BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah Mikroorganisme banyak ditemukan di lingkungan perairan, di antaranya di ekosistem perairan rawa. Perairan rawa merupakan perairan tawar yang menggenang (lentik) yaitu suatu bentuk ekosistem perairan dengan aliran atau arus air tidak memegang peranan penting. Pengertian rawa menurut Peraturan Pemerintah No. 73 tahun 2013 adalah wadah air beserta air dan daya air yang terkandung di dalamnya, tergenang secara terus menerus atau musiman, terbentuk secara alami di lahan yang relatif datar atau cekung dengan endapan mineral atau gambut dan ditumbuhi vegetasi, yang merupakan suatu ekosistem. Rawa berfungsi sebagai penampungan air hujan, irigasi persawahan dan sebagai budidaya ikan. Beberapa rawa yang terbentuk secara buatan digunakan untuk tempat wisata yang dilengkapi dengan warung apung yang didirikan di tengah-tengah perairan guna menarik pengunjung. Permasalahan yang muncul dari kegiatan ini adalah terjadinya pencemaran perairan rawa akibat masuknya bahan pencemar yang dapat berupa gas, bahan-bahan terlarut dan partikulat (padatan). Sumber pencemar dapat berasal dari rawa itu sendiri, seperti limbah dari warung apung terutama limbah air sabun atau deterjen dan sisa makanan maupun dari luar rawa, limpasan pertanian dan limbah domestik. Pada umumnya, bahan pencemar masuk ke perairan melalui limpasan pertanian dan limbah domestik yaitu masuk bersama aliran air yang mengalir masuk ke dalam perairan, yang kemudian akan mengendap di dasar 1
2 perairan. Hal ini mengakibatkan terjadinya sedimentasi (pendangkalan) pada perairan tersebut. Material yang ditransportasikan dalam peristiwa sedimentasi disebut dengan sedimen. Sedimen perairan mengandung unsur hara atau nutrien yang tinggi dan sangat dibutuhkan oleh tumbuhan, yang berasal dari endapan limbah organik dan anorganik yang masuk ke perairan. Hal ini mengakibatkan perairan tersebut menjadi perairan yang subur, sehingga di perairan tersebut banyak dijumpai tanaman yang tumbuh subur seperti enceng gondok, bayam duri, kangkung, padi, teratai dan tanaman air lainnya. Selain itu, perairan yang subur juga menyebabkan terjadinya algae bloom. Algae bloom merupakan suatu peristiwa meledaknya populasi alga pada suatu ekosistem air dan kebanyakan terjadi di ekosistem air tawar. Peristiwa ini diakibatkan oleh salah satu atau beberapa jenis fitoplankton yang memiliki pigmen warna misalkan biru, hijau atau merah. Hal ini jika dibiarkan secara terus-menerus atau tidak segera ditangani akan menyebabkan ikan atau organisme lainnya yang berada di perairan tersebut mengalami kematian. Kematian ini disebabkan oleh kekurangan zat makanan, oksigen dan cahaya matahari, karena alga yang hidup di permukaan air akan menghalangi sinar matahari yang masuk ke dasar perairan dan meskipun alga memiliki klorofil dan menghasilkan oksigen, namun alga tidak menginjeksikan oksigen ke dalam air, tetapi melepaskannya ke udara karena posisinya yang mengambang di permukaan perairan. Algae bloom terjadi karena kandungan nitrat dan fosfat yang tinggi di perairan. Nitrat merupakan bentuk utama nitrogen di perairan alami dan merupakan
