TEORI FITOREMEDIASI OLEH TUMBUHAN AIR Disbatraksikan

TEORI FITOREMEDIASI
OLEH
TUMBUHAN AIR
Disbatraksikan oleh
Smno.jursntnhfpub.2014
.
Fitoremediasi (dari bahasa Yunani kuno “phyto”, yang berarti
"tumbuhan", dan bahasa Latin “remedium”, yang berarti
“memulihkan kembali keseimbangan") , menggambarkan
pengolahan masalah lingkungan (bioremediasi) melalui penggunaan
tumbuhan yang mampu menyembuhkan masalah lingkungan tanpa
perlu menggali kontaminan dan membuangnya ke tempat lain.
Fitoremediasi terdiri dari mitigasi konsentrasi pencemar dalam tanah
yang terkontaminasi, air, atau udara, dengan tumbuhan yang
mampu mengandung, mendegradasi, atau mengeliminasi logam,
pestisida, zat pelarut, bahan peledak, minyak mentah dan
turunannya, serta berbagai kontaminan lainnya dari media yang
mengandungnya.
.
Fitoremediasi dapat diterapkan dimanapun dalam tanah atau
lingkungan akuatik yang statis yang telah tercemar atau menderita
polusi kronis. Contoh dimana fitoremediasi telah berhasil digunakan
meliputi restorasi lahan bekas tambang, mengurangi dampak
kontaminan dalam tanah, air, atau udara. Kontaminan seperti logam,
pestisida, pelarut, bahan peledak, dan minyak mentah dan
turunannya, telah dimitigasi dalam proyek-proyek fitoremediasi di
seluruh dunia. Banyak tumbuhan seperti sawi, alpine pennycress,
rami, dan pigweed telah terbukti berhasil hiperakumulasi
kontaminan di lokasi limbah beracun.
.
Keuntungan Fitoremediasi :
1. Biaya fitoremediasi lebih rendah dibandingkan dengan proses
tradisional lainnya, baik in situ maupun ex situ
2. Tumbuhan dapat dengan mudah dipelihara dan dipantau
3. Kemungkinan daur-ulang dan penggunaan kembali logam berharga
(oleh perusahaan yang mengkhususkan diri dalam "pertambangan
fito“)
4. Metode ini tidak berbahaya karena menggunakan organisme alami
dan mempertahankan lingkungan dalam keadaan lebih alami.
Keterbatasan Fitoremediasi:
1. Fitoremediasi terbatas pada luas permukaan dan kedalaman yang
diduduki oleh akar tumbuhan.
2. Pertumbuhan yang lambat dan biomassa yang rendah memerlukan
komitmen jangka panjang
3. Dengan sistem berbasis tanaman remediasi, hal itu tidak mungkin
untuk benar-benar mencegah pencucian kontaminan ke air tanah
(tanpa penghapusan secara lengkap tanah yang terkontaminasi,
Rupassara, S. I., R.A.Larson, G.K.Sims dan K.A.Marley. 2002. Degradation
of Atrazine by Hornwort in Aquatic Systems. Bioremediation Journal , 6 (3):
217–224.
Berbagai proses fitoremediasi.
Berbagai proses yang dimediasi oleh tumbuhan atau ganggang dapat
berguna untuk mengelola masalah lingkungan:
1. Fito-ekstraksi - serapan dan konsentrasi zat dari lingkungan ke dalam
biomassa tanaman.
2. Fito-stabilisasi - mengurangi mobilitas zat dalam lingkungan, misalnya,
dengan membatasi pencucian zat tersebut dari tanah.
3. Fito-transformasi - modifikasi kimiawi zat dalam lingkungan sebagai
akibat langsung dari metabolisme oleh tumbuhan, seringkali
mengakibatkan inaktivasinya, degradasi (fito-degradasi), atau imobilisasi
(fito-stabilisasi).
4. Fito-stimulasi - peningkatan aktivitas mikroba tanah untuk degradasi
kontaminan, biasanya oleh organisme yang berasosiasi dengan akar.
Proses ini juga dikenal sebagai degradasi rizosfer. Fito-stimulasi juga
dapat melibatkan tumbuhan air yang mendukung populasi aktif mikroba
perombak, seperti dalam stimulasi degradasi atrazin oleh tumbuhan
.3.. Marchiol, L., G.Fellet, D.Perosa dan G. Zerbi. 2007. Removal of trace
metals by Sorghum bicolor and Helianthus annuus in a site polluted by
industrial wastes: A field experience. Plant Physiology and Biochemistry, 45
(5): 379–387.
4.. Wang, J., F.J.Zhao, A.A.Meharg, A. Raab, J.Feldmann dan S.P.McGrath.
2002. Mechanisms of Arsenic Hyperaccumulation in Pteris vittata. Uptake
Kinetics, Interactions with Phosphate, and Arsenic Speciation. Plant
Physiology , 130 (3): 1552–1561.
