8

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Sungai dan Fungsinya

Saat ini masalah utama yang dihadapi oleh sumber daya air meliputi

kuantitas air yang sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus

meningkat dan kualitas air untuk keperluan domestik yang semakin

menurun. Kegiatan industri, domestik, dan kegiatan lain berdampak negatif

terhadap sumber daya air, antara lain menyebabkan penurunan kualitas air.

Kondisi ini dapat menimbulkan gangguan, kerusakan dan bahaya bagi

semua mahluk hidup yang bergantung pada sumber daya air. Oleh karena itu

diperlukan pengelolaan dan perlindungan sumber daya air secara seksama.

Sungai sebagai sumber air, sangat penting fungsinya dalam

pemenuhan masyarakat dan sebagai sarana penunjang utama dalam

meningkatkan pembangunan nasional. Di dalam peraturan Pemerintah

Nomor : 35 Tahun 1991, telah tersurat pengertian sungai yaitu tempat-

tempat dan wadah-wadah serta jaringan pengaliran air mulai dari mata air

sampai muara dengan dibatasi kanan dan kirinya serta sepanjang

pengalirannya oleh garis sempadan. Garis sempadan sungai adalah garis

batas luar pengamanan sungai. Garis sempadan ini dalam bentuk bertanggul

dengan ketentuan batas lebar sekurang-kurangnya 5 meter yang terletak di

sebelah luar sepanjang kaki tanggul 10.

Sungai sebagai sumber air yang merupakan salah satu sumber daya

alam berfungsi serbaguna bagi kehidupan dan penghidupan mahluk hidup.

Air merupakan segalanya dalam kehidupan ini yang fungsinya tidak dapat

digantikan dengan zat atau benda lainnya, namun dapat pula sebaliknya,

apabila air tidak dijaga nilainya akan sangat membahayakan dalam

kehidupan ini. Sungai sebagaimana dimaksudkan harus selalu berada pada

kondisi dengan cara : 1). Dilindungi dan dijaga kelestariannya. 2).

Ditingkatkan fungsi dan kemanfaatannya. 3). Dikendalikan daya rusaknya

terhadap lingkungan. Air atau sungai dapat merupakan sumber malapetaka

9

apabila tidak dijaga, baik dari segi manfaatnya maupun pengamanannya.

Misalnya dengan tercemarnya air oleh zat-zat kimia selain mematikan

kehidupan yang ada di sekitarnya juga merusak lingkungan 10.

B. Pencemaran Air

Pencemaran adalah suatu penyimpangan dari keadaan normalnya. Jadi

pencemaran air tanah adalah suatu keadaan air tersebut telah mengalami

penyimpangan dari keadaan normalnya. Keadaan normal air masih

tergantung pada faktor penentu, yaitu kegunaan air itu sendiri dan asal

sumber air 11.

Perkembangan teknologi dan industri dapat berdampak positif atau

negatif bagi kehidupan manusia. Dampak positif (menguntungkan), yaitu

dampak yang diharapkan dalam rangka meningkatkan kualitas dan

kenyamanan hidup. Dampak negatif (merugikan), yaitu dampak yang dapat

menurunkan kualitas/kenyamanan hidup. Dampak ini tidak diharapkan

karena menimbulkan masalah yang harus diatasi, yaitu masalah kerusakan

atau pencemaran lingkungan.

Dalam pasal 1 Peraturan Pemerintah Nomor : 20 tahun 1990 Tentang

Pengendalian Pencemaran Air, bahwa yang dimaksud dengan pencemaran

air adalah masuknya atau dimasukkannya mahluk hidup, zat, energi dan atau

komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia, sehingga kualitas air

turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air tidak berfungsi lagi

sesuai dengan peruntukannya 12.

1. Kualitas Air

Berdasarkan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No.82

tahun 2001 tentang Pengolahan Kualitas Air dan Pengendalian

Pencemaran Air menerapkan kriteria kualitas air yang dapat diterima

untuk serangkaian kategori penggunaan adalah : 1). Kelas I : Air yang

peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air minum, dan atau

peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan

kegunaan tersebut; 2). Kelas II : Air yang peruntukannya dapat

10

digunakan untuk prasarana/sarana rekreasi air, pembudidayaan ikan

air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau

peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan

kegunaan tersebut; 3). Kelas III : Air yang peruntukannya dapat

digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk

mengairi pertanaman, dan atau peruntukan lain yang

mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut; 4).

Kelas IV : Air yang peruntukannya dapat digunakan untuk mengairi

pertanaman dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air

yang sama dengan kegunaan tersebut 1,10.

Pengukuran kualitas atau pencemaran air sungai menggunakan

komposisi parameter fisik (bau, warna, jumlah zat padat terlarut,

kekeruhan, rasa) kimia (bahan an-organik : besi, seng, alumunium,

kesadahan, klorida, mangan, pH, sulfat, serta tembaga) dan

bakteriologis (jumah kuman dan total coli) dinyatakan dalam bentuk

Water Quality Index atau Indeks Kualitas Air (IKA) diperoleh dengan

mengambil akar dari perkalian kesembilan parameter, yaitu :

1).Temperature (C); 2). Dissolved (%); 3). Fecal coliform (jumlah);

4). Total PO4; 5). Total NO3; 6). BOD3 (mg/L); 7). Total solids

(mg/L); 8). pH; 9). Turbidity (NTV) 12.

IKA = 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 x 8 x 9    

Indeks kualitas air ini bervariasi dari nilai 0 – 100, yaitu kualitas

air ini diukur dari kualitas air yang paling jelek sampai dengan

kualitas paling baik. IKA merupakan alat untuk membandingkan

kualitas air secara umum, dan dapat dipakai oleh berbagai pihak

termasuk masyarakat dan para pengambil keputusan. Indeks ini tidak

memperhitungkan parameter lain seperti logam berat, lemak, minyak,

dan bahan beracun 12.

