UJI TOKSISITAS KADMIUM DAN TIMBAL PADA MIKROALGA Chaetoceros gracilis
MARTIWI DIAH SETIAWATI
SKRIPSI
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini, saya menyatakan bahwa skripsi yang berjudul : UJI TOKSISITAS KADMIUM DAN TIMBAL PADA MIKROALGA Chaetoceros gracilis
Adalah benar merupakan hasil karya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Semua sumber data dan informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan pada Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Bogor, Agustus 2009
MARTIWI DIAH SETIAWATI C54050557
RINGKASAN MARTIWI DIAH SETIAWATI. C54050557. UJI TOKSISITAS KADMIUM DAN TIMBAL PADA MIKROALGA Chaetoceros gracilis. Dibimbing oleh : RICHARDUS KASWADJI dan DWI HINDARTI
Kadmium dan timbal adalah jenis logam berat yang sering digunakan untuk bahan baku maupun bahan tambahan suatu industri. Pengetahuan mengenai sifat dan karakteristik serta potensi toksisitas kedua logam berat tersebut terhadap organisme sangat dibutuhkan dalam upaya pencegahan dan penanggulangan pencemaran akibat kegiatan industri . Kadmium dan timbal diujikan pada satu spesies mikroalga yaitu C. gracillis. Jenis mikrolaga ini dipilih karena spesies ini banyak digunakan untuk aktivitas budidaya laut yaitu sebagai pakan udang dan sebagai produsen primer di lingkungan perairan laut. Tujuan dari penelitian ini adalah menduga nilai IC50 (Inhibition Concentration), NOEC (No Observed Effect Concentration), dan LOEC (Lowest Observed Effect Concentration) selama 96 jam setelah diberikan toksikan berupa kadmium dan timbal terhadap perkembangan jumlah sel C. gracillis. Metode penelitian yang digunakan mengacu pada Asean Canada CPMS II, 1995. Penelitian dilakukan di laboratorium Ekotoksikologi dan Analisis Kimia P2O LIPI pada bulan Februari sampai dengan bulan Mei 2009. Penelitian dilakukan dengan beberapa tahap diantaranya; persiapan alat dan bahan, kultivasi C. gracillis, uji toksisitas pendahuluan, uji definitif, dan pengukuran konsentrasi aktual. Data kepadatan sel dan konsentrasi aktual yang diperoleh kemudian dianalisis menggunakan program ICPIN untuk menghitung nilai IC50 dan program TOXSTAT untuk menghitung nilai NOEC dan LOEC.. Nilai IC50-96 jam dari toksikan kadmium dan timbal terhadap C.gracillis masing–masing adalah 1.3 mg Cd/l dan 0.7 mg Pb/ l. Nilai LOEC 96 jam dari toksikan kadmium dan timbal terhadap C.gracillis masing–masing adalah 0.56 mg Cd/l dan 0.26 mg Pb/l. Nilai NOEC 96 jam dari toksikan kadmium dan timbal terhadap C.gracillis adalah kurang dari 0.56 mg Cd/l dan 0.26 mg Pb/l.
© Hak cipta milik Martiwi Diah Setiawati, tahun 2009 Hak cipta dilindungi Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apapun, baik cetak, fotocopy, microfilm, dan sebagainya
UJI TOKSISITAS KADMIUM DAN TIMBAL PADA MIKROALGA Chaetoceros gracilis
MARTIWI DIAH SETIAWATI
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Ilmu Kelautan pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009
SKRIPSI Judul : UJI TOKSISISTAS KADMIUM DAN TIMBAL PADA MIKROALGA Chaetoceros gracilis Nama : MARTIWI DIAH SETIAWATI NRP : C54050557
Menyetujui, Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. Ir. Richardus Kaswadji , M.Sc NIP. 19450405 197301 1 001
Ir. Dwi Hindarti, M.Sc NIP. 19610501 198603 2 003
Mengetahui, Ketua Departemen ITK
Prof. Dr. Ir. Setyo Budi Susilo,M.Sc NIP. 19580909 198303 1 003
Tanggal Lulus : 10 Agustus 2009
KATA PENGANTAR Puji syukur kepada ALLAH SWT karena dengan rahmat dan karuniaNya kepada penulis sehingga mampu menyelesaikan skripsi. Skripsi ini disusun berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan pada bulan Februari sampai bulan Mei 2009 di Laboratorium Ekotoksikologi dan Laboratorium Analisis Kimia, Pusat Penelitian Oseanografi LIPI, Jakarta. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Ir. Richardus Kaswadji M. Sc dan Ir. Dwi Hindarti M.Sc selaku dosen pembimbing. 2. Dr. Ir.Tri Prartono, M.Sc sebagai dosen penguji dan Dr. Henry M. Manik, M.T sebagai Ketua Komisi Pendidikan Departemen ITK, FPIK, IPB. 3. Prof. Dr. Ir. Indra Jaya, M.Sc selaku pembimbing akademik. 4. Triyoni Purbonegoro, S.Si; Rahma Puspitasari, S.Si; Suratno, S.Si; Rozak Amd; dan Eston Amd yang telah banyak membantu penulis dalam penelitian. 5. Kedua orangtua penulis atas doa dan dukungan yang diberikan dalam berbagai hal. Akhir kata, semoga skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan.
Bogor, Agustus 2009
Penulis
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL ....................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR ................................................................................
xi
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................
xii
1. PENDAHULUAN .............................................................................. 1.1 Latar Belakang ............................................................................. 1.2 Tujuan ..........................................................................................
1 1 3
2. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................... 2.1 Kadmium ....................................................................................... 2.1.1 Karakteristik dan Sumber Kadmium ....................................... 2.1.2 Kadmium di Laut` ................................................................... 2.1.3 Toksisitas Kadmiun Terhadap Organisme laut ........................ 2.2 Timbal .......................................................................................... 2.2.1 Karakteristik dan Sumber Timbal ............................................ 2.2.2 Timbal di Laut .......................................................................... 2.2.3 Toksisitas Timbal Terhadap Organisme Laut .......................... 2.3 Mikroalga Sebagai Organisme Uji Toksisitas............................... 2.4 Chaetoceros gracilis .....................................................................
4 4 4 5
3. METODOLOGI PENELITIAN ...................................................... 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ...................................................... 3.2 Alat dan Bahan ............................................................................. 3.2.1 Alat Pemeliharaan Kultur C. gracilis, Uji Toksisitas dan Pengukuran Konsentrasi Aktual ....................................... 3.2.2 Bahan-Bahan Untuk Pemeliharaan C. gracilis, Uji Toksisitas dan Pengukuran Konsentrasi Aktual ....................................... 3.3 Metode pelaksanaan ..................................................................... 3.3.1 Pencucian dan Sterilisasi Peralatan .......................................... 3.3.2 Kultur C. gracilis dan Pemeliharaannya ................................. 3.3.3 Pembuatan Larutan CdCl2 dan Pb(NO3)2................................. 3.3.4 Uji Mencari Kisaran Konsentrasi (Range Finder Test)............ 3.3.5 Uji Toksisitas Kadmium dan Timbal Terhadap Perkembangan Jumlah Sel C. gracilis ............................................................. 3.3.6 Pengukuran Kualitas Air .......................................................... 3.3.7 Pengukuran Konsentrasi Aktual Larutan Uji ........................... 3.3.8 Analisis Data ............................................................................ 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pola Pertumbuhan C. gracilis ........................................................ 4.2 Parameter Kualitas Air .................................................................. 4.2.1 Suhu .........................................................................................
6 6 7 8 9 10 12 12 12 12 12 13 13 14 16 17 17 19 20 21
24 25 26
4.2.2 Derajat Keasamaan (pH) .......................................................... 4.2.3 Salinitas .................................................................................... 4.2.4 Oksigen Terlarut....................................................................... 4.3 Uji Toksisitas Pendahuluan (Range Finder Test) .......................... 4.4 Uji Definitif .................................................................................... 4.4.1 Konsentrasi Aktual ................................................................... 4.4.2 Toksisitas Kadmium dan Timbal Terhadap Pertumbuhan Sel C. gracilis ..........................................................................
26 26 27 27 31 31
5. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 5.1 Kesimpulan .................................................................................... 5.2 Saran ...............................................................................................
40 40 40
DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................
41
LAMPIRAN ..............................................................................................
44
RIWAYAT HIDUP ..................................................................................
68
32
DAFTAR TABEL Halaman 1. Toksisitas kadmium terhadap beberapa jenis organisme laut ..............
6
2. Toksisitas timbal terhadap beberapa jenis organisme laut ..................
8
3. Komposisi bahan-bahan media Walne bagi pemeliharaan C. gracilis ...........................................................................................
14
4. Kondisi yang direkomendasikan Asean-Canada CPMS II (1995) untuk uji toksisitas pertumbuhan mikroalga .......................................
19
5. Hasil pengukuran kualitas air pada uji toksisitas kadmium pada mikroalga C. gracilis ............................................................................
25
6. Hasil pengukuran kualitas air pada uji toksisitas timbal pada mikroalga C. gracilis ............................................................................
25
7. Kualitas air uji pendahuluan toksisitas timbal pada C. gracilis ...........
27
8. Persentase penghambatan kepadatan C. gracilis terhadap timbal pada uji pendahuluan............................................................................
28
9. Kandungan timbal dan nitrat dalam senyawa Pb(NO3)2 dalam berbagai konsentrasi .............................................................................
30
10.Hasil pengukuran konsentrasi nominal dan aktual................................
31
11. Persentas penghambatan pertumbuhan sel C. gracilis akibat pengaruh kadmium dan timbal pada jam ke-96 ..................................
36
12. Nilai IC50, NOEC dan LOEC pada uji toksisitas kadmium dan timbal pada C. gracilis ....................................................................................
37
DAFTAR GAMBAR Halaman 1.
Morfologi Chaetoceros gracilis ........................................................
10
2.
Kurva pertumbuhan kultur C. gracilis selama 7 hari .........................
24
3.
Grafik kepadatan sel C. gracilis dengan berbagai konsentrasi timbal jam ke-96 pada uji toksisitas pendahuluan .............................
29
Grafik kepadatan sel C. gracilis selama 96 jam pada berbagai konsentrasi kadmium...........................................................................
32
Grafik kepadatan sel C. gracilis selama 96 jam pada berbagai konsentrasi timbal ……….................................................................
33
Organel yang terdapat di kloroplas....................................................
39
4.
5.
6.
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Perhitungan kepadatan sel mikroalga dengan menggunakan Haemocytometer ..................................................................................
44
2. Pembuatan berbagai konsentrasi kadmium dari larutan stok kadmium sebesar 1000 ppm .................................................................
45
3. Pembuatan berbagai konsentrasi timbal dari larutan stok timbal 1000 dan 100 ppm ................................................................................
47
4. Pembuatan stok kultur untuk inokulasi agar memiliki kepadatan awal 106 sel/ml..............................................................................................
49
5. Penentuan fase pertumbuhan C. gracilis..............................................
50
6. Persentase penghambatan pertumbuhan C. gracilis pada jam ke-48 dengan toksikan kadmium pada uji akhir ..........................................
52
7. Persentase penghambatan pertumbuhan C. gracilis pada jam ke-72 dengan toksikan kadmium pada uji akhir ...........................................
53
8. Persentase penghambatan pertumbuhan C. gracilis pada jam ke-96 dengan toksikan kadmium pada uji akhir.............................................
54
9. Persentase penghambatan pertumbuhan C. gracilis pada jam ke-96 dengan toksikan timbal pada uji pendahuluan .....................................
55
10. Persentase penghambatan pertumbuhan C. gracilis pada jam ke-48 dengan toksikan timbal pada uji akhir ...............................................
56
11. Persentase penghambatan pertumbuhan C. gracilis pada jam ke-72 dengan toksikan timbal pada uji akhir ................................................
57
12. Persentase penghambatan pertumbuhan C. gracilis pada jam ke-96 dengan toksikan timbal pada uji akhir .................................................
58
13. Hasil penentuan nilai IC50 96 jam pada uji toksisitas kadmium pada pertumbuhan C. gracilis menggunakan program ICPIN ............
59
14. Hasil penentuan nilai IC50 96 jam pada uji toksisitas timbal pada pertumbuhan C. gracilis menggunakan program ICPIN ............
60
15. Hasil penentuan nilai NOEC dan LOEC 96 jam pada uji tosisitas kadmium pada pertumbuhan C. gracilis menggunakan program TOXSTAT ...........................................................................................
61
16. Hasil penentuan nilai NOEC dan LOEC 96 jam pada uji toksisitas timbal pada pertumbuhan C. gracilis menggunakan program TOXSTAT ...........................................................................................
63
17. Diagram alir analisis statistik untuk uji toksisitas kronik pada pertumbuhan fitoplankton ....................................................................