Fito-ekstraksi (atau fito-akumulasi) menggunakan tumbuhan atau ganggang
untuk menyerap kontaminan dari tanah, sedimen atau air, ke dalam
biomassa tumbuhan yang dipanen (organisme yang mampu menyerap
jumlah yang lebih besar dari jumlah kontaminan normal dari tanah disebut
hiperakumulator). Fito-ekstraksi telah berkembang pesat popularitasnya di
seluruh dunia selama dua puluh tahun terakhir ini. Secara umum, proses ini
telah sering dicoba untuk mengekstraksi logam berat. Pada saat
penyerapannya, kontaminan ini biasanya terkonsentrasi dalam volume yang
lebih kecil dari biomasa tumbuhan daripada volume tanah atau sedimen yang
terkontaminasi. ‘Penambangan dengan tumbuhan', atau “phytomining”, juga
sedang bereksperimen dengan cara:
Tanaman menyerap kontaminan melalui sistem akarnya dan menyimpannya
Mendez,M.O. dan R.M.Maier. 2008. Phytostabilization of Mine Tailings in
Arid and Semiarid Environments—An Emerging Remediation Technology.
Environ. Health Perspect., 116 (3): 278–83
Fitostabilisasi.
Fitostabilisasi berfokus pada stabilisasi dan penahanan polutan jangka
panjang. Misalnya, keberadaan tumbuhan dapat mengurangi erosi angin;
atau akar tumbuhan dapat mencegah erosi tanah, imobilisasi polutan dengan
cara adsorpsi atau akumulasi, dan menyediakan zona sekitar akar dimana
polutan dapat mengendap dan menjadi stabil. Tidak seperti fitoekstraksi,
fitostabilisasi berfokus terutama pada eksekusi polutan dalam tanah di
sekitar akar , tetapi tidak dalam jaringan tumbuhan. Polutan menjadi kurang
“bioavailable”, sehingga mengurangi paparan ternak, satwa liar, dan
manusia. Contoh aplikasi semacam ini adalah penggunaan topi vegetatif
untuk menstabilkan tailing tambang (Mendez dan Maier, 2008).
Burken, J.G. 2004. Uptake and Metabolism of Organic Compounds: Green-Liver Model,
in McCutcheon, S.C.; J.L. Schnoor, Phytoremediation: Transformation and Control of
Contaminants. A Wiley-Interscience Series of Texts and Monographs, Hoboken, NJ:
John Wiley, p. 59.
Fitotransformasi
Dalam kasus polutan organik, seperti pestisida, bahan peledak, zat pelarut,
bahan kimia industri, dan zat xenobiotik lainnya, tumbuhan tertentu, seperti
Cannas, dapat melakukan metabolisme menghasilkan zat-zat non-toksik
(detiksifikasi). Dalam kasus lain, mikroorganisme yang hidup dalam
hubungannya dengan akar tumbuhan dapat memetabolisme bahan toksik ini
yang ada di dalam tanah atau air. Senyawa kompleks dan “resisten” tidak
dapat dipecah menjadi molekul dasar (air, karbon dioksida, dll.) oleh molekul
tanaman, sehingga istilah “fito-transformasi” mencerminkan perubahan
struktur kimia tanpa mendegradasi secara lengkap molekul senyawa
tersebut. Istilah “Green Liver Model" digunakan untuk menggambarkan fitotransformasi, karena tumbuhan berperilaku analog seperti liver manusia
ketika berhadapan dengan senyawa xenobiotik (senyawa asing / polutan)
(Burken, 2004). Setelah penyerapan xenobiotik, enzim tumbuhan
meningkatkan polaritas xenobiotik dengan menambahkan gugus fungsional
Baker, A.J.M. dan R.R.Brooks. 1989. Terrestrial higher plants which hyperaccumulate
metallic elements – A review of their distribution, ecology and phytochemistry.
Biorecovery , 1 (2): 81–126.
Hiperakumulator dan Interaksi Biotik
Suatu tumbuhan dikatakan hiperakumulator jika ia dapat
mengkonsentrasikan polutan dalam persentase minimum yang bervariasi
sesuai dengan polutan yang terlibat (misalnya: lebih dari 1000 mg / kg berat
kering untuk Nikel, tembaga, kobalt, kromium , atau lebih dari 10.000 mg / kg
untuk seng atau mangan) (Baker dan Brooks. 1989). Kapasitas untuk
akumulasi ini disebabkan hipertoleransi, atau fito-toleransi : hasil evolusi
adaptatif dari tumbuhan terhadap kondisi lingkungan yang “tidak bersahabat”
melalui banyak generasi. Sejumlah interaksi dapat dipengaruhi oleh
hiperakumulasi logam, termasuk perlindungan, interferensi dengan tumbuhan
tetangga yang berbeda spesiesnya, mutualisme (termasuk mikoriza,
penyebaran serbuk sari dan biji), komensalisme, dan biofilm.
1.
2.
3.
Burken, J., D.Vroblesky dan J.C. Balouet. 2011. Phytoforensics, Dendrochemistry, and
Phytoscreening: New Green Tools for Delineating Contaminants from Past and Present",
Environmental Science & Technology, 45 (15): 6218–6226.
Sorek, A., N. Atzmon, O. Dahan, Z.Gerstl, L.Kushisin, Y. Laor, U.Mingelgrin, A.Nasser, D.Ronen,
L.Tsechansky, N.Weisbrod dan E.R.Graber. 2008. Phytoscreening: The Use of Trees for
Discovering Subsurface Contamination by VOCs. Environmental Science & Technology , 42 (2):
536–542.
