irigasi dan logam berat

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pencemaran

Pencemaran lingkungan adalah masuknya atau dimasukkannya makhluk

hidup, zat, energi dan atau komponen lain ke dalam lingkungan dan atau berubahnya

tatanan lingkungan oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam, sehingga kualitas

lingkungan turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan lingkungan menjadi

kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya (Soemarto,

1981). Limbah adalah sampah cair dari suatu lingkungan masyarakat terutama terdiri

dari air yang telah dipergunakan dengan hampir0,1% daripadanya berupa benda-

benda padat yang terdiri dari zat organik dan bukan organik (Mahida, 1981).

Pencemaran air adalah suatu peristiwa masuknya zat–zat ke dalam air yang

mengakibatkan kualitas (mutu) air tersebut menurun, sehingga dapat mengganggu

dan membahayakan kesehatan masyarakat (Sugiharto, 1987). Pencemaran air terjadi

karena perbuatan manusia yang dapat timbul dari berbagai macam kegiatan manusia,

baik secara disengaja maupun tidak. Pencemaran air karena perbuatan manusia pada

umumnya jauh lebih besar daripada yang terjadi karena sebab alami. Besarnya

beban polusi yang ditampung oleh sesuatu perairan dapat diperhitungkan

berdasarkan jumlah zat pencemar yang berasal dari berbagai sumber aktifitas yang

meliputi air buangan dari proses industri. Komponen dari kontaminan dan zat

pencemar yang berasal dari buangan industri bersama-sama dengan sampah-sampah

Universitas Sumatera Utara

domestik. Jumlah dan macamnya dengan sendirinya tergantung dari sumber

pencemarannya.

2.2. Air Irigasi

Irigasi adalah usaha penyediaan, pengaturan dan pembuatan bangunan air

untuk menunjang usaha pertanian, termasuk didalamnya tanaman pangan,

hortikultura, perkebunan dan peternakan (PLA,2009). Irigasi merupakan upaya yang

dilakukan manusia untuk mengairi lahan pertanian. Irigasi sendiri dimaksudkan

untuk mencukupi kebutuhan air guna keperluan pertanian. Menurut Hoesein (1984)

maksud dari irigasi dapat dibagi lagi sebagai berikut:

1. Untuk memberi air pada waktu tidak atau kurang turun hujan, sehingga tanaman

dapat tetap tumbuh dengan baik.

2. Untuk mengatur suhu (temperatur) tanah sehingga sesuai dengan kebutuhan

tanaman.

3. Untuk membersihkan garam-garam dan racun yang berbahaya bagi tanaman dari

dalam tanah.

4. Untuk meninggikan tanah (kolmatase).

5. Untuk menaikkan muka air tanah pada tanah-tanah dimana muka air tanahnya

terletak jauh di bawah permukaan.

6. Untuk melunakkan lapisan oleh tanah.

7. Untuk memupuk atau menggemukkan tanah.


http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Lahan_pertanian&action=edit&redlink=1�

Kebutuhan air irigasi adalah jumlah air yang diperlukan untuk memenuhi

kebutuhan evapontranspirasi, kehilangan air, kebutuhan air untuk tanaman dengan

memperhatikan jumlah air yang diberikan oleh alam melalui hujan dan kontribusi air

tanah. Kebutuhan air di sawah dinyatakan dalam mm/hari atau L/detik/ha.

Kebutuhan air belum termasuk efisiensi di jaringan tersier dan utama. Efisiensi

dihitung dalam kebutuhan pengambilan air irigasi. Kebutuhan air irigasi yang

dibutuhkan tanaman adalah 1,1 L/detik/ha (Endang, 1992).

2.3. Logam Timbal (Pb)

Plumbum (lead) merupakan salah satu unsur kimia yang terdapat dalam

unsur periodik, unsur logam ini memiliki simbol Pb yang berasal dari bahasa latin

Plumbum. Dalam bahasa Indonesia lead biasa disebut dengan timbal. Lead memiliki

sifat fisik, lembut dan mudah di bentuk namun juga berat dan beracun. Lead akan

berwarna putih jika langsung di potong namun akan tidak berwarna sampai ke abu-

abuan jika terkena udara. Timbal juga terdapat dari sisa berbagai kegiatan seperti

pertambangan, industri dan transportasi merupakan limbah yang tergolong dalam

kelompok B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun) yang sering ditemukan dalam air,

tanah dan udara (Yoma, 2010). Unsur ini juga logam berat yang sangat berbahaya

bagi makhluk hidup karena bersifat neurotoxin, yaitu racun yang menyerang saraf

dan bersifat karsinogenik, dapat menyebabkan mutasi, terurai dalam jangka waktu

yang lama dan tokisisitasnya yang tidak berubah (Novem, 2010).


Menurut Saeni (1997) timbal merupakan logam berat yang paling berbahaya

kedua setelah merkuri. Sumber utama timbal adalah makanan dan minuman.

Masuknya Pb ke dalam tubuh manusia melalui air minum, makanan atau udara dapat

menyebabkan gangguan pada organ seperti gangguan neurologi (syaraf), ginjal,

sistem reproduksi, sistem hemopoitik serta sistem syaraf pusat (otak) terutama pada

anak yang dapat menurunkan tingkat kecerdasan. Sumber masuknya timbal di

perairan yang paling utama berasal dari Pb di udara yang terbawa oleh angin dan

hujan, serta limbah buangan Industri(Ahmad.2001).