65
18. Dokumentasi alat dan bahan penelitian................................................
66
19. Dokumentasi hasil penelitian ...............................................................
67
1. PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Semakin meningkatnya perkembangan industri akan berdampak pada peningkatan jumlah limbah yang dibuang ke lingkungan sekitar termasuk di dalamnya adalah lingkungan perairan laut. Salah satu limbah yang diproduksi adalah limbah logam berat. Kandungan logam berat akan semakin meningkat dengan adanya peningkatan aktivitas industri yang berbahan baku logam berat maupun sebagai bahan tambahan. Apabila limbah yang dihasilkan tidak diolah sebelum dibuang ke laut, hal ini menimbulkan kekhawatiran di kalangan masyarakat luas karena tingkat toksisitas logam berat yang sangat tinggi terhadap makhluk hidup, terutama ketika terjadi bioakumulasi dalam rantai makanan. Kadmium dan timbal adalah jenis logam berat yang sering digunakan untuk bahan baku maupun bahan tambahan suatu industri. Kadmium biasanya dimanfaatkan oleh beberapa industri seperti industri peleburan logam, industri petrokimia, industri pelapisan logam, industri PVC dan plastik, dan lain-lain. Timbal banyak dimanfaatkan untuk industri baterai, pigmen, keramik, insektisida, bahan peledak, hasil pembakaran bensin yang mengandung bahan aditif tetraetil dan pembangkit listrik tenaga panas. Pengetahuan mengenai sifat dan karakteristik serta potensi toksisitas kedua logam berat tersebut terhadap organisme sangat dibutuhkan dalam upaya pencegahan dan penanggulangan pencemaran akibat kegiatan industri . Kadmium dan timbal diujikan pada satu spesies mikroalga yaitu C. gracilis. Jenis mikrolaga ini dipilih karena spesies ini banyak digunakan untuk aktivitas budidaya laut yaitu sebagai pakan udang dan sebagai produsen primer di
lingkungan perairan laut. Penelitian mengenai toksisitas kadmium terhadap C. gracilis sudah pernah dilakukan (Hindarti, 1997, 2008, Damayati,1998). Uji toksisitas timbal pada mikroalga telah dilakukan (Rivkin, 1979, Henaldi, 1998, Yap et al., 2004). Perbedaan penelitian ini dengan sebelumnya adalah penggunaan konsentrasi timbal pada biota uji mikroalga yang lebih besar dari 1 mg/l. Dengan uji toksisitas dapat diketahui konsentrasi logam berat tertinggi yang tidak berpengaruh nyata (No Observed Effect Concentration), konsentrasi logam berat terendah yang berpengaruh nyata (Lowest Observed Effect Concentration), konsentrasi aman dan debit aman limbah yang diperbolehkan dibuang ke perairan, sehingga data yang diperoleh dapat digunakan sebagai pedoman dalam penetapan baku mutu lingkungan. Peningkatan konsentrasi kadmium dan timbal dalam tubuh C. gracilis dapat berpengaruh terhadap proses metabolisme dan yang paling nyata adalah gangguan pada kloroplas (Wong et al., in Puspitasari (2000)) yang berakibat pada penghambatan pertumbuhan sel, sehingga keberadaan mikroalga tersebut di lingkungan laut menjadi semakin berkurang. Oleh karena itu diperlukan penelitian dengan menggunakan metoda uji toksisitas untuk mengetahui konsentrasi kadmium dan timbal yang berpengaruh terhadap pertumbuhan C. gracilis.
1.2 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah menduga nilai IC50 (Inhibition Concentration) selama 96 jam setelah diberikan toksikan berupa kadmium dan timbal pada mikroalga C. gracilis dan menentukan nilai NOEC serta LOEC terhadap perkembangan jumlah sel C. gracilis
2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1.
Kadmium
2.1.1 Karakteristik dan Sumber Kadmium Kadmium (Cd) termasuk golongan II B periode 5 pada daftar unsur-unsur periodik. Unsur ini memiliki nomor atom 48, massa atom relatif 112.40 gram/mol, titik cair 320.9 oC, dan titik didih 767 oC (Shadily, 1980). Kadmium dapat berbentuk kompleks dengan ion lainnya. Terdapat 4 bentuk utama dari kadmium, yaitu kadmium halida, kadmium sulfida, kadmium oksida, dan kadmium organik. Beberapa kandungan kadmium seperti CdO, CdS, Cd(OH)2, CdCO3, and CdSiO3 yang memiliki kelarutan yang rendah di air, bergantung pada pH (Chongprasith et al., 1999). Kadmium dapat ditemukan dari berbagai sumber, baik dari alam maupun dari aktivitas manusia. Di alam dapat ditemukan berbagai sumber kadmium, tetapi kebanyakan ditemukan dalam bijih seng, timbal dan tembaga. Sumber lain kadmium adalah bijih tetrahedrite-tennartile nitrat yang dapat ditemukan pada lapisan atas perairan, yang biasanya dipengaruhi oleh zona fotik dan produktivitas fitoplankton. (Simpson et al., 1981 in Chongprasith et al., 1999). Menurut Fergusson (1990) in Chongprasith et al. (1999), pada kulit bumi jumlah kadmium berkisar 0.2 ppm yaitu pada batuan beku berkisar <0.001 - 1.6 ppm dan konsentrasi yang lebih tinggi pada bagian sedimen batuan. Walaupun tidak ada asosiasi yang jelas antara sedimen dan kandungan kadmium, tetapi terdapat beberapa asosiasi antara kadmium dan bahan organik, yang ditunjukkan adanya konsentrasi kadmium pada batubara (0.01 – 22 ppm) , peat (0.37 - 190 ppm) dan crude oil (0.01 - 16 ppm). Sumber alami kadmium lainnya yang berasal dari
atmosfer adalah dari percikan laut, kebakaran hutan dan pelepasan partikel logam dari vegetasi darat. Sumber ini sulit untuk dikuantifikasi dengan baik. Sumber utama kadmium dari aktivitas manusia adalah aktivitas pertambangan, industri metalurgi dan lumpur limbah. Konsentrasi kadmium pada asap dari peleburan tembaga, timbal, nikel dan seng sulfide relatif tinggi karena logam tersebut mudah menguap (Chongprasith et al., 1999).
2.1.2 Kadmium di Laut Pada konsentrasi tertentu kadmium memberikan akibat yang buruk pada organisme laut dan kesehatan pada umumnya. Di perairan laut dengan salinitas 10 sampai dengan 35 o/oo, kadmium umumnya dalam bentuk kadmium kompleks klorida (Chongprasith et al., 1999). Kadmium kloro (CdCl2, CdCl3+ dan CdCl-) banyak ditemukan pada air laut pada pH 7 sampai 9. Kadmium kloro cenderung stabil karena ikatan yang kuat. Berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No.51 tahun 2004 tentang baku mutu air laut, konsentrasi kadmium yang diinginkan untuk biota laut adalah 0.001 mg Cd/L. Kriteria kualitas air laut wilayah ASEAN untuk perlindungan kesehatan manusia dari dampak buruk akibat mengkonsumsi makanan laut yang tercemar adalah 0.023 mg Cd/L dan untuk aktivitas rekreasi laut adalah 0.0357 mg Cd/L (Chongprasith et al., 1999). Kadmium yang masuk di perairan laut disarankan tidak melebihi 0.01 mgCd/L. Dalam keadaaan normal kadmium di laut nilainya 0.11x10-3 mg/l (Waldhichuk, 1974 in Hutagalung, 1984).
2.1.3 Toksisitas Kadmium Terhadap Organisme Laut Kadmium ditempatkan pada posisi kedua dari beberapa penelitian toksisitas akut terhadap organisme air. Adapun urutan toksisitasnya adalah Hg2+> Cd2+>Ag+>Ni2+>Pb2+>As2+>Cr2+>Sn2+>Zn2+ (Waldhichuk, 1974 in Hutagalung, 1984 ). Toksisitas kadmium terhadap beberapa jenis organisme laut dapat dilihat dalam Tabel 1. Tabel 1. Toksisitas kadmium terhadap beberapa jenis organisme laut (Chongprasith et al., 1999) Jenis
Tingkat
Nilai
Hidup
Akhir
1000000
NOEC LOEC IC50 NOEC LOEC IC50
Waktu Uji (jam)
Konsentrasi
Referensi
µg Cd/L
Mikroalga Dunaliella tertiolecta
sel/mL
Chaetoceros gracilis
1000000 sel/mL
` 96
96
546 1693 3963 290-<1000 730-1000 900-1740
Thongra-ar et al., 1995
Hindarti, 1997
Invertebrata 8620 Ceassostrea comercialis
dewasa
LC50
96
2210
Dechaprompun, 1984
1320
Perna viridis
Larva
NOEC LOEC IC50
10 hari
NOEC LOEC IC25 IC50
24
140-560 350-560 590-880
Panggabean, 1997
3000 9500 >9500 >9500
Sulaiman, 1995
Ikan
Lates calcarifer
2.2.
168
Timbal
2.2.1 Karakteristik dan Sumber Timbal Timbal (Pb) termasuk golongan unsur transisi (IVB) terletak pada periode keenam dengan nomor atom 82 dan bobot atom 207.19 gram/mol. Timbal berasosiasi dalam bentuk senyawa galena (PbS), anglosite (PbSO4), platterenitte
(Pb3O4) dan Cerrussite (PbCO3). Timbal tidak pernah ditemukan dalam logam murni (Palar, 2004). Timbal banyak digunakan dalam industri baterai, pigmen, keramik, insektisida, bahan peledak, hasil pembakaran bensin yang mengandung bahan aditif tetraetil dan pembangkit listrik tenaga panas. Timbal tidak termasuk unsur yang esensial bahkan bersifat toksik untuk makhluk hidup karena dapat menyebabkan kerusakan hebat pada ginjal, sistem reproduksi, hati, otak dan sistem saraf sentral bahkan kematian (Saeni, 1989 in Dewi et al., 2005).
2.2.2 Timbal di Laut Logam timbal bersifat kronik dan kumulatif. (Hutagalung dan Hamidah in Dewi et al., 2005). Logam ini dalam bentuk organik lebih toksik daripada anorganik. Di air laut kandungan timbal normal adalah 0.03 μg/L (Waldichuk,1974 in Hutagalung, 1984), untuk pengamanan biota laut maka EPA menetapkan kadar maksimal timbal dalam air laut adalah 0.03-50 μg/L. Dalam bentuk garam sederhana timbal adalah racun yang sangat berbahaya bagi biota laut pada konsentrasi diatas 2.5 mg/L (Silalahi, 1999). Menurut Fredmen et al., (1980) in Rahmawati 1998 menyatakan bahwa di laut timbal memiliki siklus yang singkat, hal ini dikarenakan adanya proses adsorbsi, desorbsi, presipitasi dan proses biologi oleh organisme yang menyebabkan berkurangnya konsentrasi timbal dalam air laut, sehingga sedimen adalah tempat terakhir bagi timbal yang mengendap di lingkungan laut. Keberadaaan garam-garam lain di perairan mengurangi ketersediaan timbal karena proses presipitasi, seperti timbal berikatan dengan anion-anion karbonat membentuk timbal karbonat yang tidak mudah larut. Hal ini berarti bahwa
dengan meningkatnya salinitas toksisitas timbal akan berkurang. Berdasarkan Golberg, 1983 in Silalahi 1999 kandungan timbal terlarut di laut hanya 10%. Menurut Scoullus in Dewi et al., (2005), Pb dapat menjadi sangat larut di dalam air pada beberapa kondisi perairan tertentu, antara lain; pH rendah, kandungan bahan organik rendah, konsentrasi padatan terlarut serta berbagai macam garam, yakni kalsium, besi, mangan, seng dan kadmium.
2.2.3 Toksisitas Timbal Terhadap Organisme Laut Chaetoceros gracilis Timbal ditempatkan pada posisi ke lima dari beberapa penelitian toksisitas akut terhadap organisme air. Adapun urutan toksisitasnya adalah Hg2+>Cd2+>Ag+>Ni2+>Pb2+>As2+>Cr2+>Sn2+>Zn2+.(Waldhichuk,1974 in Hutagalung, 1984). Toksisitas kadmium terhadap beberapa jenis organisme laut dapat dilihat dalam Tabel 2. Tabel 2. Toksisitas Timbal terhadap beberapa jenis organisme laut Tingkat
Nilai
Hidup
Akhir
Waktu Uji (jam)
Lates calcafier
2.03-3 cm
LC50
96
138000
Mikroalga
10000
NOEC LOEC IC50 NOEC LOEC IC50 NOEC LOEC IC50 NOEC
` 96
96
144 720 748 4.4-5.7 1400
LOEC IC50
24
40
EC50
24
4120
Jenis
Konsentrasi
Refrensi
µg Pb/L
Ikan
sel/mL Tetraselmis sp Skeletonema costatum
Isochrysis galbana
Ditylum brightwelli
10000 sel/mL
10000 sel/mL 10000 sel/ml
96
Wong and Tan, 1994
Febriana, 1995
Rivkin, 1979
Yap et al., 2004
Wong dan Tan, 1994
Invertebrata dewasa Perna veridis
Yap et al., 2004
2.3 Mikroalga Sebagai Organisme Uji Toksisitas Mikroalga merupakan produsen primer di laut. Perubahan yang drastis dalam populasi mikroalga akan berpengaruh terhadap organisme tingkat trofik yang lebih tinggi. Uji toksisitas menggunakan mikroalga berguna untuk menentukan tokisisitas suatu toksikan terhadap mikrolaga. Dalam uji toksisitas, kultur mikroalga telah diketahui umur dan kepadatannya, dan dipaparkan dalam suatu seri toksikan (Rand and Petrocelli, 1985). Beberapa parameter yang digunakan untuk mengukur respon mikrolaga terhadap toksikan antara lain; kepadatan sel, kandungan klorofil, asimilasi karbon 14 (14C), dan konsentrasi Adenosine Triphosphate (ATP) (Parrish, 1985). Uji toksisitas dengan menggunakan parameter kepadatan sel merupakan uji yang paling cepat dan mudah dilakukan. Nilai akhir (end point) dari uji ini adalah nilai IC50, NOEC dan LOEC. IC50 adalah nilai konsentrasi toksikan yang menghambat pertumbuhan mikroalga sebesar 50% dibandingkan dengan kontrol. NOEC merupakan konsentrasi tertinggi dari toksikan yang secara statistik tidak berpengaruh nyata. LOEC adalah konsentrasi terendah dari toksikan yang secara statistik berpengaruh nyata terhadap organisme uji (Rand dan Petrocelli,1985). Beberapa penelitian telah dilakukan oleh Darmayati (1998) untuk mengetahui pengaruh kadmium terhadap C. gracilis, Tetraselmis sp dan Perna viridis. Hal yang sama dilakukan oleh Hindarti (2008) untuk mengetahui pengaruh kadmium terhadap C. gracilis dan Tripneustes gratilla. Belum dilakukan penelitian mengenai pengaruh timbal terhadap C. gracilis.
