Daftar isi
ISSN 0216 - 3128
214
Sahat
PENGARUH pH AIR LAUT TERHADAP BIOAKUMULASI Cd PADA PERNA VIRIDIS
MP dan Heny Suseno
PROSES
Sahat~.Panggabean Kedeputian Bidang Perkembangan
Riset fptek - Kementerian Riset dan Teknologi, Jakarta.
Heny Suseno Pusat Penelitian dan Pengolahan Limbah Radioaktiv - BATAN, Jakarta.
ABSTRAK PENGARUH pH AIR £AUT TERHADAP PROSES BIOAKUMULASI Cd PADA PERNA VIRIDIS. Telah dilakukan penelitian Pengaruh pH Air Laut Terhadap Proses Bioakumulasi Cd pada Perna Viridis. fndikasi pencemaran di lingkungan perairan laut dapat ditentukan menggunakan bioindikator. Perna viridis merupakan jenis kerang yang banyak dijumpai di pesisir pantai utara dan dapat digunakan sebagai bioindikator Cd karena sifatnya yang mempunyai kemampuan mengakumulasi logam bera!. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan Perna viridis mengakumulasi logam Cd pada beberapa kandisi pH. Penelilian dilakukan meliputi tahapan-tahapan: aklimitasi, bioakumulasi dan perhitungan kinetika proses bioakumulasi. Hasil percobaan menunjukkan Perna viridis memiliki kemampuan untuk mengakumulasi logam Cd sebesar ± 50 kali lipat dari konsentrasi logam Cd di dalam air laut, laju rerata akumulasi logam Cd oleh Perna viridis pada pH 6,0 dan 6,5 sebesar 0.87 ppm/hari sedangkan pada pH 7,0 sebesar 0,90 ppm/hari. Laju absorpsi logam Cd ke dalam tubuh biota menunjukkan nilai yang berfluktuasi dan tidak memiliki korelasi terhadap lamanya pajanan dan pH.
ABSTRACT THE INFLUENCE OF pH VALUE OF SEA WATER FOR Cd BIOACCUMALATION PROCESS AT Perlla Viridis. The influence of pH value of sea water for Cd bioaccumulation process at perna viridis had been studied. The pollution indication at coastal area can be determined by using of bioindicator. Perna viridis is aile of killds of bivalve that has all abundallce at North Coastal Area of Java. It could be used as Cd bioilldicator because of its behavior ill accumulating of heavy metal. The aim of this research was to investigate the ability of perna viridis in accumulating of Cd in variation of sea water pH value. The steps of this research covered aclimitation, bioaccumulation, and biokinetic calculation. This experiment showed that perlla viridis could accumulate about 50 times of Cd from its ambient concentration at sea water. The accumulation rate was 0.87ppm/day at 6 and 6.5 pH value, and 0.90ppm/day at 7 pH value. Absorption rate of Cd into perlla viridis was fluctuated and it also showed that absorption rate had no correlation with pH value and duration of exposure time.
PENDAHULUAN
B
uangan limbah, beracun baik Iy~ng senyawa-senyawa (toksik) maupun . mengandung logam berat, merupakan faktor/lain yang juga mempengaruhi keberadaan makrozoobentos di perairan pesisir. Bahan-bahan ini berasal dari daerah aliran sungai maupun areal pemukiman di pinggiran pantai serta kawasan atau industri yang membuang limbah ke laut. Terdapat empat kategori limbah yang dapat mencemari wilayah pesisir, yaitu: pencemaran limbah industri (industrial pollution) seperti industri pulp, kertas, pengolahan makanan dan industri farmasi-kimia, pencemaran sampah/limbah domestik (sewage pollution) yang umumnya mengandung bahan organik, pencemaran karena sedimentasi (sedimentation pollution) akibat adanya erosi di daerah hulu sungai dan pencemaran