11

2. Komponen Pencemar Air

Komponen pencemar air dapat berupa bahan buangan padat,

organik, anorganik, olahan bahan makanan, cairan berminyak, zat

kimia, dan panas.

a. Bahan buangan padat/butiran.

Berupa limbah padat atau butiran yang tidak dapat / sulit

didegradasi mikroorganisme, misalnya air sabun.

1). Pelarutan bahan buangan padat menyebabkan perubahan

warna. Larutan pekat dan berwarna gelap mengurangi

penetrasi sinar matahari ke dalam air, fotosintesis dalam air

terganggu sehingga jumlah oksigen terlarut berkurang dan

akan berpengaruh terhadap kehidupan organisme dalam air.

2). Pengendapan bahan buangan padat akan menutupi permukaan

dasar air, menghalangi fotosintesis, menutupi sumber makanan

dan telur ikan di dasar air, sehingga jumlah ikan berkurang.

3). Pembentukan koloidal yang melayang dalam air menyebabkan

keruh dan menghalangi sinar matahari, fotosintesis terganggu

dan jumlah oksigen terlarut berkurang sehingga mempengaruhi

kehidupan dalam air.

b. Bahan buangan organik.

Berupa limbah yang dapat membusuk/terdegradasi oleh, misalnya

mikroorganisme. Menyebabkan jumlah mikroorganisme bertambah

dan tumbuh bakteri patogen yang merugikan. Limbah ini dapat

diproses menjadi pupuk/kompos.

c. Bahan buangan anorganik.

Berupa limbah yang tidak dapat membusuk dan sulit didegradasi

oleh mikroorganisme sehingga dapat meningkatkan jumlah ion

logam dalam air. Limbah ini berasal dari industri yang melibatkan

unsur logam Pb, As, Cd, Hg, Cr, Ni, Ca, Mg, Co, misalnya pada

industri kimia, elektronika, elektroplating. Ion logam Ca dan Mg

menyebabkan air sadah yang mengakibatkan korosi pada alat besi,

12

menimbulkan kerak/endapan pada peralatan proses seperti

tangki/bejana air, ketel uap, dan pipa penyalur. Ion logam Pb, As,

Hg bersifat racun sehingga air tidak dapat untuk minum.

d. Bahan buangan olahan bahan makanan (termasuk bahan organik).

Jika bahan mengandung protein dan gugus amin akan terdegradasi

menjadi senyawa yang mudah menguap dan berbau busuk sehingga

air mengandung mikroorganisme dan bakteri patogen.

e. Bahan buangan cairan berminyak.

Tidak larut dalam air, mengapung dan menutupi permukaan air.

Jika mengandung senyawa volatil akan menguap. Terdegradasi

oleh mikroorganisme dalam waktu lama.

f. Bahan buangan zat kimia, misalnya:

1). Sabun, deterjen, shampoo, dan bahan pembersih lainnya.

2). Bahan pemberantas hama/insektisida.

3). Zat pewarna.

4). Larutan penyamak kulit.

5). Zat radioaktif.

Pada jumlah tertentu manusia membutuhkan beberapa zat kimia

untuk metabolisme, tetapi ada beberapa zat kimia yang pada jumlah

besar membahayakan, seperti contoh beberapa zat-zat terlarut dalam

air yang dapat menggangu kesehatan antara lain 12:

a). Selenium, diijinkan < 0,01 mg/l, pada jumlah besar (>3-4 mg/l)

menyebabkan keracunan pada anak.

b). Arsen bila melebihi batas merupakan racun, chronic effect,

bersifat karsinogenik pada kulit, hati, dan saluran empedu

melalui kontak dengan makanan (food intake).

c). Barium, yang diijinkan < 1,5 mg/l dan dalam jumlah besar

bersifat toksid pada hati, aliran darah, nervous.

d). Cadmium, dapat menjadi racun, menimbulkan batu ginjal,

gangguan lambung, kerapuhan tulang, berkurangnya

13

haemoglobin dan pigmentasi gigi bagi manusia melalui

makanan.

e). Chromium, bersifat karsinogenik pada kulit dan pernafasan.

f). Timah hitam, bila melebihi batas menjadi racun, dapat melalui

makanan, air, udara, dan rokok.

g). Merkuri (air raksa), dapat menjadi racun bagi sel-sel tubuh,

merusak ginjal, hati dan syaraf. Pada bayi dapat menyebabkan

keterbelakangan mental dan celebral palsy.

h). Nitrat, pada kadar 15 – 250 mg/l menyebabkan

methemogloinemia (terhalangnya perjalanan oksigen dalam

tubuh) pada bayi melalui air yang dicampur susu.

i). Nitrit, dalam dosis yang besar serupa dengan nitrat, yaitu

menghambat perjalanan oksigen dalam tubuh. Dosis maksimum

yang diijinkan adalah 0,5 mg/l.

j). Selenium, bila > 3-4 mg/kg makanan yang masuk dapat

menyebabkan keracunan pada anak, dan dapat menyebabkan

kanker hati, ginjal dan limpa.

k). Perak (Ag), dapat menyebabkan penyakit agria, warna kulit

kelabu kebiruan dan penyakit pada mata.

l). Fluor, dibutuhkan untuk mencegah caries pada gigi, tetapi bila

jumlah berlebihan akan menyebabkan penyakit fluoresis.

m). Magnesium merupakan komponen dari kesadahan, dalam

jumlah kecil dibutuhkan karena untuk pertumbuhan tulang,

tetapi bila > 150 mg/l akan menyebabkan rasa mual.

n). Besi (Fe), merupakan salah satu unsur yang dibutuhkan untuk

metabolisme tubuh, tetapi bila > 0,1 mg/l menimbulkan bau dan

rasa tidak enak, warna air akan kemerah-merahan dan

membentuk endapan pada pipa logam (berkarat). Apabila

dikonsumsi akan mempengaruhi kesehatan ginjal.