Vroblesky, D., C.Nietch dan J.Morris. 1998. Chlorinated Ethenes from Groundwater in Tree
Trunks. Environmental Science & Technology, 33 (3): 510–515..
Fito-skreening
Tumbuhan dapat mentranslokasikan dan mengakumulasikan jenis-jenis
kontaminan tertnetu, sehingga dapat digunakan sebagai biosensor
kontaminasi bawah-permukaan, dan memungkinkan peneliti untuk melacak
keberadaan kontaminan (Sorek et al., 2008; Burken, Vroblesky dan Balouet,
2011) . Zat pelarut ber-khlor, seperti trichloroethylene, telah diamati pada
pangkal batang pada konsentrasi yang berhubungan dengan konsentrasinya
dalam air tanah (Vroblesky, Nietch dan Morris, 1998). Untuk memudahkan
pelaksanaan phytoscreening, metode standar telah dikembangkan untuk
mengekstrak pokok batang guna analisis laboratorium lebih lanjut, seringkali
dengan menggunakan “penggerek –borer”. Fito-skreening dapat mendorong
investigasi situs lebih dioptimalkan dan mengurangi biaya pembersihan lokasi
yang terkontaminasi.
Rascio, N. dan N.I.Flavia. 2011. Heavy metal hyperaccumulating plants: How and why
do they do it? And what makes them so interesting?. Plant Science, 180 (2): 169–181.
Hossner, L.R., R.H.Loeppert, R.J.Newton dan P.J.Szaniszlo. 1998. Literature review:
Phytoaccumulation of chromium, uranium, and plutonium in plant systems. Amarillo
National Resource Center for Plutonium, TX (United States) Technical Report.
Sarma, H. 2011. Metal hyperaccumuulation in plants: A Review focusing on
phytoremediation technology. Journal of Environmental Science and Technology, 4 (2):
118–138.
Hiperakumulator adalah tumbuhan yang mampu tumbuh pada tanah dengan
konsentrasi logam (kontaminan) yang sangat tinggi, menyerap logam ini
melalui akarnya, dan berkonsentrasi sangat tinggi logamini dalam jaringan
tubuhnya (Rascio dan Flavia, 2011). Logam terkonsentrasi pada tingkat
yang beracun bagi spesies yang tidak “beradaptasi” tumbuh pada tanah yang
kaya kontaminan logam. Dibandingkan dengan spesies nonhiperaccumulator, akar tumbuhan hiperakumulator ini mampu mengekstrak
logam dari tanah pada tingkat yang lebih tinggi, mentransfer logam lebih
cepat ke batang dan daunnya, dan menyimpan sejumlah besar logam
kontaminan dalam daun dan akarnya (Hossner, et al., 1998). Kemampuan
untuk hiperakumulasi logam beracun ini dibandingkan spesies tetangga
dekatnya ternyata disebabkan oleh perbedaan ekspresi gen dan perbedaan
regulasi gen yang sama (Rascio dan Flavia, 2011). Lebih dari 500 spesies
.7.. Norman, N.C. 1998. Chemistry of Arsenic, Antimony and Bismuth.
Springer. p. 50.
14.. Ctirad, U. 2001. Chapter 5 Skutterudites: Prospective novel
thermoelectrics. Recent Trends in Thermoelectric Materials Research I.
Semiconductors and Semimetals, 69. p. 139.
Arsenik mirip dengan fosfor yang menempati grup sama (kolom) dalam
Tabel Periodik Unsur Kimia. Arsenik jarang diamati dalam kondisi
pentavalent, namun bilangan oksidasi yang paling umum untuk arsen adalah
-3 pada arsenides, seperti senyawa logam-campur intermetalik; dan +3 pada
arsenite, dan senyawa organo-arsenik. Arsenik juga mudah untuk mengikat
dirinya sendiri seperti yang terlihat pada ion As3-4 dalam mineral skutterudite
(Ctirad, 2001). Dalam keadaan oksidasi +3, arsenik biasanya berbentuk
piramida karena pengaruh pasangan elektron (Norman, 1998).
Arsenik membentuk substansi tidak berwarna, tidak berbau, kristalin oksida
As2O3 ("arsenik putih") dan As2O5 yang higroskopis dan mudah larut dalam
air dan membentuk larutan yang bersifat masam. Asam Arsenik (V) adalah
asam lemah. Garamnya disebut arsenates yang merupakan dasar dari
kontaminasi arsenik dalam air-tanah, hal ini mempengaruhi banyak orang.
Arsenates sintetis termasuk Paris Hijau (tembaga(II) acetoarsenite), kalsium
Pearce, F. 2006. When the Rivers Run Dry: Journeys Into the Heart of the World's Water
Crisis. Toronto: Key Porter. ISBN 978-1-55263-741-8.
Dopp, E., A.D.Kligerman dan R.A.Diaz-Bone. 2010. Organo arsenicals. Uptake,
Metabolism, and Toxicity. Royal Society of Chemistry. ISBN 978-1-84973-082-2.
