan berlangsung secara cepat. Hal ini didukung oleh penelitian Morsy et al. (2010) yang menunjukkan bahwa remediasi ion logam kadmium oleh N. commune kering (dorman) memenuhi tipe isoterm Freundlich. Menurut Handayani dan Sulistiyono (2009), model isoterm adsorbsi Freundlich mengasumsikan bahwa terdapat lebih dari satu lapisan permukaan (multilayer) dan sisi yang bersifat heterogen. Remediasi ion logam kadmium commit user oleh N. commune berlangsung secaratofisiosorpsi (adsorbsi fisika) multilayer.



Perbandingan secara langsung tidak dapat dilakukan karena kedua proses remediasi memiliki parameter penelitian yang berbeda dan kondisi optimal yang berbeda. Remediasi dengan menggunakan N. commune kering memiliki pH optimum pada pH 6 dan memiliki waktu kontak optimal selama 30 menit.

F. Penentuan Isoterm Adsorbsi Isoterm adsorbsi adalah hubungan yang menunjukkan distribusi adsorben antara fasa teradsorpsi pada permukaan adsorben dengan fasa ruah saat kesetimbangan pada temperatur tertentu (Diantariani dkk., 2008). Penentuan tipe isoterm adsorbsi dapat digunakan untuk mengetahui tipe adsorbsi yang terjadi pada N. commune. Menurut Atkins (1999), adsorbsi pada fase padat-cair umunya menganut tipe isoterm adsorbsi Langmuir dan Freundlich. Ikatan yang terjadi antara molekul adsorbat dengan permukaan adsorben dapat terjadi secara fisisorpsi atau kimisorpsi. Fisisorpsi atau adsorbsi fisika adalah adsorpsi yang terjadi akibat gaya interaksi tarikmenarik antara molekul adsorben dengan molekul adsorbat. Adsorpsi ini melibatkan gaya-gaya Van der Wals. Jenis ini cocok untuk proses adsorpsi yang membutuhkan proses regenerasi karena zat yang teradsorpsi tidak larut dalam adsorben tapi hanya sampai permukaan saja. Kimisorpsi atau adsorbsi kimia adalah adsorpsi yang terjadi akibat interaksi kimia antara molekul adsorben dengan molekul adsorbat. Proses ini pada umumnya menurunkan kapasitas dari adsorben karena gaya adhesinya yang kuat sehingga proses ini tidak reversible (Apriliani, 2010). Penentuan isoterm adsorbsi pada penelitian ini digunakan N. commune sebanyak 0,2 gram untuk mengabsorbsi kadmium konsentrasi 100 – 600 mg/L pada kondisi optimum (pH 8 dan waktu kontak 10 menit). Menurut Handayani & Sulistiyono (2009) Penentuan model isoterm adsorbsi ini dibuktikan dengan grafik linierisasi yang baik dan mempunyai harga R2 ≥ 0,9 (mendekati angka 1). Isoterm adsorbsi Langmuir dan Freundlich N. commune commit to user terhadap logam berat kadmium disajikan pada Gambar 17 dan 18.



. 700 600

x/m (mg/g)

500 400 Cd

300

Linear (Cd)

200

y = -41,26x + 604,1 R² = 0,977

100 0 0

5

10

15

C (mg/L)

Gambar 17. Isoterm Langmuir Adsorbsi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh N. commune 3 2,5

Log x/m

2

y = -0,432x + 2,806 R² = 0,879

1,5

Cd 1

Linear (Cd)

0,5 0 -0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

Log C

Gambar 18. Isoterm Freundlich Adsorbsi Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh N. commune Gambar 17 menunjukkan grafik isoterm Langmuir. Terlihat bahwa grafik yang diperoleh adalah grafik linier dengan nilai korelasi (R2) sebesar 0,977. Gambar 14 menunjukkan grafik isoterm Freundlich yang merupakan commit to user grafik linier dengan nilai korelasi (R2) sebesar 0,879. Dari kedua grafik



tersebut diketahui bahwa nilai korelasi pada isoterm langmuir lebih mendekati 1 ( ≥0,90) yaitu sebesar 0,977. Hal ini menunjukkan bahwa datadata yang diperoleh pada penelitian ini sesuai dengan model kesetimbangan adsorbsi Langmuir oleh karena itu dapat dikatakan bahwa persamaan adsorbsi ion Cd (II) oleh N. commune memenuhi persamaan adsorbsi Langmuir. Isoterm Langmuir adalah model adsorbsi yang menggunakan asumsi bahwa permukaan adsorben mempunyai sejumlah situs aktif. Setiap situs aktif dapat menggadsorbsi satu molekul adsorbat dan apabila setiap situs aktif telah mengadsorbsi adsorbat maka adsorben sudah tidak dapat mengadsorbsi lagi. Apabila suatu adsorbsi menganut tipe adsorbsi Langmuir maka adsorbsi berlangsung secara kimiosorpsi monolayer. Namun jika adsorbsi menganut tipe adsorbsi Freundlich maka adsorbsi berlangsung secara Fisiosorpsi multilayer. Adsorbsi kimiosorpsi merupakan proses adsorbsi secara kimia yang terjadi karena adanya interaksi antara situs aktif adsorben dengan adsorbat yang melibatkan ikatan kimia. Ikatan kimia ini hanya terjadi pada lapisan penyerapan tunggal (monolayer adsorption) permukaan sel adsorben (Apriliani, 2010; Purwaningsih, 2009). Pada N. commune pengikatan ion Cd (II) pada permukaan sel adsorben dapat terjadi melalui 2 cara yaitu pengikatan secara langsung oleh permukaan sel dan kapsul N. commune atau EPS (Extracellular Polymere Substance) yang berupa gelatin. Menurut Hariyanto & Sambudi (2010) Gelatin adalah derivat protein dimana glisin merupakan asam amino utama yang menyusun 2/3 dari asam amino penyusunnya, dimana 1/3 nya disusun oleh prolin dan hidroksiprolin. Asam-asam amino ini terikat dengan ikatan peptida membantuk gelatin. Gelatin memiliki sifat dapat berubah secara reversibel dari bentuk sol ke gel, membengkak atau mengembang dalam air, dapat membentuk film dan dapat melindungi sistem koloid (Hariyanto & Sambudi, 2010). Adanya gelatin sebagai selubung lendir (mucilage) yang menyatukan antar filamen menyebabkan terbentuknya struktur kekenyalan pada N. commune segar. Gelatin ini juga yang berperan melindungi sel-sel N. commit to ekstrim. user commune dari kondisi kekeringan yang



Berdasarkan hasil uji Spectofotometer Fourier Infra Red pada penelitian Hariyanto & Sambudi (2010) diketahui bahwa gelatin tersusun dari gugus amina (-NH2) dan gugus hidroksil (-OH). Atom N dari gugus amina dan atom O dari gugus hidroksil inilah yang berperan sebagai situs aktif pengikat ion logam. Hal ini disebabkan karena kedua atom tersebut memiliki elektron bebas yang dapat mengikat proton atau ion logam membentuk suatu kompleks (Laksono, 2008). Menurut Laksono (2008) mekanisme adsorbsi yang terjadi pada antara gugus NH2 dengan ion logam kadmium yang bermuatan positif adalah sebagai berikut: R-NH2

+ Cd2+

R-NH2Cd2+

R-NH3+

+ Cd2+

R-NH2Cd2+ + H+ .......................(7)

.........................(6)

R adalah matriks tempat NH2 terikat, NH2 adalah gugus amina dan Cd2+ adalah ion logam berat kadmium. Ketika reaksi (6) berlangsung elektron bebas dari atom N berinteraksi dengan ion logam. Reaksi (7) memiliki mekanisme yang sama dengan reaksi (6), meskipun gugus NH2 sudah berubah menjadi positif akibat menerima ion H+ dari lingkungan dengan pH asam (protonisasi gugus amino). Interaksi antara ion logam dengan atom N pada reaksi (6) lebih kuat daripada ikatan ion H+ dengan atom N pada reaksi (7). Hal ini disebabkan kekuatan interaksi elektrostatik antara pasangan elektron bebas dari atom N dengan ion polivalen lebih kuat daripada interaksi elektrostatik antara pasangan elektron bebas dari atom N dengan proton monovalen (H+) (Laksono, 2008). Sementara itu, pengikatan ion logam berat pada permukaan sel algae terjadi melalui mekanisme pembentukan kompleks antara ion logam berat dengan gugus fungsional seperti karboksil, amino, sulfihidril, hidroksil dan fosfat yang ada pada permukaan dinding sel. Menurut Apriliani (2010) mekanisme mekanisme adsorbsi yang terjadi pada antara gugus OH dengan ion logam yang bermuatan positif adalah sebagai berikut: commit to user



-R-OH

+ M+

RO-M+ H+ ...............................(8)

-R-OH

+ M2+

RO-M M + 2H+ ...................(9) RO-M

R adalah matriks tempat OH terikat, OH adalah gugus hidroksil dan M adalah ion logam berat. Pada reaksi (8) gugus OH pada pH asam akan mengalami deprotonisasi menjadi RO- (bermuatan negatif). RO- yang terbentuk dapat berikatan dengan ion logam yang bermuatan positif. Reaksi (9) menunjukkan bahwa gugus –OH pada permukaan dapat juga membentuk kluster pada permukaan. Menurut Prasetyadewi (2009) dan Chen & Pan (2005) pada dasarnya proses penyerapan logam berat oleh algae baik itu mikroalgae maupun makroalgae melalui 2 tahapan, yaitu rapid stage dan slow stage. Pada tahapan rapid stage, ion logam diadsorbsi secara langsung oleh permukaan sel dan EPS (Extracellular Polymere Substance) melalui mekanisme pertukaran ion seperti Na, Mg, dan Ca pada dinding sel yang digantikan oleh ion-ion logam berat serta pembentukan kompleks antara ion-ion logam berat dengan gugus fungsional seperti karbonil, karboksil, amino, sulfihidril, hidroksil dan fosfat yang berada pada dinding sel. Pada tahap ini ion logam berat terakumulasi pada permukaan sel agae. Proses pengikatan logam hanya pada permukaan sel, tanpa terdistribusi secara interseluler disebut dengan proses adsorbsi. Tahapan selanjutnya adalah slow stage. Pada tahap ini, ion logam yang terakumulasi di permukaan sel ditranspor melalui membran sel menuju sitoplasma dengan mekanisme active uptake. Pada tahap ini ion logam menjadi

terakumulasi

di

sitoplasma

sebagai

granula

intraseluler.