14

0). Cyanida (CN)

Cyanida pada dosis tunggal 10 mg dan 3 – 5 mg/hari tidak

menimbulkan gangguan begitu besar, tetapi untuk dosis tunggal

50 mg akan dapat berakibat fatal. Standar menurut Departemen

Kesehatan Republik Indonesia adalah harus < 0,05 mg/l atau

menurut WHO Internasional < 0,5 mg/l.

Air limbah rumah tangga yang dibuang dan diambil kembali

dari sungai atau waduk, bila tidak memenuhi syarat harus melalui

proses perbaikan mutu dulu baru dapat digunakan sebagai air rumah

tangga.

C. Limbah

Limbah adalah zat, energi, dan atau komponen lain yang dikeluarkan

atau dibuang akibat sesuatu kegiatan baik industri maupun non-industri 13.

Air limbah terdiri dari berbagai zat-zat organik maupun anorganik.

Dalam air limbah yang bersumber dari larutan anorganik dan bahan organik

terdapat partikel-partikel lainnya yang harus disingkirkan. Air limbah

adalah cairan buangan yang berasal dari rumah tangga, industri dan tempat-

tempat umum lainnya yang biasanya mengandung bahan dan zat yang dapat

membahayakan kehidupan manusia serta mengganggu kelestarian

lingkungan10.

Limbah air dijumpai pada industri yang menggunakan air dalam

proses produksinya. Mulai dari pra pengelolaan bahan baku, seperti

pencucian, sebagai bahan penolong, sampai pada produksi akhir

menghasilkan limbah cair. Pada dasarnya limbah air tidak memberi efek

pencemaran sepanjang kandungannya tidak membawa senyawa-senyawa

yang membahayakan ataupun bahan-bahan endapan. Air adalah salah satu

media yang efektif untuk membawa limbah yang pada gilirannya

mencemari lingkungan. Apabila limbah cair tidak melalui pengolahan dan

dibuang langsung ke lingkungan umum, sungai, danau, laut maka akan

berdampak negatif pada lingkungan karena adanya polutan di dalam air

15

menjadi semakin tinggi. Setiap limbah yang keluar harus memenuhi kriteria

baku mutu limbah yang ditetapkan sesuai dengan ketentuan dan peraturan

yang berlaku.

Penanggulangan limbah dapat dilakukan dengan pemungutan bahan-

bahan buangan yang masih mempunyai nilai ekonomis dengan tujuan

memproses secara teknologi (recovery) atau daur ulang / penggunaan

kembali. Limbah kemungkinan dapat diolah dari sampah-sampah sisa

produksi sebelum dibuang dengan peralatan yang sesuai sering disebut

reuse.

D. Logam Berat

Dalam kehidupan sehari-hari, kita tidak terpisah dari benda-benda

yang bersifat logam. Pencemaran logam berat cenderung meningkat sejalan

dengan meningkatnya proses industrialisasi. Pencemaran logam berat dalam

lingkungan (perairan, tanah, udara) bisa menimbulkan bahaya bagi

kesehatan.

Logam berat dibagi ke dalam 2 jenis yaitu : 1). Logam berat esensial ;

yakni logam dalam jumlah tertentu yang sangat dibutuhkan oleh organisme.

Dalam jumlah yang berlebihan, logam tersebut bisa menimbulkan efek

toksik. Contohnya adalah Zn, Cu, Fe, Co, Mn dan lain sebagainya. 2).

Logam berat tidak esensial ; yakni logam yang keberadaannya dalam tubuh

manusia masih belum diketahui manfaatnya, bahkan bersifat toksik seperti

Hg, Cr, Cd, Pb dan lain sebagainya 14.

Logam berat masuk ke dalam jaringan tubuh makhluk hidup melalui

beberapa jalan, yaitu saluran pernapasan, pencernaan, dan penetrasi melalui

kulit. Absorbsi logam melalui saluran pernapasan cukup besar, baik pada

biota air yang masuk melalui sistem pernafasan, maupun biota darat yang

masuk melalui debu di udara ke saluran pernapasan 15.

Logam berat dapat menimbulkan efek gangguan terhadap kesehatan

manusia. Efek toksik dari logam berat mampu menghalangi kerja enzim

16

sehingga mengganggu metabolisme tubuh, menyebabkan alergi, bersifat

mutagen, teratogen, ataupun karsinogen.

Karena itu pencemaran logam berat dalam lingkungan (perairan,

tanah, udara) perlu diperhatikan secara serius mengingat bahaya yang

ditimbulkan terhadap kesehatan manusia maupun bagi kesetimbangan

lingkungan hidup.

E. Besi Dalam Air

Besi adalah logam dalam kelompok makromineral di dalam kerak

bumi, tetapi termasuk kelompok mikro dalam sistem biologi. Besi

merupakan salah satu unsur logam transisi periode ke empat golonganVIII

B yang mudah ditempa, mudah dibentuk, berwarna putih perak, dan mudah

dimagnetisasi pada suhu normal. Dalam sistem periodik unsur besi

mempunyai nomor atom 26 dan massa atom 55.847 sma dan memiliki titik

lebur pada 1535oC, dan tidak tahan terhadap proses oksidasi . Dalam bentuk

senyawa, besi mempunyai bilangan oksidasi +2 dan +3 16.

Di alam besi dalam bentuk senyawa-senyawa antara lain sebagai

hematite (Fe2O

3), magnetit (Fe

2O

4), pirit (FeS

2), siderite (FeCO

3). Besi

murni diperoleh dari proses elektroforesis dari larutan besi sulfat. Fungsi

bahan yang mengandung besi adalah mengangkut oksigen dan mediasi

dalam rantai pemindahan electron. Pada air permukaan jarang ditemui kadar

Fe > 12 mg/l, tapi dalam air tanah kadar Fe dapat jauh lebih tinggi.

