REMEDIASI LOGAM TIMBAL

Transkripsi

1 REMEDIASI LOGAM TIMBAL (Pb) DAN TEMBAGA (Cu) MENGGUNAKAN METODE EAPR-AERASI (Electro Assisted Phytoremediation Aeration) DENGAN TANAMAN ECENG GONDOK (Eichhornia crassipes) SKRIPSI Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Mencapai Gelar Sarjana Sains (S.Si) pada Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta Diajukan oleh: IIN ANDRIYANTI No. Mahasiswa : PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA YOGYAKARTA 2018 i

2 ii

3 iii

4 MOTTO HIDUP... Sesungguhnya shalatku, ibadahku, hidupku dan matiku hanyalah untuk Allah, Tuhan semesta alam... (QS. Al An am : 162) "Teman sejati adalah ia yang meraih tangan anda dan menyentuh hati anda" ~ Heather Pryor ~ Logic will get you from A to B, but imagination will take you everywhere ~ Albert Einstein ~ Seperti mendaki gunung, setiap langkah kaki akan menemui berbagai kesulitan dan rintangan. Tetaplah tabah dalam mengayunkan kaki, semakin berada di ketinggian akan semakin banyak menemukan keindahan alam dari atas puncak gunung, karena hidup itu tidak lebih adalah sebuah perjuangan iv

5 Bismillah hirrohman nirrohiim, HALAMAN PERSEMBAHAN Yang Utama Dari Segalanya Sembah sujud serta syukur kepada Allah SWT. Taburan cinta dan kasih sayang-mu telah memberikanku kekuatan, membekaliku dengan ilmu serta memperkenalkanku dengan cinta. Atas karunia serta kemudahan yang Engkau berikan akhirnya skripsi yang sederhana ini dapat terselesaikan. Sholawat dan salam selalu terlimpahkan keharibaan Rasulullah Muhammad SAW. Alhamdulillah. Kupersembahkan karya sederhana ini kepada orang yang sangat kukasihi dan kusayangi. Orang Tua Tercinta Sebagai tanda bakti, hormat, dan rasa terima kasih yang tiada terhingga kupersembahkan kepada Bapak Sarno dan Mama Naimah yang telah memberikan cinta, kasih, sayang, dan segala dukungan yang tiada terhingga yang tiada mungkin dapat kubalas hanya dengan selembar kertas yang bertuliskan kata cinta dan persembahan. Semoga ini menjadi langkah awal untuk membuat bapak dan mama bahagia karna kusadar selama ini belum bisa berbuat yang lebih. Untuk bapak dan mama yang selalu membuatku termotivasi, selalu mendoakanku, selalu menasehatiku menjadi lebih baik. Terima Kasih Bapak, Terima Kasih Mama. Kedua Kakaku Untuk kedua kakakku Mas Edy dan Mas Herry yang senantiasa memberikan dukungan, semangat, senyum dan do anya untuk keberhasilan ini, cinta kalian adalah memberikan kobaran semangat yang menggebu, terimakasih dan sayang ku untuk kalian. Bapak dan Ibu dosen Semua dosen pengajar di program studi ilmu kimia, terkhusus untuk dosen pembimbing Bapak Rudy Syah Putra atas segala ketulusan, keikhlasan dan kesabaran dalam meluangkan waktunya untuk menuntun dan mengarahkan saya, memberikan bimbingan dan pelajaran yang tiada ternilai harganya, agar saya menjadi lebih baik. Terimakasih banyak Bapak dan Ibu dosen, jasa kalian akan selalu terpatri di hati. Kekasih, Sahabat dan Teman-teman M. Ikhwan Zakaria Al Faris, terimakasih sudah menjadi teman spesial beberapa tahun terakhir ini, teruslah menjadi bagian dari motivasiku. Kepada ketiga sahabat kecilku M. Iqbal (alm), Aris Yoga Prasetyo (Alm), dan Ahmad Alfian, I love you guys. Terimakasih kepada Gina Siti Fadillah, Titis Rahmawati, Ikrima Ruhma, Mbak Ipeh, v

6 Mas Idris, Tari, Nonik, Wisnu, Pras, ENVIRONMENTAL RESEARCH TEAM, teman-teman kimia angkatan 2013, dan semuanya yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Tanpa semangat, dukungan dan bantuan kalian semua, tak akan mungkin aku sampai disini, terimakasih untuk canda tawa, tangis, dan perjuangan yang kita lewati bersama dan terimakasih untuk kenangan manis yang telah mengukir selama ini. Dengan perjuangan dan kebersamaan kita pasti bisa! Semangat!! Special Region of Yogyakarta Terimakasih Jogja untuk segala kenyamanan dan keindahannya, Jogja selalu teristimewa. Untuk orang-orang yang telah datang dan pergi Terimakasih kepada kalian yang sudah memberi warna di hidupku. Dan untuk almamater biru tercinta, Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta. vi

7 KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr. Wb. Alhamdulillah, segala puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas berkah, rahamat dan hidyah-nya yang senantiasa dilimpahakan kepada penulis, sehingga bisa menyelasaikan skripsi dengan judul Remediasi Logam Timbal (Pb) Dan Tembaga (Cu) Menggunakan Metode EAPR-Aerasi (Electro Assisted Phytoremediation Aeration) Dengan Tanaman Eceng Gondok (Eichhornia crassipes) sebagai syarat untuk menyelesaikan Program Sarjana (S1) pada Program Studi Ilmu Kimia Universitas Islam Indonesia. Dalam penyusunan skripsi ini banyak hambatan serta rintangan yang penulis hadapi namun pada akhirnya dapat melaluinya berkat adanya bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik secara moral maupu spiritual. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati, penulis haturkan terimakasih kepada: Orang tua dan segenap keluarga atas doa, tenaga, dan materi, serta motivasi untuk kemajuan dankemandirian penulis. Bapak Allwar, M.Sc., Ph.D., selaku Dekan FMIPA UII, dan Ibu Dr. Is Fatimah selaku Ketua Prodi Ilmu Kimia FMIPA UII sekaligus Dosen Pembimbing Akademik penulis, terimakasih atas semua nasehat dan motivasinya selama penulis menempuh bangku kuliah. vii

8 Bapak Rudy Syah Putra, Ph.D., selaku dosen pembimbing, terimakasih sudah sangat sabar membimbing saya, terimakasih atas segala ilmu, nasehat, semangat, dan motivasi yang telah bapak berikan. Seluruh dosen program studi Ilmu Kimia. Terimakasih untuk semua ilmu yang diberikan, dan ilmu yang sangat luar biasa. Seluruh civitas akademika program studi kimia, terimakasih atas kekeluargaannya yang begitu hangat. Teman-teman seperjuangan, kakak-kakak angkatan 2012, 2011, 2010, dan adik-adik angkatan 2014, 2015, 2016, terimakasih atas canda tawanya, semoga persahabatan kita tak terhalang oleh jarak dan waktu. Terimakasih untuk doa, semangat, dan segala bantuan dari Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi. Semoga Allah SWT membalas semua kebaikan, bantuan dan keikhlasannya. Demikian skripsi ini dibuat dengan sebaik-baiknya, semoga bermanfaat. Atas segala kekurangan mohon maklum. Penulis menyadari bahwa selama mulai penelitian hingga penyususnan skripsi ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun dari semua pihak sangatlah diharapkan. Yogyakarta, Februari 2018 Penulis, Iin Andriyanti viii

9 REMEDIASI LOGAM TIMBAL (Pb) DAN TEMBAGA (Cu) MENGGUNAKAN METODE EAPR-AERASI (Electro Assisted Phytoremediation Aeration) DENGAN TANAMAN ECENG GONDOK (Eichhornia crassipes) INTISARI IIN ANDRIYANTI No. Mahasiswa : Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi efektifitas metode EAPR-Aerasi (Electro Assisted Phytoremediation - Aeration) menggunakan tanaman eceng gondok (Eichornia Crassipes) untuk menurunkan konsentrasi logam timbal (Pb) dan tembaga (Cu) dengan waktu proses selama 7 hari untuk logam Pb dan 4 hari untuk logam Cu. Hal yang sama juga dilakukan untuk penurunan konsentrasi logam berat dengan menggunakan metode fitoremediasi dan fito-aerasi. Instrumentasi yang digunakan yaitu spektroskopi serapan atom-nyala untuk mengetahui penurunan konsentrasi logam Pb dan Cu serta mengetahui penyerapan logam oleh tanaman eceng gondok, dan spektrofometer UV-Visible untuk melihat konsentrasi klorofil pada tanaman. Hasil penelitian menunjukkan penurunan konsentrasi logam Pb pada metode EAPRaerasi sebesar 41,65%, sedangkan pada fitoremediasi sebesar 33,57% dan fito-aerasi sebesar 29,93% dari konsentrasi awal 100 mg/l, sedangkan untuk logam Cu mampu menurunkan 99,22% untuk metode EAPR-aerasi, 99,5% untuk metode fitoremediasi dan 99,47% untuk metode fito-aerasi, dari konsentrasi awal 10 mg/l. Penyerapan logam pada tanaman eceng gondok lebih besar pada bagian akar tanaman dibandingkan dengan bagian batang dan daun yaitu pada metode EAPR-aerasi yaitu 0,0099 mg/kg untuk Pb dan 0,0027 mg/kg untuk Cu, dibandingkan metode fitoremediasi yang hanya mampu menyerap 0,007 mg/kg untuk Pb dan 0,0019 mg/kg untuk Cu, dan metode fitoaerasi 0,005 mg/kg untuk Pb dan 0,001 mg/kg untuk Cu. Tingkat stres tanaman diperoleh dari hasil konsentrasi klorofil total yang tinggi dan rasio klorofil yang rendah, sehingga menyebabkan morfologi tanaman mengalami klorosis dan nekrosis, pada media Pb tingkat stres paling tinggi terjadi pada metode EAPR-aerasi, sedangkan pada media Cu tingkat stres tanaman paling tinggi terjadi pada metode fitoremediasi. Kata Kunci: EAPR-aerasi, Eceng gondok, Fitoremediasi, Tembaga (Cu), Timbal (Pb). ix