Timbal (Pb) sebagian besar diakumulasi oleh organ tanaman yaitu daun,

batang, akar dan akar umbi-umbian (bawang merah). Perpindahan timbal dari tanah

ke tanaman tergantung komposisi dan pH tanah. Konsentrasi timbal yang tinggi

(100-1000 mg/kg) akan mengakibatkan pengaruh toksik pada proses fotosintesis dan

pertumbuhan. Timbal hanya mempengaruhi tanaman bila konsentrasinya tinggi

(Anonymous, 1998 dalam Charlene, 2004). Tanaman dapat menyerap logam Pb pada

saat kondisi kesuburan dan kandungan bahan organik tanah rendah. Pada keadaan ini

logam berat Pb akan terlepas dari ikatan tanah dan berupa ion yang bergerak bebas

pada larutan tanah. Jika logam lain tidak mampu menghambat keberadaannya, maka

akan terjadi serapan Pb oleh akar tanaman. Smith (1981) juga menerangkan gejala

akibat pencemaran logam berat adalah : klorosis, nekrosis, pada ujung dan sisi daun

serta busuk daun yang lebih awal.

2.4. Fitoremediasi


Pencemaran lingkungan di berbagai negara, termasuk Indonesia, sudah

sangat kompleks dan mengkhawatirkan seiring dengan pesatnya kemajuan ilmu

pengetahuan diberbagai bidang. Salah satu teknik dalam memperbaiki kualitas

lingkungan yang tercemar adalah dengan teknik fitoremediasi. Menurut Priyanto &

Prayitno (2006), fitoremediasi berasal dari kata phyto (asal kata Yunani phyton) yang

berarti tumbuhan/tanaman (plant) dan kata remediation (asal kata Latin remediare =

to remedy) yaitu memperbaiki/ menyembuhkan atau membersihkan sesuatu dengan

demikian fitoremediasi dapat didefinisikan sebagai penggunaan tumbuhan untuk

menghilangkan, memindahkan, menstabilkan, atau menghancurkan bahan pencemar

baik itu senyawa organik maupun anorganik. Fitoremidiasi adalah suatu konsep yang

memanfaatkan potensi yang dimiliki oleh tumbuhan untuk menghilangkan polutan

dari tanah atau perairan yang telah terkontaminasi (Handayanto, 2007).

Teknik fitoremediasi (phytoremediation) yang merupakan suatu sistem

dimana tanaman tertentu, secara sendiri atau bekerjasama dengan mikroorganisme

dalam media (tanah, koral dan air) yang dapat mengubah zat kontaminan

(pencemar/polutan) menjadi kurang atau tidak berbahaya bahkan menjadi bahan

yang berguna secara ekonomi. Konsep mengolah air limbah dengan menggunakan

media tanaman telah lama dikenal oleh manusia, bahkan digunakan juga untuk

mengolah limbah berbahaya (B3) atau untuk limbah radioaktif.

Tanaman yang digunakan dalam fitoremediasi adalah tanaman yang memiliki

kemampuan sangat tinggi untuk mengangkut berbagai pencemaran yang ada


(multiple uptake hyperaccumulator plant) ataupun tanaman yang memiliki

kemampuan mengangkut pencemaran yang bersifat tunggal (spesific uptake

hyperaccumulator plant). Ada beberapa kriteria agar tanaman dapat disebut sebagai

hiperakumulator, misalnya tanaman harus mampu mentranslokasikan unsur-unsur

pencemar seperti timbal dengan konsentrasi sangat tinggi ke pucuk dan tanpa

membuat tanaman tumbuh dengan tidak normal dalam arti kata tidak kerdil dan tidak

mengalami fitotoksisitas (Aiyen, 2005).

Beberapa jenis tumbuhan mampu bekerja sebagai agen fitoremediasi, seperti

azolla, kiambang (Salvinia molesta), eceng gondok (Eichhornia crassipes),

kangkung air (Ipomea aquatic) serta beberapa jenis tumbuhan mangrove. Jenis-jenis

ini merupakan tumbuhan air yang banyak dijumpai di sungai, pantai, rawa atau

danau. Selain itu juga beberapa tumbuhan yang tumbuh di tanah juga mampu

berperan dalam fitoremediasi. Tumbuhan-tumbuhan ini memiliki kemampuan yang

disebut dengan hiperakumulator, yaitu relatif tahan terhadap berbagai macam bahan

pencemar dan mampu mengakumulasikannya dalam jaringan dengan jumlah yang

cukup besar. Untuk itulah maka tumbuhan-tumbuhan ini banyak dipilih sebagai

objek penelitian fitoremediasi untuk lingkungan tercemar logam berat seperti Pb.

Menurut Fitter dan Hay (1991), 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.

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, tanaman mempunyai kemampuan menyeleksi

penyerapan ion tertentu pada kondisi lingkungan yang luas. (Foth, 1991).

2.4.1. Tanaman Eceng Gondok (Eichornia crassipes)

Tanaman eceng gondok atau bahasa latinnya Eichornia crassipes adalah

tanaman asal Brazil yang sering menjadi permasalahan di lingkungan perairan

karena dianggap sebagai tumbuhan pengganggu (gulma) ternyata memiliki sifat

hiperakumulator terhadap beberapa bahan pencemar seperti logam berat (Eddy,

2008). Perkembangbiakan vegetatif eceng gondok begitu pesat yaitu hanya

membutukan waktu 2-4 hari (Gambar 1). Dalam perkembangannya tanaman

keluarga Pontederiaceae ini justru mendatangkan manfaat lain, yaitu sebagai

biofilter cemaran logam berat, sebagai bahan kerajinan, dan campuran pakan ternak

(Ahmad, 2009).


Gambar 1. Tanaman Eceng Gondok (Eichornia crassipes)

Akarnya merupakan akar serabut yang bercabang-cabang halus, permukaan

akarnya digunakan oleh mikroorganisme sebagai tempat pertumbuhan dan eceng

gondok dapat digunakan untuk menghilangkan polutan karena fungsinya sebagai

sistem filtrasi biologis, menghilangkan nutrien mineral, untuk menghilangkan logam

berat seperti cuprum, aurum, cobalt, strontium, merkuri, timah, kadmium, dan nikel

(Hidayati, 2004).

