stela teori fitoremediasi1

TEORI FITOREMEDIASI
OLEH
TUMBUHAN AIR
Disbatraksikan oleh
Smno.jursntnhfpub.2014
. Rascio, N. dan F.N.Izzo. 2011. Heavy metal hyperaccumulating plants: How and why do they do it?
And what makes them so interesting?. Plant Science, 180(2): 169-181.
Istilah "hiperakumulator" menggambarkan sejumlah tanaman yang
mempunyai kemampuan untuktumbuh pada tanah yang tercemar logam dan
mampu mengakumulasikan sejumlah besar logam berat dalam bagian
tumbuhan di atas tanah, jauh melebihi kandungan yang ditemukan di
sebagian besar spesies, tanpa menderita efek fitotoksik. Tiga keunggulan
dasar membedakan jenis-jenis hiper-akumulator dari jenis-jenis nonhiperakumulator adalah: tingkat serapannya logam berat sangat tinggi, lebih
cepat mentranslokasikan logam dari akar ke daun dan kemampuannya yang
lebih besar untuk detoksifikasi dan menyimpan logam berat dalam daunnya
(Rascio dan Izzo, 2011). Sebuah terobosan menarik yang muncul dari
fisiologis komparatif dan analisis molekuler dari jenis-jenis hiperakumulator
dan non-hiperakumulator adalah bahwa sebagian besar langkah-langkah
kunci proses hiperakumulasi bergantung pada aturan yang berbeda dan
ekspresi gen yang ditemukan di kedua jenis tumbuhan tersebut.
Secara khusus, peran penentu dalam mendorong serapan, translokasi ke
daun, dan penyimpanannya dalam vakuola atau dinding sel sejumlah besar
logam berat, dimainkan dalam hiperakumulator oleh overekspresi gen
konstitutif yang mengkode transporter transmembran, seperti anggota ZIP,
. 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.
Akumulasi Arsen (As) dalam tanaman pangan (seperti padi) menjadi
perhatian utama dunia. Untuk mengetahui apakah fitoremediasi dapat
mengurangi serapan As oleh tanaman padi, Ye et al. (2011) menanam
tanaman hiperakumulator As Pteris vittata pada lima tanah sawah yang
terkontaminasi As dalam percobaan pot. Selama periode 9 bulan P. vittata
menyerap 3,5-11,4% dari total As dalam tanah, dan menurunkan As ekstraks
fosfat dan As dalam air pori tanah sebesar 11-38% dan 18-77%. Tanaman
padi yang tumbuh setelah P. Vittata secara signifikan lebih rendah
konsentrasi As dalam jerami dan gabah sebesar 17-82% dan 22-58%
dibandingkan dnegan kontrol. Fitoremediasi juga mengakibatkan perubahan
spesiasi As dalam tanaman padi dengan sangat mengurangi konsentrasi
asam dimethylarsinic (DMA). Dalam dua tanah ternyata konsentrasi As
anorganik pada gabah mengalami penurunan sebesar 50-58%. Hasil
penelitian ini menunjukkan sebuah stripping yang efektif As-tersedia dari
tanah sawah yang terkontaminasi sehingga mengurangi serapan As oleh
tanaman padi (Ye et al., 2011) .
. . Weis,J.S. dan P. Weis. 2004. Metal uptake, transport and release by wetland plants: implications for
phytoremediation and restoration. Environment International, 30(5): 685-700.
Marshes telah diusulkan sebagai lokasi untuk fitoremediasi logam. Nasib
logam dalam jaringan tanaman merupakan isu penting tentang efektivitas
dari proses fitoremediasi ini. Weis dan Weis (2004) meninjau studi yang
menyelidiki efek tanaman terhadap logam di lahan basah. Sebagian besar
spesies tanaman rawa ternyata mirip dalam hal pola serapan logam dan
konsentrasi logam di akar; beberapa spesies mempertahankan sejumlah
besar logam dalam akarnya dibandingkan spesies lainnya, yang
mendistribusikan lebih banyak logam ke dalam jaringan di atas tanah,
terutama daun. Penyimpanan logam dalam akar adalah yang paling
bermanfaat bagi fito-stabilisasi logam kontaminan, logam ini tidak-tersedia
kalau terkonsentrasi dalam akar. Tanaman dapat mengubah spesiasi logam
dan mungkin juga mengalami efek racun akibat akumulasinya. Logam daun
dapat dikeluarkan melalui kelenjar garam dan dengan demikian kembali ke
lingkungan rawa. Konsentrasi logam pada seresah daun dan batang dapat
menjadi kaya logam dari waktu ke waktu, karena sebagian kation mengalami
adsorpsi atau penggabungan partikel halus dengan logam yang teradsorpsi.
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa logam dalam seresah menjadi
tersedia bagi pemangsa detritus dan dengan demikian, bisa masuk ke dalam
. . Zhang,X., Y. Hu, Y. Liu dan B. Chen. 2011. Arsenic uptake, accumulation and phytofiltration by
duckweed (Spirodela polyrhiza L.). Journal of Environmental Sciences, 23(4): 601-606.
Zhang et al. (2011) meneliti akumulasi arsen (As) dan toleransi duckweed
Spirodela polyrhiza L. dan potensinya untuk fito-filtrasi As. Jenis S. polyrhiza
mampu bertahan dalam konsentrasi tinggi As(V) dalam larutan. Nilai-nilai
EC50 (± SE) berdasarkan As(V) eksternal adalah sebesar (181,66 ± 20,12)
umol / L. Spesies ini mampu mengakumulasi (999 ± 95) mg As / kg bobot
kering, bila terpapar dengan larutan 320 umol / L As(V) selama satu minggu,
dan mampu menyerap 400 mg As/ kg bobot kering dalam jaringan tubuhnya
tanpa kehilangan biomassa yang signifikan. Nilai-nilai EC50 (konsentrasi
efektif As(V) dalam larutan hara yang menyebabkan penghambatan 50%
terhadap produksi biomassa) adalah sebesar (866 ± 68) mg / kg bobot
kering, menunjukkan bahwa S. polyrhiza memiliki kemampuan tinggi
mengakumulasi As dan toleran terhadap As. Parameter kinetik serapan
Vmax adalah (55,33 ± 2,24) nmol / (g dw-min) dan Km adalah (0.144 ± 0,011)
mmol / L. Dalam 72 jam, S. polyrhiza mampu menurunkan konsentrasi As
dalam larutan 190-113 ng / mL dengan tingkat penghapusan 41%. Studi ini
menunjukkan bahwa tanaman air yang mengambang memiliki potensi
sebagai fitofiltrasi As dalam tubuh perairan yang terkontaminasi As atau
tanah sawah (Zhang et al., 2011).
