Fitoremediasi Tanah Tercemar Logam Berat Zn Menggunakan ... ?· menangani masalah pencemaran logam berat…

Download Fitoremediasi Tanah Tercemar Logam Berat Zn Menggunakan ... ?· menangani masalah pencemaran logam berat…

Post on 02-Mar-2019

212 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<p>Fitoremediasi Tanah Tercemar Logam Berat Zn Menggunakan Tanaman Jarak pagar </p> <p>(Jatropha curcas) </p> <p>SENJA IKE RISMAWATI Program Studi Biologi, Fakultas Matematika Ilmu Pengetahuan Alam </p> <p>Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Jl. Raya ITS, Sukolilo-Surabaya 10111 Email : senjasendu@yahoo.co.id </p> <p> ABSTRACT </p> <p>Has done research on the phytoremediation of zink using Jatropha curcas in zinc contaminated soil. This study aims to determine the potential Jatropha curcas in remediate zink contaminated soil and to determine growth of Jatropha curcas in zinc contaminated soil. ZnCl2, Jatropha curcas, garden soil and dung are used to achieve goal of the research. Providing treatment metal done after acclimatization process plant at the media for one week. Zinc is given in four different concentrations of 0 mg/l, 500 mg/l, 1500 mg/l and 2500 mg/l for 28 days exposure time. Observation of growth parameters and analysis of zinc content in the plant and the media carried out on 7 , 14, 21 and 28 days. Data were analyzed by Analysis of Variance (ANOVA), and if any treatment effect will be further tested with Fishers test with 5%. The results showed the variance concentration of zink influence on plant height, leaf are and, dry weigh. Jatropha curcas has the ability to accumulate zink. Accumulation of Zn in roots was higher than non-root. Value of transfer factor (FT) obtained at the highest concentration of 2500 mg/l and in the exposure time of 28 days is equal to 1,45 (FT&gt;1). Overall Jatropha curcas as potential an accumulator of zinc, but is considered less effective and economical (value of (FT</p> <p>tercemar dapat digunakan kembali dengan aman. Salah satu metode yang aplikatif dan diharapkan mampu menangani masalah pencemaran logam berat pada tanah adalah fitoremediasi. Fitoremediasi merupakan teknik pemulihan lahan tercemar dengan menggunakan tumbuhan untuk mengimobilisasi bahan pencemar, menyerap dan mentransformasi logam berat dalam sel jaringan [9]. Metode fitoremediasi sangat berkembang pesat karena metode ini mempunyai beberapa keunggulan diantaranya merodenya sederhana, efisien, hemat biaya, murah dan ramah lingkungan [10] </p> <p>Dalam penelitian ini tanaman yang akan digunakan dalam proses fitoremediasi adalah tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) tanaman ini dipilih karena mudah tumbuh pada berbagai jenis tanah, tahan kekeringan, mudah didapatkan dan diperbanyak [11] Tanaman jarak pagar (Jatropha curcas) yang digunakan adalah varietas IP3 yang berumur 2,5 bulan dengan tinggi yang relatif seragam. Tanah tercemar logam berat Zn berupa tanah tanaman yang dicemari dengan pencemar buatan ZnCl2 dengan konsentrasi 0 mg/l, 500 mg/l, 1500 mg/l dan 2500 mg/l.Penelitian dilakukan selama 28 hari. </p> <p>Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui potensi tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) dalam meremediasi tanah tercemar logam berat Zn serta untuk mengetahui pengaruhnya terhadap pertumbuhan tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas). Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang ilmu pengetahuan dan lingkungan serta diharapkan memberikan informasi mengenai pengolahan tanah tercemar logam Zn menggunakan jarak pagar (jatropha curcas) secara fItoremediasi. </p> <p>METODOLOGI </p> <p>Tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) y ang digunakan adalah varietas IP3 yang berumur 2,5 bulan dengan tinggi yang relatif seragam. Tanah tercemar logam berat Zn berupa tanah tanaman yang dicemari dengan pencemar buatan ZnCl2 dengan konsentrasi 0 mg/l, 500 mg/l, 1500 mg/l dan 2500 mg/l. Penelitian dilakukan selama 28 hari waktu pemaparan. Analisis kandungan logam berat pada tanah dan tanaman dilakukan di BBLKS (Balai Besar Laboratorium Kesehatan Surabaya). Kandungan unsur hara pada media tanam diukur satu kali pada awal sebelum ditanami yang meliputi unsur N, P dan K </p> <p>1. Pembenihan dan Persiapan Penanaman Biji tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) varietas </p> <p>IP3 diperoleh dari Balai Besar Penelitian Tanaman Tembakau da n Serat (Balittas) tahun 2012. Biji dikecambahkan pada media tanah dibanding pupuk kandang 2:1 dan dipelihara selama dua setengah bulan. Pembenihan ini dilakukan di Balai Besar Penelitian Tanaman Tembakau dan Serat (Balittas), Malang. Tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) yang memiliki rata-rata tinggi yang sama selanjutnya dipindah ke rumah kaca untuk perlakuan proses aklimatisasi tanaman selama satu minggu. </p> <p>2. Pemberian Perlakuan Logam Tanah terkontaminasi Zn didapatkan dengan </p> <p>mencemari media tanam dengan pencemar buatan setelah satu minggu proses aklimatisasi. Pencemar buatan Zn didapatkan dengan cara melarutkan ZnCl2 dengan aquades Konsentrasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah 0 mg/l, 500 m g/l, 1500 m g/l, dan 2500 mg/l. Aklimatisasi dan pemebrian perlakuan logam Zn dilakukan di rumah kaca Dinas Kebersihan dan Pertamanan Surabaya (DKP). </p> <p> 3. Parameter yang Diamati </p> <p>Parameter yang diamati dalam penelitian ini meliputi: 1. Pengukuran pH dan temperatur tanah 2. Pengukuran tinggi tanaman 3. Pengamatan morfologi dan pengukuran luas daun 4. Pengamatan morfologi dan pengukuran panjang </p> <p>akar 5. Analisis kandungan logam berat pada tanah dan </p> <p>tanaman (akar dan non akar) 6. Berat kering tanaman </p> <p>Pangamatan paremeter dilakukan setiap 7 hari sekali (hari ke-7, 14, 21 dan 28) </p> <p>D. Analisis Data Data hasil pengukuran pertumbuhan tanaman (meliputi tinggi, luas daun dan berat kering tanaman) untuk mengetahui pengaruh perlakuan dianalisis secara statistik dengan menggunakan ANOVA yang dilanjutkan dengan uji Fishers pada taraf kepercayaan 95%. Potensi tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) dalam meremediasi tanah tercemar logam Zn diperoleh melalui nilai Faktor Transfer (FT). </p> <p>HASIL DAN PEMBAHASAN </p> <p>1. Penurunan Kandungan Zn dalam Tanah Penyerapan Zn oleh tanaman Jarak pagar (Jatropha </p> <p>curcas) menyebabkan penurunan konsentrasi Zn dalam </p> <p>tanah. Konsentrasi Zn pada tanah terus menurun selama waktu pengamatan. </p> <p> Pada Tabel 1 m enunjukkan bahwa kandungan logam </p> <p>berat Zn yang ada di dalan tanah p ada tiap konsentrasi dan selama waktu pemaparan mengalami penurunan. Penurunan kandungan Zn dalam tanah mengindikasikan bahwa telah terjadi permindahan logam dari tanah ke tumbuhan. Menurut rujukan [21], bahwa akan terjadi penurunan konsentrasi logam berat pada tanah setelah fitoremediasi dibandingkan sebelum fitoremediasi. </p> <p>2. Akumulasi Zn pada Jarak pagar (Jatropha curcas) Setiap tumbuhan memiliki sensitifitas terhadap logam </p> <p>berat dan memperlihatkan kemampuan yang berbeda dalam mengakumulasi logam berat. Untuk kemampuan tiap bagian tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) dalam mengakumulasi logam Zn, tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) dipisahkan menjadi bagian akar dan non akar (batang dan daun) yang masing-masing bagian tersebut dianalisis dengan AAS (Atomic Absorption Spectrofotometer). </p> <p> Pada Gambar 1 m enunjukkan bahwa akumulasi Zn </p> <p>lebih tinggi pada bagian akar dibandingkan bagian non akar (batang dan daun). Hal ini karena akar merupakan organ tanaman yang berfungsi sebagai penyerap unsur hara dan sekaligus organ yang kontak langsung dengan </p> <p>media tanam, maka tingginya konsentrasi logam pada tanah akan mempengaruhi tinginya kandungan logam pada akar tanaman yang ada di dalamnya [12]. Menurut rujukan [13] menyebutkan ba hwa logam berat lebih banyak diserap pada bagian akar daripada bagian daun. Besarnya penyerapan kadar Zn pada akar tanaman juga dikarenakan akar mempunyai sistem penghentian transpor logam menuju daun sehingga ada penumpukkan logam di akar [14]. Selain itu, menurut rujukan [15] dalam penelitiannya menyebutkan bahwa akar tumbuhan memiliki kemampuan mentraslokasikan logam berat lebih banyak dibandingkan bagian tunas atau pucuk. </p> <p>Adanya akumulasi logam berat Zn pada bagian akar dan non akar (batang dan daun) mengindikasikan adanya mekanisme fitoremediasi. Fitoremediasi adalah pemanfaatan tumbuhan untuk meminimalisasi dan mendetoksifikasi polutan, karena tumbuhan mempunyai kemampuan menyerap logam dan mineral yang tinggi dari media tanamnya. </p> <p>Mekanisme fitoremediasi yang mungkin terjadi pada Jarak pagar (Jatropha curcas) berdasarkan data yang didapat pada penelitian ini adalah Rhizofiltration dan Phytoextraction (Phytoaccumulation). Rhizofiltration merupakan proses dimana adsorpsi atau pengendapan zat kontaminan dilakukan oleh akar [16]. Mekanisme Rhizofiltration mungkin terjadi karena dari data yang didapatkan, akumulasi logam Zn terbanyak terdapat pada bagian akar. Secara umum Rhizofiltration mempunyai kemampuan lebih efektif dalam mengolah logam berat. Hal tersebut dapat terjadi karena akar tumbuhan mempunyai peranan afinitas yang tinggi dan sistem transport aktif secara biologis dalam mengakumulasi logam-logam [17] </p> <p>Mekanisme fitoremediasi yang kedua yang mungkin terjadi pada tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) adalah Phytoextraction (Phytoaccumulation). Berdasarkan Gafik 1 terlihat bahwa Jarak pagar (Jatropha curcas) juga mengakumulasi logam Zn pada bagian non akar (batang dan daun). Mekanisme Phytoextraction (Phytoaccumulation) meliputi penyerapan kontaminan oleh akar tanaman selanjutnya ditranslokasikan kedalam organ tanaman (Ghosh dan Singh, 2005). Pada prosesnya pengubahan kontaminan terjadi dibagian akar dan sebagian diantaranya diakumulasikan kedalam biomassa tumbuhan (bagian batang maupun daun [18]. </p> <p>3. Potensi Tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) Sebagai Agen Fitoremediator </p> <p>Terdapat beberapa pendekatan untuk menentukan </p> <p>Tabel 1. Nilai Penurunan Zn pada Tanah Selama Waktu Pemaparan </p> <p>Konsentrasi Zn </p> <p>Hari Ke-7 </p> <p>Hari Ke-14 </p> <p>Hari Ke-21 </p> <p>Hari Ke-28 </p> <p>0 mg/l 85,71 79,56 71,55 65,82 500 mg/l 436,59 348,32 327,02 302,05 1500 mg/l 1119,29 1108,92 932,76 853,8 2500 mg/l 1980,03 1778,39 1620,14 1174,55 </p> <p> Gambar 1.Akumulasi Zn pada Akar dan Non Akar Jarak pagar (Jatropha curcas) Selama waktu pemaparan </p> <p>tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) berpotensi sebagai fitoremediator lingkungan atau tidak. Menurut rujukan [19] potensi fitoremediator tersebut dapat ditinjau dari faktor transfer. Faktor transfer dari tanah ke tanaman merupakan proses penting dalam kaitanya dengan proses fitoremediasi [20]. Faktor t ransfer diperoleh dengan membandingkan kandungan Zn di dalam tanaman setelah pemanenan dengan kandungan Zn di dalam tanah. </p> <p> Nilai faktor transfer Z n dari tanah ke tanaman Jarak </p> <p>pagar (Jatropha curcas) terlihat paling tinggi pada hari ke 28 setelah tanaman dipelihara dalam media tanah yang mengandung Zn, yaitu sebesar 1,44 (Gambar 2). Sedang untuk bagian t anaman (akar dan non akar), nilai faktor transfer berfluktuatif. </p> <p>Faktor transfer tanaman melampaui angka satu (Gambar 2) mengindikasikan bahwa jumlah Zn yang terkonsentrasi pada tanaman lebih besar dari Zn yang terkonsentrasi pada tanah. Dapat juga dikatakan bahwa tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) merupakan akumulator Zn. Hal ini didasari dari pernyataan rujukan [22], yang menyatakan bahwa nilai faktor transfer yang lebih besar dari 1 dapat dikategorikan sebagai metal accumulator species, sedangkan tumbuhan yang