2.3 Chaetoceros gracillis C. gracillis merupakan jenis dari marga Chaetoceros dan termasuk divisi Bacillariophyta. Bacillariophyta biasa dikenal dengan nama diatom, mikroalga ini mudah dikenali karena selnya dilindungi semacam kapsul gelas dan tidak memilki pergerakan yang jelas. Bagian yang hidup dari diatom tinggal di dalam kotak yang tersusun dari silikon oksida (SiO2). Hidup dari C. gracilis adalah uniselluler dan memiliki septa. Urutan taksonomi dari C. gracilis adalah sebagai berikut (Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati, 2009) Divisi
: Bacillariophyta
Kelas
: Bacillariophyceae
Bangsa
: Centrales
Suku
: Chaetocerotaceae
Marga
: Chaetoceros
Jenis
: gracilis
Gambar 1. Morfologi Chaetoceros gracilis (www.serc.si.edu)
Pertimbangan utama dalam pemilihan biota uji adalah biota yang dipilih harus sensitif terhadap bahan yang digunakan dalam uji, kelimpahan tinggi dalam suatu perairan, distribusi dan ketersediaannya sepanjang tahun, bernilai ekonomis, kemudahan dalam pemeliharaan, dan keadaan fisik secara umum (Hindarti, 1997). Mikroalga termasuk C. gracilis direkomendasikan menjadi biota uji karena memenuhi kriteria diatas dan memiliki peranan ekologi penting. Chaetoceros merupakan salah satu genus diatom penting dalam plankton laut, karena Chaetoceros merupakan genus terbesar dalam diatom laut dengan jumlah spesies sekitar 400 (Von-Quillfeldt, 2001) dan berperan sebagai produsen primer serta merupakan makanan penting bagi biota lain, terutama udang (Panggabean, 1997).
3. METODOLOGI PENELITIAN 3.1
Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilakukan pada bulan Februari sampai dengan bulan Mei 2009
di Laboratorium Ekotoksikologi dan Laboratorium Analisis Kimia, Pusat Penelitian Oseanografi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (P2O-LIPI), Ancol, Jakarta Utara. Penelitian ini adalah bagian dari program penelitian Laboratorium Ekotoksikologi, Pusat Penelitian Oseanografi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (P2O-LIPI), Ancol, Jakarta Utara.
3.2
Alat dan Bahan
3.2.1 Alat Pemeliharaan Kultur C. gracilis, Uji toksisitas dan Pengukuran Konsentrasi Aktual Alat-alat yang dibutuhkan untuk pemeliharaan kultur C. gracillis, uji toksisitas, dan pengukuran konsentrasi aktual terdiri dari; ruang dengan pencahayaan terus-menerus sebesar 400 ft-c (foot candle) dan suhu 27 ±10C, alat saring dan kertas millipore 0.45 μm, thermometer, DO (Dissolved Oxygen) meter, refraktometer, pH meter, autoclave, labu erlenmeyer (1 L dan 250 ml), alumunium foil, micropippet dan tip, mikroskop, haemocytometer dan penutup, botol sampel 2 ml, pipet pasteur, botol Nalgen, corong pisah dan AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer).
3.2 Bahan Pemeliharaan C. gracilis, Uji Toksisitas dan Pengukuran Konsentrasi Aktual Bahan-bahan yang digunakan dalam pemeliharaan C. gracilis dan uji toksisitas terdiri dari; kultur C. gracilis dengan strain yang berasal dari
Laboratorium Kelompok Penelitian Marikultur P2O-LIPI, media Walne (Tabel 3), aseton, asam nitrat 10%, akuades, air laut yang telah disaring dengan membran filter 0.45 μm dan disterilisasi dengan autoclav, larutan induk (stock solution) kadmium (CdCl2) dan timbal (Pb(NO3)2), serta larutan lugol sebagai bahan pengawet. Bahan-bahan yang dibutuhkan untuk ekstraksi perolehan konsentrasi aktual adalah HNO3 1N, NaOH 1N, APDC (amonium pyrollidine dithiocarbamate) 2%, MIBK (methyl isobutyl ketone), akuades dan HNO3 pekat.
3.3
Metode Pelaksanaan
3.3.1 Pencucian dan Sterilisasi Peralatan Pencucian peralatan disesuaikan dengan prosedur ASEAN Canada CPMSII (1995), sebagai berikut: 1. Peralatan dari bahan dasar kaca maupun plastik dicuci dengan detergen non fosfat/ teepol sampai bersih kemudian dibilas dengan air ledeng. 2. Peralatan dari bahan dasar kaca maupun plastik dicuci dengan HNO3 10% untuk menghilangkan logam berat yang masih ada, kemudian dibilas dengan akuades 3 kali. 3. Peralatan gelas dicuci dengan aseton pekat untuk menghilangkan bahan organik yang masih ada, kemudian dibilas dengan akuades 3 kali. Erlenmeyer yang telah dicuci ditutup dengan alumunium foil, kemudian disterilisasi dengan menggunakan autoclave pada suhu 121oC dalam waktu 15 menit. Setelah itu dikeringkan dengan menggunakan oven selama 1 jam.
3.3.2
Kultur C. gracilis dan Pemeliharaannya Pemeliharaan kultur C. gracilis dimulai dengan pembuatan media Walne
sebagai media kultur. Pembuatan Walne meliputi penambahan trace metal, vitamin dan nutrien ke dalam air laut yang steril. Susunan dari komponen media Walne ditunjukkan pada Tabel 3. Tabel 3. Komposisi bahan-bahan media Walne bagi pemeliharaan C. gracilis (Asean Canada CPMS-II,1995) Komponen
Komposisi
Stok vitamin primer
Vitamin B1 Vitamin B2 ZnCl2 CoCl2 (NH4)6Mo7O2.4H2O CuSO4.5H2O NaNO3 Na2EDTA H3BO3 NaH2PO4.H2O FeCl3.6H2O MnCl2.4H2O Stok Vitamin Primer Stok Trace Metal
Stok Trace Metal
Larutan media
Jumlah terlarut dalam 100 ml akuades 100 mg 5 mg 2.1 gr 2 gr 0.9 gr 2 gr 10.0 g 4.5 g 3.36 g 2.0 g 0.13 g 0.036 g 10 ml 0.1 ml
Media Walne dibuat dengan mencampurkan komposisi larutan media kecuali stok vitamin primer dan stok trace metal dalam akuades. Setelah terlihat jernih, tambahkan 10 ml stok vitamin primer sampai terlarut dengan baik. Kemudian tambahkan 0.1 ml trace metal dan akuades hingga volume larutan mencapai 100 ml. Setelah itu, media Walne ditempatkan di dalam botol gelap dan disimpan di lemari pendingin. Kultur mikroalga secara normal menggunakan media Walne dengan penambahan EDTA (Etilen Diamin Tetra Asetat), tetapi pada uji toksisitas media kulturnya menggunakan media Walne tanpa penambahan EDTA.
Kultur untuk mengamati pertumbuhan C. gracillis dimulai dengan menambahkan 1 ml media Walne + EDTA pada satu liter air laut steril. Kemudian ambil 100 ml air laut yang telah ditambahkan Walne ke dalam gelas Erlenmeyer 250 ml dan tambahkan C. gracillis sebanyak 1 ml. Sebelumnya kepadatan awal C. gracilis dihitung dengan menggunakan haemocytometer di bawah mikroskop. Jumlah sel yang dihitung dengan menggunakan formula sebagai berikut: Kepadatan =
( x / 400) x1000 ................ (1) 0.00025
dimana x merupakan banyaknya jumlah sel yang terhitung (Lampiran 1). Satuan yang digunakan adalah sel per mililiter (sel/ml). Erlenmeyer tersebut kemudian ditutup dengan kapas yang bertujuan untuk menghindari masuknya benda asing ke dalam wadah, setelah itu diaerasi dan diberi label yang mencantumkan spesies yang dikultur dan tanggal dimulainya kultur. Kepadatan C. gracilis diharapkan dapat mencapai 1x106 sel/ml dalam 4-7 hari. Mikroalga yang tidak dapat tumbuh secepat ini tidak dapat digunakan untuk uji pertumbuhan 96 jam. Pemeliharaan C. gracilis dilakukan dengan ulangan sebanyak 3 kali dalam minggu yang berbeda. Hasil kepadatan sel yang diperoleh kemudian diplotkan dalam bentuk grafik dengan y adalah kepadatan sel dan x adalah hari pemeliharan.
3.3.3 Pembuatan larutan CdCl2 dan Pb (NO3)2 Larutan induk (stock solution) kadmium dibuat dari kadmium klorida monohidrat (CdCl2.H2O), formula pembuatan larutan induk adalah sebagai berikut:
………………………………………………………………………………..(2) Berat molekul CdCl2.H2O adalah 201,329 gram/mol dan berat molekul logam kadmium adalah 112.40 gram/mol serta konsentrasi larutan induk yang diinginkan adalah 1000 mg/L.
Dalam pembuatan larutan induk dengan konsentrasi 1000 mg/L maka 1.7911 g CdCl2.H2O dilarutkan dalam 1 liter akuades. Pembuatan larutan CdCl2 dengan konsentrasi yang berbeda-beda dalam air laut terdapat pada Lampiran 2 . Larutan induk (stock solution) timbal dibuat dari Timbal (II) Nitrat (Pb (NO3)2. Dimana berat molekul Pb (NO3)2 adalah 331.2098 gram/mol dan berat molekul logam timbal adalah 207.2 gram/mol serta konsentrasi larutan induk yang diinginkan adalah 1000 mg/L.
Dalam pembuatan larutan induk dengan konsentrasi 1000 mg/l, maka 1.589 g (Pb (NO3)2 dilarutkan dalam 1 liter akuades. Pembuatan larutan (Pb (NO3)2 dengan konsentrasi yang berbeda-beda dalam air laut terdapat pada Lampiran 3 .
3.3.4 Uji mencari kisaran konsentrasi (Range Finder Test) Sebelum melakukan uji toksisistas perlu dilakukan uji pendahuluan untuk menentukan kisaran konsentrasi timbal (Pb) yang akan diujikan. Uji pendahuluan tidak perlu dilakukan pada kadmium karena kisaran konsentrasi kadmium untuk biota uji C. gracilis mengacu pada penelitian Hindarti, 2008. Uji ini dilakukan karena informasi atau literatur tentang toksisitas timbal terhadap pertumbuhan C. gracilis belum ditemukan. Uji dilakukan selama 96 jam dengan menggunakan urutan konsentrasi, yaitu kontrol, 0.01, 0.1, 1, 10, dan 100 mg/l dengan tiga kali ulangan untuk tiap konsentrasi. Nilai IC50 didapatkan berdasarkan analisis statistik dengan menggunakan prinsip interpolasi linier. Nilai ini digunakan sebagai dasar untuk menentukan kisaran konsentrasi timbal dalam uji definitif dengan satuan yang digunakan adalah mg/l.
3.3.5 Uji Toksisitas Kadmium dan Timbal terhadap Perkembangan Jumlah sel C. gracilis Berdasarkan penelitian sebelumnya (Hindarti, 2008) diperoleh seri konsentrasi kadmium definitive test yang dilakukan selama 96 jam, yaitu kontrol, 0.56, 1, 1.8 , 3.2, dan 5.6 mgCd/L dengan tiga kali ulangan untuk tiap konsentrasi. Berdasarkan nilai IC50 yang diperoleh dari uji pendahuluan, maka konsentrasi timbal yang dipergunakan dalam uji akhir (definitive test) yang dilakukan selama 96 jam yaitu kontrol, 0.32, 0.56, 1, 1.8, 3.2 mgPb/L dengan tiga kali ulangan untuk tiap konsentrasi. Penentuan kisaran konsentrasi didasarkan pada deret logaritmik, yaitu kisaran berada pada minimal dua level deret logaritmik diatas dan dibawah nilai IC50.
Larutan uji yang telah dibuat dimasukkan ke dalam Erlenmeyer 250 ml sebanyak 100 ml. Pembuatan larutan uji dimulai dari kontrol, konsentrasi larutan terendah sampai dengan konsentrasi tertinggi. Setelah itu ditambahkan C. gracilis yang telah berumur 4 hari sebanyak 1 ml dengan kepadatan 1x106 sel/ml (Lampiran 4). Hal ini dilakukan agar dalam 100 ml larutan uji terdapat 104 sel C. gracilis per mililiter. Kemudian seluruh Erlenmeyer ditutup dengan alumunium foil agar terhindar dari kontaminasi. Seluruh Erlenmeyer diletakkan pada ruang yang bersuhu 27±10C dengan pencahayaaan terus menerus sebesar 400 foot candle. Setiap hari Erlenmeyer diaduk dua kali agar larutan di dalamnya menjadi homogen dan posisinya diacak agar mendapat pencahayaan yang merata. Kepadatan kultur diamati secara teratur dengan menghitung jumlah sel pada jam ke-48, 72, dan 96. Perhitungan kepadatan sel untuk tiap konsentrasi dilakukan tiga kali ulangan. Larutan uji dari masing-masing Erlenmeyer diambil 0.9 ml dan tambahkan lugol 0.1 ml sebagai pengawet dalam botol sample yang berukuran 2 ml. Uji toksisitas dapat diterima jika kepadatan sel dalam kontrol mencapai 2x 105 selama 96 jam sesuai prosedur yang ditetapkan oleh Asean-Canada CPMS II (1995). Pada Tabel 4 disajikan kondisi yang direkomendasikan untuk uji toksisitas mikroalga.