Adapun bagian-bagian tanaman eceng gondok yang berperan dalam

penguraian air adalah sebagaii berikut :

a) Akar

Bagian akar tanaman eceng gondok ditumbuhi dengan bulu-bulu akar berserabut,

berfungsi sebagai pegangan atau jangkar tanaman. Sebagian besar peranan akar

untuk menyerap zat-zat yang dibutuhkan tanaman didalam air. Pada ujung akar

terdapat kantung akar yang mana dibawah sinar matahari ini berwarna merah,


susunan akarnya dapat mengumpulkan lumpur atau partikel-partikel yang terlarut

dalam air (Ardiwinata, 1950).

b) Daun

Daun eceng gondok tergolong dalam makrofita yang terletak diatas permukaan air,

yang didalamnya terdapat lapisan rongga udara dan berfungsi sebagai alat

pengapung tanaman. Zat hijau daun (klorofil) eceng gondok terdapat dalam sel

epidermis. Dipermukaan atas daun dipenuhi oleh mulut daun (stomata) dan bulu

daun. Rongga udara yang terdapat dalam akar, batang, dan daun selain sebagai alat

penampung juga berfungsi sebagai tempat penyimpanan O2

Anonim (2011), menyebutkan bahwa eceng gondok banyak menimbulkan

masalah pencemaran sungai dan waduk, tetapi mempunyai manfaat antara lain:

dari proses

fotosintesis.

1. Mempunyai sifat biologis sebagai penyaring air yang tercemar oleh berbagai

bahan kimia buangan industri.

2. Sebagai bahan penutup tanah (mulch) dan kompos dalam kegiatan pertanian dan

perkebunan.

3. Sebagai sumber gas yang antara lain berupa gas ammonium sulfat, gas hydrogen,

nitrogen dan metan yang dapat diperoleh dengan cara fermentasi.

4. Bahan baku pupuk tanaman yang mengandung unsur NPK yang merupakan tiga

unsur utama yang dibutuhkan tanaman.

5. Sebagai bahan industri kertas dan papan buatan.


6. Sebagai bahan baku karbon aktif.

7. Sumber lignoselulosa yang dapat dikonversi menjadi produk yang lebih berguna

seperti pakan ternak.

Eceng gondok memiliki akar yang bercabang-cabang halus, permukaan

akarnya digunakan oleh mikroorganisme sebagai tempat pertumbuhan (Neis, 1993).

Muramoto dan Oki dalam Sudibyo (1989) menjelaskan, bahwa eceng gondok dapat

digunakan untuk menghilangkan polutan, karena fungsinya sebagai sistem filtrasi

biologis, menghilangkan nutrien mineral, untuk menghilangkan logam berat seperti

cuprum, aurum, cobalt, strontium, merkuri, timah, kadmium, dan nikel.

Mekanisme yang mungkin terjadi ketika tanaman eceng gondok

mengakumulasikan Pb ke dalam jaringannya adalah mekanisme rizofiltrasi dan

fitoekstraksi. Mekanisme ini terjadi ketika akar tumbuhan mengabsorpsi larutan

polutan sekitar akar ke dalam akar, yang selanjutnya ditranslokasi ke dalam organ

tumbuhan melalui pembuluh xylem.

Eceng gondok sangat peka terhadap keadaan yang unsur haranya di dalam air

kurang mencukupi, tetapi responnya terhadap kadar unsur hara juga cukup besar.

Sel- sel akar tanaman umumnya mengandung ion dengan kosentrasi yang lebih

tinggi dari pada medium sekitarnya yang biasanya bermuatan negatif. Proses ini

cocok digunakan untuk dekontaminasi zat-zat anorganik seperti logam-logam berat

(Erakhrumen & Agbontalor, 2007). Menurut Little (1968) dan Lawrence dalam

Moenandir (1990), Heider bahwa enceng gondok mempunyai manfaat salah satu


manfaat yaitu mempunyai sifat biologis sebagai penyaring air yang tercemar oleh

berbagai bahan kimia buatan industri. Penurunan kadar logam Pb secara signifikan

pada hari ke-7. Kadar logam Pb menurun 5,167 ppm (96,4 persen) pada perlakuan

satu rumpun eceng gondok, menurun 5,204 ppm (98,7 persen) pada perlakuan tiga

rumpun, dan menurun 6,019 ppm (99,7 persen) pada perlakuan lima rumpun dari

konsentrasi hari ke-0.

2.4.2. Tanaman Azolla (Azollaceae)

Azolla adalah asal kata dari bahasa latin yaitu Azollaceae, yang merupakan

tumbuhan paku air yang termasuk ordo Salviniales, famili Azollaceae. dan

mempunyai enam spesies. Sangat mudah berkembang terkadang dianggap petani

sebagai gulma atau limbah pertanian di daerah Sumatera umumnya disebut

kiambang. Azolla pada daerah persawahan akan mengambang diatas permukaan air

dan bila air surut akan menempel pada tanah yang lembab. Pemanfatan azolla

sebagai pupuk pengganti urea telah banyak dilaporkan oleh karena dapat mengikat

nitrogen yang cukup besar. Spesies yang banyak terdapat di Indonesia terutama di

pulau Jawa adalah Azolla.pinnata, dan biasa tumbuh bersama-sama padi di sawah.

(Lumpkin dan Plucknett. 1982).


Gambar 2. Tanaman Azolla (Azollaceae)

Azolla memiliki struktur tumbuh yang unik, beradaptasi dengan keadaan

basah. Hidup pada daerah yang selalu tergenang seperti sungai, selokan, waduk, dan

lain sebagainya. Tumbuhan air ini memiliki keunikan dalam mengolah limbah

organik. Kemampuannya dalam mengolah limbah organik tidak diragukan lagi.

