i
Potensi Bakteri Lokal sebagai Pereduksi Merkuri (Hg) pada Tanah Pascatambang Emas Bombana Sulawesi Tenggara
Skripsi Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Sarjana (S-1)
OLEH: KASMAWATI DEHE F1D1 12 054
JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS HALU OLEO KENDARI 2016
i
ii
ii
iii
iii
iv
iv
v
v
vi
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian yang berjudul: Potensi Bakteri Lokal sebagai Pereduksi Logam Berat Merkuri (Hg) pada Tanah Pascatambang Emas Bombana Sulawesi Tenggara.Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak baik bimbingan, nasehat, arahan, serta doa maka penulisan hasil penelitian ini tidak dapat terselesaikan dengan baik. Penghargaan yang setinggi-tingginya dan ucapan terima kasih yang setulustulusnya penulis haturkan kepada Dr. Nur Arfa Yanti, S.Si., M.Si selaku pembimbing I dan Dra. Sri Ambardini, M.Si selaku pembimbing II atas bimbingan arahan dan petunjuk yang sangat berharga dalam penulisan hasil penelitian ini. Tulisan ini saya persembahkan untuk kedua orang tua tersayang ayahanda La Dehe dan Ibunda Wa Angka yang penuh kasih sayang menuntun, mendidik, membesarkan dan memberikan motivasi dan dorongan kepada penulis semoga seluruh budi baik dan jasa beliau diberikan pahala dan keselamatan di dunia dan di akhirat kelak. Ungkapan rasa cinta dan terima kasih yang tak terhingga penulis tujukan kepada kakak-kakakku tercinta Salwati Dehe, Megawati Dehe, S.Pd, Muhamad Samsul Dehe, S.Pd, dan Bahtiar Dehe, serta seluruh keluargaku yang
vi
vii
telah membeikan banyak dukungan, motivasi dan kasih sayangnya selama penulis melaksanakan studi. Selama penyusunan skripsi ini, penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak yang merupakan sumber acuan dalam keberhasilan penyusunan Hasil penelitian ini. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis sangat berterima kasih kepada pihak-pihak yang telah memberikan pendapat, saran, serta solusi. 1.
Rektor Universitas Halu Oleo (UHO) Kendari.
2.
Dekan F-MIPA Universitas Halu Oleo (UHO).
3.
Ketua Jurusan Biologi dan Sekretaris Jurusan Biologi F-MIPA Universitas Halu Oleo (UHO).
4.
Kepala Laboratorium Biologi F-MIPA Universitas Halu Oleo (UHO).
5.
Rita Ningsih, S.Si, M.Si dan Nurhayu Malik, S.Si, M.Si selaku penasehat akademik yang telah memberikan pengarahan dan bimbingan dalam memprogramkan mata kuliah.
6.
Dr. Nurhayani. H.M, M.Si, Dr. Muzuni, M.Si, dan Nurhayu Malik, S.Si, M.Si, selaku dewan penguji.
7. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Biologi serta seluruh staf lingkungan F-MIPA UHO. 8. Laboran Laboratorium Jurusan Biologi F-MIPA UHO. 9. Rekan penelitian tercinta dan tersayang Desty triyaswati, S.Si, Muhammad Azwar Syah, S.Si, LM. Iman Sulaiman, Emi Nurfiani, Andi Nurhana, Kholifath, Muh. Rajab Sutra Mijaya, Nuning, Nur Isnaini Ulfa, Wa Ode Sadawati dan Efis Amalia.
vii
viii
10. Teman-teman Biologi Angkatan 2012 : Desi Afdaliana, Eis Nurhilya, Febrianto Meiyer Pakinna, Dafid Pratama, Saharuddin, Muh. Yusuf, I Wayan Rustanto, Riska Aprianti, Ulfa Muliani, dan teman-teman lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah memberikan motivasi dan dorongan selama penulis melaksanakan studi dari awal sampai akhir studi. 11. Kakak dan adik-adikku
tercinta di Laboratorium Mikrobiologi: Taufik
Walhidayah, S.Si, Miftahuddin, S.Si,
Siti Nurhidayah, Nur Asni, S.Si,
Zaenab Mola, Baharudin, Jendri Mamangkey, S.Si, Christyani Dian Winarti Budadana, S.Si, Yurnal, S.Si, Titin Pratiwi Rivai, S.Si, Sugireng, S.Si, Jumiati, S.Si Irawati, S.Si, Hasanah, S.Si, Rahmatan Juhaepa, S.Si, Artarini Oktavianti, S.Si, Ridwan, S.Si, Ade Putra Rizky, Mulki muhammad Adam, Isma Arya Ningsih, Wandi Murty P., Muh. Munir, Febrianti Safitri S., Muh. Fitrah Ramadhan, Endang Sriwahyuni, Arin Suci Arti, Wa Ode Leni, Haidin, Jamaluddin, Kartika Dwi Cahyani, Putri Rabiah, Irwanyah, Marwansyah, Si Handayani, Nur Rayani, dan Hestin Wulandari yang telah banyak membantu dan menghibur penulis selama penelitian. 13. Adik-adik di Jurusan Biologi Angkatan 2013, 2014, dan 2015 yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah memberikan dorongan moril serta kebersamaan yang tidak terlupakan. 14. Teman-teman istimewa : Rosminah, S.Si, Ni Komang Lilik T., dan Andri Adi Gunawan yang selalu memberikan bantuan, doa dan dukungan penulis.
viii
kepada
ix
16. Teman-teman KKN : Sadam Husein, Muh. Afandi, Rahma Yuliani. S. Oda, Wa Ode Sitti Agustina, Marwani, Muh. Rezal, dan Wa Ode Nursinah atas kebersamaan dan dukungan serta motivasi yang selalu diberikan kepada penulis. Selanjutnya penulis menyadari bahwa penulisan hasil penelitian ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati penulis
menerima
segala
saran
yang
sifatnya
membangun
demi
penyempurnaannya. Penulis berharap semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih atas segala dukungan serta bimbingannya semoga Tuhan Yang Maha Esa selalu menyertai dan membalas segala kebaikan semua pihak yang telah membantu. Amin.
Kendari, April 2016 Penulis
ix
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL HALAMAN SKRIPSI HALAMAN PERSETUJUAN DAFTAR RIWAYAT HIDUP SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN DAFTAR ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN ABSTRAK ABSTRACT
Halaman i ii iii iv v vi x xii xiv Xv xvi xvii xviii
I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang B. Perumusan Masalah C. Tujuan Penelitian D. Manfaat Penelitian
1 1 3 3 4
II. TINJAUAN PUSTAKA A. Pertambangan Emas Bombana B. Karakteristik Tanah Tambang C. Karakteristik Bakteri Resisten Merkuri D. Pencemaran Merkuri E. Dampak Pencemaran Merkuri F. Bioremediasi G. Bioremediasi Menggunakan Bakteri H. Mekanisme Bakteri Resisten Merkuri I. Hipotesis
5 5 6 8 9 10 11 13 15 17
III. METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian B. Jenis Penelitian C. Bahan Penelitian D. Alat Penelitian E. Variabel Penelitian F. Definisi Operasional G. Indikator Penelitian H. Desain Penelitian I. Prosedur Penelitian J. Penentuan Persentase Penurunan Kadar Hg
18 18 18 18 19 20 20 21 22 23 28
x
xi
K. Analisis Data L. Bagan Alur Kerja
28 29
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Deskripsi Lokasi Pengambilan Substrat Tanah B. Pertumbuhan Bakteri Lokal Pada Tanah Pascatambang Selama Inkubasi C. Penurunan Kadar Merkuri (Hg) pada Tanah Pascatambang Selama Inkubasi D. Pengaruh Inokulum Bakteri dan Waktu Inkubasi terhadap Penurunan Kadar Merkuri (Hg) Tanah Pascatambang E. Persentase Penurunan Kadar Merkuri (Hg) Selama Inkubasi
30 34 39 41 47
51 51 52 53 58
V. PENUTUP A. Simpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xi
xii
DAFTAR TABEL
Nomor 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 16 17 18 19 20 21
Teks Bahan Penelitian dan Fungsinya Alat Penelitian Desain Penelitian Hasil pengukuran parameter fisik dan kimia lingkungan pada lokasi pengambilan substrat tanah Log Pertumbuhan sel Bakteri Lokal pada Tanah Pascatambang Selama Inkubasi Kadar merkuri (Hg) pada tanah pascatambang selama inkubasi (ppm) Hasil Analisis Varians (Anava) pengukuran rata-rata kadar merkuri (Hg) pada tanah pascatambang Hasil Uji Duncan Pengaruh inokulum bakteri terhadap perubahan kadar merkuri (Hg) pada tanah pascatambang Hasil Uji Duncan Pengaruh waktu inkubasi terhadap perubahan kadar merkuri (Hg) pada tanah pascatambang Hasil Uji Duncan Interaksi antara pemberian inokulum bakteri dan waktu inkubasi terhadap perubahan kadar merkuri (Hg) pada tanah pascatambang emas. Persentase penurunan kadar Hg tanah pascatambang pada masing-masing perlakuan. Data pertumbuhan bakteri (CFU/g) pada inkubasi minggu ke-0 Data pertumbuhan bakteri (CFU/g) pada inkubasi minggu ke-1 Data pertumbuhan bakteri (CFU/g) pada inkubasi minggu ke-2 Data pertumbuhan bakteri (CFU/g) pada inkubasi minggu ke-3 Data pertumbuhan bakteri (CFU/g) pada inkubasi minggu ke-4 Data pertumbuhan bakteri (CFU/g) pada inkubasi minggu ke-5 Data pertumbuhan bakteri (CFU/g) pada inkubasi minggu ke-6 Data pertumbuhan bakteri (CFU/g) pada inkubasi minggu ke-7 Data pertumbuhan bakteri (CFU/g) pada inkubasi minggu ke-8 Hasil pengukuran rata-rata kadar merkuri (Hg) pada tanah pascatambang selama masa inkubasi Tabel Statistik
xii
Halaman 18 19 22 31 35 39 42 43 43 44
47 59 59 59 59 60 60 60 60 61 62 64
xiii
DAFTAR GAMBAR
Nomor 1 2 3 4 5 6 7 8 9.
Teks Mekanisme resistensi bakteri terhadap merkuri Alur kerja Penelitian Lokasi pengambilan sampel tanah Kurva Pertumbuhan inokulum bakteri pada tanah pascatambang selama inkubasi Kurva Penurunan kadar Hg pada tanah pascatambang selama Inkubasi Peta Lokasi Pengambilan Substrat Tanah Penelitian Bahan utama bioremediasi tanah pascatambang tercemar logam berat Hg Bioremediasi tanah pascatambang Pengukuran Kadar Hg pada tanah pascatambang
xiii
Halaman 16 29 30 35 40 58 66 66 67
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Teks
Halaman
1 2
Peta Lokasi Pengambilan Substrat Tanah Penelitian Data Pertumbuhan Bakteri Lokal Selama Inkubasi pada tanah Pascatambang (Cfu/g) Pengukuran Rata-Rata Kadar Merkuri (Hg) Pada Tanah Pascatambang Selama Inkubasi Tabel Statistik Dokumentasi Kegiatan Penelitian
58 59
3 4 5
xiv
62 64 66
xv
DAFTAR ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN
Lambang/singkatan
Arti dan keterangan
% 0 C AAS
Persen Derajat Celcius Atomic Absorption Spectrophotometer Atmosfer Colony Forming Unit Sentimeter Karbondioksida gram Dihidrogen monoksida Hekto are Hygrum (Merkuri) Merkuri Klorida Merkuri Nitrat Merkuri Oksida Kilo gram Liter Mili liter Nilai Ambang Batas Nutrient Aga Nutrient Broth Power of Hidrogen Part per milion Alfa Beta
atm CFU cm CO2 g H2O Ha Hg HgCl2 Hg(NO3)2 HgO Kg L mL NAB NA NB pH ppm α β
xv
xvi
POTENSI BAKTERI LOKAL SEBAGAI PEREDUKSI MERKURI (Hg) PADA TANAH PASCATAMBANG EMAS BOMBANA SULAWESI TENGGARA
Oleh : KASMAWATI DEHE F1D1 12 054
ABSTRAK
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh jenis inokulum bakteri lokal dan waktu inkubasi, serta pengaruh interaksi jenis inokulum dan waktu inkubasi terhadap perubahan kadar merkuri (Hg) pada tanah pascatambang emas Bombana, Sulawesi Tenggara. Penelitian ini merupakan jenis penelitian eksperimental di Laboratorium menggunakan metode bioremediasi ex-situ. Penelitian ini disusun berdasarkan pola Rancangan Acak Lengkap (RAL) dua faktorial. Faktor pertama jenis inokulum yaitu inokulum Pseudomonas sp. (Ps), Bacillus sp. (Bc), dan inokulum campuran dari kedua jenis bakteri tersebut (PB). Faktor kedua yaitu waktu inkubasi yang terdiri dari minggu pertama hingga minggu kedelapan inkubasi. Substrat tanah tercemar merkuri (Hg) diinokulasikan inokulum bakteri sebanyak 100 mL/kg, dan diinkubasi pada suhu ruang selama 8 minggu. Kadar merkuri (Hg) diukur dengan menggunakan AAS (Atomic Absorbtion Spectrophotometer). Analisis data menggunakan Software SAS (Statistical Analysis System). Hasil pemberian inokulum bakteri lokal dan waktu inkubasi berpengaruh nyata terhadap perubahan kadar merkuri (Hg) pada tanah pascatambang emas. Penurunan kadar merkuri (Hg) tertinggi terjadi pada perlakuan dengan pemberian inokulum bakteri Pseudomonas sp.(Ps) yaitu mencapai 98,89% dengan waktu inkubasi optimum minggu kedua.