Biokimia arsenik mengacu pada proses-proses biokimia yang dapat
menggunakan arsenik atau senyawanya, seperti arsenat. Arsenik adalah
elemen yang cukup melimpah di kerak bumi, dan meskipun banyak senyawa
arsenik dianggap sangat beracun, berbagai senyawa organoarsenik
diproduksi secara biologis dan berbagai senyawa arsen organik dan
anorganik dimetabolisme oleh berbagai organisme. Pola seperti ini juga
dialami oleh unsur-unsur terkait lainnya, termasuk selenium, yang dapat
menunjukkan efek menguntungkan dan merugikan. Biokimia arsenik telah
menjadi topik penting karena banyak senyawa arsenik yang beracun dan
ditemukan di beberapa akuifer (Pearce, 2006), berpotensi mempengaruhi
jutaan orang melalui proses-proses biokimianya (Dopp, Kligerman dan DiazBone, 2010).
13.. Sakurai, T. 2003. Biomethylation of Arsenic is Essentially Detoxicating Event.
Journal of Health Science , 49 (3): 171–178.
Biometilasi Arsenik
Arsenik anorganik dan senyawanya, setelah memasuki rantai makanan,
secara progresif dimetabolisme (detoksifikasi) melalui proses metilasi
(Sakurai, 2003). Metilasi terjadi melalui reaksi metilasi reduktif dan metilasi
oksidatif, yaitu reduksi arsen pentavalent menjadi arsen trivalent diikuti
dengan penambahan gugus metil (CH3).
Pada mamalia, metilasi terjadi dalam liver oleh ensim methyltransferase,
produknya adalah (CH3) 2AsOH (asam dimetil-arsinus) dan (CH3) 2As (O)
OH (asam dimetil-arsinik), yang memiliki bilangan oksidasi As (III) dan As(V)
(Dopp, Kligerman dan Diaz-Bone, 2010). Meskipun mekanisme metilasi
arsenik pada manusia belum dapat dijelaskan, namun sumber metil adalah
metionin, yang menunjukkan peran S-adenosyl metionin. Paparan dosis
beracun dimulai ketika kapasitas metilasi liver ini terlampaui atau dihambat.
Studi pada hewan percobaan dan manusia menunjukkan bahwa arsen
anorganik dan metabolit alkohol melewati plasenta ke janin, ada bukti bahwa
metilasi meningkat selama kehamilan dan hal itu dapat menjadi sangat
protektif bagi organisme yang sedang berkembang.
.21.. Oremland, R.S., C.W. Saltikov, F.W.Simon dan J.F. Stolz. 2009. Arsenic in the Evolution of Earth
and Extraterrestrial Ecosystems. Geomicrobiology Journal , 26 (2009): 522-36.
22. Erb, T.J., P. Kiefer, B. Hattendorf, D. Günther dan J.A. Vorholt. 2012. GFAJ-1 Is an ArsenateResistant, Phosphate-Dependent Organism. Science 2012 :……..
23. 23. Reaves, M.L., S. Sinha, J. D. Rabinowitz, L. Kruglyak dan R.J.Redfield. 2012. Absence of
Detectable Arsenate in DNA from Arsenate-Grown GFAJ-1 Cells. Science 2012 :
24. Westheimer, F.H. 1987. Why nature chose phosphates. Science, 235 (4793): 1173–1178.
Arsenik (V) sebagai akseptor elektron
Senyawa Arsenik (V) mudah direduksi menjadi Arsenik(III) dan dapat
berfungsi sebagai akseptor elektron pada primordial Bumi (Oremland et al.,
2009). Dsanau-danau mengandung sejumlah besar arsenik anorganik yang
larut air, menjadi pangkalan biota yang toleran As. Meskipun fosfat dan
arsenat secara struktural mirip, ternyata tidak ada bukti bahwa arsen dapat
menggantikan fosfor dalam DNA atau RNA (Westheimer, 1987; Erb, et al.,
2012; Reaves et al., 2012).
Senyawa Arsenik(V) biasanya mempunyai gugusan fungsional RAsO(OH)2
atau R2AsO (OH) (R = gugusan alkil atau aril). Asam Cacodylic, dengan
rumus (CH3)2AsO2H, sangat terkenal dalam khasanah senyawa organoarsenik. Sebaliknya, asam dimethylphosphonic kurang signifikan dalam
kimiawi fosfor. Asam Cacodylic muncul dari metilasi arsenik(III) oksida. Asam
Phenylarsonic dapat diakses oleh reaksi asam arsenik dengan anilines, yang
disebut Reaksi Bechamp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Dopp, E., A.D. Kligerman dan R.A. Diaz-Bone . 2010. Organoarsenicals. Uptake,
Metabolism, and Toxicity. Royal Society of Chemistry. ISBN 978-1-84973-082-2.
Cullen, W.R. dan K.J. Reimer. 1989. Arsenic speciation in the environment.
Chemical Reviews, 89: 713–764.
Bentley, R. dan T.G. Chasteen. 2002. Microbial Methylation of Metalloids: Arsenic,
Antimony, and Bismuth. Microbiology and Molecular Biology Reviews , 66 (2): 250–
271.
Francesconi, K.A., J.S. Edmonds dan R.V. Stick. 1992. Arsenic Compounds from
the Kidney of the Giant Clam Tridacna maxima: Isolation and Identification of an
Arsenic-containing Nucleoside. Jour. Chem. Soc. Perkin Trans., 1(..): 1349-1356.
