Seminar Sidang Proposal Tugas Akhir Dengan Judul PENGGUNAAN TUMBUHAN SEBAGAI BIOINDIKATOR DALAM PEMANTAUAN PENCEMARAN UDARA Oleh : Andika Wijaya Kusuma 3307100081 Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011
Latar Belakang
Teori 1. Berdasarkan UUD 45 Pasal 28 ayat 1, setiap orang berhak mendapatkan lingkungan hidup yang baik dan sehat 2. Pemantauan Kualitas Udara ambien di Indonesia dilakukan dengan menggunakan jaringan pemantau kontinu otomatis 3. Tumbuhan dapat digunakan sebagai bioindikator pencemaran udara <GAP> Realita 1. Terjadi peningkatan pencemaran udara yang menyebabkan gangguan kesehatan pada manusia serta kerugian secara ekonomi 2. Penggunaan alat pemantau otomatis dalam pemantauan kualitas udara kurang efektif dan mahal 3. Minimnya penggunaan tumbuhan sebagai indikator dalam pemantauan pencemaran udara di Indonesia
Rumusan Masalah
1. Bagaimana hubungan antara tumbuhan dengan udara 2. Bagaimana respon tumbuhan terhadap pencemaran udara 3. Bagaimana kriteria dan jenis tumbuhan yang dapat digunakan sebagai indikator pencemaran udara 4. Bagaimana skema, metode dan tahap- tahap yang dilakukan dalam pemantauan pencemaran udara dengan menggunakan tumbuhan sebagai bioindikator
Ruang Lingkup
Studi literatur mengenai tumbuhan dan keterkaitannya dengan udara meliputi biologi tumbuhan, kualitas udara ambien dan kebutuhan tumbuhan terhadap udara Studi literatur mengenai pencemaran udara dan jenis-jenis polutan pencemar udara serta respon tumbuhan apabila terpapar atau terkena pencemaran udara tersebut.
Studi literatur mengenai tumbuhan indikator pencemaran udara meliputi kriteria, jenis-jenis jenis,, dan kelebihan serta kekurangan dari penggunaan tumbuhan sebagai indikator dalam pemantauan pencemaran udara. Studi literatur mengenai penggunaan tumbuhan sebagai bioindikator pencemaran udara meliputi skema, metode pemantauan, dan tahap-tahap pemantauan pencemaran udara dengan menggunakan tumbuhan sebagai bioindikator
Penggunaan kata tumbuhan dimaksudkan untuk menyebut tumbuhan dalam arti yang sebenarnya sedangkan penggunaan kata tanaman dimaksudkan untuk menyebut tumbuhan yang didomestifikasi atau sengaja ditanam untuk keperluan dan kebutuhan manusia Studi kasus hanya ditujukan untuk mengamati pengaruh gas pencemar dari kendaraan bermotor yang meliputi SO 2 dan NOx terhadap pertumbuhan dan perubahan pada tanaman indikator sebagai bentuk indikasi dari adanya pencemaran udara. Studi kasus dilakukan dengan penelitian lapangan dan eksperimental
Lokasi penelitian lapangan menggunakan ruas jalan raya dengan kepadatan lalu lintas yang tertinggi yaitu di Jalan Ahmad Yani Surabaya (sesuai hasil pemantauan Departemen Perhubungan Surabaya, 2009) dan dilakukan dengan pengasapan tanaman indikator di dalam reaktor rumah tanaman selama 7 jam/hari Diasumsikan bahwa terdapat korelasi positif antara tingkat kepadatan lalu lintas dengan konsentrasi udara ambien
Tumbuhan indikator yang digunakan yaitu tanaman bayam (Amaranthus sp) sebagai indikator dari polutan udara NOx dan tanaman bunga pukul empat (Mirabilis( jalapa) sebagai indikator dari polutan udara SO 2. Sumber gas pencemar adalah kendaraan bermotor roda dua, merk Astrea Honda yang berbahan bakar premium (bensin), keluaran tahun 1996.
Studi kasus dianalisa dengan menggunakan program Excel dan dibahas dengan menggunakan studi literatur.