Kata kunci : Bakteri Lokal, Reduksi, Merkuri (Hg), Tanah Pascatambang Emas.
xvi
xvii
POTENTIAL LOCAL BACTERIA AS MERCURY (Hg) REDUCTOR ON GOLD POST MINING LANDSCAPE BOMBANA SOUTHEAST SULAWESI
By : KASMAWATI DEHE F1D1 12 054
ABSTRACT The purpose of this study were to determine effect of local bacteria inoculum types and incubation times and effect of inoculum types interaction and incubation times of changing mercuy (Hg) contet on gold post-mining landscape Bombana Southeast Sulawesi. This study was composed based on completely random design (CRD) 2 factorials. The first factor was inoculum types consist of Pseudomonas sp., and Bacillus sp., and mixing inoculum both of the bacteria. The second was incubation time consist of 1st week until 8th week incubation. Soil substrate contaminated mercury (Hg) was inoculated inoculum of bacteria as muchas 100 mL/Kg and incubated at room temperature for 8 weeks. Mercury contet (Hg) was measured by AAS (Atomic Absorbtion Spectrophotometer). Data was analyzed by sofware SAS. The result of giving bacteria local and incubation times effected of changing of mercury content on gold post-mining landscape. The highest reduction of mercury content (Hg) was founded treatment of giving Pseudomonas sp. was 98,89% with time optimum incubation on second week. Key words: Local bacteria, Reduction, Mercury (Hg), gold Post Mining Landscape.
xvii
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Provinsi Sulawesi Tenggara merupakan salah satu daerah penghasil tambang di Indonesia, khususnya tambang emas yang terdapat di kabupaten Bombana. Kali (2014) menyatakan bahwa daerah pascatambang emas Bombana memiliki kandungan merkuri (Hg) yang cukup tinggi, hingga mencapai 6,5 ppm. Tingginya konsentrasi merkuri pada lahan pascatambang tersebut disebabkan oleh sisa Hg yang digunakan pada proses pemisahan emas dan material pembawanya. Ericson (2008) menyatakan bahwa kegiatan penambangan emas dianggap sebagai salah satu dari sepuluh penyebab terjadinya pencemaran dengan dampak negatif terbesar di dunia. . Pelepasan merkuri ke lingkungan dapat menyebabkan keracunan pada berbagai organisme, hal ini dikarenakan sifat mobilitas merkuri yang sangat tinggi (Fahruddin, 2010). Tingginya sifat mobilitas merkuri dapat terinteraksi secara langsung maupun tidak langsung dengan organisme di atas permukaan tanah maupun di dalam tanah (Taberima, 2004). Mirdat, dkk.(2013) menyatakan bahwa konsentrasi normal merkuri dalam tanah berkisar 0,03 ppm dan konsentrasi kritis 0,3-0,5 ppm. Berdasarkan data awal tanah pascatambang emas yang diambil dari beberapa titik di lokasi pascatambang emas PT. PANCA LOGAM di Desa Wumbu Bangka Kecamatan Rarowatu Utara Kabupaten Bombana, menunjukkan bahwa merkuri (Hg) tanah yaitu 1,0216 ppm. Pengambilan data kosentrasi merkuri (Hg) juga telah dilakukan oleh Rivai (2014) di daerah pascatambang, 1
2
Desa Wumbu Bangka Kecamatan Rarowatu Utara Kabupaten Bombana, dengan kisaran merkuri (Hg) yaitu 0,4-0,57 ppm. Berdasarkan data-data tersebut, tampak jelas bahwa kosentrasi Hg tanah di lokasi pasca tambang emas Bombana sudah melampaui ambang batas.Oleh karena itu, perlu dilakukan upaya pengendalian pencemaran merkuri, salah satunya yaitu pengendalian secara biologis dengan memanfaatkan jasad hidup seperti bakteri. Beberapa penelitian telah mengungkap bahwa beberapa bakteri pada daerah tercemar merkuri berperan utama dalam detoksifikasi merkuri, oleh karena itu bakteri pada daerah tercemar merkuri merupakan sumber untuk isolat bakteri resisten merkuri. Hal ini telah dilakukan oleh Santi & Goenadi (2009), yang berhasil mengisolasi 17 jenis bakteri potensial pereduksi logam berat merkuri dari PT. Tambang Batu Bara, Bukit Asam, Sumatera Selatan. Selain itu, penelitian tentang bakteri pereduksi merkuri telah dilakukan oleh Rivai (2014) yang berhasil mengisolasi 2 jenis bakteri dari daerah pascatambang emas Kabupaten Bombana, yaitu Bacillus sp. dan Pseudomonas sp. yang mampu mereduksi logam berat merkuri (Hg) pada media cair dengan kisaran 100 hingga 1000 ppm. Namun, potensi kedua jenis bakteri tersebut dalam mereduksi logam berat merkuri (Hg) pada tanah pascatambang belum diketahui. Oleh karena itu, penelitian tentang kemampuan Kedua Jenis Bakteri Lokal dalam Mereduksi Merkuri (Hg) pada Tanah Pascatambang Emas Bombana Sulawesi Tenggara perlu dilakukan.
2
3
B. Rumusan masalah Rumusan masalah dalam skripsi ini adalah sebagai berikut : 1. Bagaimana pengaruh inokulum bakteri Bacillus sp., Pseudomonas sp., dan inokulum campuran kedua jenis isolat bakteriterhadap perubahan kadar merkuri (Hg) pada tanah pascatambang emas Bombana ? 2. Bagaimana pengaruh waktu inkubasi terhadap merkuri (Hg) pada tanah pascatambang emas Bombana ? 3. Bagaimana interaksi antara jenis inokulum bakteri dan waktu inkubasi bakteri terhadap perubahan kadar merkuri (Hg) pada tanah pascatambang emas Bombana ?
C. Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai dalam skripsi ini adalah sebagai berikut: 1. Mengetahui pengaruh inokulum bakteri Bacillus sp., Pseudomonas sp., dan inokulum campuran kedua jenis isolat bakteri terhadap perubahan kadar merkuri (Hg) pada tanah pascatambang emas Bombana. 2. Mengetahui pengaruh waktu inkubasi terhadap merkuri (Hg) pada tanah pascatambang emas Bombana. 3. Mengetahui interaksi antara jenis inokulum bakteri dan waktu inkubasi bakteri terhadap perubahan kadar merkuri (Hg) pada tanah pascatambang emas Bombana.
4
D. Manfaat Penelitian
Manfaat yang telah dicapai dalam skripsi ini adalah sebagai berikut: 1. Sebagai bahan informasi tentang bakteri pereduksi merkuri yang berpotensi sebagai agen bioremediasi sehingga membuka peluang pemanfaatan spesies tersebut lebih maksimal bagi pengembangan bioremediasi lahan tercemar merkuri. 2. Sebagai bahan pembelajaran dalam melakukan perbaikan tanah yang tercemar oleh merkuri. 3. Sebagai bahan acuan bagi penelitian selanjutnya, khususnya yang meneliti masalah-masalah yang berkaitan dengan penelitian ini.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Pertambangan Emas Bombana Dinas pertambangan dan energi Kabupaten Bombana, mencatat sebanyak 81 ribu orang terdaftar sebagai penambang emas di lokasi pertambangan Bombana seluas 500 Ha. Lokasi tersebut telah mengalami kerusakan parah akibat penambangan emas yang berlangsung sejak tahun 2008. Kegiatan penambangan telah menghilangkan fungsi-fungsi hutan secara alami dan menyebabkan terjadinya perubahan besar, tidak hanya dari segi fisik lingkungan tetapi juga kehilangan keanekaragaman sumber daya genetik dan vegetasi lahan. Para penambang dalam kegiatan ekstraksi emas, menggunakan logam berat seperti merkuri yang secara permanen mencemari air (Zulkarnain, 2009). Purba (1999) mengemukakan bahwa dampak dari kegiatan penambangan emas adalah terjadi kerusakan lingkungan. Kerusakan akibat penambangan emas tersebut dapat terjadi secara kimiawi, fisik dan biologi. Kerusakan dari segi kimiawi yang menonjol adalah adanya pencemaran merkuri yang berdampak pada tanah, air dan vegetasi. Merkuri digunakan oleh para penambang untuk memisahkan emas. Pencemaran merkuri pada tanah mengakibatkan kesuburan tanah menurun yang mempengaruhi vegetasi yang tumbuh disekitarnya. Secara fisik kondisi daerah tambang berubah menjadi padang pasir, dimana lapisan tanah bagian atas (top soil) yang subur menjadi hilang. Rivai (2014) menyatakan bahwa pada lahan pascatambang emas Bombana memiliki kandungan merkuri hingga mencapai 0,6 ppm. Meski dalam konsentrasi rendah, kadar merkuri yang berada di tanah pertambangan tersebut 5
6
tetap berbahaya, karena telah melebihi ambang batas.Menurut Alloway (1995) bahwa batas toleransi merkuri di dalam tanah yaitu 0,01-0,3 ppm.
B. Karakteristik Tanah Tambang Kegiatan penambangan seperti penambangan emas telah menimbulkan dampak negatif yaitu terganggunya ekosistem alam berupa perubahan struktur morfologi dan tanah yang berakibat kondisi fisik, kimia dan biologis tanah menjadi buruk (Purba, 1999).
B.1. Kondisi Fisik Tanah Berbagai aktivitas dalam kegiatan penambangan menyebabkan rusaknya struktur, tekstur, porositas dan bulk density sebagai karakter fisik tanah yang penting bagi pertumbuhan tanaman. Kondisi tanah yang kompak karena pemadatan menyebabkan buruknya sistem tata air (water infiltration and percolation) dan peredaran udara (aerasi) yang secara langsung dapat membawa dampak negatif terhadap fungsi dan perkembangan akar. Akar tidak dapat berkembang dengan sempuma dan fungsinya sebagai alat absorpsi unsur hara akan terganggu, akibatnya tanaman tidak dapat berkembang dengan normal. Rusaknya struktur dan tekstur juga menyebabkan tanah tidak mampu untuk menyimpan dan meresap air pada musim hujan, sehingga aliran air permukaan (surface run off) menjadi tinggi (Soewandita dkk., 2010 ).
7
B.2. Kondisi Kimia Tanah Profil tanah yang normal pada lapisan tanah atas merupakan sumber unsur unsur hara makro. Unsur hara makro adalah unsur hara yang diperlukan dalam jumlah banyak seperii nitrogen, fosfor, kalium, kalsium dan belerang dan mikro yaitu mangan, boron, tembaga, besi, seng serta molibdenum yang sangat esensial bagi pertumbuhan tanaman (Soepardi, 1983). Badri (2004) menyatakan bahwa hilangnya lapisan tanah atas (top soil)dianggap sebagai penyebab utama buruknya tingkat kesuburan tanah pada lahan bekas pertambangan. Kekahasan unsur hara esensial seperti nitrogen dan fosfor, toksisitas mineral dan kemasaman tanah (pH) yang rendah merupakan kendala umum dan utama yang ditemui pada lahan pasca penambangan. Lahan bekas tambang yang akan ditanami biasanya berupa campuran dari berbagai bentuk bahan galian yang ditimbun satu sama lainnya secara tidak beraturan dengan komposisi campurannya sangat berbeda satu tapak ke tapak lainnya. Hal ini tentunya mengakibatkan sangat bervariasinya reaksi tanah (pH) dan kandungan unsur hara pada areal-areal yang ditanami. Menurut Setiabudi (2005) mengemukakan bahwa dampak dari kegiatan penambangan emas yaitu terjadinya kerusakan lingkungan sekitar.Salah satunya adalah kerusakan dari segi kimia. Kerusakan dari segi kimiawi yang menonjol adalah adanya pencemaran tanah, air dan vegetasi oleh unsur Hg (merkuri) yang digunakan untuk melindi emas.
8
B.3. Kondisi Biologi Tanah Hilangnya lapisan top soil dan serasah sebagai sumber karbon untuk menyongkong kehidupan mikroba potensial merupakan penyebab utama buruknya kondisi populasi mikroba tanah. Hal ini secara tidak langsung akan sangat mempengaruhi kehidupan tanaman yang tumbuh di permukaan tanah . tersebut. Keberadaan mikroba tanah potensial dapat memainkan peranan sangat penting bagi perkembangan dan kelangsungan hidup tanaman. Aktivitasnya tidak saja terbatas pada penyediaan unsur hara, tetapi juga aktif dalam dekomposisi serasah dan bahkan dapat memperbaiki struktur tanah (Soewandita dkk., 2010 ). C. Karakteristik Bakteri Resisten Merkuri Salah
satu
usaha
untuk
detoksifikasi
merkuri
dapat
dilakukan
menggunakan mikroorgansime resisten merkuri. Beberapa bakteri mampu hidup pada lingkungan yang tercemar merkuri disebut bakteri resisten merkuri (BRM). Bakteri resisten merkuri dibagi menjadi 2 tipe yaitu (1) bakteri resisten merkuri spektrum sempit adalah bakteri yang hanya resisten terhadap merkuri anorganik dan (2) bakteri resisten merkuri spektrum luas adalah bakteri yang resisten terhadap merkuri anorganik dan mekuri organik (Khotimah, dkk., 2014). Bakteri dapat resisten terhadap merkuri karena mempunyai gen resisten merkuri mer operon untuk bertahan pada lingkungan yang mengadung merkuri (Silver & Phung,1998). Struktur mer operon berbeda untuk tiap jenis bakteri. Umumnya struktur mer operon terdiri dari gen metaloregulator (merR), gen
9
transpor merkuri (merT, merP, merC), gen merkuri reduktase (merA) dan organomerkuri liase (merB) (Liebert et al., 1999). Beberapa genus bakteri resisten merkuri yang terindentifikasi diantaranya adalah Pseudomonas dan Bacillus (Ramond et al., 2008). Bakteri resisten merkuri dapat berperan penting dalam penanggulangan pencemaran merkuri (Hg). D. Pencemaran Merkuri Merkuri (Hg) disebut juga air raksa, merupkakan logam yang secara alami ada dan merupakan satu-satunya yang berwujud cair pada suhu kamar. Logam murninya berwarna keperakan, cairan tak berbau, dan mengkilap. Bila dipanaskan sampai suhu 3750C, Hg akan menguap. Merkuri terdapat dalam bentuk Hg murni (Hg0), Hg anorganik dan Hg organik. Merkuri anorganik (Hg+, Hg2+) merupakan senyawa merkuri dalam bentuk garam. Contohnya merkuri nitrat (Hg(NO3)2), mekruri klorida (HgCl2) dan merkuri oksida (HgO). Merkuri organik (RHg, R2Hg, ArHg) merupakan bentuk senyawa merkuri yang paling berbahaya. Sebagian besarperistiwa keracunan merkuri disebabkan oleh senyawaini. Merkuri di alam umumnya terdapat sebagai metil merkuri, yaitu bentuk senyawa organik (alkil merkuri atau metil merkuri) dengan daya racun tinggi dan sukar terurai dibandingkan zat asalnya (Darmono, 1995). Kandungan logam berat di dalam tanah secara alamiah sangat rendah, kecuali tanah tersebut sudah tercemar.Kisaran normal logam berat merkuri (Hg) yaitu 0,01-0,3 ppm dan konsentrasi kritis yaitu 0,3-0,5 ppm Alloway (1995). Pemerintah Indonesia memberi batas maksimum merkuri melalui Peraturan Pemerintah nomor 18 Tahun 1999 tentang Pengelolaan Limbah Bahan
10
Berbahaya dan Beracun. Nilai ambang batas (NAB) untuk logam Hg adalah : 0,01 mg/lt atau 0,01 ppm (PERPEM RI, 1999).