oleh aktifitas pertanian (agriculture pollution) yakni dengan adanya penggunaan pestisidallJ• Dalam memonitor pencemaran logam berat, analisis biota air sangat penting artinya daripada analisis air itu sendiri. Hal ini disebabkan kandungan logam dalam air dapat berubah-ubah dan sang at tergantung pada lingkungan dan iklim. Pada musim hujan kandungan logam akan lebih kecil karena proses pelarutan, sedangkan pada musim kemarau kandungan logam akan lebih tinggi karena logam menjadi terkonsentrasi. Kandungan logam dalam biota air biasanya akan selalu bertambah dari waktu ke waktu karena sifat logam yang bioakumulatif, sehingga biota air sangat baik digunakan sebagai indikator pencemaran logam dalam lingkungan perairan. Kerang hijau (Perna viridis) merupakan jenis kerang dari golongan Pelecypoda. Perna viridis mendapatkan makanan dengan cara menyaring mikro alga yang ada dalam perairan. Tidak semua partikel dapat masuk ke
Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImlah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003
Sahat MP dan Heny Suseno
ISSN 0216 - 3120
dalam tubuh kerang tersebut karena akan terseleksi oleh cilia yang ada di labial palp, hanya alga yang mempunyai, ukuran tertentu yang dapat masuk. Perna viridis dapat digunakan sebagai bioindikator karena beberapa alasan sebagai berikut: dapat mengakumulasi kontarninan tanpa menyebabkan dampak yang berarti terhadap pertumbuhannya, menetap pada daerah tertentu (sedentary) dalam jumlah memadai (Abundant), dapat hidup lama dan mempunyai faktor bioakumulasi yang cukup tinggi[2]. Pada penelitian ini dilakukan pengamatan kemampuan Perna viridis mengakumulasi logam Cd. Kemampuan mengakumulasi logam berat tersebut sangat mungkin dipengaruhi oleh kondisi lingkungan perairan, antara lain pH air laut. Jika kemampuan mengakumulasi logam Cd, pada berbagai kondisi pH yang berbeda dapat diketahui, maka indikator pencemaran logam Cd di laut dalam berbagai kisaran pH dapat ditetapkan.
TAT A KERJA Bahan yang digunakan Media pembiakan Perna viridis, yaitu air laut steril yang ditambahkan nutrisi Nitrogen dan Phosphat yang berasal dari NPK dengan konsentrasi 1 g/L. Stater micro alga Chlorella sp yang diperoleh dari Lembaga Oceanografi Nasional (LON). Air laut steril yang berasal dari Kepulauan Seribu, Teluk Jakarta. Perna viridis yang diambil dari Kepulauan Seribu, Teluk Jakarta. Larutan induk Cd 1000 ppm, Merck.
Alat yang digllllakan Bak akumulasi atau aquarium dengan kapasitas 20 Liter dan 50 Liter, aerator, thermostat, pH meter dan A tomic Absorption Spectrophotometer (AAS).
215
biota dan konsentrasi logam Cd dalam air laut. Data bioakumulasi· dapat digunakan untuk memprediksi terjadinya kontarninasi dan dampak biologi. Pembuatan feeder dilakukan dengan menambahkan stater rnicroalga Chlorella sp ke dalam I liter air laut steril yang berisi nutrisi dan dilakukan aerasi di bawah sinar ultra violet yang bersumber dari lampu TL selama I rninggu sehingga diperoleh media dengan kerapatan sel 10.000 sel/mL. Dilakukan aklirnitasi perna viridis untuk memperoleh kondisi di mana Perna viridis dapat beradaptasi di lingkungan bak akumulasi. Aklimitasi dilakukan dengan menempatkan 200 ekor Perna viridis di dalam bak akumulasi atau 'aquarium berkapasitas 50 Liter selama 14 hari dengan aerasi dan pemberian feeder sehingga organisme tersebut nantinya mampu bertahan dalam percobaan bioakumulasi. Perna viridis yang telah melalui proses aklimitasi dimasukkan ke dalam 3 bak akumulasi masing-masing 60 ekor lalu ditambahkan larutan induk Cd 1000 ppm sehingga konsentrasi Cd di dalam air menjadi 0,25 ppm. Percobaan ini dan dilakukan pada suhu 28°C, salinitas 32 %0 pada variasi pH 6,0; pH 6,5; dan pH 7,0. Perna viridis dijaga agar tetap hidup selama 14 hari dengan pemberianfeeder 2 kali sehari dan dilakukan aerasi. Agar konsentrasi Cd di dalam air pada bak akumulasi tetap maka setiap hari air diganti dengan air yang baru dengan konsentrasi Cd di dalam air sebesar 0,25 ppm. Setiap selang waktu 2 hari dilakukan pengambilan sampel Perna viridis sebanyak 6 ekor untuk dianalisis kandungan logam Cd menggunakan Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS).