Tumbuhan berstolon ini menyerap makanan organiknya dengan cara penyerapan

melalui akar yang mirip rambut (Edi, 2008).

Azolla menunjukkan kapasitas untuk menghilangkan kotoran seperti logam

berat, anorganik nutrisi, bahan peledak dari air limbah. Sifat pertumbuhan yang

cepat, kapasitas penyerapan yang tinggi pada logam berat menjadikan azolla

berpotensi besar untuk digunakan dalam teknologi fitoremediasi (Dhir, 2009).

Pamanfaatan Azolla selain sebagai sumber pupuk juga di kembangkan sebagi

agen fitoremediasi yang teleh dikembang di berbagai negara, azolla mampu

menyerap dan menstabilkan unsur- unsur timbal (Pb). Azolla memilki adaptasi yang

tinggi pada konsentrasi Pb, yang cukup tinggi. Hal ini di laporkan oleh Juhaeti dan

Sayrif, 2003, bahwa pertumbuhan azolla pada kosentrasi Pb 50 ppm lebih baik


dibandingkan pada Pb 0 ppm, dimana azolla menyerap Pb pada Daun 5.5 ppm dan

pada akar 18.2 ppm. Azolla yang di biakan pada air tailing justru mampu menyerap

Pb pada daun hingga 94 ppm (Juhaeti dian Syarif, 2003) dan pada air PAM hanya 22

ppm.

2.4.3. Tanaman Semanggi Air (Marsilea crenata

)

Semanggi merupakan salah satu spesies dari divisi paku-pakuan yang tumbuh

liar di sawah, pematang sawah, dan saluran irigasi (wikipedia, 2007). Semanggi atau

paku bernama ilmiah Marsilea crenata Presl. adalah tanaman yang termasuk

kedalam famili Marsiliaceae. Deskripsi menurut buku flora (Steenis,dkk. 2005)

adalah tumbuhan dengan daun berdiri sendiri atau dalam berkas, menjari berbilang 4,

tangkai daun panjang dan tegak, panjang 2-30 cm, anak daun menyilang,

berhadapan, berbentuk baji bulat telur, gundul atau hampir gundul, dengan panjang

3-22 cm dan lebar 2-18 cm, urat daun rapat berbentuk kipas, pada air yang tidak

dalam muncul diatas air. Biasanya di temukan di sawah, selokan dan genangan air

dangkal.

Gambar 3. Tanaman Semanggi Air (Marsilea crenata)


Morfologi tumbuhan marga ini khas, karena bentuk entalnya yang

menyerupai payung yang tersusun dari empat anak daun yang berhadapan. Akibat

bentuk daunnya ini, nama “semanggi” dipakai untuk beberapa jenis tumbuhan dikotil

yang bersusunan daun serupa, seperti klover.

Tumbuhan ini juga berpotensi sebagai tumbuhan bioremediasi, karena

mampu menyerap logam berat Cd dan Pb. Kemampuan ini perlu diwaspadai dalam

penggunaan daun semanggi sebagai bahan makanan, terutama bila daunnya diambil

dari lahan tercemar logam berat. Potensi sebagai penyedia hara kurang, tapi

berpotensi menekan anakan padi sehingga oleh petani semanggi air dibuang.

Deskripsi menurut buku flora adalah tumbuhan dengan daun berdiri sendiri

atau dalam berkas, menjari berbilang 4, tangkai daun panjang dan tegak, panjang 2-

30 cm, anak daun menyilang, berhadapan, berbentuk baji bulat telur, gundul atau

hampir gundul, dengan panjang 3-22 cm dan lebar 2-18 cm, urat daun rapat

berbentuk kipas, pada air yang tidak dalam muncul diatas air. Biasanya di temukan

di sawah, selokan dan genangan air dangkal.

Semanggi Berdaun Empat (Marsilea quadrifolia) adalah tumbuhan pakis air

yang daun-daunnya nampak seperti daun semanggi. Semanggi berdaun empat

mempunyai akar tinggal (rhizoma) yang panjang, mengingatkan kita pada tali

sepatu. Daun-daunnya yang mengapung di air, bertumbuh dari rhizoma. Daun-daun

ini terdiri dari 4 helai, seperti semanggi berdaun empat. Apabila anda mengambil

rhizomanya dari dalam air pada musim gugur, sejumlah benda kecil akan tampak


http://id.wikipedia.org/wiki/Ental�

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Klover&action=edit&redlink=1�

http://id.wikipedia.org/wiki/Bioremediasi�

http://id.wikipedia.org/wiki/Logam_berat�

http://id.wikipedia.org/wiki/Cd�

http://id.wikipedia.org/wiki/Pb�

(mirip biji kacang buncis kecil). Itu adalah tubuh spora yang di dalamnya terdapat

spora, dari sanalah muncul kesimpulan bahwa tangkai tumbuh-tumbuhan ini berasal

dari paku-pakuan. Semanggi berdaun empat tumbuh dalam air yang tenang, kaya

bahan nutrisi, di semua benua, kecuali Amerika Selatan. Di Amerika, tumbuhan ini

dianggap sebagai tumbuhan pengganggu (gulma). Di Slowakia, tumbuhan ini

berkembang di 7 tempat berbeda pada tepi sungai Latorica. Dahulu, mereka terlihat

di daerah aliran sungai Bodrog, Laborec dan Uh. Di daerah-daerah tropis terdapat

beberapa spesies terkait, yang kadang-kadang di tanam dalam akuarium-akuarium.