Konsentrasi Fe yang tinggi dapat dirasakan dan dapat menodai kain ataupun

perkakas dapur 16.

Air yang tidak mengandung O2 seperti air tanah yang sering kali

berada sebagai Fe 2+ teroksidasi menjadi Fe 3+. Fe 3+ sulit larut pada pH 6-8,

dapat menjadi ferihidroksida atau salah satu jenis oksida yang merupakan

zat padat dan bisa mengendap. Dalam air sungai besi berada sebagai Fe2+,

Fe3+ terlarut, dan Fe3+ dalam bentuk senyawa organis berupa koloid.

17

1. Kekurangan Zat Besi (Fe)

Zat besi (Fe) adalah suatu komponen dari berbagai enzim yang

mempengaruhi seluruh reaksi kimia yang penting di dalam tubuh. Besi

juga merupakan komponen dari hemoglobin, yang memungkinkan sel

darah merah membawa oksigen dan mengantarkannya ke jaringan

tubuh.

Kekurangan zat besi (Fe) merupakan kekurangan zat makanan yang

paling banyak ditemukan di dunia, menyebabkan anemia pada laki–laki,

wanita, dan anak–anak. Perdarahan yang mengakibatkan hilangnya zat

besi (Fe) dari tubuh menyebabkan kekurangan zat besi (Fe) yang harus

diobati dengan pemberian zat besi tambahan . Kekurangan zat besi (Fe)

juga bisa merupakan akibat dari asupan makanan yang tidak

mencukupi. Kekurangan seperti ini sering terjadi selama kehamilan

karena sejumlah besar zat besi (Fe) harus disediakan ibu untuk

pertumbuhan janin. Anemia karena kekurangan zat besi (Fe) juga bisa

terjadi pada remaja putri yang sedang tumbuh dan mulai mengalami

siklus menstruasi, jika mereka mengkonsumsi makanan yang tidak

mengandung daging.

2. Kelebihan Zat Besi (Fe)

Kelebihan zat besi (Fe) bisa menyebabkan keracunan. Ada lima fase

klinis dari toksisitas Fe sehingga dapat digunakan sebagai pedoman

untuk diagnosis dan cara pengobatannya, yaitu 15:

a) Fase pertama biasanya berjalan 2 jam setelah memakan makanan

terkontaminasi Fe, ditandai dengan sakit perut, diare atau muntah

yang berwarna kecoklatan, terkadang bercampur dengan darah.

Penderita akan terlihat lemah, gelisah dan sakit perut. Gejala ini

biasanya jarang menimbulkan kematian, tetapi hal tersebut secara

mendadak dapat saja terjadi kematian.

b) Gejala fase kedua terjadi setelah fase pertama berakhir. Pasien

dapat terlihat membaik. Bila tidak, akan segera berkembang

menjadi gejala fase ketiga.

18

c) Gejala fase ketiga terjadi 8-16 jam setelah fase pertama. Selama

periode ketiga ini terjadi shock dan asidosis yang menyebabkan

hipoglikemia, sianosis dan demam.

d) Fase keempat terjadi 2-4 hari setelah makan makanan

terkontaminasi dan terciri dengan kerusakan hati. Diduga terjadi

nekrosis hati disebabkan oleh reaksi langsung dari Fe terhadap

mitokondria dalam sel hati.

e) Fase kelima dari toksisitas Fe terjadi 2-4 minggu setelah makan

makanan terkontaminasi Fe dan terciri dengan adanya obstruksi

atau penyempitan saluran gastrointestinal, stenosis dan fibrosis

lambung.

F. Adsorpsi

Adsorpsi atau penyerapan merupakan peningkatan konsentrasi suatu

zat tersebut dalam medium pendispersinya. Bahan yang dipakai untuk

menyerap disebut penyerap dan yang diserap disebut fase terserap 16.

Adsorpsi adalah proses dimana subtansi molekul meninggalkan

larutan dan bergabung pada permukaan zat padat pada ikatan fisika dan

kimia. Substansi molekul atau bahan yang diserap disebut adsorbat, dan zat

padat penyerapnya disebut adsorben.

Proses adsorpsi dapat digambarkan sebagai proses dimana molekul

meninggalkan larutan dan menempel pada permukaan zat akibat ikatan

fisika dan kimia. Adsorpsi dapat dikelompokan menjadi dua yaitu :

1. Adsorpsi Kimia atau kemisorpsi

Yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dan zat terlarut yang

teradsorpsi. Ikatan antara zat terlarut yang teradsorpsi dan adsorben

yang sangat kuat, sehingga sulit untuk dilepaskan dan proses tidak

mungkin untuk bolak balik. Bersifat irreversibel.

2. Adsorpsi Fisika

Yaitu berhubungan dengan gaya van der walls dan merupakan proses

bolak balik. Apabila gaya tarik menarik antara zat terlarut dengan

19

adsorben lebih besar dari gaya tarik menarik antara zat terlarut dengan

pelarutnya maka zat terlarut akan diadsorpsi pada permukaan

adsorben. Bersifat reversibel.

Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi adalah :

a). Karakteristik fisik dan kimia dari zat yang terlarut yang teradsorpsi,

seperti ukuran molekul, polaritas molekul, komposisi kimia, suhu, dan

lain sebagainya.

b). Karakteristik fisik dan kimia dari adsorben seperti luas permukaan,

ukuran pori-pori, komposisi dan lain-lain.

c). Temperatur.

d). Tekanan parsial dari zat yang diserap.

e). Waktu kontak dan luas permukaan.

f). konsentrasi zat yang teradsorpsi.