E. Dampak Pencemaran Merkuri Pencemaran logam berat merkuri (Hg) yang merupakan salah satu unsur logam berat yang paling berbahaya dan beracun yang dapat membahayakan bagi kehidupan baik itu bagi manusia maupun mahluk hidup lainnya. Dampak yang timbul dari akibat kontaminasi merkuri bisa menyebabkan kematian (Lasut, 2011). Merkuri, terutama dalam bentuk metilmerkuri, sangat beracun untuk manusia.Embrio manusia, janin, balita, dan anak-anak sangat rentan karena merkuri mengganggu perkembangan syaraf. Ketika seorang ibu hamil atau seorang wanita dalam usia produktif memakan makanan yang terkontaminasi dengan metil merkuri, zat beracun mengalir melalui plasenta dan terpapar ke janin. Konsentrasi metil merkuri dalam janin lebih tinggi dibandingkan konsentrasi di dalam tubuh sang ibu. Merkuri juga terdapat di dalam air susu ibu (ASI) yang akan dikonsumsi oleh balita pada awal pertumbuhan 2 tahun pertama mereka. Anak-anak yang mengonsumsi makanan yang terkontaminasi merkuri pada
tahun-tahun
pertama
juga
akan
mempengaruhi
dan
merugikan
perkembangan otak serta perkembangan sistem syaraf anak. Merkuri dapat mengurangi kemampuan kognitif dan berpikir, memori, perhatian, penguasaan bahasa, keterampilan motorik halus dan keterampilan ruang visual.Efek toksisitas merkuri pada manusia bergantung pada bentuk komposisi merkuri, jalan masuknya ke dalam tubuh, dan lamanyaberkembang.Contohnya adalah
11
bentuk HgCl2 lebih toksik daripada bentuk HgCl dikarenakan bentuk divalen lebih mudah larut daripada monovalen. Disamping itu, bentuk HgCl2 juga cepat dan mudah diadsorpsi sehingga daya toksisitasnya lebih tinggi (Alfian, 2001). Kasus pencemaran Hg yang pernah terjadi pada tahun 1930 yang disebabkan oleh pabrik-pabrik yang membuang limbah yang mengandung senyawa merkuri yaitu metilmerkuri klorida ke Teluk Minamata di pantai barat pulau Kyushu, Jepang. Sejak sekitar 15 tahun sejak dimulainya pembuangan limbah pabrik tersebut, tragedi yang dikenal dengan‘Minamata Diseases’mulai terlihat padapenduduk yang bermukim di sekitar Teluk Minamata dan pulaupulau disekitarnya, berupa cacat mental dan cacat syaraf terutama pada anakanak. Setelah 25 tahun kemudian, barulah pemerintah Jepang menghentikan pembuangan Hg, melakukan rehabilitasi penduduk yang terkena dampak menahun (kronis). Kejadian ini membuat Jepang membayar mahal, jauh melebihi keuntungan pengoperasian Perusahaan Chisso Corporation (Lasut, 2002).
F. Bioremediasi Bioremediasi lingkungan
yang
adalah tercemar
penggunaan organisme dari
polutan.
untuk
Pemulihan
membersihkan
lingkungan
oleh
mikroorganisme dianggap sebagai strategi potensial dalam mereduksi logamlogam berat yang terdapat di lingkungan. Biosorpsi oleh sel mikroba dapat mereduksi jumlah kation masing-masing logam dari aliran limbah (Gadjar, 2006).
12
Sehubungan
dengan
bioremediasi, Pemerintah
Indonesia
telah
mempunyai payung hukum yang mengatur standar baku kegiatan Bioremediasi dalam mengatasi permasalahan lingkungan akibat kegiatan pertambangan dan perminyakan serta bentuk pencemaran lainnya (logam berat dan pestisida) melalui Kementerian Lingkungan Hidup, KEPMEN LH No.128 tahun 2003, tentang tatacara dan persyaratan teknis dan pengelolaan limbah minyak bumi dan tanah terkontaminasi oleh minyak bumi secara biologis (Bioremediasi) yang juga mencantumkan bahwa bioremediasi dilakukan dengan menggunakan mikroba lokal. Pengolahan secara biologi dengan cara bioremediasi yang memanfaatkan bakteri, pada dasarnya bukan hal baru. Namun telah memainkan peran sentral dalam pengolahan limbah konvensional sejak tahun 1900-an. Saat ini, bioremediasi telah berkembang pada pengolahan air limbah yang mengandung senyawa-senyawa dihubungkan
kimia yang
dengan
kegiatan
sulit
untuk
industri, antara
didegradasi lain
dan
biasanya
logam-logam
berat,
petroleum hidrokarbon, dan senyawa-senyawa organik terhalogenasi seperti pestisida dan herbisida (Mara, Duncan and Horan, 2003). Keberhasilan bioremediasi di tanah dipengaruhi oleh tiga faktor independen namun saling terkait, yaitu : kontaminan, mikroorganisme, dan lingkungan. Bioremediasi dipilih sebagai teknologi remediasi unggulan karena teknologi ini memiliki beberapa keuntungan, antara lain relatif kurang berbahaya, proses berlangsung secara alamiah, dan tidak berdampak pada lingkungan serta
13
tidak menghasilkan bahan sisa. Sehingga bioremediasi dapat menyelesaikan permasalahan pencemaran lingkungan secara murah dan tuntas (Mullen, 1998).
G. Bioremediasi menggunakan Bakteri Prinsip bioremediasi dilakukan dengan menurunkan aktivitas kontaminan tersebut dalam lingkungan, baik dengan cara pembentukan senyawa yang mempunyai kelarutan yang rendah, pembentukan senyawa atau unsur yang mempunyai sifat meracun (toksisitas) lebih rendah, atau menurunkan konsentrasi kontaminan tersebut (Sklandany & Metting 1992). Penurunan konsentrasi logam berat tersebut harus dikaitkan dengan proses serapan oleh organisme mengingat logam berat tersebut umumnya larut dalam lemak dan dapat terakumulasi dalam tubuh organisme (Mullen, 1998). Salah satu organisme yang berperan dalam penurunan logam berat merkuri (Hg) adalah bakteri. Hal ini terjadi karena beberapa jenis bakteri memiliki sifat resisten terhadap logam berat merkuri (Hg). Bakteri ini tersebar luas dan dapat ditemukan dimana-mana, namun demikian galur yang resisten terhadap merkuri lebih banyak ditemukan pada lingkungan yang tercemar merkuri. Beberapa contoh bakteri Gram negatif resisten merkuri adalah Serratia marcensens, Klebsiella sp., Thiobacillus feroxidans, Alcaligenes aureus, Streptococccus, Streptomyces sp., Mycobacterium scofulaceum, Pseudomonas aeruginosa, Proteus ssp., Providencia spp, Shigella dysenteriae, Escherchia coli, Salmonella spp., dan Chromobacterium erwinia sedangkan contoh bakteri Gram positif antara lain Staphylococcus aureus, Streptococcus, Streptomyces spp., Bacillus spp., dan Mycrobacterium scrofulaceum. Beberapa bakteri aerob dan aerob fakultatif yang
14
mereduksi Hg2+ menjadi Hg0 dengan mekanisme detoksifikasi antara lain : Bacillus, Pseudomonas, Corynebacterium, Micrococcus dan Vibrio (Fahruddin, 2010). Oleh karena itu bakteri-bakteri tersebut dapat digunakan sebagai agen bioremediasi. Penggunaan bakteri sebagai agen bioremediasi telah banyak dilakukan oleh para peneliti sebelumnya seperti yang dilaporkan oleh Dobler (2003) dalam pengembangan teknologi bioremediasi merkuri pada limbah industri dengan memanfaatkan Pseudomonas putida. Bakteri tersebut mampu bertahan hidup pada lingkungan terkontaminasi merkuri karena memiliki mekanisme resistensi terhadap cemaran merkuri. Hampir sebagian besar bakteri heterotrofik menjadi resisten terhadap merkuri. Resistensi bakteri terhadap merkuri tersebut merupakan langkah awal dari proses detoksifikasi. Detoksifikasi merkuri, khususnya metilmerkuri pada umumnya diawali dengan demetilasi. Metil merkuri didemetilasi menjadi ion merkuri (Hg2+) kemudian mengalami reduksi menjadi Hg0 yang bersifat volatil dan kurang toksik. CH3Hg+
Demetilasi
Hg2+
Hg0 Reduksi
Proses pengubahan merkuri tersebut melibatkan enzim kompleks yang terdiri dari organomerkuri liase dan merkuri reduktase Bakteri yang resisten terhadap merkuri diduga memiliki salah satu enzim tersebut atau keduanya sehingga memungkinkan merkuri masuk melalui membran plasma kedalam sel dan terakumulasi. Bakteri pengakumulasi merkuri tersebut dapat dimanfaatkan sebagai agensia biologi yang dapat dikembangkan untuk membersihkan
15
lingkungan dari pencemaran merkuri atau logam berat (Nascimento & ChartoneSouza, 2003).
H. Mekanisme Bakteri Resisten Merkuri Bakteri dapat digunakan untuk mereduksi logam merkuri dengan cara mentransformasikan logam berat tersebut melalui proses oksidasi, reduksi, metilasi, dan dimetilasi. Sifat kontinyu dari bakteri yang tahan Hg2+ yaitu yang dapat mereduksi Hg2+menjadi Hg0dengan enzim merkuri reduktase serta menghasilkan gas merkuri Hg0 dari limbah yang terkontaminasi (Gadd, 1992). Sebelum mereduksi logam berat merkuri dilingkungan, terlebih dahulu bakteri melakukan proses adaptasi. Salah satu mekanisme adaptasi bakteri adalah mengubah ekspresi gen sehingga aktivitas enzim dan protein memungkinkan bakteri tersebut untuk meneruskan hidup di lingkungan tersebut. Beberapa mekanisme bakteri beradaptasi pada tanah bekas tambang yang tercemar logam-logam antara lain bakteri mampu menggunakan logam sebagai sumber energi, mempresipitasikan logam dalam bentuk garam logam yang tidak larut, mengimobilisasi logam dalam dinding sel, mengubah permeabilitas membran sel bakteri terhadap logam, dan mereduksi logam menjadi bentuk yang tidak toksik. Kemampuan bakteri inilah yang dapat digunakan dalam proses detoksifikasi logam yang dikenal dengan istilah bioremediasi (Widowati, 2008).
16
Gambar 1. Mekanisme resistensi bakteri terhadap merkuri (Barkay et al., 2003).
Silver & Phung (1998) menyatakan bahwa detoksifikasi oleh bakteri resisten merkuri terjadi karena bakteri resisten merkuri memiliki gen resisten merkuri, mer operon. Struktur mer operon terdiri dari gen metaloregulator (merR), gen transpor merkuri (merT, merP, merC), gen merkuri reduktase (merA), dan organomerkuri liase (merB). Model mekanisme resisten merkuri bakteri Gram negatif menurut Lieberget al. (1999), adalah ion merkuri Hg(II) yang masuk ke periplasma terikat ke pasangan residu merP. Selanjutnya merP transfer Hg(II) ke residu sistein merT atau merC. Akhirnya ion Hg(II) melewati membran plasma melalui proses reaksi pertukaran ligan menuju sisi aktif flavin disulfida oksida reduktase, merkuri reduktase (merA). Merkuri reduktase mengkatalisis reduksi Hg2+ menjadi Hg0berdifusi di lingkungan sel untuk selanjutnya dikeluarkan dari sel.
17
I. Hipotesis Berdasarkan rumusan masalah dan tujuan penelitian maka hipotesis yang diajukan yaitu: 1. Ho : µ = 0 : tidak terdapat perbedaan pengaruh inokulum bakteri Bacillus sp., Pseudomonas sp. serta campuran kedua inokulum bakteridan waktu inkubasi
terhadap perubahan kadar Hg
selama inkubasi tanah pascatambang. 2. H1 : µ ≠ 0 : terdapat perbedaan pengaruh inokulum bakteri Bacillus sp., Pseudomonas sp. serta campuran kedua inokulum bakteri dan waktu inkubasi
terhadap perubahan kadar Hg selama
inkubasi tanah pascatambang.
III. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei 2015-Desember 2016. Pengambilan sampel substrat dilakukan di tanah pasca tambang emas Kabupaten Bombana, dan proses bioremediasi dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Kemudian pengukuran kadar merkuri tanah dilakukan di Laboratorium Forensik dan Laboratorium Kimia Analitik, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Halu Oleo, Kendari. B. Jenis Penelitian Penelitian ini bersifat eksperimental, dengan melakukan pengujian kemampuan isolat bakteri lokal dalam mereduksi merkuri pada tanah pascatambang emas Kabupaten Bombana.
C. Bahan Penelitian Bahan utama yang digunakan pada penelitian ini adalah tanah pascatambang yang diperoleh dari PT. PANCA LOGAM, Desa Wumbu Bangka, Kecamatan Rarowatu utara, Kabupaten Bombana. Isolat yang digunakan adalah Pseudomonas sp. dan Bacillus sp. yang merupakan hasil isolasi dari penelitian Rivai (2014). Bahan pendukung penelitian ini disajikan pada Tabel 1.
