AKTIVITAS REDUKSI NITRAT DAN KINETIKA BAKTERI DENITRIFIKASI DARI MUARA SUNGAI PADA KONSENTRASI OKSIGEN YANG BERBEDA EVA ANGGRAINI

Transkripsi

1 AKTIVITAS REDUKSI NITRAT DAN KINETIKA BAKTERI DENITRIFIKASI DARI MUARA SUNGAI PADA KONSENTRASI OKSIGEN YANG BERBEDA EVA ANGGRAINI SEKOLAH PASCA SARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

2 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Aktivitas Reduksi Nitrat dan Kinetika Bakteri Denitrifikasi dari Muara Sungai Pada Konsentrasi Oksigen yang Berbeda adalah karya saya sendiri dengan arahan komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogor, Juni 2009 Eva Anggraini NRP G

3 ABSTRACT EVA ANGGRAINI. Nitrate Reduction Activities and Kinetics of Denitrification Bacteria Isolated from Estuaries under Different Consentration of Oxygen. Under direction of IMAN RUSMANA and TRI WIDIYANTO. Denitrification is a major process of nitrate reduction to remove nitrate in aquatic environments. This process reduces nitrate to nitrite (NO 2 ), Nitrite oxide (NO), nitrous oxide (N 2 O) and nitrogen (N 2 ). Nitrous oxide is a potential greenhouse gas. Four isolates of denitrification bacteria isolated from estuaries were selected for their nitrate reduction activity under different concentration of oxygen (O 2 ). NFR1 and NFR4 isolates had the highest nitrate reducing activity and the best growth in responding to different concentration of O 2. Activity of nitrate reduction was started at the first hour of incubation. Cell density was increased by increasing of oxygen consentration. In the other hand, the activities of nitrate reduction was decreased by increasing of oxygen consentration. Nitrat reduction rate of NFR1 isolate at 1%, 10% and 100% air saturation was mm.h -1, mm.h -1 and mm.h -1 respectively. While NFR4 isolat was 0, mm.h -1, mm.h -1 and mm.h -1 respectively. Specific growth rate (µ max ) value of NFR1 isolate at 1%, 10% and 100% air saturation was CFU.h -1, CFU.h -1 and CFU.h -1 respectively. While NFR4 isolate was CFU.h -1, CFU.h -1 and CFU.h -1 respectively. Key words: denitrification, air saturation, nitrate reduction

4 RINGKASAN EVA ANGGRAINI. Aktivitas Reduksi Nitrat Bakteri Denitrifikasi dari Muara Sungai pada Konsentrasi Oksigen Berbeda. Dibimbing oleh IMAN RUSMANA dan TRI WIDIYANTO. Denitrifikasi dan reduksi nitrat menjadi amonium disimilatif adalah proses utama untuk menghilangkan senyawa nitrat di perairan termasuk muara sungai. Aktivitas reduksi nitrat oleh bakteri di lingkungan perairan dapat menghasilkan nitrous oksida (N 2 O). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui aktivitas reduksi nitrat bakteri denitrifikasi dari muara sungai dan hubungannya dengan konsentrasi oksigen. Hubungan konsentrasi oksigen dengan produk akhir bakteri denitrifikasi di ekosistem muara sungai, diharapkan menjadi pelengkap pengetahuan fisiologi bakteri pereduksi nitrat dari muara sungai di daerah tropis. Pengetahuan tersebut diharapkan dapat dimanfaatkan dalam pengelolaan lingkungan terutama pengurangan emisi N 2 O dan pencemaran nitrat di perairan. Sebanyak empat isolat bakteri denitrifikasi dari muara sungai yang merupakan koleksi laboratorium Mikrobiologi FMIPA IPB dikonfirmasi kemurniannya dan dilakukan uji reaksi Gram dan uji fermentatif. Isolat murni diremajakan dalam media cair. Isolat yang telah diremajakan diuji pertumbuhan dan kemampuan reduksi nitratnya pada konsentrasi oksigen berbeda. Konsentrasi oksigen berbeda dibuat dengan cara mengatur saturasi udara pada head space. Isolat yang pertumbuhannya bagus, tinggi kemampuan reduksi nitrat dan responsif terhadap perbedaan konsentrasi oksigen dipilih untuk perlakuan selanjutnya. Isolat NFR1 dan NFR4 dipilih dan diuji aktivitas reduksi nitratnya pada konsentrasi oksigen berbeda dengan waktu inkubasi 96 jam. Analisa nitrat, nitrit dan amonium dilakukan setiap 12 jam. Pengukuran kerapatan sel juga dilakukan. Analisa nitrat dilakukan dengan metoda kolom kadmium, analisa amonium dengan metoda phenate, analisa nitrit dinalisa dengan metoda sulfanilamid. Indikator adalah perubahan warna yang diukur dengan spektrofotometer. Hasilnya dikonversikan dengan kurva standar amonium dan nitrit untuk mendapatkan konsentrasi dalam mm. Aktivitas reduksi nitrat berbanding lurus dengan laju pertumbuhan bakteri, aktivitas reduksi nitrat paling tinggi terjadi pada fase eksponensial pertumbuhan bakteri. Laju pertumbuhan spesifik maksimum (µ maks ) isolat NFR1 pada saturasi udara 1%, 10% dan 100% berturut-turut adalah 0,013 CFU/jam, 0,022 CFU/jam dan 0,062 CFU/jam. sedangkan laju pertumbuhan spesifik maksimum isolat NFR4 pada saturasi udara yang sama adalah adalah 0,073 CFU/jam, 0,073 CFU/jam dan 0,074 CFU/jam Oksigen mempengaruhi aktivitas reduksi nitrat pada isolat bakteri denitrifikasi. Pengaruh oksigen terhadap aktivitas reduksi nitrat tergantung dari sistim reduktase yang dimilikinya. Pengaruh oksigen pada aktivitas reduksi nitrat isolat NFR1 lebih nyata dibanding isolat NFR4. Kecepatan reduksi nitrat rata-rata isolat NFR1 pada udara saturasi 1%, 10% dan 100% adalah 0,50 mm/jam, 0,50 mm/jam, 0,48 mm/jam dan kecepatan rata-rata setiap sel isolat NFR1 dalam mereduksi nitrat pada saturasi udara yang sama berturut-turut adalah adalah