Bentley, R. dan T.G.Chasteen. 2002. Microbial Methylation of Metalloids: Arsenic,
Antimony, and Bismuth. Microbiology and Molecular Biology Reviews , 66 (2): 250–
271.
Cullen, W.R. dan K.J.Reimer. 1989. Arsenic speciation in the environment. Chemical
Reviews , 89 (4): 713–764.
Senyawa Organo-arsenik di Alam
Trimethylarsine, dahulu dikenal sebagai Gas Gosio merupakan senyawa
organ-oarsenik yang berbau busuk , biasanya dihasilkan oleh aktivitas
mikroba pada substrat arsenik anorganik (Cullen dan Reimer. 1989). Sebuah
sumber topikal senyawa ini adalah pigmen hijau yang pernah populer dalam
“wallpaper”, Paris hijau. Berbagai gangguan penyakit dianggap disebabkan
oleh senyawa ini, walaupun tingkat toksisitasnya tidak terlalu tinggi (Bentley
.
1. Sharma, H.D., Reddy K.R. (2004). “Geoenvironmental Engineering.” Jon Wiley & Sons, Hoboken,
New Jersey, 478-485
2. Doty, S.L. (2008). “Enhancing phytoremediation through the use of transgenics and endophytes.”
New Phytologist (2008) 179: 318–333
3. Blaylock, M.J., Elless, M.P., Huang, J.W., Dushenkov, S.M. (1999). “Phytoremediation of LeadContaminated Soil at a New Jersey Brownfield Site.” Remediation, summer 1999; 93-101
4. Chaney, R.L., Broadhurst, L., Centofanti, T. (2000) “Phytoremediation of Soil Trace
5. Elements.” Bioavailability, Risk Assessment and Remediation; 311-352
6. Rock, S.A., Sayre, P.G. (1998) “Phytoremediation of Hazardous Wastes: Potential Regulatory
Acceptability.” Remediation, autumn 1998; 5-17
7. Zadrow, J.J. (1999). “Recent Applications of Phytoremediation Technologies.” Remediation, spring
1999; 29-36
8. Mudhoo, A. (2011). “Phytoremediation of Cadmium: A Green Approach.”
9. Gupta et al. (2000) “Phytoremediation: An Efficient Approach for Bioremediation of Organic and
Metallic Ions Pollutants.” Bioremediation and Sustainability; 213-240
10. Dushenkov, S., Mikheev, A., Prokhnevsky A., Ruchko, M., and Sorochinsky, B., Phytoremediation of
radiocesium-contaminated soil in the vicinity of Chernobyl, Ukraine, Environ. Sci. Technol., Vol. 33,
pp. 469-475, 1999.
.
Kekurangannya Fitoremediasi
Banyak instansi pemerintah belum sepenuhnya memahami manfaat dari
teknologi baru ini. Akibatnya, teknologi ini tidak dipertimbangkan untuk
mendukung proyek-proyek yang tercantum dalam Daftar Prioritas Nasional
atau daftar Superfund (Batu et al, 1998). Fitoremediasi tidak dapat mengolah
kontaminasi air-dalam; rumput dapat membersihkan kontaminan hingga
kedalaman tiga meter, semak-semak hingga kedalaman sepuluh meter, dan
pohon berakar-dalam hingga 20 meter. Proses fitoremediasi ini umumnya
lambat dan dapat memerlukan waktu tiga hingga lima tahun untuk memenuhi
tujuan pembersihan yang ditargetkan.
Pemilihan jenis tumbuhan yang spesifik-lokasi harus dilakukan untuk
memproses campuran bahan kimia sambil mencegah kematian vegetasi.
Pemilihan tumbuhan dan kombinasinya sangat banyak dan masih dalam
tahap percobaan yang membutuhkan penelitian lanjutan. Proses ini sangat
tergantung pada klimatologi lokal dan harus dirancang dengan pertimbangan
lokal. Selain itu, operasi fitoremediasi skala besar mungkin membutuhkan
peralatan pertanian kelas berat, yang umumnya terletak jauh dari daerah
perkotaan yang terkontaminasi (Mudhoo, 2011). Satwa liar dan manusia
dapat mengkonsumsi hasil tanaman, maka harus dilakukan tindakan untuk
mencegah masuknya kontaminan ke dalam rantai makanan. Jika kontaminan
.
Keuntungan
Akar tanaman menstabilkan tanah dan mencegah gerakan polutan melalui
limpasan dan debu yang tertiup angin. Teknik ini menggunakan tanaman dan
sumberdaya alam lokal, sehingga lebih murah. Remediasi ini dilakukan di
tempat, menghemat biaya transportasi dan pengolahan off-site.
Dibandingkan dengan sistem lainnya, biasanya estetika menyenangkan dan
disukai oleh masyarakat (Sharma dan Reddy, 2004). Mudhoo (2011)
membuat “klaim” bahwa sifat dangkal dan luas dari teknik ini telah
membuatnya ideal untuk memulihkan tanah pertanian yang rusak akibat
pencemaran limbah industri.
.
Latar Belakang Teoritis.