18
19
Tabel 1. Bahan Pendukung Penelitian dan Fungsinya No Bahan Satuan Fungsi 1 2 3 4 1 Tanah g Sebagaisubstrat bioremediasi Sebagai wadah pengambilan 2 Karung substrat 3 Aquades L Sebagai pelarut mL Sebagai media cair pertumbuhan 4 NB (Nutrient Broth) bakteri mL Sebagai media padat 5 NA (Nutirent Agar) pertumbuhan bakteri Sebagai penyumbat tabung reaksi 7 Kapas dan Erlenmeyer 8 Alkohol 70% mL Sebagai desinfektan 9 HgCl2 mL Sebagai adaptasi mikroba Sebagai bahan aplikasi 10 Isolat bakteri bioremediasi
D. Alat Penelitian Alat yang digunakan pada penelitian ini disajikan pada Tabel 4. Tabel 2. Alat Penelitian dan Fungsinya No Alat Satuan Fungsi 1 2 3 4 o 1 Termometer C Untuk mengukur suhu lingkungan lokasi pengambilan substrat 2 Meteran m Untuk mengukur kedalaman pengambilan substrat 4 pH meter Untuk mengukur pH tanah Timbangan g 5 Untuk menimbang bahan analitik 6 7
Erlenmeyer Hot plate
8
Magnetic Stirrer
9
Autoklaf
10 11 12
Laminar Air flow Cawan petri Botol ampul
mL -
-
Sebagai wadah pembuatan media Untuk memanaskan dan mengencerkan media Untuk menghomogenkan larutan Untuk mensterilkan alat, bahan dan media Tempat bekerja dalam keadaan steril Sebagai wadah isolasi bakteri Untuk tempat pengenceran
20
Tabel 2. ( Lanjutan) 1 2 13 Pipet volume
3 mL -
14 15 16 17 18 19 20 21
Inkubator Kulkas Tabung reaksi Lampu Bunsen Jarum inokulasi Colony counter Shaker Inkubator Mikropipet
22
Tip
-
28
AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer)
29
Sendok
30
Gelas ukur
mL
4 Mengambil cairan dalam volume tertentu Tempat menginkubasi bakteri Tempat menyimpan stok isolat bakteri Wadah peremajaan bakteri Untuk fiksasi jarum ose Untuk menginokulasi biakan bakteri Untuk menghitung koloni bakteri Untuk menginkubasi bakteri Membantu mengambil cairan dalam jumlah yang sangat kecil Membantu mengambil cairan dalam jumlah yang sangat kecil Untuk mengukur kadar merkuri
-
Untuk mengaduk substrat saat diinokulasikan bakteri Untuk mengukur volume inokulum
E. Variabel penelitian Variabel yang diamati dalam penelitian ini adalah: 1. Variabel bebas : Inokulum Pseudomonas sp., Bacillus sp. dan inokulum campuran kedua isolat tersebut, dan waktu inkubasi. 2.
Variabel terikat : Kadar merkuri pada tanah pascatambang yang dianalisis menggunakan AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer), dan jumlah sel hidup.
F. Definisi Operasional Definisi operasional beberapa variabel untuk menghindari kesalahpahaman dalam penafsiran variabel-variabel dalam penelitian ini, yaitu :
21
1. Bakteri lokal adalah bakteri yang diisolasi dari Daerah pascatambang emas Kabupaten Bombana, yaitu Bacillus sp. dan Pseudomonas sp. 2. Inokulum Bacillus sp., Pseudomonas sp., dan inokulum campuran adalah jenis inokulum bakteri yang akan diinokulasikan pada tanah pascatambang yang tercemar merkuri. 3. Jumlah sel bakteri adalah banyaknya sel hidup bakteri yang tumbuh pada tanah pascatambang selama inkubasi. 4. Lahan pascatambang emas Bombana yaitu lokasi bekas penambangan emas PT. Panca Logam di Desa Wumbu Bangka Kecamatan Rarowatu Utara Kabupaten Bombana yang sudah dikelola. 3. Merkuri (Hg) merupakan salah satu unsur logam berat yang mencemari lahan pascatambang emas Bombana dan dianalisis menggunakan AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer). 4. Kadar merkuri yaitu jumlah merkuri pada substrat tanah dengan penambahan isolat bakteri lokal yang dianalisis menggunakan
AAS
(Atomic Absorption Spectrophotometer). 5. Bioremediasi
merupakan
salah
satu
pengembangan
dari
bidang
bioteknologi lingkungan dengan memanfaatkan proses biologi dalam mengendalikan pencemaran lingkungan. G. Indikator Penelitian Indikator dalam penelitian ini yaitu : 1. Jumlah sel hidup dari bakteri Pseudomonas sp. dan Bacillus sp. yang diinokulasikan pada tanah pascatambang yang tercemar Hg.
22
2. Penurunan kadar Hgpada tanah pascatambang yang dianalisis dengan AAS yakni, kadar merkuri yang diukur pada minggu ke nol (sebelum inkubasi) dan inkubasi minggu pertama sampai minggu kedelapan, apabila kadar merkuri dalam tanah tersebut semakin berkurang hal ini menunjukkan bahwa bakteri tersebut mampu mereduksi merkuri.
H. Desain Penelitian Penelitian ini disusun berdasarkan pola Rancangan Acak Lengkap (RAL) 2 faktorial dengan tiga kali ulangan. Faktor 1. Pemberian inokulum bakteri lokal yang terdiri dari: Ps : Inokulum Pseudomonas sp. Bc : Inokulum Bacillus sp. PB: Campuran kedua inokulum bakteri (Pseudomonas sp. dan Bacillus sp.) K :Tanpa inokulum bakteri (Kontrol) Faktor 2. Waktu inkubasi (Minggu) (M) yang terdiri dari : M0 : 0 Minggu M3 : 3 Minggu M6 : 6 Minggu M1 : 1 Minggu M4 : 4 Minggu M7 : 7 Minggu M2 : 2 Minggu M5 : 5 Minggu M8 : 8 Minggu Tabel 3. Desain Penelitin Waktu Inkubasi (Minggu) Inokulum Ulangan
Ps
Bc
PB
K
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
0
1
2
3
4
5
6
PsM0 PsM0 PsM0 BcM0 BcM0 BcM0 PB0M PB0M PB0M KM0 KM0 KM0
PsM1 PsM1 PsM1 BcM1 BcM1 BcM1 PBM1 PBM1 PBM1 KM1 KM1 KM1
PsM2 PsM2 PsM2 BcM2 BcM2 BcM2 PBM2 PBM2 PBM2 KM2 KM2 KM2
PsM3 PsM3 PsM3 BcM3 BcM3 BcM3 PBM3 PBM3 PBM3 KM3 KM3 KM3
PsM4 PsM4 PsM4 BcM4 BcM4 BcM4 PBM4 PBM4 PBM4 KM4 KM4 KM4
PsM5 PsM5 PsM5 BcM5 BcM5 BcM5 PBM5 PBM5 PBM5 KM5 KM5 KM5
PsM6 PsM6 PsM6 BcM6 BcM6 BcM6 PBM6 PBM6 PBM6 KM6 KM6 KM6
7
8
PsM7 PsM8 PsM7 PsM8 PsM7 PsM8 BcM7 BcM8 BcM7 BcM8 BcM7 BcM8 PBM7 PBM8 PBM7 PBM8 PBM7 PBM8 KM7 KM8 KM7 KM8 KM7 KM8
23
I. Prosedur Penelitian Prosedur kerja pada penelitian ini yaitu sebagai berikut : 1. Penyiapan dan Pembuatan Media a. Media peremajaan isolat Media-media yang digunakan sebagai media peremajaan isolat yaitu sebagai berikut: 1). Media NA (Nutrient Agar) Media NA (Nutrient Agar) digunakan sebagai media tumbuh untuk bakteri yang telah diisolasi dari tanah pascatambang emas Bombana. Komposisi media ini yaitu agar dan NB (Nutrient Broth) yang mengandung ekstrak daging, dan pepton. Media NA (Nutrient Agar)dibuat dengan mencampurkan NB 20 gr dan agar 8 g dalam 1000 mL akuades. Larutan media kemudian dipanaskan sambil terus diaduk menggunakan magnetic stirer hingga larutan homogen. Medium NA (Nutrient Agar) selanjutnya disterilkan dengan menggunakan autoklaf (Jutono, dkk., 1973; Lay, 1994). 2). Media NB (Nutrient Broth) Media NB (Nutrient Broth) digunakan sebagai media cair pertumbuhan dan pembuatan inokulum bakteri yang diperkaya menggunakan HgCl2. Komposisi media NB (Nutrient Broth), yaitu pepton 0,5 g dan ekstrak daging 0,3 g. Cara pembuatan media tersebut dengan melarutkan 20 g NB kedalam 1000 mL aquades sambil dipanaskan dan diaduk menggunakan magnetic
24
stirer hingga larutan homogen. Setelah homogen media disterilkan dengan autoklaf (Jutono, dkk., 1973; Lay, 1994). 2.Sterilisasi Alat dan Media Peralatan dan bahan yang akan digunakan pada penelitian, terlebih dahulu disterilkan dengan metode sterilisasi basah. Sterilisasi dengan pemijaran digunakan untuk sterilisasi ose. Sterilisasi alat menggunakan autoklaf bertekanan 1atm 1210C, selama 15 menit. Alat-alat yang disterilkan umumnya terbuat dari gelas. Sterilisasi media menggunakan autoklaf bertekanan 1 atm 1210C, selama ±15-20 menit (Hadioetomo, 1993; Lay, 1994; Waluyo, 2007).
3.
Pengambilan Substrat tanah Pengambilan substrattanah dilakukan di PT. PANCA LOGAM, Desa
Wumbu Bangka Kecamatan Rarowatu Utara, Kabupaten Bombana. Pengambilan substrat dilakukan pada 3 titik yang berbeda dan merupakan daerah pascatambang emas. Pengambilan substrat dilakukan pada kedalaman 10-20 cm dari permukaan tanah. Hal ini dilakukan karena permukaan tanah telah mengalami pengikisan akibat adanya faktor alam, misalnya hujan.
4. Persiapan Bioremediasi a. Penyiapan substrat Tanah (substrat) yang telah diambil kemudian dikering anginkan. Setelah dikering anginkan, tanah tersebut disaring dengan menggunakan saringan
25
nilon yang memiliki pori–pori 2 mesh. Selanjutnya, tanah ditimbang masingmasing 1 kg dan dimasukan ke dalam plastik, kemudian disterilisasi selama tiga kali berturut-urut selama 3 hari dengan menggunakan autoklaf. b. Peremajaan isolat Peremajaan isolat bakteri dilakukan dengan memindahkan stok isolat bakteri Bacillus sp. dan Pseudommonas sp. yang telah diisolasi ke dalam NA (Nutrient Agar) miring + HgCl2 10 ppm, dengan menggunakan metode gores. Kemudian diinkubasi selama 24 jam. c. Penyiapan inokulum Bakteri 1. Pembuatan Starter Isolat yang akan dibuat starter diambil sebanyak 2 ose dari stok isolat bakteri pada media NA miring kemudian dimasukkan pada media NB yang telah diperkaya dengan HgCl2 10 ppm sebanyak 50 mL kemudian di shaker selama 48 jam. Setelah diinkubasi, kemudian dilakukan perhitungan jumlah sel bakteri dengan menggunakan Hemacytometer untuk mendapatkan 106108 sel/mL yang akan digunakan sebagai inokulum. Starter ini terdiri dari 3 jenis, yaitu menggunakan bakteri Bacillus sp, Pseudomonas sp. dan campuran kedua jenis bakteri tersebut. Perhitungan jumlah sel dilakukan dengan
cara
sebanyak
1
mL
suspensi
dimasukkan
ke
dalam
haemocytometer, kemudian perhitungan dilakukan di bawah mikroskop dengan pembesaran 400 kali. Menurut Jutono dkk., (1973) perhitungan jumlah sel dilakukan berdasarkan rumus berikut:
26
Jumlah sel = n x 4x106 x faktor pengencer (sel/mL)
JumLah sel dalam kotak yang dipilih Keterangan : n = 5 x 16 2. Pembuatan Inokulum Bakteri Pembuatan inokulum dilakukan dengan cara memasukann 50 mL starter kedalam media NB+ HgCl2 10 ppm dengan volume 450 mL dan dishaker selama 48 jam, kemudian melakukan perhitungan ulang jumlah sel hingga mencapai 107sel/mL. Inokulum ini merupakan bahan yang akan diinokuasikan pada substrat tanah yang tercemar merkuri. 5. Bioremediasi a. Inokulasi bakteri Sebelum dilakukan pengukuran kadar Hg awal pada tanah yang akan diremediasi, terlebih dahulu tanah tersebut diinokulasikan bakteri yang mampu mereduksi merkuri. Inokulum bakteri yang digunakan adalah sebanyak 100 mL untuk 1 Kg tanah lalu diaduk hingga merata. b. Inkubasi Substrat yang telah diinokulasikan bakteri, kemudian diinkubasi pada suhu ruang selama 8 minggu. Selama proses inkubasi, dilakukan penambahan air sebanyak 50 mL pada masing-masing perlakuan setiap dua hari sekali, kemudian diaduk hingga merata dengan menggunakan sendok steril.
27
c. Pengkuran kadar Hg Substrat tanah pascatambang yang telah diinokulasikan pada tahapan sebelumnya, diambil sebanyak 0,3 gram untuk diukur kadar Hg awal (minggu ke nol). Pengukuran kadar merkuri dan pertumbuhan bakteri dilakukan setiap 1 minggu sekali selama 8 minggu. Pengukuran kadar Hg pada tanah pascatambang dilakukan dengan menimbang 0,3 gram tanah pascatambang, menambahkan 10 mL HNO3 pekat dan dipanaskan dengan menggunkan Hot plate, kemudian disaring dengan menggunkan kertas saring, selanjutnya diambil 1 mL dan diencerkan kedalam 10 mL akuades. Setelah
langkah-langkah
tersebut
dilakukan,
kemudian
dilakukan
pengukuran kadar Hg tanah pascatambang. Penetapan merkuri dilakukan dengan menggunakan AAS (Atomic Absorbtion Spectrophotometer) (AOAC, 2000). Diharapkan pada minggu ke nol (sebelum inkubasi) dan inkubasi minggu pertama sampai minggu ke delapan, kadar merkuri dalam sampel tersebut semakin berkurang.
d. Perhitungan jumlah sel bakteri Pengukuran pertumbuhan bakteri bertujuan untuk mengetahui pertumbuhan bakteri selama masa inkubasi. Pengukuran pertumbuhan bakteri dilakukan dengan cara menghitung jumlah sel hidup dengan menggunakan metode Total Plate Count (TPC). Setelah itu, dibuat kurva pertumbuhan hubungan antara kadar merkuri dengan pertumbuhan bakteri
28
pada tanah tercemar merkuri., untuk melihat reduksi tertinggi pada fase pertumbuhan bakteri. J. Penentuan Persentase (%) Penurunan Kadar Hg Pengukuran efisiensi penyerapan logam oleh bakteri menggunakan metode Csuros (Csuros & Csuros, 2002), yaitu:
R= Efisiensi bioakumulasi bakteri (%) Co= Konsentrasi awal logam Hg dalam substrat (mg/L) Ceq= Konsentrasi akhir logam Hg dalam substrat (mg/L)
K. Analisis Data Data yang diperoleh dari masing-masing perlakuan dianalisis secara inferensial. Analisis inferensial dilakukan untuk menguji hipotesis. Data dari masing-masing perlakuan dianalisis dengan ANAVA multijalur (Dua atau lebih faktor). Analisis varian (ANAVA) dua faktor digunakan jika suatu penelitian eksperimen terdiri atas dua variabel bebas (Supardi, 1999). Selanjutnya apabila perlakuan berpengaruh nyata terhadap parameter yang diamati maka dilanjutkan dengan uji lanjut (Steel, 1993). Analisis data dilakukan menggunakan software SAS (Statistical Analysis System).