Bioakumulasi intraselular terjadi karena adanya makromolekul berupa peptida pengikat logam (metal-binding peptida). Pada proses ini ion logam menjadi terdistribusi kedalam bagian sel. Proses penyerapan ion logam berat oleh sel yang terjadi pada permukaan sel dan juga terdistribusi secara commit to user interseluler dapat disebut sebagai proses absorbsi.



Berdasarkan hasil penentuan isoterm adsorbsi, diketahui bahwa proses penyerapan ion Cd (II) oleh N. commune paling kuat terjadi secara kimiosorpsi monolayer, yaitu proses pengikatan ion Cd (II) secara rapid stage ,dimana ion logam berat terikat pada permukaan sel melalui mekanisme pembentukan kompleks, terjadi lebih kuat/lebih dominan dibanding dengan proses slow stage, dimana logam berat terdistribusi secara interseluler dan terakumulasi sebagain granula interseluler. Pengikatan ion Cd (II) secara kimiosopsi pada sisi-sisi aktif permukaan sel N. commune secara monolayer menyebabkan sel algae ini menjadi cepat jenuh dalam mengadsorbsi ion logam berat. Hal ini menyebabkan sel N. commune lebih sedikit dalam menyerap ion Cd (II) dibandingkan jika proses fisiosorpsi multilayer yang lebih kuat/dominan, akibatnya kapasitas remediasinya menjadi lebih kecil. Hal ini dibuktikan dengan penelitian Morsy et al., (2011), dimana proses adsorbsi ion Cd (II) oleh N. commune kering (mati) yang menganut tipe isoterm Freundlich memiliki kapasitas penyerapan lebih besar, yaitu sebesar 126,32 mg/g, sementara pada penelitian ini yang menggunakan N. commune segar yang menganut tipe isoterm Langmuir hanya memiliki kapasitas penyerapan sebesar 3,927 mg/g. Hal ini dikarenakan pada penggunaan N. commune kering proses fisiosorpsi multilayer yaitu proses adsorbsi secara fisika yang dapat terjadi secara multilayer terjadi lebih dominan sehingga sel N. commune dapat menyerap ion Cd (II) lebih banyak dibanding pada adsorbsi kimia yang terjadi secara monolayer.

G. Pengaruh Ion Logam Kadmium Terhadap Koloni dan Struktur Morfologi Sel Nostoc commune Pengamatan struktur morfologi sel N. commune dengan perlakuan ion kadmium dilakukan dengan menggunakan mikroskop cahaya merk Nikon dengan tipe Eclipse E600 yang dilengkapi dengan kamera merk Nikon tipe Coolix L15. Berikut adalah gambaran struktur morfologi N. commune sebagai fungsi dari perubahan berbagai parameter remediasi ion logam kadmium commitmorfologi to user sel N. commune: terhadap warna koloni dan struktur

ht ht

ak

v ht ht ht

v

ht

v

v

v

v

ak

A

B

C

ht

D v

v v

ht v

v

v

ht

ht

E

F

G

Gambar 19. Struktur Morfologi Sel N. commune Pada Perlakuan Berbagai Variasi pH Larutan Ion Kadmium (Cd (II)) Pada Konsentrasi 100 mg/L. Perbesaran 400X Keterangan: A: Kontrol, B:Perlakuan pH 4, C: Perlakuan pH 5, D:Perlakuan pH 6, E: Perlakuan pH 7, F: Perlakuan pH 8, G: Perlakuan pH 9 ht: heterokis, v: sel vegetatif, ak: akinet

63

A

B

E

C

F

D

G

Gambar 20. Perubahan Warna Koloni N. commune Pada Perlakuan Berbagai Variasi pH Larutan Ion Kadmium (Cd (II)) Pada Konsentrasi 100 mg/L. Keterangan: A: Kontrol, B:Perlakuan pH 4, C: Perlakuan pH 5, D:Perlakuan pH 6, E: Perlakuan pH 7, F: Perlakuan pH 8, G: Perlakuan pH 9

64



Gambar 19 menunjukkan dampak berbagai variasi pH larutan ion logam konsentrasi 100 mg/L terhadap struktur morfologi sel N. commune. Nilai pH suatu larutan memiliki peran penting untuk pertumbuhan N. commune. Hal ini berkaitan dengan proses metabolisme sel N. commune. Spesies ini mampu hidup optimal pada pH 6 – 7 (Whitton & Potts, 2000). Spesies ini cenderung hidup pada pH netral dan tidak dapat hidup pada pH terlalu asam (di bawah pH 4) (Wahyudewi, 2009). Dari hasil fotomikroskopi diatas dapat dilihat bahwa tidak terjadi perubahan pada struktur morfologi sel N. commune. Trikoma N. commune tersusun dari sel vegetatif berbetuk bulat berwarna hijau yang tersusun rapat antar selnya, dengan heterokis yang berwarna lebih jernih yang berada di antara sel vegetatif atau di ujung trikoma. Keberadaaan sel akinet hanya ditemukan sedikit sekali pada preparat ini. Akinet yang sedikit atau bahkan tidak ditemukan dalam preparat kemungkinan dikarenakan akinet telah berkecambah menjadi filamen-filamen baru selama proses rehidrasi. Tidak ditemukannya akinet selama proses remediasi tidak berdampak secara langsung pada proses remediasi, sebab akinet hanya berperan sebagai spora istirahat pada kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan. Gambar 20 menunjukkan dampak logam berat kadmium (Cd (II)) terhadap perubahan warna koloni N. commune. Dari Gambar 20 dapat dilihat bahwa pada kontrol, pH 7, pH 8, dan pH 9 tampak koloni N. commune yang berwarna hijau segar, sedangkan pada pH 4, pH 5 dan pH 6 tampak koloni N. commune berwarna kecoklatan. Koloni dari N. commune mengalami perubahan warna dari hijau menjadi berwarna agak kecoklatan pada pH 4, 5, dan 6. Hal ini disebabkan bahwa pH asam terjadi reaksi hidrolitik yang mengakibatkan

degradasi

klorofil

dan

membentuk

warna

coklat

(phaeophytin) (Ramdhan dan Handjani, 2008). Koloni N. commune yang berwarna hijau dan tidak adanya kerusakan sel pada pH 7-9 menandakan bahwa pH 7-9 merupakan rentang pH dimana N. commune dapat hidup dengan optimal. Dengan demikian dapat diketahui bahwa perubahan pH commit to user larutan dapat mempengaruhi perubahan warna koloni N. commune.

Tabel 7. Variabel Pengamatan Koloni dan Struktur Morfologi Sel N. commune Pada Berbagai Variasi pH Parameter

kontrol


b. Susunan sel 3. Sel vegetatif 4. Akinet 5. Heterokis 6. Kerusakan sel vegetatif Nekrosis Keterangan: Tersusun rapat Sedikit renggang Renggang Berlepasan

(-) (+) (++) (+++)

Perlakuan pH 6 7 Coklat Hijau

Hijau

4 Coklat

5 Coklat

8 Hijau

9 Hijau

Filamen tidak bercabang







Tersusun rapat

rapat

rapat

rapat

rapat

rapat

rapat

Berbentuk bulat hijau ada ada -

bulat hijau

bulat hijau

bulat hijau Tidak ada Tidak ada -

bulat hijau

bulat hijau

bulat hijau

Tidak ada ada -

ada Tidak ada -

Tidak ada ada -

Tidak ada ada -

Tidak ada ada -

: tidak ada sel nekrosis : sedikit, 1-5 sel/bidang nekrosis : sedang, 5-10 sel/bidang nekrosis : banyak, >10 sel/bidang nekrosis

66



Dari Tabel 7 dapat dilihat bahwa perlakuan berbaga variasi pH pada tidak ditemukan kerusakan sel N. commune berupa nekrosis sel vegetatif. Menurut Lu (1997), degenerasi merupakan kerusakan reversibel, yaitu sel dapat kembali normal apabila penyebabnya dapat diatasi. Kerusakan ini disebabkan karena sel tidak mampu mempertahankan homeostasis ionik dan cairan dalam sel. Hal tersebut mengakibatkan terjadinya akumulasi air di dalam sel sehingga sel tampak membengkak. Nekrosis merupakan kematian sel yang dikarenakan adanya paparan agen toksik dalam jumlah yang tidak dapat ditolerir oleh sel. Hal tersebut mengakibatkan penghancuran sel (lisis). Nekrosis merupakan kerusakan sel yang bersifat ireversibel atau tidak dapat balik (Kumar & Robbins 2007). Dari penjelasan di atas diketahui bahwa tidak terjadi perubahan atau kerusakan struktur morfologi sel N. commune pada variasi pH larutan 4-9. Hal ini menunjukkan bahwa tidak adanya peran kerusakan sel yang menurunkan kemampuan remediasi ion logam kadmium. Dengan demikian kemampuan remediasi N. commune tergantung seutuhnya pada pengikatan ion logam kadmium dengan sisi aktif dari N. commune. Pada pH asam terjadi kompetisi antara ion logam dengan proton yang mengakibatkan berkurangnya kemampuan remediasi N. commune terhadap ion kadmium. Sementara itu pada pH basa, ion kadmium akan membentuk endapan hidroksida yang menyebabkan berkurangnya kelarutan ion kadmium seingga menurunkan kemampuan N. commune dalam mengikat ion kadmium.

