this PDF file

KATA PENGANTAR
Pembaca yang terhormat,
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat-Nya, Jurnal Ecolab telah memperoleh status
akreditasi LIPI kategori B, dengan sertifikat No. 294/Akred-LIPI/P2MBI/08/2010. Harapan kami ke
depan Jurnal Ecolab dapat terus meningkatkan kualitas penyajiannya.
Dalam melaksanakan tugas dan fungsinya, Pusarpedal selalu berusaha meningkatkan mutu layanan
dan produknya khususnya dalam penerbitan Jurnal Ecolab. Setelah endapatkan status terakreditasi
pada tahun 2010, mulai penerbitan Volume 4 Nomor 2 Tahun 2010, Jurnal Ecolab mengalami
beberapa perubahan.
Pertama, perubahan warna pada logo kalpataru disesuaikan dengan warna logo baru Kantor
Kementerian Negara Lingkungan Hidup. Kedua, substansi tulisan yang dimuat tidak hanya terbatas
pada hasil pemantauan tetapi juga kajian ilmiah yang mencakup aspek lingkungan hidup.
Dalam penerbitan edisi ini, Jurnal Ecolab memuat lima tulisan dengan judul sebagai berikut:
• Comparison between Acute Toxicity and Chemical Analysis of Natural Gas Drilling
Effluent Samples Using Penaeus monodon
• Determinasi Arsen (As) dan Merkuri (Hg) dalam Air dan Sedimen di Kolam Bekas
Tambang Timah (air Kolong) di Propinsi Bangka-Beliting, Indonesia
• Potensi Produksi Gas Metana dari Tanah Sawah Tadah Hujan di Daerah Pantai Utara Bagian
Timur Jawa Tengah
• Penurunan Konsentrasi Kromium (Cr) dalam Limbah Cair Electroplating dengan
Penggunaan Koagulan dan Adsorben
• Kandungan Mikroba Patogen, Residu Insektisida Organofosfat dan Logam Berat dalam
Sayuran
Untuk penerbitan volume mendatang kami mengharapkan partisipasi para pembaca dan praktisi di
bidang lingkungan hidup untuk turut serta menyajikan tulisan mengenai kajian-kajian yang
berkaitan dengan aspek lingkungan hidup.
Terimakasih.
Salam,
Redaksi
ISSN 1978-5860
Akreditasi No. 294/Akred-LIPI/P2MBI/08/2010
Jurnal Kualitas Lingkungan Hidup
Volume 5, Nomor 2, Juli 2011
DAFTAR ISI
Kata Pengantar ..................................................................................................................... i
Daftar Isi .............................................................................................................................. iii
Comparison between Acute Toxicity and Chemical Analysis of Natural Gas
Drilling Effluent Samples Using Penaeus monodon............................................................ 45
Yayah Rodiana, Daam Settachan, Thundorn Saneanukul, dan Jerry Diamond
Determinasi Arsen (As) dan Merkuri (Hg) dalam Air dan Sedimen di Kolam
Bekas Tambang Timah (air Kolong) di Propinsi Bangka-Beliting, Indonesia..................... 55
Yanni Sudiyani, Ardeniswan, dan Diana Rahayuningwulan
Potensi Produksi Gas Metana dari Tanah Sawah Tadah Hujan
di Daerah Pantai Utara Bagian Timur Jawa Tengah............................................................. 68
A. Wihardjaka and E.S. Harsanti
Penurunan Konsentrasi Kromium (Cr) dalam Limbah Cair Electroplating
dengan Penggunaan Koagulan dan Adsorben....................................................................... 79
Ratih Artanti, Dedi Nursyamsi, dan Sigit Yuli Jatmiko
Kandungan Mikroba Patogen, Residu Insektisida Organofosfat
dan Logam Berat Dalam Sayuran......................................................................................... 80
Harsojo dan Sofnie M.Chairul
iii
Yayah Rodiana, Daam Settachan...: Comparison between Acute Toxicity and Chemical Analysis
COMPARISON BETWEEN ACUTE TOXICITY AND
CHEMICAL ANALYSIS OF NATURAL GAS DRILLING
EFFLUENT SAMPLES USING PENAEUS MONODON
Yayah Rodiana1,2, Daam Settachan2, 3, Thundorn Saneanukul3, Jerry Diamond4
(Diterima tanggal 7-7-2011; Disetujui tanggal 2-11-2011)
ABSTRACT
The regulation of point source discharges usually based on specific chemicals which describe thresholds below
which no adverse impact on the receiving water. The limitation of this technique includes the fact that it does not
take into account interactions among toxicants (e.g. additivity, synergism, antagonism). Therefore, toxicity testing
is recommended as integrated approach for identifying toxic pollutants to complement chemical-specific analysis
by assessing the sum toxicity of all components in the mixture. The objective of this research was the assessment of
Penaeus monodon (PM) as an indicator species for toxicity testing through comparisons between results from 48-h
LC50 and chemical analysis of the natural gas drilling effluent. Chemical analysis of effluent samples was performed
in order to determine concentrations of BTEX (benzene, toluene, ethyl benzene, xylene) and heavy metals (Cr, Ni,
Cu, As, Pb, Cd). Average 48-h LC50’s for PM was 2,94 % for effluent and 0.68 g/l for KCl. Comparison between
acute toxicity and chemical analysis showed a significant correlation between toluene concentrations and 48-h
LC50 in PM (p<0.05). No significant correlation was found between the detectable heavy metal concentrations and
acute toxicity data in PM. Results suggest that the lack of correlation between toxicity and almost all chemical
parameters indicates that toxicity testing is much more useful for monitoring toxicity of effluents than chemical
analysis. Additional studies are needed to identify alternative toxicity endpoints as sensitive indicators of impacts
on the environments.
Keywords: Penaeus monodon, acute toxicity testing, effluent, reference toxicant, BTEX, heavy metal
INTRODUCTION
Water pollution and more specifically the
toxicity of wastewater released into the
environment is a serious problem in many
developing countries for many reasons. The
most obvious is the discharge of wastewater
directly into water systems such as rivers,
lakes, and oceans, leading to effects on the
environment and potentially human health (1).
