FITOREMEDIASI PHOSFAT PADA LIMBAH CAIR LAUNDRY DENGAN MENGGUNAKAN TUMBUHAN KANGKUNG AIR (Ipomoea aquatica Forsk) ARTIKEL JURNAL Oleh WIW FATRIANA S. SUBANOMO NIM : 431411056 JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN IPA UNIVERSITAS NEGERI GORONTALO TAHUN 2015
FITOREMEDIASI PHOSFAT PADA LIMBAH CAIR LAUNDRY DENGAN MENGGUNAKAN TUMBUHAN KANGKUNG AIR (Ipomoea aquatica Forsk) Wiwi Fatriana S. Subanomo 1, Ramli Utina 2, Novri Y. Kandowangko 2 1) Mahasiswa Jurusan Biologi, 2) Dosen Jurusan Biologi Program Studi Pendidikan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Gorontalo Email: fatrianawiwi@yahoo.co.id ABSTRAK Penelitian ini bertujuan : 1) mengetahui kemampuan akumulasi fosfat pada limbah cair laundry oleh kangkung air sebagai agen fitoremediasi; 2) mengetahui kemampuan kangkung air terhadap peningkatan kualitas limbah cair laundry. Penelitian ini menggunakan metode quasi experiment. Parameter yang diamati adalah konsentrasi fosfat pada organ tanaman (akar, batang dan daun), konsentrasi DO, BOD, suhu dan ph pada limbah cair laundry sebelum dan sesudah ditanami kangkung air selama 27 hari. Data dianalisis secara deskriptif kualitatif. Data penelitian menunjukkan bahwa tumbuhan kangkung air mampu meremediasi fosfat pada limbah cair laundry dan mengakumulasikan fosfat pada organ tanaman rata-rata sebesar 0,1563 ppm pada akar (54,21 %), 0,1160 ppm pada batang (40,24 %) dan 0,0976 ppm pada daun (33,85 %). Selanjutnya tumbuhan kangkung air mampu meningkatkan kualitas limbah cair laoundry ditandai dengan adanya peningkatan konsentrasi Dissolved Oxygen sebesar 75,74 %, dan penurunan konsentrasi Biological Oxygen Demand (BOD 5 ), ph dan suhu masing-masing sebesar 46,19 %, 26,94 % dan 21,88 %. Kata Kunci : Fitoremediasi, Limbah cair laundry, Phosfat, Kangkung air PENDAHULUAN Studi pendahuluan yang sudah dilakukan bahwa pada umumnya usaha laundry yang berada di Kota Gorontalo membuang air limbahnya langsung ke selokan/badan air. Hasil observasi yang dilakukan pada salah satu laundry pada saat pencucian menggunakan volume deterjen yang cukup banyak (± 1000 gr) perharinya dan membuang limbahnya langsung ke selokan tanpa ada penyaringan terlebih dahulu. Apabila kondisi ini berlangsung lama maka akan menyebabkan terjadinya pencemaran perairan dan membahayakan kehidupan biota air. Hal ini disebabkan oleh adanya senyawa Alkyl Benzen Sulfonat (ABS) yang sulit terurai dan buih (foam) dari senyawa polyphosfat yang berlebih, sehingga dapat mengganggu proses pelarutan oksigen (O 2 ) kedalam badan air dan kesuburan yang berlebih di perairan. Phosfat adalah unsur hara yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman secara normal. Phospat pada limbah cair laundry berasal dari Sodium Tripolyphosphate (STPP) yang merupakan salah satu bahan yang kadarnya besar dalam detergen. Jumlah fosfat yang tinggi melebihi kebutuhan menyebabkan pertumbuhan tanaman air secara berlebihan. Selain itu dalam detergen mengandung bahan pencemar yang mengakibatkan penurunan kualitas perairan. Kualitas air limbah detergen dapat dilihat dari parameter ph, oksigen terlarut (DO), BOD, dan suhu. Salah satu upaya pemulihan yang dapat digunakan untuk mengolah limbah terhadap badan air yang tercemar agar tidak berdampak
