Fitoremediasi Air Terkontaminasi Nikel dengan Menggunakan Tanaman Ki Ambang (Salvinia molesta) Nama Mahasiswa : Teguh Widiarso NRP : 1507 100 001 Jurusan Dosen Pembimbing : Biologi FMIPA-ITS : Aunurohim, S.Si, DEA Tutik Nurhidayati, S.Si, M.Si ABSTRAK Telah dilakukan penelitian tentang fitoremediasi air terkontaminasi nikel dengan menggunakan tanaman Ki Ambang (Salvinia molesta). Studi terdahulu oleh Srivastav (1994), menunjukkan bahwa Salvinia molesta mampu mengurangi kandungan Nikel dalam media fitoremediasi dengan prosentase penurunan ion logam nikel dalam media fitoremediasi mencapai 56-96 % dalam waktu 14 hari. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui besarnya akumulasi Ni pada organ akar dan non akar (batang dan daun) pada Salvinia molesta dan nilai Faktor Transfer (FT). Media fitoremediasi berupa larutan NiCl 2 dengan konsentrasi 0, 3 dan 6 mg/l dimasukkan dalam 3 bak dengan volume masing-masing bak sebanyak 2,5 liter. Salvinia molesta yang digunakan sebanyak 140 gram berat basah untuk masing-masing bak perlakuan. Pengukuran konsentrasi Ni dalam tanaman dan media dilakukan pada hari ke 0, 6 dan 12 menggunakan AAS. Data konsentrasi Ni pada tanaman dan media digunakan untuk menghitung Faktor Transfer (FT) yang kemudian dianalisa secara deskriptif kuantitatif. Hasil penelitian menunjukkan bahwa akumulasi Ni di organ akar lebih tinggi daripada di organ non akar (batang dan daun). Hasil pengukuran konsentrasi Ni pada organ akar pada hari ke-0, 6 dan 12 untuk kontrol adalah 0,04; 0,03 dan 0,05 mg/kg, konsentrasi NiCl 2 3 mg/l sebesar 0,15; 1,38 dan 2,3 dan konsentrasi NiCl 2 6 mg/l sebesar 0,13; 2,63 dan 5,13 mg/kg. Sedangkan pada organ non akar untuk kontrol sebesar 0,02; 0,07 dan 0,04 mg/kg, konsentrasi NiCl 2 sebesar 0,15; 0,59 dan 1,09 mg/kg dan konsentrasi NiCl 2 6 mg/l sebesar 0,13; 0,98 dan 4,3 mg/kg. Nilai Faktor Transfer (FT) tertinggi diperoleh pada hari ke-12 pemaparan untuk konsentrasi NiCl 2 3 mg/l yaitu sebesar 4,75 l/kg, sehingga Salvinia molesta dapat dikategorikan sebagai metal accumulator species. Kata kunci :Fitoremediasi, Ni, Air terkontaminasi Nikel, Ki Ambang (Salvinia molesta), Faktor Transfer (FT) 1
2 ABSTRACT The research of phytoremediation of nickel contaminated water by giant Salvinia (Salvinia molesta) has been worked. Preliminary study by Srivastav (1994), showed that Salvinia molesta able to reduce the content of Ni with percentage of nickel removal 56-96 % for 14 days. This study aims to examine more information about the capability of Salvinia molesta root organs and non root organs to accumulate Ni and the value of Transfer Factor (TF). Phytoremediation medium is NiCl 2 solution with consentration 0, 3 and 6 mg/l added in the 3 vessels and volume each vessels 2,5 liter. Salvinia molesta used as much as 140 grams of fresh weight to each vessels. Measuring the concentration of nickel in plants and the media performed on days 0, 6 and 12 using AAS. Furthermore, Ni concentration data used to calculate the Transfer Factor analyzed descriptively and quantitatively. The results showed that Ni accumulation in root organs is higher than non root organs. The amount of Ni accumulation in root organs, respectively during the exposure period 0, 6 and 12 days for control, NiCl 2 consentration 3 mg/l and 6 mg/l continued 0,04; 0,03 and 0,05 mg/kg, consentration 3 mg/l continued 0,15; 1,38 and 2,3 mg/kg and consentration 6 mg/l continued 0,13; 2,63; 5,13 mg/kg. While the non root organs (stems and leaves) for control continued 0,02; 0,07 and 0,04 mg/kg, consentration 3 mg/l continued 