HASIL DAN PEMBAHASAN. Tabel 1 Pembagian kode sampel tanah Kode Keterangan

Transkripsi

1 Tabel 1 Pembagian kode sampel tanah Kode Keterangan sampel A Tanah steril + bakteri T2M B Tanah steril C Tanah non steril + bakteri T2M D Tanah non steril Pembagian kode sampel dapat dilihat pada Tabel 1. Analisis yang dilakukan adalah: ph, kadar air, suhu, TPH, dan perubahan senyawa yang dilakukan setiap 2 minggu. Analisis ph Nilai ph masing masing tanah diukur menggunakan ph meter yang telah sebelumnya dikalibrasi dengan bufer ph 4 dan 7, dengan perbandingan tanah dan air akuades 1:5. Analisis Kadar Air Sebanyak 5 gram contoh tanah ditimbang dalam pinggan porselen yang telah diketahui bobotnya. Contoh tersebut dikeringkan dalam oven pada suhu 105 ºC selama 3 jam. Setelah itu pinggan diangkat dan dimasukan dalam desikator. Setelah dingin, bobot pinggan ditimbang dan dimasukan kembali dalam oven sampai bobotnya konstan (Amaliah 2007). Analisis Suhu Suhu tanah diukur dengan termometer pada pagi dan siang hari. Pengukuran TPH Nilai TPH diukur menggunakan metode gravimetri. Sebanyak 10 gram sampel dioven pada suhu 40 ºC selama 10 menit kemudian dibungkus dengan kertas saring. Timbel yang telah dibuat tersebut dimasukan dalam soxhlet dan diekstrak dengan pelarut n-heksana selama 4 jam. Ekstrak yang diperoleh dihilangkan airnya dengan Na 2 SO 4 anhidrat sebanyak 10 gram kemudian dihilangkan lemak/grease dengan 10 gram silika gel. Ekstrak yang diperoleh kemudian dipekatkan dengan rotav hingga kering. Labu yang telah kering dipanaskan dalam oven pada suhu 70 ºC selama 10 menit kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang (Amaliah 2007). Preparasi dilakukan dengan metode ekstraksi soxhlet. Sebanyak 10 gram sampel diaduk dengan 10 gram Na 2 SO 4. Campuran tersebut keudian dibungkus dengan kertas saring dan diekstrak dengan campuran pelarut aseton-n-heksan (1:1) sebanyak 300 ml. Ekstraksi dilakukan sebanyak 4 kali dan dipekatkan dengan roarievaporator. Ekstrak dan labu dicuci kembali dengan pelarut kemudian dimasukan dalam tabung kecil. Ekstrak tersebut kemudian diinjek 1 µl dalam alat GCMS (US EPA 1996). Kondisi alat GCMS yang digunakan ialah sebagai berikut: pada oven suhu 35ºC dan suhu maksimum : 325 ºC. Pada fase gerak digunakan mode split dengan suhu 250ºC, tekanan 1.30 psi, rasio split 100:1, aliran split 55.5 ml/min, total aliran: 59.1mL/min. Jenis gas yang digunakan ialah helium. Kolom yang digunakan ialah model Agilent nomor 19091S-433 HP-5MS 5% penil metil siloksana dengan Suhu maksimum: 325 º C dengan panjang: 30.0 m, diameter: um, ketebalan lapisan 0.25 um. Volume injeksi sebesar 0.20 mikroliter dan ukuran syringe 10.0 mikroliter. HASIL DAN PEMBAHASAN ph Tingkat keasaman (ph) merupakan salah satu faktor penting dalam proses degradasi. Keberhasilan degradasi dapat dicapai jika ph media degradasi sesuai dengan kondisi optimum mikroorganisme pendegradasi. Berdasarkan pengukuran yang dilakukan setiap 2 minggu, ph yang terukur menunjukan kisaran ph antara (Lampiran 2). Penentuan kondisi ph optimum untuk degradasi oleh bakteri telah diteliti sebelumnya oleh Dibble dan Bartha (1979) yang menunjukan bahwa kondisi optimum yang dibutuhkan berkisar antara Sedangkan untuk kondisi optimum untuk bakteri dengan kode isolat T2M berada pada ph 6.8 (Ni mah 2005). Gambar 5 menunjukkan nilai ph yang terukur pada setiap tanah selama 4 bulan. Preparasi Pengukuran Struktur Dengan GCMS