commit to user

ht

ht ak ht

v

v

ht

ht

v

v

v ht

A

B

C

D

ht

v

ht

ht

v

v

ht

v ht

v

ht

ht v v

E

v

F

G

H

Gambar 21. Struktur Morfologi Sel N. commune Pada Perlakuan Berbagai Variasi Waktu Kontak Pada Larutan Kadmium Konsentrasi 100 mg/L dan pH 8. Perbesaran 400x. Keterangan: A: Kontrol, B: Perlakuan lama kontak 5 menit, C: Perlakuan lama kontak 10 menit, D: Perlakuan lama kontak 20 menit, E: Perlakuan lama kontak 30 menit, F: Perlakuan lama kontak 40 menit, G: Perlakuan lama kontak 50 menit, H: Perlakuan lama kontak 60 menit ht: heterokis, v: sel vegetatif, ak: akinet

68

A

E

B

F

C

G

D

H

Gambar 22. Perubahan Warna Koloni N. commune Pada Perlakuan Berbagai Variasi Waktu Kontak dengan Larutan Kadmium Pada Konsentrasi 100 mg/L dan pH 8 Keterangan: A: Kontrol, B: Perlakuan lama kontak 5 menit, C: Perlakuan lama kontak 10 menit, D: Perlakuan lama kontak 20 menit, E: Perlakuan lama kontak 30 menit, F: Perlakuan lama kontak 40 menit, G: Perlakuan lama kontak 50 menit, H: Perlakuan lama kontak 60 menit

69



Gambar 21 menunjukkan dampak berbagai variasi waktu kontak N. commune dengan larutan logam kadmium konsentrasi 100 mg/L pada pH 8 terhadap struktur morfologi sel N. commune. Hasil fotomikroskopi menunjukkan tidak terjadinya perubahan struktur morfologi sel pada N. commune terhadap berbagai variasi waktu kontak dengan ion logam kadmium konsentrasi

100

mg/L.

Terlihat

pada

keseluruhan

fotomikroskopi

menunjukkan trikoma yang tersusun dari sel vegetatif berbentuk bulat berwarna hijau dengan heterokis di ujung atau di antara sel vegetatif. Pada fotomikroskopi preparat ini tidak ditemukan keberadaan sel akinet. Hal ini dapat disebabkan karena sel akinet telah berkecambah membentuk filamenfilamen baru. Mengingat bahwa sebelum digunakan untuk remediasi logam berat kadmium (Cd (II)) N. commune disimpan dalam kondisi dorman (kering), sehingga ketika terjadi rehidrasi di tahap persiapan menyebabkan akinet yang berperan sebagai spora istirahat mulai berkecambah menjadi filamen-filamen baru. Gambar 22 menunjukkan pengaruh berbagai variasi lama kontak N. commune dengan larutan kadmium konsentrasi 100 mg/L pada pH 8 terhadap perubahan warna koloni N. commune. Dari Gambar 22 tersebut terlihat bahwa pada perlakuan waktu kontak 10 - 60 menit koloni N. commune tampak berwarna hijau. Tidak terjadi perubahan warna koloni N. commune setelah terpapar larutan kadmium konsetrasi 100 mg/L dengan pH 8 pada berbagai variasi lama kontak. Warna koloni N. commune yang terpapar logam kadmium konsentrasi 100 mg/L tetap berwarna hijau sama seperti warna N. commune yang tidak terpapar logam kadmium (Cd (II)) (Kontrol). Dengan demikian diketahui bahwa variasi lama waktu kontak dengan larutan kadmium konsentrasi 100 mg/L pada pH 8 tidak mempengaruhi perubahan warna koloni N. commune.

commit to user

Tabel 8. Variabel Pengamatan Koloni dan Struktur Morfologi Sel N. commune Pada Berbagai Variasi Waktu Kontak Parameter

kontrol


b. Susunan sel 3. Sel vegetatif 4. Akinet 5. Heterokis 6. Kerusakan sel vegetatif Nekrosis Keterangan: Tersusun rapat Sedikit renggang Renggang Berlepasan

(-) (+) (++) (+++)

Hijau

5 menit Hijau

10 menit Hijau

Perlakuan waktu kontak 20 menit 30 menit 40 menit Hijau Hijau Hijau









Tersusun rapat Berbentuk bulat hijau ada ada -

rapat

rapat

rapat

rapat

rapat

rapat

rapat

bulat hijau

bulat hijau Tidak ada ada -

bulat hijau

bulat hijau bulat hijau

bulat hijau

bulat hijau

Tidak ada Tidak ada -

Tidak ada ada -

Tidak ada ada -

Tidak ada ada -

Tidak ada ada -

Tidak ada ada -

50 menit Hijau

60 menit Hijau


71



Dari Tabel 8 dapat dilihat bahwa perlakuan berbagai variasi waktu kontak tidak ditemukan kerusakan sel N. commune berupa nekrosis sel vegetatif. Nekrosis merupakan kematian sel yang dikarenakan adanya paparan agen toksik dalam jumlah yang tidak dapat ditolerir oleh sel. Hal tersebut mengakibatkan penghancuran sel (lisis). Nekrosis merupakan kerusakan sel yang bersifat ireversibel atau tidak dapat balik (Kumar & Robbins, 2007). Dengan demikian dapat diketahui bahwa penurunan remediasi ion logam kadmium setelah menit ke-10 bukan dikarenakan kerusakan struktur morfologi sel N. commune melainkan setelah mencapai waktu kontak optimum (10 menit) terjadi proses desorpsi, yaitu kondisi dimana ion logam kadmium yang sudah berikatan dengan permukaan sel N. commune ada yang terlepas kembali. waktu kontak optimum adalah titik dimana gugus aktif menjadi jenuh oleh ion logam. Menurut Wijayanti (2009) dalam Nurhasni dkk. (2013) pada permukaan adsorben yang telah jenuh atau mendekati jenuh terhadap adsorbat, maka dapat terjadi 2 hal yaitu: 1) terbentuk lapisan adsorbsi kedua dan seterusnya diatas adsorbat yang telah terikat di permukaan, gejala ini disebut adsorbsi multilayer. 2) Tidak terbentuk lapisan kedua dan seterusnya sehingga adsorbat yang belum teradsorbsi berdifusi keluar pori dan kembali ke arus fluida. Oleh karena itu pada kondisi jenuh (setelah mencapai kondisi setimbang), dimana hampir seluruh permukaan N. commune berikatan dengan ion logam kadmium yang ada dapat terjadi proses pelepasan kembali ion logam yang teradsorbsi (desorpsi). Proses desorpsi dapat terjadi jika ikatan antara ion logam dengan fikoremediator N. commune (secara fisika) menjadi semakin lemah sehingga ion logam kadmium dengan mudah terlepas kembali ke dalam larutan (Widihati, dkk., 2012). Terlepasnya ion logam kadmium kedalam larutan menyebabkan menurunnya efisiensi remediasi dan kapasitas remediasi.

. commit to user

ht ak ht

v

v

ht

v

ht

v

A

B

C

D

v

v

v

E F G Gambar 23. Struktur Morfologi Sel N. commune Pada Perlakuan Berbagai Variasi Konsentrasi Larutan Kadmium dengan pH 8 dan Lama Kontak 10 menit. Perbesaran 400x. Keterangan: A: Kontrol, B: Perlakuan konsentrasi 100 mg/L, C: Perlakuan konsentrasi 200 mg/L, D: Perlakuan konsentrasi 300 mg/L, E: Perlakuan konsentrasi 400 mg/L, F: Perlakuan konsentrasi 500 mg/L, G: Perlakuan konsentrasi 600 mg/L ht: heterokis, v: sel vegetatif, ak: akinet.

