TESIS. Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister Program Studi Ilmu Lingkungan. Oleh: Arinto Kurniawan SN A

Transkripsi

1 UPAYA PENURUNAN PENCEMARAN LOGAM BERAT Pb-II DAN Cr-VI PADA AIR LINDI (Leachate) MELALUI PROSES BIOREMEDIASI DENGAN PENAMBAHAN Pseudomonas aeruginosa DAN Bacillus subtilis TESIS Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister Program Studi Ilmu Lingkungan Oleh: Arinto Kurniawan SN A PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014 i

2 ii

3 iii

4 PERNYATAAN KEASLIAN DAN PERSYARATAN PUBLIKASI Saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa: 1. Tesis yang berjudul UPAYA PENURUNAN PENCEMARAN LOGAM BERAT Pb-II DAN Cr-VI PADA AIR LINDI (LEACHATE) MELALUI PROSES BIOREMEDIASI DENGAN PENAMBAHAN Pseudomonas aeruginosa DAN Bacillus subtilis ini adalah karya penelitian saya sendiri dan tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang tertulis dengan acuan yang disebutkan sumbernya, baik dalam naskah karangan dan daftar pustaka. Apabila ternyata di dalam naskah tesis ini dapat dibuktikan terdapat unsur-unsur plagiasi, maka saya bersedia menerima sanksi, baik Tesis beserta gelar magister saya dibatalkan serta diproses sesuai dengan peraturan perundang-undangan yang berlaku. 2. Publikasi sebagian atau keseluruhan isi Tesis pada jurnal atau forum ilmiah harus seijin dan menyertakan tim promotor sebagai author dan PPs UNS sebagai institusinya. Apabila saya melakukan pelanggaran dari ketentuan publikasi ini, maka saya bersedia mendapatkan sanksiakademik yang berlaku Surakarta, 2014 Mahasiswa Arinto Kurniawan SN A iv

5 MOTTO Janganlah kalian risau akan nikmat-nikmat yang belum kalian miliki, tetapi risaukanlah nikmat-nikmat yang belum kalian syukuri Bolehlah kalian membenci sesuatu padahal sesuatu itu amat baik bagi kalian dan boleh jadi kalian menyukai sesuatu padahal sesuatu itu sangat buruk bagi kalian.allah mengetahui sedang kalian tidak mengetahui (QS. Al Baqarah: 216) v

6 KATA PENGANTAR Puji syukur alhamdulillah penulis haturkan kepada Allah SWT, karena hanyaatas kehendak-nya penulis dapat mampu menyelesaikan penelitian Tesis dengan judul Upaya Penurunan Pencemaran Logam Berat Pb-II dan Cr-VI pada Air Lindi (Leachate) Melalui Proses Bioremediasi dengan Penambahan Pseudomonas aeruginosadanbacillus subtilis. Penulis memperoleh banyak bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak sehingga penyusunan Tesis dapat berjalan dengan lancar. Penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada: 1. Prof. Dr. Ravik Karsidi, M.S., selaku Rektor Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah berkenan memberikan segala fasilitas kepada Penulis dalam menempuh pendidikan di Universitas Sebelas Maret. 2. Prof. Dr. Ir. Ahmad Yunus, M.S., selaku Dekan Fakultas Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah berkenan memberikan fasilitas kepada Penulis dalam menempuh pendidikan Program Studi Ilmu lingkungan. 3. Dr. Prabang Setyono, M.Si., selaku Ketua Program Studi Ilmu Lingkungan Universitas Sebelas Maret yang selalu memberikan arahan dan dorongan Penulis untuk segera menyelesaikan penelitian Tesis. 4. Prof. Dr. rer. nat. Sajidan, M.Si., selaku Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan dan petunjuk dalam menyelesaikan Tesis. 5. Dr. M. Masykuri, M.Si., selaku pembimbing II yang telah memberikan bimbingan dan petunjuk dalam menyelesaikan Tesis. 6. Dr. Sunarto, M.S., selaku penguji yang telah memberikan masukan dan petunjuk dalam menyelesaikan Tesis. 7. Dr. Pranoto, M.Sc., selaku penguji yang telah memberikan masukan dan petunjuk dalam menyelesaikan Tesis. 8. Kepala Tempat Pemrosesan Akhir Sampah Piyungan, Bantul yang telah mengijinkan Peneliti melakukan penelitian. 9. Seluruh dosen dan staf di Program Studi Ilmu Lingkungan Universitas Sebelas Maret yang dengan sabar telah memberikan ilmu serta dukungan sehingga Penulis dapat menyelesaikan Tesis. vi