The wastewater discharges from point sources
are called “effluents”. Commonly, most of the
regulations to control effluent discharges is
based on the conventional chemical-specific
approach. The usefulness of this approach
includes the fact that it is usually less
expensive than toxicological and ecological
evaluations; can be relatively clearly linked
to treatability of individual chemical species
that exceed the allowable limits; and human
health risks can best be estimated because
this approach assesses the concentrations of
specific health hazards, such as mercury (Hg),
in the effluent. The weakness of this technique
includes the fact that it does not take into
account interactions among toxicants (e.g.
additivity, synergism, antagonism), and the
development of standard (i.e. allowable levels
1
Pusat Sarana Pengendalian Dampak Lingkungan-Deputi VII-KLH, Kawasan Puspiptek Gedung 210, Jalan Raya Puspiptek, SerpongTangerang, Banten 15310, Indonesia, [email protected].
2
Indonesian Environmental Toxicology, Chulabhorn Graduate Institute, Bangkok 10210, Thailand
Laboratory of Environmental Toxicology, Chulabhorn Research Institute, Bangkok 10210, Thailand
3
4
TetraTech, Inc., Owings Mills, MD 21117, USA
45
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 45 - 54
of discharge for all the individual pollutants
found in effluent) is very time consuming and
resource intensive (2).
In 1984, the U.S.EPA recommended an
integrated approach for identifying toxic
pollutants that used whole effluent toxicity
testing (WETT) to complement chemicalspecific analysis (3). The advantages of WETT
include the fact that it can measure the sum
effects of complex mixtures of chemicals
in effluent (consisting of both known and
unknown compounds); the bioavailability
of the toxic constituents is assessed and the
effects of interactions between constituents
are measured; and pollutants for which there
are inadequate analytical methods can be
addressed. There are also some limitations
including the fact that the properties of specific
chemicals are not assessed, differences in
species sensitivity may lead to different
responses in tests with different species,
inherent variability of these tests, i.e. intraspecies variability, and the fact that controlled
laboratory conditions do not exactly mirror the
real receiving environment, also WETTdoes
not measure bioaccumulation effects, indirect
toxicity effects (effects on a species prey, or
long term chronic effects, including endocrine
disruption effect) (4).
To estimate toxicity of the effluent, WETT
exposes a test population of aquatic organisms
such as fish, invertebrates, and algae to
diluted and undiluted effluent samples under
controlled conditions. At the end of the test,
the responses of test organisms e.g. survival,
growth, and reproduction are used to estimate
the effects of the toxicant or effluent, and
then this information is used to regulate the
discharge of toxic amounts of pollutants to
46
surface waters.
This technique has been adopted by most
regions of the world (5). WETT, known as
direct toxicity assessment (DTA) in Australia,
was undertaken by Sydney Water in the late
1990s using locally relevant test species;
chronic toxicity testing using microalgae
(Nitzschia closterium), scallops (Chlamys
asperrima aka Mimachlamys asperrima), and
acute toxicity testing using Microtox (Vibrio
fischeri) and fish larvae (Macquaria sp.) (6).
In Thailand, WETT that has been conducted to
probe the acute responses to industrial whole
effluent has been done using Giant freshwater
prawn (Macrobrachium rosenbergii) (7),
while testing with natural gas drilling platform
effluent has been done with Black tiger prawn
(P. monodon) and Asian Sea Bass (Lates
calcarifer) (8,9).
METHODOLOGY
Experiment design
All experiments were conducted in the Aquatic
Toxicity Testing Unit (ATTU), Environmental
Toxicology Laboratory, Chulabhorn Research
Institute (CRI), Bangkok-Thailand. The study
was conducted in 2 parts.
In part I, the objective was to the measure
the 48-h LC50 of PM of the mysis stage (8-10
days) as test organisms. Samples used were
effluent from natural gas drilling platforms and
reference toxicant (potassium chloride; KCl).
In Part II, the objective was to compare
chemical analysis data with toxicity data,
and to see if there is any correlation between
acute toxicity and concentrations of any of
the chemical components of effluent samples.
The samples were used for both chemical and
Yayah Rodiana, Daam Settachan...: Comparison between Acute Toxicity and Chemical Analysis
toxicity data and came from the same source:
8 effluents from natural gas drilling platforms
in the Gulf of Thailand. The chemicals
analyzed were benzene, toluene, ethyl benzene
and xylene (BTEX) and inorganic (some
heavy metals; Cr, Ni, Cu, As, Pb, and Cd)
compounds. The toxicity data was derived
from 48-h LC50 in PM.
dissolved oxygen was maintained above
4.0 mg/L, pH at 7.5 – 8.5, salinity at 30 ± 2 ppt,
temperature at 30 ± 2 °C, and a photoperiod
of 12-h light and 12-h darkness for 24-h prior
to initiating testing. They were fed freshly
hatched Artemia nauplii twice daily (6:00
and 18:00). Dead or moribund animals were
removed from the tray during observations.
Preparation of reference toxicants
Chemical analysis of effluents
Quality control for all toxicity tests is done
through testing with reference toxicants to
monitor inter-batch variations in test organism
responses to the same toxicant. The reference
toxicant used for acute toxicity testing was
potassium chloride (KCl). A KCl (Merck,
Germany) stock solution of 10 g/l was
prepared in Milli-Q, and in turn diluted with
artificial seawater to the following dilution
series: 0 (as the control), 0.5, 0.75, 1, 1.5 and
2 g/l KCl.
Analysis of heavy metals (Cr, Ni, Cu, As, Pb,
and Cd) was done using the acid digestion
technique in a closed-vessel microwave
system from Milestone Inc., US. Samples
were analyzed by inductively coupled plasma
mass spectrometry (ICP-MS). Internal
standards were used for quality control
during analysis. To check for contamination
during the digestion procedure and sample
measurements, a blank solution was prepared
and carried through each set of analyses.
Preparation of effluent
The organic compounds analyzed were
benzene, toluene, ethyl benzene, and xylene
(BTEX). Samples were prepared by SPME
using a 75/~m Carboxen-PDMS fiber from
Supelco (Supelco, Bellefonte, PA, USA) (5760). A BTEX standard was purchased from
Labor Dr. Ehrenstorfer-Schafers, Germany.
The effluent samples were collected in a 1-L
cubitainer by the grab sampling method from
natural gas drilling platforms. Following the
CRI SOP (14), the effluent was diluted with
artificial seawater at a dilution series of 0 (as
the control), 0.625, 1.25, 2.5, 5 and 10% for
acute toxicity testing.