73

A

B

E

C

F

D

G

Gambar 24. Perubahan Warna Koloni N. commune Pada Perlakuan Berbagai Variasi Konsentrasi Larutan Kadmium dengan pH 8 dan Lama Kontak 10 menit. Keterangan: A: Kontrol, B: Perlakuan konsentrasi 100 mg/L, C: Perlakuan konsentrasi 200 mg/L, D: Perlakuan konsentrasi 300 mg/L, E: Perlakuan konsentrasi 400 mg/L, F: Perlakuan konsentrasi 500 mg/L, G: Perlakuan konsentrasi 600 mg/L

74



Gambar 23 menunjukkan pengaruh berbagai variasi konsentrasi larutan logam kadmium terhadap struktur morfologi sel N. commune. Dari fotomikroskopi di Gambar 23 dapat dilihat bahwa struktur morfologi sel N. commune mulai mengalami kerusakan dimulai pada konsentrasi 200 mg/L. Pada konsentrasi 100 mg/L dapat dilihat bahwa trikoma N. commune masih tersusun dari sel-sel vegetatif berbentuk bulat dan tersusun rapat dengan sel heterokis yang berada diantaranya. Trikoma berbentuk filamen. Kondisi ini menunjukkan bahwa ion logam konsentrasi 100 mg/L masih mampu ditoleransi oleh N. commune. Hal ini sesuai dengan pernyataan Rai et.al. (1990) yang menyatakan logam berat akan bersifat toksik pada algae jika terdapat dalam konsentrasi yang tinggi. Namun, pada konsentrasi rendah, logam berat akan ditoleransi oleh algae. Sementara itu, pada konsentrasi 200 300 mg/L tampak trikoma tersusun sedikit renggang dikarenakan terdapat sedikit sel (1 – 5 sel/bidang) yang mengalami nekrosis. Pada konsentrasi 400 - 500 mg/L tampak trikoma tersusun renggang yang dikarenakan ada sejumlah sel (>5 – 10 sel/bidang) yang mengalami nekrosis). Pada konsentrasi 600 mg/L tampak trikoma tersusun berlepasan yang dikarenakan banyak sel (>10 sel/bidang)yang mengalami nekrosis. Gambar 24 menunjukkan pengaruh paparan berbagai variasi konsentrasi larutan logam kadmium terhadap perubahan warna koloni N. commune. Dari gambar 24 dapat dilihat bahwa terjadi perubahan warna koloni N. commune dari hijau menjadi cokelat pada paparan logam berat kadmium konsentrasi 300 mg/L– 600 mg/L. Paparan logam kadmium konsentrasi 100 mg/L dan 200 mg/L tidak menyebabkan perubahan warna koloni N. commune. Perubahan warna koloni N. commune disebabkan karena berkurangya pigmen klorofil pada sel. Menurut Rai et al. (1990), Semakin meningkatnya konsentrasi logam berat kadmium akan menyebabkan semakin menurunnya jumlah klorofil pada sel. Toksisitas kadmium menyebabkan lisisnya dinding sel dan kerusakan pada membran tilakoid sehingga berakibat pada degradasi pigmen klorofil. Menurut Ramdhan dan Handjani (2008), degradasi klorofil commit to user coklat (phaeophytin). Hal ini akan menyebabkan pembentukan warna



disebabkan karena terlepasnya Mg dari struktur klorofil sebagai akibat toksisitas dari logam kadmium. Jika mengadung atom Mg maka klorofil akan berwarna hijau, sedangkan yang tidak memiliki ion Mg akan berwarna cokelat seperti minyak zaitun. Dengan demikian dapat diketahui bahwa paparan konsentrasi logam kadmium memberikan pengaruh perubahan warna koloni N commune. Paparan logam kadmium pada konsentrasi tinggi dapat merubah warna koloni dari N. commune. Selain perubahan warna, paparan logam kadmium menyebabkan koloni N. commune memiliki konsistensi yang lebih lunak sehingga lebih mudah robek dibandingkan dengan N. commune yang belum terpapar logam berat kadmium. Secara normal, N. commune yang tidak terpapar logam berat kadmium memiliki struktur koloni yang kenyal dan tidak mudah robek. Perubahan warna dan tingkat kekenyalan koloni dapat digunakan untuk membedakan N. commune yang telah terpapar logam kadmium dengan konsentrasi tinggi dengan yang belum terpapar. Koloni N. commune yang terpapar logam berat kadmium secara umum lebih lunak sehingga mudah sobek dan pada konsentrasi yang sangat tinggi dapat terjadi perubahan warna koloni menjadi cokelat terang hingga cokelat gelap. Sementara itu, pada N. commune yang tidak terpapar logam kadmium memiliki koloni yang berwarna hijau segar, kenyal dan tidak mudah sobek. Deskripsi untuk membedakan koloni N. commune yang telah terpapar logam dan yang belum terpapar logam berat kadmium menjadi penting sebab N. commune selain dimanfaatkan sebagai fikoremediator juga dimanfaatkan sebagai bahan makanan.

commit to user

Tabel 9. Variabel Pengamatan Koloni dan Struktur Morfologi Sel N. commune Pada Berbagai Variasi Konsentrasi Parameter 1. Warna Koloni 2. Trikoma a. Bentuk trikoma

b. Susunan sel 3. Sel vegetatif

kontrol Hijau

100 mg/L Hijau

Perlakuan konsentrasi 200 mg/L 300 mg/L 400 mg/L Hijau-kecoklatan cokelat cokelat

500 mg/L cokelat

600 mg/L cokelat

Sebagian Filamen, sebagian trikoma tidak beraturan renggang

Sedikit Filamen, banyak trikoma tidak beraturan renggang

Trikoma tidak beraturan

berlepasan

bulat cokelat Tidak ada Tidak ada

bulat cokelat Tidak ada Tidak ada

++

+++




Filamen, sedikit trikoma tidak beraturan

Tersusun rapat

rapat

Sedikit renggang

Berbentuk bulat hijau ada ada

bulat hijau

bulat hijau

Sedikit renggang bulat hijau

bulat hijau

Tidak ada ada

Tidak ada Tidak ada

Tidak ada Tidak ada

Tidak ada Tidak ada

-

-

4. Akinet 5. Heterokis 6. Kerusakan sel vegetatif Nekrosis Keterangan: Tersusun rapat (-) Sedikit renggang (+) Renggang (++) Berlepasan (+++)

+

+

++


77



Dari Tabel 9 dapat dilihat bahwa pada konsentrasi 200 mg/L – 600 mg/L tampak adanya perubahan struktur morfologi sel N. commune. Fotomikroskopi N. commune pada konsentrasi 200 mg/L – 600 mg/L menunjukkan adanya susunan trikoma yang mulai tidak beraturan dan juga kematian sel vegetatif (nekrosis). Nekrosis menyebabkan sel-sel vegetatif menjadi lisis sehingga tampak rongga diantara dua sel vegetatif yang ditunjukkan oleh tanda panah pada Gambar 23. Kerusakan sel bertambah seiring dengan peningkatan konsentrasi ion logam kadmium. Menurut Rai et al. (1990), logam berat seperti kadmium apabila terdapat dalam konsentrasi tinggi akan menghambat pertumbuhan algae dengan menghambat proses fotosintesis, proses fiksasi nitrogen dan proses pengambilan nutrien. Toksisitas kadmium pada algae terjadi pada membran sel, dimana ion logam kadmium akan teradsorbsi kedalam sel menggantikan ion K+. Hal ini menyebabkan terganggunya proses pompa ion Na+/ K+ yang berakibat pada terganggunya homeostasis ionik dan cairan dalam sel. Terganggunya homeostasis ionik dapat menyebabkan pembengkakan seluler (degenerasi) sehinga mengakibatkan kerusakan membran sel. Berdasarkan hasil penelitian Rai et al. (1990), kerusakan membran sel akan meningkatkan permeabilitas membran sel sehingga menyebabkan ion logam akan lebih mudah masuk ke dalam sel. Akibatnya ion logam yang bersifat toksis terakumulasi dalam sel dengan konsentrasi tinggi dan menyebabkan kematian sel. Hal ini didukung oleh pernyataan Kumar et al. (2007) bahwa kerusakan membran sel sebenarnya bersifat reversibel yaitu sel dapat kembali normal apabila penyebab degenerasinya dapat diatasi. Namun apabila penyebab degenerasi ini tidak dapat diatasi, dalam hal ini adalah ion logam kadmium yang dihilangkan, maka akan mengakibatkan kematian sel (nekrosis) (Burkit et al., 1996). Berdasarkan analisis Tabel 9 diatas, kerusakan sel pada trikoma N. commune dapat digolongkan menjadi beberapa tingkatan sebagai berikut:

commit to user

Tabel 10. Penggolongan Tingkat Kerusakan Trikoma N. commune Tingkat Normal

Deskripsi 1. Trikoma berupa filamen yang tidak bercabang 2. Trikoma tersusun rapat dari sel vegetatif yang berbentuk bulat dan berwarna

Perlakuan Kontrol dan Konsentrasi 100 mg/L

hijau dengan akinet dan heterokis yang berada diantara atau diujungnya. 3. Trikoma tersusun rapat Tingkat 1

1. Trikoma berupa filamen yang tidak bercabang

Konsentrasi 200 mg/L

2. Trikoma tersusun dari sel-sel vegetatif yang berbentuk bulat berwarna hijau dengan akinet dan heterokis yang berada diantaranya atau diujungnya 3. Terdapat sedikit sel vegetatif yang lisis/hancur sehingga trikoma tampak tersusun sedikit renggang. Tingkat 2

1. Trikoma berbentuk filamen yang tidak bercabang, dengan sedikit trikoma


yang tersusun tidak beraturan. 2. Trikoma terdiri dari sel-sel vegetatif yang berbentuk bulat berwarna hijau dengan akinet dan heterokis yang berada diantaranya atau diujungnya 3. Terdapat sedikit sel vegetatif yang lisis/hancur sehingga trikoma tampak tersusun sedikit renggang.