buruk bagi ekosistem perairan yakni teknologi fitoremediasi dengan pemanfaatan tumbuhan. Pada penelitian ini tumbuhan yang akan dimanfaatkan untuk proses remediasi adalah tumbuhan kangkung air ( Ipomoea aquatica Forsk). Dipilihnya tumbuhan kangkung air karena menurut Hidayat dalam Alfa (2003), kangkung air dapat mengurangi pencemaran limbah roti, tekstil, dan industri obat-obatan karena pada siang hari kangkung air dapat meningkatkan kualitas oksigen terlarut dan menurunkan kandungan CO 2 bebas di perairan tercemar, sehingga tanaman ini dapat digunakan sebagai alternatif untuk mengurangi pencemaran. Tujuan penelitian ini yaitu untuk mengetahui kemampuan akumulasi phosfat oleh Kangkung air ( Ipomoea aquatica Forsk.) sebagai agen fitoremediasi pada limbah cair laundry dan untuk mengetahui kemampuan fitoremediasi menggunakan tumbuhan Kangkung air terhadap peningkatan kualitas limbah cair laundry. phosfat pada organ akar, batang dan daun. Analisis data dilakukan secara deskriptif. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Hasil Penelitian Sampel yang dianalisis yaitu organ tanaman Kangkung air (akar, batang dan daun) dan limbah cair laundry. Hasil analisis awal pada limbah cair laundry sebelum ditanami Kangkung air menunjukkan konsentrasi fosfat yaitu 0,2883 ppm dan hasil analisis akhir konsentrasi fosfat setelah ditanami Kangkung air tidak terdeteksi oleh alat spektrofotometer. Tabel 1. Data hasil pengukuran DO, BOD, ph, suhu dan fosfat pada limbah cair laundry Parameter Satuan Awal Pengamatan Akhir Efisiensi (%) Baku Mutu METODE PENELITIAN Waktu penelitian adalah ± 2 bulan, pada bulan Februari Maret 2015. Penelitian ini terdiri dari 2 tahap. Tahap pertama adalah pemeliharaan kangkung air yang dilaksanakan di Green House Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan IPA Universitas Negeri Gorontalo. Tahap kedua adalah analisis phosfat dilaksanakan di Laboratorium Jurusan Kimia Universitas Negeri Gorontalo. Penelitian ini menggunakan metode quasi experiment (eksperimen semu). Parameter yang diamati pada penelitian ini adalah konsentrasi phosfat yang terakumulasi pada setiap organ tanaman dan pada limbah cair laundry, konsentrasi DO (Dissolved Oxygen), BOD ( Biological Oxygen Demand), suhu dan ph sebelum dan sesudah dilakukan fitoremediasi. Perlakuan fitoremediasi dengan menanam Kangkung air sebanyak 4 individu atau sekitar 100 gr untuk dipelihara selama 27 hari dalam 5 liter limbah cair laundry. Pengukuran phosfat menggunakan Spektrofotometer UV-Vis dari akumulasi DO mg/l 4,74 8,33 75,74 % 6 BOD mg/l 4,33 2,33 46,19 % 3,00 ph - 9,43 6,89 26,94 % 6-8,5 Suhu o C 32 25 21,88 % 30 o C Fosfat mg/l 0,2883-100 % 0,1 Berdasarkan hasil penelitian, kangkung air dapat meningkatkan kadar oksigen terlarut (DO) sebesar 56,9% atau dari rata-rata 4,74 mg/l menjadi 8,33 mg/l. Dan nilai BOD pada awal pengamatan dengan rata-rata 4,33 mg/l menurun menjadi 2,33 mg/l di akhir pengamatan dengan efisiensi penurunan sebesar 46,19 %. Pada penelitian ini, ph limbah cair laundry pada saat di lokasi pengambilan limbah dan persiapan pemeliharaan tanaman adalah 9,43 dan menurun menjadi 6,89 pada akhir pengamatan (hari ke -27). Suhu awal pada saat limbah cair laundry diambil adalah 32 C, pada saat panen menurun menjadi 25 C.