Test organisms
P. monodon was obtained from local
commercial hatcheries in Chachoengsao
province, Thailand. They were acclimated
to the laboratory conditions for 24-h prior
to testing. The test organisms were placed in
an aerated tray containing artificial seawater
and acclimated to the following conditions:
GC-MS analysis was carried out on a Hewlett
Packard HP 6890. Headspace Samples (1 µl)
were analyzed by capillary column (DB-5)
gas chromatography using 1 ml/min helium
as the carrier gas and programmable injector
was 200°C, start temperature: 40°C/for 5 min,
and the final temperature was 200°C, which
was held for 10 min. The gradient was 15°C/
minute. Known standards were added into the
sample to determine percent of recovery.
47
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 45 - 54
Toxicity tests
Artificial seawater of a salinity of 30±2 ppt
was prepared by mixing sea salts (Coralife
Scientific Grade Marines sea salt and Deep
Ocean Synthetic sea salts, Energy Saver
Unlimited, Inc, Carson-USA) with deionized
water, and then aerating for at least 24-h before
use. Place 150 ml of test solution into 500 ml
plastic containers.
Each container received 10 healthy test
organisms randomly selected from the
acclimatization tray. Each toxicity test
consisted of 4 replicates per concentration.
Test chambers were kept in a low-temp
incubator under controlled temperature
(30±1 0 C) and photoperiod (12-h light:
12- dark) over the period of testing (48-h).
Renewal of effluent test solutions was done
at 24-h, but not for reference toxicant (KCl)
solution. Dissolved oxygen, pH, salinity,
and temperature were measured daily. At
renewal of effluent test solutions (24-h), all
measurements were performed prior to and
after renewal for effluent samples. The number
of live organisms in each test chamber were
recorded every 24-h. Dead organisms were
removed daily using a clean transfer pipette.
LC50 Calculations
Acute toxicity of both effluent and reference
toxicant was determined by calculating
the median lethal concentration (LC50) of
mysis stage PM using the Toxcalc statistical
software package (McKinleyville, California,
USA) for PC.
Statistical Analysis of Data
SPSS software version 17.0 for Windows
(Chicago, USA) was used to carry out
statistical analysis of the data in this study.
Comparison among treatment groups of the
LC50, as well as the BTEX and heavy metal
concentrations, were analyzed using the t-test
or Mann-Whitney test.
RESULTS AND DISCUSSION
Acute toxicity testing with effluent samples
Forty-eight hour static renewal toxicity testing
was performed using 8 different natural gas
drilling effluent samples. Table 1 summarizes
the toxicity data (48-h LC50) for the mysisstage PM.
Table 1. Summary of 48-h LC50 data for P. monodon (PM)
. from tests with natural gas drilling platform effluent
48
Date of Experiment
Sample ID
LC50 in PM (%)
6/6/09
1
1.65
6/6/09
2
1.85
27/6/09
3
1.19
29/6/09
4
2.25
15/7/09
5
5.04
15/7/09
6
3.42
29/7/09
7
2.65
29/7/09
8
5.47
Mean (%)
2.94
CV (%)
53.8
Yayah Rodiana, Daam Settachan...: Comparison between Acute Toxicity and Chemical Analysis
From the table above, it can be observed that
the mean 48-h LC50 from test conducted using
the 8 effluent samples was 2.94% in PM.
Additionally, the coefficient of variation (CV)
in PM was 53.8. The CV value is used as a
measure of test precision, and is calculated by
dividing the standard deviation by the mean,
and expressed as a percentage (10).
The relative health and quality of test organisms
Holdway (2002) reported results of acute
toxicity testing with produced water from
various oil production areas, with LC50/EC50’s
ranging from 5%-50% (4). The parameters
which affect the various LC50 values may be
species-specific, age, and habitat (11).
set of limits (12). Two standard deviations
Acute toxicity testing with reference
toxicant
In general, reference toxicant testing is
conducted for 2 purposes. The first is to
evaluate the relative health and sensitivities
of a particular batch of test organisms, and the
second is to track the test performance over
time during testing.
from different batches could be assessed
through development of a reference toxicant
control chart, which plots the LC50 for different
batches of 1 test species to 1 reference toxicant
over time. Typically, control chart limits use
the mean ± two standard deviations, and a
minimum of 5 data points to develop the first
below the mean is the lower control limit
(LCL), while two standard deviations above
the mean is the upper control limit (UCL). Test
organism response to the reference toxicant is
considered acceptable in the range between the
LCL and the UCL.
Control charts were established as shown
in figures 1 to monitor the performance
(possibly due to relative health and interbatch sensitivities) of test organisms from 5
tests. The control chart limits (mean ± 2SD)
for mysis-stage P. monodon ranged from
0.58–0.78 KCl.
Figure 1. P. monodon (mysis-stage) control chart showing the average LC50 with upper and lower control limits
49
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 45 - 54
From this study, the reference toxicant data
from 5 tests using KCl in PM were within the
control chart limits. This means that all the
LC50 data from tests with natural gas drilling
platform effluent, which were conducted,
using test organisms from this same batch,
are acceptable.
Chemical analysis of BTEX compounds
Results are presented as benzene, toluene,
ethyl benzene, x-xylene and the sum of m- and
p-xylenes, because these isomers show similar
response and recovery. The summary of the
BTEX data for the effluent is shown in Table 2.
In all effluent samples, the concentration of
benzene is highest relative to toluene, ethyl
benzene and xylene. Each compound did not
show the same trend with respect to samples,
i.e. the highest concentrations for different
compounds were observed in different effluent
samples. The range of benzene is 381-10227
ng/ml, with the lowest concentration observed
in Sample 3 and the highest in Sample 7,
respectively. A different trend was observed
for toluene, with the lowest concentration
observed in Sample 1 (5.59 ng/ml) and the
highest in Sample 5 (4572 ng/ml). For ethyl
benzene, the range of concentrations is 1.91
– 152 ng/ml, with the lowest concentration
observed in Sample 1 and the highest in
Sample 6, respectively. Similarly, for o-xylene
and m, p-xylene, Sample 6 had the highest
concentrations, while Sample 4 had the lowest.
The range of o-xylene is 3.39-338 ng/l and for
m,p-xylene is 5.29-244 ng/ml, respectively.