Cara Kerja
HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian ini dilakukan melalui beberapa tahap yang meliputi : pengambilan Perna viridis dan air laut di Kepulauan Seribu, Teluk Jakarta, aklimitasi Perna viridis, percobaan bioakumulasi dan penentuan kandungan logam Cd. Kandungan logam Cd yang terakumulasi dapat ditentukan dengan cara menganalisis kandungan logam Cd pada Perna viridis dalam percobaan akumulasi Faktor bioakumulasi merupakan perbandingan konsentrasi logam Cd yang terakumulasi dalam
Pemilihan ukuran Perna viridis sebagai biota percobaan didasarkan pada kemampuan mengakumulasi logam Cd yang berkaitan dengan umur biota tersebut. Pada percobaan ini digunakan ukuran cangkang 2,8Cmx6,5Cm hingga 4,OCmx7,2Cm. Hasil anal isis kandungan Cd dalam tubuh perna viridis setelah proses aklimitasi atau sebelum dilakukan percobaan bioakumulasi ditunjukkan pada Gambar 1.
Prosiding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003
216
Kemampuan Perna viridis dalam mengakurnulasi logam Cd dapat dipandang sebagai laju pemasukkan logam Cd ke dalam tubuh Perna viridis persatuan waktu. Untuk mengetahui laju akurnulasi Cd dilakukan perhitungan data berdasarkan persamaan Sebagai berikut :
E ~
Sahat MP dan Heny Suseno
" ISSN, 0216 - 3128
0.75
~ ~
0.5
!z W II)
Z 0.25 §!
de =
CCd(I)_ CCd(I-2)
t - (t - 2)
(tIJ 2,5CmX6,5Cm
3.5CmX6.5Cm UKURAN
Gambar
CANGKANG
4.OCmX7.2Cm (Cm)
1. Konsentrasi
Logam Cd dalam Berbagai Ukuran Cangkang Perna Viridis Pada Salinitas 32 %0
Hasil amilisis kandungan Cd di dalam Perna viridis yang diambil dari Teluk Jakarta setelah melalui proses aklimitasi dalam berbagai kisaran ukuran tersebut menunjukkan bahwa ukuran biota mempengaruhi kemampuan akurnulasi logam Cd. Semakin besar ukuran cangkang Perna viridis maka semakin besar pula konsentrasi Cd yang dikandungnya. Pada kondisi Perna viridis yang telah dewasa dengan ukuran cangkang 4,OCmx7,2Cm dapat digunakan sebagai hewan dalam percobaan ini. Peningkatan konsentrasi Cd dalam Perna viridis ditunjukkan pada Gambar 2.
t 1.
'E'
14
~12
r: ~ ~ "
4 2
0
10
12
14
DURASI (!Ian)
Gambar 2. Konsentrasi
Cd dalam perna viridis selama percobaan.
Berdasarkan Gambar 2, maka konsentrasi logam Cd dalam biota meningkat dari 0,77 ppm menjadi 12,90 ppm pada pH 6,0 dan 13,00 ppm pada pH 6,5. Sementara dengan kenaikan pH menjadi 7,0 konsentrasi logam Cd pada Perna viridis meningkat menjadi 13,39 ppm setelah 14 hari. Analisis statistik korelasi bivariable menggunakan metoda Pearson dengan piranti lunak SPSS menunjukkan terdapat korelasi antara durasi pajanan dengan kandungan Cd yang diabsorpsi oleh Perna viridis. Hal ini disebabkan karena adanya kesesuaian hidup biota pad a media percobaan dan kemampuan Perna viridis untuk mengakumulasi logam Cd di dalam tubuhnya.
Dimana : dC = Perubahan konsentrasi (ppm) dt = Perubahan Waktu (Hari) = Konsentrasi Cd pada t Hari (ppm) CCd(l) = Konsentrasi Cd pada t-2 Hari (ppm) CCd(t.2) Hasil perhitungan biokinetik Perna viridis dalammengakurnulasi logam Cd ditunjukkan pada Gambar 3.