7 10. Seluruh staf Laboratorium Pusat Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret yang telah membantu selama penelitian. 11. Seluruh staf Laboratorium Pusat Sub-Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret yang telah membantu selama penelitian. 12. Seluruh staf Laboratorium Pusat Sub-Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret yang telah membantu selama penelitian. 13. Mas Dwianto, Mas Agus Candra, Mas Yoga, Mas Ria Karno, Mbak Endah, Mbak Arti dan Mbak Desti yang memberikan dukungan, masukan dan bantuan dalam menyelesaikan Tesis. 14. Semua pihak yang membantu menyelesaikan Tesis. Semoga semua bantuan yang telah diberikan menjadi catatan amal dan semoga Allah SWT memberikan balasannya.penulis menyadari bahwa Tesis ini masih terdapat kekurangan dan belum sempurna.penulis mengharapkan kritik, saran dan masukan agar menjadikan Tesis ini lebih baik. Terimakasih Surakarta, Penulis vii

8 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL LEMBAR PERSETUJUAN. LEMBAR PENGESAHAN. PERNYATAAN KEASLIAN DAN PERSYARATAN PUBLIKASI MOTTO KATA PENGANTAR.. DAFTAR ISI DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN ABSTRAK ABSTRACT BAB I PENDAHULUAN. A. Latar Belakang. B. Rumusan Masalah C. Tujuan Penelitian. D. Manfaat Penelitian BAB II LANDASAN TEORI A. Tinjauan Pustaka.. 1. Logam Berat 2. Tempat Pemrosesan Akhir (TPA) Sampah Piyungan Yogyakarta. 3. Air Lindi. 4. Bioremediasi 5. Bakteri Pseudomonas aeruginosa.. 6. Bakteri Bacillus subtilis. 7. Pengikatan Logam oleh Bakteri 8. Aktivitas Antibakteri Kelor (Moringa oleifera).. 9. Keterkaitan Asas-Asas Lingkungan Dalam Penelitian B. Penelitian yang Relevan.. Halaman i ii iii iv v vi viii x xi xiii xiv xv viii

9 C. Kerangka Berpikir D. Hipotesis.. BAB III METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian B. Tatalaksana Penelitian. BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN. A. Hasil Penelitian 1. Jenis Sampah Tempat Pemrosesan Akhir (TPA) Sampah Piyungan, Bantul, Yogyakarta.. 2. Bioremediasi dengan Bakteri. B. Pembahasan Jenis Sampah TPA Piyungan, Bantul, Yogyakarta 2. Bioremediasi dengan Bakteri.. BAB V KESIMPULAN,IMPLIKASI, DAN SARAN. A. Kesimpulan. B. Implikasi C. Saran.. Daftar Pustaka Lampiran ix

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Jenis Logam Berat Pb-II dan Cr-VI, serta Dampaknya.. Tabel 3.1 Desain Penelitian Penurunan Kadar Logam Berat Pb -II Dan Cr-VI pada LeachateTPA Piyungan,Bantul dengan Penambahan Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, dan Campuran Bakteri (Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis) Tabel 3.2 Desain Penelitian Diameter Zona Hambat Ekstrak DaunMoringa oleifera Terhadap Bakteri Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis.. Tabel 4.1Jumlah Sampah yang Masuk ke TPA Piyungan Tabel 4.2 Hasil Analisis Pemeriksaan Parameter Leachate TPA Piyungan, Bantul yang Meliputi Biological Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD), ph, Suhu, Total Suspended Solid (TSS), Warna, Logam Berat Pb dan Cr.. Tabel4.3Pertumbuhan Bakteri Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis pada Media Cair Nutrien Brooth (NB), Laktosa Brooth (LB) dan Luria Bertany (LB) dengan Waktu Inkubasi 24 Jam Tabel 4.4 Diameter Zona Hambat Ekstrak Daun Moringa oleifera Terhadap Bakteri Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis.. Halaman x