Pembahasan Berdasarkan hasil analisis limbah cair laundry setelah perlakuan fitoremediasi menggunakan Kangkung air selama 27 hari, konsentrasi fosfat yang terkandung dalam limbah tidak lagi terdeteksi disebabkan sensitifitas alat tidak dapat membaca konsentrasi fosfat dalam limbah karena konsentrasi yang kecil. Hal ini menunjukkan bahwa Kangkung air dapat digunakan sebagai agen remediasi karena mampu menyerap dan mengakumulasi fosfat dalam limbah. Berdasarkan hasil penelitian diketahui terjadi penurunan volume limbah sampai pada akhir pengamatan. Menurut Srivastava dalam Hermawati et all. (2005) bahwa faktor yang mempengaruhi absorbsi air adalah konsentrasi media. Semakin banyak zat terlarut konsentrasi semakin meningkat akibatnya ketersediaan air menurun. Air yang diserap tumbuhan sebagian kecil digunakan untuk proses metabolisme dan dipertahankan di dalam sel, namun sebagian besar akan dilepaskan kembali ke atmosfer. Besar akumulasi pada organ tanaman Kangkung air paling banyak adalah pada bagian akar, kemudian diikuti oleh bagian batang dan daun. Hal ini disebabkan Akar merupakan bagian tanaman yang pertama kali berinteraksi secara langsung dengan media melalui rhizosfir. Penyerapan melalui jalur apoplas akar dimana epidermis dan korteks sangat permeabel untuk pergerakan zat terlarut. Dalam jalur apoplas jalannya air dan zat terlarut dapat mengalir dan menyebar tanpa melintasi membran, maka pergerakan masuknya relatif tidak diatur. Dinding sel dari lapisan endodermal sel bertindak sebagai penghalang untuk difusi jalur apoplas ke dalam sistem vaskular. Umumnya sebelum masuknya ion logam dalam xilem, zat terlarut harus masuk melewati jalur simplas akar. Mekanisme penyerapan fosfat melalui jalur simplas yaitu melewati plasma sel satu dan diteruskan ke plasma sel berikutnya. Penyerapan fosfat oleh akar tergantung pada sistem transpor aktif dalam membran sel dan melibatkan ATP sehingga mampu melawan gradien konsentrasi fosfat dalam sel akar. Jika fosfat terdapat dalam jumlah yang berlebihan maka pertumbuhan akar akan melebihi tajuk. Akar tumbuhan berperan sangat baik menyerap fosfat yang terkandung dalam air limbah. Kelebihan fosfat di vakuola tersimpan sebagai endapan polyfosfat dan dalam bentuk inositol heksafosfat (Rompas, dalam Hermawati et all., 2005). Pada penelitian ini, Kangkung air mengalami perubahan warna daun menjadi kekuningan dan gugurnya helaian daun. Dalam kondisi seperti lingkungan yang tercemar limbah detergen, Hermawati et all. (2005) mengemukakan bahwa limbah detergen dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman karena limbah detergen merupakan racun pada tanaman jika dalam jumlah yang banyak, dapat menurunkan berat basah tanaman bahkan menyebabkan kematian tanaman. Perubahan warna daun menjadi kekuningan dapat disebabkan oleh pencemaran bahan organik yang terdapat pada limbah. Limbah detergen selain mengandung unsur-unsur esensial (C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg dan Fe) juga mengandung unsur non esensial (Na, Si, Co dan Se). Limbah cair detergen yang semakin pekat akan meningkatkan jumlah unsur non esensial yang beracun dan dapat menyebabkan gangguan atau keracunan tanaman. Selama pemeliharaan kangkung air pada awal perlakuan sampai hari ke-14 helaian daun gugur dan muncul tunas baru, hal ini bahwa kangkung air telah beradaptasi dengan lingkungannya agar dapat bertahan hidup dalam kondisi ph yang tinggi. Pertumbuhan tunas yang muncul pada ruas atau buku batang kangkung air disebabkan adanya jaringan meristem interkalar pada buku batang serta struktur batang bulat berongga untuk menyimpan oksigen sehingga tetap aktif melakukan pembelahan. Semua polifosfat mengalami hidrolisis membentuk ortofosfat. Perubahan ini bergantung pada suhu. Pada suhu yang mendekati titik didih, perubahan polifosfat menjadi ortofosfat berlangsung cepat. Kecepatan ini meningkat dengan menurunnya nilai ph. Perubahan polifosfat menjadi