Tabel 4. Kondisi yang direkomendasikan Asean-Canada CPMS II(1995) untuk uji toksisitas pertumbuhan mikroalga. No. 1 2 3 4. 5 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
Kondisi Uji Tipe uji Temperatur Pencahayaan Kualitas cahaya Intensitas cahaya Ukuran labu erlenmeyer Volume larutan uji Umur kultur mikroalga yang digunakan Kepadatan awal kultur Jumlah ulangan per konsentrasi Banyaknya pengadukan Air pelarut
13 14 15 16 17
Faktor pengenceran Lama uji Pengaruh yang diukur Nilai akhir (End point) Kriteria uji yang dapat diterima
Perlakuan Statis, tidak diperbaharui 27±1oC Pencahayaan kontinu Cool White pencahayaan flouresenct 400±40 foot candle 250 ml 100 ml 4-7 hari 104 sel/ml 3 2 kali sehari Media pertumbuhan mikroalga tanpa EDTA Logaritmik 96 jam Pertumbuhan (jumlah sel) IC50, NOEC dan LOEC Rata-rata pertumbuhan pada kontrol setelah 96 jam mencapai 2x105 sel/ml
3.3.6. Pengukuran kualitas air Kualitas air larutan uji merupakan hal yang penting dalam penelitian, dimana hal ini menentukan bahwa hanya logam berat kadmium dan timbal yang berpengaruh terhadap pertumbuhan C. gracilis, maka kondisi kualitas air pada larutan uji diusahakan optimum. Pengukuran kualitas air dilakukan di hari ke-0. Parameter kualitas air yang diukur diantaranya adalah suhu, oksigen terlarut, pH dan salinitas. Pengukuran suhu dan pH dapat diukur menggunakan pH meter, oksigen terlarut diukur dengan menggunakan DO meter dan salininitas diukur dengan menggunakan refraktometer. Sebelum dilakukan pengukuran, alat-alat yang digunakan dikalibrasi terlebih dahulu.
3.3.7 Pengukuran Konsentrasi Aktual Larutan Uji Pengukuran konsentrasi aktual dibagi menjadi 3 tahap yaitu, pengenceran larutan, ekstraksi, dan pengukuran konsentrasi aktual dengan AAS. Prosedur Ekstraksi larutan berdasarkan Standard Method (1992) dan Margusson danWesterland (1981) adalah sebagai berikut: 1. Pada konsentrasi kadmium 0.56 Cd mg/l dan 1 Cd mg/l serta seluruh konsentrasi timbal diencerkan 10 kali dalam 250 ml, sedangkan pengenceran konsentrasi kadmium 1.8, 3.2, dan 5.6 mg/l dilakukan 100 kali dalam 250 ml. 2. pH larutan diatur sesuai dengan range optimum ekstraksi, yaitu kadmium sampai dengan pH 3 dan timbal sampai dengan pH 2.3 ± 0.2, dengan penambahan NaOH 1N atau HNO3 1N 3. Setelah itu dituangkan ke corong pisah dan dilakukan penambahan APDC 2% sebanyak 5 ml serta dikocok ± 1 menit, kemudian ditambahkan 25 ml MIBK dan kocok ± 1 menit. Setelah itu biarkan sampai fase organik dan anorganik terpisah 4. Setelah terpisah fase organik diambil, dibilas dengan air suling 10 ml dan dibiarkan ± 5 menit sampai fase organik dan an organik terpisah kembali 5. Kemudia fase organik diambil dan ditambahkan 0.25 ml HNO3 pekat lalu dikocok. Kemudian larutan tersebut dibiarkan selama 20 menit, setelah itu ditambahkan 9.75 ml air suling dan dikocok selama 1 menit. Fase terakhir adalah mengambil fase anorganik untuk diukur selanjutnya dalam AAS. Prosedur pengukuran konsentrasi aktual dengan AAS adalah sebagai berikut:
1. Penyetingan alat yaitu dengan menyesuaikan panjang gelombangnya dan slit width. 2. Pengukuran absorbansi blanko, larutan standart, dan reagent 3. Jika hasil yang diperoleh memiliki koefisisen determinasi 99% maka larutan standart itu dapat digunakan sebagai acuan untuk menghitung konsentrasi aktual 4. Pengukuran konsentrasi aktual yang diurutkan dari konsentrasi rendah ke konsentrasi yang tinggi.
3.3.8 Analisis Data Hasil eksperimen yang didapat selama observasi dianalisis dengan cara sebagai berikut. Persentase penghambatan (Inhibition) atau perangsangan (Stimulation) perkembangan jumlah sel jika dibandingkan dengan kontrol dihitung dengan rumus:
I%
S%
C T x100% ………...(3) C T
C C
x100% .................(4)
Keterangan: I%
: Persentase penghambatan pertumbuhan
S%
: Persentase rangsangan pertumbuhan
C
: Rata-rata jumlah sel dalam larutan kontrol
T
: Rata-rata jumlah sel dalam kadmium atau timbal
Untuk menganalisis data yang diperoleh digunakan dua macam program yaitu TOXSTAT untuk menganalisis NOEC dan LOEC dan ICPIN (Inhibition Concentration Program) untuk menghitung IC50. Dalam menghitung nilai IC50 menggunakan metode interpolasi linier dengan persamaan matematis sebagai berikut:
IC p
Cj
( Mi(1 p / 100) M j ) x(
Cj
1
Cj
Mj
1
Mj
) .............(5)
Dimana: Cj
: Konsentrasi dimana rata-rata respon yang diamatai lebih besar daripada Mi(1-p/100)
Cj+1
: Konsentrasi dimana rata-rata respon yang diamatai lebih kecil daripada Mi(1-p/100)
Mi
: Rata-rata respon kontrol
Mj
: Rata-rata respon konsentrasi j
Mj+1
: Rata-rata respon konsentrasi j+1
p
: persentase penghambatan respon perlakuan terhadap respon kontrol
ICp
: Konsentrasi dimana pertumbuhan terhambat sebesar p% dibanding dengan rata-rata respon kontrol Untuk menggunakan program TOXSTAT maka data harus diubah dalam
bentuk log10, kemudian sebelum menganalisis NOEC dan LOEC data harus diuji normalitasnya dengan menggunakan uji Shapirowilks dan keseragaman dengan menggunakan uji Bartlet’s. Jika uji tersebut telah dilakukan dan data menyebar normal serta seragam, kemudian dilakukan Analisis Ragam Rancangan Acak Lengkap dengan persamaan matematis sebagai berikut:
Yij
i
ij
.................(6)
dimana: Yij
: Jumlah sel C. gracillis akibat perlakuan logam berat kadmium atau timbal
μ
: rataan umum
τi
: Pengaruh kadmium atau timbal ke-i
εij
: galat akibat pengaruh perlakuan kadmium atau timbal ke-i dan ulangan ke-j
Jika perlakuan memberikan pengaruh nyata terhadap respon maka dapat dilakukan uji t- dunet untuk perolehan nilai NOEC dan LOEC.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pola Pertumbuhan C. gracilis Berdasarkan hasil pengamatan, kepadatan kultur C. gracilis sebagai bagian dari persiapan uji toksisitas selama 7 hari diperoleh kurva pertumbuhan yang disajikan pada Gambar 2.
kepadatan x10^4 (sel/ml)
Pola Pertumbuhan C.gracillis 1400 1200
kultur minggu pertama kultur minggu kedua
1000 800
kultur minggu ketiga
600 400 200 0 0
1
2
3
4
5
6
7
hari pengamatan
Gambar 2. Kurva pertumbuhan kultur C. gracilis selama 7 hari
Menurut kurva pertumbuhan sel diatas, adaptasi kultur terjadi sampai hari ke-1. Pada hari ke-1 sampai hari ke-2 terjadi percepatan pertumbuhan, sedangkan pada permulaan hari ke-2 sampai hari ke-3 terjadi fase eksponensial, hari ke-3 sampai dengan hari ke-4 terjadi pengurangan laju pertumbuhan, hari ke-4 sampai hari ke-5 hampir tidak ada penambahan populasi (stationary phase) dan terjadi penurunan sel pada awal hari ke-5 menuju hari ke-7 (Lampiran 5). Melalui kurva pertumbuhan sel C. gracilis terhadap waktu dapat diketahui waktu yang tepat untuk inokulasi di saat pertumbuhan C. gracilis pada puncaknya
yaitu pada hari 3 sampai 4 dan dapat diketahui pola pertumbuhannya yaitu cenderung logaritmik sehingga memudahkan saat menganalisis data untuk perolehan nilai NOEC dan LOEC. Kultur ini dilakukan selama 3 kali. Hal ini untuk memastikan bahwa pada saat hari ke-4 C. gracilis telah mencapai kepadatan 106 sel/ml sehingga memenuhi kriteria sebagai biota uji menurut Asean Canada CPMS-II,1995.
4.2 Parameter Kualitas Air Kualitas air uji memiliki peranan yang penting dalam menentukan kelayakan habitat bagi biota uji. Beberapa parameter yang digunakan dalam penentuan kualitas air uji adalah suhu, salinitas, pH, dan oksigen terlarut. Hasil pengukuran kualitas air disajikan pada Tabel 5 dan 6. Tabel 5. Hasil pengukuran kualitas air pada uji toksisitas kadmium pada mikroalga C. gracilis. Konsentrasi (mg Cd/L) kontrol 0.56 1 1.8 3.2 5.6
Konsentrasi aktual (mg Cd/L) 0 0.56 0.92 1.7 3.2 4.9
pH 8.13 8.14 8.15 8.19 8.15 8.17
DO (mg/L) 6.21 6.3 6.32 6.3 6.31 6.37
Temperatur (0C) 24.1 24.2 24.2 24.2 24.1 24.2
Salinitas (0/00) 34 34 34 34 34 34
Tabel 6. Hasil pengukuran kualitas air pada uji toksisitas timbale pada mikroalga C. gracilis. Konsentrasi nominal (Pb mg/L) kontrol 0.32 0.56 1 1.8 3.2
Konsentrasi aktual (mg Pb/l) 0 0.26 0.45 0.71 1.79 2.74
pH
DO (mg/L)
Temperatur (0C)
Salinitas (0/00)
8.15 8.15 8.15 8.17 8.18 8.15
6.28 6.27 6.29 6.29 6.21 6.24
24.1 24.2 24.2 24.2 24.2 24.2
34 34 34 34 34 34
4.2.1 Suhu Pada pengukuran kualitas air uji dengan toksikan kadmium dan timbal diperoleh suhu berkisar antara 24.1-24.2 oC. Nilai suhu air pada setiap konsentrasi kadmium dan timbal cenderung sama karena penelitian ini dilakukan di laboratorium sehingga perbedaan suhu dapat dikontrol. Kualitas air uji masih mendukung penelitian ini karena C. gracilis tumbuh optimal pada suhu 12-25oC (Bissinger et al., 2008). 4.2.2 Derajat Keasamaan (pH) Derajat keasaman (pH) kualitas air uji pada masing-masing perlakuan kadmium dan timbal berkisar antara 8.13-8.18, sehingga kondisi ini merupakan kondisi yang layak untuk media pertumbuhan. pH untuk masing-masing perlakuan memiliki perbedaan yang relatif kecil karena dengan pemberian toksikan tidak secara langsung memberikan pengaruh terhadap perubahan pH pada media air uji dan C. gracilis dapat mentoleransi pH tersebut. Hal inilah yang akan memudahkan uji analisis berikutnya, dimana faktor yang benar-benar ingin dilihat adalah konsentrasi logam berat dan parameter kualitas air diasumsikan sama. Newel dan Newel (1977) in Darmayati et al., (1998) menyatakan bahwa diatom sangat dipengaruhi oleh pH air laut, akan tetapi pH dengan rentang 7.8-8.8 bukanlah suatu faktor pembatas untuk pertumbuhan diatom. 4.2.3 Salinitas Hasil pengukuran salinitas pada media air uji untuk masing-masing perlakuan kadmium dan timbal adalah sama yaitu 34%0. Diharapkan nilai
salinitas akan konstan selama uji berlangsung karena dengan penurunan nilai salinitas akan meningkatkan toksisitas logam. Lioa et all in Yuniananda 1996 mengemukakan bahwa salinitas minimum untuk pertumbuhan Chaetoceros sp adalah 6 %0 , tetapi jenis diatom ini juga dapat tumbuh pada salinitas 50 %0. 4.2.4 Oksigen Terlarut Hasil pengukuran oksigen terlarut pada media air uji untuk masing-masing perlakuan kadmium dan timbal berkisar antara 6.21-6.37 mg/l. Kondisi ini memungkinkan media air dijadikan media uji, karena menurut Keputusan Mentri Negara Lingkungan Hidup No.51 tahun 2004 tentang baku mutu air laut, oksigen terlarut yang diinginkan untuk biota laut lebih besar dari 5 mg/l. Nilai oksigen terlarut pada suatu media akan berpengaruh terhadap tingkat toksisitasnya. 4.3 Uji Pendahuluan (Range Finder Test) Uji ini dilakukan untuk mendapatkan kisaran konsentrasi akhir dari logam berat timbale yang akan digunakan untu uji definitive. Pada saat yang sama dilakukan pengukuran kualitas air uji. Tabel 7 menyajikan pengukuran kualitas air uji pendahuluan toksikan timbal pada C. gracilis dan Tabel 8 menyajikan hasil uji pendahuluan Tabel 7. Kualitas air uji pendahuluan toksisitas timbal pada C. gracilis Konsentrasi nominal (mg Cd/L) kontrol 0.01 0.1 1 10 100
pH
DO (mg/L)
8.09 8.14 8.16 8.18 8.16 7.89
6.21 6.23 6.06 6.02 6.01 6.08
Temperatur Salinitas (0C) (%0) 26.3 26 25.8 26.1 26.1 26.3
33 33 33 33 33 33
Tabel 8. Persentase penghambatan kepadatan C. gracilis terhadap timbal pada uji pendahuluan
Toksikan Timbal (Pb)
kontrol 0.01 0.1 1 10
Rata-rata jumlah sel (x104 sel/ml) 73.67 58.91 53.67 30.42 52.17
100
93.92
Konsentrasi nominal (mg/l)
I (%)
S (%)
20 27.2 58.7 29.2
-
-
27.5
I (%) = persentase penghambatan (inhibition) S (%) = Persentase rangsangan (stimulation) Tabel 7 menunjukkan bahwa parameter kualitas air tidak memiliki pengaruh terhadap pertumbuhan sel C. gracilis karena tiap – tiap parameter memiliki nilai yang hampir sama walaupun dikondisikan memiliki konsentrasi timbal yang berbeda-beda dan data kualitas air ini menunjukkan bahwa C. gracilis berada pada kondisi optimum untuk pertumbuhannya. Berdasarkan analisis statistik menggunakan sistem interpolasi linier yang terdapat pada program ICPN, diperoleh nilai IC50 untuk timbal pada uji pendahuluan adalah 0.7 mg/l. Dengan demikian konsentrasi timbal yang digunakan untuk uji akhir (definitive test) adalah 0.32, 0.56, 1, 1.8 dan 3.2 ppm dan konsentrasi kadmium yang dipakai adalah 0.56, 1, 1.8, 3.2 dan 5.6 ppm. Urutan kisaran konsentrasi dalam uji definitif mengacu pada deret logaritmik. Hasil rata-rata kepadatan sel C. gracilis pada larutan kontrol timbal range finder test setelah 96 jam adalah 7.367x105 sel/ml. Uji ini dianggap valid karena kepadatan sel pada larutan kontrol setelah 96 jam lebih dari 2x105 sel/ml, sesuai dengan kriteria yang ditetapkan oleh ASEAN-Canada CPMS-II (1995) untuk uji toksisitas pada mikrolaga.