mempunyai nilai faktor transfer yang kurang dari 1 dikategorikan sebagai metal excluder species. Tanaman yang dikategorikan sebagai metal accumulator species merupakan tanaman yang mengkonsentrasi logam yang tinggi pada bagian aerialnya (batang dan daun) tanpa ekskresi kerusakan struktur dan fungsi tanaman. Sedangkan Tanaman yang dikategorikan sebagai metal excluder species merupakan tanaman yang mencegah masuknya logam berat dari tanah dan menjaga konsentrasi logam berat tersebut mengeksudat bahan chelating tanaman melalui akar. </p> <p>Faktor transfer juga digunakan untuk menentukan </p> <p>ekonomis tidaknya suatu tanaman sebagai fitoremediator lingkungan. Menurut rujukan [19] nilai faktor transfer yang kurang dari 20 kali, maka tanaman tersebut dikatakan kurang ekonomis. </p> <p>Berdasarkan Grafik 2 dan dapat diketahui bahwa tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) berpotensi sebagai tanaman akumulator Zn. Hal ini terlihat dari nilai faktor transfer yang lebih dari 1 tetapi kurang ekonomis (FT</p> <p>air di fotosistem II). Sehingga proses fotosintesis akan </p> <p>terhambat pula [25] Pada Tabel 4 m enunjukkan bahwa berat kering </p> <p>meningkat seiring dengan meningkatnya akumulasi logam berat Zn. Hal ini diduga karena adanya mekanisme toleransi terhadap logam berat yaitu menghasilkan senyawa polipeptida pengikat logam seperti fitokelatin. Detoksifikasi ion logam yang masuk dalam sel dapat dilakukan dengan pembentukan fitokelatin yang berasal dari gluthation sebagai perkursornya. Dengan bantuan fitokelatin ion logam akan berikatan dengan gugus surfihidril pada sistein sehingga membentuk kompleks fitokelatin logam yang kemudian ditransport kedalam vakuola untuk disimpan [26]. Fitokelatin yang mengikat logam berat Zn dan disimpan pada vakuola menyebabkan tanaman tetap mampu melakukan proses-proses fisiologis sehingga berat kering tanaman menjadi meningkat. </p> <p>5. Hasil Pengamatan Morfologi Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas) Setelah Fitoremediasi </p> <p>Pencemaran logam berat menyebabkan kerusakan dan perubahan fisiologi tanaman yang diekspresikan dalam </p> <p>gangguan pertumbuhan. Menurut rujukan [27] pencemaran menyebakan perubahan pada tingkatan biokimia sel kemudian diikuti perubahan fisiologi pada tingkat individu hingga tingkat komunitas tanaman. Menurut rujukan [28] toksisitas logam Zn mengakibatkan kerusakan pada morfologi daun yang ditandai dengan klorosis pada daun muda (daun yang kehilangan klorofil ditandai dengan menguningnya daun), pertumbuhan daun yang tidak normal (daun yang lebih kecil/kerdil), pada toksisitas yang lebih tinggi daun menunjukkan gejala nekrosis (gejala kematian sel tanaman yang ditandai dengan daun yang menggulung dan daun yang keriput/berparut). Kondisi Morfologi daun Jarak pagar (Jatropha curcas) selama proses fitoremediasi ditunjukkan pada Gambar 3 berikut : </p> <p> Pada Hari ke 0 dan ke 7 terlihat bahwa semua daun </p> <p>dari Jarak pagar (Jatropha curcas) masih berwarna hijau (Gambar 3). Setelah hari ke 7, yaitu hari ke 14 pemaparan terlihat bahwa daun Jarak pagar (Jatropha curcas) mengalami perubahan pada dua atau tiga helai daunya menjadi kekuningan. Pada 21 hari hingga 28 hari pemaparan terlihat warna kekuningan pada daun Jarak pagar (Jatropha curcas) semakin bertambah kuning hingga kecokelatan (gambar 10). Gejala klorosis ditunjukkan pada daun Jarak pagar (Jatropha curcas) pada 14-21 hari pemaparan dan pada konsentrasi 500 mg/l, 1500 m g/l dan 2500 m g/l logam berat Zn yang ditambahkan pada media tanam. Hal ini dikarenakan kandungan Zn pada konsentrasi 500 mg/l, 1500 mg/l dan 2500 selama 14-21 hari waktu pemaparan semakin bertambah. Pada hari ke 28 waktu pemaparan, kandungan Zn semakin tinggi sehingga menyebabkan gejala nekrosis daun. Gejala nekrrosis daun tersebut ditandai dengan berubahnya warna kuning menjadi coklat dan daun yang keriput (Gambar 4). Selain gejala klorosis d an nekrosis </p>...