29
L. Bagan Alur Kerja Tahapan kegiatan pada penelitian ini, secara singkat ditunjukkan pada Gambar 2. Penyiapan dan Pembuatan Media
Penyiapan Alat dan Bahan Sterilisasi
Pengambilan Sampel Tanah
Peremajaan Isolat
Pembuatan inokulum bakteri
Bioremediasi
Perhitungan jumlah sel bakteri
Uji kadar merkuri
Gambar 2. Alur kerja Potensi Bakteri Lokal sebagai Pereduksi Merkuri (Hg) pada Tanah Pascatambang Emas Bombana Sulawesi Tenggara.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Deskripsi Lokasi Pengambilan Substrat Tanah Lokasi pengambilan substrat tanah adalah lahan pascatambang emas PT. Panca Logam di Desa Wumbu Bangka Kecamatan Rarowatu Utara Kabupaten Bombana. Pengambilan substrat tanah dilakukan pada 3 lokasi. Ketiga lokasi tersebut merupakan lahan pascatambang dan diduga memiliki kandungan merkuri yang tinggi. Pengambilan substrat tanah pada lokasi I dilakukan tepatnya di sekitar bekas galian para penambang dengan titik koordinat 39’26,1” LS hingga koordinat koordinat
54’26,3” BT, sedangkan pada Lokasi II dengan titik
39’31,8”LShingga 39’31,9”LS
54’30,0”BT dan Lokasi III dengan titik 54’29,9”BT dilakukan di sekitar bekas
pembuangan limbah dari proses amalgamasi. Pengambilan substrat tanah pada Lokasi II dilakukan tepatnya pada dataran yang lebih tinggi daripada Lokasi III.Kondisi ketiga lokasi pertambangan emas Bombana sebagai lokasi pengambilan sumber substrat tercantum pada Gambar 2.
LokasiI
Lokasi II
Gambar 3. Lokasi pengambilan sampel tanah
30
Lokasi III
31
Pengambilan substrat tanah dilakukan pada kedalaman 10-20 cm dari permukaan tanah. Hal ini dilakukan karena permukaan tanah telah mengalami pengikisan
akibat
adanya
faktor
alam,
misalnya
hujan,
sehingga
memungkinkan sebagian lapisan permukaan tanah (top soil) sudah tidak terdapat kandungan merkuri. Suhariyono (2010), dalam penelitiannya menyatakan bahwa lapisan tanah bagian atas (top soil) mempunyai kedalaman sekitar 20 cm. Pengambilan substrat tanah dilakukan pengukuran parameter lingkungan. Pengukuran parameter lingkungan ini bertujuan untuk mengetahui kondisi lingkungan alami isolat bakteri agar dapat digunakan sebagai dasar saat pengaplikasiannya. Pengukuran parameter lingkungan meliputi suhu dan pH. Hasil pengukuran suhu dan pH pada lokasi pengambilan substrat tanah pascatambang tercantum pada Tabel 4. Tabel 4. Hasil pengukuran parameter fisik dan kimia lingkungan pada lokasi pengambilan substrat tanah No Lokasi Suhu (0C) pH 1
Titik I
32
5,8
2
Titik II
30
5,5
3
Titik III
32
5,6
Tabel 3 menunjukkan bahwa suhu lingkungan pada lokasi pengambilan substrat tanah berkisar 300C-320C. Suhu lingkungan pada titik I dan titik III yaitu 320C, sedangkan suhu lingkungan pada titik II yaitu 300C. Suhu merupakan salah satu faktor abiotik yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri. Suhu pertumbuhan optimum bakteri pada umumnya yaitu 280C sampai 320C (Triyaswati, 2016). Berdasarkan hasil pengukuran suhu, dapat diketahui
32
bahwa bakteri dari tanah pascatambang emas Bombana termasuk dalam kelompok bakteri mesofilik. Bakteri mesofilik adalah bakteri yang memiliki suhu pertumbuhan optimum antara 250C-370C, dengan suhu minimum 150C dan suhu maksimum antara 450C-550C (Hidayat, dkk, 2006). Kondisi suhu pada tanah pascatambang juga dapat dikaitkan dengan keberadaan Hg yang terkandung di dalamnya. Pallar (2009) menyatakan bahwa Hg merupakan logam berat yang dapat menguap sebesar 0,0018 mm Hg pada suhu250C. Darmono (1995) juga menyatakan bahwa Hg yang masuk dalam tanah akan mengendap dan membentuk sedimen atau berikatan dengan zat-zat organik. Oleh karena itu, dapat memungkinkan bahwa Hg pada tanah pascatambang belum mengalami penguapan secara menyeluruh, melainkan tertimbun di dalamnya dan berikatan dengan zat-zat organik. Parameter lingkungan yang diukur selain suhu adalah pH. Bakteri memerlukan pertumbuhan optimum pada pH 6,5-7,5. Nilai pH minimum dan maksimum untuk pertumbuhan kebanyakan spesies bakteri adalah 4 dan 9 (Triyaswati, 2016). Hasil pengukuran pH tanah pascatambang berkisar 5,5 sampai 5,8. Hal ini menunjukkan bahwa kondisi lingkungan alami isolat bakteri merupakan lingkungan yang bersuasana asam. Berdasarkan hasil pengukuran pH, dapat diketahui bahwa bakteri yang hidup pada tanah pascatambang emas Bombana merupakan bakteri neutrofil karena hidup pada kondisi lingkungan asam dengan pH berkisar 5,4 sampai 5,8. Hidayat, dkk (2006) menyatakan bahwa bakteri neutrofil adalah bakteri yang mampu hidup pada kisaran pH 5,5 sampai 8,0. Pengaruh pH terhadap pertumbuhan bakteri
33
ini berkaitan dengan aktivitas enzim. Enzim ini dibutuhkan oleh bakteri untuk mengkatalisis reaksi-reaksi yang berhubungan dengan pertumbuhan bakteri (Suryani, dkk, 2013). Data pada Tabel 4 menunjukkan bahwa pH lingkungan pascatambang emas Bombana memiliki kandungan tanah yang masam. Kemasaman tanah dapat dikaitkan dengan keberadaan Hg yang terkandung di dalamnya. Schulin et al., (1995) menyatakan bahwa peningkatan konsentrasi asam dapat secara drastis menurunkan kuatnya ikatan logam berat dan meningkatkan mobilitasnya. Hasil
pengukuran
kadar
merkurimenggunakan
AAS
(Atomic
Absorption Spektrofotometer), menunjukkan bahwa tanah yang diambil dari ketiga titik lahan pascatambang dan kemudian dikomposit memiliki kandungan Hg rata-rata mencapai 1,395 ppm. Menurut Alloway (1995) bahwa batas toleransi Hg di dalam tanah yaitu 0,01-0,3 ppm. Oleh karena itu, kadar merkuri yang berada di tanah pascatambang emas Bombana telah melebihi ambang batas. Siklus Hg di alam merupakan hasil dari proses geologi dan biologi. Siklus geobiokimia merkuri di alam melibatkan peran bakteri yang merupakan subjek utama dalam siklus Hg. Logam merkuri secara global terdistribusi di atmosfer dalam bentuk gas merkuri (Hg0) yang volatil. Hg0 teroksidasi menjadi ion merkuri (Hg2+) dan masuk ke lingkungan. Merkuri anorganik yang ada di dalam tanah merupakan subjek untuk aktivitas bakteri menjadi
34
senyawa metil merkuri (Nascimento & Chartone-Souza, 2003; Von-Canstein et al., 2002). Setiabudi (2005) menyatakan bahwa seiring berjalannya waktu, Hg yang ada pada tanah akan menguap ke udara dan bahkan terakumulasi dalam tubuh organisme. Selain itu, Fahruddin (2010) juga menyatakan bahwa Pelepasan Hg ke lingkungan dapat menyebabkan keracunan pada berbagai organisme, hal ini dikarenakan sifat mobilitas merkuri yang sangat tinggi. Sifat mobilitas Hg yang tinggi dapat terinteraksi secara langsung maupun tidak langsung dengan organisme di atas permukaan tanah maupun di dalam tanah (Taberima, 2004). Oleh karena itu, untuk mengurangi atau menghilangkan sifat toksik Hg pada tanah pascatambang tersebut maka dapat dilakukan dengan memanfaatkan bakteri lokal pereduksi Hg melalui proses bioremediasi. B. Kurva Pertumbuhan Bakteri Lokal pada Tanah PascatambangSelama Inkubasi Pertumbuhan bakteri lokal pada tanah pascatambang selama inkubasi diukur berdasarkan perhitungan jumlah sel bakteri yang tumbuh pada media NA (Nutrient Agar) dengan menggunakan metode perhitungan TPC (Total Plate Count). Log pertumbuhan sel bakteri lokal pada tanah tercemar Hg selama inkubasitercantum pada Tabel 5.
35
Tabel 5. Log pertumbuhan inkubasi (CFU/g). No Waktu inkubasi (minggu) 1 0 2 1 3 2 4 3 5 4 6 5 7 6 8 7 9 8
sel bakteri lokal pada tanah tercemar Hg selama Log jumlah sel bakteri (cfu/gr) Ps 9.278 9.447 10.230 10.478 10.553 10.570 10.612 10.478 9.973
Bc 9.041 9.176 9.963 10.113 10.489 10.579 10.382 10.303 10.117
PB 9.255 10.204 10.324 10.484 10.654 10.484 10.397 10.257 9.991
K 8.477 8.477 8.954 9.518 9.579 9.361 9.301 9.041 8.602
Berdasarkan data log pertumbuhan sel bakteri selama inkubasi (Tabel 5), maka dapat dibuat kurva log pertumbuhan masing-masing bakteri. Kurva log
log jumlah sel bakteri (CFU/gr)
pertumbuhan inokulum bakteri selama inkubasi tercantum pada Gambar 4. 11,0 10,5 10,0 9,5 9,0 8,5 8,0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
waktu inkubasi (minggu) Ps
Bc
PB
K
Gambar 4. Kurva log pertumbuhan inokulum bakteri pada tanah pascatambang selama inkubasi. Gambar 4 menunjukkan log pertambahan sel pada inokulum Pseudomonas sp. (Ps) terjadi pada minggu pertama hingga minggu keenam
36
inkubasi, kemudian menurun pada minggu ketujuh hingga minggu kedelapan inkubasi. Log jumlah sel awal inokulum Pseudomonas sp. (Ps) adalah 9.278 CFU/g meningkat menjadi 9.447 CFU/g pada minggu pertama. Jumlah sel terus mengalami peningkatan hingga minggu keenam
inkubasi dengan
jumlah sel 10.612 CFU/g, kemudian mengalami penurunan jumlah sel menjadi 10.478 CFU/g pada minggu ketujuh inkubasi. Log jumlah sel terus mengalami penurunan hingga minggu kedelapan inkubasi dengan jumlah sel 9.973 CFU/g. Inokulum bakteri Bacillus sp.(Bc) mengalami peningkatan log jumlah sel pada minggu pertama hingga minggu keenaminkubasi, kemudian mengalami penurunan pada minggu ketujuh hingga minggu kedelapan inkubasi. Log jumlah sel awal inokulum Bacillus sp. (Bc) adalah 9.041 CFU/g meningkat menjadi 9.176 CFU/g pada minggu pertama. Log jumlah sel terus mengalami peningkatan hingga minggu kelima inkubasi dengan jumlah sel 10.579 CFU/g, kemudian mengalami penurunan log jumlah sel menjadi 10.382 CFU/g pada minggu keenam inkubasi. Log jumlah sel terus mengalami penurunan hingga minggu kedelapan inkubasi dengan log jumlah sel 10.117 CFU/g. Inokulum bakteri campuran (PB) mengalami peningkatan log jumlah sel pada minggu pertama hingga minggu kelima inkubasi, kemudian mengalami penurunan pada minggu keenam hingga minggu kedelapan inkubasi. Log jumlah sel awal inokulum campuran (PB) adalah 9.255 CFU/g meningkat menjadi 10.204 CFU/g pada minggu pertama. Log jumlah sel terus
37
mengalami peningkatan hingga minggu kelima inkubasi dengan jumlah sel 10.654 CFU/g, kemudian mengalami penurunan jumlah sel menjadi 10.484 CFU/g pada minggu keenam inkubasi. Log jumlah sel terus mengalami penurunan hingga minggu kedelapan inkubasi dengan jumlah sel 9.991 CFU/g. Gambar 4 menunjukkan bahwa perlakuan tanpa pemberian isolat bakteri (kontrol), juga terjadi pertumbuhan bakteri. Log jumlah sel awal pada kontrol yaitu 8.477 CFU/g, kemudian mengalami peningkatan log jumlah sel menjadi 8.954 CFU/g pada minggu kedua inkubasi. Log jumlah selbakteri mengalami peningkatan hingga minggu kelima inkubasi dengan log jumlah sel 9.579 CFU/g, kemudian mengalami penurunan log jumlah sel menjadi 9.361 CFU/g. Log jumlah sel bakteri terus mengalami penurunan hingga minggu kedelapan inkubasi dengan log jumlah sel mencapai 8.602. Adanya pertumbuhan bakteri pada kontrol kemungkinan terjadi karena kontaminasi bakteri dari udara terhadap kontrol. Purnawijayanti
(2001) menyatakan
bahwa beberapa sumber kontaminasi yaitu, air, udara, dan alat-alat yang digunakan. Kurva log pertumbuhan sel bakteri (Gambar 4) menunjukkan bahwa rata-rata penurunan log jumlah sel pada semua inokulum bakteri selama inkubasi pada tanah pascatambang terjadi pada minggu keenam inkubasi. Hal ini terjadi karena nutrisi pada substrat telah mengalami penurunan, sehingga terjadi kompetisi antar bakteri dalam memperoleh makanannya. Bakteri yang tidak mampu bertahan dalam kompetisi tersebut akan mengalami kematian,
38
sehingga populasi bakteri dalam substrat menjadi berkurang. Hasil penelitian ini sejalan dengan penelitian Hidayat, dkk (2006) menyatakan bahwa fase kematian terjadi karena hilangnya nutrien pada substrat yang dapat digunakan oleh mikroorganisme dalam proses metabolismenya. Gambar 4 menunjukkan adanya perbedaan peningkatan dan penurunan log jumlah sel pada masing-masing inokulum bakteri. Hal ini terjadi karena adanya perbedaan resistensi bakteri terhadap merkuri. Perbedaan resistensi setiap inokulum bakteriterhadap Hg terkait dengan metabolisme sel, seperti yang dikemukakan oleh Smithet al, (1998) bahwa perbedaan resistensi ini berhubungan dengan mekanisme respon bakteri terhadap Hg melalui sistem operon resisten dalam plasmid untuk menginduksi reduksi merkuri (Hg). Pertumbuhan sel bakteri Pseudomonas sp. lebih tinggi dibandingkan dengan pertumbuhan bakteri Bacillus sp. (Gambar 4). Hal ini terjadi karena bakteri Pseudomonas sp. yang merupakan bakteri gram negatif lebih resisten terhadap Hg dibandingkan dengan bakteri Bacillus sp. yang merupakan bakteri gram positif. Pratiwi (2012) menyatakan bahwa bakteri Gram negatif menunjukkan resistensi terhadap logam berat yang lebih besar dibandingkan Gram positif karena memiliki struktur dinding sel yang lebih kompleks yang mampu mengikat dan mengimobilisasi ion logam termasuk Hg2+.