. . Suchkova,N., E. Darakas dan J. Ganoulis. 2010. Phytoremediation as a prospective method for
rehabilitation of areas contaminated by long-term sewage sludge storage: A Ukrainian–Greek case
study. Ecological Engineering, 36(4): 373-378.
Kontaminasi tanah oleh logam berat dapat disebabkan oleh penyimpanan
jangka panjang dari limbah lumpur di wilayah yang paling instalasi
pengolahan air limbah kota (instalasi pengolahan air limbah) di seluruh dunia.
Metode yang berbeda untuk menangani pencemaran logam berat dan
rehabilitasi dapat diterapkan, tetapi mereka mahal. Fitoremediasi merupakan
metode menggunakan tanaman untuk mengekstrak, menyita dan / atau
detoksifikasi polutan seperti logam berat. Phytotechnologies lebih
menguntungkan secara ekonomi, daripada yang lain di situ dan ex situ
pendekatan perbaikan (mereka diperkirakan setidaknya 40% lebih murah).
Suchkova, Darakas dan Ganoulis (2010) meneliti kesesuaian beberapa
jenis tanaman untuk fitoremediasi dalam kondisi alami. Jenis – jenis Brassica
napus, Medicago sativa, Zea mays, Triticum aestivum dan Hordeum vulgare
ditanam dalam pot dengan lumpur limbah dari IPAL "Bezludivka“ di Kharkiv,
Ukraina dan dari IPAl Sindos di Thessaloniki, Yunani.
Tanaman dalam seri eksperimental ini dibandingkan dengan yang ada di
sampel kontrol (spesies yang sama tumbuh dalam kompos). Dalam seri
eksperimental, pertumbuhan T. aestivum dan H. vulgare lebih lambat
daripada jenis-jenis tanaman lainnya. Jenis M. sativa memiliki tingkat
Bhattacharya, P., A.H. Welch, K.G. Stollenwerk, M.J. McLaughlin, J.Bundschuh dan G. Panaullah.
2007. Arsenic in the environment: Biology and Chemistry. Science of The Total Environment, 379(2–3):
109-120..
Distribusi Arsen (As) dan toksikologinya dalam lingkungan menjadi masalah
yang serius, dengan jutaan orang di seluruh dunia terpengaruh oleh
toksikosis As. Sumber kontaminasi As dapat bersifat alamiah dan
antropogenik, dan skala kontaminasinya berkisar dari lokal hingga regional.
Ada banyak bidang penelitian yang sedang aktif dilakukan untuk mengatasi
masalah kontaminasi As. Metode-metode baru skrining As di lapangan,
menentukan epidemiologi As pada manusia, dan mengidentifikasi risiko
serapan As di bidang pertanian terus berkembang. Remediasi pasokan air
yang terkontaminasi As sangat penting dan penelitian dilakukan untuk menilai
potensi penyembuhan secara alamiah dan fitoremediasi. Bidang lain
penelitian yang aktif adalah mediasi mikroba terhadap interaksi biogeokimia
As di dalam lingkungan (Bhattacharya, et al., 2007).
Pada tahun 2005, sebuah konferensi diadakan untuk mempertemukan
ilmuwan yang terlibat dalam banyak bidang penelitian As yang berbeda-beda.
Konferensi ini membahas sintesis masalah- masalah As dalam penelitian
lama dan temuan-temuan baru yang mutakhir. Analisis dilakukan terhadap
isu-isu yang diangkat dalam konferensi tersebut bersama-sama dengan isu-
. Rahman, M.A., H.Hasegawa, K.Ueda, T.Maki, C.Okumura dan M.M.Rahman. 2007.
Arsenic accumulation in duckweed (Spirodela polyrhiza L.): A good option for phytoremediation.
Chemosphere, 69(3): 493-499.
Beberapa kelemahan yang tidak dapat dihindari dari teknologi tradisional
telah mendorong pengembangan fitoremediasi alternatif yang menjanjikan
untuk menghilangkan arsenik dari tanah dan air yang terkontaminasi.
Rahman, et al. (2007) melakukan penelitian potensi makrofita air Spirodela
polyrhiza L. untuk fito-filtrasi arsenik, dan mengkaji mekanisme penyerapan
arsenik. Jenus S. polyrhiza L. ditumbuhkan dalam tiga konsentrasi uji
arsenat dan asam dimethylarsinic (DMAA) (yaitu 1.0, 2.0 dan 4.0 μM) dengan
0 (kontrol), 100 atau 500 μM fosfat. Salah satu perlakuan kontrol juga
ditetapkan untuk masing-masing konsentrasi uji arsenik. Konsentrasi pada
perlakuan kontrol adalah 0,02 μM. Ketika S. polyrhiza L. dibudidayakan
hidroponik selama enam hari dalam larutan kultur yang mengandung 0,02 μM
fosfat dan 4,0 μM arsenate atau DMAA, serapan arsenik adalah 0.353 ±
0.003 umol/g dan 7,65 ± 0,27 nmol/g. Serapan arsenik oleh S. polyrhiza L.
berkorelasi negatif dengan serapan fosfat ketika arsenat diaplikasikan pada
larutan hara, karena mekanisme serapan keduanya mirip, dan berkorelasi
positif dengan penyerapan Fe , karena adsorpsi As oleh oksida besi. Dengan
demikian, jenis S. polyrhiza L. mengakumulasikan arsenik dengan proses
adsorpsi fisika-kimia dan melalui jalur serapan fosfat ketika arsenat
. Zhang, B.Y., J.S. Zheng dan R.G. Sharp. 2010. Phytoremediation in Engineered
Wetlands: Mechanisms and Applications. Procedia Environmental Sciences, 2(..): 13151325.