Kata "phyto" (bahasa Yunani) berarti “tumbuhan”. Proses
fitoremediasi melibatkan tumbuhan untuk menyembuhkan
kontaminasi lingkungan. Hal ini biasanya mengacu pada
penggunaan tumbuhan tanpa penggalian material atau pengolahan
tanah. Banyak ragam aktivitas yang terjadi untuk menyerap atau
menurunkan kontaminan pada berbagai skala. Zona akar tanaman
harus kontak dengan tanah yang terkontaminasi, karena ini
merupakan tempat penyerapan kontaminan. Membran akar
bertindak sebagai filter dalam proses yang disebut "rhizofiltration"
dan akhirnya menyerap polutan. Dua macam gaya-dorong yang
menentukan perilaku kontaminan tergantung pada sifat bahan kimia
polutan. "Phytodegradation" terjadi ketika proses metabolisme di
dalam tumbuhan dapat memecah bahan kimia organik, sedangkan
"phytoaccumulation" terjadi ketika senyawa anorganik terkunci ke
dalam struktur tumbuhan (Sharma dan Reddy, 2004). Proses-proses
.
Latar Belakang Teoritis.
Kekuatan energi pendorong dapat diidentikkan dengan pompa dan sistem
miniatur pengolahan, dimana evapotranspirasi selama musim panas
menyebabkan sejumlah besar kelembaban tanah harus diproses. Proses
alami "phytoextraction" ini dapat menarik polutan tanah dari dalam tanah
sampai ke daun, namun sebagian besar polutan ini dapat terdegradasi, atau
terakumulasi kalau proses metabolisme lokal tidak mampu
menghancurkannya (Sharma dan Reddy , 2004). Penyerapan air-tanah
menciptakan "kerucut depresi" kecil, dan membatasi pergerapan polutan
dalam tanah. Daya tarik organik dikombinasikan dengan imobilisasi air-tanah
secara efektif dapat membatasi pergerakan polutan dalam proses yang
disebut "phytostabilization". "Phytovolatilization" adalah sebuah proses baru
yang diperkenalkan oleh Mudhoo (2011), melibatkan konversi kontaminan
menjadi bentuk yang mudah menguap dan langsung mengemisikannya ke
atmosfer.
.
Sejarah Fitoremediasi
“Godfather" dari fitoremediasi dan studi tumbuhan hiperakumulator adalah
R.R. Brooks dari Selandia Baru. Salah satu tulisan pertama tentang serapan
logam berat yang sangat tinggi pada tumbuhan dalam ekosistem tercemar
ditulis oleh Reeves dan Brooks pada tahun 1983. Mereka menemukan
bahwa konsentrasi timbal dalam tumbuhan Thlaspi yang tumbuh di daerah
pertambangan merupakan nilai tertinggi yang pernah dicatat untuk tanaman
berbunga.
Karya ilmiah Profesor Brooks tentang hiperakumulasi logam berat oleh
tumbuhan menimbulkan pertanyaan bagaimana pengetahuan ini dapat
digunakan untuk membersihkan tanah-tanah yang tercemar. Artikel ilmiah
pertama tentang fitoremediasi ditulis oleh ilmuwan di Rutgers University,
tentang penggunaan tumbuhan khusus untuk membersihkan tanah yang
tercemar. Pada tahun 1993, paten Amerika Serikat diajukan oleh perusahaan
bernama Phytotech. Dengan berjudul "Fitoremediasi Logam", paten
mengungkapkan metode untuk menyerap logam dari tanah dengan
menggunakan tumbuhan. Beberapa spesies tumbuhan, termasuk lobak dan
mustard, secara genetik direkayasa untuk mengekspresikan protein yang
disebut metallo-thionein. Protein tumbuhan ini mengikat logam berat dan
Reeves, R.D. dan R.R. Brooks. 1983. Hyperaccumulation of lead and zinc by two
metallophytes from mining areas of Central Europe. Environmental Pollution Series A,
Ecological and Biological, 31(4): 277–285.
Reeves dan Brooks (1983) mempelajari konsentrasi timbal dan seng dalam
Thlaspi rotundifolium subsp. cepaeifolium dan Alyssum wulfenianum yang
tumbuh pada material “tailing” tambang dan kerikil sungai yang
terkontaminasi limbah tambang timbal-seng di Gua del PREDIL (Raibl)
wilayah Italia Utara. Kandungan Pb hingga 8200 μg/g (0,82%) , Zinc hingga
17300 μg/g (1,73%) dan ditemukan dalam daun-daun kering Thlaspi . Nilainilai pada tumbuhan A. wulfenianum adalah 860 dan 2500 μg/g. Konsentrasi
Pb dalam Thlaspi merupakan nilai tertinggi yang pernah tercatat pada
tumbuh-tumbuhan berbunga. Keberadaan taksa non-toleran yang sangat
mirip dengan dua metallo-fita ini dan tumbuh di tanah yang tidak
terkontaminasi di daerah yang sama, mengisyaratkan bahwa kolonisasi
limbah tambang ini merupakan proses yang bersifat neo-endemik.
Rahman, M.A. dan H. Hasegawa. 2011. Aquatic arsenic: Phytoremediation using
floating macrophytes. Chemosphere, 83(5): 633–646.