2 ph minggu Tanah A Tanah B Tanah C Tanah D Gambar 5 Perbandingan nilai ph tanah A, B, C, dan D. Penurunan ph yang terjadi selama proses degradasi disebabkan karena adanya produk antara yang dihasilkan. Menurut Morgan dan Watkinson (1994) metabolisme dari degradasi n-alkana adalah dengan mempergunakan enzim hidroksilase (monooksidase) yang mengubah n-alkana menjadi 1-alkanol. Adanya penambahan jumlah senyawa alkohol dan asam karboksilat dapat menurunkan ph tanah. Pada Gambar 5 ditunjukan perubahan ph yang terjadi selama proses degradasi. Penurunan ph akan terus terjadi selama proses degradasi berlangsung karena adanya produk-produk degradasi yang bersifat asam. Jika ph terlalu asam maka akan menganggu proses degradasi menjadi lebih lambat. Untuk membuat kondisi ph tetap optimum untuk degradasi maka ditambahkan urea sebagai nutrisi untuk bakteri sekaligus membuat kondisi ph naik kembali. Seperti yang terjadi pada minggu ke-6 semua sampel tanah mengalami kenaikan ph yang dapat dikarenakan oleh penambahan urea. Penambahan urea pada mingu sebelumnya tidak dapat menaikan ph karena hasil degradasi berupa asam-asam organik lebih besar pengaruhnya terhadap ph. Dengan mengkondisikan ph tetap optimum untuk kehidupan bakteri diharapkan degradasi berlangsung optimal. Kadar Air Kelembaban tanah sangat berpengaruh terhadap proses degradasi karena keberadaan air sangat diperlukan oleh aktivitas mikroorganisme. Bakteri yang digunakan ialah bakteri aerob yaitu bakteri yang membutuhkan oksigen. Oksigen yang diperlukan bakteri bisa diperoleh dari udara melalui proses pengadukan juga dari air. Berdasarkan pengukuran yang dilakukan setiap 2 minggu, kadar air yang terukur berkisar antara % (Lampiran 3). Kadar air yang terukur bervariasi dikarenakan setiap 2 minggu dilakukan penambahan air secara teratur dan adanya penguapan. Menurut Dibble dan Bartha (1979) kadar air yang dibutuhkan bakteri untuk metabolisme dalam mendegradasi berkisar antara 30%-90%. Nilai kadar air yang terukur berada pada kisaran % dikarenakan pengukuran dilakukan setelah seminggu ditambahkan air. Penambahan air yang dilakukan cukup mendekati nilai optimum yang dibutuhkan bakteri. Kekurangan air selama proses degradasi dapat menyebabkan terhambatnya proses degradasi. Hal ini dapat disebabkan karena banyaknya bakteri yang mati karena tidak mampu beradaptasi dengan kondisi yang kurang air. Bakteri T2M merupakan bakteri yang membutuhkan air selama proses degradasi. Oleh karena itu kondisi kadar air tetap dijaga dengan penambahan air secara teratur. Suhu Nilai suhu tanah sangat berpengaruh terhadap proses degradasi. Berdasarkan pengukuran yang dilakukan setiap 2 minggu, nilai suhu yang terukur berkisar antara 33ºC- 35ºC. (Lampiran 4). Menurut Leahy dan Colwell (1990) suhu yang tepat dapat meningkatkan metabolisme bakteri dalam mendegradasi, khususnya suhu yang berkisar antara 30ºC-40ºC. Suhu yang lebih tinggi dapat meningkatkan toksisitas terhadap bakteri. Demikian pula jika suhu terlalu rendah maka volatilitas menurun dan dapat menghambat proses degradasi. Oleh karena itu, semua sampel ditempatkan dalam rumah kaca agar suhu yang terjadi tetap dalam