kepadatan sel (x10^4 sel/ml)
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 kontrol
0.01
0.1
1
10
100
konsentrasi Pb mg/l
Gambar 3. Grafik kepadatan sel C. gracilis dengan berbagai konsentrasi timbal jam ke-96 pada uji toksisitas pendahuluan Gambar 3 menunjukkan bahwa kepadatan sel terendah terdapat pada konsentrasi timbal 1 mg/l. Kepadatan sel tertinggi terdapat pada konsentrasi timbal 100 mg/l, berdasarkan data Tabel 8 berarti kepadatan sel pada konsentrasi 100 mg/l lebih tinggi daripada kepadatan sel kontrol, dengan kata lain pada konsentrasi 100 mg/l C. gracilis mengalami rangsangan untuk melakukan pertumbuhan. Berdasarkan Gambar 3 semakin tinggi konsentrasi timbal yang diberikan belum tentu akan menurunkan kepadatan sel C. gracilis. Hal ini di sebabkan oleh kemampuan timbal yang mudah mengendap diperairan laut, seperti reaksi kimia berikut: Pb(NO3)2 + 2NaHCO3
Pb(CO3) s + 2NaNO3+ CO2+H2O
(Moody,1991) Terikatnya timbal (II) nitrat dengan sodium hidrogenkarbonat mampu membentuk timbal (II) karbonat, dimana timbal (II) karbonat sebagai produk reaksi kimia yang berbentuk solid dan memiliki kemampuan untuk mengendap
dalam air. Mengendapnya timbal (II) karbonat berarti mengurangi tingkat toksisistas dalam kolom air, dengan kata lain konsentrasi timbal 10 mg/l dan 100 mg/l dimungkinkan memiliki kandungan timbal terlarut yang jauh lebih kecil dari konsentrasi nominalnya, sedangkan sodium nitrat sebagai nutrient bagi mikroalga tidak mengendap. Sehingga pertumbuhan dari C. gracilis akan terjadi perangsangan karena turunnya toksisitas dan bertambahnya nutrien yang dibutuhkan. Dibawah ini merupakan komposisi kandungan timbal dan nitrat dalam Senyawa Pb(NO3)2: Tabel 9. Kandungan timbal dan nitrat dalam senyawa Pb(NO3)2 dalam berbagai konsentrasi Konsentrasi nominal timbal (mg/l) 0.01 0.1 1 10 100
Kandungan timbal (mg)
Kandungan nitrat (mg)
0.016 0.16 1.6 15.99 159.85
0.027 0.267 2.67 26.7 267
Berdasarkan Tabel 9 menunjukkan bahwa kandungan nutrien (nitrat) lebih banyak daripada toksikan (timbal) dengan perbandingan nitrat dan timbal adalah 27 :16. Oleh karena itu hasilnya cenderung tidak stabil, karena memdapatkan pengaruh faktor luar yang berupa nutrien, dimana semakin tinggi konsentrasi timbal maka akan semakin tinggi nutrien yang dihasilkan.
4.4 Uji Definitif 4.4.1 Konsentrasi Aktual Konsentrasi aktual diukur dengan menggunakan AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer). Larutan yang ingin diukur diekstrak terlebih dahulu. Larutan yang telah dibuat bisa digunakan jika nilai koefisien determinasi larutan standart mencapai 99%. Berdasarkan hasil yang diperoleh, nilai konsentrasi aktual kadmium mendekati nilai nominalnya, sedangkan nilai konsentrasi aktual timbal memiliki simpangan yang agak jauh dari nilai nominalnya. Hal ini disebabkan kemampuan timbal yang mudah mengendap di larutan yang basa. Walaupun pada saat preservasi larutan telah diawetkan dengan HNO3 pekat. Tabel 10. Hasil pengukuran konsentrasi nominal dan aktual Toksikan Kadmium (Cd)
Timbal (Pb)
Konsentrasi nominal (mg/l) kontrol 0.56 1 1.8 3.2 5.6 kontrol 0.32 0.56 1 1.8 3.2
Konsentrasi aktual (mg/l) 0 0.56 0.92 1.7 3.2 4.9 0 0.26 0.45 0.71 1.79 2.74
4.4.2 Toksisitas Kadmium dan Timbal terhadap Pertumbuhan Sel C. gracilis Data parameter kualitas air pada penelitian ini menunjukkan bahwa larutan uji berada dalam kondisi optimum untuk pertumbuhan mikroalga. Menurut hasil perhitungan, kepadatan sel setelah 96 jam pada larutan kontrol kadmium adalah 9.74x105 sel/ml dan larutan kontrol timbal adalah 9.42x105 sel/ml. Hal ini berarti uji ini valid untuk melakukan uji akhir (definitive test) sesuai dengan kriteria yang ditetapkan oleh ASEAN-Canada CPMS-II (1995) untuk uji toksisitas pada mikrolaga. Respon yang dihasilkan pada penelitian ini adalah berupa perkembangan jumlah sel C. gracilis selama 96 jam dengan konsentrasi kadmium dan timbal yang berbeda-beda. Hasil pengukuran perkembangan jumlah sel terhadap kadmium selama 96 jam terdapat pada Gambar 4 dan terhadap timbal selama 96 jam terdapat pada Gambar 5.
kepdatan sel (x10^4 sel/ml)
120 100 80 jam ke-48 60
jam ke-72 jam ke-96
40 20 0 kontrol
0.56
0.92
1.7
3.2
4.9
Konsentrasi kadmium(mgCd/l) konsentrasi CdCl 2 (mg/l)
Gambar 4. Grafik kepadatan sel C. gracilis selama 96 jam pada berbagai konsentrasi kadmium
kepadatan sel (x10^4 sel/ml)
100 90 80 70 60
jam ke-48
50
jam ke-72
40
jam ke-96
30 20 10 0 kontrol 0.26
0.45
0.71
1.79
2.74
konsentrasi Pb(NO3)2 mg/l Konsentrasi timbal(mgCd/l)
Gambar 5. Grafik kepadatan sel C. gracilis selama 96 jam pada berbagai konsentrasi timbal Perkembangan jumlah sel dimulai pada jam ke-0 dengan kepadatan sel seluruh konsentrasi sebesar 104 sel/ml. Setelah dilakukan pengamatan pada jam ke-48, 72 dan 96 terjadi penurunan jumlah sel pada tiap-tiap perlakuan kadmium dibandingkan dengan kontrol. Berdasarkan data yang diperoleh ditunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi kadmium maka pertumbuhan sel C. gracilis menurun, hal ini ditunjukkan pada penurunan jumlah sel C . gracilis. Jadi, dengan adanya toksikan kadmium akan menghambat pertumbuhan C. gracilis. Nilai persentase penghambatan pertumbuhan C. gracilis selama uji toksisitas kronik kadmium pada jam ke-48, 72 dan 96 dapat dilihat dalam Lampiran 6, 7 dan 8. Berbeda halnya dengan C. gracilis yang diberi perlakuan berupa timbal. Setelah dilakukan pengamatan pada jam ke- 48, dan 72 terjadi penurunan jumlah sel C. gracilis sampai dengan konsentrasi 0.45 mg/l. Akan tetapi untuk konsentrasi yang lebih besar mengalami peningkatan jumlah sel secara bertahap, begitu halnya pada pengamatan jam ke-96 terjadi penurunan jumlah sel C.
gracilis sampai dengan konsentrasi 0.71 mg/l, akan tetapi jumlah sel kembali meningkat pada saat konsentrasinya lebih besar dari 0.71 mg/l. Berdasarkan deskripsi Gambar 4 dan 5, kedua logam berat yang digunakan pada penelitian ini yaitu kadmium mampu menurunkan jumlah sel C. gracilis dibandingkan dengan kontrol. Respon alga selama periode perlakuan logam berat secara umum berhubungan dengan penurunan jumlah sel (Foster in Yuniananda, 1996). Ini berarti bahwa terdapat hubungan negatif dimana meningkatnya konsentrasi yang diberikan pada medium akan meningkatkan penurunan jumlah sel mikroalga. Penelitian uji toksisitas kadmium terhadap mikrolga telah banyak dilakukan
Hindarti et al. (2008); Yap et al. (2004) ; Darmayati et al. (1998) dan
seluruhnya memiliki respon yang sama yaitu semakin tinggi konsentrasi yang diberikan maka jumlah sel mikroalga akan turun. Karena hasilnya konsisten maka kadmium digunakan sebagai referensi toksikan. Pada penelitian kali ini hasilnya cenderung sama dengan penelitian sebelumnya. Toksikan kedua yang dipakai adalah timbal. Penelitian ini belum banyak dilakukan pada mikroalga. Penelitian ini pernah dilakukan oleh Yap et al., (2004), Henaldi (1998) dan Rivkin (1979). Semuanya memiliki kisaran konsentrasi yang berbeda-beda. Oleh karena itu, diperlukan toksikan referensi untuk memastikan jika penelitian yang dilakukan telah sesuai dengan prosedur yang semestinya. Pada kasus ini terdapat fenomena dimana setelah konsentrasi timbal 0.71 mg/l terjadi kenaikan kepadatan sel C. gracilis. Fenomena ini terjadi dua kali yaitu pada saat melakukan range finder test dan definitive test (Lampiran 9, 10, 11 dan 12).
Hal ini dapat terjadi karena beberapa faktor; pertama timbal memiliki sifat mudah mengendap dalam air laut sehingga kandungan timbal di kolom perairan jauh lebih sedikit dibandingkan di dasar perairan. Hal ini telah disimulasikan dan terbukti pada pengamatan visual bahwa konsentrasi timbal 10 ppm mengendap lebih sedikit daripada 100 ppm, sehingga pemberian timbal pada konsentrasi tinggi pada pertumbuhan C. gracilis cenderung tidak efektif untuk uji toksisitas. Mungkin dengan alasan seperti itulah dua penelitian sebelumnya hanya menggunakan konsentrasi timbal maksimal adalah 1 mg/l. Akan tetapi pada penelitian Yap et al. (2004) digunakan konsentrasi sampai dengan 2.5 mg/l dengan hasil semakin tinggi konsentrasi semakin rendah kepadatan sel Isochrysis sp dengan frekuensi pengadukan yang tidak dipaparkan. Faktor kedua adalah adanya phytochelatin pada mikroalga yang berfungsi sebagai detoksifikan logam berat. Bajguz (2004) menyatakan bahwa kandungan Phytochelatin maksimal dalam tubuh Chlorella vulgaris semakin meningkat dengan bertambahnya konsentrasi timbal yag diberikan. Oleh karena itu, hal inilah yang menyebabkan kepadatan sel semakin bertambah setelah konsentrasi 0.71 mg/l. Secara umum respon biota uji terhadap pemberian toksikan adalah negatif, maksudnya pemberian toksikan akan menyebabkan berkurangnya jumlah sel dibandingkan dengan kontrol. Presentase inhibition (penghambatan) dan stimulation (perangsangan) dari pertumbuhan C. gracilis pada jam ke-96 akibat penambahan kadmium dan timbal dapat dilihat di Tabel 11.