Tujuan
Mengindentifikasi dan mempelajari keterkaitan antara udara dengan tumbuhan Mengindentifikasi dan mempelajari mengenai bentuk respon tumbuhan terhadap pencemaran udara Mengindentifikasi dan mempelajari jenis- jenis tumbuhan yang dapat digunakan sebagai indikator pencemaran udara dan kelebihan serta kekurangannya dari penggunaan tumbuhan sebagai indikator. Mengindentifikasi dan mempelajari metode serta mekanisme penggunaan tumbuhan sebagai bioindikator dalam pemantauan pencemaran udara
Manfaat
Bagi mahasiswa Teknik Lingkungan, sebagai sumber literatur berkaitan dengan mata kuliah biomonitoring dan pencemaran udara. Bagi masyarakat umum, sebagai infomasi dan pengetahuan umum bahwa adanya pencemaran udara serta bahayanya dapat diketahui dengan memanfaatkan penggunaan tanaman indikator pencemaran udara. Sebagai masukan dan sumber literatur bagi pemerintah pusat, pemerintah daerah, maupun stake holder dalam usahanya untuk memantau kualitas udara ambien demi kebaikan bersama.
Metodologi Studi
GAP
Tumbuhan dan Kebutuhannya Terhadap Udara Tumbuhan adalah organisme multiseluler yang berkembang dari organisme yang uniseluler serta ada deferensiasi ke arah jaringan. Tumbuhan merupakan organisme yang mampu memproduksi makanannya sendiri dengan memanfaatkan cahaya matahari dan karbon dioksida sebagai s bahan utamanya yang kemudian dikenal dengan istilah fotosintesis
Tumbuhan membutuhkan Nitrogen dari udara Tumbuhan membutuhkan Oksigen dari udara Tumbuhan membutuhkan karbon dari udara Tumbuhan membutuhkan belerang dari udara
Respon Tumbuhan Terhadap Pencemaran Udara Menurut Pohan (2002), Pencemaran udara diartikan sebagai adanya bahan-bahan atau zat-zat asing didalam udara yang menyebabkan perubahan susunan (komposisi) udara dari keadaan normalnya. Pencemaran udara bersumber dari faktor internal (alamiah( alamiah) dan eksternal (manusia)
Macam-macam macam polutan pencemar udara antara lain SO2, NOx,, O3, Pb,, HF, Partikulat, dll. Respon Tumbuhan Secara Makrokopis : 1. Kerusakan daun 2. Gangguan guan Perkecambahan 3. Perubahan Morfologi (pertumbuhan)
Respon Tumbuhan Secara Mikrokopis : 1. Penurunan Kadar Klorofil 2. Perubahan biokimia dan fisiologi 3. Kerusakan Stomata 4. Penurunan Kandungan Lemak Dan Gula 5. Penurunan laju fiksasi CO2
Tumbuhan Indikator Pencemaran Udara Kriteria Tumbuhan Indikator Pencemaran Udara 1. mudah diidentifikasi di lapangan 2. terdistribusikan secara luas dalam jangkauan geografis emisi yang diprediksi 3. mudah diukur dan menggambarkan tanggapan terhadap kondisi lingkungan dalam ekosistem
4. mudah dalam pengambilan dan ketersediaan sampel selama berulang kali sepanjang tahun, untuk menangkap variabilitas temporal 5. memiliki respon yang berbeda yang mampu memprediksi bagaimana spesies atau ekosistem akan merespon stres 6. mengukur respon dengan akurasi yang dapat diterima dan presisi 7. didasarkan pada pengetahuan dari bahan pencemar dan karakteristiknya
Selain itu tanaman indikator juga harus memenuhi kriteria SMART (Specific, Measureable, Attributable, Relevant, dan Timely)
Jenis-Jenis Tumbuhan Indikator Pencemaran Udara 1. Lumut (Bryophyta) (ex: Cryphaea heteromalla ) 2. Lichen (ex: Lecanora conizaeoides ) 3. Tumbuhan Tingkat Tinggi (seperti pohon, semak dan tanaman) (ex : tembakau)