keadaan optimum untuk kehidupan bakteri. TPH Salah satu parameter keberhasilan degradasi minyak bumi ialah berkurangnya nilai TPH sampai batas aman yang telah ditentukan. Batas aman menurut lembaga lingkungan ialah dibawah 1%. Hasil pengukuran yang dilakukan setiap 2 minggu menunjukkan nilai TPH sebesar 4.03, 5.33, 4.20, dan 4.58 % (b/b) berturut-turut untuk tanah A, B, C, dan D. (Lampiran 5). Minyak bumi yang ditambahkan pada setiap sampel sebesar 5% sedangkan nilai TPH yang terukur tidak persis sama dengan kadar minyak bumi yang ditambahkan. Hal ini dapat disebabkan karena proses pencampuran antara

3 tanah dan minyak bumi dilakukan dengan manual yaitu dengan pengadukan biasa. Pengambilan sampel tanah yang tidak merata juga dapat menyebabkan nilai TPH yang terukur tidak sama dengan jumlah kadar minyak bumi. Tanah A yang ditambahkan bakteri T2M dan disterilkan terlebih dahulu, memiliki penurunan TPH setiap 2 minggu yang cukup berarti dari minggu pertama sampai minggu ke-16. Pada minggu proses degdradasi terlihat penurunan yang lebih besar dibandingkan yang terjadi pada minggu berikutnya. Hal ini dapat dikarenakan pada minyak bumi terdapat yang memiliki rantai yang panjang. Citroreksoko (1996) menungkapkan bahwa yang memiliki rantai panjang lebih mudah degradasi dibandingkan rantai pendek. Perubahan nilai TPH pada 2 minggu pertama cukup besar yaitu sebesar 1.4 %. Minggu ter pengukuran menunjukkan nilai yang cukup kecil yaitu sebesar 0.37 %. Walaupun tanah A telah disterilkan terlebih dahulu, tetapi bakeri T2M mampu mendegradasi minyak bumi sampai batas aman. Waktu yang diperoleh untuk sampai batas ini ialah 12 minggu. Gambar 6 di bawah ini menunjukkan nilai TPH yang terukur pada tanah A selama 4 bulan. Gambar 6 Nilai TPH tanah A selama 4 bulan Tanah B merupakan tanah steril yang tidak ditambahkan bakteri dan berfungsi sebagai kontrol. Nilai TPH untuk tanah B pada minggu pertama terukur sebesar 5.33% kemudian turun pada minggu-minggu berikutnya. Pada minggu ke-2 nilai TPH yang terukur sebesar 4.12 %. Penurunan ini dapat terjadi karena proses penguapan terhadap yang mudah menguap yang memiliki rantai yang pendek. Penurunan tersebut juga dapat disebabkan oleh bakteri yang masuk kedalam sampel tanah dan medegradasi senyawa yang ada. Akan tetapi, pada minggu ke-4 sampai minggu ke-10 terlihat penurunan yang kecil. Hal ini dapat disebabkan karena penguapan tidak terjadi pada rantai panjang dan juga bakteri yang masuk tidak mampu mendegradsi rantai panjang. Pada minggu ter yaitu minggu ke-16 nilai TPH yang terukur sebesar Nilai TPH untuk tanah B belum mencapai batas aman karena sebelumnya tidak ditambahkan bakteri pendegradasi. Gambar 7 memperlihatkan nilai TPH yang terukur selama 4 bulan. Gambar 7 Nilai TPH tanah B selama 4 bulan Perbandingan nilai TPH untuk semua tanah dapat dinyatakan dalam persen degradasi. Persen degradasi diperoleh dari nilai TPH dikurangi TPH dan dibagi nilai TPH. Nilai ini menunjukkan seberapa besar terurai oleh bakteri. Persen degradasi yang terjadi pada tanah A sebesar % sedangkan untuk tanah B sebagi kontrol sebesar %. Persen degradasi untuk tanah C sebesar % sedangkan untuk tanah D sebagai kontrol sebesar %. Berdasarkan data tersebut proses deradasi lebih optimal pada tanah yang tidak steril. Gambar 8 menunjukkan nilai persen degradasi untuk semua tanah. persen degradasi (% b/b) Tanah A Tanah B Tanah C Tanah D Gambar 8 Nilai perbandingan persen degradasi untuk semua tanah Tanah C merupakan tanah yang tidak disterilkan dan ditambahkan bakteri. Nilai TPH untuk tanah C dapat dilihat penurunannya pada Gambar 9. Nilai TPH untuk tanah ini sebesar 4.20 % sedikit lebih besar dibandingkan yang terukur pada tanah A. Seperti yang lainnya pada minggu

