Fitoremediasi tanah tercemar timbal (Pb) - Digilib ITS

PENGARUH PENAMBAHAN pH TERHADAP REMOVAL LOGAM BERAT
TIMBAL (Pb) OLEH TUMBUHAN LIDAH MERTUA (Sansivieria trifasciata) DI
KELURAHAN TAMBAK WEDI, KECAMATAN KENJERAN, SURABAYA
Litany Mega Putri dan Sarwoko Mangkoedihardjo
Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITS, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail: [email protected]
Abstark- Teknologi yang digunakan untuk meremoval logam
berat timbal pada penelitian ini adalah dengan teknologi
fitoremediasi yang menggunakan tumbuhan lidah mertua
(Sansivieria trifasciata). Sampel yang digunakan merupakan
sampel buatan berdasarkan hasil penelitian pendahuluan
pada tanah pemukiman masyarakat Kelurahan Tambak
Wedi, Kecamatan Kenjeran, Surabaya.
Parameter yang dianalisa pada penelitian ini adalah
konsentrasi logam berat pada tanah dan tumbuhan, serta pH
tanah. Analisa konsentrasi logam berat menggunakan metode
AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer) dengan
memberikan variasi pada pH media tanam, adapun variasi
pH yang digunakan sebesar 5 dan 9.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kemampuan tertinggi
tumbuhan lidah mertua dalam meremoval logam berat
tumbal sebesar 96,27% pada 50% tanah tercemar + 50%
komos dengan konsentrasi awal 178 ppm dan kemampuan
tumbuhan dalam mengakumulasi logam berat timbal pada
bagian tubuhnya belum dapat diketahui secara optimal
dikarenakan jangkan waktu yang relatif singkat. Hal ini
diketahui dengan peningkatan kandungan logam berat pada
bagian tumbuhan menggunakan media 50% tanah tercemar
basa + 50% kompos sebesar 2,731 ppm pada minggu ke 5.
Kata kunci Fitoremediasi, Timbal, Sansivieria trifasiata
yang besar. Menurut Lasat (2000) biaya pengolahan dengan
fitoekstraksi lebih rendah daripada pengolahan lainnya.
Selain biaya yang rendah, fitoremediasi sangat mudah
diterapkan secara in situ (langsung ditempat) dan proses
yang digunakan adalah secara alamiah.
Menurut Hidayati,dkk (2005) sejumlah tumbuhan
terbukti dapat beradaptasi terhadap lingkungan marginal
dan ekstrim seperti tanah limbah yang banyak
terkontaminasi zat-zat beracun dan memiliki kualitas fisik,
kimia maupun biologis sangat rendah. Tumbuhan yang
memiliki kemampuan untuk menyerap logam berat dari
tanah dikenal sebagai tumbuhan hiperakumulator
(Hardiani,2008).
II. METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di laboratorium dengan
menguji kemampuan tumbuhan lidah mertua (Sansivieria
triafastica) dalam meremediasi logam berat timbal (Pb2+)
dalam tanah pada tanah tercemar di Kelurahan Tambak
Wedi, Kecamatan Kenjeran, Surabaya, dan seberapa besar
penurunan konsentrasi logam berat timbal (Pb2+) didalam
tanah. Dalam penelitian ini menggunakan 2 replika
tumbuhan yang dimana bertujuan untuk mengantisipasi
apabila terjadi sesuatu yang tidak dikehendekai, masih
memiliki cadangan sehingga penelitian dapat terus berjalan.
Parameter yang diuji dalam penelitian ini adalah, removal
logam berat di dalam tanah dan pH tanah. Tahapan
percoban dapat dilihat pada diagram alir penelitian Gambar
1.
1. Penelitian pendahuluan mengenai karakteristik
sampel tanah yang akan digunakan.
2. Aklimatisasi tumbuhan. Dilakukan agar tumbuhan
dapat menyesuaikan diri dengan lingkungannya.
Aklimatisasi dilakukan selama 7 hari, dan dipilih
tumbuhan yang tumbuh subur dan tidak
mengalami kematian. Karakteristik tumbuhan
yang digunakan untuk penelitian ini adalah
tumbuhan lidah mertua (Sansivieria trifasciata)
yang berumur 3 – 5 bulan dengan spesifikasi
tumbuhan tinggi antara 30 – 50 cm.
3. Range Finding Test. Dilakukan untuk menetapkan
rentang konsentrasi maksimum logam berat yang
dapat diproses secara fitoremediasi oleh tumbuhan.
Rentang konsentrasi yang digunakan adalah 800
ppm, 600 ppm, 400 ppm, dan 200 ppm. Tahap ini
dilakukan selama 7 hari.