39
C. Penurunan Kadar Merkuri (Hg) pada Tanah Pascatambang Selama Inkubasi Analisis kadar Hg pada tanahselama inkubasi dilakukan dengan menggunakan AAS (Atomic Absorbtion Spectrophotometer). Pengukuran kadar Hg tersebut dilakukan seminggu sekali selama 8 minggu inkubasi. Hasil analisis penurunan kadar Hg selama masa inkubasi tercantum pada Tabel 5. Tabel 5. Kadar Hg pada tanah pascatambang selama inkubasi (ppm) No Kadar Hg (ppm) Waktu Inkubasi (Minggu) Ps Bc PB Kontrol 1 0 1,78100 1,42800 1,83600 1,73400 2 1 1,75100 1,40100 1,00310 1,72100 3 2 0,01960 1,38400 0,99310 1,69300 4 3 0,01730 0,01160 0,06210 1,62100 5 4 0,00720 0,01140 0,04330 1,59900 6 5 0,00360 0,00480 0,02830 1,56300 7 6 0,00243 0,00101 0,00266 1,54200 8 7 0,00102 0,00085 0,00027 1,53200 9 8 0,00012 0,00016 0,00013 1,49900 Data pada Tabel 5 menunjukkan bahwa tanah pascatambang pada semua perlakuan mengalami penurunan kadar Hg selama inkubasi.Perlakuan dengan menggunakan inokulum bakteri Pseudomonas sp. (Ps) memiliki konsentrasi awal Hg yaitu 1,781 ppm, kemudian setelah 8 minggu inkubasi konsentrasi tersebut menurun hingga mencapai 0,00012 ppm. Perlakuan dengan menggunakan inokulum bakteri Bacillus sp. (Bc) memiliki konsentrasi Hg awal yaitu 1,428 ppm, setelah 8 minggu inkubasi konsentrasi Hg menurun hingga mencapai 0,00016 ppm. Perlakuan dengan menggunakan inokulum campuran (PB) memiliki konsentrasi Hg awal yaitu 1,836 ppm,
40
setelah 8 minggu inkubasi konsentrasi Hg menurun hingga mencapai 0,00013 ppm. Perlakuan tanpa pemberian inokulum (Kontrol) memiliki konsentrasi Hg awal yaitu 1,734 ppm, setelah 8 minggu inkubasi konsentrasi tersebut menurun hingga mencapai 1,499 ppm. Kurva penurunan kadar Hg tanah
kadar Hg (ppm)
pascatambang pada masing-masing perlakuan tercantum pada Gambar 5. 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
waktu inkbasi (minggu) Ps
Bc
PB
K
Gambar 5. Kurva Penurunan kadar Hg pada tanah pascatambang selama Inkubasi Gambar 5 menunjukkan bahwa semakin lama waktu inkubasi, maka semakin tinggi penurunan kadar Hg pada substrat tanah pascatambang. Hal ini didukung oleh penelitian Hardiani, dkk (2011) yang menyatakan bahwa penambahan waktu inkubasi dapat mengakibatkan penurunan kadar logam berat.
41
D. Pengaruh Inokulum Bakteri dan Waktu Inkubasi terhadap Penurunan Kadar Merkuri (Hg) pada Tanah
Data hasil rata-rata kadar Hg yang diperoleh selama inkubasi (Tabel 5), selanjutnya dianalisis melalui Analisis Varians (ANAVA).Hasil analisis menunjukan perbedaan yang nyata, sehingga dilakukan uji lanjut Duncan. Hasil analisis varians tercantum pada Tabel 6. Tabel 6.Hasil Analisis Varians (Anava) pengaruh inokulum bakteri dan waktu inkubasi terhadap kadar Hg pada tanah pascatambang. Sumber Keragaman DB JK Inokulum (I ) 3 27,475 Waktu (M) 8 28,145 M*I 24 28,130 Galat 69 60,603 Total 104 144,335 Keterangan :*berpengaruh nyata
KT 9,156 3,518 1,172 0,111
F.hitung 10,43 * 4,01 * 2,33 *
F. Tabel 2,74 2,07 1,67
Hasil analisis varians diperoleh bahwa pemberian inokulum bakteri dan waktu inkubasi berpengaruh nyata terhadap perubahan konsentrasi kadar Hg pada tanah pascatambang dengan taraf signifikan 95%, maka hipotesis H1 diterima dan H0 ditolak.Selanjutnya dilakukan uji lanjut Duncan secara mandiri untuk variabel jenis inokulum dan waktu inkubasi terhadap perubahan konsentrasi kadar Hg pada tanah pascatambang. Hasil uji lanjut Duncan mandiri
untuk variabel inokulum bakteri
konsentrasi kadar merkuri tercantum pada Tabel 7.
terhadap perubahan
42
Tabel 7. Hasil uji Duncan pengaruh inokulum bakteri terhadap perubahan kadar Hg pada tanah pascatambang. Notasi Jenis Inokulum Kadar Hg Tanah (ppm) a K 1.3919 b Bc 0.4714 b PB 0.3563 b Ps 0.3381 Data pada Tabel 7 menunjukkan bahwa rata-rata penurunan kadar Hg dalam tanah pascatambang pada perlakuan dengan pemberian inokulum bakteri Pseudomonas sp. (Ps), tidak berbeda nyata dengan perlakuan pemberian inokulum bakteri Bacllus sp. (Bc) dan inokulum campuran (PB), namun ketiga perlakuan tersebut berbeda nyata dengan rata-rata penurunan kadar Hg dalam tanah pascatambang pada perlakuan tanpa inokulum bakteri (kontrol). Hal ini berarti bahwa pemberian inokulum bakteri dapat mempengaruhi perubahan kadar merkuri (Hg) pada tanah pascatambang. Hochachka & Somero (1973), menyatakan bahwa kondisi lingkungan toksik dapat memacu bakteri untuk menyesuaikan dirimelalui serangkaian reaksi metabolik, dengan cara meningkatkan atau menurunkan jumlah molekul enzim, perubahan jenis enzim yang bekerja serta pengendalian fungsi enzim. Keadaan tersebut menyebabkan bakteri menjadi toleran yang akhirnyamenjadi resisten. Sistem resistensi bakteri terhadap Hg tergantung operon mer yang terdapat pada operon yang mengkode sintesis enzim yang berfungsi untuk detoksifikasi Hg. Sistem enzim tersebut meliputi organomerkuri liase dan merkuri reduktase. Enzim-enzim inilah yang dapat mengubah senyawa polutan yang berbahaya menjadi tidak berbahaya bagi lingkungan. Hal ini sesuai
43
dengan penelitian Khoiroh (2014) yang menyatakan bahwa selama inkubasi bakteri menghasilkan enzim yang dapat mengubah senyawa polutan yang berbahaya bagi lingkungan menjadi tidak berbahaya. Selain jenis inokulum, hasil Analisis Varians (Tabel 6) menunjukan bahwa waktu inkubasi juga berpengaruh nyata terhadap perubahan kadar Hg pada tanah pascatambang, sehingga dilakukan uji lanjut Duncan mandiri untuk variabel waktu inkubasi terhadap perubahan kadar Hg tanah pascatambang emas. Hasil uji lanjut Duncan mandiri tercantum pada Tabel 8. Tabel 8. Hasil uji Duncan pengaruh waktu inkubasi terhadap perubahan kadar Hg pada tanah pascatambang Notasi Waktu Inkubasi (Minggu) Kadar Hg (ppm) a 0 1,68167 b 1 1,38503 c 2 0,59890 d 3 0,03033 d 4 0,02063 d 5 0,01223 d 6 0,00203 d 7 0,00071 d 8 0,00013
Data pada Tabel 8 menunjukkan rata-rata penurunan kadar Hg pada tanah pascatambang selama inkubasi. Semakin lama waktu Inkubasi, kadar Hg pada tanah pascatambang akan semakin berkurang. Hal ini didukung oleh penelitian Khoiroh (2014), yang menyatakan bahwa kadar logam berat menurun seiring dengan bertambahnya lama inkubasi karena semakin lama waktu inkubasi, maka semakin meningkat pula kemampuan enzim merkuri reduktase dalam mendegradasi merkuri menjadi senyawa yang tidak toksik.
44
Hasil Analisis Varians pada Tabel 6 menunjukkan bahwa perlakuan pemberian inokulum bakteri dan waktu inkubasi memberikan pengaruh nyata terhadap perubahan kadar Hg pada tanah pascatambang, sehingga dilakukan uji lanjut Duncan mandiri. Hal inidilakukan untuk mengetahui interaksi antara pemberian inokulum bakteri dan waktu inkubasi terhadap perubahan kadar
Hg
pada
tanah
pascatambang.
Hasil
uji
lanjut
Duncan
mandiritercantum pada Tabel 9. Tabel 9. Hasil uji Duncan interaksi antara pemberian inokulum bakteri dan waktu inkubasi terhadap perubahan kadar Hg pada tanah pascatambang emas. waktu Kadar Hg (ppm) Inkubasi Ps Bc PB Kontrol (Minggu) 0 1,78100bp 1,42800 bp 1,83600 bp 1,73400 ap 1 1,75100 bp 1,40100 bp 1,00310 bq 1,72100 ap 2 0,01960 bq 1,38400 bp 0,99310 bq 1,69300 ap 3 0,01160 bq 0,06210 br 1,62100 ap 0,01730 bq 4 0,00720 bq 0,01140 bq 0,04330 br 1,59900 ap 5 0,00360 bq 0,00480 bq 0,02830 br 1,56300 ap 6 0,00243 bq 0,00101 bq 0,00266 br 1,54200 ap 7 0,00102 bq 0,00085 bq 0,00027 br 1,53200 ap 8 0,00012 bq 0,00016 bq 0,00016 br 1,49900 ap Keterangan : Angka-angka yang diikuti huruf yang sama pada kolom yang sama tidak berbeda nyata. Data pada Tabel 9 menunjukkan bahwa penurunan kadar Hg pada perlakuan tanpa inokulum bakteri (kontrol) pada minggu ke-0 hingga minggu ke-8 inkubasi tidak berbeda nyata. Perubahan kadar Hg pada tanah pascatambang dengan perlakuan pemberian inokulum bakteri Pseudomonas sp. (Ps) pada minggu ke-2 inkubasi berbeda nyata dengan minggu ke-0 (awal inkubasi) dan minggu ke-1 inkubasi, namun perubahan kadar Hg pada inkubasi minggu selanjutnya (minggu ke-3 hingga minggu ke-8 inkubasi) tidak berbeda
45
nyata. Penurunan kadar Hg pada tanah pascatambang dengan perlakuan pemberian inokulum Bacillus sp. (Bc) pada minggu ke-3 inkubasi berbeda nyata dengan minggu awal hinggu minggu ke-2 inkubasi, namun tidak berbeda nyata dengan inkubasi minggu selanjutnya. Penurunan kadar Hg pada tanah pascatambang dengan perlakuan pemberian inokulum bakteri campuran (PB), pada minggu ke-1 dan minggu ke-2 inkubasi berbeda nyata dengan minggu awal inkubasi, kemudian berbeda nyata lagi dengan penurunan kadar Hg pada inkubasi minggu selanjutnya (minggu ke-3 hingga minggu ke-8 inkubasi). Tabel 9 menunjukkan bahwa pada minggu ke-3 hingga minggu ke-8 inkubasi, penurunan kadar Hg tanah pascatambang pada perlakuan semua inokulum bakteri tidak berbeda nyata. Hal ini terjadi karena pada minggu ke-3 hingga minggu ke-6 inkubasi, jumlah sel bakteri semakin meningkat sehingga terjadi kompetisi antar bakteri. Terjadinya kompetisi tersebut dapat menurunkan kemampuan bakteri dalam mereduksi merkuri. Hal ini sejalan dengan penelitian Khoiroh (2014) yang menyatakan bahwa adanya kompetisi mikroorganisme, maka kerjasama antar mikroorganisme semakin menurun. Penurunan kadar Hg tanah pascatambang pada waktu inkubasi minggu ke-7 hingga minggu ke-8 tidak berbeda nyata dengan minggu ke-3 inkubasi. Hal ini terjadi karena pertumbuhan bakteri telah masuk pada tahap kematian, sehingga dapat dinyatakan bahwa penurunan kadar Hg pada tanah pascatambang berhubungan dengan adanya pertumbuhan sel bakteri dan waktu inkubasi.
