RHIZOFILTRASI KROMIUM DAN KERAGAMAN RHIZOBAKTERI PADA TANAMAN AIR

RHIZOFILTRASI KROMIUM DAN KERAGAMAN RHIZOBAKTERI PADA TANAMAN AIR

Diajukan untuk memenuhi tugas matakuliah Mikrobiologi Lingkungan

Disusun oleh :

                                         Fuji Hardiani                      140410100035

Hana HunafaHidayat        140410100036

                                         Irpan Fauzi                         140410100036

                                        Nurina Kurnianingsiwi A.  140410100033                                          

                                        Puput Febrianto                   140410100103

UNIVERSITAS PADJADJARAN  FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN BIOLOGI

JATINANGOR 2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kemajuan dalam bidang industri di Indonesia meningkat dari tahun ke tahun. Peningkatan ini memberikan berbagai dampak positif yaitu terbukanya lapangan kerja, membaiknya sarana transportasi dan komunikasi serta meningkatnya taraf sosial ekonomi masyarakat. Suatu kenyataan yang perlu disadari bahwa perkembangan kegiatan industri secara umum juga merupakan sektor yang sangat potensial sebagai sumber pencemaran yang akan merugikan bagi kesehatan dan lingkungan (Assegaf, 1993).

Perkembangan bidang industri dimasa kini sebenarnya memerlukan tindakan penanggulangan limbah buangan terhadap hasil buangan dari produk pabriknya yang pada umumnya mengandung bahan-bahan sisa yang berupa logam berat sering bersifat toksik dan mempunyai dampak buruk terhadap kesehatan manusia, namun hal tersebut pada masa kini belum begitu diperhatikan , maka dari itulah disadari bahwa limbah buangan pabrik tersebut harus dapat ditanggulangi. Salah satu cara menanggulanginya adalah dengan memanfaatkan cara fitoremediasi tumbuhan.

Tanaman air yang seringkali menjadi gulma telah banyak dimanfaatkan dalam remediasi pencemaran logam berat dalam lingkungan perairan (Smits,2005). Proses akumulasi logam berat oleh tanaman dapat berlangsung padanya. Bakteri tersebut dapat berperan dalam meningkatkan penerapan logam oleh tanaman, menghambat penyerapan, membantu menstimulasi produksi metal transport protein dalam tanaman dan meningkatkan biomassa akar tanaman (Stout dan Klaus, 2005). rhizobakteri juga menjadi penelitian lebih lanjut karena merasa penting mengetahui keberadaan suatu komunitas rhizobakteri pada tanaman air  sebagai pertimbangan teknologi biremediasi lingkungan perairan yang tercemar logam berat.

1.2 Identifikasi Masalah

1.      Apakah didapatkan bakteri yang resisten terhadap paparan logam berat yang diujikan terhadap empat jenis tanaman yaitu (Pistiastratioes, Eichorniacrassipes, Lemna minor, dan Salvinia sp)

2.      Bakteri apa sajakah yang didapatkan dari hasil paparan logam berat yang diujikan terhadap empat jenis tanaman yaitu (Pistiastratioes, Eichorniacrassipes, Lemna minor, dan Salvinia sp)

BAB II

Tinjauan Pustaka

2.1 Limbah

Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik(rumah tangga), yang lebih dikenal sebagai sampah, yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis. Bila ditinjau secara kimiawi, limbah ini terdiri dari bahan kimia Senyawa organik dan Senyawa anorganik. Dengan konsentrasi dan kuantitas tertentu, kehadiran limbah dapat berdampak negatif terhadap lingkungan terutama bagi kesehatan manusia, sehingga perlu dilakukan penanganan terhadap limbah. Tingkat bahaya keracunan yang ditimbulkan oleh limbah tergantung pada jenis dan karakteristik limbah ( Sulaiman, 2011).