Tabel 2.1 Adsorben Logam Berat 17

No Adsorben Efisiensi

Penyerapan Keuntungan Kerugian

1. Carbon Aktif 60% - 80 % Efisiensi penyerapan Besar

Biaya tinggi

2. Enceng Gondok dan Ganggang

60% - 70% Adsorben alami dan mudah didapat

Skala kecil, mudah rusak struktur

organnya 3. Jerami 95 % Efisiensi

penyerapan Besar Skala kecil, butuh treatmen lanjutan

4. Kelor 95% Efisiensi

penyerapan Besar, adsorben alami

Skala kecil

G. Fitoremediasi

Istilah fitoremediasi berasal dari bahasa Inggris phytoremediation;

kata ini sendiri tersusun atas dua bagian kata, yaitu phyto yang berasal dari

kata Yunani phyton (= "tumbuhan") dan remediation yang berasal dari kata

Latin remedium (="menyembuhkan", dalam hal ini berarti juga

"menyelesaikan masalah dengan cara memperbaiki kesalahan atau

20

kekurangan"). Dengan demikian fitoremediasi dapat didefinisikan sebagai

penggunaan tumbuhan untuk menghilangkan, memindahkan, menstabilkan,

atau menghancurkan bahan pencemar baik itu senyawa organik maupun

anorganik 18.

Alternatif pengolahan air limbah sederhana adalah dengan

fitoremediasi menggunakan tanaman enceng gondok. Fitoremediasi adalah

upaya penggunaan tanaman dan bagian-bagiannya untuk dekontaminasi

limbah dan masalah-masalah pencemaran lingkungan baik secara ex-situ

menggunakan kolam buatan atau reactor maupun in-situ (langsung di

lapangan) pada tanah atau daerah yang terkontaminasi limbah 19. Dipilihnya

enceng gondok karena berdasarkan penelitian-penelitian sebelumnya

tanaman ini memiliki kemampuan untuk mengolah limbah, baik itu berupa

logam berat, zat organik maupun anorganik. Selain itu Sheffield (1997)

melaporkan bahwa tanaman ini mampu menurunkan konsentrasi ammonia

sebesar 81% dalam waktu 10 hari 3.

H. Tanaman Enceng Gondok (Eichornia crassipes)

1. Klasifikasi Enceng Gondok

Divisi : Spermatophyta

Sub divisi : Angiospermae

Kelas : Monocotyledoneae

Suku : Pontederiaceae

Marga : Eichornia

Jenis : Eichornia crassipes Solms

Gambar 2.1 : Enceng Gondok

21

Enceng gondok pertama kali ditemukan secara tidak sengaja

oleh seorang ilmuan bernama Carl Friedrich Philipp von Martius,

seorang ahli botani berkebangsaan Jerman pada tahun 1824 ketika

sedang melakukan ekspedisi di Sungai Amazon Brasil. Enceng

Gondok lebih banyak dikenal sebagai tanaman tumbuhan pengganggu

(gulma) di perairan karena pertumbuhannya yang sangat cepat.

Awalnya didatangkan ke Indonesia pada tahun 1894 dari Brazil untuk

koleksi Kebun Raya Bogor. Ternyata dengan cepat menyebar ke

beberapa perairan di Pulau Jawa. Dalam perkembangannya, tanaman

keluarga Pontederiaceae ini justru mendatangkan manfaat lain, yaitu

sebagai biofilter cemaran logam berat, sebagai bahan kerajinan, dan

campuran pakan ternak 16.

2. Morfologi Enceng Gondok

Enceng gondok merupakan tumbuhan parenial yang hidup di

perairan terbuka, mengapung di air jika tempat tumbuhnya cukup

dalam dan berakar di dasar jika air dangkal. Tingginya sekitar 0,4 - 0,8

meter. Tidak mempunyai batang. Daunnya tunggal dan berbentuk

oval. Ujung dan pangkalnya meruncing, pangkal tangkai daun

menggelembung. Permukaan daunnya licin dan berwarna hijau.

Bijinya berbentuk bulat dan berwarna hitam. Buahnya kotak beruang

tiga dan berwarna hijau. Akarnya merupakan akar serabut.

Perkembangbiakan dapat terjadi secara vegetatif maupun secara

generatif. Perkembangan terjadi jika tunas baru tumbuh pada ketiak

daun lalu membesar dan akhirnya menjadi tumbuhan baru. Enceng

gondok dapat menggandakan daunnya pada 7-10 hari.

Perkembangbiakan secara generatif terjadi melalui bijinya, sebelum

terjadinya biji didahului oleh penyerbukan pada bunga. Karangan

enceng gondok berbentuk bulir bertangkai panjang, berbunga 6

sampai 35 tangkai. Kelopaknya bunga berbentuk tabung, termasuk

bunga majemuk, sehingga enceng gondok memungkinkan

penyerbukan, setelah 20 hari bunganya akan masak, terbebas lalu

22

pecah dan bijinya masuk ke perairan untuk kemudian menjadi

tanaman baru. Satu tanaman dapat menghasilkan 5 sampai 6 ribu biji

tiap musim 1.

Kemampuan tanaman inilah yang banyak digunakan untuk

mengolah air buangan, karena dengan aktivitas tanaman ini mampu

mengolah air buangan domestik dengan tingkat efisiensi yang tinggi.

Salah satu gambaran untuk mengetahui kemampuan enceng gondok

dalam mengelola limbah domestik adalah hasil penelitian Djaenudin

(2006) yang memperoleh hasil sebagai berikut : nilai TSS (total

padatan terlarut), sudah di bawah nilai baku mutu yang dipersyaratkan

yaitu 180 mg/l dengan nilai ambang batas yaitu 200 mg/l. Tanaman

enceng gondok juga ini mampu menurunkan konsentrasi ammonia

sebesar 81% dalam waktu 10 hari 3.