79

Tingkat 3

1. Trikoma sebagian berbentuk filamen yang tidak bercabang dan sebagian


tersusun tidak beraturan. 2. Trikoma terdiri dari sel-sel vegetatif yang berbentuk bulat berwarna hijau dengan akinet dan heterokis yang berada diantaranya atau diujungnya 3. Terdapat sel vegetatif yang lisis/hancur dalam jumlah sedang, sehingga trikoma tampak tersusun renggang. Tingkat 4

1. Trikoma tersusun tidak beraturan dengan sedikit trikoma berbentuk filamen 2. Trikoma terdiri dari sel-sel vegetatif yang berbentuk


bulat berwarna

kecoklatan dengan akinet dan heterokis yang berada diantaranya atau diujungnya 3. Terdapat sel vegetatif yang lisis/hancur dalam jumlah sedang, sehingga trikoma tampak tersusun renggang. Tingkat 5

1. Trikoma tersusun tidak beraturan


2. Trikoma terdiri dari sel-sel vegetatif yang berbentuk bulat berwarna coklat dengan akinet dan heterokis yang berada diantaranya atau diujungnya 3. Terdapat sel vegetatif yang lisis/hancur dalam jumlah banyak, sehingga trikoma tampak seperti berlepasan

80



Dari Tabel 10 dapat dilihat bahwa, pada N. commune yang terpapar logam kadmium pada konsentrasi 100 mg/L masih tergolong normal. Hal ini disebabkan deskripsi trikoma pada konsentrasi ini sesuai dengan deskripsi morfologi sel yang normal. N. commune yang terpapar logam kadmium pada konsentrasi 200 mg/L mengalami kerusakan sel tingkat 1. N. commune yang terpapar logam kadmium pada konsentrasi 300 mg/L mengalami kerusakan sel tingkat 2. N. commune yang terpapar logam kadmium pada konsentrasi 400 mg/L mengalami kerusakan sel tingkat 3. N. commune yang terpapar logam kadmium pada konsentrasi 500 mg/L mengalami kerusakan sel tingkat 4. N. commune yang terpapar logam kadmium pada konsentrasi 600 mg/L mengalami kerusakan sel tingkat 5. Dengan demikian, diketahui bahwa pada konsentrasi ion logam kadmium yang semakin tinggi, maka kerusakan sel yang terjadi juga semakin tinggi. Hal ini ditunjukkani dengan tingkat kerusakan yang semakin tinggi terhadap paparan logam berat kadmium pada konsentrasi yang semakin tinggi. Hal ini sesuai dengan hasil perhitungan kapasitas remediasinya, yaitu pada konsentrasi ion logam yang semakin tinggi maka kapasitas remediasi mengalami penurunan. Penurunan kapasitas remediasi disebabkan karena berkurangnya sisi aktif dari permukaan N. commune karena kerusakan sel yang terjadi. Hal ini menyebabkan semakin banyak ion logam kadmium yang tidak dapat diremediasi, akibatnya jumlah ion kadmium yang ditemukan pada fase ruah sangat tinggi.

commit to user

ht

v

ak

v

ht

v ht

v

v

A

v

B

ht

v

C

D

ht v v

v v

v v

E F G Gambar 25. Struktur Morfologi Sel N. commune Pada Perlakuan Berbagai Variasi Massa Fikoremediator dalam Larutan Kadmium dengan pH 8 dan Lama Kontak 10 menit. Perbesaran 400x. Keterangan: A: Kontrol, Perlakuan massa N. commune 0,1 g, B:Perlakuan massa N. commune 0,2 g, C: Perlakuan massa N. commune 0,3 g, D: Perlakuan massa N. commune 0,4 g, E: Perlakuan massa N. commune 0,5 g, F: Perlakuan massa N. commune 0,6 g ht: heterokis, v: sel vegetatif, ak: akinet,

82

A

B

C

D

E F G Gambar 26. Perubahan Warna Koloni N. commune Pada Perlakuan Berbagai Variasi Massa Fikoremediator dalam Larutan Kadmium dengan pH 8 dan Lama Kontak 10 menit. Keterangan: A: Kontrol, Perlakuan massa N. commune 0,1 g, B:Perlakuan massa N. commune 0,2 g, C: Perlakuan massa N. commune 0,3 g, D: Perlakuan massa N. commune 0,4 g, E: Perlakuan massa N. commune 0,5 g, F: Perlakuan massa N. commune 0,6 g

83



Gambar 25 menunjukkan dampak berbagai variasi massa N. commune pada remediasi ion logam konsentrasi 100 mg/L terhadap struktur morfologi N. commune. Hasil fotomikroskopi menunjukkan tidak terjadinya perubahan struktur morfologi N. commune terhadap berbagai variasi massa. Hal ini dikarenakan pada percobaan ini digunakan konsentrasi 100 mg/L yang merupakan konsentrasi ion logam kadmium yang masih mampu ditoleransi oleh N. commune tanpa menimbulkan dampak toksisitas. Dari Gambar 25 terlihat bahwa trikoma N. commune tersusun dari sel vegetatif berbentuk bulat hijau yang terusun rapat membentuk struktur filamen dengan heterokis yang berada diantara sel atau di ujung filamen. Pada preparat ini tidak ditemukan adanya akinet. Hal ini dikarenakan akinet yang berperan sebagai spora istirahat telah berkecambah menjadi filamen-filamen baru pada proses rehidrasi. Gambar

26

menunjukkan

pengaruh

berbagai

variasi

massa

fikoremediator pada larutan kadmium konsentrasi 100 mg/L pada pH 8 dengan lama kontak 10 menit terhadap perubahan warna koloni N. commune. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa tidak terjadi perubahan warna koloni N. commune setelah terpapar larutan kadmium konsetrasi 100 mg/L pH 8 dengan lama kontak 10 menit pada berbagai variasi massa N. commune. Warna koloni N. commune yang terpapar logam kadmium konsentrasi tetap berwarna hijau sama seperti warna N. commune yang tidak terpapar logam kadmium (Cd (II)). Hal tersebut dikarenakan pada percobaan ini digunakan konsentrasi 100 mg/L yang merupakan konsentrasi ion logam kadmium yang masih mampu ditoleransi oleh N. commune tanpa menimbulkan dampak toksisitas. Dengan demikian diketahui bahwa massa fikoremediator tidak mempengaruhi perubahan struktur morfologi koloni N. commune.

commit to user

Tabel 11. Variabel Pengamatan Koloni dan Morfologi Sel N. commune Pada Berbagai Variasi Massa Parameter

kontrol


3. Sel vegetatif 4. Akinet 5. Heterokis 6. Kerusakan sel vegetatif Nekrosis Keterangan: Tersusun rapat Sedikit renggang Renggang Berlepasan

(-) (+) (++) (+++)

0,1 g Hijau

0,2 g Hijau

Filamen tidak bercabang Tersusun rapat Berbentuk bulat hijau ada ada


Filamen tidak bercabang rapat


rapat


bulat hijau

bulat hijau

Tidak ada ada

-

-

Hijau

b. Susunan sel

Perlakuan massa 0,3 g 0,4 g Hijau Hijau

0,5 g Hijau

0,6 g Hijau

rapat



bulat hijau

bulat hijau

bulat hijau

bulat hijau

Tidak ada ada

Tidak ada Tidak ada

Tidak ada ada

Tidak ada ada

Tidak ada ada

-

-

-

-

-


85



Dari tabel 11 dapat diihat bahwa

perlakuan berbaga variasi massa

fikoremediator tidak ditemukan kerusakan sel N. commune berupa nekrosis sel vegetatif. Dengan demikian dapat diketahui bahwa penurunan kapasitas remediasi ion logam kadmium seiring bertambahnya massa N. commune bukan dikarenakan kerusakan struktur morfologi sel N. commune melainkan karena terjadinya kenaikan sisi aktif, sehingga akan meningkatkan penyebaran ion logam kadmium. Penyebaran adsorbsi ion logam kadmium menyebabkan kapasitas adsorbsi per gram N. commune mengalami penurunan.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan Dari hasil pengamatan dan analisis yang telah dilakukan dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut: 1. Kondisi optimal remediasi ion logam kadmium oleh N. commune Vaucher Ex Bornet & Flahault diperoleh pada pH 8, waktu kontak 10 menit, konsentrasi ion logam kadmium sebesar 100 mg/L dan massa N. commune sebanyak 0,6 gram. 2. Jamur Selo (Koloni N. commune Vaucher ex Bornet & Flahault) segar memiliki kemampuan yang baik dalam meremediasi logam ion kadmium yang ditandai dengan nilai efisiensi remediasi sebesar 98,92% dan kapasitas remediasi sebesar 3,927 mg/g. Proses adsorbsi logam berat kadmium (Cd (II)) oleh N. commune Vaucher ex Bornet & Flahault segar memenuhi persamaan Isoterm adsorbsi Langmuir dengan persamaan Y =-41,26x + 604,1. 3. Struktur morfologi sel N. commune tidak menunjukkan kerusakan setelah terpapar logam berat kadmium (Cd (II)) pada konsentrasi 100 mg/L dengan berbagai variasi pH, waktu kontak, dan massa fikoremediator. Namun demikian, struktur morfologi sel N. commune menunjukkan kerusakan berupa nekrosis sel vegetatif setelah terpapar logam kadmium dengan konsentrasi tinggi yaitu 200 mg/L – 600 mg/L yang juga ditandai dengan perubahan koloni dari warna hijau menjadi cokelat (Gambar 23 – 24).