4 ke-2 terjadi penurunan TPH yang cukup besar yaitu sebesar 1.21 %. Hal ini dapat dipengaruhi oleh menguapnya volatil juga masih banyaknya rantai panjang. Hasil degrdasi mikroorganisme pada tanah C menunjukan nilai degradasi yang lebih baik dibandingkan tanah A. Pada minggu ke-6 nilai TPH untuk tanah ini sebesar 1.38 % dan mulai mendekati batas aman. Kemudian pada minggu ke-10 nilai TPH tanah tersebut sebesar 0.64 % yang merupakan nilai yang telah memenuhi syarat aman bagi lingkungan. Sedangkan nilai pengukuran TPH ter pada minggu ke-16 sebesar 0.28 %. Perubahan nilai TPH pada tanah yang tidak disterilkan dahulu ini paling besar diantara tanah yang lainya. Perubahan ini disebabkan dalam tanah tersebut masih mengandung bakteri secara alami sehingga dapat meningkatkan proses degradasi. Gambar 9 Nilai TPH tanah C selama 4 bulan Nilai TPH untuk tanah D dapat dilihat pada Gambar 10. Untuk tanah yang tidak diberi bakteri ini memiliki nilai TPH sebesar 4.58 % dan pada minggu ke-16 nilainya turun menjadi 2.11%. Walaupun tanah D tidak disterilkan dahulu akan tetapi nilai TPH lebih besar dibandingkan tanah B yang disterilkan terlebih dahulu. Hal ini dapat dikarenakan bakteri alam yang telah ada pada tanah tersebut bukan merupakan bakteri yang mampu mendegradasi secara optimal. Gambar 10 Nilai TPH tanah D selama 4 bulan Perubahan Hidro Penentuan perubahan senyawa selama proses degradasi oleh bakteri, ditentukan dengan membandingkan % masing-masing senyawa setiap 2 minggu. Berdasarkan data yang diperoleh dari kromatogram GCMS diketahui bahwa senyawa yang terdapat pada minyak bumi terdiri dari 3 jenis, yaitu alifatik, alsiklik, dan aromatik. Penentuan senyawa ini berdasarkan data yang terdapat pada CAS Number yang digunakan sebagai library pengidentifikasi sampel. Data library yang digunakan pada penentuan senyawa ini ialah Wiley7 Nist 05.L, dari hasil identifikasi tersebut dipilih sampel yang memiliki kemiripan 90. Berdasarkan data yang diperoleh, senyawa yang memiliki kemiripan 90 diketahui lebih banyak alifatik dibandingkan siklik dan aromatik. Oleh karena itu perubahan senyawa ini difokuskan pada alifatik. alifatik yang terdeteksi pada pengukuran tanah A sebanyak 28 senyawa. tersebut memiliki panjang rantai dari C-5 sampai C-30. Pada minggu ter hanya terdapat 12 senyawa saja. Sisa senyawa yang tidak terdeteksi di pengukuran merupakan senyawa yang telah didegradasi oleh bakteri. Data yang diperoleh dari CMS menunjukan senyawa rantai panjang banyak yang hilang, jika pun ada % senyawa tersebut telah berkurang jika dibandingkan pengukuran. Contohnya pentakosana (C-25) memiliki luas pada minggu pertama sebesar Pada minggu ke-16 senyawa tersebut memiliki % sebesar Perubahan % senyawa setiap 2 minggu pada tanah A dapat dilihat pada Lampiran 6. Berdasarkan data tersebut, terlihat perubahan persen masing-masing senyawa setiap 2 minggu. Beberapa senyawa yang terdeteksi di pengukuran pada miggu berikutnya tidak terdeteksi. Hal ini dapat dikarenakan terdegradasinya senyawa tersebut menjadi senyawa yang memiliki rantai lebih pendek. Pada saat bersamaan ada pula senyawa yang menunjukan kenaikan persen. Hal ini dikarenakan banyaknya senyawa yang terdapat dalam minyak bumi. Akan tetapi, sebagian besar senyawa berkurang kadarnya pada pengukuran yang dikuatkan pula dengan data total