LBB fitoremediasi mempunyai nilai-nilai estetis, solar-driven, dan teknik-pasif
yang berguna untuk membersihkan limbah termasuk logam, pestisida,
minyak mentah, hidrokarbon polyaromatic, dan lindi sampah dan telah
menjadi semakin diakui untuk meningkatkan kapasitas pengolahan air
limbah. Zhang, Zheng dan Sharp (2010) membahas mekanisme fitoremediasi
dalam sistem lahan basah buatan (LBB) untuk mengurangi beban
kontaminan, serta penerapan fitoremediasi sebagai teknologi ramah
lingkungan dalam sistem LBB di tingkat laboratorium dan lapangan. Kajian ini
diharapkan dapat membantu meningkatkan pemahaman tentang pentingnya
fitoremediasi dalam sistem LBB, dan membangun kerangka kerja yang efektif
untuk aplikasi LBB lebih lanjut.
Sharma, V.K. dan M. Sohn. 2009. Aquatic arsenic: Toxicity, speciation, transformations,
and remediation. Environment International, 35(4): 743-759..
Sharma dan Sohn (2009) membahas pengetahuan toksisitas, spesiasi dan
biogeokimia arsenik dalam sistem lingkungan perairan. Toksisitas arsen
sangat tergantung pada spesiasi kimiawinya. Pengaruh pH, Eh, adsorpsi
permukaan, mediasi biologis, bahan organik, dan zat anorganik seperti
sulfida dan fosfat , secara bersama-sama dengan cara yang kompleks dan
dinamis menghasilkan spesies-spesies arsenik yang unik. Jumlah spesies
arsenik yang berbeda-beda ditemukan dalam sampel lingkungan dan
pemahaman tentang transformasi di antara kedua spesies arsenik ini telah
meningkat selama beberapa dekade terakhir , sebagai akibat dari
ditemukannya metode-metode analisis baru dan lebih akurat. Perubahan
spesies arsenik dan total kandungan arsenik dalam makanan olahan telah
memunculkan risiko yang terkait dengan makanan olahan dan bahan pangan
mentah yang belum diolah. Penghapusan arsenik dari air dengan
menggunakan adsorben, oksidasi kimia, fotolisis dan teknik oksidasi
fotokatalitik juga terakhir semakin berkembang.
. Fitz, W.J. dan W.W.Wenzel. 2002. Arsenic transformations in the soil–rhizosphere–plant
system: fundamentals and potential application to phytoremediation. Journal of
Biotechnology, 99(3): 259-278.
Fitz dan Wenzel (2002) mengkaji proses-proses utama yang berpotensi
mempengaruhi perilaku arsenik dalam rizosfer tumbuhan. Interaksi rizosfir
dianggap memainkan peran kunci dalam mengendalikan bioavailabilitas As
dan penting dalam peningkatan teknologi fitoremediasi. Kemajuan
substansial telah dicapai mengenai proses-proses transformasi As dalam
tanah. Namun demikian, hampir tidak ada informasi yang tersedia mengenai
perilaku As dalam rizosfer tumbuhan. Fitz dan Wenzel (2002) mengusulkan
sebuah model konseptual tentang perilaku As dalam sistem tanah-rhizosfer
tumbuhan dengan mengintegrasikan semua pengetahuan yang tersedia
dalam berbagai disiplin. Dengan menggunakan model ini dan hasil-hasil studi
baru tentang hiper-akumulasi As, maka dapat disusun kebutuhan penelitian
dan penerapan proses-proses rhizosfer untuk pengembangan teknologi
fitoremediasi bagi tanah-tanah yang tercemar As (Fitz dan Wenzel, 2002) .
Lizama, A.K., T.D. Fletcher dan G. Sun. 2011. Removal processes for arsenic in
constructed wetlands. Chemosphere, 84(8): 1032-1043.
Pencemaran arsenik dalam lingkungan perairan menjadi perhatian seluruh
dunia karena toksisitas dan efek kronis pada kesehatan manusia.
Kekhawatiran ini telah menghasilkan peningkatan minat dalam penggunaan
teknologi pengobatan yang berbeda untuk menghilangkan arsenik dari air
yang terkontaminasi. Lahan basah dibangun adalah sistem alami hemat
biaya berhasil digunakan untuk menghapus berbagai polutan, dan mereka
telah menunjukkan kemampuan untuk menghilangkan arsenik.
Lizama, Fletcher dan Sun (2011) mengkaji proses-proses penghapusan
arsenik, membahas implikasi untuk sistem LBB, dan mengidentifikasi
kesenjangan pengetahuan kritis dan penelitian-penelitian masa depan.
Reaktivitas arsenik berarti bahwa spesies arsenik yang berbeda dapat
ditemukan di lahan basah, dipengaruhi oleh vegetasi, mikroorganisme dan
media tumbuhnya. Terlepas dari kenyataan bahwa serapan, curah hujan dan
kopresipitasi merupakan proses-proses utama yang bertanggung jawab
untuk menghilangkan arsenik, ternyata bakteri dapat memediasi proses ini
dan dapat memainkan peran penting pada kondisi lingkungan yang sesuai.
Faktor paling penting yang mempengaruhi spesiasi arsenik adalah
pH, ​alkalinitas, suhu, oksigen terlarut, kehadiran spesies kimia lainnya (besi,
belerang, fosfat ), sumber karbon, dan substrat lahan basah. Studi tentang
. . Mirza, N., Q. Mahmood, A. Pervez, R. Ahmad, R. Farooq, M.M.Shah dan M.R. Azim.