I. PENDAHULUAN
eiring dengan meningkatnya teknologi, jumlah
industri yang tumbuh akan semakin meningkat. Hal
tersebut juga terjadi di kota-kota besar seperti
Surabaya. Pantai Timur Surabaya (Kenjeran) diberitakan
telah tercemar oleh Merkuri (Hg), Timbal (Pb), dan
Tembaga (Cu). Penelitian tersebut diperkuat dengan adanya
kandungan merkuri (Hg) sebesar 2,48 ppb pada darah
masyarakat nelayan di Kenjeran dan rata-rata kadar timbal
(Pb) darah anak-anak di Kenjeran 59,62μ/dl (Ali dan
Rina,2010). Adapun penelitian pada tanah tercemar logam
berat timbal (Pb) di pemukiman penduduk, Kelurahan
Tambak Wedi, Kecamatan Kenjeran mencapai kadar 650
ppm.
Logam berat yang berada dalam tanah sangat sulit
terdegradasi dan untuk memulihkannya diperlukan biaya
yang mahal, sedangkan dalam permasalahan yang dihadapi
berada dalam kawasan ekonomi yang sangat rendah, maka
perlu dilakukan suatu metode untuk memperbaiki kualitas
tanah yang tercemar dengan biaya yang terjangkau bagi
masyarakat sekitar yaitu dengan menggunakan metode
fitoremediasi. Fitoremediasi sendiri adalah penggunaan
tumbuhan untuk menghilangkan polutan dari tanah atau
perairan yang terkontaminasi. Fitoremediasi sendiri dipilih
karena dalam pengolahannya tidak membutuhkan biaya
S
1
4.
Uji definitif konsentrasi logam berat timbal pada
media tanah. Penetapan konsenentrasi limbah yang
digunakan dengan menggunakan hasil dari tahap
range finding test. Percobaan dilakukan dengan
menggunakan tanah terkontaminasi timbal (Pb2+).
Sebanyak 0,32 gram Pb(NO3)2 dicampurkan
kedalam 1 L aquadest. Kemudian larutan
dicampurkan ke dalam 1,8 kg tanah selama 24 jam
agar limbah homogen di dalam tanah. Kemudian
media tumbuh dianalisa besar konsentrasi logam
beratnya menggunakan metode AAS (Atomic
Absorption Spectroscopy).
5. Pembuatan variasi pH media tumbuh. Variasi pH
yang digunakan dalam penelitian ini adalah
pemberian asam dan basa pada media tumbuh.
Pembuatan pH basa digunakan larutan NaOH,
sedangkan untuk pH asam digunakan larutan HCl
yang kemudian dicampurkan ke dalam media
tumbuh.
6. Pengamatan terhadap penurunan konsentrasi
timbal di dalam media tumbuh dilakukan setiap 7
hari sekali selama 42 hari dan dianalisa
menggunakan metode AAS (Atomic Absorption
Spectrophometer).
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Karakter Sampel
Pada penelitian ini, contoh sampel yang digunakan
berasal dari tanah penduduk di Kelurahan Tambak Wedi,
Kecamatan Kenjeran, Surabaya. Tanah yang digunakan ini
setelah dianalisa mengandung logam berat Timbal sebesar
650 ppm.
Pada penelitian selanjutnya dilakukan pembuatan
limbah buatan timbal (Pb2+) dengan cara melarutkan limbah
buatan Pb(NO3)2 kedalam tanah dan dijenuhkan selama ±24
jam.
B. Tahap Aklimatisasi Tumbuhan
Tahap aklimatisasi dilakukan agar tumbuhan dapat
menyesuaikan diri dengan lingkungan yang akan digunakan
sebagi tempat penelitian. Sehingga tumbuhan dapat
bertahan sampai penelitian ini berakhir. Pada tahap ini
reaktor yang digunakan berupa pot berdiameter ±25 cm dan
dilakukan selama 1 minggu.
C. Tahap Range Finding Test
Range finding test bertujuan untuk menentukan
konsentrasi maksimum dari logam berat Timbal (Pb2+) yang
masih dapat ditolerir oleh tumbuhan lidah mertua
(Sansivieria trifasciata) sebelum dilakukan penelitian
lanjutan. Nilai konsentrasi yang digunakan adalah 200 ppm,
400 ppm, 600 ppm, dan 800 ppm. Penentuan interval
konsentrasi ini berdasarkan atas hasil analisa logam berat
Pb2+ di tanah penduduk Kelurahan Tambak Wedi,
Kecamatan Kenjeran, Surabaya, dan konsentrasi maksimum
logam berat Pb2+ di tanah sebesar 100 ppm (Ministry of
State for Population and Environmental of Indonesia, and
Dalhousie, University Canada.1992).