Semanggi berdaun empat (Marsilea quadrifolia), yang bisa dibudidaya,

bukan tanaman yang banyak syaratnya dan sudah lebih dari cukup bila ditanam

dalam pot sejauh tetap diisi dengan air dan sedikit tanah di dasarnya. Anda dapat

menanam tumbuhan ini tanpa kesulitan dalam pot berukuran 20×20×20 cm,

sedangkan ukuran ideal pot adalah 60–80 liter atau lebih. Anda pun dapat

memelihara tumbuhan ini di luar rumah sepanjang tahun (karena ia tahan cuaca

dingin membeku). Karena bukan merupakan tanaman yang banyak tuntutannya, dan

mudah berkembang, siapa pun bisa menanamnya.

Semanggi berdaun empat ini akan tumbuh sangat baik di dalam empang

kebun. Cukup masukkan sedikit tanah dari kebun anda ke dasar empang lalu

tempatkan rhizoma ke dalam tanah tersebut. Setelah itu, anda nyaris tidak perlu

memberi perhatian, karena semanggi berdaun empat sanggup mengurus diri sendiri.

Semanggi berdaun empat akan beradaptasi cepat dengan kedalaman air sedangkan


kualitas air tidak dihiraukannya. Anda dapat menanamnya dengan beberapa

kedalaman (5–100 cm) batang tanaman ini akan dengan sendirinya menyesuaikan

diri terhadap kedalaman air hingga daun-daunnya mengambang di dalam air. Anda

dapat membantu tanaman ini menyebar dengan memisah-misahkan akar-akar

rhizomanya. Sebuah rhizoma kecil (sekitar 10 cm) sudah lebih dari cukup untuk

menciptakan hamparan karpet semanggi berdaun empat pada permukaan air.

2.5. Fitoremediasi Lingkungan Yang Tercemar Pb

Menurut Kementrian Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup (1990)

sifat toksisitas logam berat dapat dikelompokan ke dalam 3 kelompok, yaitu bersifat

toksik tinggi yang terdiri dari atas unsur-unsur Hg, Cd, Pb, Cu, dan Zn, bersifat

toksik sedang terdiri dari unsur-unsur Cr, Ni, dan Co, dan bersifat tosik rendah terdiri

atas unsur Mn dan Fe. Mengingat Pb tergolong logam berat dengan sifat toksik

tinggi, maka kehadirannya dapat membahayakan baik secara langsung terhadap

kehidupan organisme, maupun efeknya secara tidak langsung terhadap kesehatan

manusia. Apalagi Pb memiliki sifat-sifat yang membahayakan bagi kesehatan,

menurut PPLH-IPB (1997); Sutamihardja, dkk (1982) dalam Marganof (2003) logam

berat memiliki sifat-sifat yaitu :

1. Sulit didegradasi sehingga mudah terakumulasi dalam lingkungan perairan dan

keberadaannya secara alami sulit terurai (dihilangkan).


2. Dapat terakumulasi dalam organisme termasuk kerang dan ikan, dan akan

membahayakan kesehatan manusia yang mengkomsumsi organisme tersebut.

3. Mudah terakumulasi di sediment sehingga konsentrasinya selalu lebih tinggi

dari konsentrasi logam dalam air. Disamping itu sedimen mudah tersuspensi

karena pergerakan massa air yang akan melarutkan kembali logam yang

dikandungnya ke dalam air sehingga sedimen menjadi sumber pencemar

potensial dalam skala waktu tertentu.

Berbagai penelitian fitoremediasi telah banyak dilaksanakan dalam usaha

memperbaiki kualitas lingkungan yang tercemar logam Pb. Beberapa diantaranya

dilakukan pada lingkungan perairan. Hasil penelitian Osmolovskaya & Kurilenko

(2005) menemukan bahwa beberapa jenis makrofita mampu berperan dalam

fitoremediasi terhadap Pb. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa Elodea

Canadensis, Ceratophyllum demersum L., dan Potamogeton natans L. mampu

menyerap Pb dalam air masing-masing sebesar 27,4 , 10, 7 dan 9,3 mg kg -1

Sedangkan yang dilaporkan oleh Liao & Chang (2004), bahwa eceng gondok

(Eichhornia crassipes) memiliki kemampuan dalam menyerap Pb. Selama penelitan

mereka yang dilakukan di perairan Erh-Chung wetland menunjukkan bahwa eceng

gondok mampu menyerap Pb sebesar 542 mg/m

DW.

2 dengan kapasitas penyerapan

sebesar 5,4kg/ha. Pengukuran kandungan Pb ini dilakukan terhadap jaringan

tanaman, media air dan sedimen. Hal ini dilakukan karena adanya korelasi antara

kandungan Pb di dalam jaringan tanaman dan media tumbuh. Menurut Wilson


(1988) dalam Arisandi (2001), bahwa logam berat yang terlarut dalam air akan

berpindah ke dalam sedimen jika berikatan dengan materi organik bebas atau materi

organik yang melapisi permukaan sedimen, dan penyerapan langsung oleh

permukaan partikel sedimen. Materi organik dalam sedimen dan kapasitas

penyerapan logam sangat berhubungan dengan ukuran partikel dan luas permukaan

penyerapan, sehingga konsentrasi logam dalam sedimen biasanya dipengaruhi

ukuran partikel dalam sedimen.

Xia dan Ma (2005) melaporkan bahwa, eceng gondok memiliki kemampuan

sebagai fitodegradasi terhadap ethion (komponen pestisida). Kecepatan dalam

memetabolisme ethion adalah 55-91% di pucuk dan 74-81% di akar dalam waktu

satu minggu. Menurut Reddy (1990) dalam Sitorus (2007), kehadiran tanaman air di

dalam kolam pengolahan sangat potensial untuk menyaring dan menyerap bahan

yang terlarut di dalam limbah seperti logam–logam berat (Hg, Pb, Cn, Mn, Mg dan

lain-lain), melangsungkan pertukaran dan penyerapan ion, serta memelihara kondisi

perairan dari pengaruh angin, sinar matahari dan suhu. Selain itu tanaman air juga

aman, relatif sederhana dan murah.