2010. Phytoremediation potential of Arundo donax in arsenic-contaminated synthetic
wastewater. Bioresource Technology, 101(15): 5815-5819.
Mirza et al. (2010) melaporkan potensi Arundo donax untuk fito-ekstraksi
arsenik dari air limbah sintetis. Spesies A. donax ini ditanam di rumah kaca
dalam pot yang berisi larutan hara yang diperkaya dengan dosis As (0, 50,
100, 300, 600 dan 1000 mg / L) selama 21 hari dalam rancangan acak
lengkap. Produksi bimasa batang, daun dan akar, parameter pertumbuhan,
kandungan arsen dan hara, semuanya diukur pada akhir percobaan.
Peningkatan konsentrasi As dalam larutan hara menyebabkan peningkatan
biomasa daun dan akar tanpa gejala toksisitas pada spesies A. donax
tumbuh pada media dengan berbagai konsentrasi As 50-600 mg / L.
Peningkatan stres oksidatif terjadi pada tingkat As 1000 mg / L. Dosis As
hingga 600 mg/L tidak mempengaruhi pertumbuhan tanaman A. donax. Dari
hasil penelitian ini dapat disarankan bahwa tanaman A. donax dapat
digunakan untuk mengolah air yang terkontaminasi As hingga 600 mg / L
(Mirza et al., 2010) .
. Natarajan, S., R.H. Stamps, L.Q. Ma, U.K. Saha, D.Hernandez, Y.Cai dan E.J. Zillioux.
2011. Phytoremediation of arsenic-contaminated groundwater using arsenic
hyperaccumulator Pteris vittata L.: Effects of frond harvesting regimes and arsenic levels
in refill water. Journal of Hazardous Materials, 185(2–3): 983-989.
Natarajan, et al. (2011) meneliti sebuah sistem hidroponik skala besar untuk
fitoremediasi air-tanah yang tercemar As dengan menggunakan Pteris vittata
(Pakis Cina) di lapangan. Dalam studi selama 30 minggu ini, dipelajari tiga
pola panen pakis (semua, dewasa, dan daun-tua) dan dua skema isi-ulang
air untuk mengimbangi evapotranspirasi (air kaya As 140-180 mg / L dan air
miskin As < 7 mg / L). Dua percobaan (Siklus 1 dan Siklus 2) dilakukan
dengan menggunakan tanaman yang sama dalam 24 tangki dengan masingmasing berisi 600 L air tanah yang tercemar As dan 32 pakis. Selama Siklus
1 dan dengan konsentrasi As awal 140 mg / L, tangki yang diisi ulang dengan
air miskin As, etika konsnetrasi As menurun menjadi <10 mg / L pada 8
minggu, dibandingkan dengan <10 mg / L pada 17 minggu dalam tangki yang
diisi dengan air kaya As. Selama Siklus 2 dan dengan konsnetrasi awal 180
mg / L, waktu remediasi berkurang menjadi 2-5 minggu, menunjukkan bahwa
pakis lebih efisien menyerap As. Di daerah di mana air bersih sangat
terbatas, pengisian dnegan air yang tercemar As, dibarengi denegan
pemanenan daun-daun tua (mati) sangat dianjurkan untuk lebih efektifnya
fitoremediasi As.
Jankong, P., P. Visoottiviseth dan S. Khokiattiwong. 2007. Enhanced phytoremediation
of arsenic contaminated land. Chemosphere, 68(10): 1906-1912.
Jankong, Visoottiviseth dan Khokiattiwong (2007) melakukan penelitian di
rumah-kaca dan percobaan lapangan untuk membersihkan arsen (As) tanah
yang terkontaminasi, efek fosfor (P) dan pupuk mikroba rizosfir terhadap
akumulasi arsenik oleh pakis silverback, Pityrogramma calomelanos.
Percobaan lapangan dilakukan di Ron Phibun District, daerah yang
terkontaminasi As di Thailand. Sampel tanah (136-269 mg / g As)
dikumpulkan dan digunakan dalam percobaan rumah kaca. Mikroba rhizosfer
(bakteri dan jamur) diisolasi dari akar P. calomelanos yang tumbuh di Ron
Phibun District. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pupuk P
meningkatkan biomassa tanaman dan akumulasi As oleh P. calomelanos.
Rhizobakteri meningkatkan secara signifikan biomassa dan kandungan As
dalam tanaman. Dengan demikian, pupuk P dan rizosfir bakteri mampu
meningkatkan fito-ekstraksi As. Sebaliknya, rhizofungi menurunkan secara
signifikan konsentrasi As pada tanaman, tetapi mampu meningkatkan
biomassa tanaman. Oleh karena itu, jamur rizosfir mampu menunjukkan
pengaruhnya terhadap fito-stabilisasi As.
. . Zhang, X., A.J. Lin, F.J.Zhao, G.Z.Xu, G.L.Duan dan Y.G. Zhu. 2008.
Arsenic accumulation by the aquatic fern Azolla: Comparison of arsenate uptake,
speciation and efflux by A. caroliniana and A. filiculoides. Environmental Pollution,
156(3): 1149-1155.
Zhang, et al. (2008) meneliti akumulasi As dan toleransi pakis air Azolla
terhadap As. Lima puluh strain Azolla menunjukkan variasi yang besar dalam
hal kemampuannya mengakumulasikan As. Jenis-jenis pakis yang
mempunyai kemampuan tertinggi dan terendah di antara 50 strain tersebut
dipilih untuk penelitian lebih lanjut. Jenis Azolla carolininia
mengakumulasikan As dua kali lebih banyak dibandingkan dengan jenis
Azolla filiculoides , karena kecepatan penyerapan arsenate yang lebih tinggi.