Limbah cair adalah sisa dari suatu hasil usaha atau kegiatan yang berwujud cair (PP 82 thn 2001). Jenis-jenis limbah cair dapat digolongkan berdasarkan pada :

a. Sifat Fisika dan Sifat Agregat . Keasaman sebagai salah satu contoh sifat limbah dapat diukur dengan

menggunakan metoda Titrimetrik

b. Parameter Logam, contohnya Arsenik (As) dengan metoda SSA

c. Anorganik non Metalik contohnya Amonia (NH3-N) dengan metoda Biru Indofenol

d. Organik Agregat contohnya Biological Oxygen Demand (BOD)

e. Mikroorganisme contohnya E Coli dengan metoda MPN

f. Sifat Khusus contohnya Asam Borat (H3 BO3) dengan metoda Titrimetrik

g. Air Laut contohnya Tembaga (Cu) dengan metoda SPR-IDA-SSA

Limbah cair bersumber dari pabrik yang biasanya banyak menggunakan air dalam sistem prosesnya. Di samping itu ada pula bahan baku mengandung air sehingga dalam proses pengolahannya air harus dibuang. Air terikut dalam proses pengolahan kemudian dibuang misalnya ketika dipergunakan untuk pencuci suatu bahan sebelum diproses lanjut. Air ditambah bahan kimia tertentu kemudian diproses dan setelah itu dibuang. Semua jenis perlakuan ini mengakibatkan buangan air (Sulaiman, 2011).

Suatu limbah digolongkan sebagai limbah B3 bila mengandung bahan berbahaya atau beracun yang sifat dan konsentrasinya, baik langsung maupun tidak langsung, dapat merusak atau mencemarkan lingkungan hidup atau membahayakan kesehatan manusia.Yang termasuk limbah B3 antara lain adalah bahan baku yang berbahaya dan beracun yang tidak digunakan lagi karena rusak, sisa kemasan, tumpahan, sisa proses, dan oli bekas kapal yang memerlukan penanganan dan pengolahan khusus. Bahan-bahan ini termasuk limbah B3 bila memiliki salah satu atau lebih karakteristik berikut: mudah meledak, mudah terbakar, bersifat reaktif, beracun, menyebabkan infeksi, bersifat korosif, dan lain-lain, yang bila diuji dengan toksikologi dapat diketahui termasuk limbah B3 (Sulaiman, 2011).

2.2 Logam Berat

Logam merupakan senyawa kimia yang sangat berpotensi menimbulkanmasalah pencemaran lingkungan. Berdasarkan sudut pandang toksikologi, logamdapat dibagi dua, yaitu:

1). Logam esensial, keberadaannya dalam jumlah tertentu sangat dibutuhkan oleh organisme hidup,  namun dalam jumlah yang berlebihan dapat menimbulkan efek racun. Contohnya antara lain Zn, Cu, Fe, Co, dan Mn.

2). Logam non esensial atau beracun, keberadaannya dalam tubuh masih belum diketahui manfaatnya atau dapat bersifat racun, seperti Hg, Cd, Pb, Cr, dan lain sebagainya

(Ilhan, 2004)

Logam berat dalam limbah industri merupakan bahan pencemar lingkunganyang mendapatkan perhatian global. Salah satu upaya untuk mengatasi masalahtersebut adalah memanfaatkan tanaman untuk menyerap logamatau dikenal sebagai fitoremediasi.

2.3 Fitoremediasi

Menurut Cunningham et al. (1996) fitoremediasi adalah penggunaan tanaman dan mikroorganisma terkait, untuk mendegradasi, menyerap atau membuat kontaminan pada tanah dan/atau air tanah menjadi tidak berbahaya. Pada dasarnya fitoremediasi memanfaatkan inisiatif manusia untuk mempercepat proses peluruhan secara alamiah sebuah area yang terkontaminasi, dan dengan demikian merupakan penghubung antara sebuah teknologi buatan manusia dengan proses alamiah. Oleh karena fitoremediasi tergantung pada hubungan yang sinergis, dan alamiah antara tanaman, mikroorganisma dan lingkungannya, maka dia tidak membutuhkan teknologi yang sangat intensif, atau drastis, seperti pengerukan tanah. Dalam hal ini intervensi manusia masih diperbolehkan, hanya sebatas untuk menciptakan sebuah komunitas tanaman dan mikroba yang sesuai pada area tertentu, sebagai contoh penggunaan tehnik agronomi, seperti pengolahan lahan dan pemupukan, untuk mempercepat proses peluruhan secara alamiah atau proses pengendapannya.