For quality control during measurement of
BTEX, recovery (%) was in the acceptable
range of 81.5-99.5%. Most of the data were
significantly above the instrument detection
limits for the respective compounds, with only
a few data points being close to the detection
limits, particularly for ethyl benzene.
Table 2 Summary of concentrations of BTEX compounds in effluent samples (ng/ml)
SAMPLE ID
BENZENE
TOLUENE
ETHYL BENZENE
O-XYLENE
M&P-XYLENES
1
2362
5.59
1.91
11.21
17.14
2
2413
11.59
2.15
13.79
21.08
3
381
20.95
2.62
26.49
39.66
4
1784
161
45
3.39
5.29
5
8510
4572
38
6.91
14.57
6
1633
1133
152
338
244
7
10227
950
14.94
76.91
86.29
8
2813
1052
9.58
65.14
84.37
RECOVERY (%)
81.45
86.96
95.44
99.48
97.68
IDL (NG/ML)
0.99
1.49
1.84
1.86
1.96
IDL=Instrument detection limit
50
Yayah Rodiana, Daam Settachan...: Comparison between Acute Toxicity and Chemical Analysis
Chemical analysis of heavy metals
3 (56.8 ppb). Concentrations of Pb and Cd
were below the detection limit for all effluent
samples. For quality control of measurements,
percentage of recovery (% Recovery) was
good, ranging from 76.42-94.04%.
The summary of the concentrations of heavy
metals analyzed in the effluent samples is
shown in Table 3.
For heavy metals, Arsenic (As) was detected in
all effluent samples with higher concentrations
than the other metals of interest (range:
47-4247 ppb). The highest concentration
of As was found in sample 7 (4247 ppb). A
detectable concentration of Cr was found in
effluent samples 3, 4, 5, 6 and 8, while the
rest of the samples were below the instrument
detection limit. Three effluent samples (3, 6,
and 8) had detectable levels of Ni with the
highest concentration found in effluent sample
6 (3.25 ppb). Cu was detectable only in Sample
Determination of relative influence of
d i f f e re n t B T E X a n d h e a v y m e t a l
concentrations on effluent sample toxicity
The correlation between chemical
concentrations in the effluents and the
associated toxicity data (LC50) in the two test
species was analyzed using the Spearman’s
rho non-parametric method since the data
was found not to be normally distributed. The
result of the correlation conducted using PM
data is shown in Table 4.
Table 3. Summary of heavy metal concentrations in effluent samples (ppb)
Sample ID
Cr
Ni
Cu
As
Pb
Cd
1
ND
ND
ND
988
ND
ND
2
ND
ND
ND
922
ND
ND
3
1.60
1.65
56.80
47
ND
ND
4
0.93
ND
ND
996
ND
ND
5
0.51
ND
ND
171
ND
ND
6
0.65
3.25
ND
322
ND
ND
7
ND
ND
ND
4247
ND
ND
8
1.15
0.31
ND
2850
ND
ND
Recovery (%)
89.41
89.23
89.01
94.04
76.42
87.29
Detection limit
0.15
0.25
0.25
0.15
0.15
0.15
nd = Below detection limit
Table 4. Results from Spearman’s rho non-parametric test for correlation between effluent
BTEX concentrations and P. monodon LC50 data
Spearman’s rho correlations
benzene
toluene
Ethyl benzene
o-xylene
m,p-xylene
nd
Correlation Coefficient
.548
.857**
.571
.238
.238
Sig. (2-tailed)
.160
.007
.139
.570
.570
** Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed).
51
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 45 - 54
From the results summarized in the table
above, it is observed that only toluene yielded
a statistically significant correlation with
toxicity data (48-h LC50; p< 0.05). This is in
agreement with Korn et al. (1981) who stated
that toluene is more toxic than many other
hydrocarbons, such as benzene, though the
latter are more water-soluble. It is expected
that the acute toxicity of platform effluent
to marine organisms is low, and due to the
characteristic of organic compounds, they may
be readily lost by weathering but are relatively
more toxic in waters that are relatively
stagnant and chronically polluted (13).
BTEX compounds in the marine environment,
especially in biota, and their behavior in the
marine ecosystem.
The Spearman’s rho test was also selected to
determine if there was a significant correlation
between effluent heavy metal concentrations
and toxicity data in either test species. Result
for PM is summarized in Tables 5. Cd and
Pb data were dropped from the correlation
analysis since the concentrations of the 2
metals in all effluent samples were below the
detection limits. From the results summarized
above, no significant correlation was found
between any of the effluent heavy metal
concentrations and the toxicity data (48-h
LC50; p>0.05). In most cases, there should not
be expected to be a direct relationship between
the metal concentration and the measured
effects, because, in seawater, dissolved trace
metals are partitioned in equilibrium between
complexing ligands. As a consequence, the
free metal ion is present in a relatively low
percentage compared to the total dissolved
metal (13).
In terms of results from animal studies
(mammalian), acute or repeated exposure to
BTEX is expected to produce neurological
impairment and could lead to altered
ion transport, enzymic activities, and
neurotransmitter receptor functions which
are necessary for normal nerve impulses
and regeneration of action. However, there
is currently no mechanistic data for BTEX
compounds in aquatic species. Relatively little
is known about the abundance or presence of
Table 5. Results from Spearman’s rho non-parametric test for correlation between effluent heavy
metal concentrations and 48-h LC50 P. monodon (PM) data
Spearman’s rho correlation
Correlation Coefficient Sig. (2 Tailed)
52
NI
Cr
CU
AS
PM
PV
PM
PV
PM
PV
PM
PV
.098
-.342
.109
-.436
-.577
-.247
.310
.548
.818
.408
.797
.280
.134
.555
.456
.160
Yanni Sudiyani, Ardeniswan : Determinasi Arsen (As) dan Merkuri (Hg) Dalam Air dan Sedimen di Kolam Bekas...
CONCLUSION
Significant correlation was found between
PM acute toxicity data and effluent sample
toluene concentrations only (Spearman’s rho
correlation coefficient = 0.857, p<0.05). No
significant correlation was found between
acute toxicity data and concentrations of any of
the heavy metals (Cr, Ni, Cu, and As), for PM.