ortofosfat pada air limbah yang mengandung bakteri berlangsung lebih cepat dibandingkan dengan perubahan yang terjadi pada air bersih. Menurut Suharjono (2010), bakteri anggota Genus Pseudomonas di kolom air ekosistem sungai yang tercemar deterjen lebih tinggi dibandingkan dengan di ekosistem yang relatif tidak tercemar. Berbagai strain anggota genus tersebut memiliki keunggulan metabolik, sehingga dapat digunakan dalam bioremediasi berbagai pencemar di lingkungan khususnya berperan sangat penting dalam biodegradasi dan mereduksi toksisitas limbah deterjen. Suhu merupakan salah satu faktor yang penting dalam penanganan limbah. Pada suhu yang tinggi oksidasi bahan organik lebih besar. Pada pengukuran suhu awal sebelum perlakuan fitoremediasi suhu limbah cair laundry yaitu 32 0 C, pada suhu ini akan menunjang aktifitas perombak alkyl benzen sulfonate yang sulit terurai. Akibat perombakan ini maka akan menurunya nilai ph. Pada akhir pengamatan suhu menjadi 25 0 C yang merupakan suhu optimal untuk pertumbuhan Kangkung air. Penurunan suhu dipengaruhi bentuk morfologi Kangkung air yang tidak seluruhnya menutupi permukaan media, sehingga oksigen bebas dapat berdifusi dengan media. Difusi oksigen bebas ke dalam media dapat menyebabkan turunnya suhu air limbah. Faktor ph penting dalam fitoremediasi karena berpengaruh pada kelarutan unsur hara yang menyebabkan adanya pertumbuhan bagi tanaman. Ditinjau dari kondisi ph awal limbah yaitu 9,43, maka kondisi tersebut merupakan kondisi ph yang kurang baik bagi tersedianya unsur P. Menurut Foth dalam Hermawati et all (2005), kondisi ph yang baik untuk penyerapan fosfat oleh tanaman antara 6-7. Di bawah atau di atas angka tersebut maka penyerapan unsur P akan terganggu. Dengan adanya perlakuan fitoremediasi menggunakan Kangkung air dapat menurunkan ph menjadi 6,89 pada akhir perlakuan, hal ini baik untuk penyerapan fosfat dan masih dalam kisaran ph untuk pertumbuhan Kangkung air. Penurunan ph disebabkan karena terserapnya unsur-unsur dalam air limbah ke dalam akar tanaman dalam jumlah yang banyak. Secara umum ph air dipengaruhi oleh konsentrasi CO 2 bebas. Fitoplankton dan tanaman air lainnya akan mengambil CO 2 dari air selama proses fotosintesis sehingga mengakibatkan ph air meningkat pada siang hari dan menurun pada malam hari. Penurunan nilai ph limbah detergen dapat disebabkan pelepasan gugus sulfonat dari detergen yang kemudian teroksidasi menjadi sulfat (Suharjono dan Kurniati, dalam Hermawati et all., 2005). Oksigen terlarut merupakan kebutuhan dasar untuk kehidupan tanaman dalam air. Kehidupan tanaman dalam air tergantung dari kemampuan air untuk mempertahankan konsentrasi O 2 minimal yang dibutuhkan untuk kehidupan. Waktu pengambilan data juga mempengaruhi kadar oksigen terlarut, dimana pengambilan data dilakukan pada siang hari. Menurut Connell dan Miller dalam Hermawati et all. (2005), bahwa kadar oksigen terlarut mencapai maksimum pada siang hari dan petang hari serta menurun terus sampai menjelang fajar. Kandungan oksigen terlarut maksimum pada siang hari karena pada saat itu tanaman aktif melakukan fotosintesis sehingga banyak dihasilkan oksigen. Angka BOD adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh bakteri untuk menguraikan (mengoksidasikan) hampir semua zat organik yang terlarut dan sebagian zat-zat organik yang tersuspensi dalam air. Pada penelitian ini, rata-rata konsentrasi BOD limbah cair laundry dari ke tiga wadah yaitu 4,33 mg/l dapat diturunkan sampai 2,33 mg/l. Hal ini menunjukkan pada saat yang bersamaan dengan menggunakan oksigen yang terlarut di dalam air limbah senyawa polutan akan diuraikan oleh mikroba yang ada di rhizosfir. Berdasarkan hasil penelitian, bahwa parameter kualitas limbah cair laundry berupa kadar oksigen terlarut (DO) dan BOD pada awal pengamatan dikategorikan dalam kualitas air tercemar ringan. Hasil pengukuran di akhir pengamatan (hari ke -27) terjadi peningkatan oksigen terlarut (DO) dan penurunan kadar BOD. Pengolahan limbah dengan menanamkan Kangkung air pada limbah cair laundry dapat memperbaiki kualitas limbah cair laundry menjadi tidak tercemar.