Tabel 11. Persentase penghambatan pertumbuhan sel C. gracilis akibat pengaruh kadmium dan timbal pada jam ke-96
Toksikan Kadmium (Cd)
Timbal (Pb)
Konsentrasi nominal (mg/l)
Konsentrasi aktual (mg/l)
kontrol 0.56 1 1.8 3.2 5.6 kontrol 0.32 0.56 1 1.8 3.2
0 0.56 0.92 1.7 3.2 4.9 0 0.26 0.45 0.71 1.79 2.74
Rata-rata jumlah sel (x104 sel/ml) 97.417 64.670 57.083 41.583 32.167 17.917 94.167 67.167 56.000 45.000 68.600 76.330
I (%)
S (%)
33.6 41.4 57.3 67 81.6 28.7 40.5 52.2 27.2 19
-
I (%) = persentase penghambatan (inhibition) S (%) = Persentase rangsangan (stimulation) Berdasarkan Tabel 11, pemberian toksikan yang berupa kadmium akan meningkatkan penghambatan sel C. gracilis dengan semakin tingginya konsentrasi kadmiun yang diberikan. Berbeda halnya dengan pemberian toksikan yang berupa timbal, dimana peningkatan penghambatan sel C. gracilis sampai dengan konsentrasi timbal sebesar 0.71 mg/l, sedangkan pada saat konsentrasi timbal 1.71 mg/l dan 2.74 mg/l penghambatannya semakin berkurang. Dari data penghambatan pertumbuhan sel C. gracilis kemudian dapat diduga nilai IC50, LOEC dan NOEC. Nilai IC50 merupakan konsentrasi toksikan yang secara nyata mampu menghambat pertumbuhan C. gracilis sebesar 50% selama 96 jam. Nilai LOEC merupakan konsentrasi toksikan terendah yang diuji dan secara nyata mampu menghambat pertumbuhan C. gracilis selama 96 jam. Nilai NOEC merupakan nilai konsentrasi toksikan tertinggi yang diuji dan tidak mempengaruhi
pertumbuhan C. gracilis. Pada Tabel 12 disajikan nilai IC50, NOEC, dan LOEC pada masing-masing toksikan. Tabel 12. Nilai IC50, NOEC dan LOEC pada uji toksisitas kadmium dan timbal pada C. gracilis Toksikan Kadmium (Cd) (mg/l) Timbal (Pb) (mg/l)
IC50 1.3
NOEC < 0.56
LOEC 0.56
0.7
< 0.26
0.26
Metode pencarian IC50 berdasarkan metode interpolasi linier dan pada penelitian ini digunakan program ICPIN. Nilai IC50-96 jam dari toksikan kadmium dan timbal bagi C. gracllis adalah 1.3 mg Cd/l dan 0.7 mg Pb/l. Ini berarti bahwa pada konsentrasi kadmium 1.3 mg/l dan timbal 0.7 mg/l mampu menghambat pertumbuhan sel C. gracilis sebesar 50%. Perhitungan nilai IC50-96 jam terdapat dalam Lampiran 13 dan 14. Nilai LOEC dan NOEC dihitung dengan software TOXSTAT, dimana sebelumnya digunakan analisis ragam dengan Rancangan Acak Lengkap, yang masing-masing datanya telah diubah menjadi bentuk logaritmik basis 10. Hal ini dilakukan karena biota uji yang dipakai adalah fitoplankton yang memiliki pola pertumbuhan logaritmik. Berdasarkan data yang diperoleh, baik timbal maupun kadmium masing-masing memiliki pengaruh yang nyata terhadap pertumbuhan sel C. gracilis. Ini ditunjukkan dengan nilai F hitung yang lebih besar dari pada F tabel.
Karena perlakuan memberikan pengaruh yang berbeda nyata terhadap respon
maka perlu dilakukan uji lanjut yang kemudian dapat menduga nilai LOEC dan NOEC. Pada penelitian ini nilai LOEC yang ditemukan yaitu 0.56 mg/l untuk kadmium dan 0.26 mg/l untuk timbal, dan nilai NOEC adalah kurang dari 0.56
mg/l untuk kadmium dan kurang dari 0.26 mg/l untuk timbal. Ini berarti bahwa nilai NOEC terletak antara nilai LOEC dan kontrol untuk masing-masing perlakuan. Perhitungan LOEC dan NOEC dapat dilihat pada Lampiran 15 dan 16. Nilai IC50 kadmium yang dihitung adalah 1.3 mg/l, hal ini memiliki kecenderungan nilai yang mirip dengan hasil penelitian Yuniananda (1996) yaitu 0.89 mg Cd/l dan Hindarti et al. (2008) yaitu 1.8mg Cd/l. Berbeda halnya dengan nilai IC50 timbal yang berbeda-beda dari beberapa penelitian yang telah dilakukan dengan spesies mikroalga yang berbeda-beda. Nilai IC50 timbal pada penelitian ini adalah 0.7 mg/l. Nilai IC50 ini diperoleh tanpa mengikutsertakan data pada konsentrasi 1.79 mg/l dan 2.74 mg/l, jika diikutkan maka nilai dugaan IC50 akan terlalu tinggi atau terlalu rendah dan dua penelitian sebelumnya konsentrasi yang dipakai hanya sampai 1 mg/l. Kedua logam berat ini mampu menghambat kepadatan sel karena adanya pemanfaatan ion logam berat oleh organisme dalam sistem kultur yang terjadi dalam dua tahap, yaitu sistem pasif dan sistem aktif (Ting et al., 1989). Penyerapan pasif terjadi ketika logam berat berinteraksi dengan dinding sel dan penyerapan aktif berarti logam berat tersebut ditransportasi melalui membran sel menuju sitoplasma. Proses aktif ini dapat terjadi jika logam berat tersebut bersifat lipofilik. Karena kadmium dan timbal termasuk logam yang susah larut dalam lipid (Darmono, 1995) maka ion logam tersebut mengalami proses difusi terfasilitasi. Setelah ion logam berat melewati membran sel, maka enzim dan organel sel menjadi tujuan ion logam berat tersebut dimana secara struktural selsel ini mengalami kehilangan banyak karbohidrat, penurunan jumlah vakuola,
penegangan dinding sel dan pengaruh yang paling nyata adalah gangguan pada kloroplas (Wong et al (1995) in Puspitasari (2000) Kadmium dan timbal yang berlebih akan berpengaruh terhadap kloroplas, hal ini akan terjadi pada struktur dan proses metabolisme di dalamnya. Dimana akan menyebabkan degradasi membran tilakoid, dimana tilakoid adalah satu bagian dari kloroplas yang menerima cahaya matahari (Gambar 6).
Gambar 6. Organel yang terdapat di kloroplas (www.mcdaniel.edu)
Degradasi membran tilakoid akan menyebabkan terhambatnya reaksi kimia fotosintesis juga dapat menggangu biomassa klorofil sel tersebut. Terganggunya reaksi kimia fotosintesis dan rendahnya kandungan klorofil inilah yang menyebabkan adanya hambatan terbentuknya ATP dan NADPH sebagai output fotosintesis. Terhambatnya pembentukan ATP dan NADPH berarti akan menghambat aktivitas dari mikroalga, seperti respirasi, metabolisme sel dan reproduksi sel. Jika energi yang ada tidak mampu menyokong untuk kebutuhan dasar makhluk hidup maka organisme tersebut akan mati. Hal inilah yang menyebabkan degradasi kepadatan sel mikroalga C. gracilis setelah penambahan logam berat.
5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Hasil penelitian uji toksisitas kadmium dan timbal pada pertumbuhan C. gracilis menunjukkan bahwa respon yang diberikan oleh C. gracilis merupakan respon akibat perlakuan yang diberikan bukan dari pengaruh parameter kualitas air. Nilai IC50-96 jam logam berat kadmium terhadap perkembangan jumlah sel C. gracilis adalah 1.3 mg Cd/l dan nilai IC50-96 jam logam berat timbal terhadap perkembangan jumlah sel C. gracilis adalah 0.7 mg Pb/l. Nilai LOEC 96 jam logam berat kadmium terhadap perkembangan jumlah sel C. gracilis adalah 0.56 mg Cd/l dan nilai LOEC 96 jam logam berat timbal terhadap perkembangan jumlah sel C. gracilis adalah 0.26 mg Pb/l. Nilai NOEC untuk kadmium lebih kecil dari 0.56 mg/l dan untuk timbal lebih kecil dari 0.26 mg/l. Berdasarkan data IC50, NOEC dan LOEC logam berat timbal lebih toksik daripada cadmium pada biota uji C. gracilis.
5.2 Saran 1. Konsentrasi yang digunakan saat uji akhir disarankan lebih rendah dari 0.56 mg Cd/l dan 0.26 mg Pb/l, agar nilai NOEC dapat ditemukan. 2. Sebaiknya digunakan PbCl2 untuk mewakili timbal sebagai toksikan.
DAFTAR PUSTAKA ASEAN-Canada CPMS II. 1995. Protocol for Sublethal Toxicity Test Using Tropical Marine Organism. Regional Workshop on Chronic Toxicity Testing, Burapha University, Institute of Marine Science. Hal 10-19 Bajguza, A. dan B. G. Zylkiewicz. 2004. Protective Role of 20-Hydroxyecdysone Against Lead Stress in Chlorella vulgaris Cultures. Phytochemistry 65: 713 Bissinger, J. E., J. S. Davis, dan D. Atkitson. Predicting Marine Phytoplankton Maximum Growth Rates From Temperature: Improving On The Eppley Curve Using Quantile Regression. Limnol. Oceanogr. 53(2):487–493 Chongprasith, P., W. Utomprurkporn dan C. Rattikhansuka. 1999. ASEAN Marine Water Quality Criteria For Cadmium. ASEAN-Canada CPMS-II AMWQC for Cadmium. Marine Environment Division, Water Quality Management Bureau, Pollution Control Department. Bangkok. Hal VII1 sampai VII-64 Darmayati, Y., D. Hindarti, M. G. L. Panggabean, dan Sulistijo. 1998. Toxicity of PT. Asahimas as Effluent on Phytoplankton Growth and Green Mussel (Perna Viridis) Embrio Development, h 106-108. Proceedings Of The Fourth ASEAN-Canada Technical Conference on Marine Science, 26-30 Oktober 1998. EVS Environment Consultants Ltd and Departement of Fisheries Malaysia, Langkawi, Malaysia. Darmono.1995. Logam dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup. Jakarta. Unirvesitas Indonesia. Hal 1-45. Dewi, A. B. N., D. Setiadi, dan M. S. Saeni. 2005. Pencemaran Logam Berat Timbal Pada Udang Putih dan Cumi-cumi Di Perairan Teluk Jakarta. Analisis Lingkungan 2(2): 226-227 Environmental Protection Agency (EPA). 1991. Methods of Measuring The Acute Toxicity of Enffluents to Freshwater and Marine Organism 4th Edition. Ed C.L Weber. Environmental Monitoring and Support Laboratory. US EPA. Cincinati. Ohio. EPA/600/4//027. h 21-496. Henaldi. 1998. Toksisitas Kronik Kadmium (Cd) dan Timbal (Pb) Terhadap Pertumbuhan Tetraselmis sp.[Skripsi]. FPIK-IPB. Bogor. Hindarti D. 1997. Metode Uji Toksisitas dalam Metode Analisis Air Laut, Sedimen, dan Biota. Buku 2. P2O LIPI. Jakarta.
Hindarti, D., Z. Arifin, R. Puspitasari, dan E. Rochyatun. 2008. Sediment Contaminant and Toxicity in Kelabat Bay, Bangka Belitung Province. Marine Research Indonesia. 33 (2): 203-211. Hutagalung H. P. 1984. Logam Berat dalam Lingkungan Laut. Oseana. IX(1) : 12-14 Menteri Negara Lingkungan Hidup Republik Indonesia. 2004. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No.51 tahun 2004 tentang Baku Mutu air Laut untuk Biota Laut. Menteri Negara Lingkungan Hidup. Moody, B. 1991. Comparative Inorganic Chemistry Third Edition. Chapman and Hall,Inc. New York. Hal 83-85 Palar H. 2004. Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat. Rineka Cipta : Jakarta Parish, P. R. Acute Toxicity Test. In: Rand, and S. R. Petrocelli. 1985. Fundamental of Aquatic Toxicology. Hemisphere Publishing Co. Hal 44-54 Puspasari, R. 2000. Peran Fitoplankton Dalam Mengurangi Kandungan Logam Berat Pb Dalam Air Laut. [Tesis]. FPIK-IPB. Bogor. Panggabean, L. M. G. 1997. Toxicity of Hexavalent Chromium and Cadmium to Green Mussel (Perna Viridis) Embryos. EVS Environment Consultants, NorthVancouver and Departement of Fisheries Malaysia. Kuala Lumpur. Von-Quillfeltdt, C. H. 2001. Identification of Some Easily Confused Common Diatom Species in Arctic Spring Blooms. Botanica Marina Vol. 44. dalam http://en.wikipedia.org/wiki/Chaetoceros [20 April 2009] Rand, G. M dan , S. R. Petrocelli. 1985. Fundamental of Aquatic Toxicology. Hemisphere Publishing Co. Hal 1-25. Rahmawati, F. B. 1998. Uji Toksisitas Kadmium (Cd) dan Timbal (Pb) terhadap fertilisasi telur Bulu Babi. [Skripsi]. FPIK-IPB. Bogor. Rivkin, B. 1979. Effect of Lead on Growth of The Marine Diatom Skeletonema Costatum. Marine Biology 50: 242-241. Sekolah Tinggi Ilmu Sumber Daya Hayati. 2009. Klasifikasi Tumbuhan Chaetoceros gracilis. Dalam www.bi.itb.ac.id/herbarium?index.php [16 Februari 2009] Shadily, H. 1980. Ensiklopedi Indonesia. Buku 1 (A-CER). Ichtiar Baru-Van Hoeve. Jakarta. Hal. 568.