10 REMEDIATION OF LEAD (Pb) AND COPPER (Cu) USING EAPR- AERATION (Electro-Assistes Phytoremediation-Aeration) UP-TAKE BY WATER HYACINTH (Eichhornia Crassipes) ABSTRACT IIN ANDRIYANTI No. Mahasiswa : This research aims to evaluate the effectiveness of EAPR-Aeration method using Eichornia Crassipes to reduce the concentration of lead (Pb) and copper (Cu) heavy metals with a 7 days processing time for Pb and 4 days for Cu metal. Also to reduce the concentration of heavy metals using phytoremediation and phyto-aeration methods. Instrumentation used is spectroscopy atomic absorption to know the reduce of metal concentration of Pb and Cu and to know the absorption of metal by water hyacinth plant, and UV-Visible spectrophotometer to see the level of plant stress on chlorophyll test. The results showed that the reduce Pb concentration of waste in EAPR-aeration method was 41,65%, while the phytoremediation method was 33,56% and the fitoaeration method was 29,93% from the initial concentration of 100 ppm. While for Cu metal is able to reduce 99,23% for EAPR-aeration method, 99,5% for phytoremediation method, and 99,47% for phytoaeration method, from initial concentration 10 ppm. The absorption of metals in water hyacinth plants is greater in the root part of the plant compared to the stems and leaves. In both planting (Pb and Cu metal), the greater absorption in the EAPR-aeration method was 0,0099 mg/kg for Pb metal and 0,0027 mg/kg for Cu metal, compared to phytoremediation methods which only absorbed 0,007 mg/kg for Pb metal and 0,0019 mg/kg for Cu metal, and phytoaeration method 0,005 mg/kg for Pb metal and 0,001 mg/kg for Cu metal. Levels of plant stress obtained from the results of high total chlorophyll concentration and low chlorophyll ratio, causing the morphology of plants experiencing chlorosis and necrosis, the Pb metal stress levels occur most high in EAPR-aeration method, while in Cu metal the highest level of plant stress occurs on the phytoremediation method. Keywords: Copper (Cu), EAPR-Aeration, Lead (Pb), Phytoremediation, Water Hyacinth.. x

11 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii MOTTO... iv HALAMAN PERSEMBAHAN... v KATA PENGANTAR... vii INTISARI... ix ABSTRACT... x DAFTAR ISI... xi DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR GAMBAR... xiv BAB I. PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan penelitian Manfaat Penelitian... 4 BAB II.TINJAUAN PUSTAKA Fitoremediasi Aplikasi Metode Aerasi Aplikasi Metode EAPR... 8 BAB III. DASAR TEORI Eceng Gondok (Eichhornia Crassipes) Proses Penyerapan Logam Oleh Tanaman Fitoremediasi Aerasi EAPR dan EAPR-aerasi Jenis Logam Berat Klorofil Tanaman xi

12 3.8 Spektrofotometer UV-Vis Double Beam Spektroskopi Serapan Atom BAB IV. METODE PENELITIAN Alat dan bahan Alat Bahan Prosedur Kerja Pembuatan Reaktor Pemilihan Tanaman Proses Aklimasi Pembuatan Limbah Sintesik Proses Remediasi Sampling Air Limbah Uji Klorofil Analisis Konsentrasi Logam Pb dan Cu pada Tanaman BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN Efektivitas Penurunan Konsentrasi Logam Penyerapan Konsentrasi Logam Pada Tanaman Kondisi Stress Tanaman Eceng Gondok BAB VI. PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii

13 DAFTAR TABEL Tabel 1. Hasil Pengamatan Morfologi Tanaman pada Logam Pb Tabel 2. Hasil Pengamatan Morfologi Tanaman pada Logam Cu xiii

14 DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Morfologi tanaman eceng gondok Gambar 2. Senyawa klorofil a (kiri) dan klorofil b (kanan) Gambar 3. Skema instrumentasi spektofotometer UV-Vis double beam Gambar 4. Skema instrumentasi spektroskopi serapan atom Gambar 5. Lampu katoda berongga (hollow cathode lamp) Gambar 6. Reaktor fitoremediasi Gambar 7. Reaktor fitoaerasi Gambar 8. Reaktor EAPR-erasi Gambar 9. Penurunan konsntrasi logam Pb pada metode EAPR-aerasi (a), fitoaerasi (b) dan fitoremediasi (c) Gambar 10. Penurunan konsentrasi logam Cu pada metode EAPR-aerasi (a), fitoaerasi (b) dan fitoremediasi (c) Gambar 11. Penyerapan konsentrasi logam oleh tanaman pada media Pb (a) dan Cu (b) Gambar 12. Hasil analisis klorofil Eceng Gondok pada media Pb Gambar 13. Hasil analisis klorofil Eceng Gondok pada media Pb xiv

15 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Sampah dan limbah menjadi permasalahan serius yang terjadi di berbagai negara khususnya di Indonesia. Hal ini menjadi salah satu timbulnya masalah di lingkungan hidup karena pemanfaatan dan pengelolaan sumber daya yang kurang bijaksana. Limbah adalah salah satu buangan dari aktivitas manusia. Limbah berbahaya dan beracun (B3) menurut Peraturan Pemerintah (PP) No 18 Tahun 1999 adalah sisa suatu usaha dan atau kegiatan yang mengandung bahan berbahaya dan atau beracun yang karena sifat dan atau konsentrasinya dan atau jumlahnya, baik secara langsung maupun tidak langsung dapat mencemarkan dan atau merusak lingkungan hidup dan atau membahayakan lingkungan hidup, kesehatan, dan kelangsungan hidup manusia serta makhluk hidup. Limbah B3 yang mudah dijumpai adalah salah satunya logam berat, baik dari buangan industri, rumah tangga, dan laboratorium. Logam berat merupakan bahan pencemar berbahaya karena tidak dapat dihancurkan oleh organisme hidup dilingkungan dan dapat mengalami biomagnifikasi serta terakumulasi dalam komponen-komponen lingkungan seperti tumbuhan, hewan, dan tanah (Djuarsih dkk., 1982). Berbagai usaha telah dilakukan untuk mengatasi permasalahan pencemaran lingkungan, contohnya proses remediasi dengan memanfaatkan tanaman atau disebut dengan fitoremediasi. Menurut Astuti (2004) fitoremediasi merupakan teknik pemanfaatan tumbuhan dalam menurunkan kadar kontaminan seperti logam berat dalam tanah atau air. 1

16 2 Keunggulan dari metode fitoremediasi yaitu sejumlah tanaman memiliki kemampuan untuk menghilangkan logam berat yang ada di dalam lingkungan yang terkontaminasi, melalui akarnya dan kemudian akan ditranslokasikan ke dalam bagian tubuh tumbuhan dan dilokalisasi logam pada jaringan. Namun metode fitoremediasi dengan memanfaatkan tanaman juga memiliki beberapa kelemahan yakni akar yang pendek sehingga proses pembersihan logam berat relatif lama, dan kelemahan lainnya jika konsentrasi kontaminan logam terlalu tinggi dapat menyebabkan fitotoksik dan menghambat pertumbuhan tanaman (Hodko dkk., 2000). Menurut Putra dkk (2013) teknologi gabungan antara fitoremediasi dan elektrokinetik atau yang disebut dengan EAPR (Electro Assisted Phytoremediation) mampu mengatasi kekurangan pada proses fitoremediasi, dengan arus DC yang konstan mampu membantu meningkatkan proses penyerapan logam berat oleh tanaman. Kelebihan metode ini yaitu dapat membantu mempercepat proses pembersihan logam, namun masih memiliki kekurangan yakni dalam mengatasi kontaminan logam yang terlalu tinggi, oleh sebab itu peneliti menyempurnakan dengan bantuan aerasi. Aerasi merupakan penambahan oksigen berupa gelembung berukuran kecil ke dalam air limbah melalui diffuser. Semakin kecil ukuran gelembung udara, maka semakin tinggi nilai tekanan oksigen (Li, 2009). Menurut Takahashi dkk (2007) aerasi mempunyai peran dalam pengolahan limbah cair yaitu dengna menciptakan pertukaran gas di dalamnya, sehingga mampu menurunkan kandungan senyawa organik maupun logam berat yang ada.

17 3 Pada penelitian ini akan dilakukan inovasi pengolahan limbah cair yang terkontaminasi logam berat (Pb dan Cu) menggunakan tanaman eceng gondok (Eichhornia crassipes) dengan metode gabungan EAPR-Aerasi (Electro Assisted Phytoremediation- Aeration). 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas, maka rumusan masalah yang akan diteliti adalah sebagai berikut: 1. Bagaimana efektifitas metode EAPR-Aerasi (Electro Assisted Phytoremediation - Aerstion) dalam proses remediasi logam berat dibandingkan fitoremediasi dan fitoaerasi? 2. Bagaimana hasil penyerapan logam berat pada tanaman eceng gondok dari metode EAPR-Aerasi (Electro Assisted Phytoremediation - Aerstion), fitoremediasi dan fitoaerasi? 3. Apakah metode EAPR-aerasi berpengaruh pada tingkat stres tanaman? 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Dapat mengetahui efektifitas metode EAPR-Aerasi dalam proses remediasi dibandingkan dengan metode fitoremediasi dan fitoaerasi. 2. Dapat mengetahui hasil penyerapan logam berat pada tanaman eceng gondok dari metode EAPR-Aerasi (Electro Assisted Phytoremediation - Aerstion), fitoremediasi dan fitoaerasi. 3. Dapat mengetahui pengaruh tingkat stres tanaman pada metode EAPRaerasi.