Istilah fitoremediasi (phyto berarti tanaman, dan remediasi berarti penyembuhan atau pengobatan) relatif baru digunakan, yaitu sejak tahun 1991. Informasi dasar mengenai fitoremediasi berasal dari berbagai bidang penelitian, mulai dari penanganan lahan basah, tumpahan minyak hingga penelitian tentang tanaman-tanaman pertanian yang dapat menyerap dan mengakumulasikan logam berat. Istilah ini telah digunakan secara luas dari sejak diperkenalkan, dengan berbagai macam interpretasi.

Mekanisme kerja fitoremediasi terdiri dari beberapa konsep dasar yaitu:fitoekstraksi, fitovolatilisasi, fitodegradasi, fitostabilisasi, rhizofiltrasi daninteraksi dengan mikroorganisme pendegradasi polutan (Kelly, 1997).

Rhizofiltration adalah jenis fitoremediasi,yang mengacu pada pendekatan menggunakan akar tanaman hidroponik dibudidayakan untuk memulihkan air yang terkontaminasi melalui penyerapan, konsentrasi, dan curah hujan dari polutan. Air yang terkontaminasi dikumpulkan dari tempat sampah dan dibawa ke tanaman, atau tanaman yang ditanam di daerah yang terkontaminasi, dimana akar kemudian mengambil air dan kontaminan terlarut di dalamnya.  Proses ini sangat mirip dengan phytoextraction dalam menghilangkan kontaminan dengan menjebak polutan ke tempat dipanen biomassa . Kedua phytoextraction dan rhizofiltration mengikuti jalan dasar yang sama untuk penyelesaiannya. Pertama, tanaman dimasukkan ke dalam kotak dengan kontaminasi. Tanaman menyerap kontaminan melalui sistem akar  dan menyimpannya dalam biomassa akar  atau mengangkut polutan ke dalam batang atau daun. Tanaman terus menyerap kontaminan sampai tanaman dipanen. Tanaman tersebut kemudian diganti untuk melanjutkan siklus pertumbuhan / panen sampai tingkat memuaskan kontaminan tercapai. Kedua proses tersebut juga ditujukan lebih ke arah berkonsentrasi dan mempercepat logam berat daripada kontaminan organik. Perbedaan utama antara rhizofiltration dan phytoextraction adalah rhizofiltration yang digunakan untuk pengobatan dalam lingkungan perairan, sedangkan transaksi phytoextraction dengan perbaikan tanah ( Safarida, 2007).

2.4 Rhizobakteri

Rhizobakteri pemacu tumbuh tanaman (RPTT) atau populer disebut plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) adalah kelompok bakteri menguntungkan yang agresif ‘menduduki’ (mengkolonisasi) rizosfir (lapisan tanah tipis antara 1-2 mm di sekitar zona perakaran). Aktivitas RPTT memberi keuntungan bagi pertumbuhan tanaman, baik secara langsung maupun secara tidak langsung. Pengaruh langsung RPTT didasarkan atas kemampuannya menyediakan dan memobilisasi atau memfasilitasi penyerapan berbagai unsur hara dalam tanah serta mensintesis dan mengubah konsentrasi berbagai fitohormon pemacu tumbuh. Sedangkan pengaruh tidak langsung berkaitan dengan RPTT menekan aktivitas patogen dengan cara menghasilkan berbagai senyawa atau metabolit seperti antibiotik dan siderophore (Kloepperet al., 1991: Kloepper, 1993: Glick, 1995).

Berbagai jenis bakteri telah diidentifikasi sebagai RPTT. Sebagian besar berasar dari kelompok gram-negatif dengan jumlah strain palingbanyak dari genus Pseudomonas dan beberapa dari genus Serratia (Kloepper, 1993). Selain kedua genus tersebut, dilaporkan antara lain dari genus Azotobacter, Azospirillum,Acetobacter,Burkholderi, dan Bacillus (Glick,1995). Meskipun sebagian besar Bacillus (gram-positif) tidak tergolong pengkoloni akar, beberapa strain tertentu dari genus ini ada yang mampu melakukannya, sehingga bisa digolongkan sebagai RPTT.