Di perairan bentuk unsur fosfat berubah secara terus-menerus, akibat proses dekomposisi dan sintesis antara bentuk organik dan bentuk anorganik yang dilakukan oleh mikroba. Mikroba pelarut fosfat meliputi berbagai jenis mikroba yang dapat mengubah senyawa fosfat tidak terlarut menjadi fosfat terlarut. Menurut Lynch & Poole dalam Raharjo et all., (2007), mikroba pelarut fosfat berperan dalam perubahan fosfat menjadi bentuk terlarut dengan cara : 1) Mengubah kelarutan senyawa fosfat anorganik; 2) mineralisasi senyawa organik dengan melepaskan orthophosphat; 3) mengubah fosfat anorganik yang menyediakan anion ke protoplasma sel (immobilisasi); 4) oksidasi dan reduksi senyawa fosfat anorganik. Pada pembelajaran Biologi di sekolah pada materi pencemaran lingkungan dapat diterapkan pada siswa untuk berpikir kritis dan logis dalam memecahkan persoalan permasalahan lingkungan serta dampaknya. Pengembangan materi yang kontekstual terhadap keadaan lingkungan sekitar, mengajarkan siswa agar dapat menjaga lingkungan dan mengatasi kerusakan lingkungan yang terjadi, salah satunya dampak dari pencemaran limbah detergen. Sehingga mampu memperkaya materi dan informasi mengenai pencemaran lingkungan. Serta mengajarkan pendidikan karakter pada siswa. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa tumbuhan kangkung air (Ipomoea aquatica Forsk) yang dipelihara pada limbah cair laundry mampu meremediasi fosfat dan mengakumulasikannya pada akar, batang dan daun. Rerata akumulasi fosfat pada akar tumbuhan Kangkung air yaitu 0,1563 ppm atau sekitar 54,21 %, kemudian diikuti oleh bagian batang 0,1160 ppm atau sekitar 40,23 % dan bagian daun sebesar 0,0976 ppm atau sekitar 33,85 %. Fitoremediasi menggunakan Kangkung air dapat memperbaiki kualitas limbah cair laundry dengan menurunkan parameter suhu, ph, dan BOD serta meningkatkan oksigen terlarut sehingga mampu meningkatkan kualitas perairan yang tercemar limbah laundry. SARAN Untuk mengatasi perairan yang tercemar fosfat dalam konsentrasi tinggi akibat kegiatan industri maupun pembuangan penduduk dapat menggunakan tumbuhan kangkung air. Kangkung air yang digunakan sebagai agen fitoremediasi tidak layak untuk dikonsumsi apabila melebihi batas yang ditetapkan. Bagi yang ingin melanjutkan penelitian ini, perlu dikembangkan dengan perlakuan variasi konsentrasi fosfat dan efisiensi waktu untuk mengetahui akumulasi tiap harinya oleh tanaman terhadap konsentrasi fosfat. DAFTAR PUSTAKA Alfa, D.F. 2003. Kemampuan genjer, kangkung air, dan selada air untuk menurunkan konsentrasi logam timbal (Pb) di dalam air [skripsi]. Bogor : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, IPB. Gardner, F. P., R. B. Pearce, R. L. Mitchell. 1991. Fisiologi Tanaman Budidaya. Terjemahan Herawati Susilo. p : 151-153. UI-Press, Jakarta. Hermawati, E., Wiryanto, dan Solichatun. 2005. Fitoremediasi limbah detergen menggunakan kayu apu ( Pistia stratiotes L. ) dan genjer ( Limnocharis flava L). BioSMART. Vol: 7 (2): 115 124 ISSN: 1411-321X. Stefhany, C.A., M. Sutisna, dan K. Pharmawati. 2013. Fitoremediasi phospat dengan menggunakan tumbuhan eceng gondok (Eichornia crassipes) pada limbah cair indrusti kecil pencucian pakaian (laundry). Reka Lingkungan. Vol: 1 (1) : 1 11.