Kemampuan tanaman air, seperti eceng gondok, untuk mengikat bahan-bahan

organik dari partikel lumpur membuat tanaman ini dapat digunakan untuk

menjernihkan air, memiliki fungsi ekologis sebagai stabilisator suatu perairan karena

kemampuannya menetralisir bahan pencemar yang masuk keperairan. Melalui


akarnya yang lebat bahan pencemar itu diserap untuk kemudian digunakan dalam

proses metabolismenya atau disimpan dalam akar, batang, umbi atau daunnya serta

dapat menyerap kelebihan unsur hara di dalam air yang menyebabkan pencemaran

(Soerjani, 1980 dalam Sitorus, 2007).

Menurut Priyanto & Prayitno, (2006) bahwa, tumbuhan timbul dipakai untuk

pengolah limbah karena tumbuhan tersebut mengasimilasi senyawa organik dan

anorganik dari limbah. Tumbuhan dengan tingkat pertumbuhan yang tinggi dan tajuk

yang besar dapat menyimpan bermacam hara mineral. Pada media kerikil,

pertumbuhan tanaman timbul dapat menurunkan konsentrasi hara mineral. Rizoma

dan akar beberapa tumbuhan air berfungsi sebagai filtrasi dan pengendap senyawa

hidrokarbon dan logam berat beracun. Tingkat konsentrasi logam berat dalam

jaringan tanaman-tanaman tersebut dari yang tertinggi adalah berturut-turut sebagai

berikut: akar, rizoma, dan daun. Tumbuhan mengapung seperti eceng gondok juga

dapat menghilangkan hara dan logam berat dalam jumlah yang cukup signifikan.

Tanaman air seperti eceng gondok, semanggi air dan azolla yang tampak

tidak memiliki nilai ekonomis tinggi, ternyata memiliki kemampuan sebagai

tumbuhan yang berperan dalam mengurangi dampak pencemaran lingkungan.

Pengendalian pencemaran lingkungan perairan akibat Pb secara biologis (misalnya

fitoremediasi) merupakan metode yang sangat efektif, disamping mudah, murah,

memberikan manfaat yang besar, juga relatif tidak menimbulkan dampak sampingan.

Agen fitoremediasi berupa tumbuhan air seperti eceng gondok, kangkung air


dan makrofita lainnya relatif mudah didapat, serta memiliki kemampuan tumbuh dan

berkembang dengan cepat. Tumbuhan-tumbuhan ini kadang-kadang di beberapa

tempat justru menimbulkan masalah di perairan (blomming), seperti sungai, danau

atau rawa. Dengan adanya teknik fitoremediasi, maka akan memberikan manfaat

yang besar, tidak saja dapat mengurangi polutan Pb pada perairan tapi juga dapat

mengatasi permasalahan yang ditimbulkan oleh tumbuhan air akibat kecepatan

pertumbuhan dan perkembangbiakannya yang tinggi.

Beberapa jenis tumbuhan mempunyai sifat hiperakumulator yang luar biasa.

Namun biasanya tumbuhan yang teradaptasi di tanah berkadar logam tinggi dan

toleran terhadap logam mempunyai sifat tumbuh lambat. Karakter manakah yang

lebih penting, sifat "hiperakumulator tetapi tumbuh lambat" atau "tumbuh cepat

tetapi toleransi medium", memang bisa menjadi bahan perdebatan bila sudah sampai

pada persoalan memilih jenis tumbuhan yang sesuai. Kelompok di USDA-ARS

yakin bahwa hipertoleransi lebih penting daripada biomassa tinggi. Penggunaan

tumbuhan hiperakumulator juga lebih menguntungkan bila kita harus mendaur ulang

logam yang telah dihimpun di dalam biomassa tumbuhan. Karena dengan kadar

akumulasi tinggi, biomassa yang harus ditangani jelas jauh lebih sedikit (Chaney

dkk., 1997 dalam Priyanto & Prayitno, 2006).

Dari hasil yang diperoleh di atas menunjukkan bahwa tanaman-tanaman

pangan ternyata mampu berperan dalam fitoremediasi terhadap tanah yang tercemar

Pb. Hal ini menuntut kita untuk lebih waspada dalam mengkonsumsi hasil dari


tanaman-tanaman tersebut. Untuk menghindari terjadinya akumulasi logam-logam

berat berbahaya (seperti Pb) di dalam tanaman pangan perlu dikaji lebih mendalam

mengenai komposisi media tanam (tanah), pestisida maupun pupuk. Dalam proses

perbaikan lingkungan dengan teknik fitoremediasi tidak dianjurkan menggunakan

tumbuhan yang dikonsumsi, sebab dapat membahayakan kesehatan manusia jika

tumbuhan tersebut dikonsumsi.

Teknik fitoremediasi dapat digunakan dalam proses pembersihan air tanah

dari cemaran berbagai macam logam berat, termasuk Pb. Hal ini menjadi penting

mengingat sumber air tanah masih banyak dimanfaatkan oleh manusia untuk

berbagai macam kebutuhan. Proses ini dapat diilustrasikan pada gambar 4 berikut ini

:


Menurut Priyanto & Prayitno (2006) bahwa, penyerapan dan akumulai logam

berat oleh tumbuhan dapat dibagi menjadi tiga proses yang sinambung, yaitu

penyerapan logam oleh akar, translokasi logam dari akar ke bagian tumbuhan lain,

dan lokalisasi logam pada bagian sel tertentu untuk menjaga agar tidak menghambat

metabolisme tumbuhan tersebut. Penyerapan oleh akar dilakukan dengan membawa

logam ke dalam larutan di sekitar akar (rizosfer) dengan beberapa cara bergantung

pada spesies tumbuhannya.