Adapun bagian-bagian tanaman yang berperan dalam

penguraian air limbah adalah sebagai berikut :

a. Akar

Bagian akar enceng gondok ditumbuhi dengan bulu-bulu

akar yang berserabut, berfungsi sebagai pegangan atau jangkar

tanaman. Sebagian besar peranan akar untuk menyerap zat-zat

yang diperlukan tanaman dari dalam air. Pada ujung akar

terdapat kantung akar yang mana di bawah sinar matahari

kantung akar ini berwarna merah, susunan akarnya dapat

mengumpulkan lumpur atau partikel-partikal yang terlarut

dalam air 14.

b. Daun

Daun enceng gondok tergolong dalam makrofita yang

terletak di atas permukaan air, yang di dalamnya terdapat

lapisan rongga udara dan berfungsi sebagai alat pengapung

tanaman. Zat hijau daun (klorofil) enceng gondok terdapat

dalam sel epidemis. Di permukaan atas daun dipenuhi oleh

mulut daun (stomata) dan bulu daun. Rongga udara yang

23

terdapat dalam akar, batang, dan daun selain sebagai alat

penampungan juga berfungsi sebagai tempat penyimpanan O2

dari proses fotosintesis. Oksigen hasil dari fotosintesis ini

digunakan untuk respirasi tumbuhan di malam hari dengan

menghasilkan CO2 yang akan terlepas kedalam air 12.

c. Tangkai

Tangkai eceng gondok berbentuk bulat menggelembung

yang di dalamnya penuh dengan udara yang berperan untuk

mengapungkan tanaman di permukaan air. Lapisan terluar

petiole adalah lapisan epidermis, kemudian di bagian bawahnya

terdapat jaringan tipis sklerenkim dengan bentuk sel yang tebal

disebut lapisan parenkim, kemudian di dalam jaringan ini

terdapat jaringan pengangkut (xylem dan floem). Rongga-rongga

udara dibatasi oleh dinding penyekat berupa selaput tipis

berwarna putih.

d. Bunga

Enceng gondok berbunga bertangkai dengan warna

mahkota lembayung muda. Berbunga majemuk dengan jumlah

6-35 berbentuk karangan bunga bulir dengan putik tunggal.

Enceng gondok juga memiliki ciri-ciri morfologi sebagai

berikut, enceng gondok merupakan tumbuhan perennial yang

hidup dalam perairan terbuka, yang mengapung bila air dalam

dan berakar di dasar bila air dangkal. Perkembangbiakan enceng

gondok terjadi secara vegetatif maupun secara generatif,

perkembangan secara vegetatif terjadi bila tunas baru tumbuh

dari ketiak daun, lalu membesar dan akhirnya menjadi tumbuhan

baru. Setiap 10 tanaman enceng gondok mampu

berkembangbiak menjadi 600.000 tanaman baru dalam waktu 8

bulan, hal inilah membuat enceng gondok banyak dimanfaatkan

guna untuk pengolahan air limbah. Enceng gondok dapat

24

mencapai ketinggian antara 40 - 80 cm dengan daun yang licin

dan panjangnya 7 - 25 cm.

Pemilihan tanaman enceng gondok pada reaktor ini

didasarkan pada pertimbangan – pertimbangan berikut ini :

1). Tanaman enceng gondok merupakan jenis tanaman yang

banyak dijumpai di Indonesia.

2). Dari segi ekonomi tanaman enceng gondok harganya

relatif murah.

3). Tidak memerlukan perawatan khusus dan pemeliharaan

sangat mudah.

4). Tanaman enceng gondok ini juga memiliki kemampuan

untuk mengolah limbah, baik itu berupa logam berat, zat

organik maupun anorganik.

3. Ciri-ciri Fisiologis Enceng Gondok

Enceng gondok memiliki daya adaptasi yang besar terhadap

berbagai macam hal yang ada di sekelilingnya dan dapat berkembang

biak dengan cepat. Eceng gondok dapat hidup di tanah yang selalu

tertutup oleh air yang banyak mengandung makanan. Selain itu daya

tahan eceng gondok juga dapat hidup di tanah asam dan tanah yang

basah.

Kemampuan enceng gondok untuk melakukan proses-proses

sebagai berikut :

a. Transpirasi

Jumlah air yang digunakan dalam proses pertumbuhan hanyalah

memerlukan sebagian kecil jumlah air yang diadsorbsi atau

sebagian besar dari air yang masuk ke dalam tumbuhan dan keluar

meninggalkan daun dan batang sebagai uap air disebut sebagai

proses transpirasi. Laju hilangnya air dari tumbuhan dipengaruhi

oleh kuantitas sinar matahari dan musim penanaman. Laju

transpirasi akan ditentukan oleh struktur daun enceng gondok yang

terbuka lebar yang memiliki stomata yang banyak sehingga proses

25

transpirasi akan besar dan beberapa faktor lingkungan seperti suhu,

kelembaban, udara, cahaya dan angin.

b. Fotosintesis

Fotosintesis adalah sintesa karbohidrat dari karbondioksida dan air

oleh klorofil. Menggunakan cahaya sebagai energi dengan oksigen

sebagai produk tambahan. Dalam proses fotosintesis ini tanaman

membutuhkan CO2dan H2O dan dengan bantuan sinar matahari

akan menghasilkan glukosa dan oksigen dan senyawa-senyawa

organik lain. Karbondioksida yang digunakan dalam proses ini

berasal dari udara dan energi matahari.

c. Respirasi

Sel tumbuhan dan hewan mempergunakan energi untuk

membangun dan memelihara protoplasma, membran plasma dan

dinding sel. Energi tersebut dihasilkan melalui pembakaran

senyawa-senyawa. Dalam respirasi molekul gula atau glukosa

(C6H

12O

6) diubah menjadi zat-zat sedarhana yang disertai dengan

pelepasan energi.