18 4 1.4 Manfaat Penelitian Dari program ini diharapkan akan memberikan metode baru dalam mengatasi masalah limbah logam berat laboratorium kimia dengan menciptakan inovasi metode terbaru yang lebih murah dan terjangkau. Hal ini diharapkan akan dapat mengurangi banyaknya limbah logam berat laboratorium kimia yang ada di lingkungan.

19 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 3.1 Fitoremediasi Menurut Hardyanti dan Rahayu (2007) fitoremediasi adalah upaya penggunaan tanaman dan bagian-bagiannya untuk dekontaminasi limbah dan masalah-masalah pencemaran lingkungan baik secara ex-situ (menggunakan bahan kolam buatan atau reaktor) maupun in-situ (langsung di lapangan) pada tanah atau daerah yang terkontaminasi limbah. Metode fitoremediasi ini mengandalkan tanaman untuk menyerap, mendegradasi, mentransformasi, dan memobilisasi bahan pencermar, baik logam berat maupun senyawa organik. Teknologi ini dipandang sangat efisien karena tanpa memerlukan proses pemeliharaan yang kompleks untuk mengurangi polutan di lingkungan. Penelitian mengenai penanganan pencemaran logam dengan metode fitoremediasi pada awalnya dilakukan pada tanaman darat, seperti yang dilakukan oleh Tjahaja dan Sukmabuana (2007) dengan memanfaatkan tanaman bunga matahari (Heliantus Annus, Less) dari hasil penelitian menunjukkan bahwa tanaman bunga matahari mampu menyerap akumulasi logam Cs dari dalam tanah dan diperoleh bahwa tanaman tidak mengalami keterlambatan pertumbuhan morfologi. Rismawati (2013) melakukan penelitian pada tanah yang tercemar Zn dengan memanfaatkan tanaman jarak pagar (Jatropha Curcas) dengan hasil yang diperoleh bahwa kandungan Zn yang ada dalam tanah mengalami penurunan konsentrasi karena terjadi pemindahan logam dari tanah ke tumbuhan, hingga hari ke-28 atau hari terakhir menunjukkan penurunan konsentrasi logam Zn pada tanah 5

20 6 sebesar 65%, namun proses ini dianggap kurang ekonomis karena membutuhkan waktu penyerapan yang lama. Kemudian Haruna dkk (2012) melakukan fitoremediasi pada media tanah dengan memanfaatkan tanaman kangkung darat (Ipome reptans) dalam mereduksi konsentrasi logam Cu, dalam prosesnya dilakukan variasi usia 2 minggu, 4 minggu, dan 6 minggu, dan dari variasi tersebut konsentrasi logam tertinggi terdapat pada akar. Akumulasi logam Cu pada minggu ke-6 dapat mencapai 10-15%. Dari beberapa peneliti tersebut, dapat diambil kesimpulan bahwa tanaman darat dianggap kurang efektif sebagai fitoremediator karena daya serap dari tanaman darat yang lamah. Seiring perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan, untuk mengatasi pencemaran logam berat khususnya di perairan dan limbah, yaitu fitoremediasi menggunakan tanaman air. Menurut Putra (2005) tanaman eceng gondok (Eichhornia crassipes) dan kayu apu (Pistia stratiotes) dapat digunakan untuk proses remediasi logam berat yang terdapat di perairan seperti Cu dan Zn. Dari kedua tanaman air tersebut, eceng gondok lebih banyak diteliti oleh para ahli kimia seperti yang dilakukan oleh Yapoga dkk (2013) untuk membiodegradasi polutan organik dan dapat menyerap logam berat seperti Zn, Cd, Cu, dan Cr dari limbah industri. Hardyanti dan Rahayu (2013) eceng gondok dapat menyerap fosfor, tanaman ini paling banyak, menyerap fosfor pada bagian akar, kemudian diikuti oleh batang dan daun. Tjitrosoedirdjo dan Sastroutomo (1985) untuk menherap logam berat pada Pb dan Cd, dalam prosesnya logam Pb dan Cd terakumulasi paling banyak dibagian akar dibandingkan pada bagan batang dan daun.

21 7 Teknologi fitoremediasi dengan memanfaatkan tanaman air juga memiliki beberapa kelemahan seperti: akar tanaman yang pendek, pertumbuhan biomassa yang lambat, tanaman mudah mengalami toksisitas, serta membutuhkan waktu yang relatif lama (Hodko dkk., 2000). 3.2 Aplikasi Metode Aerasi Teknik aerasi yaitu salah satu usaha pengolahan limbah cair dengan menambahkan oksigen ke dalam limbah cair. Penambahan oksigen ke dalam air limbah dapat melalui 2 cara, yaitu memasukkan udara dalam air limbah dan memaksa ke atas untuk berkontak langsung dengan udara (Sugiharto, 2005). Menurut Matsuki dkk (2012) dan Takahashi dkk (2007) proses pengolahan air limbah dengan penambahan gelembung udara berukuran mikro dan nano mampu menghasilkan radikal bebas yang sangat reaktif. Gelembung udara besifat lebih reaktif ketika air diberi tekanan, sehingga meningkatkan kegiatan bakteri aerob dalam air dan efisiensi reaksi kimia dalam proses penjernihan air, dalam waktu yang cukup lama ukuran gelembung tetap stabil dalam air karena permukaan gelembung udara bersifat negatif (potensial zeta). Proses aerasi pada pengolahan air limbah dengan laju alir 4L/menit dengan waktu 72 jam dapat menurunkan kekeruhan masing-masing sebesar 95,8%, 95,7% 37,7% (Nadayil, 2015). 3.3 Aplikasi EAPR (Electro-Assisted Phytoremediation) EAPR (Electro-Assisted Phytoremediation) merupakan metode penggabungan antara elektrokinetik dengan fitoremediasi, metode ini merupakan

22 8 salah satu solusi untuk meningkatkan kinerja proses fitoremediasi biasa (Putra, 2013). Aplikasi proses EAPR pada mediasi air pertama kali dilakukan oleh Bi dkk (2010) dengan menggunakan tanaman selada (Lactota sativa) yang menunjukkan akumulasi signifikan logam Cd (>90%) pada bagian akar dan batang tanaman. Sedangkan penelitian yang dilakuan oleh Putra dkk (2013) akumulasi logam Pb (>98%) menggunakan tanaman rumput (Kentucky bluegrass) pada bagian akar dan daun tanaman tanpa menghambat pertumbuhn tanaman. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Novarita (2014) metode EAPR dalam pengolahan limbah menggunakan tanaman eceng gondok dapat menyerap logam Pb sebesar 49% dan Cu 58%, hal ini disebabkan elektromigrasi ion Cu lebih besar dari pada Pb. Penelitian yang dilakukan oleh Hidayah (2017) yaitu menggabungkan metode elektrokinetik dan aerasi dalam proses fitoremediasi (E-PHYRA/Electro-Assisted Phytoremediation-Aeration) menggunakan tanaman kayu apu (Pistia stratiotes L.) mampu menurunkan konsentrasi logam 87% untuk logam Pb dan 77% untuk logam Cu.

23 BAB III DASAR TEORI 3.1 Eceng Gondok (Eichhornia crassipes) Eceng gondok merupakan tanaman gulma di air dengan pertumbuhannya yang begitu cepat, oleh karena itu eceng gondok dapat menutupi permukaan air dan menimbulkan permasalahan pada lingkungan. Namun eceng gondok juga bermanfaat karena mampu menyerap zat organik, anorganik, serta logam berat lain yang merupakan bahan pencemar. (Ratnani, dkk., 2011). Gerbano dan Siregar (2005) menyebutkan, eceng gondok termasuk dalam famili Pontederiaceae. Tanaman ini hidup di daerah tropis maupun subtropis. Tempat tumbuh yang ideal bagi tanaman eceng gondok adalah perairan yang dangkal dan berair keruh, dengan suhu berkisar antara C dan kondisi ph berkisar Di perairan yang dalam dan berair jernih di daratan tinggi, tanaman ini sulit tumbuh. Eceng gondok mampu menghisap air dan menguapkannya ke udara melalui proses evaporasi. Eceng gondok merupakan mikropita akuatik yang mampu menyerap senyawa-senyawa kimia dalam perairan. Tanaman ini sangat peka terhadap keadaan yang unsur haranya di dalam air kurang mencukupi, tetapi responnya terhadap kadar unsur hara yang tinggi juga besar. Proses regenerasi yang cepat toleransinya terhadap lingkungan yang cukup besar menyebabkan eceng gondok dapat dimanfaatkan sebagai pengendali pencemaran lingkungan. Berikut deskripsi umum tanaman eceng gondok menurut Ahmad (2008) : Klasifikasi Eceng Gondok Divisi Sub Divisi : Spermatophyta : Angiospermae 9

24 10 Kelas Suku Marga Spesies : Monocotyledoneae : Pontederiaceae : Eichhornia : Eichhornia Crassipes Solms. Tumbuhan eceng gondok terdiri atas helai daun, pengapung, leher daun, ligula, akar rambut, ujung akar, dan stolon yang dijadikan sebagai tempat perkembangan vegetatif (Rahmaningsih, 2006). Gambar 3.1 berikut ini menunjukkan morfologi dari tumbuhan eceng gondok: Gambar 1. Morfologi tanaman eceng gondok Bagian-bagian eceng gondok sebagai berikut : 1. Bunga Bunga eceng gondok berwarna ungu, tumbuh tegak berbentuk tendon yang dapat membentuk biji, tetapi reproduksi lebih banyak dilakukan di dalam stolon (Yuliawati, 1995).