5 mm/jam, mm/jam dan mm/jam. Sementara kecepatan reduksi nitrat rata-rata isolat NFR4 udara saturasi 1%, 10% dan 100% 0,47 mm/jam, 0.46 mm/jam, 0.45 mm/jam. Kecepatan rata-rata setiap sel Isolat NFR4 mereduksi nitrat berturut-turut adalah 0, mm/jam, 0, mm/jam dan 0, mm/jam. Pengaruh perbedaan konsentrasi oksigen terhadap aktivitas reduksi nitrat pada isolat NFR lebih besar dibanding pada isolat NFR4. Oleh karena itu isolat NFR1 diduga mempunyai enzim Nar. Enzim Nar dipengaruhi oleh keberadaan oksigen. Sementara isolat NFR4 diduga memiliki enzim Nap yang kerjanya tidak dipengaruhi oleh oksigen. Hal ini terlihat dari kecilnya pengaruh perbedaan konsentrasi oksigen terhadap aktivitas reduksi nitratnya. Kata kunci: denitrifikasi, saturasi udara, reduksi nitrat

6 @ Hak Cipta milik IPB, tahun 2009 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.

7 AKTIVITAS REDUKSI NITRAT DAN KINETIKA BAKTERI DENITRIFIKASI DARI MUARA SUNGAI PADA KONSENTRASI OKSIGEN YANG BERBEDA EVA ANGGRAINI Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister sains pada Mayor Mikrobiologi SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

8 Judul Tesis Nama NRP : Aktivitas Reduksi Nitrat Bakteri Denitrifikasi dari Muara Sungai pada Konsentrasi Okigen yang Berbeda : Eva Anggraini : G Disetujui Komisi Pembimbing Dr. Ir. Iman Rusmana, M. Si. Ketua Dr. Tri Widiyanto, M. Si Anggota Diketahui Ketua Program Studi Mikrobiologi Dekan Sekolah Pascasarjana Dr. Ir. Gayuh Rahayu Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, M.S Tanggal Ujian: 18 Juni 2009 Tanggal Lulus:

9 Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr. Ir. Munti Yuhana. M.Si

10 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas limpahan rahmat, karunia dan ridho-nyalah tesis yang berjudul Aktivitas Reduksi Nitrat dan Kinetika Bakteri Denitrifikasi dari Muara Sungai pada Konsentrasi Oksigen yang Berbeda dapat diselesaikan. Pelaksanaan penelitian dan penulisan tesis ini tidak terlepas dari bantuan dan bimbingan berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Dr. Ir. Iman Rusmana, M.Si dan Bapak Dr. Tri Widiyanto, M.Si selaku komisi pembimbing atas bantuan, bimbingan dan pengarahan yang telah diberikan selama penelitian dan penulisan tesis ini sehingga penulis dapat menyelesaikan dengan baik. 2. Departemen Agama RI yang telah memberikan beasiswa. 3. Ketua Program Studi Biologi, Ketua Mayor Mikrobiologi, Ketua dan Staf Laboratorium Mikrobiologi Departemen Biologi, Fakultas Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor yang telah membantu dalam menyediakan fasilitas hingga terlaksananya penelitian ini. 4. Suami, Drs. H.Agung Imam Effendi, Ibunda, anak-anakku Fikri, Fira, dan Syifa atas doa, dukungan, kasih sayang, dan pengorbanannya. Kakak-kakak atas segala bantuannya. 5. Kepala Sekolah dan rekan-rekan di MAN Model Bukittinggi yang telah banyak memberikan dukungan, hingga penulis mampu menyelesaikan studi ini dengan baik. 6. Rekan-rekan angkatan 2007 Program Studi Biologi dan rekan-rekan Laboratorium Mikrobiologi atas segala bantuan dan kerjasamanya. Akhirnya semoga tesis ini bermanfaat bagi semuanya. Amin. Bogor, Juni 2009 Eva Anggraini