5 petroleum (TPH). Tabel 2 menunjukkan nilai luas senyawa yang terdeteksi pada tanah A. Tabel 2 Nilai luas senyawa yang terdeteksi pada tanah A di luas luas Pentana Td Heksana Td Heptana Td Oktana Td Nonana Td Dekana Td Undekana Td Dodekana Td Tetradekana Td Pentadekana td Heksadekana Td Heptadekana Td Oktadekana Dokosana Nonadekana Eikosana Heneikosana Trikosana Td Heneikosana Tetrakosana Pentakosana Octakosana Td Heksakosana Octakosana Td Heptacosana Nonakosana Triakontana Eikosana Td Menurut Atlas dan Bartha (1998) dalam proses biodegradasi rantai alkana dioksidasi membentuk alkohol, aldehida dan asam lemak. Setelah terbentuk asam lemak proses katabolisme terjasi secara sekuen ß oksidasi. Rantai panjang dari asam lemak dikonversi oleh acyl coenzyme A yang merupakan enzim membentuk asetil coenzyme A dan rantai pendek asam lemak yang telah berkurang dua unit gugus nya yang berlangsung secara berulang-ulang. Asetil coenzyme A diubah membentuk CO 2 melalui siklus tricarboxylic acid. yang terdeteksi pada tanah B di dapat dilihat pada Tabel 3. Berdasarkan data tersebut terdapat 16 senyawa yang terdiri dari C-11 sampai C-27. Tanah B ini merupakan kontrol terhadap tanah A karena tidak ditambahkan bakteri. Tabel 3 Nilai luas senyawa yang terdeteksi pada tanah B di luas luas Dodekana Td Tridekana Td Tetradekana Td Pentadekana Td Pentadekana Td Heksadekana Heptadekana Oktadekana Eikosana Td Heneicosana Tricosana Heneikosana Tetrakosana Dotriacontana Td Heptacosana Eikosana Td Pada Tabel 3 terdapat beberapa senyawa rantai panjang yang masih ada di pengukuran. Terdapat 12 senyawa yang terdapat pada tanah tersebut. Hal ini menunjukan tidak terjadinya degradasi. Persen masing-masing senyawa setiap 2 minggu dapat dilihat pada Lampiran 7. Walaupun tanah B tidak ditambahkan bakteri, perubahan luas terjadi pada tanah ini. Akan tetapi perubahan luas ini tidak terlalu signifikan. Sebagai contoh rantai panjang pada minggu ke-16 masih memiliki persen yang cukup besar. Sebagai contoh tetrakosana dan oktakosana pada minggu ke-16 memiliki luas dan 0.74 %. Perubahan senyawa yang paling besar terjadi pada tanah C. Tanah yang tidak disterikan sebelumnya ini hampir tidak memiliki rantai panjang pada pengukuran minggu kedelapan. Perubahan senyawa ini diperjelas dengan rendahnya nilai TPH tanah tersebut sebesar 0.28% (Gambar 8). Hal ini menunjukan degradasi yang berhasil terhadap minyak bumi. Perubahan persen senyawa pada tanah C dapat dilihat pada Lampiran 8. Berdasarkan data tersebut, hampir semua senyawa mumiliki persen yang berkurang pada minggu berikutnya. Hal ini dapat disebabkan oleh degradasi yang dilakukan oleh bakteri. Terdapat sekitar 27 senyawa alifatik pada pengukuran tetapi tidak ada satupun tersebut pada pengukuran. Tabel 4 menunjukkan nilai luas senyawa yang terdeteksi pada tanah C.