commit to user

87



B. Saran Berdasarkan hasil penelitian dan simpulan, maka dapat disarankan: 1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai klasifikasi Nostoc commune Vaucher Ex Bornet & Flahault secara molekuler. 2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai kandungan logam berat kadmium (Cd (II)) pada sel N. commune dengan metode FAAS. 3. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai peningkatan konsentrasi ion Cd (II) terhadap kerusakan struktur sel N. commune yang ditinjau dari segi histologi sel. 4. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai aplikasi potensi N. commune sebagai fikoremediator ion logam kadmium dalam limbah simulasi

sebelum

diaplikasikan

pada

limbah

industri

untuk

mengetahui metode yang tepat untuk mengaplikasikan potensi N. commune sebagai fikoremediator logam berat kadmium. 5. Perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui efisiensi remediasi dan kapasitas remediasi N. commune Vaucher ex Bornet & Flauhault terhadap logam-logam berat lainnya

commit to user


digilib.uns.ac.id

DAFTAR PUSTAKA

Afrianita, R., Y. Dewilda & R. Fitri. 2013. “Efisiensi Dan Kapasitas Penyerapan Fly Ash Sebagai Adsrben Dalam Penyisihan Logam Timbal (Pb) Limbah Cair Industri Percetakan Di Kota Padang”. Jurnal Teknik Lingkungan UNAND, 10 (1). Pp. 2-10. Apriliani, A. 2010. Pemanfaatan Arang Ampas Tebu Sebagai Adsorben Ion Logam Cd, Cr, Cu Dan Pb Dalam Air Limbah. Skripsi. Program Studi Kimia. Fakultas Sains dan Teknologi. Universitas Negeri Syarif Hidayatullah. Jakarta Arifin, B. 2003. Suatu Tinjauan Adsorben Murahan Untuk Menghilangkan Logam Berat. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia. Hal 38-44. Agency for Toxic Substance and Disease Registry (ATSDR). 1999. Toxicological Profil For Cadmium. Division of Toxicology. Atlanta. Ariono, D. 1996. “Bioremediasi Logam Berat di Lingkungan Perairan Dengan Bantuan Mikrobia”. Jurnal Biota. Vol 1 (2). Pp. 23-25. Atkins, P. W. 1999. Kimia Fisika 2. Erlangga. Jakarta. Barros, J. L. M., G. R. Maedo, M. M. L. Duarte, E. P. Silva & Lobato. 2003. “Bisorbtion Cadmium Using The Fungus Aspergillus niger. Braz”. Journal of Chemistry, Vol 20. Pp. 1-17. Black, J. G. 2008. Microbiology. 7th edition. John Willey & sons, Inc. Asia. Bouterfas, R., M. Belkoura and A. Dauta. 2002. “Light And Temperatur Effect On The Growth Rate Of Three Freshwater Algae Isolated From Eutrophic Lake”. Jurnal Hydrobiologia. 489: 207-217. Burkitt, H. G., A. Stefan, J. S. Lowe & B. Young. 1996. Wheater’s Basic Histopathology. 3rd Ed. Churchill Livingstone. New York. Pp. 2 – 6 Campbell, N. A., J. B. Reece, & L. G. Mitchell. 2002. Biologi. Edisi 5. Jilid 1. commit to 126-128. user Penerbit Erlangga. Jakarta. Hal.

89



Castenholz, R. M. & J. B. Waterbury. 1989. “Oxygenic Photosyntesis Bacteria”. Bergeys’s Manual Of Systematic Bacteriology. Vol 3. Pp. 1710-1789. Chen, H., Pan, C. 2005. “Bio Remediation Potential Of Spirulina: Toxicity And Biosorption Studies Of Lead”. Journal of Zhejiang University. 6(3):171-174. Cotton, F. A & G. Wilkinson. 1986. Kimia Dasar Anorganik. UI Press. Jakarta Crawford, R. L & D. L. Crawford. 1996. Bioremediation: Principles and Application. Cambridge University Press. New York. Pp. 312- 330. Darmono, 1995. Logam Dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup.UI Press. Jakarta. Darmono. 1999. Kadmium (Cd) Dalam Lingkungan dan Pengaruhnya Terhadap Kesehatan dan Produktivitas Ternak. Wartazoa. Vol 8 (1). Dembitsky, V. M. & T. Rezanka. 2005. “Metabolite Produced by Nitrogen-Fixing Nostoc species”. Folia Microbiology. Vol 5 (5). Pp. 363-391. Diantariani, N. P., I. W. Sudiarta, & N. K. Elantiani. 2008. “Proses Biosorpsi dan Desorpsi Ion Cr (VI) Pada Biosorben Rumput Laut Eucheuma spinosum”. Jurnal Kimia. Vol 2 (1). Pp. 45-52 Dodds, W. K., D. A. Guddder & D. Mollenhauer. 1995.” The Ecology of Nostoc”. Journal of Phycology. Vol 31. Pp. 2-18 Fauzi, R. P. 2010. Pertumbuhan spirogyra sp. Dalam Medium NPK dan Urea yang Diperkaya Secara In vitro. Seminar. tidak dipublikasikan. Fakultas Biologi. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. Fauzi, R. P. 2011. Uji Fungsi Hepar Dan Ren Tikus Putih (Rattus Norvegicus Berkenhout, 1976) Alur Wistar Setelah Pemberian Per Oral Jamur Selo) Koloni Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault) Sebagai Bahan Pangan Kaya Protein. Skripsi. Tidak dipublikasikan. Fakultas Biologi. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. Fogg, G. E. & B. Thake. 1987. Algal Cultures and Phytoplankton Ecology. 3rd commit to user edition. The University of Wisconsin Press. England. Pp. 12- 42.



Guiry, M. D. 2010. Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault. http://www.algabase.org. [Online]. Diakses pada tanggal 10 Agustus 2010. Handayani, M. & A. Sulistiyono. 2009. Uji Persamaan Langmuir dan Freundlich pada Penyerapan Limbah Chrom (VI) oleh Zeolit. Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi Nuklir, BATAN. Bandung, 3 Juni 2009. Hariyanto & Y. J. Sambudi. 2010. Pembuatan Gelatin Dari Tulang Ikan Air Tawar. Skripsi. Tidak Dipublikasikan. Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret. Surakarta. Hock, C. Van den, D. G. Mann, & H. M. Jahns. 1995. Algae: An Introduction To Phycology.

Cambridge

University

Press.

Cambridge.

United

Kingdom. Pp. 16-34 Komari, N., A. Irwan & E. Susilawati. 2007. “Kajian Adsorbsi Cu(II) Dengan Biomassa Hydrilla verticilliata Teraktivasi”. Jurnal Sains MIPA, 13(1). Hal. 37-42 Kumar, V., R. S. Cotran & S. L. Robbins. 2007. Buku Ajar Patologi Robbins. Edidi 7. Jilid 1. Penerbit buku kedokteran EGC. Jakarta. Laksono, E. W. 2008. Kajian Terhadap Aplikasi Kitosan Sebagai Adsorben Ion Logam Dalam Limbah Cair. Prosiding Seminar Nasional “Peran Kimia dan Pendidikan Kimi di Era Global Menuju Penelitian dan Pendidikan Berkualitas”. UNY, Yogyakarta pada 25 Oktober 2008. Lee, R.E. 1989. Phycology 2nd ed. Cambridge University Press. Cambridge. USA.pp: 55 – 93. Lee, R.E. 2008. Phycology. 4th ed. Cambridge University Press. Cambridge. New York.pp: 34 – 74. Lee,Y. K., W. Chen, H. Shen, D. Han, Y. Li, D. T. J. Howland, J. A. Timlin &Q. Hu. 2013. Basic Culturing Analytical Measurement Technique. commitand to user



Handbook

of

Microalgal

Culture:

Applied

Phycology

and

nd

Biotechnology. 2 edition. John willey & sons, Ltd. UK. Pp. 37 – 45. Lestari, S., E. Sugiharto & Mudjiran. 2002. ”Pengaruh Lama dan Kondisi Penyimpanan Biomassa Terhadap Biosorpsi Timbal (II) dan Seng(II) oleh Biomassa Saccharomyces cerevisae”. Chem, 2. Pp. 11-14. Lu F.C. 2006. Toksikologi Dasar. UI-Presss. Jakarta. Mane, P. C., A. B. Bhosle, C. M. Jangam & C. V. Vishwakarma. 2011. “Bioadsorbtion of Selenium by Pretreatment Algae”. Advance in Applied Science Research, Vol 2(2). Pp. 202-207. Meeks, J.C. 1998. “Symbiosis Between Nitrogen-fixing Cyanobacteria and Plants”. Bioscience. Vol 48. Pp.266-276 Morsy, F. M., S. H. A. Hassan,& M. Kouttb. 2011. “Biosorption of Cd (II) and Zn (II) by Nostoc commune: Isotherm and Kinetics studies”. Clean-soil, air, water. Volume 39 (7). Willey-VCH Verlag GmbH & Co: Weinhem. Pp. 680-687. Mujib, M. I. A. 2012. Kadar Glukosa Dan Kolesterol Serum Tikus Putih (Rattus norvegicus Berkenhout, 1769) Galur Wistar Setelah Pemberian Jamur Selo ( Koloni Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault) Per Oral. Skripsi. Tidak Dipublikasikan. Fakultas Biologi. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. Nurhasni, Hedrawati & N. Sanniyah. 2013. Penyerapan Ion Logam Cd dan Cr Dalam Air Limbah Menggunakan Sekam Padi. Jurnal online. http://journal.uinjkt.ac.id/index.php/valensi/article/viewFile/244/159 Onrizal. 2005. Restorasi Lahan Terkontaminasi Logam Berat. Artikel e-USU repository. Fakultas pertanian. Universitas Sumatera Utara. Peraturan Pemerintah No 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air. Pinaz, F. F., P. Mateo, & I. Bonilla. 1991. “Binding Of Cadmium By commit to user Cyanobacterial Growth Media: Free Ion Concentration As A Toxycity



Index To The Cyanobacterium Nostoc Uam 208”. Archieve of Environmental Contamination an Toxycology. Volume 21. Springer Verlag New york, inc. Pp. 425-431 Prameswari, E., A. lakshmanan & T. Thilagavathi, 2009. “Effect Of Pretreatment Of Blue Green Algae Biomass On Bioadsorption Of Chromium And Nikel”.