Penelitian ini dilakukan selama 1 minggu dan hanya
dianalisa secara morfologis dari tumbuhan lidah mertua
(Sansivieria trifasciata) pada media tanah. Penentuan
konsentrasi logam berat yang akan dipakai pada tahap
penelitian berdasarkan ketahanan dan kondisi tumbuhan
yang tetap hidup dengan konsentrasi tinggi pada hari ke-7.
Berdasarkan penelitian dapat dilihat bahwa tumbuhan
lidah mertua (Sansivieria trifasciata) pada media tumbuh
dengan konsentrasi 800 ppm, tidak dapat bertahan hidup
terbukti dengan batang dari tumbuhan tersebut terlihat
semakin layu. Sedangkan pada konsentrasi dibawah 800
ppm dapat terlihat bahwa tumbuhan lidah mertua
(Sansivieria trifasciata) relatif sehat dan tidak ada yang
layu. Hal ini menunjukkan bahwa tumbuhan lidah mertua
(Sansivieria trifasciata) dapat mempertahankan diri dalam
kondisi pencemar dibawah 800 ppm. Sehingga dapat
disimpulkan bahwa konsentrasi logam berat timbal (Pb2+)
yang akan dipakai pada penelitian ini adalah 200 ppm, 400
ppm, dan 600 ppm.
Tahap aklimatisasi tumbuhan
Tahap range finding test
Uji Definitif Konsentrasi Logam Berat
Pada Media Tanah
Media tumbuh:
Tanah tercemar
100%,asam (pH 5)
dan basa (pH 9)
Pengamatan dan Analisa:
Dilakukan selama 7 hari sekali selama 42
hari, dengan pengamatan:
 Konsentrasi timbal (Pb) di tanah dan
tanaman dengan AAS
 Analisis tinggi tumbuhan (fisiologis)
 Analisis berat kering tumbuhan di akhir
penelitian
 pH media tanah dengan pH meter
 Temperatur pada media tanah
menggunakan termometer.
Uji Definitif Konsentrasi Logam Berat Timbal (Pb)
Dari hasil yang didapatkan dari tahap range finding
test, terdapat variasi konsentrasi yang dapat ditolerir oleh
tumbuhan lidah mertua (Sansivieria rifasciata) sebesar 200
ppm, 400 ppm, dan 600 ppm. Kemudian membuat larutan
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
2
sampel dengan konsentrasi tersebut dan dianalisa dengan
menggunakan metode AAS (Atomic Absorption
Spectrophotometer). Hasil yang didapatkan yaitu:
 200 ppm
178,0618 ppm
 400 ppm
356,1236 ppm
 600 ppm
534,1854 ppm
Analisa yang dilakukan selama penelitian adalah
sebagai berikut:
1. Analisa pH mada media tanah menggunakan pH
meter setiap 7 hari sekali.
Analisa konsentrasi logam berat timbal (Pb2+) pada
media konrol, media tumbuh dan tanah dilakukan setiap 7
hari sekali. Analisa logam berat dilakukan dengan
menggunakan metode AAS (Atomic Absorption
Spectrophotometer).
Gambar 2. Grafik Pengukuran pH di Media Tanah
Setelah dilakukan pengamatan didapatkan nilai
perubahan nilai pH pada semua reaktor. pH pada tanah baik
dari asam maupun basa berubah menjadi netral. Kondisi
media tumbuh ysng berubah menjadi netral disebabkan
karena adanya mekanisme tanah yang bereaksi dengan H+
dan OH- maka tanah tersebut berubah menjadi netral
dengan ph ±7. Salah satu penyebabnya karena adanya
peranan air yang diberikan kepada media tumbuh setiap
harinya. Air yang diberikan pada media tumbuh akan
terhidrolisa menjadi ion hidronium (H3O+) atau ion yang
sering disebut dengan ion hidrogen dan ion hiroksil (OH-).
Penyebab lain yang membuat pH menjadi netral adalah
dengan bertambahnya ion H+ di dalam tanah karena akar
tumbuhan dan organisme yang melepas H+ pada saat
mengambil unsur hara di dalam tanah. Selain itu perubahan
pH menjadi netral disbabkan karena adanya tumbuhan
mengambil ion H+ dan OHsebagai makanannya,
sehinggan pH pada tanah akan menjadi netral. Oleh karena
proses tersebut, tumbuhan dikenal sebagai buffer pH.
E. Analisa pH Tanah
pH tanah merupakan salah satu parameter yang saling
berhubungan antara logam berat dengan pertumbuhan dari
tumbuhan. Dalam penelitian ini, dilakukan pengaturan
terhadap pH tanah yaitu dalam pH asam (pH ±5) dan pH
basa (pH ±9). Hal ini bertujuan untuk mengetahui
perbedaan penyerapan logam berat oleh tumbuhan pada pH
yang berbeda.