Jenis A. filiculoides lebih tahan terhadap arsenat eksternal karena
penyerapannya lebih rendah. Kedua strain ini menunjukkan tingkat toleransi
terhadap As yang sama. Arsenat dan arsenit adalam spesies As yang
dominan dalam kedua strain Azolla ini, dengan spesies As-metilasi sebesar
< 5% dari total As. Jenis A. filiculoides memiliki proporsi arsenite yang lebih
tinggi daripada jenis A. carolininia. Kedua strain ini mengekskresikan lebih
banyak arsenate daripada arsenit, dan jumlah ekskresi As sebanding dengan
jumlah akumulasi As. Potensi Azolla yang tumbuh di lahan sawah untuk
mengurangi transfer As dari tanah dan air memasuki tanaman padi masih
harus dikaji secara lebih mendalam (Zhang, et al., 2008) .
. . Lee, C.K., K.S. Low dan N.S. Hew. 1991. Accumulation of arsenic by aquatic plants.
Science of The Total Environment, 103(2–3): 215-227.
Lee, Low dan Hew (1991) meneliti sepuluh jenis tumbuhan air yang
dikumpulkan dari 22 kolam yang dibentuk dari kegiatan pertambangan timah
di Kuala Lumpur. Konsentrasi arsenik dalam tumbuhan ini sebagian
mencerminkan konsentrasi arsenik air kolam, yang berkisar 0,002-0,25 mg /
ml. Serapan arsenik oleh salah satu tumbuhan air, Hydrilla verticillata Casp.,
dipelajari di laboratorium. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa serapan As
merupakan fungsi dari konsentrasi arsenik awal. Dengan adanya konsentrasi
fosfat yang tinggi, penyerapan arsenik oleh Hydrilla verticillata dihambat.
Hydrilla verticillata dapat digunakan sebagai bioindikator pencemaran arsenik
dalam ekosistem akuatik, karena ia memenuhi kriteria untuk organisme
indikator (Lee, Low dan Hew, 1991) .
. Litter, M.I., M.T.A.Herrera, M.J. Arenas, M.A. Armienta, M. Avilés, R.E.Cáceres,
H.N.Cipriani, L.Cornejo, L.E. Dias, A.F.Cirelli, E.M. Farfán, S.Garrido, L.Lorenzo, M.E.
Morgada, M.A.O.Márquez dan A.P.Carrera. 2012. Small-scale and household methods to
remove arsenic from water for drinking purposes in Latin America. Science of The Total
Environment, 429(July): 107-122.
.
Litter, et al. (2012) mengkaji teknologi Skala kecil dan sekala rumah tangga
yang murah untuk mengolah air minum bebas As, cocok untuk daerah
pedesaan dan pinggir kota yang terisolasi tidak terhubung ke jaringan air
bersih di Amerika Latin. Beberapa dari teknologi ini hanyalah adaptasi dari
teknologi konvensional yang sudah digunakan pada skala besar dan
menengah, tetapi teknologi lainnya ternyata ramah lingkungan dan
menggunakan bahan-bahan lokal dan sumberdaya dari wilayah yang terkena
dampak. Teknologi ini membutuhkan peralatan yang sederhana dan murah
yang dapat dengan mudah ditangani dan dikelola oleh penduduk setempat.
Metode pengolahan air ini didasarkan pada proses-proses berikut: kombinasi
koagulasi / flokulasi dengan adsorpsi, adsorpsi dengan bahan geologi dan
bahan alami lainnya yang murah, teknologi elektrokimia, metode biologis
termasuk fitoremediasi, penggunaan besi bervalensi-nol dan proses
fotokimia. Dalam beberapa kasus, proses-proses ini telah diuji pada tingkat
laboratorium dan tidak ada informasi yang cukup tentang biayanya. Namun
. Lafabrie, C., K.M. Major, C.S. Major dan J. Cebrián. 2011. Arsenic and
mercury bioaccumulation in the aquatic plant, Vallisneria neotropicalis.
Chemosphere, 82(10): 1393-1400.
Arsen (As) dan merkuri (Hg) adalah salah satu logam yang paling beracun /
metaloid. . Lafabrie, et al. (2011) melakukan penelitian untuk menyelidiki
bioakumulasi ini elemen dalam spesies Vallisneria neotropicalis, spesies
trofik kunci dalam lingkungan perairan. Untuk tujuan ini, konsentrasi As dan
Hg ditentukan dalam sedimen dan populasi alami V. neotropicalis di submuara Mobile Bay (Alabama, USA), dibedakan sehubungan dengan masa
lalunya dan dampak antropogeniknya. Analisis menunjukkan bahwa ikan-ikan
sungai ternyata paling terkontaminasi; kandungan As yang ditemukan dalam
sedimen sungai berada dalam kisaran yang berpotensi menimbulkan efek
samping pada biota. Konsentrasi As dalam sedimen cukup berkorelasi
dengan konsentrasi As dalam V. neotropicalis; tidak ada korelasi yang
ditemukan antara konsentrasi Hg sedimen dan Hg dalam tumbuhan.
Beberapa parameter menunjukkan hubungan potensial tersebut (misalnya,
perbedaan karakteristik sedimen dan fenomena "pengenceran biologis”).
Hasil penelitian ini menyoroti berbagai parameter yang dapat mempengaruhi
akumulasi logam / metaloid di dalam tumbuhan air , serta respon spesiesspesifik untuk melacak kontaminasi (Lafabrie, et al., 2011) . Penelitian ini
Visoottiviseth, P., K.Francesconi dan W.Sridokchan. 2002. The potential of Thai
indigenous plant species for the phytoremediation of arsenic contaminated land.
Environmental Pollution, 118(3): 453-461. .