Journal

of

Algal

Biomass

utilization

Volume

1.

Phycospectrum. Pp: 1-9. Prasetyawati, E. T. 2009. Bakteri Rhizosfer Sebagai Pereduksi Merkuri dan Agensi Hayati. UPN Press. Surabaya. Pp. 8- 13 Priadie, B. 2012. “Teknik Bioremediasi Sebagai Alternatif Dalam Upaya Pengendalian Pencemaran Air”. Jurnal ilmu lingkungan. Vol 10 (1). Pp.39 Purwaningsih, D. 2009. “Adsorbsi Multi Logam Ag (I), pb (II), Cr (III), Cu (II), dan Ni (II) Pada Hibrida Etilendiamino-Silika dari Abu Sekam Padi”. Jurnal Penelitian Saintek, Vol 14 (1). Hal 59-76. Rai, L. C., M. Raizad, N. Mallick, Y. Husaii, A. K. Singh & S. K. Dubey. 1990. “Effect of Four heavy Metals on The Bioloy of Nostoc musorum”. Biology Metals, Vol 2. Pp. 229-234. Ramdhan, B & M. Handjani. 2008. Biosorpsi Logam Berat Cr (IV) dengan Menggunakan Biomassa Sacharomyces cerevisiae. Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan ITB. Bandung Rasmussen, H. E., Kara RB., Elliot DJ., Chai SK., Young-KP., Fan Lu., Timothy PC., Ji-Young Lee. 2009. “Hypocholesterolamic Effect of Nostoc commune var. Sphaeroides ku¨tzing, an Edible Blue Green Alga”. Noutrition journal-original contribution. Vol. 48. pp: 387-394. Springer-Verlag. commit to user



Rumahlatu, D., A. D. Corebima, M. Amin & F. Rachman. 2012. “Kadmium Dan Efeknya Terhadap Ekspresi Protein Metallothionein Pada Deadema Setosum”. Jurnal penelitian perikanan. Vol 1 (1). Pp. 26-35. Sastrawijaya, T. 2000. Pencemaran Lingkungan. Penerbut Rineka Cipta. Jakarta. Hal 26-27. Sarjono, A. 2009. Analisis Kandungan Logam Bert Cd, Pb, Dan Hg Pada Air Dan Edimen Di Perairan Kamal Muara, Jakarta Utara. Skripsi. Institut Pertanian Bogor. Bogor Smith, G.M.1966. Cryptogamic Botany: Algae and Fungi. 2nd ed. Tata Mc Graw Hill Publishing Company LTD. NewDelhi. India. Pp:275–288. Szymezyk, K. and Zalewski. 2003. “Copper, zinc, and cadmium content in liver and muscles of Mallards and other hunting Fowl spesies in Warnia and Mazury in 1999 – 2000”. J. Environmental. 12 (3). Pp 382 – 386. Stoeppler, M. 1992. Harzardous Metals in Environment. Elvesier Science Publisher. Amsterdam. Pp. 151-170 Sudjadi. 2012. Kimia Farmasi: Analisis. Putaka pelajar. Yogyakarta. Hal. 298305. Sunardi. 2006. 116 Unsur Kimia: Deskripsi dan pemanfaatannya. Yrama widia. Bandung. Hal. 113-114 Susilowati, P.R. 2010.Potensi Jamur Selo (Koloni Nostoc commune Vaucher exBornet & Flahault ) Di Hutan Wanagama, Gunung Kidul Sebagai Sumber Protein Sel Tunggal (PST) dan Antioksidan. Skripsi. Tidak dipublikasikan.

Fakultas

Biologi.

Universitas

Gadjah

Mada.

Yogyakarta Trainor, F. R. 1978. Introductory phycology. John Willey and sons. New York. USA. pp: 32 -66. Undang-Undang Republik Indonesia No 32 Tahun 2009 Tentang Perlindungan commit Hidup. to user dan Pengelolaan Lingkungan



Van Reine, W. F. P. and G. C. Trono. 2001.” Plant Resource of South East Asia”. Cryptogams: Algae Backhuys, Vol 15 (1). Publisher Leiden. Netherlands. pp: 230-233. Wahyudewi, G. 2009. Identifikasi Jenis dan Karakterisasi Morfologi Algae HijauBiru Penyusun “Jamur Selo” Di Hutan Wanagama Gunung Kidul. Seminar. Tidak dipublikasikan. Fakultas Biologi. Universitas GadjahMada. Yogyakarta. WEAST, C. 1981. Handbook of Chemistry and Physics. 1st Ed. Cleveland Ohio Chemical Rubber Co. Whitton, B. A & M. Potts. 2000. The Ecology of Cyanobacteria: Their Diversity in Time and Space. Kluwer Academic Publisher. London. Pp. 466492. Widihati, I. A. G, D. A. Suastuti, & M. A. Y. Nirmalasari. 2012. “Studi Kinetika Adsorbsi Larutan Ion Logam Kromium (Cr) Menggunakan Arang Batang Pisang (Musa paradisiaca)”. Jurnal kimia Universitas Udayana, 6(1). Pp. 8-16. Widowati, W., A. Sastiono & R. Yusuf. 2008. Efek Toksik Logam. Andi. Yogyakarta. Winarni, O. 2007. Kinetika Desorbsi Isotermal Beta Karoten Olien Sawit Kasar dari Atapulgit dengan Menggunakan Etanol. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor Wong, Y., N. Tam. 1998. Wastewater Treatment with Algae. Springer. USA. Yu,L. J., K. L. Dorris, A. Shukla & J.L. Margrve. 2003. “Adsorption of Chromium from Aqueus Solution by Maple Dust”. Hazard Material, Vol 100. Pp.53-63 Zoechrova, 2011. Potensi Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault sebagai

fikoremidiator

logam

timbal

(Pb).

Skripsi.

Tidak

Dipublikasikan. Fakultas Biologi. Universitas Gadjah Mada. commit to user Yogyakarta.



LAMPIRAN Lampiran

1.

Data

Pengukuran

Kadmium

Dengan

Menggunakan

Spektofotometer Serapan Atom (SSA) Tabel 12. Data Pengukuran Kadmium Pada Perubahan Berbagai Variasi pH Terhadap Penyerapan Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh N. commune Perlakuan

Ulangan

Cd terukur

pH 4

1 2 3 4 rata-rata 1 2 3 4 rata-rata 1 2 3 4 rata-rata 1 2 3 4 rata-rata 1 2 3 4 rata-rata 1 2 3 4 rata-rata

0,9021 0,8825 0,9119 0,8711 0,7557 0,8097 0,9178 0,8989 0,8717 0,8745 0,8606 0,9006 0,8663 0,8868 0,8785 0,6615 0,6540 0,7825 0,6992 0,6993 0,2637 0,3068 0,2687 0,3219 0,2902 0,7934 0,9077 1,0287 0,7826 commit to user 0,8781

pH 5

pH 6

pH 7

pH 8

pH 9

Konsentrasi Cd akhir 90,21 88,25 91,19 87,11 89,19 80,97 91,78 89,89 87,17 87,45 86,06 90,06 86,63 88,68 87,85 66,15 65,40 78,25 69,92 69,93 26,37 30,68 26,87 32,19 29,02 79,34 90,77 102,87 78,26 87,81



Tabel 13. Data Pengukuran Kadmium Pada Perubahan Berbagai Variasi Waktu Kontak Terhadap Penyerapan Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh N. commune Perlakuan 5 menit

10 menit

20 menit

30 menit

40 menit

50 menit

60 menit

Ulangan 1 2 3 4 rata-rata 1 2 3 4 rata-rata 1 2 3 4 rata-rata 1 2 3 4 rata-rata 1 2 3 4 rata-rata 1 2 3 4 rata-rata 1 2 3 4 rata-rata

Cd terukur 0,4925 0,5192 0,6294 0,5828 0,5559 0,3945 0,5781 0,4351 0,5986 0,5015 0,5662 0,5087 0,4395 0,5162 0,50765 0,5498 0,6491 0,5095 0,483 0,54785 0,6084 0,5331 0,5217 0,5549 0,5545 0,6272 0,5931 0,5901 0,4284 0,5597 0,5249 0,5696 0,5808 0,5671 0,5606 commit to user

Konsenterasi Cd akhir 49,25 51,92 62,94 58,28 55,59 39,45 57,81 43,51 59,86 50,15 56,62 50,87 43,95 51,62 50,77 54,98 64,91 50,95 48,3 54,79 60,84 53,31 52,17 55,49 55,45 56,62 50,87 43,95 51,62 50,77 52,49 56,96 58,08 56,71 56,06



Tabel 14. Data Pengukuran Kadmium Pada Perubahan Berbagai Variasi Konsentrasi Terhadap Penyerapan Logam Berat Kadmium (Cd (II)) oleh N. commune Perlakuan 100 ppm

200 ppm

300 ppm

400 ppm

500 ppm

600 ppm

Ulangan 1 2 3 4 rata-rata 1 2 3 4 rata-rata 1 2 3 4 rata-rata 1 2 3 4 rata-rata 1 2 3 4 rata-rata 1 2 3 4 rata-rata