25 11 2. Daun Daun pada eceng gondok terletak pada permukaan air, di dalamnya terdapat banyak ruang-ruang udara yang berfungsi sebagai alat pengapung dalam air. Kloroplas banyak dijumpai di dalam sel-sel epidermis yang berguna untuk fotosintesis kemudian di permukaan sebelah atas daun banyak dijumpai stomata (Farida, 1986) 3. Batang Batang eceng gondok biasanya juga disebut petiola yang berbentuk bulat menggelembung di dalamnya penuh dengan ruang-ruang udara yang berfungsi untuk mengapung diatas permukaan air. Lapisan terluar dari batang eceng gondok adalah epidermis, kemudian di bagian bawah terdapat jaringan tipis sklerenkim dengan bentuk sel-sel tebal. Jaringan ini disebut hipodermis karena terletak dibawah jaringan epidermis, kemudian jaringan di sebelah dalamnya disebut jaringan parenkim. Di dalamnya terdapat banyak jaringan pengangkut (xylem dan floem) dengan letak yang tersebar merata dalam parenkim. Diantara jaringan parenkim tersebut terdapat ruang udara yang besar (Farida, 1986) 4. Stolon Stolon pada eceng gondok berfungsi sebagai alat perbanyakan vegetatif, stolon ini biasanya berbuku-buku dan beruas-ruas. Dari ruas ini akan muncul tunas-tunas yang dapat menjadi tanaman baru. Setelah beberapa waktu tanaman ini tumbuh memanjang dan menjauhi induknya lalu membengkok ke atas membentuk tumbuhan baru.

26 12 5. Akar Akar eceng gondok dengan bulu-bulu akar yang banyak berfungsi sebagai pegangan atau jangkar dan sebagian besar berfungsi untuk mengabsorbsi zat-zat makanan dari dalam air. Pada bagian ujung akar tidak terdapat tudung akar atau kaliptra, tetapi sebagai gantinya berbentuk kantung akar. 3.2 Proses Penyerapan Logam oleh Tanaman Pada dasarnya seluruh subtansi dalam larutan pada tanah dan benda-benda air dapat diserap oleh akar-akar tumbuhan seperti spons yang menyerap suatu cairan dan apa saja yang terkandung didalamnya tanpa seleksi. Suatu tanaman mempunyai kemampuan penyerapan yang memungkinkan pergerakan ion menembus membran sel, terutama pada nitrat, ammonium, fosfat dan lain-lain. Terdapat 2 (dua) sifat pengambilan ion oleh tanaman yaitu faktor konsentrasi dan faktor perbedaan kuantitatif. Pada faktor konsentrasi dilihat kemampuan tanaman untuk mengakumulasi ion sampai suatu konsentrasi. Sedangkan pada faktor perbedaan kuantitatif dilihat dari perbedaan spesies tanaman dan kebutuhan unsur hara dari tanaman tersebut (Fitter dan Hay, 1992) Menurut Priyanto dan Prayitno (2004), penyerapan dan akumulasi logam berat oleh tumbuhan dapat dibagi menjadi tiga proses yang saling berkaitan, yaitu: 1. Penyerapan oleh akar Pada umumnya tumbuhan akan menyerap unsur hara yang larut dalam air maupun tanah melalui akarnya. Terdapat dua cara penyerapan ion ke dalam akar tanaman, pertama aliran massa, ion dalam air bergerak menuju akar ke gradien potensial yang disebabkan oleh transpirasi. Kedua difusi,

27 13 gradien konsentrasi dihasilkan oleh pengambilan ion pada permukaan akar. 2. Translokasi logam dari akar ke bagian tumbuhan lain Setelah logam dibawa ke dalam akar, selanjutnya logam harus diangkut melalui jaringan pengangkut, yaitu xylem dan floem ke bagian tumbuhan lain. Untuk meningkatkan efisiensi pengangkutan, loham diikat oleh molekul khelat. Berbagai molekul khelat yang berfungsi mengikat logam dihasilkan oleh tumbuhan. 3. Lokalisasi logam Untuk mencegah peracunan logam terhadap sel, tumbuhan mempunyai proses detoksifikasi misalnya dengan menimbun logam di dalam organ tertentu seperti akar. 3.3 Fitoremediasi Fitoremediasi merupakan pemanfaatan tanaman untuk mengurangi dan menurunkan ketersediaan logam berat dan bahan berbahaya dan beracun dalam tanah atau air tanah (Raskin and Ensley, 2000). Proses fitoremediasi mempunyai beberapa keunggulan diantaranya pada prosesnya tidak menggunakan biaya yang mahal dan hanya sedikit membutuhkan pemeliharaan. Namun fitoremediasi mengalami beberapa kelemahan seperti pada penerapannya hanya terbatas pada kontaminasi yang terjadi pada permukaan saja karena untuk sampai pada kedalaman tertentu ditentukan oleh panjang akar dari tumbuhan yang dimanfaatkan (Hodko, dkk., 2000). Tanaman-tanaman yang biasa digunakan untuk fitoremediasi harus mempunyai kriteria tersendiri diantaranya tanaman

28 14 yang mempunyai biomassa yang rata-rata sama dan pertumbuhannya cepat, sehingga dalam prosesnya tidak tidak mengganggu proses fitoremediasi (Anthiochia, dkk., 2007; Lim, dkk., 2004). 3.4 Aerasi Proses aerasi merupakan suatu usaha penamabahan konsentrasi oksigen yang terkandung dalam air limbah, agar proses oksidasi biologi oleh mikroba akan dapat berjalan dengan baik. Terdapat 2 cara untuk menambahkan oksigen ke dalam air limbah, yaitu: a. Memasukkan udara ke dalam air limbah; Yaitu proses memasukkan udara atau oksigen murni ke dalam air limbah melalui benda poros atau diffuser. Diffuser tersebut diletakkan di dasar reaktor sehingga akan meningkatkan kecepatan kontak gelembung udara tersebut dengan air limbah, dan proses pemberian oksigen akan berjalan lebih cepat. Oleh karena itu, biasanya diffuser ini diletakkan pada dasar bak aerasi.udara yang dimasukan adalah berasal dari udara luar yang dipompakan ke dalam air limbah oleh pompa tekan. b. Memasukkan air ke atas untuk berkontak langsung dengan oksigen Cara mengontakkan air limbah dengan oksigen melalui pemutaran baling-baling yang diletakkan pada permukaan air limbah. Akibat dari pemutaran ini, air limbah akan terangkat ke atas dan dengan terangkatnya maka air limbah akan mengadakan kontak langsung dengan udara sekitarnya (Sugiharto, 1987).

29 15 Prinsip aerasi adalah menambahkan udara atau bahan lain ke dalam suatu proses fitoremediasi air, sehingga air yang beroksigen rendah dapat mengalami peningkatan kecepatan kontak gelembung dengan udara atau oksigen. Aerasi merupakan pengolahan limbah secara fisika, karena lebih mengutamakan unsur mekanisme daripada unsur biologi. Memurut Yamasaki dkk (2009, 2010) pada saat gelembung udara terangkat kepermukaan bersama dengan partikel, akan terjadi proses difusi dengan air yang akan meningkatkan kandungan oksigen di air. Gelembung udara sebagai sarana pengolahan telah terbukti sangat bermanfaat dalam proses pengolahan air limbah dan meningkatkan kualitas produk air. Gelembung udara memiliki massa jenis lebih besar dari pada air limbah, menyebabkan gelembung akan naik ke atas. Gelembung udara akan menabrak partikel-partikel dan meningkat kontaminan atau padatan tersuspensi dalam limbah, sehingga partikel akan terangkat ke permukaan dan memudahkan penjernihan pada air limbah. 3.5 EAPR (Electro-Assisted Phytoremediation) dan EAPR-Aeration (Electro- Assisted Phytoremediation-Aeration) Electro-Assisted Phytoremediation (EAPR) merupakan gabungan 2 metode yaitu elektrokinetik dan fitoremediasi, metode ini merupakan salah satu solusi untuk meningkatkan kinerja proses fitoremediasi biasa (Putra, 2013). Dalam sistem EAPR ini, elemen yang paling berpengaruh adalah elektroda yang digunakan, elektroda tersebut berfungsi untuk memobilisasi secara elektrokinetik ion logam yang terdapat dalam air yang kemudian akan membuat ion logam mengalami proses elektro-migrasi menuju akar, selanjutnya akan terjadi

30 16 fitoremediasi. Dalam penelitian ini elektroda yang digunakan adalah elektroda stainless steel sebagai katoda, dan elektroda titanium sebagai anoda pada tegangan konstan 2 Volt, dan menambahkan 4 buah diffuser untuk meningkatkan kontak dengan udara. Penggabungan antara proses elektrokinetik dan fitoremediasi mampu mengatasi keterbatasan yang dihadapi oleh proses secara individu, seperti proses fitoremediasi yang dibatasi oleh akar pendek sehingga sukar untuk menjangkau sumber pencemar pada bagian yang lebih dalam di suatu perairan. Dalam proses elektrokinetik berlangsung dengan menggunakan arus DC rendah pada elektroda yang terbenam kedalam air yang tercemar. Beda potensial yang membentuk dari induksi listrik menyebabkan elektrolisis air pada elektroda katoda dan anoda seperti yang ditunjukkan pada reaksi (1) dan (2) (Kimura dkk, 2007, dam Reddy, 1997): Reaksi Anoda : 2H2O O2 + 4H + + 4e - (1) Reaksi Katoda : 2e - + 2H2O H2 + 2OH - (2) Keunggulan dari metode EAPR adalah memungkinkan untuk menggunakan tanaman yang mempunyai akar yang tidak panjang sehingga akan menutupi kekurangan dari proses fitoremediasi biasa (O connor, dkk., 2003). Sedangkan kelemahan proses ini adalah pada penggunaan tanaman yang tidak terfokus pada tanaman beriklim tropis serta hanya sedikit yang memanfaatkan tanaman air, seperti eceng gondok, kayu apu, atau tanaman kangkung. Sistem EAPR-aerasi (Electro-Assisted Phytoremediation-Aeration) merupakan gabungan dari system EAPR yang dipadukan dengan metode