Silalahi, M. D. S. 1999. Penyisihan Pb dalam air Limbah Dengan Teknik Pertukaran Ion, Studi Kasus Air Limbah Pabrik Aki P.T G.S Batteray,Inc, Sunter, Jakarta Utara. [Tesis]. Jakarta. Ilmu LingkunganUI. Standard Methods. 1992. Extraction or Air-Acetyllene Flame Method APHAA 3111 C. California. Margunson, B dan S. Westerlund. 1981.Solvent Extraction Procedure Combine with Back Extraction for Trace Metals Determinations by Atomic Absorption Spectrophotometry. Ting Y. P., F. Lawson, dan I. G. Prince.1990. The Uptake of Heavy Metals Ions By Algae. Australian Jurnal of Biotechnology. 4(3):197-200. Yap C. K., A. Ismail, H. Omar, dan S. G. Tan. 2004. Toxicities and Tolerances of Cd, Cu, Pb and Zn in a primary producer (Isochrysis galbana) and in a primary consumer (Perna viridis). Environmental International 29: 1100–1101. Yuniananda, D. 1996. Pengaruh Kronik Kadmium (Cd) dan Kromium Heksavalen (Cr6+) Terhadap Pertumbuhan Chaetoceros gracilis. [Skripsi]. FPIKIPB. Bogor. http://www.serc.si.edu/labs/phytoplankton/guide/diatoms/images/Chaetoceros/Ch aetoceros-gracile-1.jpg [16 Februari 2009]. http:// www2.mcdaniel.edu/Biology/botf99/cellstructure/palstids. [20 Mei 2009]
Lampiran 1. Perhitungan kepadatan sel mikroalga dengan menggunakan haemocytometer Haemocytometer dibagi kedalam beberapa persegi untuk memudahkan dalam penghitungan sel. Pada tiap sisi dari haemocytometer terdapat 25 persegi yang lebih besar, didalamnya terdapat 16 persegi yang lebih kecil, jadi total persegi adalah 400. Untuk mendapatkan kepadatan sel (sel/ml) dimana x adalah jumlah sel mikroalga, maka gunakan formula berikut. Kepadatan =
( x / 400) x1000 0.00025
Angka 1000 menunjukkan konversi dari 1 ml ke dalam mm3 dan 0.00025 menunjukan luas dari tiap persegi kecil.
Lampiran 2. Pembuatan berbagai konsentrasi kadmium dari larutan stok kadmium sebesar 1000 ppm a. konsentrasi kadmium 0.56 mg Cd/l (ppm)
C1xV1 C 2xV 2 Dimana: C1 : konsentrasi yang diinginkan (ppm) V1 : volume larutan akhir ( air laut + logam berat kadmium) C2 : konsentrasi larutan stok (ppm) V2 : Volume konsentrasi larutan stok kadmium yang ditambahkan Sehingga 0.56 ppmx500ml 1000 ppmxV 2 0.56 x500 V2 1000 V 2 0.28ml Ini berarti bahwa untuk mendapatkan larutan kadmium dengan konsentrasi 0.56 ppm dalam 500 ml maka perlu ditambahkan larutan stok kadmium sebesar 0.28 ml. b. Konsentrasi kadmium 1 ppm 1 ppmx500ml 1000 ppmxV 2 1x500 V2 1000 V 2 0.5ml
Ini berarti bahwa untuk mendapatkan larutan kadmium dengan konsentrasi 1 ppm dalam 500 ml maka perlu ditambahkan larutan stok kadmium sebesar 0.5 ml.
Lampiran 2. (lanjutan) c. Konsentrasi kadmium 1.8 ppm 1.8 ppmx500ml 1000 ppmxV 2 1.8 x500 V2 1000 V 2 0.9ml
Ini berarti bahwa untuk mendapatkan larutan kadmium dengan konsentrasi 1.8 ppm dalam 500 ml maka perlu ditambahkan larutan stok kadmium sebesar 0.9 ml. d. Konsentrasi kadmium 3.2 ppm 3.2 ppmx500ml 1000 ppmxV 2
3.2 x500 1000 V 2 1.6ml V2
Ini berarti bahwa untuk mendapatkan larutan kadmium dengan konsentrasi 1 ppm dalam 500 ml maka perlu ditambahkan larutan stok kadmium sebesar 0.5 ml. e. Konsentrasi kadmium 5.6 ppm 5.6 ppmx500ml 1000 ppmxV 2 5.6 x500 V2 1000 V 2 2.8ml
Ini berarti bahwa untuk mendapatkan larutan kadmium dengan konsentrasi 1 ppm dalam 500 ml maka perlu ditambahkan larutan stok kadmium sebesar 0.5 ml.
Lampiran 3. Pembuatan berbagai konsentrasi timbal dari larutan stok timbal 1000 dan 100 ppm a Konsentrasi Timbal 0.32 ppm 0.32 ppmx500ml 100 ppmxV 2 0.32 x500 V2 100 V 2 1.6ml Ini berarti bahwa untuk mendapatkan larutan timbal dengan konsentrasi 0.32 ppm dalam 500 ml maka perlu ditambahkan larutan stok timbal 100ppm sebesar 0.9 ml b
Konsentrasi Timbal 0.56 ppm 0.56 ppmx500ml 100 ppmxV 2 0.56 x500 V2 100 V 2 2.8ml Ini berarti bahwa untuk mendapatkan larutan timbal dengan konsentrasi 0.56 ppm dalam 500 ml maka perlu ditambahkan larutan stok timbal 100ppm sebesar 2.8 ml
Lampiran 3.(lanjutan) c. Konsentrasi Timbal 1 ppm 1 ppmx500ml 1000 ppmxV 2 1x500 V2 1000 V 2 0.5ml Ini berarti bahwa untuk mendapatkan larutan timbal dengan konsentrasi 1 ppm dalam 500 ml maka perlu ditambahkan larutan stok timbal 100ppm sebesar 0.5 ml d. Konsentrasi Timbal 1.8 ppm 1.8 ppmx500ml 1000 ppmxV 2 1.8 x500 V2 1000 V 2 0.9ml Ini berarti bahwa untuk mendapatkan larutan timbal dengan konsentrasi 1.8 ppm dalam 500 ml maka perlu ditambahkan larutan stok timbal 100ppm sebesar 0.9 ml e. Konsentrasi Timbal 3.2 ppm 3.2 ppmx500ml 1000 ppmxV 2 3.2 x500 V2 1000 V 2 1.6ml Ini berarti bahwa untuk mendapatkan larutan timbal dengan konsentrasi 3.2 ppm dalam 500 ml maka perlu ditambahkan larutan stok timbal 100ppm sebesar 1.6 ml
Lampiran 4. Pembuatan stok kultur untuk inokulasi agar memiliki kepadatan awal 106 sel/ml
C1xV1 C 2xV 2 Dimana: C1 : kepadatan sel yang diinginkan (sel/ml) V1 : volume akhir C2 : Kepadatan sel hasil kultur pada hari keempat (sel/ml) V2 : Volume kepadatan sel hasil kultur pada hari keempat yang ditambahkan V1
10 6 x 200 ml 4.9833 x10 6
V1 40.13404772ml
40ml
Ini berarti bahwa untuk memperoleh kepadatan 106 sel/ml dalam 200 ml air maka harus menambahkan stok mikroalga 40 ml yang memiliki kepadatan 4.9833x106 sel/ml.
Lampiran 5. Penentuan Fase Pertumbuhan C. gracilis
kepadatan x10^4 (sel/ml)
Pola Pertumbuhan C.gracillis 1400 1200
kultur minggu pertama kultur minggu kedua
1000 800
kultur minggu ketiga
600 400
Pemeliharaan kultur dilakukan sebanyak 3 kali
200 0 0
1
2
3
4
5
6
7
hari pengamatan
kepadatan sel (x10^4 sel/ml)
900 800 700
Setelah dirata-ratakan kepadatan selnya
600 500 400 300 200 100 0 0
1
2
3
4
5
6
7
hari ke-
Hari ke: 0-1 : Fase adaptasi
1-2
Fase ini hampir tidak ada penambahan populasi. Fase ini dimulai saat inokulasi mikroalga ke dalam media kultur sehingga terjadi beberapa penyesuaian terhadap lingkungan yang baru. : Fase akselerasi pertumbuhan Penambahan populasi terjadi secara tajam
Lampiran 5. (lanjutan) 2-3
: Fase eksponensial Penambahan populasi terjadi secara konstan dan merupakan kondisi optimum untuk pertumbuhan. Disebut eksponensial karena apabila dibandingkan dengan hari ke-0 memiliki hubungan eksponensial. 800 700 600 500 Series1
400
Expon. (Series1)
300 200
y = 6.3197e1.5714x R2 = 0.9974
100 0 0
1
2
3
4
3-4
:Fase pengurangan laju pertumbuhan
4-5
Penambahan populasi mengalami perlambatan. Pada fase ini sudah terjadi perubahan lingkungan kultur seperti kurangnya nutrien dan persaingan antar individu : Fase stasioner
5-6
Hampir tidak ada penembahan populasi : Fase penurunan Terjadi penurunan kepadatan sel
Lampiran 6. Persentase penghambatan pertumbuhan C. gracilis pada jam ke-48 dengan toksikan kadmium pada uji akhir Toksikan Volume
: CdCl2 : 100 ml
Biota uji : C. gracilis Kepadatan sel : 1 x 104 sel/ml
Hitungan I konsentrasi konsentrasi (mg/L) actual replika 1 2 kontrol 0 A 43 37 B 31 34 C 35 48 0.56 0.56 A 21 23 B 27 24 C 29 35 1 0.92 A 24 25 B 14 15 C 24 35 1.8 1.7 A 20 11 B 16 24 C 17 12 3.2 3.2 A 14 12 B 13 21 C 12 17 5.6 4.9 A 10 5 B 4 5 C 8 11
Hitungan II 1 2 30 33 33 42 59 47 26 25 31 24 21 22 20 24 18 24 17 32 23 13 22 18 8 17 7 11 13 11 7 12 9 7 12 9 10 16
Rata- Ratarata rata 35.75 35 39.33 47.25 23.75 26.5 25.67 26.75 23.25 17.75 22.67 27 16.75 20 16.75 13.5 11 14.5 12.5 12 7.75 7.5 8.833 11.25
I%
34.73176
42.35952
57.41165
68.21765
77.54132
Lampiran 7. Persentase penghambatan pertumbuhan C. gracilis pada jam ke-72 dengan toksikan kadmium pada uji akhir Toksikan : CdCl2 Biota uji : C. gracilis Volume : 100 ml Kepadatan sel : 1 x 104 sel/ml Konsentrasi konsentrasi Hitungan I nominal aktual 1 2 (mg/L) (mg/l) replika kontrol 0 A 84 83 B 62 84 C 84 76 0.56 0.56 A 60 50 B 43 47 C 59 54 1 0.92 A 37 51 B 56 60 C 41 34 1.8 1.7 A 27 43 B 29 38 C 31 41 3.2 3.2 A 15 22 B 20 26 C 17 15 5.6 4.9 A 11 14 B 8 20 C 11 7
Hitungan II 1 2
Ratarata
67 61 69 41 42 50 36 63 36 42 37 31 25 16 21 17 15 11
76.75 67 70.75 48 42.5 53.5 39.5 59.75 39.5 37 34 33.25 20.25 20 18.5 13 15 10.75
73 61 54 41 38 51 34 60 42 36 32 30 19 18 21 21 17 14
Ratarata
I%
71.5
48
32.86713
46.25 35.31469
34.75 51.3986
19.58 72.61538
12.92 81.93007
Lampiran 8. Persentase penghambatan pertumbuhan C. gracilis pada jam ke-96 dengan toksikan kadmium pada uji akhir Toksikan : CdCl2 Biota uji : C. gracilis Volume : 100 ml Kepadatan sel : 1 x 104 sel/ml Hitungan I konsentrasi konsentrasi (mg/L) aktual replika 1 2 kontrol 0 A 95 111 B 101 98 C 73 107 0.56 0.56 A 65 57 B 68 73 C 63 74 1 0.92 A 50 69 B 49 66 C 52 50 1.8 1.7 A 46 40 B 39 38 C 40 30 3.2 3.2 A 46 26 B 32 31 C 30 34 5.6 4.9 A 17 18 B 13 23 C 16 16
Hitungan II 1 2 100 124 102 88 91 78 67 67 60 61 53 68 61 52 61 66 55 54 41 47 42 53 45 38 24 32 30 39 34 28 15 14 20 24 15 24
Ratarata 107.5 97.25 87.25 64 65.5 64.5 58 60.5 52.75 43.5 43 38.25 32 33 31.5 16 20 17.75
Ratarata
I%
97.417
64.67
33.61528
57.083 41.40345
41.583 57.31443
32.167 66.9801
17.917 81.60793
Lampiran 9. Persentase penghambatan pertumbuhan C. gracilis pada jam ke-96 dengan toksikan Timbal pada uji pendahuluan Toksikan : Pb(NO3)2 Biota uji : C. gracilis Volume : 100 ml Kepadatan sel : 1 x 104 sel/ml Hitungan I konsentrasi konsentrasi (mg/L) aktual replika 1 2 kontrol A 57 65 B 68 47 C 91 101 0.01 A 42 46 B 54 60 C 71 66 0.1 A 61 48 B 56 62 C 33 55 1 A 31 35 B 28 38 C 19 32 10 A 48 44 B 67 67 C 46 45 100 A 94 121 B 73 66 C 107 97
Hitungan RataII rata 1 2 72 100 73.5 69 56 60 78 80 87.5 55 37 60 62 51 56.75 44 59 60 45 45 49.75 62 66 61 65 46 49.75 35 37 34.5 22 30 29.5 21 37 27.25 25 45 40.5 61 65 65 47 66 51 106 113 108.5 72 69 70 107 102 103.25
Rata- I% rata
S%
73.67
58.92 20.026
53.67 27.148
30.42 58.71
52.17 29.19 27.48 93.92
Lampiran 10 . Persentase penghambatan pertumbuhan C. gracilis pada jam ke48 dengan toksikan timbal pada uji akhir Toksikan : Pb(NO3)2 Biota uji : C. gracilis Volume : 100 ml Kepadatan sel : 1 x 104 sel/ml Hitungan I konsentrasi konsentrasi (mg/L) aktual replika 1 2 kontrol 0 A 51 42 B 34 30 C 43 50 0.32 0.26 A 15 22 B 16 10 C 13 16 0.56 0.453 A 11 14 B 11 15 C 10 15 1 0.713 A 10 8 B 12 18 C 24 13 1.8 1.786 A 21 21 B 22 17 C 20 19 3.2 2.743 A 18 13 B 26 26 C 20 21
Hitungan II 1 2 45 58 41 34 47 50 9 16 13 7 11 14 12 8 11 6 13 12 10 10 10 10 22 12 20 19 18 17 15 23 24 20 27 30 14 23
Ratarata 49 34.75 46.25 15.5 11.5 13.5 11.25 10.75 12.5 9.5 14.75 17.75 20.25 18.5 19.25 18.75 27.25 19.5
Ratarata
I%
43.33
13.5
68.84376
11.5
73.4595
14
67.68982
19.33
55.38888
21.833 49.61228
Lampiran 11. Persentase penghambatan pertumbuhan C. gracilis pada jam ke-72 dengan toksikan timbal pada uji akhir Toksikan Volume sel/ml
: Pb(NO3)2 : 100 ml