Visoottiviseth, Francesconi dan Sridokchan (2002) melakukan penelitian
untuk menilai potensi spesies tanaman asli dalam fitoremediasi, Sampel
tanaman dan tanah dikumpulkan dari dua daerah di Thailand yang memiliki
sejarah pencemaran arsenik dari proses tailing tambang. Konsentrasi arsenik
dalam tanah berkisar antara 21 - 14.000 mg /g di daerah Ron Phibun, dan
dari 540 -16.000 mg /g di daerah Bannang Sata. Kriteria yang digunakan
untuk memilih tanaman fitoremediasi adalah: Toleransi As sangat tinggi,
faktor bioakumulasi tinggi, siklus hidup yang pendek, tingkat propagasi tinggi,
distribusi yang luas dan biomassa bagian tanaman di atas tanah yang besar.
Dari 36 spesies tumbuhan, hanya dua spesies pakis (Pityrogramma
calomelanos dan Pteris vittata), Mimosa pudica, dan semak-semak
(Melastoma malabrathricum), yang tampaknya cocok untuk fitoremediasi.
Pakis merupakan jenis tumbuhan yang paling ahli dalam mengumpulkan
arsenik dari dalam tanah, mencapai konsentrasi hingga 8350 mg/g
(biomassa kering) di dalam daun-daunnya (Visoottiviseth, Francesconi dan
Sridokchan, 2002) .
Sasmaz, A. dan E.Obek. 2009. The accumulation of arsenic, uranium, and
boron in Lemna gibba L. exposed to secondary effluents. Ecological
Engineering, 35(10): 1564-1567.
.
Sasmaz dan Obek (2009) menggunakan tanaman air sebagai metode
praktis dan efektif untuk menghilangkan unsur-unsur beracun dari air limbah
kota. Dalam studi ini, digunakan jenis Lemna gibba karena kemampuannya
untuk menyerap uranium, arsenik, dan boron dari air limbah sekunder.
Spesies L. gibba dikumpulkan dari danau alam di Elazığ, Turki, kemudian
diaklimatisasi dengan air limbah in situ. Konsentrasi unsur-unsur beracun
dalam bahan tanaman dianalisis sebagai fungsi waktu selama 7 hari. Spesies
L. gibba ternyata mengakumulasikan unsur-unsur beracun, terutama dalam
dua hari pertama. Arsenik, uranium, dan boron terakumulasi dalam
konsentrasi tertinggi (133%, 122%, dan 40%). Namun demikian, pada harihari berikutnya, tingkat akumulasi menunjukkan kenaikan dan penurunan, hal
ini mungkin karena L. gibba sudah mencapai tingkat kejenuhan.
Khang, H.V., M.Hatayama dan C.Inoue. 2012. Arsenic accumulation by aquatic
macrophyte coontail (Ceratophyllum demersum L.) exposed to arsenite, and the effect of
iron on the uptake of arsenite and arsenate. Environmental and Experimental Botany,
83(November): 47-52.
Khang, Hatayama dan Inoue (2012) meneliti makrofita air spesies
C.demersum L. untuk mengetahui efisiensi serapan arsen (As) dalam kondisi
laboratorium. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pH larutan memiliki
pengaruh yang signifikan terhadap akumulasi As oleh C. demersum.
Akumulasi tertinggi pada pH 5 dan menurun kalau nilai pH meningkat.
Tanaman yang terpapar dengan berbagai konsentrasi arsenit (As (III))
selama 24 dan 48 jam, menunjukkan respon toleransi dan beracun.
Akumulasi As oleh C. demersum tergantung pada konsentrasi As(III) dan
durasi paparannya. Pada konsnetrasi 40 μM setelah 24 jam, tanaman
mengakumulasikan 227,5 ug/ g As dan tidak menunjukkan gejala toksisitas.
Namun demikian, setelah 48 jam, akumulasi As mencapai 302,4 mg/g dan
produksi biomassa menurun secara signifikan. Efek racun yang terbukti
dengan adanya gejala nekrosis tanaman dan produksi biomassa negatif,
yang mengarah kepada penurunan jumlah akumulasi As. Selain itu,
penambahan zat besi (Fe) dalam larutan hara (0,18 mM) sangat
mempengaruhi penyerapan dua spesies arsenik, yaitu penyerapan As (III)
ditingkatkan dengan kehadiran Fe, tetapi penyerapan arsenat (As (V))
Kamal, M., A.E.Ghaly, N.Mahmoud dan R.Côté. 2004. Phytoaccumulation of heavy
metals by aquatic plants. Environment International, 29(8): 1029-1039. .
Kamal, et al. (2004) meneliti kemampuan tiga jenis tumbuhan air untuk
menghilangkan logam berat dari air yang terkontaminasi, yaitu: spesies
Myriophylhum aquaticum, Ludwigina palustris, dan Mentha aquatic.
Tanaman ini diperoleh dari Sistem Aquatic Surya yang mengolah air limbah
kota. Semua jenis tumbuhan ini mampu menyerap Fe, Zn, Cu, dan Hg dari
air limbah yang terkontaminasi. Efisiensi serapannya rata-rata untuk tiga
spesies tanaman adalah 99,8%, 76,7%, 41,62%, dan 33,9% untuk logam
Hg, Fe, Cu, dan Zn. Tingkat penyerapan seng dan tembaga relatif konstan
(0,48 mg / l / hari untuk Zn , dan 0,11 mg / l / hari untuk Cu), sedangkan
serapan besi dan merkuri tergantung pada konsentrasinya dalam air yang
terkontaminasi dan berkisar dari 7,00-0,41 mg / l / hari untuk Fe dan 0,07870,0002 mg / l / hari untuk Hg. Spesies Myriophylhum aquaticum
menunjukkan toleransi yang lebih besar , diikuti oleh Mentha aquatic dan
Ludwigina palustris. Pertumbuhan Ludwigina palustris secara nyata
dipengaruhi oleh keracunan logam berat. Selektivitas logam berat untuk tiga
spesies tanaman ini adalah sama (Hg> Fe> Cu> Zn). Keseimbangan massa
yang terjadi pada sistem ini menunjukkan bahwa sekitar 60,45-82,61% seng
dan 38,96-60,75% tembaga telah dihapus oleh pengendapan seng-fosfat dan
. Miretzky, P., A.Saralegui dan A.F.Cirelli. 2004. Aquatic macrophytes potential for the
simultaneous removal of heavy metals (Buenos Aires, Argentina). Chemosphere, 57(8):
997-1005.