31 17 aerasi/gelembung udara. Sistem EAPR menggunakan elektroda stainless steel sebagai katoda dan titanium sebagai anoda pada tegangan konstan 2 volt, sedangkan metode aerasi menggunakan 4 (empat) buah diffuser yang diletakkan di dasar reaktor dengan laju alir 5 L/menit yang berperan sebagai penambahan oksigen dalam air dan membantu tanaman dalam memperoleh oksigen untuk meningkatkan penyerapan logam (Hidayah, 2017). 3.6 Jenis Logam Berat Logam berat berasal dari kerak bumi berupa bahan-bahan murni organik dan anorganik. Secara alami siklus perputaran logam adalah dari kerak bumi ke lapisan tanah, ke makhluk hidup, ke dalam air, selanjutnya mengendap dan akhirnya kembali ke kerak bumi. Istilah logam secara fisik mengandung arti unsur yang merupakan konduktor listrik yang baik dan mempunyai konduktifitas panas, mempunyai rapatan, mudah ditempa, kekerasan dak keelektropositifan yang tinggi. (Darmono, 1995). Beberapa logam berat yang sering dilakukan penelitian diantaranya: Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, dan Zn. Hal ini dikarenakan logam-logam tersebut paling banyak dilingkungan dan bersifat toksik. Pada penelitian hanya menggunakan dua logam yaitu Pb dan Cu Timbal (Pb) Timbal (Pb) adalah logam lunak kebiruan atau kelabu keperakan yang lazim terdapat dalam kandungan endapan sulfit yang tercampur mineral-mineral lain terutama seng dan tembaga. Pencemaran Pb merupakan masalah utama pada tanah, air maupun udara hal ini dikarenakan sifat Pb yang toksik dan mempunyai kerapatan yang besar sehingga dapat dengan mudah masuk kesetiap lingkungan,

32 18 sedangkan pada tanaman, Pb sebagian besar diakumulasi oleh organ tanaman yaitu daun, batang dan akar Tembaga (Cu) Tembaga merupakan logam merah muda yang lunak, dapat ditempa dan liat. Tembaga melebur pada C, karena potensial elektrodanya positif (+0,34 V untuk pasangan Cu/Cu 2+ ) tembaga tidak larut dalam asam klorida dan asam sulfat encer. Meskipun dengan adanya oksigen tembaga hanya dapat larut sedikit (Vogel, 1979). Tembaga (Cu) adalah salah satu logam dari golongan dengan nomor atom 29; berat atom 63,546 mg/mmol; densitas 8,92 gram; adalah titik lebur 1083 C; titik didih 2310 C; jari-jari atom 1,173 Å; sedangkan jari-jari ion 0,96 Å. Cu merupakan logam transisi yang berwarna jingga kemerahan tidak reaktif terhadap asam-asam encer seperti HCl dan H2SO4 encer kecuali HNO3 dan H2SO4 pekat yang dipanaskan. Senyawa Cu (II) lebih stabil dalam larutan. Logam Cu dapat bersifat racun apabula bereaksi dengan larutan asam atau zat kimia lain dan membentuk ion Cu(II) (Arsyad, 2001). Logam berat mempunyai sifat toksik terhadap hewan dan manusia. Manifestasi toksisitas logam berat terhadap manusia memerlukan waktu yang lama karena proses akumulasi dalam tubuh sehingga proses pencegahan sebaiknya dilakukan sedini mungkin. Beberapa jenis logam berat misalnya Cadmium (Cd), air raksa (Hg), timah hitam (Sn), dan cuprum (Cu) bisa juga merupakan bahan pencemaran yang sangat berbahaya. Pencemaran logam berat ini, kemungkinan terjadi akibat buangan industri yang tidak terkontrol. Buatan industri yang

33 19 mengandung logam berat bermuara ke laut, dengan demikian air laut menjadi tercemar (Palar, 1994). 3.7 Klorofil Tanaman Klorofil adalah pigmen, karena menyerap cahaya, yakni radiasi elekromagnetik pada spektrum kasat mata (visibel). Senyawa putih mengandung semua warna spektrum kasat mata dari merah sampai violet. Tetapi seluruh panjang gelombang unsurnya tidak di serap dengan baik secara merata oleh klorofil. Klorofil ada 2 macam yaitu klorofil a dan klorofil b yang terdiri dari molekul polfirin, hemoglobin, moglobin dan enzim sitokrom ( Kimbal, Jhon,w. dkk.,1990 ). Klorofil merupakan pigmen berwarna hijau yang terdapat pada kloroplas. Pada tanaman tingkat tinggi ada 2 macam klorofil yaitu pigmen berwarna hijau tua (a) dan hijau muda (b). Klorofil a merupakan salah satu bentuk klorofil yang terdapat pada semua tumbuhan autotrof. Rumus klorofil a adalah C55H72O5N4Mg dan mengikat gugus metil (CH3). Klorofil b merupakan klorofil kedua yang terdapat pada tumbuhan hijau dan menghasilkan warna hijau kekuningan. Klorofil b juga terikat pada protein di dalam sel. Rumus klorofil b adalah C55H72O5N4Mg dan mengikat gugus CH. Klorofil a dan b paling kuat menyerap cahaya di bagian warna merah ( nm), sedangkan paling sedikit menyerap cahaya di bagian warna hijau ( nm). Pigmen ini menyerap warna atau gelombang cahaya yang berbeda-beda. Masing-masing menyerap maksimum pada gelombang cahaya tertentu. Perbedaan dari klorofil a dan b adalah pada atom C3 terdapat gugus metal pada

34 20 klorofil a dan aldehid pada klorofil b. Oleh karena itu keduanya mempunyai penyerapan gelombang cahaya yang berbeda (Nurdin, 1997). Gambar 2. Senyawa klorofil a (kiri) dan klorofil b (kanan) 3.8 Spektrofotometer UV-Vis Double Beam Spektrofotometri merupakan salah satu metode instrumental yang didasarkan pada interaksi radiasi elektromagnetik dengan atom maupun molekul suatu senyawa kimia. Interaksi radiasi dengan spesies kimia tersebut dapat berupa refleksi, refraksi atau difraksi. Cara interaksi dapat berupa absorbsi, pemendaran, emisi, dan penghamburan tergantung pada jenis materi. Spektrofotometri UV- Visible sebagai salah satu jenis analisis spektroskopi, merupakan suatu metode kimia yang didasarkan pada pengukuran seberapa banyak energi yang diabsorbsi oleh suatu zat sebagai fungsi panjang gelombang. Panjang gelombang konvensional pada analisis spektroskopi dapat dibagi menjadi tiga, yaitu sinar ultra violet (UV) pada panjang gelombang nm, sinar tampak (visible) pada panjang gelombang nm, dan sinar infra merah pada panjang gelombang nm. Menurut Khopkar (1990) kuantitas energi yang diserap oleh suatu senyawa berbanding terbalik dengan panjang gelombang radiasi seperti yang dinyatakan oleh Max Planck :

35 21 (3) Dimana menyatakan energi yang diserap (erg), h adalah tetapan Planck sebesar 6.6 x erg.det -1 (1 Joule = 10 7 erg, 1eV = x 10-19, 1 J = kcal.mol -1 ), V menyatakan frekuensi (Hz), c menyatakan kecepatan cahaya sebesar 3 x cm.det -1 dan menyatakan panjang gelombang (cm). Double-beam dibuat untuk digunakan pada panjang gelombang 190 sampai 750 nm. Double-beam instrument dimana mempunyai dua sinar yang dibentuk oleh potongan cermin yang berbentuk V yang disebut pemecah sinar. Sinar pertama melewati larutan blangko dan sinar kedua secara serentak melewati sampel, mencocokkan fotodetektor yang keluar menjelaskan perbandingan yang ditetapkan secara elektronik dan ditunjukkan oleh alat pembaca (Skoog, DA, 1996). Prinsip kerja spektrofotometer berdasarkan hukum Lambert Beer adalah bila cahaya monokromatik melalui suatu media, maka sebagian cahaya tersebut diserap, sebagian dipantukan dan sebagian lagi dipancarkan. Gambar 3. Skema instrumentasi spektofotometer UV-Vis Double Beam

36 22 Komponen- komponen pokok yang terdapat pada spektrofotometer meliputi : 1. Sumber radiasi Sumber tenaga radiasi terdiri dari benda yang tereksitasi hingga tingkat tenaga yang tinggi oleh sumber listrik bertenaga tinggi. Sumber radiasi ultraviolet yang banyak digunakan adalah lampu hidrogen dan lampu deuterium. Sedangkan sumber radiasi visible atau tampak yang biasa digunakan adalah lampu filamen tungsten (Sastrohamidjojo, 2001). 2. Monokromator Monokromotor adalah suatu alat yang digunakan untuk memperoleh sumber sinar yang monokromatis. Alatnya dapat berupa prisma atau grating. Untuk mengarahkan sinar monokromatis yang diinginkan dari hasil penguraian ini dapat digunakan celah (Khopkar, 1990). 3. Sel absorpsi Pada pengukuran di daerah tampak kuvet atau kuvet corex dapat digunakan, tetapi untuk pengukuran pada daerah UV harus menggunakan sel kuarsa karena tidak tembus cahaya pada daerah ini. Umumnya tebal kuvet adalah 10 mm. Sel yang bisa digunakan berbentuk persegi, tetapi bentuk silinder dapat juga digunakan (Khopkar, 1990). 4. Detektor Peranan detektor adalah memberikan respon terhadap cahaya pada berbagai panjang gelombang (Khopkar, 1990).