There currently is very little data to support
correlations between individual concentrations
of natural gas drilling platform effluents
and acute toxicity. The potential interactive
effects of the individual components in this
complex mixture, e.g. synergism, antagonism
and potentiation, would make it very unlikely
that any one component, however toxic
individually, could play a significant part in
the overall toxicity. Additionally, the lack of
correlation may be due to a low acute toxicity
of the individual toxicants, e.g. heavy metals,
particularly at the levels found in this study.
This also means that toxicity testing, e.g.
WETT, which takes into account the sum
toxicity of a mixture, is much more useful
for monitoring the quality, i.e. toxicity, of
wastewater effluent and the potential effects
on receiving waters.
REFERENCES
1. Min K. Wastewater Pollution in China.
[access: 4 July 2008]; Available from:
http://www.dbc.uci.edu/~sustain/
suscoasts/krismin.html
2. Rita Comotto Bahner DJH, ASTM
Committee E-47 on Biological Effects
and Environmental Fate. Aquatic
toxicology and hazard assessment:
eighth symposium : a symposium,
Issue 891. Baltimore, MD: ASTM
International; 1985.
3. Jin H, Yang X, Yin D, Yu H. A Case
Study on Identifying the Toxicant in
Effluent Discharged from a Chemical
Plant. Marine Pollution Bulletin.
1999;39(1-12):122-5.
4. Holdway DA. The acute and chronic
effects of wastes associated with
offshore oil and gas production
on temperate and tropical marine
ecological processes. Marine Pollution
Bulletin. 2002;44(3):185-203.
5. Julie A Hall LG. Standard Methods
for Whole Effluent Toxicity Testing:
Development and Application. New
Zealand: National Institute of Water
& Atmospheric Research Ltd1998
November 1998.Adams MS, Stauber
JL, Binet MT, Molloy R, Gregory D.
Toxicity of a secondary-treated sewage
effluent to marine biota in Bass Strait,
Australia: Development of action
trigger values for a toxicity monitoring
program. Marine Pollution Bulletin.
2008;57(6-12):587-98.
6. Promsoongwong S. “Appropriate
Test Conditions For Industrial Whole
Effluent Toxicity Testing In Giant
Freshwater Prawn, Macrobrachium
rosenbergii.”: Mahidol University.
2004.
7. Technical Support Document for the
Code of Practice for Produced Water
from Oil and Gas Operations in the
Gulf of Thailand. California. Tetra
Tech, Inc.2002 June 28
8. Surapukdee t. Whole Effluent Toxicity
Test Species Comparisons to Detrmine
Whether Responses Seen in Penaeus
monodon and Lates calcarifer are
Representative for Native Species in
The Gulf of Thailand. Bangkok: Asian
Institute of Technology. 2004.
9. USEPA. Understanding and Accounting
53
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 45 - 54
54
for Method Variability in Whole
Effluent Toxicity Applications Under
the National Pollutant Discharge
Elimination System. Washington
DC: U.S. EPA Office of Wastewater
Management; 2002. p. 185.
11.USEPA. Methods for measuring the
acute toxicity of effluents and receiving
waters to freshwater and marine
organism, fifth edition. Washington,
DC: U.S. EPA office of water (4303T);
2002.
10.S. Akbari aTL, and M. Shariff. Toxicity
of water soluble fractions of crude oil
to fish, lutjanus argentimaculatus and
shrimp, Penaeus monodon. Iranian
Journal of Science & Technology, Trans
A. 2003;Volume 28, Number A1:7.
12. Adebayo A. Otitoloju OKE, Adesola
O. Osibona. Biological responses in
edible crab, Callinectes amnicola that
could serve as markers of heavy metals pollution. Springer Science Business Media, LLC. 2009: 29. effects on
receiving waters.
Yanni Sudiyani, Ardeniswan : Determinasi Arsen (As) dan Merkuri (Hg) Dalam Air dan Sedimen di Kolam Bekas...
DETERMINASI ARSEN (As) dan MERKURI (Hg) DALAM AIR DAN
SEDIMEN DI KOLAM BEKAS TAMBANG TIMAH (AIR KOLONG)
DI PROPINSI BANGKA-BELITUNG, INDONESIA
Yanni Sudiyani1), Ardeniswan2), dan Diana Rahayuningwulan3)
(Diterima tanggal: 03-01-2011; Disetujui tanggal: 18-05-2011)
ABSTRAK
Indonesia dikenal sebagai produsen timah terbesar kedua di dunia, di mana produksi timah sebagian besar berlokasi di Propinsi Bangka Belitung (Babel), yang termasuk dalam Sabuk Timah Asia Tenggara. Penambangan
timah diperkirakan telah berdampak negatif pada lima belas sungai di Babel, sepuluh di antaranya berada di Pulau
Bangka. Sebagian besar penduduk di Babel mengandalkan ketersediaan air bersih dari air sungai atau air kolong.
Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) menggunakan beberapa kolam bekas penambangan (kolong) sebagai
sumber air bakunya untuk diolah dan didistribusikan untuk kepentingan penduduk. Tujuan dari penelitian ini adalah
menentukan konsentrasi logam berat arsen (As) dan merkuri (Hg) di dalam air dan sedimen dari beberapa kolong
yang digunakan sebagai air baku PDAM. Pengambilan contoh uji dilakukan pada bulan kering dan bulan basah
di 5(lima) lokasi dengan 15 titik sampling. Analisis meliputi parameter lapangan dan laboratorium, pengukuran
logam Hg menggunakan cold vapor fumeless AAS Varian Spectro, AA 20plusVGA,1996; sedangkan logam As
menggunakan AAS-VarianSpectro, AA-20 plus hydride, 1996 (SM 21st.,2005,APHA-AWWA-WEF, Part.No.3114).
Hasil penentuan logam berat As dalam sedimen menunjukkan nilai konsentrasi di atas baku mutu sedimen WAC
173-204-320, terutama di Site I, yaitu di musim penghujan pada PDAM Pemali sebesar 84,84 +0,36 mg/L serta di
musim kemarau pada air baku PLN Merawang sebesar 99,686+0,084 mg/L dan air baku PDAM Merawang sebesar 76,797+3,685 mg/L. Hasil penentuan logam berat Hg dalam sedimen menunjukkan nilai konsentrasi di atas
baku mutu sedimen WAC 173-204-320, di Site I, yaitu di musim kemarau pada air baku PLN Merawang sebesar
0,679+0,001 mg/L, air baku PDAM Pemali sebesar 0,513+0,153 mg/L, Open Pit Pemali TB Timah 0,431+0,160
mg/L, Kolong Kenanga 0,658+0,070 mg/L, Site III Kolong Bikang 0,611+0,031 mg/L, Kolong Acam Rindik
0,444+0,077mg/L. Konsentrasi As dalam air memenuhi baku mutu air baku air minum Peraturan Pemerintah no.82
tahun 2001, sedangkan Hg melebihi bakumutu..