Cd terukur 0,2218 0,2254 0,2208 0,2232 0,2228 0,4374 0,4374 0,4438 0,4396 0,4396 0,6575 0,6503 0,6636 0,6570 0,6571 0,851 0,8708 0,8597 0,8601 0,8604 0,9379 0,9512 0,9353 0,9416 0,9414 0,9823 0,982 0,9894 0,9847 0,9846

commit to user




Tabel 15. Data Pengukuran Kadmium Pada Perubahan Berbagai Massa Fikoremediator Terhadap Penyerapan Berat Kadmium (Cd (II)) oleh N. commune Perlakuan 0,1 gr

0,2 gr

0,3 gr

0,4 gr

0,5 gr

0,6 gr

Ulangan 1 2 3 rata-rata 1 2 3 rata-rata 1 2 3 rata-rata 1 2 3 4 rata-rata 1 2 3 4 rata-rata 1 2 3 rata-rata

Cd terukur 0,1602 0,1588 0,1608 0,1599 0,1599 0,1513 0,1553 0,1510 0,1528 0,1526 0,1427 0,1472 0,1437 0,1488 0,1446 0,0778 0,0789 0,0816 0,0792 0,0794 0,0116 0,0154 0,0097 0,0121 0,0122 0,0106 0,0103 0,0116 0,0100 0,0106

commit to user




Tabel 16. Data Perhitungan Isoterm Langmuir Untuk Adsorbsi Berat Kadmium (Cd (II)) oleh N. commune Cd awal (mg/L)

Berat adsorben (g)

100 200 300 400 500 600

0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

Cd Akhir (mg/L) [Ce] 22,28 87,92 197,13 344,16 470,7 590,76

Cd terserap (mg/L)

ISOTERM LANGMUIR Ce x/m Ce/(X/m) (mg/L) (mg/g)

77,72 112,08 102,87 55,84 29,3 9,24

22,28 87,92 197,13 344,16 470,7 590,76

388,6 560,4 514,35 279,2 146,5 46,2

7,772 11,208 10,287 5,584 2,93 0,924

Tabel 17. Data Perhitungan Isoterm Freundlich Untuk Adsorbsi Berat Kadmium (Cd (II)) oleh N. commune Cd`awal (mg/L)

berat adsorben (g)

Cd Akhir (mg/L) [Ce]

Cd terserap (mg/L)

100 200 300 400 500 600

0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

22,28 87,92 197,13 344,16 470,7 590,76

77,72 112,08 102,87 55,84 29,3 9,24

commit to user

ISOTERM FREUNDLICH log ce 1,347915 1,944088 2,294753 2,53676 2,672744 2,771411

x/m (mg/g) 7,772 11,208 10,287 5,584 2,93 0,924

log x/m 0,890533 1,049528 1,012289 0,746945 0,466868 -0,03433



Lampiran 2. Alat, Bahan Dan Hasil Penelitian

PH meter

Mikroskop

Instrumen AAS

Gelas arloji

Lemari Asam

Pipet Tetes

commit to user

Alumunium Foil



Gelas ukur 50 mL, tabung pencuci dan Gelas Beker 20 mL

Labu Ukur 100 mL dan 1000 mL

Jirigen 4L untuk tempat Aquades

Kertas label

Erlenmeyer 100 mL

commit to user

Pinset


Gelas benda dan kaca penutup

Timbangan analiltik


Silet untuk mengiris koloni N.commune

Koloni N. commune segar (setelah direndam selama ± 30 menit)

Proses perendaman N. commune Proses penyerapan air dengan tisue dengan aquades selama ± 30 menit commit to user



N. commune setelah ditimbang

Larutan logam kadmium pada Berbagai variasi pH sebelum diremediasi

Remediasi Cd(II) oleh N. commune

Proses destruksi di lemari asam

Penataan sampel logam

Proses pengujian logam kadmium dengan AAS

commit to user



Preparat squash N. commune

N. commune yang akan dibuat preparat squash

commit to user

Lampiran 3. Peraturan Pemerintah No 82 Tahun 2001 Tentang Pengelolan Kualitas Air Dan Pengendalian Pencemaran Air

LAMPIRAN PERATURAN PEMERINTAH NOMOR 82 TAHUN 2001 TANGGAL 14 DESEMBER 2001 TENTANG PENGELOLAAN KUALITAS AIR DAN PENGENDALIAN PENCEMARAN AIR

Kriterian Mutu Air Berdasarkan Kelas PARAMETER

KELAS

SATUAN

FISIKA Temperatur

oC

Residu Terlarut

mg/ L

III

KETERANGAN

I

II

IV

Deviasi 3

Deviasi 3

Deviasi 3

deviasi 5

1000

1000

1000

2000

Deviasi temperatur dari keadaan almiahnya

106

Residu Tersuspensi

mg/L

50

50

400

400

Bagi pengolahan air minum secara konvesional, residu tersuspensi ≤ 5000 mg/ L

Apabila secara alamiah di luar rentang tersebut, maka ditentukan berdasarkan kondisi alamiah

KIMIA ANORGANIK pH

6-9

6-9

6-9

5-9

BOD

mg/L

2

3

6

12

COD

mg/L

10

25

50

100

DO

mg/L

6

4

3

0

Total Fosfat sbg P

mg/L

0,2

0,2

1

5

NO 3 sebagai N

mg/L

10

20

20

NH3-N

mg/L

0,5

(-)

(-)

(-)

Arsen

mg/L

0,05

1

1

1

Kobalt

mg/L

0,2

0,2

0,2

Barium

mg/L

1

(-)

(-)

(-)

Boron

mg/L

1

1

1

1

10

Angka batas minimum

Bagi perikanan, kandungan amonia bebas untuk ikan yang peka ≤ 0,02 mg/L sebagai NH3

0,2

107

Selenium

mg/L

0,01

0,05

0,05

0,05

Kadmium

mg/L

0,01

0,01

0,01

0,01

Khrom (VI) Tembaga

mg/L mg/L

0,05 0,02

0,05 0,02

0,05 0,02

0,01 0,2

mg/L

0,3

(-)

(-)

(-)

Timbal

mg/L

0,03

0,03

0,03

1

Mangan

mg/L

0,1

(-)

(-)

(-)

Air Raksa

mg/L

0,001

0,002

0,002

Seng

mg/L

0,05

0,05

0,05

2

600

(-)

(-)

(-)

Besi

Khlorida

mg/l

Bagi pengolahan air minum secara konvensional, Cu ≤ 1 mg/L Bagi pengolahan air minum secara konvensional, Fe ≤ 5 mg/L Bagi pengolahan air minum secara konvensional, Pb ≤ 0,1 mg/L

0,005

Sianida

mg/L

0,02

0,02

0,02

(-)

Fluorida Nitrit sebagai N

mg/L mg/L

0,5 0,06

1,5 0,06

1,5 0,06

(-) (-)

Bagi pengolahan air minum secara konvensional, Zn ≤ 5 mg/L

Bagi pengolahan air minum secara konvensional, NO2_N ≤ 1 mg/L

108

Sulfat

mg/L

400

(-)

(-)

(-)

Khlorin bebas

mg/L

0,03

0,03

0,03

(-)

Belereng sebagai H2S

mg/L

0,002

0,002

0,002

(-)

Bagi ABAM tidak dipersyaratkan Bagi pengolahan air minum secara konvensional, S sebagai H2S <0,1 mg/L

MIKROBIOLOGI Fecal coliform

jml/100 ml

100

1000

2000

2000

-Total coliform

jml/100 ml

1000

5000

10000

10000

- Gross-A

Bq /L

0,1

0,1

0,1

- Gross-B

Bq /L

1

1

1

Bagi pengolahan air minum secara konvensional, fecal coliform ≤ 2000 jml / 100 ml dan total coliform ≤ 10000 jml/100 ml

-RADIOAKTIVITAS 0,1 1

KIMIA ORGANIK Minyak dan Lemak

ug /L

1000

1000

1000

(-)

Detergen sebagai MBAS

ug /L

200

200

200

(-)

Senyawa Fenol

ug /L

1

1

1

(-)

109

sebagai Fenol BHC

ug /L

210

210

210

(-)

Aldrin / Dieldrin

ug /L

17

(-)

(-)

(-)

Chlordane

ug /L

3

(-)

(-)

(-)

DDT

ug /L

2

2

2

2

Heptachlor dan

ug /L

18

(-)

(-)

(-)

Lindane

ug /L

56

(-)

(-)

(-)

Methoxyclor

ug /L

35

(-)

(-)

(-)

Endrin

ug /L

1

4

4

(-)

Toxaphan

ug /L

5

(-)

(-)

(-)

heptachlor epoxide

Keterangan: Mg = miligram Ug = mikrogram Ml = mililiter L = liter Bq = Bequerel MBAS = Methylene Blue Active Substance ABAM = Air Baku untuk Air Minum

110

Logam berat merupakan logam terlarut Nilai di atas merupakan batas maksimum, kecuali untuk pH dan Do. Bagi pH merupakan nilai rentang yang tidak boleh kurang atau lebih dari nilai yang tercantum. Nilai DO merupakan Batas Minimum. Arti (-) di atas menyatakan bahwa untuk kelas termasuk, parameter tersebut tidak dipersyaratkan. Tanda ≤ adalah lebih kecil atau sama dengan Tanda < adalah lebih kecil

PRESIDEN REPUBLIK INDONESIA Ttd MEGAWATI SOEKARNO PUTRI

111

Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault SEBAGAI FIKOREMEDIATOR LOGAM BERAT KADMIUM (Cd (II)) TESIS

Recommend Documents