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Zona-Zona Wilayah Pemrosesan Sampah pada TPA Piyungan.. Gambar 2.2 Daun Moringa oleifera. Gambar 2.3 Kerangka Berpikir Penelitian Gambar 3.1Penurunan Kadar Logam Berat Pb -II Dan Cr-VI pada LeachateTPA Piyungan,Bantul dengan Penambahan Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, dan Campuran Bakteri (Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis) Gambar 3.2 Aktivitas Antibakteri Ekstrak Daun Moringa oleifera Terhadap Bakteri Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis Gambar 4.1 Hasil Analisis Kemampuan Tumbuh Pseudomonas aeruginosa dalam Media yang Mengandung Pb-II dan Cr- VI Gambar 4.2 Hasil Analisis Kemampuan Tumbuh Bacillus subtilis dalam Media yang Mengandung Pb-II dan Cr-VI Gambar 4.3 Hasil Uji Pendahuluan Penurunan Logam Berat Pb-II dan Cr-VI dengan Penambahan Bakteri Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis Waktu Inkubasi 24 jam Gambar 4.4 Uji Penurunan Logam Berat Pb-II dan Cr-VI dengan Penambahan Bakteri Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis Waktu Inkubasi 6 Jam. Gambar 4.5Uji Penurunan Logam Berat Pb-II dan Cr-VI dengan Penambahan Bakteri Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis Waktu Inkubasi 12 Jam.. Gambar 4.6Uji Penurunan Logam Berat Pb-II dan Cr-VI dengan Penambahan Bakteri Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis Waktu Inkubasi 24 Jam.. Gambar 4.7 Hasil Uji Pengaruh Waktu commit Kontak/Inkubasi to user dalam Halaman xi

12 Gambar 4.8 Penurunan Logam Berat Pb-II dengan Penambahan Bakteri Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis HasilUji Pengaruh Waktu Kontak/Inkubasi dalam Penurunan Logam Berat Cr-VI dengan Penambahan Bakteri Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis xii

13 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Hasil Uji Penurunan Logam Berat Pb-II dan Cr-VI dengan Penambahan Bakteri Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis Waktu Kontak/Inkubasi 6 Jam, 12 Jam dan 24 Jam Lampiran 2. Kemampuan Tumbuh Bakteri Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis dalam Media yang Mengandung Logam Berat Pb-II dan Cr-VI dengan Konsentrasi 0 ppm, 1 ppm, 2 ppm, 3 ppm dan 5 ppm Lampiran 3. Hasil Absorbansi dan Kandungan Pb-II.... Lampiran 4. Hasil Absorbansi dan Kandungan Cr-VI.. Lampiran 5. Foto Pertumbuhan Bakteri Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis dengan Media Carrier Berupa Bekatul (3 hari) dan Hasil Penanaman Bakteri Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis dengan Media Carrier Berupa Bekatul dengan Pengenceran 10 2,5 dan 10 5 Lampiran 6. Foto TPA Piyungan, Bantul,Yogyakarta dan Pengolahan Leachate TPA Piyungan, Bantul,Yogyakarta. Lampiran 7.Gambar Daun Moringa oleifera dan Proses Pembuatan Ekstrak Daun Moringa oleifera Lampiran 8. Diameter Zona Hambat Ekstrak Daun Moringa oleifera Terhadap Bakteri Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis... Lampiran 9. Asas-asas Lingkungan.. lampiran 10. Surat Ijin Penelitian... Halaman xiii