Kata kunci: air bersih, Bangka Belitung, kolong, logam berat, dan sedimen.
ABSTRACT
Indonesia is known as the second largest tin producer in the world and most of tin productions placed in BangkaBelitung(Babel) Province which located in the South-East Asia Tin Belt. Tin mining is estimated negatively impacted
to 15 rivers in Babel, ten of which are in Bangka. Most of residents depend on those rivers or ex-tin mining pit as
their water sources. The municipal water supply (PDAM) is using some old-pits as their Air baku sources to be
treated and distributed for local residents. Objectives of this study were to determine arsenic(As) and mercury(Hg)
elements in water and sediment from several ex-tin mine pits (kolong) that usually used as water sources for PDAM.
Sampling was done in wet and dry season at five sites area covered 15 sampling locations. Analysis of Hg using
cold vapor fumeless AAS Varian-Spectro, AA-20plus VGA,1996 whereas As using AAS Varian-Spectro, AA-20plus
hydride,1996 (SM 21st.,2005, APHA-AWWA-WEF, Part. No.3114). The results obtained in this investigation shows
that As and Hg in sediment were exceed sediment quality standard WAC 173-204-320, for mostly found in Site I.
Arsenic concentration in water was below limit value for raw water for drinking water quality standard Government Regulation no 82/2001, but mercury was exceeded.
Keywords: clean water, Bangka Belitung, ex-tin mine pit, heavy metals, and sediment.
1)
Pusat Penelitian Kimia Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, Kawasan Puspiptek Serpong, Tangerang, Telp.: 021-7560090
Fax.: 021-7560549.
2,3)
Kampus LIPI, Jalan Cisitu, Bandung, Telp. : 022 - 2503051 Fax.: 022-2507772. Email: 1)[email protected], 2)[email protected],
3)
[email protected].
55
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 55 - 67
PENDAHULUAN
Indonesia dikenal sebagai produsen
timah terbesar kedua di dunia dan
produksi timah sebagian besar berlokasi
di Propinsi Bangka Belitung (Babel),
yang termasuk dalam South East Asia
Tin Belt. Propinsi Bangka Belitung
beriklim tropis dengan musim kemarau
antara bulan Mei dan Oktober serta
musim penghujan antara November
danApril.
Penambangan timah di Propinsi
Babel dilakukan oleh perusahaan
penambang timah dan penambang
rakyat. Banyaknya jumlah kolong
yang tidak dikelola memicu terjadi
kerusakan lingkungan penduduk di
Babel mengkhawatirkan ketersediaan
air bersih akan semakin sulit diperoleh.
Suplai air bersih untuk PDAM
dikhawatirkan akan terkontaminasi,
karena air kolong merupakan sumber
air potensial untuk penduduk setempat,
terutama di musim kemarau. Hal ini
menyebabkan masalah kesehatan,
penduduk menggunakan air kolong
sebagai sumber air untuk keperluan
mandi, cuci dan toilet. Terkadang air
kolong digunakan sebagai air baku
air minum ataupun digunakan sebagai
tambak ikan (fishfarming).
Aktivitas penambangan mineral
berdampak pada tereksposnya logamlogam sedimen ke permukaan atau
bahkan memasuki lingkungan perairan.
Logam berat berada di lingkungan
sebagai hasil dari proses alam maupun
pencemar dari aktivitas manusia 1).
56
Logam berat bersifat stabil dan
merupakan pencemar lingkungan yang
persisten terhadap lingkungan perairan.
Pendekatan kimiawi, toksikologi dan
ekologi telah dipelajari untuk menilai
dampak pencemaran logam berat di
perairan.
Di beberapa kolong, pH air berkisar
antara 4,5 – 8,4, dan mungkin
mengandung logam berat seperti
arsen, mangan, timbal, kadmium, seng,
tembaga, dll. Keberadaan arsen di
permukaan merupakan proses alamiah
di lokasi penambangan mineral, dimana
dapat menimbulkan kontaminasi yang
cukup signifikan terhadap kualitas
air, baik air permukaan maupun air
tanah 2). Gejala kronis toksisitas As
antara lain kerusakan sistem syaraf,
blackfoot disease (jaringan rusak), hiper
pigmentasi kulit, keratosis, karsinoma
kulit, dan kanker gastrointestinal,2)
. Logam merkuri, dalam limbah
berbentuk merkuri sulfat (sangat
beracun), memiliki kemungkinan
toksisitas akibat terabsorbsi melalui
pernafasan (bentuk uap) maupun
kontak kulit dengan gejala akut berupa
korosif terhadap kulit dan jaringan
lunak (larutan), diare, kerusakan ginjal,
kematian dalam 10 hari, sedangkan
akibat kronik berupa kerusakan ginjal,
gigi, tremor otot, depresi 3) .
Tujuan dari penelitian ini adalah
menentukan konsentrasi logam berat
As dan Hg dalam air dan sedimen
dari beberapa kolong yang digunakan
sebagai air baku untuk air minum,
Yanni Sudiyani, Ardeniswan : Determinasi Arsen (As) dan Merkuri (Hg) Dalam Air dan Sedimen di Kolam Bekas...
tambak ikan, dan beberapa kolong
yang masih berfungsi sebagai area
penambangan. Data tersebut dapat
menginformasikan konsentrasi logam
berat di kolong lokasi sampling
sehingga membantu pemerintah daerah
setempat dalam mengetahui kualitas
lokasi kolong sebagai sumber air baku
air minum.
LOKASI PENENTUAN PENGAMBILAN
CONTOH UJI (SAMPLING)
Sampling dilakukan di beberapa kolong
di Pulau Bangka jumlah kolongnya
paling banyak dibandingkan dengan
kolong di Pulau Belitung, dengan
kriteria kolong tua (> 40 tahun), kolong
muda (≥ 25 tahun), dan kolong tambang
aktif. Waktu adalah di penghujung
musim penghujan, bulan April 2009
dan musim kemarau di bulan Agustus
2009. Lokasi sampling ditentukan
pada kolong yang mewakili setiap area
di masing-masing kabupaten di Pulau
Bangka, sehingga diperoleh 15 (lima
belas) titik sampling pada lima area.