46
Data pada Tabel 9 menunjukkan bahwa log pertumbuhan jumlah sel bakteri dan waktu inkubasi berpengaruh nyata terhadap penurunan kadar Hg pada tanah pascatambang. Semakin banyak log jumlah sel bakteri dan semakin lama waktu inkubasi yang digunakan, maka semakin banyak pula penurunan kadar Hg pada tanah. Hal ini didukung penelitian Khoiroh (2014) yang menyatakan bahwa semakin banyak sel mikroba dan semakin lama waktu inkubasi yang digunakan, maka semakin banyak kadar logam berat yang diturunkan. Penurunan kadar merkuri selama proses inkubasi dapat dikaitkan dengan keberadaan operon mer yang dimiliki oleh masing-masing bakteri. Menurut Silver & Phung (1998) detoksifikasi oleh bakteri resisten merkuri terjadi karena bakteri resisten merkuri memiliki gen resisten merkuri,operon mer. Struktur terdiri dari gen metaloregulator (merR), gen transpor merkuri (merT, merP, merC), gen merkuri reduktase (merA), dan organomerkuri liase (merB). Model mekanisme resisten merkuri bakteri Gram negatif menurut Liebert et al. (1999), adalah ion merkuri Hg(II) yang masuk ke periplasma terikat ke pasangan residu merP. Selanjutnya merP transfer Hg(II) ke residu sistein merT atau merC, dan kemudian ion Hg(II) melewati membran plasma melalui proses reaksi pertukaran ligan menuju sisi aktif flavin disulfida oksida reduktase, merkuri reduktase (merA). Merkuri reduktase mengkatalisis reduksi Hg2+ menjadi Hg0 berdifusi di lingkungan sel untuk selanjutnya dikeluarkan dari sel. Mekanisme resisten merkuri juga dapat terjadi pada bakteri gram positif dengan melibatkan peptidoglikan yang tersusun oleh molekul-molekul yang
47
lebih sederhana antara lain fosforil, karboksil, dan asam amino yang mempunyai muatan negatif. Muatan negatif tersebut akan berinteraksi dengan ion atau molekul yang bermuatan positif di lingkungan luarnya sehingga berbentuk ikatan ligan. Ion logam bermuatan positif, sehingga secara elektrostatik akan terikat pada permukaan sel (Langley & Baveridge, 1999). E. Persentase Penurunan Kadar Merkuri (Hg) Selama Proses Inkubasi Selama proses inkubasi, kadar Hg pada masing-masing perlakuan bakteri mengalami penurunan yang berbeda-beda. Oleh karena itu, untuk mengetahui tingkat perbedaan potensi masing–masing isolat bakteri dalam meredukasi merkuri (Hg) pada tanah, maka dilakukan perhitungan persentase penurunan kadar Hg. Persentase penurunan kadar Hg pada masing-masing perlakuan tercantum pada Tabel 10. Tabel 10. Persentase penurunan kadar Hg tanah pascatambang pada masingmasing perlakuan. No Waktu Persentase Penurunan Kadar Hg (%) Inkubasi (Minggu) Ps Bc PB Kontrol 1 0 0 0 0 0 2 1 1,68444 1,8907 45,3649 0,7497 3 2 98,8994 3,0812 45,9095 2,3644 4 3 99,0286 99,1876 96,6176 6,5167 5 4 99,5957 99,2016 97,6416 7,7854 6 5 99,7978 99,6638 98,4586 38,6966 7 6 99,8635 99,9292 99,8551 39,2041 8 7 99,9427 99,9404 99,9852 40,4555 9 8 99,9932 99,9888 99,9931 41,8108 Data pada Tabel 10 menunjukkan bahwa selama inkubasi, terdapat perbedaan persentase penurunan kadar Hg pada masing-masing perlakuan. Penurunan kadar Hg pada minggu kedua inkubasi dengan perlakuan
48
pemberian inokulum bakteri Pseudomonas sp. (Ps) telah mencapai 98,89949%, sedangkan penurunan kadar Hg dengan perlakuan pemberian inokulum bakteri Bacillus sp.(Bc) hanya mencapai 3,081232%, dan penurunan kadar Hg dengan perlakuan pemberian inokulum bakteri campuran (PB) hanya mencapai 45,90959%. Data pada Tabel 10 juga menunjukkan bahwa setelah delapan minggu inkubasi, persentase penurunan kadar Hg dengan perlakuan pemberian inokulum Pseudomonas sp. (Ps) mencapai 99,9932%, penurunan kadar Hg dengan perlakuan pemberian inokulum Bacillus sp. (Bc) mencapai 99,988%, sedangkan pada perlakuan dengan pemberian inokulum campuran (PB) mencapai 99,9931%, dan pada perlakuan kontrol hanya mencapai 41,8108%. Berdasarkan data-data tersebut, tampak bahwa jenis inokulum yang memiliki persentase tertinggi dalam menurunkan kadar Hg pada tanah pascatambang yaitu Pseudomonas sp. (Ps). Hal ini sejalan dengan hasil analisis statistik sebelumnya (Tabel 7, 8 dan 9) yang menunjukkan bahwa inokulum Pseudomonas sp. merupakan inokulum yang paling baik digunakan untuk menurunkan kadar Hg pada tanah pascatambang dengan waktu inkubasi optimum yaitu terjadi pada minggu kedua. Data pada Tabel 10 menunjukkan bahwa persentase penurunan kadar Hg pada masing-masing perlakuan berbeda-beda. Hal ini dapat dikaitkan dengan resistensi bakteri terhadap Hg. Pratiwi (2012) menyatakan bahwa bakteri Gram negatif menunjukkan resistensi terhadap logam yang lebih besar dibandingkan Gram positif karena memiliki struktur dinding sel yang lebih
49
kompleks yang mampu mengikat dan mengimobilisasi ion logam termasuk Hg2+. Dinding sel bakteri yang melakukan pengikatan logam berat pada bakteri Gram positif yang berperan adalah gugus karboksil pada peptidoglikan, sedangkan pada bakteri Gram negatif adalah gugus fosfat (Fahruddin, 2010). Liebert et al. (1999), menyatakan bahwa model mekanisme resisten merkuri bakteri Gram negatif yaitu ion merkuri Hg(II) yang masuk ke periplasma terikat ke pasangan residu merP. Selanjutnya merP transfer Hg(II) ke residu sistein merT atau merC, dan kemudian ion Hg(II) melewati membran plasma melalui proses reaksi pertukaran ligan menuju sisi aktif flavin disulfida oksida reduktase, merkuri reduktase (merA). Merkuri reduktase mengkatalisis reduksi Hg2+ menjadi Hg0 berdifusi di lingkungan sel untuk selanjutnya dikeluarkan dari sel. Langley & Baveridge (1999) juga menyatakan bahwa mekanisme resisten merkuri pada bakteri gram positif melibatkan peptidoglikan yang tersusun oleh molekul-molekul yang lebih sederhana
antara lain
fosforil,
karboksil,
dan
asam
amino
yang
mempunyai muatan negatif. Muatan negatif tersebut akan berinteraksi dengan ion atau molekul yang bermuatan positif di lingkungan luarnya sehingga berbentuk ikatan ligan. Ion logam bermuatan positif, sehingga secara elektrostatik akan terikat pada permukaan sel. Data pada Tabel 10 menunjukkan bahwa persentase penurunan kadar Hg tanah pascatambang paling rendah selama inkubasi terjadi pada perlakuan tanpa pemberian inokulum bakteri (kontrol). Hal ini terjadi karena pada
50
kontrol juga terdapat pertumbuhan bakteri, sehingga memungkinkan bakteri tersebut dapat menghasilkan enzim yang dapat mereduksi Hg pada tanah pascatambang. Selain itu, penurunan kadar Hg pada kontrol kemungkinan terjadi karena kadar Hg mengalami penguapan pada saat pengadukan substrat tanah selama inkubasi. Pallar (2009) menyatakan bahwa Hg mengalami penguapan pada suhu 250C sebesar 0,0018 mm Hg. Data pada Tabel 10 menunjukkan bahwa penurunan kadar Hg tertinggi terjadi pada inkubasi minggu kedua dengan perlakuan pemberian inokum bakteri Pseudomonas sp. (Ps), sedangkan penurunan kadar Hg terrendah terjadi pada perlakuan tanpa pemberian inokulum bakteri (Kontrol). Hasil penelitian ini sejalan dengan penelitian Khoiroh (2014) yang menyatakan bahwa persentase penuruan kadar logam berat tertinggi terjadi pada perlakuan dengan pemberian inokulum bakteri Pseudomonas sp. yaitu mencapai 96%, sedangkan persentase penurunan kadar logam berat paling rendah terjadi pada perlakuan tanpa inokulum bakteri yaitu 51%.
V. PENUTUP
A. Simpulan Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan, maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Pemberian inokulum bakteri berpengaruh nyata terhadap perubahan kadar merkuri (Hg) pada tanah pascatambang. Inokulum bakteri Pseudomonas sp. merupakan jenis inokulum yang paling baik untuk menurunkan kadar Hg pada tanah pascatambang. 2. Waktu inkubasi berpengaruh nyata terhadap perubahan kadar Hg pada tanah pascatambang. Minggu ketiga merupakan waktu inkubasi yang memberikan pengaruh nyata terhadap perubahan kadar Hg pada tanah pascatambang. 3. Interaksi antara pemberian inokulum bakteri dan waktu inkubasi berpengaruh
nyata
terhadap
perubahan
kadar
Hg
pada
tanah
pascatambang. Hasil terbaik dalam menurunkan kadar Hg pada tanah pascatambang yaitu dengan pemberian inokulum Pseudomonas sp. dengan lama inkubasi dua minggu yang dapat menurunkan kadar Hg hingga mencapai 98,89%.
51
52
B. Saran Saran yang diajukan pada penelitian ini adalah sebaiknya: 1. Untuk menurunkan kadar Hg pada tanah yang optimal sebaiknya menggunakan inokulum bakteri Pseudomonas sp. 2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai isolasi dan identifikasi enzim yang dapat mengubah logam berat Hg berbahaya menjadi tidak berbahaya. 3. Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai bioakumulasi logam berat Hg oleh sel bakteri resisten merkuri.
DAFTAR PUSTAKA Alfian Z., 2001, Analisis Unsur Toksin Kadmium Menggunakan Metode Tabung pada Spektrofotometer Serapan Atom (SSA), MajalahAkademika,4-8 Alloway, B.J., 1995, Heavy Metal in Soils, Blackie Academic and Professional, London. Darmono, 1995, Logam Berat dalam Sistem Biologi, UI Press, Jakarta. Badri, N. L., 2004, Karakteristik tanah, vegetasi dan air kolong pasca tambang timah dan teknik rehabilitasi lahan untuk keperluan revegetasi (Studi kasus lahan pasca tambang timah Dabo Singkep), Tesis, IPB, Bogor. Barkay T., Miller SM. 2003, Bacterial mercury resistance from atoms to ecosystems.FEMS Microbiology Reviews 27:355-384. Brown, N., Shih, Y., Leang, C., Glendinning, K., Hobman, J. and Wilson, J., 2002, Mercury transport and resistance, International biometals Symposium. Csuros, M., and Csuros, C., 2002, Cold Vapour AAS for Solid and Semi Solids. In Environmental Sampling and Analysis for Metals, Lewis Publishers, Tokyo. Dobler. IW, 2003, Pilot plant for bioremediation of mercury-containing industrial wastewater. Appl MicrobialBiotechnol 62:124-133. Ericson, B., 2008, The World’s Worst Pollution Problems, Blacksmith Institute & Green Cross Switzerland, 11 p Fahruddin, 2010, Bioteknologi Lingkungan, Alfabeta, Bandung. Gadd, M.G., 1992, Heavy Metal Pollutants Environmental and Biotechnological Aspect II, Encyclopedia of Microbiology, Academic Press, USA Gadjar, I., 2006, Mikologi Dasar dan Terapan, Yayasan obor Indonesia, Jakarta. Gunalan,1998, Penerapan Bioremediasi pada Pengolahan Limbah Pemulihan Lingkungan Tercemar Polutan Hidrokarbon Petrolium, Tesis, Sumatera Selatan, Fakultas Pertanian UNSRI. Hadioetomo, R.S., 1993,Mikrobiologi Dasar dalam Praktek : Teknik dan Prosedur Dasar Laboratorium, PT Gramedia, Jakarta.
53
54
Hardiani.H., Kardiansyah.T., dan Sugesty.S., 2011, Bioremediasi Logam Timbal (Pb) dalam Tanah Terkontaminasi Limbah Sludge Industri Kertas Proses Deinking, Jurnal Selulosa, 1(1) : 31 - 41 Hidayat. N., Padaga. M.C., Suhartini. S., 2006, Mikrobiologi Industri, CV. Andi Offset, Yogyakarta. Hochacka, P.W., and Sumero,G.N.,1973, Strategiesof Biochemical Adaption, W.B, Sounder Comp. Philadelphia. Inswiasari, 2008, Paradigma Kejadian Penyakit Pajanan merkuri, JurnalEkologi Kesehatann,7(2) :775-785 Jutono, Soedarsono, S., Hartadi, S., Kabirun, S., Darmosuwito, S., dan Soesanto, 1975, Pedoman Praktikum Mikrobiologi untuk Perguruan Tinggi. Departemen Pertanian, Fakultas Pertanian, UGM. Yogyakarta. Kali, Y.R., 2014, Pengaruh Pupuk Kandang dan Akumulasi Logam Hg, Zn, dan Cu pada Organ Tanaman Mahoni (Swietenia mahgonai L.) yang Tumbuh di Tanah Pasca Tambang Emas Bombana, Skripsi FMIPA, UHO, Kendari. KEPMEN LH., 2003, Keputusan Menteri Lingkungan Hidup Nomor : 128 Tahun 2003 Tentang Tata Cara dan Persyaratan Teknis Pengolahan Limbah Minyak Bumidan Tanah Terkontaminasi oleh Minyak Bumi Secara Biologis, Kementerian Lingkungan Hidup. Khoiroh. Z., 2014, Bioremediasi Logam Berat Timbal (Pb) dalam Lumpur Lapindo Menggunakan Campuran Bakteri (Pseudomonas pseudomallei dan Pseudomonas aeruginosa), Skripsi Biologi UIN, Malang. Khotimah. K., dan Zulaika. E., Azotobacter sebagai Bioakumulator Merkuri, 2014, Jurnal Sains Pomits, 3(2) : 2337-3539 Langley, S., and Beveridge, T.J. 1999, Effect of O-side chine lipopolysaccharide chemistry on metal binding, Appl Environ Microbial 65: 489-498 Lasut, M. 2002, “Metallothionein” : Suatu Parameter Kunci yang Penting dalam Penetapan Baku Mutu Air Laut (BMAL) Indonesia, Jurnal Ekoton, 2 (1) : 61-68 Lasut, M., 2011, Penurunan Kualitas Lingkungan Akibat Aktivitas Tambang. Aksara Karunia, Jakarta.