3 nutrien utama bagi pertumbuhan tanaman dan alga. Senyawa ini dihasilkan dari proses oksidasi sempurna senyawa nitrogen di perairan. Selain itu, limbah domestik dan limbah dari pertanian seperti penggunaan pupuk, juga menyebakan kandungan nitrat di perairan tinggi. Hal ini menyebabkan terjadinya eutrofikasi (kesuburan) perairan. Menurut Mason (1993) eutrofikasi merupakan pengayaan (enrichment) air dengan adanya nutrien (nitrogen dan fosfor) yang berupa bahan anorganik dan sangat dibutuhkan oleh tumbuhan dan dapat mengakibatkan terjadinya peningkatan produktivitas primer perairan. Selain itu, terdapatnya nitrat di perairan yang tinggi juga menyebabkan kualitas air menurun, menurunkan oksigen terlarut, penurunan populasi ikan dan bau busuk. Sedimen mengandung populasi mikroorganisme yang melimpah dengan keanekaragaman yang tinggi (Bisset et al., 2007). Sedimen dan tanah mewakili habitat mikroorganisme yang paling komplek di bumi. Beberapa kelompok fisiologi mikroorganisme sedimen antara lain kelompok mikroorganisme aerob, aerob fakultatif, metanogen, homoasetonogen, pereduksi sulfat, denitrifikasi, pereduksi besi dan fermentatif (Madigan et al., 2006). Pada danau atau kolam dangkal, seringkali juga ditemukan bakteri fotosintetik di permukaan sedimen (Atlas and Bartha, 1993). Diperkirakan, bakteri denitrifikasi dapat diisolasi dari sedimen perairan. Bakteri denitrifikasi merupakan bakteri pereduksi nitrat yang mempunyai kemampuan untuk mereduksi nitrat yang terdapat di sedimen perairan, sehingga kadar nitrat dapat berkurang dan sesuai dengan baku mutu yang ditetapkan. Bakteri ini mereduksi nitrat dalam keadaan anaerob (tidak ada oksigen). Untuk mengetahui
4 suatu bakteri itu merupakan bakteri denitrifikasi, dapat dilakukan melalui uji biokimia yaitu uji reduksi nitrat dan uji oksidatif/fermentatif. Karakterisasi bakteri dapat dilakukan melalui identifikasi dengan 16S rrna, karena gen 16S rrna terdapat hampir di semua prokariot. Fungsi dari gen 16S rrna ini relatif konstan dan tidak berubah dalam jangka waktu yang sangat lama atau dengan kata lain laju mutasinya sangat kecil sehingga relevan bila digunakan sebagai objek penelitian (Janda and Abbott, 2007). Penelitian ini dilakukan untuk mengisolasi, mengkarakterisasi dan mengidentifikasi bakteri denitrifikasi di sedimen perairan Rawa Jombor, yang sedang mengalami permasalahan karena sedimentasi dan eutrofikasi. Ditemukan dan diketahuinya jenis-jenis bakteri denitrifikasi sangat dibutuhkan untuk mendukung perbaikan kualitas perairan tersebut. Hal ini dikarenakan, bakteri tersebut diharapkan dapat mengurangi kandungan nitrat yang tinggi atau berlebihan pada perairan, sehingga dapat mencegah terjadinya eutrofikasi pada perairan tersebut. B. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang tersebut di atas, maka dapat dibuat rumusan masalah sebagai berikut : 1. Spesies bakteri denitrifikasi apa sajakah yang ditemukan di sedimen perairan Rawa Jombor berdasarkan karakterisasi dan analisis sekuen gen 16S rrna? 2. Bagaimanakah status trofik perairan Rawa Jombor berdasarkan parameter lingkungan nitrogen total, fosfor total dan kecerahan?
5 C. Tujuan Penelitian Berdasarkan permasalahan di atas, dapat dirumuskan tujuan penelitian sebagai berikut : 1. Mengetahui spesies bakteri denitrifikan pada sedimen perairan Rawa Jombor berdasarkan karakterisasi dan analisis sekuen gen 16S rrna. 2. Mengetahui status trofik perairan Rawa Jombor berdasarkan parameter lingkungan nitrogen, fosfor dan kecerahan. D. Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah : 1. Menambah informasi ilmiah, pengetahuan serta gambaran kepada penulis dan masyarakat luas terutama mengenai jenis bakteri denitrifikasi yang terdapat pada sedimen serta karakteristik dan peranannya dalam mereduksi nitrat di perairan, serta memberikan informasi mengenai jenis-jenis bakteri denitrifikasi pada sedimen Perairan Rawa Jombor. Hal ini penting terkait adanya upaya pencegahan terjadinya eutrofikasi dan sedimentasi pada perairan tawar khususnya perairan yang menggenang (perairan lentik). 2. Memberikan informasi mengenai status trofik perairan Rawa Jombor Klaten. Hal ini penting terkait dengan upaya menjaga dan memperbaiki kualitas air di perairan tersebut.