6 Tabel 4 Nilai luas senyawa yang terdeteksi pada tanah C di Luas Luas Undekana Td Dodekana Td Tetradekana Td Pentadekana Td Heksadekana Td Heptadekana Td Oktadekana Td Undekana Td Dokosana Td Nonadekana Td Eikosana Td Heneikosana Td Trikosana Td Eikosana Td Tetrakosana Td Dotriakontana Td Pentakosana Td Hexakosana Td Octakosana Td Heptakosana Td Nonakosana Td Triakontana Td Eikosana Tabel 5 Nilai luas senyawa yang terdeteksi pada tanah D di Luas Luas Undekana Td Dodekana Td Tridekana Td Tetradekana Pentadekana Hexadekana Heptadekana Oktadekana Eikosana Trikosana Nonadekana Heneikosana Heneikosana Dokosana Tetrakosana Hexakosana Heptakosana Octakosana Pentakosana Td Nonakosana Td Triakontana Eikosana Td Tanah D merupakan kontrol untuk tanah C. Pada pengukuran memiliki 23 senyawa alifatik sedangkan pada pengukuran memiliki 15 senyawa. Perubahan persen masingmasing senyawa tersebut setiap 2 minggu dapat dilihat pada lampiran 9. Tabel 5 menunjukkan nilai luas senyawa yang terdeteksi pada tanah D. yang hilang pada perlakuan dapat dilihat pada Tabel 6. Hilangnya senyawa-senyawa tersebut dapat disebabkan oleh degradasi yang dilakukan oleh bakteri. Pada tanah A ada 16 senyawa yang hilang. yang paling banyak merupakan alifatik. yang hilang pada tanah B tidak terlalu banyak. tersebut diantaranya tridekana, pentadekana dan eikosana. Pada tanah C yang merupakan tanah paling maksimal dalam degradasi, ditemukan banyak senyawa yang hilang. Dimulai dengan C-11 sampai C-30 hilang di perlakuan. Hal ini dapat dikarenakan tanah C tidak disterilkan dahulu. Oleh karena itu bakteri yang ada sebelumnya pada tanah ikut mendegradasi. yang hilang pada tanah D tidak terlalu banyak diantaranya pentakosana dan nonakosana. yang hilang pada perlakuan dapat dikatakan sebagai yang paling mudah didegradasi oleh bakteri. yang masih ada pada perlakuan dapat dikatakan sebagai yang paling sulit didegradasi oleh bakteri. Tabel 6 Daftar senyawa yang tidak terdeteksi pada setiap tanah di pengukuran Tanah A Tanah B Tanah C Tanah D Heptana Dodekana Undekana Undekana Oktana Tridekana Dodekana Dodekana Nonana Tetradekana Tridekana Tridekana Dekana Pentadekana Tetradekana Heneikosana Undekana Eikosana Pentadekana Pentakosana Dodekana Heneikosana Hexadekana Nonakosana Tridekana Dotriakontana Heptadekana Eikosana Tetradekana Oktadekana Pentadekana Dokosana Eikosana Nonadekana Heneikosana Eikosana Dotriakontana Heneikosana Octakosana Trikosana Heksakosana Heneikosana Triakontana Tetrakosana Etilbenzena Dotriakontana Pentakosana Hexakosana Octakosana Heptakosana Nonakosana Triakontana