Penggunaan Tumbuhan Sebagai Indikator Dalam Pemantauan Kualitas Udara Skema Biomonitoring 1. Mengukur akumulasi unsur-unsur kimia dalam jaringan tanaman 2. Tingkat perubahan komunitas 3. Dampak cedera yang terlihat 4. Transplantasi - asli dan standar
5. Induksi enzim sitokrom P450 6. Kenaikan dalam formasi aduk DNA 7. Histopatologi lesi 8. Umpan lamina strip
Metode Pemantauan Biologis 1. Metode Pemantauan aktif 2. Metode pemantauan pasif DAN 1. Pemantauan langsung 2. Pemantauan tidak langsung
Tahap-tahap pemantauan pencemaran udara dengan menggunakan tumbuhan sebagai bioindikator : 1. Lichen dan Bryophyta sebagai indikator Pemetaan Distribusi Transplantasi 2. Tumbuhan Tingkat Tinggi sebagai indikator Pemilihan Lokasi, Pemilihan Spesies Indikator, Periode Sampling, Pengumpulan Sampel, Analisis
Studi Kasus Pemantauan Biologis Terhadap Kualitas Udara di Jalan Ahmad Yani Surabaya dengan Menggunakan Tumbuhan sebagai Bioindikatornya
Latar Belakang Dasar pemilihan Kota Surabaya sebagai lokasi studi kasus adalah dikarenakan Kota Surabaya yang merupakan kota terbesar kedua di Indonesia memiliki tingkat polutan pencemar udara yang cukup tinggi bahkan cenderung meningkat dari tahun ke tahun. Jalan Ahmad Yani merupakan jalan raya yang paling padat di Surabaya, hal ini dilihat dari nilai DS-nya yang berada pada tingkat F.
Rancangan Studi Kasus Tanaman yang digunakan pada studi kasus ini adalah tanaman Bayam dan Bunga Pukul Empat. Variabel-variabel yang diamati yaitu tinggi tanaman, panjang daun, jumlah daun, keliling batang, warna daun serta luka daun yang terlihat.
Lokasi dan Waktu Studi Kasus 1. Di jalan ahmad yani 2. Reaktor rumah tanaman 3. Dilaksanakan selama 5 minggu pemaparan polutan
Kelompok Perlakuan Terdapat 3 kelompok perlakuan yang digolongkan berdasarkan lama dan tingkat pemaparan dari polutan pencemaran udara. Perincian kelompok perlakuan adalah sebagai berikut : Kelompok 1 : diberi pemaparan gas selama 0 jam (kontrol) Kelompok 2 : diberi pemaparan gas selama 7 jam (reaktor rumah tanaman) Kelompok 3 : diberi pemaparan gas selama 24 jam ( Jalan Ahmad Yani)
Konsentrasi Polutan 1. Jalan Ahmad Yani SO 2 = 0,0128 ppm NOx = 0,0125 ppm 2. Reaktor Rumah Tanaman SO 2 = 0,006 ppm NOx = 0,053 ppm
Dari studi kasus diamati bahwa pertumbuhan tanaman bayam dan tanaman bunga pukul empat melambat pada pemaparan 7 jam dan 24 jam dibanding tanaman kontrol. Semakin besar pemaparan polutan maka semakin lambat pula pertumbuhan tanaman. Warna daun dan luka daun pada pemaparan 7 jam dan 24 jam relatif sama dengan tanaman kontrol.
Secara umum hasil studi menunjukkan bahwa kerusakan pada pertumbuhan tanaman akibat pengaruh lingkungan seperti konsentrasi polutan rendah dengan lama pemaparan yang relatif singkat tidak menunjukkan adanya luka yang nyata (kematian dari beberapa atau semua bagian tanaman) namun hanya menunjukkan berupa penurunan pertumbuhan sebagai akibat kelainan fungsi fisiologi
Kesimpulan 1. Komponen udara yang dibutuhkan oleh tumbuhan adalah nitrogen, oksigen, karbondioksida, dan sulfur. Nitrogen dan sulfur diperlukan untuk pertumbuhan dan pembentukan senyawa-senyawa metabolisme, oksigen diperlukan sebagai komponen utama untuk respirasi serta merupakan produk dari proses fotosintesis tumbuhan, sedangkan karbondioksida sebagai bahan baku pembuatan makanan dalam proses fotosintesis.