Pengaruh positif RPTT bagi pertumbuhan tanaman pertama kali dilaporkan pada tanaman umbi-umbian seperti lobak, kentang, gula bit (Kloepper, 1993). Tanaman kanola (Brassica compestris) (sejenis kol atau sawi) yang diinokulasi oleh Pseudomonas putida strain GR 12-2 meningkatkan panjang akar, tinggi tanaman, dan penyerapan hara P (Fosfor)  ( Lifshitz et al,1987). Beberapa laporan lain juga mengindikasikan adanya pengaruh positif RPTT pada berbagai tanaman seperti barley (sejenis gandum), kacang-kacangan ( buncis, kacang tanah, kacang polong, dan kedelai), kapas, berbagai tanaman sayuran, dan tanaman pohon-pohonan ( apel dan jeruk). Pengaruh positif RPTT pada berbagai jenis tanaman masih terus diteliti, baik menggunakan strain rhizobakteri yang sudah dikenal maupun isolat-isolat lokal yang diperoleh/ diisolasi dari lingkungan tanah setempat ( indigenous).

Gambar 1. Contoh tanaman Bunga matahari (Helianthus annuus) dalam melakukan

rhizofiltrasi (sumber: igece.org)

BAB III

PEMBAHASAN

Fitoremediasi merupakan suatu proses untuk memperbaiki keadaan tanah, kolam, dan sungai dari kontaminan seperti limbah anorganik dengan menggunakan tanaman, dimana tanaman tertentu bekerjasama dengan mikroorganisme dalam media (air, tanah,  dan koral) untuk mengubah zat kontaminan atau polutan menjadi kurang atau tudak berbahaya bahkan dapat menjadi bahan yang berguna secara ekonomi.

Menurut US EPA (1999), metoda fitoremediasi yang sudah diuji salah satunya adalah rhizofiltrasi. Rhizofiltrasi adalah proses penyerapan kontaminan kedalam akar tanaman dalam bentuk larutan yang berada di dalam zona akar. Tanaman-tanaman yang digunakan dalam proses ini ditumbuhkan dalam kondisi akar dari tanaman berada dalam air. Setelah perkembangan akar dari tanaman tersebut dianggap sudah berkembang, maka air dari area yang terkontaminasi dipindahkan kedalam media tanaman tersebut sebagai sumber air mereka atau sebaliknya. Proses tersebut dilakukan sampai akar tanaman menjadi sangat jenuh.

Penelitian ini berdasarkan kepada perkembangan pembangunan masa kini, khususnya di bidang industry, didasarkan kepada diperlukannya pemikiran dan tindakan untuk meminimalkan dampak negative limbah industry terhadap pencemaran lingkungan .yang pada umumnya cemaran tersebut mengandung bahan-bahan sisa yang berupa logam berat sering bersifat toksik dan mempunyai dampak buruk terhadap kesehatan manusia namun dapat ditanggulangi dengan cara fitoremediasi.

Dewasa ini, metode fitoremediasi sangat berkembang pesat karena memiliki beberapa keunggulan, diantaranya secara finansial lebih murah bila dibandingkan dengan metode lainnya seperti penggalian. Selain itu, cara pengerjaannya pun dirasa cukup mudah.salah satunya yaitu pada penelitian ini mempunyai cara penelitian yang merupakan bagian dari fitoremediasi yaitu rhizofiltrasi yang digunakan pada beberapa tanaman untuk diketahui penyerapannya terhadap logam disekitarnya dan sekaligus mengetahui keanekaragaman rhizobakteri pada akar setelah diberikan perlakuan paparan kromium

Empat tanaman air yaitu Pistiastratioes, Eichorniacrassipes, Lemna minor, danSalvinia sp. Ditumbuhkan pada medium buatan (Hoagland) yang dipasok 0,1,2,4 dan  ppm Cr. Berdasarkan daya tahan dan serapan kromium, tanaman terseleksi diujikan lebih lanjut dalam limbah cair indusri penyamakan kulit. Kemampuan toleransi dan serapan tanaman terhadap kromium didasarkan pada pengamatan morfolgi dan analisis kadar Cr dalam biomassanya

Komunitas rhizobakteri pada tanaman air diduga membantu tanaman air dalam fitoremediasi logam berat. Asumsi tersebut dapat dibuktikan dengan menganalisis perubahan keragaman komunitas rhizobakteri pada tanaman air, yang belum pernah diteliti sebelumnya. Oleh karena itu penelitian diarahkan untuk menganalisis keragaman komunitas rhizobakteri tanaman air yang terpapar logam berat kromium.