4. Manfaat Enceng Gondok

Enceng gondok banyak menimbulkan masalah pencemaran

sungai dan waduk, tetapi mempunyai manfaat sebagai berikut 1:

a. Mempunyai sifat biologis sebagai penyaring air yang tercemar oleh

berbagai bahan kimia buatan industri.

b. Sebagai bahan penutup tanah dan kompos dalam kegiatan

pertanian dan perkebunan.

c. Sebagai sumber gas yang antara lain berupa gas ammonium sulfat,

gas hidrogen, nitrogen dan metan yang dapat diperoleh dengan cara

fermentasi.

d. Bahan baku pupuk tanaman yang mengandung unsur NPK yang

merupakan tiga unsur utama yang dibutuhkan tanaman.

e. Sebagai bahan industri kertas dan papan buatan dan bahan baku

karbon aktif.

26

5. Dampak Negatif Enceng Gondok

Kondisi merugikan yang timbul sebagai dampak pertumbuhan

enceng gondok yang tidak terkendali di antaranya adalah :

a. Meningkatnya evapotranspirasi (penguapan dan hilangnya air

melalui daun-daun tanaman), karena daun-daunnya yang lebar dan

serta pertumbuhannya yang cepat.

b. Menurunnya jumlah cahaya yang masuk ke dalam perairan

sehingga menyebabkan menurunnya tingkat kelarutan oksigen

dalam air (DO: Dissolved Oxygens).

c. Tumbuhan enceng gondok yang sudah mati akan turun ke dasar

perairan sehingga mempercepat terjadinya proses pendangkalan.

d. Mengganggu lalu lintas (transportasi) air, khususnya bagi

masyarakat yang kehidupannya masih tergantung dari sungai

seperti di pedalaman Kalimantan dan beberapa daerah lainnya.

e. Meningkatnya habitat bagi vektor penyakit pada manusia.

f. Menurunkan nilai estetika lingkungan perairan.

6. Penyerapan Oleh Enceng Gondok

Tumbuhan ini mempunyai daya regenerasi yang cepat karena

potongan-potongan vegetatifnya yang terbawa arus akan terus

berkembang menjadi enceng gondok dewasa. Proses regenerasi yang

cepat dan toleransinya terhadap lingkungan yang cukup besar,

menyebabkan enceng gondok dapat dimanfaatkan sebagai pengendali

pencemaran lingkungan.

Sel-sel akar tanaman umumnya mengandung ion dengan

konsentrasi yang lebih tinggi dari pada medium sekitarnya yang

biasanya bermuatan negatif. Penyerapan ini melibatkan energi,

sebagai konsekuensi dan keberadaannya, kation memperlihatkan

adanya kemampuan masuk ke dalam sel secara pasif ke dalam

gradient elektrokimia, sedangkan anion harus diangkut secara aktif

27

kedalam sel akar tanaman sesuai dengan keadaan gradient konsentrasi

melawan gradient elektrokimia 1.

Di dalam akar, tanaman biasa melakukan perubahan pH

kemudian membentuk suatu zat khelat yang disebut fitosiderofor. Zat

inilah yang kemudian mengikat logam kemudian dibawa ke dalam sel

akar. Agar penyerapan logam meningkat, maka tumbuhan ini

membentuk molekul rediktase di membran akar 8,20.

Dengan adanya pembentukan zat khelat dan molekul reduktase

ini akan mempermudah logam Fe melintasi epidermis akar dan masuk

kedalam sel-sel akar, sehingga mengakibatkan logam Fe yang

terakumulasi juga tinggi. Terjadinya akumulasi di akar juga

disebabkan karena di akar terjadi serapan ion secara aktif, sehingga

ion-ion logam tersebut secara aktif terakumulasi di dalam epidermis.

selanjutnya ditransportasikan ke sitoplasma atau sel-sel jaringan akar

melewati epidermis masuk ke protoplas antar sel-sel jaringan akar

yaitu kortek, endodermis, perisikel dan xilem. Pada endodermis

terdapat adanya pita caspary sehingga menyebabkan akumulasi

partikel yang lebih berat di dalam akar. Dengan adanya pita caspary

ini menjadi kontrol terhadap penyerapan ion-ion oleh akar 8.

Lokalisasi logam pada jaringan bertujuan untuk mencegah keracunan

logam terhadap sel, maka tanaman akan melakukan detoksofikasi,

misalnya menimbun logam ke dalam organ tertentu seperti akar.

Terdapat dua cara penyerapan ion ke dalam akar tanaman : 1).

Aliran massa, ion dalam air bergerak menuju akar gradient potensial

yang disebabkan oleh transpirasi. 2). Difusi, gradient konsentrasi

dihasilkan oleh pengambilan ion pada permukaan akar 1.

Dalam pengambilan ada dua hal penting, yaitu pertama , energi

metabolik yang diperlukan dalam penyerapan unsur hara sehingga

apabila respirasi akan dibatasi maka pengambilan unsur hara

sebenarnya sedikit. Dan kedua, proses pengambilan bersifat selektif,

28

tanaman mempunyai kemampuan menyeleksi penyerapan ion tertentu

pada kondisi lingkungan yang luas.

7. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kemampuan Enceng Gondok

(Eichornia crassipes) Sebagai Adsorben Fe

Faktor-faktor yang mempengaruhi mekanisme adsorbs adalah

suhu, pH, dan unsur hara yang mampu mempengaruhi tingkat

kemampuan zat terlarut yang dapat diadsorbsi adsorben, yaitu 4:

a. Suhu

Semakin tinggi suhu lingkungan tanaman maka semakin

tinggi penyerapan oleh tanaman, dimana suhu lingkungan

menyebabkan akan menyebabkan proses fotosintesis meningkat

sehingga penyerapan tanaman akan meningkat juga. Pada proses

fotosintesis, logam Fe sebagai salah satu unsur logam yang

diperlukan untuk tranpor elektron pada proses fotosintesis.