37 Spektroskopi Serapan Atom (SSA) Nyala Penggunaan metode spektroskopi serapan atom (SSA) dalam menentukan kadar unsur logam dalam suatu sampel secara kuantitatif lebih banyak digunakan karena metode ini sangat sensitif dan selektif kemudian juga tidak menggunakan sampel dengan jumlah yang banyak. Secara umum, komponen-komponen SSA sama dengan spektrometer UV-Vis, keduanya mempunyai komponen yang terdiri dari sumber cahaya, nyala, tempat sampel, monokromator dan detektor. Analisa sampel dilakukan melalui pengukuran absorbansi sebagai fungsi konsentrasi standar dan menggunakan hukum Beer untuk menentukan konsentrasi sampel yang tidak diketahui. Walaupun komponen-komponennya sama, namun sumber cahaya dan tempat sampel yang digunakan pada SSA memiliki karakteristik yang sangat berbeda dari yang digunakan pada spektrometri atom seperti UV-Vis. Menurut Day dan Underwood (1989), berikut adalah skema umum instrumentasi spektroskopi serapan atom. Gambar 4. Skema instrumentasi Spektroskopi Serapan Atom (SAA)

38 24 Komponen- komponen pokok yang terdapat pada spektroskopi meliputi: 1. Sumber Cahaya Sumber cahaya yang digunakan dalam spektroskopi serapan atom adalah lampu katoda berongga (hollow cathode lamp). Lampu ini terdiri dari katoda dan anoda yang terletak dalam suatu silinder gelas berongga yang terbuat dari kwarsa. Katoda terbuat dari logam yang akan dianalisis. Silinder gelas yang berisi suatu gas lembam pada tekanan rendah. Ketika diberikan potensial listrik maka muatan positif ion gas akan menumbuk katoda sehingga terjadi pemancaran spektrum garis logam yang bersangkutan (Day dan Underwood, 1989) Gambar 5. Lampu katoda berongga (hollow cathode lamp) 2. Nyala Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa padatan atau cairan menjadi bentuk uap atomnya, dan juga berfungsi untuk atimosasi. Untuk spektroskopi nyala suatu persyaratan yang penting adalah bahwa nyala yang dipakai hendaknya menghasilkan temperatur lebih dari K. Konsentrasi atom-atom dalam bentuk gas dalam nyala, baik dalam keadaan dasar maupun keadaan tereksitasi, dipengaruhi oleh komposisi nyala.

39 25 Komposisi nyala asitilen-udara sangat baik digunakan untuk lebih dari 30 (tiga puluh) unsur sedangkan komposisi nyala propana-udara disukai untuk logam yang mudah diubah menjadi uap atomik. Untuk logam seperti alumunium (Al) dan titanium (Ti) yang membentuk oksida refraktori temperatur tinggi dari nyala asitilen-no sangat perlu dan sensitivitas dijumpai bila nyala kaya akan asitilen (Bassett dkk., 1994). 3. Nebulizer (Pengabut) Fungsi dari nebulizer sendiri adalah untuk mengubah larutan sampel menjadi atom-atom dalam bentuk gas dan menghasilkan kabut atau aerosol larutan sampel. Larutan yang akan dikabutkan ditarik ke dalam pipa kapiler oleh aksi semprotan udara yang ditiupkan melalui ujung kapiler, diperlukan aliran gas bertekanan tinggi untuk manghasilkan aerosol yang halus (Bassett dkk., 1994). 4. Monokromator Fungsi monokromator adalah untuk mengisolir sebuah resonansi dari sekian banyak spektrum yang dihasilkan oleh hollow cathode lamp (HCL). Peralatan yang digunakan terdiri dari cermin, lensa, filter, prisma dan/atau grating. Untuk beberapa unsur, isolasi ini dapat dilakukan dengan mudah namun beberapa unsur yang lainnya susah untuk diisolasi, misalnya unsur tembaga (Cu) yang mempunyai spektra yang berjarak 2,7 nm sedangkan unsur nikel (Ni) mempunyai spektrum yang berdempetan yang hanya berselisih 0,1-0,3 nm. Kemampuan untuk memisahkan spektrum sinar merupak faktor paling penting dari suatu monokromator (Khopkar, 1990).

40 26 5. Detektor dan penguat Energi yang diteruskan dari sel atom harus diubah ke dalam bentuk sinyal listrik untuk kemudian diperkuat dan diukr oleh suatu sistem untuk memproses data. Proses pengubahan ini dalam alat spektroskopi serapan atom dilakukan oleh detektor. Detektor yang biasa digunakan adalah tabung ppengganda foton (Photo Multiplier Tube), terdiri dari katoda yang dilapisi senyawa yang bersifat peka cahaya dan suatu anoda yang mampu mengumpulkan elektron. Sedangkan penguat berfungsi untuk mengendalikan pemenggalan berkas dan untuk menghilangkan efek-efek kebisingan radiatif dari nyala atau tanur (Bassett dkk., 1994). 6. Peralatan Pencatat atau Tampilan Peralatan ini berfungsi untuk mengubah dan mencatat sinyal-sinyal listrik yang berasal dari detektor ke suatu bentuk yang mudah dibaca oleh operator, misalnya dalam bentuk jarum galvanometer atau angka-angka digital sesuai dengan hasil analisis. Sinyal-sinyal listrik dari detektor secara eleltronik dapat diintegrasikan dalam jangka waktu tertentu dan hasilnya dirata-ratakan, kemudian dapat pula diadakan perbaikan kurva-kurva kalibrasi sehingga diperoleh kurva linier monokromator (Khopkar, 1990).

41 BAB IV METODE PENELITIAN 4.1 Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan 1. Tiga (3) set reaktor (reaktor EAPR-Aerasi, reaktor fitoaerasi, dan reaktor fitoremediasi). 2. Sumber arus DC (Sanfix. SP-305E 30V/5A) 3. Elektroda Anoda Titanium 99,8% (Ø6,0 x 25 (p) mm. Nilaco. Japan) 4. Elektroda Katoda Stainless stell (berbentuk pot penopang tanaman. 300 (p) x 250 (l) mm; 10 mesh) 5. Pompa udara (Yasunaga, AP-40. Japan) 6. Flowmeter untuk udara (Wiebrock. Skala Ukur, L/min) 7. Lampu Flourescent (Phillip. 40 W. Indonesia) 8. Lampu Pijar (Osram spot R63. 40W. Prancis) 9. Oven (Memmert, Germany) 10. Delapan (8) buah diffuser berukuran 12 cm 11. Spektrofotometer UV-Vis Double Beam (Hitachi, U- 2010, Japan) 12. Spektrofotometer Serapan Atom (Perkin Elmer PinAAcle 900T, USA) 13. Kertas saring 14. Seperangkat alat gelas laboratorium Bahan-bahan yang dibutuhkan 1. Tanaman air eceng gondok (Eichhornia crassipes) 2. KH2PO4 p.a (Merck, Germany) 3. KNO3 p.a (Merck, Germany) 27

42 28 4. Ca (NO3)2.4H2O p.a (Merck, Germany) 5. MgCl2.6H2O p.a (Merck, Germany) 6. HNO3 p.a 65% p.a (Merck, Germany) 7. Pb(NO3)2 p.a (larutan Pb standar) (Merck, Germany) 8. CuSO4. 5H2O p.a (larutan Cu standar) (Merck, Germany) 9. Aseton p.a (Merck, Germany) 10. Akuades 4.2 Prosedur Kerja Pembuatan Reaktor Reaktor yang digunakan dalam penelitian ini meliputi 3 (tiga) jenis reaktor, yaitu: reaktor fitoremediasi, reaktor fitoaerasi, dan reaktor EAPR-Aerasi (Electro Asisted Phytoremediation-Aeration), masing-masing berukuran 40 (p) x 20 (l) x 25 (t) cm, dan volume 15 liter air limbah sintetik Pemilihan Tanaman Tanaman eceng gondok yang digunakan dalam penelitian ini diambil dari genangan air di daerah Sukoharjo, Sleman, Yogyakarta. Tanaman dipilih berdasarkan perkiraan umur yang sama seperti yang terlihat pada ciri morfologi yaitu memiliki jumlah daun, berat tanaman, dan akar yang tidak jauh berbeda Proses Aklimasi Tanaman eceng gondok yang akan digunakan dalam penelitian terlebih dahulu dicuci menggunakan air bersih kemudian dilakukan proses aklimasi untuk membantu tanaman beradaptasi terhadap lingkungan percobaan. Aklimasi dilakukan sebanyak 2 tahap, yaitu tahap pertama dengan air bersih selama 3 hari

43 29 tanpa pergantian air, dan tahap kedua aklimasi dengan memasukkan tanaman eceng gondok kedalam larutan Hoagland selama 3 hari. Sehingga total dari proses aklimasi ini adalah 6 hari. Larutan Hoagland merupakan larutan yang mengandung unsur-unsur essensial yang diperlukan oleh tanaman. Larutan Hoagland berfungsi sebagai larutan penumbuh. Dalam penelitian ini dibutuhkan 15 liter larutan dalam tiap rektor. Untuk membuat 1 liter larutan Hoagland diperlukan 0,00676 gram KH2PO4, 0,252 gram KNO3, 0,59 gram Ca(NO3)2.H2O, 0,20 gram MgCl2.6H2O yang kemudian dicampurkan dan dihomogenkan pada 1 liter aquades (Putra, dkk., 2013). Proses aklimasi dilakukan dengan siklus cahaya gelap 18/6 jam untuk menyesuaikan kondisi lingkungan dalam proses fotosintesis tanaman dimana penelitian berlangsung pada waktu pergantian musim dan menurut ilmu geografi pada bulan November sampai April bumi tidak mengarah ke matahari yang berada pada perpotongan garis ekliptika dan ekuator sehingga menyebabkan matahari terbit selama 12 jam dan terbenam selama 12 jam (Hidayah, 2017) Pembuatan Limbah Sintetik Pada penelitian ini digunakan 2 logam pencemar yaitu Timbal (Pb) dan Tembaga (Cu). Kedua logam tersebut dibuat dengan konsentrasi 100 mg/l. Untuk larutan Pb 100 mg/l dibuat dari Pb(NO3)2, yaitu dengan menimbang 2,394 gram, kemudian dilarutkan dalam 15 liter larutan Hoagland. Untuk larutan Cu 100 mg/l dibuat dari CuSO4.5H2O, yaitu dengan menimbang 1,4985 gram, selanjutnya dilarutkan dalam 15 liter larutan Hoagland.