.
Penyerapan logam berat dari air telah didekati dengan menggunakan
beragam teknologi yang berbeda-beda. Fito-teknologi , dengan
meningkatnya perkembangan selama dua dekade terakhir, menggunakan
tumbuhan untuk menyerap logam. Miretzky, Saralegui dan Cirelli. (2004 )
menggunakan tiga jenis makrofita yang tumbuh mengambang di danau
Pampas dangkal (Argentina), yaitu Pista stratiotes, Spirodela intermedia dan
Lemna minor , di laboratorium untuk secara bersamaan menyerap beberapa
logam berat (Fe, Cu, Zn, Mn, Cr dan Pb) yang dihasilkan dari aktivitas
antropogenik, dalam rangka untuk mensimulasikan lingkungan alami yang
tercemar. Pengamatan dilakukan untuk konsentrasi logam selama 15 hari.
Persentase serapan logam yang cukup tinggi diperoleh untuk 3 spesies
tanaman. Spesies L. minor ternyata tidak mampu bertahan hidup pada
kondisi percobaan. Korelasi yang tinggi terjadi antara konsnetrasi logam
dalam air dengan konsentrasi logam dalam makrofita, penyimpangan terjadi
karena adanya pengendapan PbCrO4. Tingkat serapan logam oleh tiga
spesies tumbuhan yang diteliti ternyata tergantung pada konsentrasi logam
dalam perairan.
. Souza, F.A., M.Dziedzic, S.A.Cubas dan L.T.Maranho. 2013. Restoration of polluted
waters by phytoremediation using Myriophyllum aquaticum (Vell.) Verdc., Haloragaceae.
Journal of Environmental Management, 120(May ): 5-9.
.
Souza, et al. (2013) melakukan penelitian untuk menilai pengurangan hara
dan bahan organik di perairan tercemar menggunakan jenis Myriophyllum
aquaticum. Dua belas kelompok eksperimental disusun dan didistribusikan
dalam enam kelompok kontrol (CG) dan enam kelompok tanaman perlakuan
(PTG). Analisis dilakukan dalam tiga set sampling dan diukur setiap tiga hari:
kebutuhan oksigen kimia (COD), biochemical oxygen demand (BOD),
nitrogen amonia (AN), nitrogen organik (ON), Total N-Kjeldahl (TKN), dan
Total fosfor (TP), Oksigen terlarut (DO), pH, konduktivitas listrik (EC), dan
suhu (TEMP). Parameter yang menunjukkan variasi di antara kelompok
percobaan adalah oksigen terlarut (0,1-5,0 mg L-1), pH (7,5-8,5),
konduktivitas listrik (550-750 mikrodetik /cm), dan suhu (15-19°C) . Level
tertinggi dari penghapusan terjadi pada hari 30 sebesar 75,4% untuk BOD;
67,4% untuk COD; 88,3% untuk TKN; dan 93,6% untuk TP. Penggunaan
jenis M. aquaticum menunjukkan potensi aplikasi untuk fitoremediasi,
tumbuhan ini mampu menurunkan COD, BOD, dan TP pada hari ke 15, dan
AN dan TKN pada hari ke 30 (Souza, et al., 2013) .
. . Fritioff, A. dan M.Greger. 2006. Uptake and distribution of Zn, Cu, Cd, and Pb in an
aquatic plant Potamogeton natans. Chemosphere, 63(2): 220-227.
Pemahaman yang lebih baik tentang serapan logam dan translokasinya oleh
tumbuhan air dapat digunakan untuk meningkatkan kinerja sistem Lahan
Basah Buatan (LBB) untuk pengolahan limpasan air hujan. Fritioff dan
Greger (2006) melakukan penelitian untuk menguji apakah penyerapan Zn,
Cu, Cd, dan Pb oleh spesies Potamogeton natans terjadi melalui daun,
batang, atau akar, dan apakah ada translokasi logam dari organ serapan ke
bagian tanaman lainnya. Analisis juga dilakukan terhadap persaingan di
antara logam dalam proses penyerapan dan pada tingkat dinding sel di
tempat akumulasi logam dalam batang dan daun. Hasil penelitian ini
menunjukkan bahwa Zn, Cu, Cd, dan Pb dapat diserap oleh daun, batang,
dan akar, dengan akumulasi tertinggi ditemukan dalam akar. Pada
konsentrasi logam yang tinggi dalam limpasan air-hujan ternyata penyerapan
Cu agak terbatas, tetapi hal ini tidak terjadi pada penyerapan Zn, Cd, atau
Pb, oleh akar; hal ini menunjukkan adanya persaingan di antara logam.
Sebesar 24% - 59% dari kandungan logam ternyata terikat pada dinding sel
tanaman. Kecuali dalam kasus Pb, fraksi logam yang dinding sel umumnya
lebih kecil di batang daripada di daun. Tidak ada translokasi logam ke bagian
lain dari tanaman, kecuali Cd yang ditranslokasikan dari daun ke batang dan
. . Quiñones, F.R.E., N. Martin, G.Stutz, G.Tirao, S.M.Palácio, M.A. Rizzutto,
A.N.Módenes, F.G. Silva Jr., N.Szymanski dan A.D.Kroumov. 2009. Root uptake and
reduction of hexavalent chromium by aquatic macrophytes as assessed by highresolution X-ray emission. Water Research, 43(17): 4159-4166.