55
Liebert, C.A., Hall, R.M. and Summers, A.O., 1999, Transposon Tn21, flagship of the floating genome, Microbiol.Mol. Biol. Rev.,63: 507-522. Mara, Duncan, and Horan,N.J, 2003, Handbook of water and wastewater microbiology, ISBN 0-12-470100-0, Elsevier. Mirdat, Yosep, dan Isrun, 2013, Status Logam Berat Merkuri (Hg) Dalam Tanah Pada Kawasan Pengolahan Tambang Emas di Kelurahan Poboya, Kota Palu, Jurnal Agrotekbis 1 (2) :127-134 Mullen, M.D., 1998,Transformations on other elements. In: DM Sylvia, JJ Fuhrmann, PE Hartel, DA Zuberer, editor. Principles and Applications of Soil Microbiology. New Jersey, Upper Saddle River. Nascimento, A.M.A., and Chartone-Souza, E., 2003, Operon mer: Bacterial resistence to mercury and potential for bioremediation of contaminated environments, Genetics and molecular research,1: 92-101 Palar. H., 2009, Pencemarandan Toksikologi Logam Berat, Rineke Cipta, Jakarta. Palilingan. W., Kepel. B.J., dan Fatimawali., 2015, Uji Resistensi BakteriPseudomonas sp. yang Diisolasi dari Plak Gigi Terhadap Merkuri dan Antibiotik Amoksisilin, Jurnal e-Biomedik, 3(3): 716-721 Pardlaz, S.,1987, Penuntun Mikrobiologi Pangan, Lembaga Sumber daya Informasi IPB, Bogor. PERPEM RI., 1999, Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 18 tahun 1999 Tentang Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun, Pemerintahan RI. Pratiwi, Y.A., 2012, Penapisan Bakteri Resisten Terhadap Merkuri Sebagai Alternatif Agen Bioremediasi Pada Pencemaran Tanah Pertambangan, Departemen Biokimia Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor, Bogor. Purba, F. D., 1999, Pengaruh Suksesi Vegetasi Terhadap Kapasitas Infiltrasi Tanah Bekas Penambangan Emas Rakyat di Kawasan Hutan Alam Mandor, Fakultas Pertanian, Universitas Tanjungpura, Pontianak. Purnawijayanti, H.A., 2001, Sanitasi Higiene dan Keselamatan Kerja dalam Pengolahan Makanan, Kanisius, Yogyakarta. Rivai, T.P., 2012, Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Pereduksi Merkuri Sebagai Agen Bioremediasi Lahan Pascatambang Emas Bombana Sulawesi Tenggara, Skripsi FMIPA, UHO, Kendari.
56
Sampurno, 2001,Pengembangan Kawasan Pantai Kaitannya Dengan Geomorfologi, Disampaikan pada Seminar “Dampak Timbal Balik antara Pembangunan Kota dan Perumahan di Indonesia dan Lingkungan Global”, Pusat Penelitian dan Pengembangan Permukiman, Bandung. Santi, L. P., and Goenadi D.H., 2009, Potensi Pseudomonas fluorescens strain KTSS untuk bioremediasi merkuri di dalam tanah, Menara Perkebunan. 77(2) :110-124 Schulin, R., G. Geiger, and G. Fmrer. 1995, Heavy metal retention by soil organic matter under changing environmental conditions. In W. Salomons and W.M. Stigliani (Eds.), Biogeodynamics of Pollutants in Soils and Sediments-Springer Verlag Berlin Heidelberg, New York. Sebastian, P.A., 2011, Pengaruh Lama Penyimpanan terhadap Kualitas Inokulum Trichoderma viridedan Rhizopusoryzae untuk Hidrolisis Tongkol Jagung, Skripsi, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB, Bogor. Setiabudi, B.T., 2005, Penyebaran Merkuri Akibat Usaha Pertambangan Emas Di Daerah Sangon Kabupaten Progo, D.I Yogyakarta, Tessis, Yogyakarta. Silver and Phung 1998, Bacterial Heavy Metal Resistance, New Suprises. Rev Microbiol. Sholikah. U., Kuswytasari.N.D., Uji Potensi Genera Bacillus Sebagai Bioakumulator Merkuri, 2012, ITS-Paper : 1-6. Digitib. Its.ac.id Skladany, J.G., Metting Jr., 1992, Bioremediation of contaminated soil. In: Metting Jr. (Ed.) Soil Microbial Ecology: Applications in Agricultural and Environmental Management. Marcel Dekker, New York. Smith.E., Woters.A., and Elsas.J.D.V., 1998, Self Transmissible Mercury Resistance Plasmids With Gene Mobilizing Capacity in Soil Bactery Populations: Influence Of Whet Roots and Mercury addition, appl Enviroment, Microbial, 64: 1210-1219 Soepardi, G., 1983, Sifat dan Ciri Tanah, Fakultas Pertanian IPB, Bogor. Soewandita, H., Sudiana,N., Sittadewi,E.H., Prihartanto, Adi, S., dan Budiono, Y., 2010, Pengembangan Nutrien Block Untuk Mendukung Rehabilitasi Lahan Pasca Tambang, Pusat Teknologi Pengelolaan Sumber Daya Lahan Bagi wilayah dan Mitigasi Bencana, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi. Steel, R.G.D., 1993, Prinsip dan Prosedur Statistika Suatu Pendekatan Biometrik, Penerjemah B. Sumantri, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
57
Suhariyono, A., 2010, Penentuan Kedalaman Top Soil dan Solum Lahan Pertanian Daerah Geologi Raung Menggunakan Metode Geolistrik Resistivitas, Skripsi FKIP, Jember. Sumardjo. D., 2006, Panduan Kuliah mahasiswa Kedokteran dan Program Strata Fakultas Bioeksakta, Buku Kedokteran EGC, Jakarta. Supardi, I., dan Sukamto, 1999, Mikrobiologi dalam Pengolahan dan Keamanan Pangan, Penerbit Alumni, Bandung. Suriyani, S., Soemarno dan Suharjo, 2013, Pengaruh Suhu dan pH terhadap Laju Pertumbuhan Lima Isolat Bakteri anggota Genus Pseudomonas yang Diisolasi dari Ekosistem Sungai Tercemar Deterjen di Sekitar Kampus Universitas Brawijaya, Jurnal PAL, 3(2) : 58-62 Taberima S.,2004, Peranan Mikroorganisme dalam Mengurangi Efek Toksik pada Tanah Terkontaminasi Logam Berat, Makalah Falsafah Sains (PPs 702) Program Pasca Sarjana/S3,Institut Pertanian Bogor, Bogor. Triyaswati. D., 2015, Eksplorasi Bakteri Probiotik dari Rhizosfer Mangrove untuk Pengendalian Penyakit Vibriosis pada Udang Windu (Penaeus monodon Fabricius), Skripsi FMIPA UHO, Kendari. Widowati, Wahyu, 2008, Efek Toksik Logam. Pencegahan dan Penangulangan Pencemaran Merkuri. ANDI. Yogyakarta. Zarkasyi. H., 2008, Biosorbsi Logam Merkuri (Hg) Oleh Bacillus megaterium Asal Hilir Sungai Cisandae, Skripsi, Fakultas Pertanian dan Teknologi, UIN Syarif Hidayatullah, Jakarta. Zulkarnain. I., 2009, Strategi Pengembangan Wilayah Pertambangan Rakyat di Kabupaten Bombana, LIPI Press, Jakarta.
Lampiran 1. Peta Lokasi Pengambilan Substrat Tanah Penelitian.
Gambar 7. Peta Lokasi Pengambilan Substrat Tanah Penelitian
58
59
Lampiran 2. Data pertumbuhan bakteri lokal selama inkubasi pada tanah pascatambang (CFU/g) Tabel 11. Data pertumbuhan bakteri (CFU/g) pada inkubasi minggu ke-0 s Jumlah koloni per Total Plate Kode pengenceran Keterangan Count sampel -6 -7 -8 10 10 10 Kontrol 6 6 3 3,0x108 Hitung pengenceran 10-8 9 Ps 140 56 34 3,4x10 Hitung pengenceran 10-8 Bc 306 50 56 5,6x109 Hitung pengenceran 10-8 8 PB 160 113 94 1,6x10 Hitung pengenceran 10-8 Tabel 12. Data pertumbuhan bakteri (CFU/g) pada inkubasi minggu ke-1 Jumlah koloni per Total Kode pengenceran Keterangan Plate sampel -6 -7 -8 10 10 10 Count Kontrol Ps Bc PB
19 289 180 301
12 280 170 305
3 103 103 231
3,0x108 10,3x109 10,3x109 23,1x109
-
Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8
Tabel 13. Data pertumbuhan bakteri (CFU/g) pada inkubasi minggu ke-2 Jumlah koloni per Total Kode pengenceran Keterangan Plate sampel -6 -7 -8 10 10 10 Count Kontrol Ps Bc PB
23 303 305 304
19 311 92 305
9 153 150 245
9,0x108 15,3x109 15,0x109 24,5x109
Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8
Tabel 14. Data pertumbuhan bakteri (CFU/g) pada inkubasi minggu ke-3 Jumlah koloni per Total Kode pengenceran Keterangan Plate sampel 10-6 10-7 10-8 Count Kontrol Ps Bc PB
34 421 315 501
33 301 305 425
33 174 250 420
33,0x108 17,4x109 25,0x109 42,0x109
Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8
60
Tabel 15. Data pertumbuhan bakteri (CFU/g) pada inkubasi minggu ke-4 Jumlah koloni per Total Kode pengenceran Keterangan Plate sampel 10-6 10-7 10-8 Count Kontrol Ps Bc PB
31 318 309 501
29 311 305 439
38 251 161 439
3,1x108 25,1x109 26,1x109 3,0x1010
Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8
Tabel 16. Data pertumbuhan bakteri (CFU/g) pada inkubasi minggu ke-5 Jumlah koloni per Total Kode pengenceran Keterangan Plate sampel -6 -7 -8 10 10 10 Count Kontrol Ps Bc PB
26 451 309 412
23 348 305 378
23 340 380 370
23,0x108 34,0x109 38,0x109 37,0x109
Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8
Tabel 17. Data pertumbuhan bakteri (CFU/g) pada inkubasi minggu ke-6 Jumlah koloni per Total Kode pengenceran Keterangan Plate sampel 10-6 10-7 10-8 Count Kontrol Ps Bc PB
28 378 309 402
20 304 303 331
20 280 389 321
20x108 28,0 x109 38,9x109 32,1x109
Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8
Tabel 18. Data pertumbuhan bakteri (CFU/g) pada inkubasi minggu ke-7 Jumlah koloni per Total Kode pengenceran Keterangan Plate sampel -6 -7 -8 10 10 10 Count Kontrol Ps Bc PB
27 367 445 301
12 254 431 262
11 253 421 289
11,0x108 25,3x109 42,1x109 28,9x109
Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-7 Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-7
61
Tabel 19. Data pertumbuhan bakteri (CFU/g) pada inkubasi minggu ke-8 Kode sampel
Jumlah koloni per pengenceran -6 10 10-7 10-8
Kontrol Ps Bc PB
5 301 303 301
5 221 123 214
4 64 300 254
Total Plate Count 4,0x109 64,0x109 30,0x109 25,4x109
Keterangan Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8 Hitung pengenceran 10-8
Pertumbuhan bakteri pada tanah pascatambang selama masa inkubasi dapat dihitung berdasarkan banyaknya koloni yang tumbuh pada media NA (Nutrien Agar). Rumus perhitungan jumlah bakteri adalah : TPC
= Jumlah Koloni X
Contoh : Jumlah koloni isolat Pspada inkubasi minggu ke-1 TPC
= 3 X
1 10-8
= 3,0 X 108 = 300000000 koloni/gram
62
Lampiran 3. Pengukuran rata-rata kadar merkuri (Hg) pada tanah pascatambang selama masa inkubasi. Tabel
20. Hasil pengukuran rata-rata kadar merkuri (Hg) pada pascatambang selama masa inkubasi. Ulangan Kode Waktu Jumlah sampel Fermentasi 1 2 3 (ppm) Kontrol 0 1,734 2,09 1,385 5,209 1 1,69 2,09 1,383 5,163 2 1,69 1,991 1,380 5,079 3 1,50 1,99 1,373 4,863 4 1,48 1,99 1,327 4,797 5 1,47 1,97 1,249 4,689 6 1,47 1,95 1,206 4,626 7 1,46 1,95 1,186 4,596 8 1,411 1,90 1,186 4,497 Ps 0 1,493 1,34 2,51 5,343 1 1,483 1,30 2,47 5,253 2 0,0196 0,02 0,0192 0,0588 3 0,018 0,0166 0,0173 0,0519 4 0,016 0,0072 0,0016 0,0216 5 0,0036 0,0063 0,0009 0,0108 6 0,00243 0,0043 0,00056 0,00729 7 0,00102 0,0035 0,00146 0,00306 8 0,00102 0,0035 0,00146 0,00036 Bc 0 1,988 1,428 0,868 4,284 1 1,918 1,421 0,864 4,203 2 1,884 1,421 0,547 4,152 3 0,0030 0,0081 0,0273 0,0348 4 0,0030 0,0081 0,0231 0,0342 5 0,0065 0,0048 0,0031 0,0144 6 0,00101 0,001 0,00109 0,00303 7 0,00073 0,00097 0,00085 0,00255 8 0,00016 0,00017 0,00015 0,00048 PB 0 2,61 1,836 1,062 5,508 1 1,0031 1,608 0,398 3,0093 2 0,9931 1,067 0,308 2,9793 3 0,0621 0,0621 0,0621 0,1863 4 0,0333 0,0433 0,0533 0,1299 5 0,0273 0,0293 0,0283 0,0849 6 0,00266 0,0266 0,000266 0,00798 7 0,00027 0,0027 0,000027 4,596 8 0,00013 0,0013 0,000013 4,497
tanah Rerata (ppm) 1,734 1,721 1,693 1,621 1,599 1,563 1,542 1,532 1,499 1,781 1,751 0,0196 0,0173 0,0072 0,0036 0,00243 0,00102 0,00012 1,428 1,401 1,384 0,0116 0,0114 0,0048 0,00101 0,00085 0,00016 1,836 1,0031 0,9931 0,0621 0,0433 0,0283 0,00266 0,00027 0,00013
63
Jumlah
36
27,479
29,5918
20,9441
87,996
27,479
Persentase penurunan kadar merkuri pada tanah dapat dihitung dengan Rumus :
Keterangan : R
: persentase penurunan kadar Hg
Co
: kadar Hg awal
Ceq
: kadar Hg akhir
Contoh : Perhitungan penurunan kadar Hg pada perlakuan dengan pemberian isolat bakteri Ps. Diketahui : Co Ceq Penyelesaian :
= 1,781 ppm = 0,00012 ppm
64
Lampiran 4. Tabel Statistik Tabel 21. Tabel statistik
65
Lampiran 5. Dokumentasi Kegiatan Penelitian
A
C
B
Gambar 8. Bahan utama bioremediasi tanah pascatambang tercemar logam berat Hg. (a) isolat Pseudomonas sp. (b) isolat Bacillus sp. (c) tanah pascatambang.
A
B
C Gambar 9.Bioremediasi tanah pascatambang. (a) tanah pascatambang disterilisasi menggunakan autoklaf selama 3 hari berturut-turut (b) Inokulasi inokulum bakteri kedalam tanah pascatambang (c) Inkubasi pada suhu ruang 66
67
A
B
C
D
E Gambar 10. Pengukuran Kadar Hg pada tanah pascatambang (a) tanah pascatambang ditimbang (b) Pemanasan campuran HNO3 dan tanah (c) penyaringan larutan setelah dipanaskan (d) Hasil saringan yang telah ditambahkan akuades (e) Pembacaan nilai absorbansi pada AAS.
68