Analisa pH media tanah dilakukan setiap satu kali
seminggu menggunakan pH meter, sampel tanah yang akan
diuji sebelumnya dishaker terlebih dahulu selama ± 30
menit. Adapun data hasil pengukuran nilai pH dapat dilihat
dibawah ini.
Kons
awal
(ppm)
F. Analisa Penurunan Konsentrasi Logam Berat Timbal
(Pb) Pada Media Tumbuh
Selama 42 hari penelitian terhadap Sansivieria
trifasciata, didapatkan penurunan kadar konsentrasi dalam
media tanah dengan menggunakan metode AAS. Penurunan
kadar konsentrasi ini dapat diakibatkan beberapa proses
yaitu proses penyerapan logam berat timbal oleh tumbuhan
lidah mertua (Sansivieria trifasciata) dan juga karena
adanya proses bioremediasi dalam zona akar oleh mikroba.
Adapun hasil pengukuran penurunan logam berat timbal
pada media tumbuh dapat dilihat dibawah ini.
Minggu ke0
1
2
3
4
5
6
ASAM
200
5,24
7,12
7,12
7,11
7,12
7,1
7,12
400
5,2
7,1
7,11
7,1
7,11
7,05
7,11
600
5,25
7,05
7,1
7,1
7,05
7,03
7,1
200
9,26
7,19
7,2
7,15
7,16
7,12
7,11
200
128,5
105,6
400
9,23
7,2
7,19
7,16
7,16
7,13
7,11
400
291,4
250,8
600
9,21
7,21
7,19
7,17
7,16
7,1
7,11
600
297,7
295,6
Kons
awal
(ppm)
Minggu ke 1
2
BASA
3
4
5
6
82,85
75,43
68,01
65,29
210,3
206,06
201,7
189,2
293,7
293,38
292,7
271,7
ASAM
3
IV. KESIMPULAN
Dari penelitian yang telah dilakukan sehingga dapat
ditarik kesimpulan bahwa pemberian variasi pH pada media
tumbuh tidak terlalu memberikan pengaruh yang signifikan
dikarenakan pH yang semula asam dan basa menjadi netral.
Hal ini disebabkan karena adanya interaksi antara air dan
tanah serta pengambilan ion OH- dan H+ oleh tumbuhan
sebagai makanannya.
LAMPIRAN
UCAPAN TERIMAKASIH
BASA
200
107,8
92,34
76,87
58,13
39,39
31,72
400
243,9
216,5
600
309,3
304,3
199,1
185,6
160,7
153,4
299,2
233,05
201,1
192,8
DAFTAR PUSTAKA
Ali M., Rina. 2010. Kemampuan Tanaman Mangrove Untuk Menyerap
Logam Berat Merkuri (Hg) dan Timbal (Pb2+). Universitas
Pembangunan Nasional Veteran. Jawa Timur.
Hardiani, H. 2008. Pemulihan Lahan Terkontaminasi Limbah B3 dari
Proses Deinking Industri Kertas Secara Fitoremediasi. Jurnal Riset
Industri.
Hidayati, N., Fauzia, S., Titi, J. 2005. Potensi Centrocema pubescence,
Colopongium mucunoides, dan Micania cordota dalam Membersihkan
Logam \kontaminan Pada Limbah Penambangan Emas. Bogor : Pusat
Penelitian Biologi, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI).
Lasat, M. M. 2000. Phytoextraction of Metals From Contaminated Soil: A
Revie of Plant/Soil/Metal Interaction and Assessment of Pertinent
Agronomic Issues. J, Hazard Substance Res.
Gambar 3. Grafik Penurunan Konsentrasi Timbal (Pb2+)
Pada Media Tanah
Pada variasi pH pada media tumbuh, pH asam akan
mebabkan removal yang besar karena logam berat akan
larut dalam pH asam, sedangkan pada pH basa penyerapan
akan kecil dikarenakan logam berat akan mengendap di
dalam tanah oleh pH basa. Sedangkan dalam penelitian ini,
dikarenakan semua pH pada media tumbuh berubah
menjadi netral, maka variasi pH tidak terlalu berpengaruh
terhadap proses fitoremediasi, meskipun dalam hasilnya
didapat hasil yang berbeda yaitu, pH basa didapatkan
penurunan yang lebih besar, ini dimungkinkan karena
mikroorganisme yang tumbuh di dalam media tanah yang
berfungsi membantu mempercepat proses fitoremediasi
dapat lebih tumbuh pada media yang sebelumnya memiliki
pH basa.
4