Namun apabila tanaman enceng gondok itu tumbuh di daerah

yang memiliki suhu kurang dari 25⁰C maka proses fotosintesis

akan terganggu dan berakibat menurunkan kemampuan

mengadsorbsi logam Fe oleh enceng gondok. Suhu optimum

untuk pertumbuhan enceng gondok adalah 25⁰C-30⁰C 21.

b. pH

Derajat keasaman (pH) merupakan ukuran dalam

kandungan ion H+ yang menunjukkan suatu perairan asam atau

basa. Untuk pertumbuhan yang lebih baik, tanaman enceng

gondok lebih cocok terhadap pH 7,0-7,5. Jika pH lebih tinggi

atau kurang maka pertumbuhan tanaman akan terhambat,

bahkan mati bila pH terlalu ekstrim 22. Apabila pH terlalu tinggi

maka penyerapan logam Fe oleh enceng gondok akan terhambat

dikarenakan batang dan daun akan cepat mengering sehingga

menyebabkan singkatnya umur hidup enceng gondok.

29

c. Banyaknya Akar

Kemampuan akar enceng gondok menyerap senyawa

logam Fe yang ada di air tidak terlepas dari sistem perakaran

yang dimiliki enceng gondok dan aspek fisiologis tumbuhan

tersebut. Semakin panjang akar dan semakin banyak akar yang

dimiliki enceng gondok maka semakin cepat proses penyerapan

logam Fe karena pada akar enceng gondok dapat membentuk

suatu zat khelat yaitu fitosidorof 23.

Zat inilah yang akan mengikat logam Fe dan kemudian

membawanya ke dalam sel akar, kemudian didistribusikan ke

batang dan daun. Penyerapan ion di akar ini terjadi secara aktif

dimana ion-ion masuk dari epidermis dan selanjutnya

ditransportasikan ke sitoplasma atau sel-sel jaringan akar

melewati epidermis masuk ke protoplas antar sel-sel jaringan

akar yaitu kortek, endodermis, perisikel dan xilem. Pada

endodermis terdapat adanya pita caspary sehingga menyebabkan

akumulasi partikel yang lebih berat di dalam akar. Dengan

adanya pita caspary ini menjadi kontrol terhadap penyerapan

ion-ion oleh akar 8.

d. Berat Enceng Gondok

Perairan yang ditumbuhi enceng gondok memberikan

pengkayaan CO2. Rumpun anakan akan memproduksi CO2

sampai 39% lebih berat kering dibanding tanaman induk.

Peningkatan CO2 ini mengawali rata-rata bersih fotosinesis. Hal

ini diduga ada hubungannya dengan berat basah yang tinggi,

supaya terjadi penguapan yang banyak. Secara fisiologis enceng

gondok dapat berperan secara tidak langsung dalam mengatasi

bahan pencemar perairan karena dapat bertahan hidup dengan

cara membentuk rumpun. Semakin banyak enceng gondok yang

hidup di dalam perairan semakin banyak penguapan. Proses

tranpirasi yang giat dapat mempercepat angkutan garam-

30

garaman dan logam dari akar ke daun. Air yang meninggalkan

akar mengakibatkan konstannya kadar garam tersebut, walaupun

kadang terjadi penurunan konsentrasi 4.

e. Waktu Detensi

Adaptasi biokimiawi melibatkan perubahan molekuler,

kecepatan dan pola rangkaian reaksi atau pola metabolisme sel,

jaringan dan organ. Adaptasi ini sangat dipengaruhi oleh waktu

yang tersedia bagi organisme untuk dapat memberikan respon

terhadap perubahan lingkungan tersebut 6.

Respon jangka pendek dapat terlihat pada perubahan

morfologi maupun fisiologi dan anatomi dalam jangka yang

lama. Tetapi bila perubahan terjadi terus menerus sampai satu

periode atau lebih perkembangan tanaman, maka akan terjadi

aklimatisasi dan naturalisasi, namun sangat tergantung keadaan

lingkungan lain 24.

31

I. Kerangka Teori

Berdasarkan tinjauan pustaka yang dipaparkan, dapat disusun kerangka teori

sebagai berikut:

Kontaminasi Logam Berat

Air Udara Tanah

- Pertabangan - Peleburan Logam - Jenis Industri

lainnya

Proses penggunaan logam pada suhu

yang tinggi

- Penggunaan bahan kimia

- Penimbunan debu, hujan atau pengendapan

- Pengikisan tanah dan limbah homogen Adsorben :

Carbon Aktif

- Jerami - Kelor - Ganggang - Enceng Gondok (Proses Fitoremediasi )

Besi (Fe) dalam

Perairan

Penurunan Konsentrasi Fe

dalam air Faktor yang Mempengaruhi

Kemampuan Adsorpsi Tanaman Enceng Gondok

- pH - Suhu - Banyaknya akar - Waktu detensi - Berat enceng gondok

Sumber : 4,8,21,22,23,25

Gambar 2.2 Kerangka Teori

32

J. Kerangka Konsep

Variabel Bebas Variabel Terikat

Gambar 2.4 Kerangka Konsep

Keterangan :

* : Diukur

** : Dikendalikan

K. Hipotesis

Berdasarkan dengan tujuan penelitian di atas maka dapat dirumuskan

suatu hipotesis yaitu : Ada pengaruh interaksi variasi berat enceng gondok

dan lama waktu detensi tanaman enceng gondok (Eichornia crassipes)

terhadap penurunan konsentrasi Besi (Fe) pada air limbah.

Berat enceng gondok (Eichornia Crassipes)

200 gr/L, 250 gr/L, dan 300gr/L

Waktu Detensi pada Air Limbah Rumah Tangga

( 1 hari, 3 hari dan 6 hari )

Penurunan Konsentrasi Fe Pada Air Limbah Rumah

Tangga

Variabel Pengganggu - pH** - Suhu* - Banyaknya

Akar**