Fitoremediasi merupakan teknologi hijau yang berbasis tumbuhan, telah
menerima banyak perhatian setelah ditemukannya tumbuhan
hiperakumulator yang mampu mengumpulkan, mentranslokasikan, dan
mengkonsentrasikan sejumlah besar unsur-unsur beracun tertentu dalam
bagian tubuhnya di atas tanah. Fitoremediasi meliputi beberapa proses yaitu,
fitoekstraksi, fitodegradasi, rhizofiltrasi, fitostabilisasi dan fitovolatilisasi.
Jenis-jenis tumbuhan daratan dan perairan telah diuji untuk memulihkan
tanah dan air yang terkontaminasi. Sejumlah spesies tumbuhan air telah
diteliti untuk remediasi kontaminan beracun seperti As, Zn, Cd, Cu, Pb, Cr,
Hg, dll. (Rahman dan Hasegawa, 2011).
Arsenik, salah satu unsur-unsur beracun yang mematikan, tersebar secara
luas dalam sistem air sebagai hasil pelarutan mineral dari batuan vulkanik
atau sedimen dan dari pengenceran air panas bumi. Selain itu, pembuangan
limbah pertanian dan industri juga dipertimbangkan untuk kontaminasi
arsenik di perairan alami. Beberapa tumbuhan air telah dilaporkan mampu
mengakumulasikan banyak arsenik dari air yang terkontaminasi. Eceng
gondok (Eichhornia crassipes), Duckweeds (Lemna gibba, Lemna minor,
Spirodela polyrhiza), kangkung (Ipomoea aquatica), pakis air (Azolla
. . Alvarado,S., M.Guédez, M.P. Lué-Merú, G.Nelson, A.Alvaro, A.C. Jesús dan Z. Gyula. 2002.
Arsenic removal from waters by bioremediation with the aquatic plants Water Hyacinth (Eichhornia
crassipes) and Lesser Duckweed (Lemna minor). Bioresource Technology, 99(17): 8436-8440.
Alvarado,S et al. (2002) melakukan penelitian ini penghapusan arsenik oleh
enceng-gondok (Eichhornia crassipes) dan Duckweed (Lemna minor) dengan
konsentrasi 0,15 mg/ L. Kerapatan tanaman adalah 1 kg/m2 untuk Duckweed
dan 4 kg/m2 untuk Eceng Gondok berdasarkan bobot basahnya. Arsen
ditentukan dalam jaringan daun dan sampel air dengan Metode spektroskopi
serapan atom generasi hidrida. Unsur As dipantau dari waktu ke waktu
selama periode 21 hari. Tidak ada perbedaan signifikan dalam hal
kemampuan bioakumulasi dari kedua spesies ini. Tingkat penyerapan untuk
L. minor sebesar 140 mg As / ha/hari dengan pemulihan penghapusan
sebesar 5%. Enceng gondok memiliki tingkat penghapusan 600 mg As /
ha/hari dan pemulihan penghapusan 18%. Efisiensi penyerapan oleh Eceng
Gondok lebih tinggi karena produksi biomassanya dan kondisi iklim yang
lebih menguntungkan. Species ini merupakan alternatif yang dapat
diandalkan untuk bioremediasi arsenik di perairan.
. Tripathi, B.D. dan S.C. Shukla. 1991. Biological treatment of wastewater by selected
aquatic plants. Environmental Pollution, 69(1): 1991 69-78..
Tripathi dan Shukla (1991) meneliti efisiensi penghapusan polutan oleh jenisjenis tumbuhan dan ganggang tertentu, Eichhornia crassipes, Microcystis
aeruginosa, Scenedesmus falcatus, Chlorella vulgaris dan Chlamydomonas
mirabilis, dalam kondisi laboratorium untuk mengevaluasi peran potensialnya
dalam pengolahan air limbah. Air limbah Kota Varanasi, dicampur dengan
limbah dari sekitar 1200 industri kecil, digunakan untuk material penelitian.
Penelitian dilakukan dalam tiga tahapan, yaitu budidaya eceng gondok diikuti
oleh budidaya algae, dan akhirnya budidaya eceng gondok yang ke dua.
Untuk budidaya eceng gondok yang pertama, sebanyak 10 tanaman eceng
gondok ditumbuhkan dalam tangki air limbah dengan waktu retensi 15 hari.
Pada tahap ke dua, spesies algae dikultur dalam air limbah dan dirawat
selama 5 hari, sedangkan pada tahapan ke tiga, eceng gondok ditumbuhkan
lagi dalam air limbah selama 9 hari. Akuakultur tiga tahapan ini menghasilkan
pengurangan yang sangat tinggi BOD (96,9%), padatan tersuspensi (78,1%),
alkalinitas total (74,6%), PO4 (89,2%), NO3 (81,7%), kemasaman (73,3%),
NH4 (95,1%), COD (77,9%), kesadahan (68,6%) dan bakteri coliform
(99,2%). Selain itu, juga terjadi peningkatan konsentrasi oksigen terlarut
(70%).
.