Setelah logam dibawa masuk ke dalam sel akar, selanjutnya logam harus

ditranslokasi di dalam tubuh tumbuhan melalui jaringan pengangkut, yaitu xilem dan

floem, ke bagian tumbuhan lain. Untuk meningkatkan efisiensi pengangkutan, logam

Gambar 4. Proses fitoremediasi dalam memperbaiki kondisi air tanah tercemar (Sumber: Grossman, E. & McGuire, J. 2005).


http://geoweb.tamu.edu/faculty/grossman/index.html�

http://geoweb.tamu.edu/Faculty/McGuire/index.html�

diikat oleh molekul khelat. Berbagai molekul khelat yang berfungsi mengikat logam

dihasilkan oleh tumbuhan, misalnya histidin yang terikat pada Ni dan fitokhelatin-

glutation yang terikat pada Cd. Untuk mencegah peracunan logam terhadap sel,

tumbuhan mempunyai mekanisme detoksifikasi yaitu dengan melokalisasi logam

pada jaringan, misalnya dengan menimbun logam di dalam organ tertentu seperti

akar (untuk Cd pada Silene dioica), trikhoma (untuk Cd), dan lateks (untuk Ni pada

Serbetia acuminata).

Menurut Prasad (2007) bahwa, banyak sekali tanaman air yang berpotensi

dalam menyerap logam-logam berat, termasuk Pb. Masing-masing tanaman tersebut

memiliki mekanisme yang berbeda-beda dalam fitoremediasi. Jenis-jenis tanaman air

yang dapat mengakumulasi berbagai logam serta mekanismenya dalam fitoremediasi

dapat dilihat pada lampiran 2. Sedangkan menurut Erakhrumen & Agbontalor (2007)

menjelaskan bahwa Pb di dalam tanah, sedimen dan lumpur dapat diserap oleh

tanaman melalui dua mekanisme yaitu fitoekstraksi dan fitostabilisasi.

Dalam hubungannya dengan pemanfaatan tumbuhan sebagai agen pemulihan

lingkungan tercemar, mengutip laporan Departemen Energi AS, Watanabe (1997)

dalam Priyanto & Prayitno (2006) mengemukakan prasyarat, yaitu:

1. laju akumulasi harus tinggi, bahkan di lingkungan yang berkadar kontaminan

rendah,

2. kemampuan mengakumulasi kontaminan dengan kadar tinggi,

3. kemampuan mengakumulasi beberapa macam logam,


4. tumbuh cepat,

5. produksi biomassa tinggi, dan

6. tahan hama dan penyakit.

Indonesia sebagai negara yang kaya akan keanekaragaman hayati tentu

banyak memiliki tumbuhan yang sesuai dengan kriteria di atas. Namun untuk

menggali lebih mendalam potensi tersebut, dibutuhkan berbagai macam riset dari

disiplin ilmu yang berbeda-beda.

2.6. Pengaruh Penggunaan Air Tercemar Untuk Irigasi Pertanian

2.6.1. Bagi Kesehatan Manusia

Pengaruh penggunaan air tercemar untuk irigasi pertanian bila kita kaji

sebenarnya dapat berdampak positif dan negatif terhadap manusia, namun dampak

positifnya hampir tidak ada satu pun kajian ilmiah yang mendukungnya. Sedangkan

dampak negatif dari penggunaan air tercemar terkait dengan kesehatan manusia tidak

perlu disangsikan banyaknya (Prayitno, 2008).

Pengaruh negatif lain akibat penggunaan air tercemar dalam irigasi pertanian

adalah kandungan air tercemar yang biasanya mengandung bakteri-bakteri patoghen

dan racun-racun kimia, terkait dengan hal ini ada empat kelompok orang yang sangat

berisiko tertular patoghen atau ‘teracuni’ zat kimia yaitu:

1) Petani dan keluarganya,

2) Buruh-buruh tani yang bekerja di lahan yang menggunakan air tercemar,


3) Konsumen yang mengkonsumsi produk pertanian yang diolah dengan

menggunakan air irigasi yang tercemar, dan

4) Semua orang yang berdekatan dengan area pertanian yang menggunakan air

tercemar terutama yang paling beresiko adalah anak-anak dan orang tua

(Prayitno, 2008).

Timbal bersifat neurotoksin (racun penyerang syaraf) yang dapat

terakumulasi dan merusak pertumbuhan otak pada anak-anak. Efek akumulasi Pb

dalam tubuh antara lain ditunjukkan oleh adanya gejala penurunan kemampuan dan

kelincahan. Selain itu, kecerdasan dan pertumbuhan pada anak-anak juga dapat

terganggu dan dapat menghambat pertumbuhan otak, menurunkan kemampuan

belajar dan membaca, kurangnya pendengaran, gagap, dan kecenderungan

menggunakan kekerasan (Ghai et al., 2003; Lestari, 2005, Haro dan Pujadas dalam

Ebadi et al., 2005).

Pada orang dewasa, Pb dapat menyebabkan kenaikan tekanan darah,

serangan jantung dan kematian. Selain itu, fertilitas juga dapat terganggu. Menurut

World Health Organization (WHO) tahun 1980 bahwa Pb dapat menyebabkan

terjadinya hipospermia, tetraspermia dan asterospermia pada pria, serta keguguran

dan kematian janin pada wanita (Nopvianti.2007).

2.6.2. Bagi Tanaman Pertanian

Akibat penggunaan air tercemar untuk irgasi pertanian bagi tanaman

pertanian, paling tidak dapat diklasifikasikan menjadi dua akibat yaitu,


1) akibat terhadap hasil produksi pertanian,

2) akibat terhadap mutu produksi pertanian, seperti kehadiran polutan dalam hasil

pertanian, perubahan rasa, dan lain-lain.