Kolong tersebut tergolong kolong tua
yang berusia >40 tahun dan kolong
muda yang berusia ≥ 25 tahun. Lokasi
sampling disajikan dalam Tabel1 dan
Gambar 1.
Tabel 1. Kondisi lokasi sampling .
57
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 55 - 67
Gambar 1. Peta Bangka Belitung (Babel) menunjukkan lokasi sampling.
METODA
Sampling air dilakukan menggunakan
horizontal water sampler dengan
volume dua liter, menggunakan metoda
komposit sampling berdasarkan
kedalaman, di mana dilakukan
pencampuran sampel air di tiap lokasi
dari beberapa titik kedalaman (h).
Titik sampling ditentukan berdasarkan
kedalaman 0,2 x h dan 0,8 x h.
Pengukuran parameter kimia fisik di
lokasi sampling dilakukan menggunakan
Water Quality Checker Horiba. Hal ini
dilakukan untuk menghindari perubahan
konsentrasi parameter lapangan yang
akan diukur, seperti DO (dissolved
oxygen) dan pH yang nilainya mudah
58
berubah terhadap waktu. Sampel air
dari setiap lokasi sampling dimasukkan
ke dalam botol poly ethylene satu liter, di
asamkan dengan asam nitrat p.a hingga
pH 2 kemudian dibawa ke laboratorium
untuk dianalisa (International Standard,
ISO 5667-2:1991(E)).
Sampling sedimen dilakukan
menggunakan Eyckman Grab sampler.
Sampel sedimen dari setiap lokasi
sampling dimasukkan ke dalam wadah
polyethylene 1 liter, diletakkan di dalam
cooler box untuk kemudian dianalisa di
laboratorium 4) .
Setiap sampel air dihomogenisasi
dan di saring menggunakan kertas
saring Whatman no. 41. Filtrat yang
Yanni Sudiyani, Ardeniswan : Determinasi Arsen (As) dan Merkuri (Hg) Dalam Air dan Sedimen di Kolam Bekas...
terkumpul selanjutnya akan dianalisis.
Sedangkan seluruh sampel sedimen
dikeringkan menggunakan oven pada
suhu 60 0 C selama 2x8 jam untuk
menghilangkan kadar air. Pengeringan
dilakukan hingga penimbangan
sampel menunjukkan tidak terjadinya
penurunan berat signifikan . Sedimen
kering kemudian diayak menggunakan
200 mesh-sieve, dimasukkan ke dalam
Erlenmeyer untuk kemudian di-digest
dengan aqua regia, yaitu campuran
larutan asam hidroklorida-asam nitrat
(1:2). Hasil digesti selanjutnya akan
dianalisis. Setiap sampel dianalisis
sebanyak tiga ulangan, dengan larutan
standar yang dipersiapkan dari larutan
stok .
Sampel air dan sedimen dianalisis
kadar logam berat Hg menggunakan
cold vapor fumeless Atomic Absorbtion
Spectrofotometer (AAS), Varian
Spectro, AA 20 plusVGA, 1996.
Sedangkan As menggunakan AAS
Varian Spectro, AA 20 plus hydride,
19965) .
Konsentrasi logam berat ditunjukkan
dalam satuan milligram per liter (mg/l)
untuk sampel air dan milligram per
kilogram (mg/kg) berat kering untuk
sedimen.
Hasil analisis ditampilkan dalam ”nilai
rata-rata + standar deviasi”, kemudian
dibandingkan dengan baku mutu.
Air baku PDAM atau air kolong
dibandingkan dengan baku mutu PP
No. 82 tahun 2001 Kelas I untuk
air baku air minum. Hasil analisis
sedimen dibandingkan dengan baku
mutu SedimenWAC 173-204-320 6)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Parameter kimia fisik sampel air di setiap
lokasi sampling diukur in-situ di lokasi
sampling dengan hasil seperti dicantumkan
dalam Tabel 2.
59
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 55 - 67
Tabel 2. Parameter Kimia-fisik diukur di lokasi sampling
Berdasarkan hasil analisis di lapangan
terhadap parameter kimia dan fisika,
diperoleh bahwa nilai pH berkisar:
3,07 – 8,4. Nilai pH air pada kolong
tua berada pada pH netral, sedangkan
pH pada kolong muda berada pada pH
asam. Pengukuran parameter terhadap
air tambang aktif menunjukkan pH
asam 3,6 – 5,62. Kolong tua seperti
Open Pit Pemali yang sedang dilakukan
pengerukan untuk memperdalam area
penambangan memiliki nilai pH asam .
Pengukuran terhadap parameter DO
untuk lokasi kolong tua dan muda
berkisar pada 0,83–1,04 mg/L.
Bila nilai DO pada air baku PDAM
dibandingkan dengan baku mutu PP
no. 82 tahun 2001, maka nilai DO
60
di lokasi sampling tidak memenuhi
kriteria kelas I dan hanya memenuhi
kriteria kelas IV dengan peruntukan
sebagai sumber pengairan tanaman
atau sejenisnya. Nilai oksigen terlarut
merepresentasikan nilai ketersediaan
oksigen yang terlarut di kolongl okasi
sampling, hal ini merupakan kebutuhan
pokok bagi kehidupan ekosistem
perairan kolong.
Rendahnya nilai DO di lokasi sampling
dimungkinkan dari banyaknya jumlah
ganggang di lokasi sampling.Selain
itu, tingginya temperatur air di lokasi
sampling juga mempengaruhi nilai DO.
Kelarutan oksigen pada air permukaan
tidak tercemar berkisar 15 mg/L pada
0oC dan menjadi 7 mg/L pada 35oC pada
Yanni Sudiyani, Ardeniswan : Determinasi Arsen (As) dan Merkuri (Hg) Dalam Air dan Sedimen di Kolam Bekas...
satu atmosfer7). Di musim penghujan,
temperatur di lokasi sampling dapat
mencapai 32,5oC, sedangkan di musim
kemarau dapat mencapai 33,1oC.