14 Arinto Kurniawan SN. A Upaya Penurunan Pencemaran Logam Berat Pb- II dan Cr-VI Pada Air Lindi (Leachate) Melalui Proses Bioremediasi dengan Penambahan Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis. TESIS. Pembimbing I: Prof. Dr. rer. nat. Sajidan, M.Si; Pembimbing II: Dr. M. Masykuri, M.Si. Program Studi Magister Ilmu Lingkungan, Fakultas Pascasarjana, Universitas Sebelas Maret Surakarta. ABSTRAK Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui keefektifan penambahan Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis dan campuran bakteri (Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis) dalam menurunkan logam berat Pb (II) dan Cr (VI); mengetahui pengaruh variasi waktu kontak terhadap efektifitas penambahan Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, dan campuran bakteri (Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis) dalam menurunkan logam berat Pb (II) dan Cr (VI); mengetahui pengaruh ekstrak daun kelor (Moringa oleifera) terhadap Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis pasca treatment penanganan logam Pb (II) dan Cr (VI) pada leachate Tempat Pemrosesan Akhir Sampah (TPA) Piyungan, Bantul. Penelitian ini menggunakan metode eksperimental di laboratorium. Sampel diperoleh dari leachate TPA Piyungan, Bantul. Sampel diberikan perlakuan variasi waktu kontak dengan penambahan Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, dan campuran bakteri (Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis) dalam menurunkan logam berat Pb(II) dan Cr (VI) leachate TPA Piyungan, Bantul. Setelah pasca treatment bakteri Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis diberikan perlakuan ekstrak daun kelor (Moringa oleifera). Teknik analisis data yang digunakan dalam penelitian ini adalah analisis deskriptif. Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa: (1) bakteri Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, dan campuran bakteri (Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis) mampu menurunkan logam berat Pb (II) dan Cr (VI) leachate TPA Piyungan, Bantul, (2) kombinasi campuran bakteri Pseudomonas aeruginosa 10 2,5 dan Bacillus subtilis 10 2,5 dengan waktu inkubasi/kontak 6 jam mampu menurunkan logam Pb-II sebesar 96,37%; bakteri Pseudomonas aeruginosa 10 2,5 dan bakteri Bacillus subtilis 10 2,5 dengan waktu inkubasi/kontak 24 jam dapat menurunkan logam Cr-VI sebesar 86,34% dan 86,34%, (3) ekstrak daun kelor (Moringa oleifera) memiliki daya hambat kuat pada bakteri Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus subtilis. Kata kunci : Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, logam berat Pb (II) dan Cr (VI), leachate, Moringa oleifera. xiv

15 Arinto Kurniawan SN. A The Attempt of Lowering the Pb-II and Cr-VI Heavy Metals Pollution in Leachate with Bioremediation Process bypseudomonas aeruginosa and Bacillus subtillis Addition. Thesis. First Counselor: Prof. Dr. rer.nat. Sajidan, M.Si; Second Counselor: Dr. M. Masykuri, M.Si. Magister of Environmental Science, Postgraduate Faculty, Surakarta Sebelas Maret University. ABSTRACT The objective of research was to find out the effectiveness of Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis and bacterial mix (Pseudomonas aeruginosa and Bacillussubtilis) addition in lowering Pb (II) and Cr (VI) heavy metals; to find out the effect of contact time variation on the effectiveness of Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis and bacterial mix (Pseudomonas aeruginosa and Bacillus subtilis) addition in lowering Pb (II) and Cr (VI) heavy metals; and to find out the effect of Moringa oleifera leaves extract to Pseudomonas aeruginosa and Bacillus subtilis post Pb (II) and Cr (VI) metal treatment in leachate of Piyungan landfill, Bantul. This study employed an experimental method in laboratory. The sample was obtained from leachate of Piyungan landfill, Bantul. The sample was given varying contact time treatment with Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis and bacterial mix addition in lowering Pb (II) and Cr (VI) heavy metals levels in leachate of Piyungan landfill, Bantul. Post treatment the Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis bacteria were treated with Moringa oleifera leaves extract. The technique of analyzing data used in this research was a descriptive analysis. Based the result of research, it could be concluded that: (1) Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis and bacterial mix (Pseudomonas aeruginosa and Bacillussubtilis) could lower the Pb (II) and Cr (VI) heavy metals levels in leachate of Piyungan landfill, Bantul; (2) bacterial mix combination of Pseudomonas aeruginosa 10 2,5 and Bacillus subtilis 10 2,5 with incubation/contact time of 6 hours could lower Pb (II) metal of 96.37%; bacterial mixs of Pseudomonas aeruginosa 10 2,5 and Bacillus subtilis 10 2,5 with incubation/contact time of 24 hours could lower Cr (VI) metal of 86.34% and 86.34%; and (3) Moringa oleifera leaves extract had strong resistance on Pseudomonas aeruginosa and Bacillus subtilis. Keywords: Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, leachate, heavy metal Pb (II) and Cr (VI), Moringa oleifera xv