0,15; 0,59 and 1,09 mg/kg and consentration 6 mg/l continued 0,13; 0,98 and 4,3 mg/kg. Value of Transfer Factor (TF) obtained at the highest exposure time of 12 days for NiCl 2 consentration 3 mg/l is 4,75 l/kg so that Salvinia molesta categorized as a metal accumulator species. Keyword : Phytoremediation, Nickel, Nickel Contaminated Water, Giant Salvinia (Salvinia molesta), Transfer Factor (TF) PENDAHULUAN Air merupakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui, tetapi air akan dapat dengan mudah terkontaminasi oleh aktivitas manusia. Air banyak digunakan oleh manusia untuk tujuan bermacammacam sehingga dengan mudah dapat tercemar. Beberapa bahan pencemar seperti bahan mikrobiologi (bakteri, virus, parasit), bahan organik (pestisida, deterjen) dan beberapa bahan inorganik (garam, asam, logam), serta beberapa bahan kimia lainnya sudah banyak ditemukan dalam air yang kita pergunakan ( Darmono, 2001 ). Air sering tercemar oleh komponen-komponen anorganik antara lain berbagai logam berat yang berbahaya. Beberapa logam berat tersebut banyak digunakan dalam berbagai keperluan sehari-hari, secara langsung maupun tidak langsung dapat mencemari lingkungan dan apabila sudah melebihi batas yang ditentukan akan berbahaya bagi kehidupan. Logam-logam berat yang berbahaya yang sering mencemari lingkungan antara lain merkuri (Hg), timbal (Pb), arsenik (As), kadmium (Cd), kromium (Cr), dan nikel (Ni). Logamlogam berat tersebut diketahui dapat terakumulasi di dalam tubuh suatu mikroorganisme, dan tetap tinggal dalam jangka waktu lama sebagai racun (Darmono, 2001). Salah satu logam berat yang mencemari air adalah nikel. Nikel dapat mencemari air tanah maupun air permukaan baik perairan laut maupun darat seperti sungai, danau dan waduk. Di
3 perairan, nikel ditemukan dalam bentuk koloid. Garam-garam nikel misalnya nikel amonium sulfat, nikel nitrat, dan nikel klorida bersifat larut dalam air. Pada kondisi aerob dan ph kurang dari 9, nikel membentuk senyawa kompleks dengan hidroksida, karbonat, dan sulfat dan selanjutnya mengalami presipitasi. Demikian juga pada kondisi anaerob, nikel bersifat tidak larut. Di muara sungai, nikel menunjukkan konsentrasi yang semakin meningkat seiring dengan meningkatnya kekeruhan. Peningkatan konsentrasi nikel terlarut pada tingkat kekeruhan yang tinggi terjadi karena proses desorpsi dari partikelpartikel yang ada di muara sungai dan proses resuspensi (Darmono, 1995). Sumber pencemaran nikel di perairan berasal dari limbah industri pelapisan nikel (electroplating), industri kertas, industri pupuk dan industri baja, limbah rumah tangga dan pupuk pertanian (Kartika, 2010). Limbah industri ini mengandung senyawa nikel berbahaya seperti NiSO 4 dan NiCl 2 (Kartika, 2010). Untuk industri pelapisan nikel, logam berat yang terkandung dalam limbah cairnya adalah logam Ni (nikel). Walaupun jumlah limbah yang dihasilkan tidak sebanyak limbah dari industri lain, namun karena sifatnya yang sangat beracun maka limbah ini sangat berbahaya bagi manusia serta dapat mengancam kehidupan biota disekitarnya, maka sebelum dibuang ke luar pabrik harus diolah terlebih dahulu. Sebagai gambaran dapat disebutkan komposisi bahan kimia berbahaya yang ada dalam air buangan dari industri pelapisan logam di Ngunut, Tulungagung pada tahun 2002 misalnya tembaga 31,85 ppm, nikel 63,1 ppm, krom 0,06 ppm, Fe 64,44 ppm dan ph 3,3 (Palar, 2004). Berbagai jenis pupuk pertanian baik organik maupun anorganik juga mengandung logam berat termasuk nikel. Kadar logam berat pada pupuk P, pupuk N, pupuk kandang dan kompos berturutturut 