2. Respon tumbuhan terhadap zat-zat pencemar udara dibagi menjadi dua yaitu respon tumbuhan secara makroskopis dan respon tumbuhan secara mikroskopis. Respon tumbuhan secara makroskopis ditunjukkan oleh adanya kerusakan pada daun (nekrosis, klorosis, dan luka daun), gangguan perkecambahan dan perubahan morfologi (penurunan tingkat pertumbuhan). Sedangkan respon tumbuhan secara mikroskopis ditunjukkan oleh adanya penurunan kadar klorofil, perubahan biokimia dan fisiologi tanaman, kerusakan stomata, penurunan kandungan lemak dan gula, serta penurunan laju fiksasi CO 2.
3. Kriteria tanaman yang dapat digunakan sebagai bioindikator dalam pemantauan pencemaran udara adalah tanaman yang mudah diidentifikasi di lapangan, terdistribusikan secara luas dalam jangkauan geografis emisi yang diprediksi, mudah dalam pengambilan dan ketersediaan sampel selama berulang kali sepanjang tahun untuk menangkap variabilitas temporal/sementara, biaya sampling terjangkau, termasuk biaya dari setiap analisis laboratorium yang dilakukan, analisis laboratorium harus sedemikian rupa memadai sehingga dapat diperoleh analisis statistiknya, memiliki respon yang berbeda yang mampu memprediksi bagaimana spesies atau ekosistem akan merespon stres, mengukur respon dengan akurasi yang dapat diterima dan presisi. Jenis-jenis tumbuhan indikator antara lain adalah dari spesies Bryophyta, Lichen, dan tumbuhan tingkat tinggi.
4. Biomonitoring dengan tumbuhan bioindikator dapat dilakukan dengan 8 skema yaitu antara lain : mengukur akumulasi unsur- unsur kimia dalam jaringan tanaman, tingkat perubahan komunitas, dampak cedera yang terlihat, transplantasi - asli dan standar, induksi enzim sitokrom P450, kenaikan formasi DNA, histopatologi lesi, umpan lamina strip. Sedangkan metode dalam menggunakan tumbuhan sebagai indikator dalam pemantauan pencemaran udara yaitu dengan metode pasif dan metode aktif serta untuk metode pemantauan dapat dilakukan secara langsung maupun tidak langsung. Metode pasif dilakukan dengan mengamati perubahan yang terjadi pada tanaman yang memang tumbuh di daerah lokasi yang diteliti. Sedangkan untuk metode aktif dilakukan dengan meletakkan tumbuhan yang telah diketahui responnya terhadap polusi udara, kemudian diamati perubahannya. Tahap-tahap pemantauan pencemaran udara dengan menggunakan tumbuhan sebagai bioindikator bergantung pada jenis tumbuhan yang digunakan. Apabila menggunakan Lichen dan Bryophyta, pemantauan biologis terhadap pencemaran udara dapat dilakukan dengan pemetaan dan transplantasi. Sedangkan bila menggunakan tumbuhan tingkat tinggi, tahap-tahap yang dilalui sebagai berikut yaitu : pemilihan lokasi yang akan diteliti, pemilihan spesies indikator, menentukan periode sampling, pengumpulan sampel dan yang terakhir adalah analisa data.
Saran Dapat dilakukan penelitian yang serupa dengan disertai analisis laboratorium terhadap kandungan yang ada dalam daun seperti analisa klorofil dan stomata untuk lebih mengetahui jenis kerusakan yang diakibatkan oleh perlakuan pemaparan Dapat dilakukan penelitian lanjutan dengan konsentrasi yang lebih tinggi dan lama pemaparan yang lebih lama untuk lebih mengetahui jenis kerusakan nyata yang diakibatkan oleh perlakuan pemaparan. Penggunaan tumbuhan tumbuhan lainnya dapat dilakukan dalam penelitian ini sehingga dapat menambah literatur dan mengembangkan ilmu di bidang Biomonitoring
Diperlukan pengembangan dalam bidang ilmu rekayasa genetika dimana dimungkinkan untuk menciptakan varietas tumbuhan yang dapat menjadi indikator pencemaran udara tanpa mengalami pengaruh dari faktor-faktor lainnya. Sebaiknya tumbuhan indikator yang digunakan dalam pemantauan pencemaran udara secara aktif adalah tumbuhan yang hidup dalam keadaan kondisi udara ambien yang benar- benar bersih.
SEKIAN DAN TERIMA KASIH