Hitungan I konsentrasi konsentrasi (mg/L) aktual replika 1 2 kontrol 0 A 62 60 B 52 68 C 71 66 0.32 0.26 A 23 26 B 22 21 C 20 30 0.56 0.453 A 25 23 B 22 22 C 22 22 1 0.713 A 34 34 B 26 27 C 43 52 1.8 1.786 A 35 49 B 53 60 C 40 34 3.2 2.743 A 31 42 B 53 59 C 52 54
Biota uji : C. gracilis Kepadatan sel : 1 x 104
Hitungan II 1 2 63 72 56 61 61 73 31 34 29 30 27 25 24 26 22 29 19 25 30 28 27 34 37 40 44 51 51 59 41 48 45 48 58 57 53 52
Ratarata 64.25 59.25 67.75 28.5 25.5 25.5 24.5 23.5 22 31.5 28.5 43 44.75 55.75 40.75 41.5 56.75 52.75
Ratarata
I%
63.75
26.5
58.43137
23.33
63.40392
34.3
46.19608
45.75
28.23529
50.33
21.05098
Lampiran 12 . Persentase penghambatan pertumbuhan C. gracilis pada jam ke96 dengan toksikan timbal pada uji akhir Toksikan : Pb(NO3)2 Biota uji : C. gracilis Volume : 100 ml Kepadatan sel : 1 x 104 sel/ml Hitungan I Hitungan II Rata- Ratakonsentrasi konsentrasi rata rata (mg/L) aktual replika 1 2 1 2 kontrol 0 A 102 90 108 101 100.25 B 90 88 111 89 94.5 94.167 C 76 92 92 91 87.75 0.32 0.26 A 54 63 50 59 56.5 B 64 74 74 71 70.75 67.167 C 80 76 66 76 74.5 0.56 0.453 A 63 73 65 66 66.75 B 63 57 44 54 54.5 56 C 44 52 43 48 46.75 1 0.713 A 49 49 41 46 46.25 B 47 47 48 51 47.5 45.83 C 41 42 45 47 43.75 1.8 1.786 A 53 72 67 68 65 B 74 81 67 66 72 68.6 C 77 62 65 72 69 3.2 2.743 A 80 88 86 77 82.75 B 65 73 76 89 75.75 76.33 C 68 67 72 75 70.5
I%
28.67246
40.53118
51.33115
27.1507
18.94188
Lampiran 13. Hasil penentuan nilai IC50 96 jam pada uji toksisitas kadmium pada pertumbuhan C. gracilis menggunakan program ICPIN *** Inhibition Concentration Percentage Estimate *** Toxicant/Effluent : CdCl2 Test Start Date : 16 Maret 2009 Test Ending Date: 21 Maret 2009 Test Species : Chaetoceros gracilis Test Duration : 96 h DATA FILE : cd_aktua.icp ----------------------------------------------------------------------------------------------------------Con.ID
Number
Cons (mg/L)
Replicates
Response Std
Pooled Response
Means
Means
Dev
----------------------------------------------------------------------- ----------------------------------1
3
0.000
97.333
10.125
97.333
2
3
0.560
64.667
0.764
64.667
3
3
0.920
57.083
3.955
57.083
4
3
1.700
41.583
2.898
41.583
5
3
3.200
32.167
0.764
32.167
6
3
4.900
17.917
2.005
17.917
--------------------------------------------------------------------------------------------------The Linear Interpolation Estimate: 1.3435 Entered P Value: 50 --------------------------------------------------------------------------------------------------Number of Resamplings : 80 The Bootstrap Estimates Mean : 1.3455 Standard Deviation : 0.1274
Lampiran 14. Hasil penentuan nilai IC50 96 jam pada uji toksisitas timbal pada pertumbuhan C. gracilis menggunakan program ICPIN *** Inhibition Concentration Percentage Estimate *** Toxicant/Effluent : Pb(NO3)2 Test Start Date : 16 Maret 2009 Test Ending Date: 21 Maret 2009 Test Species : Chaetoceros gracilis Test Duration : 96 h DATA FILE : Pb_aktua.icp ----------------------------------------------------------------------- ------------------------Conc. Number ID
Concentration
Replicates
Response
Std.
Pooled
Means
Dev.
Response Means
-------------------------------------------------------------------------------------------------1
3
0.000
94.167
6.257
94.167
2
3
0.260
65.917
9.029
65.917
3
3
0.453
56.000
10.084
56.000
4
3
0.713
45.833
1.909
45.833
--------------------------------------------------------------------------------------------------The Linear Interpolation Estimate: 0.6810 Entered P Value: 50 --------------------------------------------------------------------------------------------------Number of Resamplings : 80 The Bootstrap Estimates Mean : 0.6382 Standard Deviation : 0.0693
Lampiran 15. Hasil penentuan nilai NOEC dan LOEC 96 jam pada uji toksisitas kadmium pada pertumbuhan C. gracilis menggunakan program TOXSTAT TOXSTAT Effect of CdCl2 to C. gracilis File: Cdcl2 Transform: LOG BASE 10(Y) Shapiro Wilks test for normality -----------------------------------------------------------D = 0.013 W = 0.954 Critical W (P = 0.05) (n = 18) = 0.897 Critical W (P = 0.01) (n = 18) = 0.858 -----------------------------------------------------------Data PASS normality test at P=0.01 level. Continue analysis.
Effect of CdCl2 to C. gracilis File: Cdcl2
Transform: LOG BASE 10(Y)
Bartletts test for homogeneity of variance -------------------------------------------------------------------------Calculated B statistic =
8.13
Table Chi-square value = 15.09 (alpha = 0.01) Table Chi-square value = 11.07 (alpha = 0.05) Average df used in calculation ==> df (avg n - 1) = 2.00 Used for Chi-square table value ==> df (#groups-1) = 5 -------------------------------------------------------------------------Data PASS homogeneity test at 0.01 level. Continue analysis.
Lanjutan Lampiran 15 Effect of CdCl2 to C. gracilis File: Cdcl2 Transform: LOG BASE 10(Y) ANOVA TABLE -----------------------------------------------------------------------------SOURCE
DF
SS
MS
F
-----------------------------------------------------------------------------Between
5
Within (Error)
12
0.996
0.199
0.013
199.000
0.001
-----------------------------------------------------------------------------Total 17 1.009 -----------------------------------------------------------------------------Critical F value = 3.11 (0.05,5,12) Karena F > Critical F REJECT Ho:All groups equal Effect of CdCl2 to C. gracilis File: Cdcl2 Transform: LOG BASE 10(Y) DUNNETTS TEST - TABLE 1 OF 2 Ho:Control
CALCULATED IN
STAT
SIG ORIGINAL UNIT --------------------------------------------------------------------------------------------------------1 control 1.987 97.333 2
0.56
1.811
64.667
6.818
*
3
0.92
1.756
57.083
8.942
*
4
1.7
1.618
41.583
14.272
*
5
3.2
1.507
32.167
18.566
*
6
4.9
1.249
17.833
28.555
*
--------------------------------------------------------------------------------------------------Dunnett table value = 2.50 (1 Tailed Value, P=0.05, df=12,5)
Lampiran 16. Hasil penentuan nilai NOEC dan LOEC 96 jam pada uji toksisitas timbal pada pertumbuhan C. gracilis menggunakan program TOXSTAT Lead File: lead
Transform: LOG BASE 10(Y)
Shapiro Wilks test for normality -----------------------------------------------------------------------------D = 0.023 W = 0.965 Critical W (P = 0.05) (n = 12) = 0.859 Critical W (P = 0.01) (n = 12) = 0.805 -----------------------------------------------------------------------------Data PASS normality test at P=0.01 level. Continue analysis.
Lead File: lead
Transform: LOG BASE 10(Y)
Bartletts test for homogeneity of variance -----------------------------------------------------------------------------Calculated B statistic =
3.67
Table Chi-square value = 11.34 (alpha = 0.01) Table Chi-square value =
7.81 (alpha = 0.05)
Average df used in calculation ==> df (avg n - 1) = 2.00 Used for Chi-square table value ==> df (#groups-1) = 3 -----------------------------------------------------------------------------Data PASS homogeneity test at 0.01 level. Continue analysis.
Lamjutan Lampiran 16 Lead File: lead
Transform: LOG BASE 10(Y) ANOVA TABLE -----------------------------------------------------------------------------SOURCE
DF
SS
MS
F
-----------------------------------------------------------------------------Between
3
Within (Error)
0.159 8
0.053
0.023
17.667
0.003
-----------------------------------------------------------------------------Total 11 0.182 -----------------------------------------------------------------------------Critical F value = 4.07 (0.05,3,8) Karena F > Critical F REJECT Ho:All groups equal Timbal File: lead Transform: LOG BASE 10(Y) DUNNETTS TEST - TABLE 1 OF 2 Ho:Control
MEAN
T
CALCULATED IN
STAT
SIG ORIGINAL UNIT --------------------------------------------------------------------------------------------------1
Kontrol
1.973
94.167
2
0.26
1.825
67.250
3.323
*
3
0.45
1.744
56.000
5.137
*
4
0.71
1.661
45.833
6.984
*
--------------------------------------------------------------------------------------------------Dunnett table value = 2.50 (1 Tailed Value, P=0.05, df=12,5)
Lampiran 17. Diagram alir analisis statistic untuk uji toksisitas kronik pada pertumbuhan fitoplankton (US. EPA, 1992) Data (kelangsungan hidup, pertumbuhan, proses reproduksi,dsb)
Pengujian Hipotesa
Nilai dugaan
Nilai akhir dugaan (LC,EC,IC)
Transformasi data
Distribusi tidak normal
Uji Shapiro-wilk Distribusi normal
Variasi homogen
Variasi hoterogen
Uji Bartlet
Tidak ada analisis statistik
Tidak
4 replica atau lebih Ya yaa
Tidak
Jumlah replica sama
T-test dengan benferroni
Ya
Uji dunnet
Ya
Jumlah replica sama
Uji steel
Nilai akhir NOEC dan LOEC
Tidak
Uji Wilcoxon dengan benferronni
Lampiran 18. Dokumentasi alat dan bahan penelitian B
A
C
D E F
I
H G
J K L
Keterangan: A: Alat penyaring air laut dengan membran filter 0.45µm
G: Haemocytometer
B: pH meter
H: Mikroskop
C: Refraktometer dan DO meter
I : Botol sampel 2 ml
D : Autoclave
J : corong pisah
E: Erlenmeyer dan gelas beker
K: AAS
F: Micro pipet dan tip
L: Kultur C. gracilis
Lampiran 19. Dokumentasi hasil penelitian
Penempatan erlenmeyer dibawah cahaya lampu pada saat uji toksisitas
Hasil uji toksisitas timbal pada C. gracilis selama 96 jam
Hasil uji toksisitas kadmium pada C. gracilis selama 96 jam
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Klaten pada tanggal 18 Februari 1987 dan merupakan anak pertama dari keluarga Bapak Margono dan Ibu Sardiyem. Masa pendidikan formal penulis dimulai dari SDN1 Mrisen, SLTPN1 Delanggu dan SMAN1 Klaten. Pada tahun 2005, penulis diterima sebagai mahasiswi Institut Pertanian Bogor melalui Jalur USMI. Penulis resmi diterima sebagai mahasiswi dengan Mayor Imu dan Teknologi Kelautan dan Minor Statistika Industri pada tahun 2006. Selama belajar di IPB penulis pernah menjadi asisten Metode Statistika (2007-2009), asisten Oseanografi Kimia (2008-2009), pengajar kalkulus dan fisika di CSC (Cla-x Smart Community). Penulis juga aktif sebagai pengurus Keluarga Mahasiswa Klaten (2005-2008), Himpunan mahasiswa Ilmu dan Teknologi Kelautan (HIMITEKA) sebagai sekertaris LITJAK (2007-2008) dan sebagai sekertaris 1 HIMITEKA (2008-2009), serta sebagai pengurus FKM-C (Forum Keluarga Muslim) divisi Syiar (2008-2009). Karya tulis yang pernah dibuat penulis yang berjudul ‘Are Phytoplankton Give The Answer to Global Warming Solution?’ dimuat dalam proceeding The 15th Tri University International Seminar and Symposium. Untuk menyelesaikan studi di Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan IPB, penulis melaksanakan penelitian dengan judul UJI TOKSISITAS KADMIUM DAN TIMBAL PADA MIKROALGA Chaetoceros gracilis.