o
2
4
•
a
10
12
14
DURASI (Harl)
Gambar 3. Laju penyerapan Cd oleh perna viridis
B~rdasarkan Gambar 3, maka laju rata-rata akurnulasi logam Cd oleh Perna viridis pada pH 6,0 dan 6,5 sebesar 0,87 ppmlhari, sedangkan pada pH 7,0 sebesar 0,90 ppmlhari. Berdasarkan nilai laju rata-rata tersebut maka pada kondisi lingkungan dengan pH netral Perna viridis mampu mengakumulasi logam Cd. Di sisi lain kemampuan mengakumulasi logam Cd perhari tidak memiliki korelasi terhadap lamanya pajanan. Hal ini ditunjukkan pada hasil analisis statistik dengan metoda Pearson Correlation. Laju penyerapan logam Cd ke dalam tubuh biota menunjukkan nilai yang fluktuatif. Laju penyerapan logam Cd oleh Perna viridis pada pH 6,0 turon setelah hari ke-2 sampai hari ke-l0 dan hari ke-14, sementara pada pH 6,5 tetjadi penurunan pada hari ke-2 hingga hari ke-6, hari ke-l 0 dan hari ke-14 sedangkan pada pH 7,0 penurunan terjadi mulai hari ke-2 sampai hari ke-4, hari ke-B hingga hari ke-l0 dan hari ke-14. Hal ini disebabkan pada hari ke-2 Perna viridis yang telah mengalami proses aklimitasi mengkonsumsi feeder yang diikuti dengan terserapnya logam Cd dari air namun pada hari berikutnya terjadi eksresi logam Cd dimana laju eksresi lebih besar dari pad a laju absorpsi logam
Proslding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003
217
ISSN 0216 - 3128
Saltat MP dall HellY Suseno
Cd oleh Perna viridis. Begitu pula sebaliknya pada hari ke-12 dalam kondisi pH 6,0, hari ke-8 dan hari ke-12 pada pH 6,5 juga terjadi pada hari ke-6 dan hari ke-12 dalam kondisi pH 7,0 proses absorpsi logam Cd oleh Perna viridis lebih besar dari pada proses eksresi. Faktor bioakumulasi merupakan perbandingan konsentrasi Cd dalam biota dan konsentrasi Cd dalam air. Kernampuan Perna viridis mengakumulasi Cd ditunjukkan dengan nilai faktor bioakumulasi seperti ditunjukkan pada Gambar 4.
- ..
fluktuatif seperti halnya laju akumulasi logam Cd pada Perna viridis yang diakibatkan oleh proses absorpsi logam Cd oleh Perna viridis dan diikuti dengan proses eksresi dirnana jumlah logam Cd yang terserap dan terakumulasi pada jaringan tubuh dan ditimbun dalam protein selalu lebih besar dari pada logam Cd yang dieksresikan. Pengaruh pH secara komprehensif terhadap proses bioakumulasi logam Cd ke dalam jaringan tubuh Perna viridis meliputi pengaruh pH terhadap laju akumulasi logam Cd dan pengaruh pH terhadap laju faktor bioakumulasi. Pengaruh pH terhadap laju akumulasi logam Cd pada salinitas 32%0.
~. :::>
disajikan pada G",mbar 6, sedangkan pengaruh pH terhadap laju faktor bioakumulasi logam Cd pada Pe·rna viridis dengan salinitas 32%0 ·disajikan pada Gambar 7.
••
::E :::>
••
'"
~ .. jjj
o « c=
~ ••.•
If
.... !i<
•. ..n •••.. ,·· -.:
-. "
U
14
DURASI (lion)
Gambar 4.
Faktor Bioakumulasi pern aviridis
Cd
Pada --,'._.
_10 -14
Berdasarkan Gambar 4, rnaka Faktor bioakumulasi Cd yang terbesar pada Perna viridis adalah pada pH 7,0 setelah 14 hari, yaitu sebesar 49,30. Berpijak pada hal tersebut rnaka Perna viridis dapat mengakumulasi logam Cd sebesar ± 50 kali lipat dari konsentrasi logam Cd di dalam air laut. Untuk mengetahui proses penyerapan Cd ke dalam jaringan tubuh Perna viridis rnaka dilakukan perhitungan perubahan nilai faktor bioakumulasi perhari yang disajikan pada Gambar 5.
-+-pH
&
pH &.5 _____
10 DURASI
12
pH 7
14
(Harl)
Gambar 5. Lajll Faktor Bioakumlliasi
Cd Pada
Salinitas 32 0/00 Berdasarkan Gambar 5, maka laju faktor bioakumulasi Cd rata-rata pada pH 6,0 sebesar 3,38 sementara pad a pH 6,5 sebesar 3,41 sedangkan pada pH 7,0 meningkat menjadi 3,52. Namun demikian laju faktor bioakumulasi Cd tidak memiliki korelasi terhadap larnanya pajanan, seperti dapat dilihat pada hasil analisis statistik korelasi Pearson. Laju faktor bioakumulasi ini cenderung
2 lion lion lion lion
&
° 6
6.5 pH
Gambar
6.