Quiñones, et al, (2009) memilih tumbuhan air Salvinia auriculata, Pistia
stratiotes dan Eichhornia crassipes untuk menyelidiki pengurangan Cr(VI)
oleh biosorpsi akar dalam percobaan serapan kromium, dengan
menggunakan teknik XRF resolusi tinggi. Tanaman ini ditanam dalam media
hidroponik yang disuplai dnegan konsentrasi Cr non-beracun selama
percobaan serapan logam 27 hari. Metode resolusi tinggi Cr-Kβ fluoresensi
spektrum untuk jaringan akar kering, dan bahan referensi Cr (100% Cr,
Cr2O3, dan CrO3) diukur dengan menggunakan spektrometer XRF.
Hasil penelitian menunjukkan adanya reduksi Cr (VI) menjadi bentuk yang
kurang toksik. Berdasarkan bukti eksperimental, proses reduksi Cr(VI) terjadi
selama biosorpsi logam oleh jenis tumbuhan air ini.
.
. Components of floating emergent macrophyte treatment wetlands influencing
removal of stormwater pollutants
Original Research ArticleEcological Engineering, Volume 37, Issue 3, March 2011,
Pages 474-486Chris C. Tanner, Tom R. HeadleyClose abstract
Purchase PDF - $35.95
Abstract
Floating treatment wetlands planted with emergent macrophytes (FTWs) provide an
innovative option for treating urban stormwaters. Emergent plants grow on a mat floating
on the water surface, rather than rooted in the bottom sediments. They are therefore able
to tolerate the wide fluctuations in water depths that are typical of stormwater ponds. To
better understand the treatment capabilities of FTWs, a series of replicated (n = 3)
mesocosm experiments (12 × 0.7 m3 tanks using 0.36 m2 floating mats) were conducted
over seven day periods to examine the influence of constituent components of FTWs
(floating mat, soil media, and four different emergent macrophyte species) for removal of
copper, zinc, phosphorus and fine suspended solids (FSS) from synthetic stormwater.
The presence of a planted floating mat significantly (P < 0.05) improved removal of
copper (>6-fold), fine suspended particles (∼3-fold reduction in turbidity) and dissolved
reactive P (in the presence of FSS) compared to the control. Living plants provided a
large submerged root surface-area (4.6–9.3 m2 of primary roots m−2 mat) for biofilm
development and played a key role in the removal of Cu, P and FSS. Uptake of Cu and P
into plant tissues during the trials could only account for a small fraction of the additional
removal found in the planted FTWs, and non-planted floating mats with artificial roots
.
. Phytoremediation of chromium by model constructed wetland
Original Research ArticleBioresource Technology, Volume 97, Issue 15, October 2006,
Pages 1767-1772Catherine Mant, Sylvia Costa, John Williams, Elias Tambourgi
Chromium is a pollutant present in tannery wastewater, its removal is necessary for
protection of the environment. Penisetum purpureum, Brachiaria decumbens and
Phragmites australis were grown hydroponically in experimental gravel beds to
determine their potential for the phytoremediation of solutions containing 10 and
20 mg Cr dm−3. These concentrations, similar to tannery wastewater after initial physicochemical treatment were used with the aim of developing an economic secondary
treatment to protect the environment. All the systems achieved removal efficiencies of
97–99.6% within 24 h. P. purpureum and B. decumbens removed 78.1% and 68.5%
respectively within the first hour. Both P. purpureum and B. decumbens were tolerant of
the concentrations of chromium applied, but P. purpureum showed the greatest potential
because its faster growth and larger biomass achieved a much greater chromium
removal over the whole length of time of the experiment.
.
Heavy metal adsorption properties of a submerged aquatic plant (Ceratophyllum
demersum)
Original Research ArticleBioresource Technology, Volume 92, Issue 2, April 2004, Pages
197-200O. Keskinkan, M.Z.L. Goksu, M. Basibuyuk, C.F. Forster
Heavy metals can be adsorbed by living or non-living biomass. Submerged aquatic
plants can be used for the removal of heavy metals. In this paper, lead, zinc, and copper
adsorption properties of Ceratophyllum demersum (Coontail or hornwort) were
investigated and results were compared with other aquatic submerged plants. Data
obtained from the initial adsorption studies indicated that C. demersum was capable of
removing lead, zinc, and copper from solution. The metal biosorption was fast and
equilibrium was attained within 20 min. Data obtained from further batch studies
conformed well to the Langmuir Model. Maximum adsorption capacities (qmax) onto C.
demersum were 6.17 mg/g for Cu(II), 13.98 mg/g for Zn(II) and 44.8 mg/g for Pb(II).
Kinetics of adsorption of zinc, lead and copper were analysed and rate constants were
derived for each metal. It was found that the overall adsorption process was best
described by pseudo second-order kinetics. The results showed that this submerged
aquatic plant C. demersum can be successfully used for heavy metal removal under
dilute metal concentration.
.
.
. The use of Bassia indica for salt phytoremediation in constructed wetlands
Original Research ArticleWater Research, Volume 46, Issue 13, 1 September 2012,
Pages 3967-3976Oren Shelef, Amit Gross, Shimon Rachmilevitch
The treatment and reuse of wastewater in constructed wetlands offers a low-cost,
environmentally-friendly alternative for common engineered systems. Salinity in treated
wastewater is often increased, especially in arid and semi-arid areas, and may harm
crops irrigated from wetlands. We have strong evidence that halophyte plants are able to
reduce the salinity of wastewater by accumulating salts in their tissues. Bassia indica is
an annual halophyte with unique adaptations for salt tolerance. We performed three
experiments to evaluate the capability of B. indica for salt phytoremediation as follows: a
hydroponic system with mixed salt solutions, a recirculated vertical flow constructed
wetland (RVFCW) with domestic wastewater, and a vertical flow constructed wetland
(VFCW) for treating goat farm effluents. B. Indica plants developed successfully in all
three systems and reduced the effluent salinity by 20–60% in comparison with unplanted
systems or systems planted with other wetland plants. Salinity reduction was attributed
to the accumulation of salts, mainly Na and K, in the leaves. Our experiments were
carried out on an operative scale, suggesting a novel treatment for green desalination in
constructed wetlands by salt phytoremediation in desert regions and other ecosystems.