7-225 ppm, 227 ppm, 1,1-27 ppm, dan 1,3-2,24 ppm. Pupuk organik dan kompos dibuat dari bahan organik seperti bahan hijau tanaman, sampah kota dan lain-lain. Pupuk organik yang berasal dari sampah kota dapat tercemar limbah B3 atau logam berat karena berbagai macam limbah rumah tangga dan sampah kota yang terdiri atas sisa sayur-sayuran tercampur dengan baterai bekas, kaleng, seng, aluminium foil, yang tercemar B3. Pupuk pertanian dengan kandungan nikel ini bisa mencemari air tanah dan sungai di sekitar areal pertanian (Setyorini, 2003). Untuk melindungi kehidupan organisme akuatik, kadar Ni sebaiknya tidak melebihi 0.025 mg/l (Moore, 1991 dalam Effendi, 2003). Agar tidak mencemari lingkungan, limbah yang akan dibuang kadar logamnya tidak boleh melewati batas kadar maksimum yang diperbolehkan oleh regulasi pemerintah (KEP-51/ MEN LH/10/1995 tentang Baku Mutu Limbah Cair bagi Kegiatan Industri). Kadar maksimum Cr, Cu, Fe, dan Ni dalam limbah industri yang diperbolehkan berturut-turut adalah 0.5 mg/l, 2 mg/l, 5 mg/l, dan 2 mg/l. Selain terkandung dalam limbah industri dan pupuk pertanian, nikel juga telah mencemari air tanah dan perairan darat seperti sungai. Seperti yang dilaporkan oleh Simon, (2007), bahwa air sungai porong mengandung logam berat nikel sebesar 0,31-0,861 ppm. Kadar nikel sebesar ini telah melampaui baku mutu kualitas air sungai menurut UU nomor 20 tahun 1990 untuk air golongan D yaitu sebesar 0,5 mg/l. Kandungan nikel yang tinggi di Sungai porong disebabkan banyaknya limbah berbagai macam pabrik
4 yang dibuang langsung ke badan air Sungai porong tanpa diakukan pengolahan terlebih dulu agar memenuhi baku mutu limbah industri berdasarkan KEP/MENH/10/1995 tentang baku mutu limbah industri. Pencemaran nikel juga dilaporkan terjadi pada mata air di Bedugul, Bali dengan kadar 0,036 mg/l. Tercemarnya mata air karena nikel ini karena pemakaian pupuk anorganik dan organik untuk pertanian yang mengandung logam berat termasuk nikel (Arthana, 2007). Salah satu alternatif pengolahan air terkontaminasi logam berat, khususnya untuk mereduksi kandungan logam berat dalam air tercemar logam berat adalah fitoremediasi dengan tanaman Salvinia molesta. Ki Ambang (Salvinia molesta) merupakan salah satu tanaman yang berpotensi menjadi fitoremediator logam berat dalam pengolahan limbah dan air buangan (Choudary et al, 2008). Dengan memanfaatkan sifat pertumbuhannya yang cepat serta bentuk akar yang panjang, berbulu halus dan masuk ke dalam air diharapkan tanaman tersebut dapat dimanfaatkan untuk penyerapan logam berat di perairan (Yudhanegara, 2005). Pemilihan Salvinia molesta sebagai tanaman fitoremediator pada penelitian ini didasarkan pada pertimbangan bahwa Salvinia molesta mampu tumbuh pada perairan dengan kadar nutrisi yang rendah (Room and Julien, 2009). Selain itu secara morfologi Salvinia molesta memiliki diameter daun yang relatif kecil (rata-rata 2-4 cm) tetapi memiliki perakaran yang lebat dan panjang (Oliver, 1993). Berdasarkan hal tersebut diharapkan Salvinia molesta dapat secara aktif menyerap polutan, namun tidak menghalangi penetrasi cahaya ke dalam perairan. METODOLOGI Penelitian ini dilakukan mulai tanggal 26 Februari sampai 14 Maret 2011 di Desa Sidorejo, Kecamatan Kauman, Kabupaten Tulungagung. Sampel tanaman Ki Ambang (Salvinia molesta) diperoleh dari areal persawahan di Desa Sidorejo, Kecamatan Kauman, Kabupaten Tulungagung. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah bak fitoremediasi, AAS (Atomic Absorbtion Spectrofotometer), GPS (Global Positioning System) dan Timbangan analitik. Sedangkan bahan-bahan yang diperlukan dalam penelitian ini adalah nikel klorida (NiCl 2.6H 2 O) sebagai sumber nikel dalam air terkontaminasi nikel, Ki Ambang (Salvinia molesta) dan aquades. Sampel Salvinia molesta dikondisikan pada bak aklimatisasi selama 5 hari yang berisi aquades dengan diameter bak 50 cm dan tinggi 22 cm sebelum digunakan dalam penelitian. Salvinia molesta yang digunakan untuk perlakuan dipilih yang mempunyai ukuran relatif sama yaitu dengan panjang daun 1-2 cm dan panjang akar 3-6 cm. Salvinia molesta yang digunakan untuk perlakuan sebanyak 140 gram berat basah untuk masing-masing bak fitoremediasi. Air terkontaminasi nikel yang digunakan adalah larutan nikel klorida (NiCl 2.6H 2 O). Larutan stok nikel klorida dengan konsentrasi 1000 mg/l dibuat dengan melarutkan sejumlah NiCl 2.6H 2 O dalam aquades. Larutan NiCl 2.6H 2 O dengan konsentrasi berbeda dibuat dengan pengenceran larutan stok dengan aquades. Konsentrasi Larutan Nikel klorida (NiCl 2.6H 2 O) yang digunakan yaitu 0, 3 dan 6 mg/l. Volume air terkontaminasi nikel yang digunakan mengacu pada
5 penelitian Abida (2010) yaitu sebanyak 2,5 liter untuk setiap bak fitoremediasi. Jumlah ulangan yang dilakukan sebanyak 2 kali. Pengukuran Ni dalam air dan tumbuhan dilakukan setelah proses fitoremediasi. Sampel air yang akan diambil untuk pengujian mengacu pada penelitian Panjaitan (2009) yaitu sebanyak 100 ml untuk setiap perlakuan dari masing-masing bak fitoremediator. Sampel Salvinia molesta yang akan digunakan untuk pengujian mengacu pada penelitian Panjaitan (2009) yaitu sebanyak 5 gram untuk sampel akar dan 5 gram untuk sampel non akar (batang dan daun). Pengukuran kadar Ni yaitu pada hari ke 0, 6 dan 12. Kemudian masing-masing sampel diujikan kadar Ni-nya dengan AAS (Atomic Absorbtion Spectrofotometer). Analisa data yang digunakan dalam penelitian ini bersifat deskriptif kuantitatif. Pada penelitian ini akan dihitung nilai faktor transfer Ni dari air ke dalam tanaman dengan rumus: HASIL DAN PEMBAHASAN Penyerapan Ni oleh Salvinia molesta dapat menurunkan konsentrasi Nikel dalam air terkontaminasi Nikel. Konsentrasi nikel dalam air terkontaminasi nikel tertera dalam tabel berikut ini. a (mg/l) t Kontrol 3 mg/l 6 mg/l 0 0,11 3,15 5,9 6 0,108 2,19 4,22 12 0,105 0,83 2,36 Dan untuk lebih detailnya ditampilkan dalam bentuk grafik di bawah ini Kadar Ni (mg/l) 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Rata-rata penurunan konsentrasi Ni pada air terkontaminasi nikel selama rentang waktu pemaparan Kontrol Konsentra si NiCl2 3 mg/l Konsentra si NiCl2 6 mg/l 0 6 12 Waktu pemaparan (hari) Konsentrasi Ni pada media fitoremediasi terus menurun kecuali pada kontrol. Hal ini sesuai dengan pernyataan dari Charlena (2004) yang menyebutkan bahwa akan terjadi penurunan konsentrasi logam berat pada media setelah fitoremediasi dibandingkan dengan sebelum dilakukan fitoremediasi. Nilai konsentrasi Ni terendah pada kontrol, konsentrasi NiCl 2 3 mg/l dan 6 mg/l berturut-turut adalah terjadi pada hari ke- 12 yaitu 0,105; 0,83 dan 2,36 mg/l. Penurunan konsentrasi Ni dalam media air terkontaminasi nikel ini menunjukkan bahwa telah terjadi pemindahan logam dari air ke tanaman, antara lain melalui mekanisme akumulasi dalam tanaman. Nilai akumulasi Ni pada Salvinia molesta meningkat seiring dengan bertambahnya lama waktu pemaparan. Hal ini sesuai dengan penelitian dari Shutes (1993) bahwa jangka waktu yang lama dapat meningkatkan kandungan Ni dalam tanaman yang sedang tumbuh. Berikut ini adalah Tabel akumulasi Ni pada Salvinia molesta pada rentang waktu 12 hari pemaparan.