Pengaruh pH Terhadap Akllmlliasi Logam Cd Salin itas 32 0/00
Lajll Pada
Berdasarkan Gambar 6, rnaka secara umum dapat dijelaskan bahwa pada interval pH 6,0 sampai 7,0 tidak terdapat pengaruh yang signifikan terhadap konsentrasi logam Cd pada Perna viridis. Perbedaan yang timbul terletak pad a kondisi pH 6,5 di hari ke-6. Pada hari ke-6 konsentrasi logam Cd pada pH 6,5 sedikit lebih rendah dari pada konsentrasi logam Cd pada pH 6,0 dan 7,0, hal ini dimungkinkan karena eksresi logam Cd pada pH 6,5 lebih besar dari pada eksresi logam Cd pada pH 6,0 dan 7,0. Berdasarkan anal isis statistik dengan met ode Pearson Correlation menunjukkan bahwa pH tidak memeliki hubungan dengan laju akumulasi logam Cd pada kurun waktu sampai 14 hari, Konstanta laju akumulasi log am Cd tidak dapat ditentukan karena laju akumulasi logam Cd ke dalam tubuh biota menunjukkan nilai yang fluktuasi seperti terlihat pada Gambar 7.
Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImlah Penelitlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003
ISSN 0216 - 3128
218
dan tidak memiliki korelasi terhadap lamanya pajanan dan pH.
10
__ 2 HafI _6 HafI --,.-10Hafl _14 HafI
c.
Faktor
6.5
pH
Gambar 7. Pengaruh pH Terhadap Laju Faktor Bioakumulasi 32 %0
Cd
Pada
Salinitas d.
Laju akumulasi logam Cd dan Laju faktor bioakumulasi pada kisaran pH 6,0 sampai pH 7,0 menunjukkan kesamaan pola. Hal ini mengidentifikasikan bahwa kinetika akumulasi logam Cd sama dengan kinetika faktor bioakumulasL Pengaruh pH tidak dapat dijelaskan lebih dalam karena tidak terdapatnya informasi yang cukup untuk mekanisme eksresi Cd dari dalam jaringan tubuh Perna viridis.
KESIMPULAN Dari percobaan yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
b.
Perna viridis memiliki kemampuan untuk mengakumulasi logam Cd sebesar ± 50 kali lipat dari konsentrasi logam Cd di dalam air laut sehingga dapat digunakan sebagai bioindikator. Analisis statistik korelasi bivariable menggunakan metoda Pearson Correlation dengan piranti lunak SPSS menunjukkan terdapatnya hubungan antara durasi pajanan dengan kandungan Cd yang diabsorpsi oleh Perna viridis. Laju rata-rata akumulasi logam Cd oleh Perna viridis pada pH 6,0 dan 6,5 sebesar 0.87 ppm/hari, sedangkan pada pH 7,0 sebesar 0,90 ppm/hari. Laju absorpsi logam Cd ke dalam tubuh biota menunjukkan nilai yang fluktuatif
bioakumulasi
Cd memiliki
korelasi
dengan lamanya pajanan, namun tidak demikian hainya dengan laju faktor bioakumulasi Cd. Laju faktor bioakumulasi tidak memiliki hubungan dengan pH dan cenderung fluktuasi seperti halnya laju akumulasi logam Cd yang diakibatkan oleh proses absorpsi logam Cd oleh Perna viridis selalu lebih besar daripada proses ekskresi.
o
a.
Sahat MP dan Heny Suseno
Kinetika akumulasi logam Cd sama dengan kinetika faktor bioakumulasi.
DAFT AR PUST AKA 1. OEY, B. L., R. E. SOERIAATMADJA, W. PARJA TMO, Faktor lingkungan Penentu dalam Ekosistem . Sungai. Seminar Pengendalian Pencemaran Air DiIjen. Pengairan Dept. PV-RI. Bandung (1978). 2. YVSVF, MVH., Dampak Pencemaran Perairan Pantai terhadap Struktur Komunitas Makrozoobentos dan Kualitas Lingkungan Perairan di Laguna Pulau Tirangcawang Semarang. Tesis S2 Program PascasaIjana Institut Pertanian Bogor (Tidak dipublikasikan). (1994). 3. ROSENBERG, D. M. AND V. H. RESH. Freshwater Biomonitoring and Benthic Macroinvertebrates. Chapman and Hall. New York. London. (1993). 4. LESCINSKY ET.AL, Mollusc Shell Encrustation and Bioerosion Rates in a Modem Epeiric Sea: Taphonomy Experiments in the Java Sea, Indonesia, PALAIOS, 2002, V. 17, p. 171-191, (2002). 5. DARMONO. Logam Dalam Sistem Biologi Mahluk Hidup. VI Press. Jakarta, (1995).
Prosiding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nuklir P3TM-BATAN Vogyakarta, 8 Juli 2003