44 Proses Remediasi Proses remediasi yang dilakukan dalam penelitian ini yaitu membandingkan 3 (tiga) metode, diantaranya fitoremediasi, fitoaerasi dengan bantuan gelembung udara, dan metode gabungan EAPR-Aerasi (Electro Assisted Phytoremediation-Aeration) Proses Fitoremediasi (Kontrol) Tanaman kontrol ini berfungsi untuk melihat pengaruh kontribusi media tumbuh terhadap semua perlakuan pada percobaan. Pada proses pengontrol ini memerlukan 3 tanaman eceng gondok. Gambar reaktor pada metode fitoremediasi ditunjukkan pada Gambar 6. Gambar 6. Reaktor Fitoremediasi Proses Fitoaerasi Pada proses Fitoaerasi ini sama halnya seperti proses fitoremediasi namun di bantu dengan gelembung udara. Guna penambahan dari bubble aeration ini adalah untuk membantu meningkatkan efisiensi dari sistem fitoremediasi dalam menurunkan konsentrasi senyawa organik dan

45 31 konsentrasi logam berat dari limbah. Reaktor proses fitoaerasi ini terdiri dari 3 (tiga) tanaman eceng gondok, dan 4 (empat) buah diffuser pada setiap sudut permukaan reaktor dengan posisi horizontal. Gambar reaktor pada proses fitoaerasi ditunjukkan pada Gambar 7. Gambar 7. Reaktor Fitoaerasi Proses EAPR-Aeration(Electro-Assisted Phitoremediation-Aeration) Tanaman eceng gondok diletakkan didalam reaktor EAPR-Aeration yang telah diisi dengan 15 liter larutan Hoagland yang sudah ditambah dengan logam pencemar. Proses ini diberikan tambahan listrik dan bubble aeration untuk membantu meningkatkan efisiensi dari sistem EAPR-Aeration dalam menurunkan konsentrasi logam berat dari air limbah. Tegangan yang digunakan pada reaktor EAPR-Aeration ini sebesar 2 Volt, siklus cahaya/gelap 18/6. Pada proses ini, logam pencemar Pb memerlukan waktu selama 7 hari penyerapan, dan logam pencemar Cu memerlukan waktu selama 4 hari penyerapan.

46 32 Gambar 8. Reaktor EAPR-Aeration Tiga buah tanaman eceng gondok diletakkan pada reaktor, stainless steel sebagai elektroda positif, dan titanium di setiap ujung reaktor bekerja sebagai elektroda negatif dengan kuat arus konstan. Ditambahkan empat (4) buah diffuser yang diposisikan horizontal dengan bantuan pompa udara. Gambar reaktor pada metode EAPR-Aeration ditunjukkan pada Gambar Sampling Air Limbah Analisis penurunan konsentrasi logam Pb dan Cu dalam air dilakukan dengan cara melakukan sampling air sebanyak masing-masing 50 ml pada tiga titik sampling reaktor (atas, tengah, dan bawah) setiap 24 jam. Konsentrasi logam berat dapat ditentukan dengan Spektrofotometer Serapan Atom nyala (SAA) Uji Klorofil Konsentrasi klorofil merupakan indikasi kekurangan air terhadap pertumbuhan tanaman. Kekurangan air ini akan membuat tanaman mengalami stress abiotik (stress yang disebabkan oleh keadaan lingkungan atau media tanam). Oleh karena itu indikasi tersebut sangat berhubungan dengan laju fotosintesis (Li, dkk., 2009). Untuk mengurangi kandungan klorofil pada tumbuhan eceng gondok dilakukan dengan cara 1 gram daun eceng gondok

47 33 direndam dalam 10 ml aseton selama 24 jam pada suhu 4 o C dalam lemari pendingin. Selanjutnya diukur dengan spektrofotometer UV-Vis dengan panjang gelombang nm. Menurut Putra,dkk (2013) konsentrasi klorofil a dapat dihitung dengan persamaan (4), klorofil b dengan persamaan (5), dan klorofil total dengan persamaan (6). [Chl a] = [12,7 x Abs 663nm] [2,69 x Abs 645nm] (4) [Chl b] = [22,9 x Abs 645nm] [4,68 x Abs 663nm] (5) [Chl Total] = [8,02 x Abs 663nm] + [20,2 x Abs 645nm] (6) Analisis Konsentrasi Logam Pb dan Cu pada Akar, Batang dan Daun Setelah selesai penelitian, tanaman eceng gondok dipisahkan antara daun, batang dan akar, kemudian dicuci dengan air mengalir dan dipotong 1 cm. Selanjutnya dikeringkan selama 5 hari menggunakan oven dengan suhu 60 o C. Hasil pengeringan tersebut kemudian ditumbuk sampai menjadi bubuk, sebanyak 0,5 gram sampel melalui proses destruksi 24 jam dalam larutan HNO3 pekat sebanyak 5 ml, kemudian disaring dan menambahkan 50 ml akuades, setelah itu dilakukan pengenceran sebanyak 10x pengenceran pada semua sampel, dan dianalisis dengan menggunakan spektrofotometer serapan atom-nyala. Rumus perhitungan pembentukan konsentrasi sebenarnya: C Sebenarnya (mg/kg) = (7) Dimana : C AAS = Konsentrasi logam pada AAS Massa ml HNO3 FP = berat sampel yang digunakan = Volume HNO3 pada saat destruksi = Faktor pengenceran

48 BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1 Efektifitas Penurunan Konsentrasi Logam Pada percobaan ketiga metode untuk remediasi logam Pb dan Cu yang telah dilakukan, menunjukkan penurunan konsentrasi logam dengan EAPR-aerasi sebesar 41,65% untuk logam Pb dan 99,23% untuk logam Cu; metode fitoaerasi sebesar 29,94% untuk Pb dan 99,47% untuk Cu, sedangkan metode fitoremediasi sebesar 33,56% untuk logam Pb dan 99,49% untuk logam Cu; dari konsentasi awal logam Pb sebesar 100 mg/l dan logam Cu sebesar 10 mg/l. Gambar 9. Penurunan konsentrasi logam Pb pada metode EAPR-aerasi (a), metode fitoaerasi (b), dan fitoremediasi (c). Gambar 9 menunjukkan profil penurunan konsentrasi logam Pb dari tiga bagian titik reaktor sampling yaitu atas, tengah, dan bawah, pada tiap reaktornya. Metode EAPR-aerasi berlangsung dengan menggunakan sumber 34

49 35 listrik DC rendah pada tegangan konstan sebesar 2 Volt dengan elektroda yang tenggelam dalam air limbah sintetik logam Pb dan Cu. Dalam metode ini dapat dilihat pada Gambar 9a yang menunjukkan penurunan konsentrasi logam Pb bagian tengah reaktor pada hari pertama dan kedua mengalami penurunan menjadi 90,36 mg/l dan 84,61 mg/l, kemudian pada hari ketiga mengalami kenaikan menjadi 88,06 mg/l. Namun pada bagian bawah reaktor, konsentrasi menurun dengan stabil sampai hari kelima, kemudian mengalami fluktuasi seperti pada bagian atas reaktor, ini disebabkan karena logam Pb bersifat amfoter dan tidak terlalu dibutuhkan oleh tanaman karena sifat toksisitasnya, sehingga tanaman tidak terlalu sempurna untuk menyerap logam dalam proses remediasi. Pada metode EAPR-aerasi ini terjadi penurunan konsentrasi logam sebesar 41,65% dari konsentrasi awal 107,59 mg/l menjadi 62,78 mg/l di akhir penelitian. Gambar 9b menunjukkan hasil penurunan konsentrasi logam menggunakan metode fitoaerasi. Pada metode ini, penurunan konsentrasi terjadi secara stabil dan tidak terlalu mengalami fluktuasi. Pada hari pertama sampai ke lima mengalami penurunan yang stabil, namun pada hari ke enam mengalami sedikit kenaikan konsentrasi pada semua bagian titik sampling, ini disebabkan karena melemahnya daya serap tanaman pada limbah. Pada metode fitoaerasi ini terjadi penurunan konsentrasi sebesar 29,94% dari konsentrasi awal 101,08 mg/l menjadi 70,83 mg/l. Pada Gambar 9c menunjukkan hasil penurunan konsentrasi logam Pb menggunakan metode fitoremediasi, di hari pertama dan kedua terjadi penurunan konsentrasi menjadi 83,46 mg/l dan 78,87 mg/l pada bagian tengah rekator,

50 36 kemudian mengalami fluktuasi, berbeda halnya dengan konsentrasi reaktor bagian bawah, bahwa penurunan konsentrasi logam Pb dari hari pertama sampai dengan hari keempat secara teratur mengalami penurunan meskipun tidak terlalu siginifikan, kemudian pada hari kelima terjadi kenaikan konsentrasi, dan hari keenam dan ketujuh turun hanya 3,45 mg/l. Pada metode fitoremediasi ini terjadi penurunan konsentrasi sebesar 33,57% dari konsentrasi awal 103,76 mg/l menjadi 68,93 mg/l. Penyerapan logam pada metode fitoremediasi ini terjadi seperti alamiahnya eceng gondok menyerap logam dialam, hanya saja lingkungan hidupnya dibuat sesuai dengan lingkungan penelitian. Gambar 10. Penurunan konsentrasi logam Cu pada metode EAPR-aerasi (a), metode fitoaerasi (b), dan fitoremediasi (c). Pada Gambar 10a menunjukkan profil penurunan konsentrasi logam Cu pada metode EAPR-aerasi, penurunan terjadi secara signifikan selama proses penelitian, hal ini membuktikan bahwa tambahan elektrokinetik dan buble