. Accumulation of arsenic by aquatic plants in large-scale field conditions:
Opportunities for phytoremediation and bioindication
Original Research ArticleScience of The Total Environment, Volume 433, 1 September
2012, Pages 390-397Paulo J.C. Favas, João Pratas, M.N.V. PrasadClose abstract
Graphical abstract
Purchase PDF - $41.95
Abstract
This work focuses on the potential of aquatic plants for bioindication and/or phytofiltration of arsenic
from contaminated water. More than 71 species of aquatic plants were collected at 200 sampling points
in running waters. The results for the 18 most representative plant species are presented here. The
species Ranunculus trichophyllus, Ranunculus peltatus subsp. saniculifolius, Lemna minor, Azolla
caroliniana and the leaves of Juncus effusus showed a very highly significant (P < 0.001) positive
correlation with the presence of arsenic in the water. These species may serve as arsenic indicators.
The highest concentration of arsenic was found in Callitriche lusitanica (2346 mg/kg DW), Callitriche
brutia (523 mg/kg DW), L. minor (430 mg/kg DW), A. caroliniana (397 mg/kg DW), R. trichophyllus
(354 mg/kg DW), Callitriche stagnalis (354 mg/kg DW) and Fontinalis antipyretica (346 mg/kg DW).
These results indicate the potential application of these species for phytofiltration of arsenic through
constructed treatment wetlands or introduction of these plant species into natural water bodies.
Karya ini berfokus pada potensi tanaman air untuk bioindication dan / atau phytofiltration
arsenik dari air yang terkontaminasi. Lebih dari 71 spesies tanaman air dikumpulkan di
200 titik sampling dalam menjalankan perairan. Hasil untuk 18 jenis tumbuhan yang
paling representatif yang disajikan di sini. Spesies Ranunculus trichophyllus, Ranunculus
.
. Phytoremediation of heavy metals—Concepts and applications
Review ArticleChemosphere, Volume 91, Issue 7, May 2013, Pages 869-881Hazrat Ali,
Ezzat Khan, Muhammad Anwar SajadClose abstract
Graphical abstract
Purchase PDF - $41.95
Abstract
The mobilization of heavy metals by man through extraction from ores and processing for different applications
has led to the release of these elements into the environment. Since heavy metals are nonbiodegradable, they
accumulate in the environment and subsequently contaminate the food chain. This contamination poses a risk to
environmental and human health. Some heavy metals are carcinogenic, mutagenic, teratogenic and endocrine
disruptors while others cause neurological and behavioral changes especially in children. Thus remediation of
heavy metal pollution deserves due attention. Different physical and chemical methods used for this purpose
suffer from serious limitations like high cost, intensive labor, alteration of soil properties and disturbance of soil
native microflora. In contrast, phytoremediation is a better solution to the problem. Phytoremediation is the use of
plants and associated soil microbes to reduce the concentrations or toxic effects of contaminants in the
environments. It is a relatively recent technology and is perceived as cost-effective, efficient, novel, eco-friendly,
and solar-driven technology with good public acceptance. Phytoremediation is an area of active current research.
New efficient metal hyperaccumulators are being explored for applications in phytoremediation and phytomining.
Molecular tools are being used to better understand the mechanisms of metal uptake, translocation,
sequestration and tolerance in plants. This review article comprehensively discusses the background, concepts
and future trends in phytoremediation of heavy metals.
Mobilisasi logam berat oleh manusia melalui ekstraksi dari bijih dan pengolahan untuk
aplikasi yang berbeda telah menyebabkan pelepasan unsur-unsur ke lingkungan.
Karena logam berat yang nonbiodegradable, mereka menumpuk di lingkungan dan
Ye,W.L., M. A. Khan, S.P. McGrath dan F.J. Zhao. 2011. Phytoremediation of arsenic contaminated
paddy soils with Pteris vittata markedly reduces arsenic uptake by rice. Environmental Pollution,
159(12): 3739-3743.
Arsenic (As) accumulation in food crops such as rice is of major concern. To investigate whether
phytoremediation can reduce As uptake by rice, the As hyperaccumulator Pteris vittata was grown in
five contaminated paddy soils in a pot experiment. Over a 9-month period P. vittata removed 3.5–11.4%
of the total soil As, and decreased phosphate-extractable As and soil pore water As by 11–38% and 18–
77%, respectively. Rice grown following P. vittata had significantly lower As concentrations in straw and
grain, being 17–82% and 22–58% of those in the control, respectively. Phytoremediation also resulted
in significant changes in As speciation in rice grain by greatly decreasing the concentration of
dimethylarsinic acid (DMA). In two soils the concentration of inorganic As in rice grain was decreased
by 50–58%. The results demonstrate an effective stripping of bioavailable As from contaminated paddy
soils thus reducing As uptake by rice.
Arsen (As) akumulasi dalam tanaman pangan seperti padi menjadi perhatian
utama. Untuk mengetahui apakah fitoremediasi dapat mengurangi Sebagai
serapan oleh beras, As hiperakumulator Pteris vittata ditumbuhkan dalam
lima tanah sawah yang terkontaminasi dalam percobaan pot. Selama periode
9 bulan P. vittata dihapus 3,5-11,4% dari total tanah As, dan penurunan As
dan air pori tanah diekstrak fosfat-As oleh 11-38% dan 18-77%, masingmasing. Beras tumbuh mengikuti P. vittata telah secara signifikan lebih
rendah konsentrasi As dalam jerami dan gabah, menjadi 17-82% dan 22-58%
dari mereka yang kontrol, masing-masing. Fitoremediasi juga mengakibatkan
perubahan signifikan dalam As spesiasi dalam gabah dengan sangat