Timbal merupakan kandungan yang tidak esensial bagi tanaman,

kandungannya berkisar antara 0,1-10 ppm (Alloway, dalam Soepardi 1983) dan

kandunga timbal dalam tanaman untuk berbagai jenis secara normal berkisar 0,5-3,0

ppm. Untuk tanaman tertentu tingkat keracunan terhadap timbal sangat tinggi. Hal

ini dapat menimbulkan situasi yang sangat membahayakan, karena dalam tanaman

mungkin tidak menunjukkan gejala keracunan dan kelihatan sehat tetapi berbahaya

jika dikonsumsi manusia. Padahal menurut Singh (2004), logam berat yang

terakumulasi dalam jaringan tanaman lebih berbahaya karena residunya tidak terlihat

sebagaimana kotoran yang tampak pada permukaan sayuran.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kadar timbal dalam tanaman yaitu jangka

waktu kontak tanaman dengan timbal, kadar timbal dalam tanah, morfologi dan

fisiologi tanaman, umur tanaman dan factor yang mempengaruhi areal seperti

banyaknya tanaman penutup serta jenis tanaman di sekeliling tanaman tersebut.

Dua jalan masuknya timbal ke dalam tanaman yaitu melalui akar dan daun.

Timbal setelah masuk ke sistem tanaman akan diikat oleh membran-membran sel

mithokondria, dan kroloplas. Bahkan pencemaran dapat menyebabkan terjadinya

kerusakan fisik. Kerusakan tersembunyi dapat berupa penurunan kemampuan

tanaman dalam menyerap air, pertumbuhan yang lambat atau pembukaan stomata


yang tidak sempurna. Masuknya partikel timbal ke dalam jaringan daun bukan

karena timbal diperlukan tanaman, tetapi hanya sebagai akibat ukuran stomata daun

yang cukup besar dan ukuran paerikel timbal yang relatif kecil dibanding ukuran

stomata.

2.6.3. Bagi Tanah Pertanian

Tanah merupakan bagian dari siklus logam berat. Pembuangan limbah ke

tanah apabila melebihi kemampuan tanah dalam mencerna limbah akan

mengakibatkan pencemaran tanah. Jenis limbah yang berpotensi merusak lingkungan

hidup adalah limbah yang termasuk dalam Bahan Beracun Berbahaya (B3) yang di

dalamnya terdapat logam-logam berat. Subowo et al., (1999) menyatakan bahwa

adanya logam berat dalam tanah pertanian dapat menurunkan produktivitas pertanian

dan kualitas hasil pertanian selain dapat membahayakan kesehatan manusia melalui

konsumsi pangan yang dihasilkan dari tanah yang tercemar logam berat tersebut.

Kandungan logam berat di dalam tanah secara alamiah sangat rendah, kecuali tanah

tersebut sudah tercemar. Kandungan logam berat dalam tanah sangat berpengaruh

terhadap kandungan logam pada tanaman yang tumbuh di atasnya, kecuali terjadi

interaksi di antara logam itu sehingga terjadi hambatan penyerapan logam tersebut

oleh tanaman. Akumulasi logam dalam tanaman tidak hanya tergantung pada

kandungan logam dalam tanah, tetapi juga tergantung pada unsur kimia tanah, jenis

logam, pH tanah dan spesies tanaman yang sensitif terhadap logam berat tertentu

(Darmono, 1995). Menurut Prayitno (2008) jika yang terbawa oleh air irigasi


tercemar berupa logam, dalam jumlah yang normal logam ini tidak berdampak

apapun bagi tanah namun dalam jumlah yang cukup besar dapat merusak struktur

tanah, misalkan dapat meningkatkan pH tanah menjadi lebih asam atau lebih basa.

Air irigasi tercemar yang membawa zat pencemar berbetuk solid lama-lama

kelamaan akan mengumpul pada permukaan tanah dan menyebabkan tersumbatnya

pori-pori tanah sehingga tanah menjadi tidak subur.

Dengan adanya logam berat dalam bentuk ion atau terlarut akan mudah

terserap pada jaringan tanaman, dan bila tanaman yang mengikatnya adalah tanaman

pangan seperti padi maka pencemaran logam berat akan lebih berbahaya bagi

kehidupan. Oleh sebab itu, upaya mengkelat logam berat dalam tanah perlu

dilakukan guna menghindari terserapnya logam berat dalam tanaman padi. Widiatma

(2001)

Pengambilan contoh tanah untuk analisis kandungan timbal sangat ditentukan

oleh sumber pencemarannya. Pada lokasi pencemarannya berasal dari udara,

konsentrasi timbale pada permukaan tanah hingga kedalaman beberapa sentimeter

(terutama yang kaya akan bahan organic) akan jauh lebih tinggi dibandingkan

dengan tanah dari bagian yang lebih dalam (Burau (1982). Ward et al (1975)

menunjukan bahwa konsentrasi timbale pada kedalam tanah lebih dari 5 cm ternyata

konstan. Timbal dalam tanah dapat dibedakan antara timbale yang berasal dari

pencemaran dan timbale yang terdapat secara alami jumlahnya berkisar 2-200 ppm

dengan kandungan rata-rata 16 ppm.


Alloway (1995) mengemukakan bahwa partikel timbal sebagai salah satu

logam berat berbahaya dalam tanah yang dapat berasal dari aktivitas penambangan,

pertanaian dan horticultural, limbah pupuk. Pada umumnya lapisan permukaan tanah

mengandung timbale dalam jumlah yang lebih tinggi dibanding dengan lapisan yang

lebih dalam.


irigasi dan logam berat

Documents