51 37 aeration sangat membantu dalam proses penyerapan logam Cu oleh tanaman eceng gondok. Pada metode EAPR-aerasi ini terjadi penurunan konsentrasi sebesar 99,23% dari konsentrasi awal 5,18 mg/l menjadi 0,04 mg/l. Pada metode fitoaerasi dapat dilihat pada Gambar 10b, konsentrasi logam Cu menurun dengan stabil dari hari pertama hingga hari terakhir, baik pada titik sampling atas, tengah, ataupun bawah. Hal ini menunjukkan bahwa tanaman eceng gondok mampu menyerap baik logam Cu dengan adanya penambahan buble aeration. Pada metode fitoaerasi ini terjadi penurunan konsentrasi sebesar 99,47% dari konsentrasi awal 7,56 mg/l menjadi 0,04 mg/l. Penurunan konsentrasi logam berat Cu dengan metode fitoremediasi dapat dilihat pada Gambar 10c, pada hari pertama mengalami penurunan menjadi 7,49 mg/l pada bagian bawah reaktor fitoremediasi, terjadi kenaikan konsentrasi yang signifikan pada hari kedua disebabkan oleh faktor adanya proses desopsi serta menurunnya kemampuan tanaman dalam menyerap logam berat, sedangkan pada hari ketiga dan keempat konsentrasi logam menurun dikarenakan tanaman telah mentranslokasikan logam kebagian atas tanaman sehingga kemanpuan tanaman dalam menyerap logam kembali lagi. Konsentrasi logam berat pada bagian tengah juga mengalami kesamaan dengan konsentarsi logam pada bagian bawah namun letak waktunya yang berbeda, sedangkan pada bagian atas tanaman mengalami fluktuasi disebabkan pada daerah ini dekat dengan akar tanaman. Metode EAPR-aerasi lebih maksimal dalam penyerapan logam Pb maupun Cu, hal ini disebabkan karena adanya penambahan buble aeration dan elektrokinetik yang sangat membantu dalam proses penyerapan logam, menurut

52 38 Acar dan Alshawabkeh (1993) disebabkan karena terjadi perpindahan ion-ion pada logam. Ion-ion yang berpindah adalah ion-ion yang bermuatan positif akan bergerak ke ion-ion yang bermuatan negatif begitu juga sebaliknya ion-ion yang bermuatan negatif akan bergerak ke ion-ion yang bermuatan positif. Elektromigrasi dapat lebih efektif ketika ion hidrogen tidak memiliki mobilitas yang baik pada ion hidroksi sehingga ion hidrogen akan mendorong ion logam lebih maksimal. 5.2 Penyerapan Konsentrasi Logam Pada Tanaman Penyerapan logam Pb dan Cu pada tanaman eceng gondok lebih besar pada bagian akar tanaman dibandingkan dengan bagian batang dan daun. Penyerapan lebih besar terjadi pada metode EAPR-aerasi yaitu 0,0099 mg/kg untuk Pb dan 0,0027 mg/kg untuk Cu, dibandingkan metode fitoaerasi yang hanya mampu menyerap 0,005 mg/kg untuk Pb dan 0,0017 mg/kg untuk Cu; dan metode fitoremediasi hanya menyerap 0,007 mg/kg untuk Pb dan 0,0019 mg/kg untuk Cu. Penyerapan logam berat Pb dan Cu pada batang dan daun tidak terlalu sempurna dikarenakan bagian tumbuhan ini tidak mengalami kontak langsung dengan air limbah, sehingga mengalami penyerapan lebih rendah. Namun pada akar tanaman mampu menyerap secara maksimal konsentrasi logam Pb dan Cu karena akar eceng gondok berfungsi untuk menjerat lumpur dan partikel-partikel yang terlarut dalam air secara langsung.

53 39 Gambar 11. Penyerapan konsentrasi logam oleh tanaman eceng gondok pada media Pb (a) dan Cu (b) Penyerapan pada akar tanaman eceng gondok menggunakan metode EAPR-aerasi pada limbah Pb maupun Cu lebih besar dari kedua metode lainnya. Dapat disimpulkan bahwa metode EAPR-aerasi dapat menyerap konsentrasi logam Pb dan Cu lebih sempurna karena sistem electro-assisted dan aerasi membantu dalam mempercepat penyerapan logam pada akar tanaman. Selain itu, kedua logam berat ini memiliki sifat konduktifitas, meskipun sifat konduktifitas logam Cu lebih besar dari logam Pb, sehingga elektromigrasi logam menuju akar dapat terjadi lebih cepat.

54 40 Pada metode fitoremediasi yang ditunjukkan pada Gambar 11a penyerapan logam lebih maksimal dibandingkan dengan metode fitoaerasi, hal ini diduga karena penambahan buble aeration kurang berperan baik dalam proses penyerapan logam, hasil yang sama juga diperoleh pada penambahan limbah logam berat Cu yang ditunjukan pada gambar 11b. Sedangkan jika dilihat dari kedua logam yang digunakan terdapat perbedaan sifat. Logam Pb termasuk kelompok logam berat non-esensial sedangkan Cu termasuk golongan logam berat esensial. Menurut Darmono (1995) logam esensial adalah logam yang sangat diperlukan oleh organisme untuk membantu proses fisiologis, terutama sebagai kofaktor enzim atau pembentukan organ, sedangkan logam non-esensial adalah logam yang peranannya dalam tubuh belum diketahui dan biasanya dalam jaringan hewan dan tumbuhan dalam jumlah yang tinggi dan merusak organ. Selain perbedaaan sifat dasar tersebut, Pb merupakan logam yang sangat rendah daya larutnya dan bersifat positif (Macfarlane dan Burchett, 2002). 5.3 Kondisi Stress Tanaman Eceng Gondok Kondisi stress tanaman dilihat melalui pengamatan morfologi tanaman dan konsentrasi perubahan klorofil. Tingkat stress tanaman pada media Pb terjadi pada metode EAPR-aerasi, hal ini dapat dilihat dari hasil rasio klorofil yang menunjukkan angka lebih rendah dibandingkan dengan kedua metode lainnya yaitu sebesar 2,24, sedangkan pada media Cu terjadi pada metode fitoaerasi yaitu sebesar 1,21.

55 41 Pada penelitian ini pengukuran kandungan klorofil dilakukan dengan cara merendam 1 gram daun eceng gondok dalam 10 ml aseton dan kemudian didiamkan pada suhu 4 o C selama 24 jam, selanjutnya diukur menggunakan spektrofotometer UV-Vis double beam dengan panjang gelombang nm, hasil yang diperoleh dapat dilihat pada Gambar 12 dan Gambar 13. Selain itu, penelitian ini melakukan pengamatan perubahan morfologi pada tanaman setiap 24 jam. Tanaman lebih mengalami stress pada media Cu dibandingkan media Pb, hal ini terlihat dari tanaman dalam media Cu lebih cepat mengalami kerusakan, yaitu hanya bertahan selama 4 hari, dan Pb dapat bertahan selama 7 hari. Gambar 12. Hasil analisis konsentrasi klorofil pada media Pb Gambar 12 menunjukan hasil analisis konsentrasi klorofil pada media Pb, metode fitoaerasi terlihat lebih rendah yaitu 24,149 mg/ml dibandingkan dengan metode fitoremediasi sebesar 28,167 mg/ml dan metode EAPR-aerasi sebesar 27,825 mg/ml, namun dilihat dari rasio klorofil a/b, metode EAPR-aerasi mempunyai konsentrasi paling rendah dibandingkan dengan kedua metode yang lain, sehingga tanaman pada metode EAPR-aerasi mengalami tingkat stress paling

56 42 tinggi. Hal ini juga diperkuat dengan hasil pengamatan morfologi tanaman eceng gondok pada media Pb yang menyatakan bahwa pertumbuhan tanaman pada metode EAPR-aerasi mengalami penurunan sejak hari pertama eksperimen, terlihat tanaman mengalami klorosis dan nekrosis dan kemudian tanaman mati. Hasil pengamatan morfologi tanaman eceng gondok pada media Pb dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Hasil pengamatan morfologi tanaman pada logam Pb Metode EAPR-aerasi Metode Fitoaerasi Metode Fitoremediasi Keterangan : Klorosis : + Nekrosis : ++ Mati : +++ Rontok : # Sangat rontok: ## Daun Akar # # # ## ## ## Daun Akar # # # ## ## ## Daun Akar # # # ## ## ## ## Hasil analisis klorofil pada logam tembaga (Cu) dapat dilihat pada Gambar 13. Konsentrasi klorofil pada metode fitoaerasi terlihat lebih tinggi dari kedua metode lainnya, yaitu sebesar 55,510 mg/ml, dibandingkan dengan konsentrasi klorofil pada metode fitoremediasi sebesar 31,973 mg/ml dan metode EAPRaerasi sebesar 34,120 mg/ml, namun dilihat dari rasio klorofil a/b, metode fitoaerasi mempunyai konsentrasi paling rendah, sehingga metode fitoaerasi mengalami tingkat stress abiotik paling tinggi.

57 43 Gambar 13. Hasil analisis konsentrasi klorofil pada media Cu Hasil ini juga sesuai dengan pengamatan morfologi yang ditunjukkan pada Tabel 2, menyatakan bahwa tanaman pada metode fitoaerasi ini mengalami tingkat pertumbuhan tanaman yang semakin memburuk sejak hari pertama eksperimen dibandingkan dengan kedua metode yang lain, terlihat dari tanaman yang cepat mengalami klorosis, nekrosis, hingga tanaman mati. Tabel 2. Hasil pengamatan morfologi tanaman pada logam Cu Metode EAPR-aerasi Metode Fitoaerasi Metode Fitoremediasi Keterangan : Klorosis : + Nekrosis : ++ Mati : +++ Daun Akar # # # # Daun Akar # ## # # Daun Akar # # # ##