            Hasil paparan kromium dari keempat tanaman tersebut diperoleh 6 isolat rhizobakteri yang tahan sampai 40 ppm. Berdasarkan sekuen parsial gen 16S r DNA, Isolat P01, P041, P603, S01, S81, DAN S401 berturut-turut teridentifikasi   sebagai Aeromonassp., Rodococcusfascians, Bacillus sp., Pseudomonas mosselii,.Agrobacterium tumefaciens, dan Brebibacterium sp.

Pada prinsipnya, tidak semua tanaman dapat digunakan dalam metode fitoremediasi, hal ini dikarenakan tidak semua tanaman dapat melakukan metabolisme, volatilisasi, dan akumulasi semua polutan dengan mekanisme yang sama. Menurut Youngman (1999), tanaman yang digunakan dalam proses fitoremediasi biasanya memiliki sifat antara lain : cepat tumbuh, mampu mengkonsumsi air dalam jumlah yang banyak pada waktu yang singkat, mampu meremediasi lebih dari satu polutan, dan mempunyai toleransi yang tinggi terhadap polutan.

Berikut adalah ilustrasi proses penyerapan kontaminan oleh tanaman dengan metode rhizofiltrasi :

1.      Logam kontaminan dalam tanah diserap oleh akar, kemudian pindah ke tunas (translokasi) dan disimpan (akumulasi)

2.      Tanaman yang mengandung logam dapat dipanen atau dibuang, memungkinkan untuk pemulihan logam.

Sumber : http://www.ftsl.itb.ac.id/kk/teknologi_pengelolaan_lingkungan/wp-content/uploads/2010/10/PI-EH1-M.IRFAN-ABADI-15304012.pdf

Kesimpulan

1.      Paparan logam berat kromium pada empat tanaman yaitu Pistiastratioes, Eichorniacrassipes, Lemna minor, dan Salvinia sp. menghasilkan beberapa spesies rhizobakteri yang resisten terhadap logam.

2.      Hasil pengujian ketahanan pada empat tanaman yaitu Pistiastratioes, Eichorniacrassipes, Lemna minor, dan Salvinia sp. Terhadap paparan Cr diperoleh 6 isolat rhizobakteri yang tahan sampai 40 ppm. Berdasarkan sekuen parsial gen 16S r DNA, Isolat P01, P041, P603, S01, S81, DAN S401 berturut-turut teridentifikasi   sebagai Aeromonassp., Rodococcusfascians,. Bacillus sp., Pseudomonas mosselii,.Agrobacterium tumefaciens, dan Brebibacterium sp.

DAFTAR PUSTAKA

.

Assegaff, Djaffar, H. 1993. Jurnalistik Masa Kini Jakarta: Ghalia Indonesia.

Cunningham FG, Gant FG, Leveno Kj, Et al. 1996. Obstetri wikkiams Ed 21. Penerbit Buku kedokteran EGC:Jakarta.

Ilhan, et al., (2004). “Removal of Chromium, Lead and Copper Ions from Industrial

       WasteWaters by Staphylococcus saprophyticus”. Turkish Elec. J. of Biotechnology

Kelly.E.B.1997. Ground Water Polution: Phytoremediation. Downloadingavailable at http: www.cee.vt.edu/program_areas/enviromental/teach/gwprimer /phyto/phyto/htmldiakses tanggal 16 april

Safarida, Anna. 2007. RHIZOFILTRASI KROMIUM DAN KERAGAMAN KOMUNITAS

       RHIZOBAKTERI PADA TANAMAN AIR. Yogyakarta. Sekolah Pasca Sarjana UGM

Sulaiman. 2011. Jenis-jenis Limbah. http://sulaimantap.wordpress.com/2011/03/04/jenis-

           jenis-limbah/www. Igece.org