Hasil analisis sampel air di musim
penghujan dari beberapa lokasi sampling
disajikan dalam Tabel 3, sedangkan
analisis terhadap sedimen dicantumkan
dalam Tabel 4.
Beberapa nilai konsentrasi logam yang
ditampilkan dalam Tabel 3 dan Tabel 4
menunjukkan nilai sebanding dengan
Method Detection Limit (MDL), dimana
merupakan batas kemampuan metoda
yang digunakan untuk mendeteksi
konsentrasi sampel uji. Nilai tersebut
yang digunakan untuk menyatakan hasil
deteksi sampel, mengingat pemilihan
metoda mempunyai deteksi lebih kecil
dari baku mutu yang akan diacu.
Tabel 3. Deteksi logam berat dalam air di lokasi sampling musim penghujan
Tabel 4. Deteksi logam berat dalam sedimen di lokasi sampling musim penghujan
*lihat Tabel 1. Tiap sampel dianalisis sebanyak tiga ulangan (triplo).
61
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 55 - 67
Berdasarkan analisis konsentrasi logam berat
dalam Tabel 3, konsentrasi logam berat dalam
air baku PDAM tergolong rendah dan masih
memenuhi baku mutu PP No. 82 tahun 2001
Kelas I. Sedangkan konsentrasi logam berat
dalam sedimen pada Tabel 4, menunjukkan
adanya nilai As yang melebihi baku mutu
sedimen WAC 173-204-320 yaitu di Site
I (PDAM Pemali). Faktor ekologi seperti
DO , salinitas memiliki efek yang signifikan
terhadap desorpsi (sedimen ke air) dan
bioakumulasi logam 1). Bila dibandingkan
konsentrasi logam arsen dalam sedimen juga
sebanding dengan tingginya konsentrasi As
dalam air, sebagaimana ditunjukkan dalam
gambar 2. Hal ini disebabkan oleh kelarutan
As yang tergantung pada nilai pH air. Semakin
tinggi nilai pH air (semakin basa) maka
As dalam air akan semakin tinggi, seperti
tercantum dalam gambar 3.
Gambar 2.Konsentrasi Logam As di Beberapa Lokasi Sampling Musim Penghujan.
Gambar 3. Spesiasi Arsenite, As (III), sebagai fungsi pH 8) .
62
Yanni Sudiyani, Ardeniswan : Determinasi Arsen (As) dan Merkuri (Hg) Dalam Air dan Sedimen di Kolam Bekas...
Gambar 4. Konsentrasi Hg di Beberapa Lokasi Sampling Musim Penghujan.
Umumnya konsentrasi logam berat dalam air
di musim kemarau lebih tinggi dibandingkan
musim penghujan, sebagaimana terlihat dalam
Tabel 5. Hasil analisa logam berat dalam
air menunjukkan nilai di bawah baku mutu
untuk As, sedangkan Hg di beberapa lokasi
sampling berada di atas bakumutu PP No 82
tahun 2001. Namun lokasi sampling yang
menunjukkan konsentrasi merkuri di atas baku
mutu tidak dipergunakan sebagai air baku
PDAM, melainkan sebagai air baku PLN dan
sumber air masyarakat (Kolong Kenanga dan
Kolong Bikang).
Tabel 5. Deteksi logam berat dalam air di lokasi sampling musim kemarau
63
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 55 - 67
Berdasarkan analisa konsentrasi As dan
Hg dalam sedimen di musim kemarau
menunjukkan hasil yang cukup tinggi di
beberapa lokasi, hingga melebihi baku mutu,
sebagaimana tercantum dalam Tabel 6.
Tingginya nilai konsentrasi As dan Hg
dalam sedimen sebanding dengan tingginya
konsentrasi logam-logam tersebut dalam
airnya. Berbeda dengan Kolong Kenanga,
dimana konsentrasi As di dalam air lebih
tinggi dari sedimen. Hal ini dimungkinkan
kelarutan As selain dipengaruhi nilai pH
juga dipengaruhi temperatur air. Semakin
tinggi temperatur air maka air mempunyai
kemampuan melarutkan mineral atau logam
dari sedimennya, sehingga konsentrasi logam
dalam airnya lebih tinggi, sebagaimana
ditunjukkan dalam gambar 5.
Tabel 6. Deteksi logam berat dalam sedimen di lokasi sampling musim kemarau
Gambar 5. Konsentrasi Logam Arsen di Beberapa Lokasi Sampling Musim Kemarau.
64
Yanni Sudiyani, Ardeniswan : Determinasi Arsen (As) dan Merkuri (Hg) Dalam Air dan Sedimen di Kolam Bekas...
Gambar 6. Konsentrasi Logam Merkuri di Beberapa Lokasi Sampling Musim Kemarau.
Untuk keseluruhan lokasi, konsentrasi logam
berat dalam sedimen lebih besar dibandingkan
dalam air. Hal ini dapat dijelaskan, karena
logam berat mempunyai kecenderungan
terakumulasi dalam sedimen di mana
memungkinkan untuk terlepas, melalui rantai
makanan 9) . Logam berat yang berhasil
memasuki rantai makanan akan terakumulasi
di rantai terakhir.
Karakteristik logam berat dalam sedimen
cukup bervariasi di setiap lokasi sampling
di mana hal ini mungkin dipengaruhi oleh
faktor geologi pembentukan masing-masing
lokasi. Besar kecilnya nilai konsentrasi logam
yang terdapat dalam air baku PDAM, yang
merupakan kolong alami, dipengaruhi oleh
lingkungan geografis sekitar lokasi sampling
11)
.
Dalam sedimen di perairan tercemar, sebagian
besar logam berat berasosiasi dengan materi
organik (asam humus, koloid), fraksi
sedimen halus (tanah liat, silt dan pasir
halus) dan Fe/Mn hidroksida atau mengendap
sebagai hidroksida, sulfida atau karbonat 10).
Interaksi antar logam dan materi organik
pada sedimen telah banyak ditemukan 10).
Untuk menghindari gangguan akibat interaksi
tersebut, dalam perlakuan preparasi sampel
perlu dilakukan digestion dengan aqua regia,
di mana diharapkan hanya logam berat yang
akan terdestruksi dan dianalisa, serta mampu
merepresentasikan hasil dari lokasi sampling.
Kolong tua mungkin akan lebih baik digunakan
sebagai sumber air baku PDAM mengingat
kondisi pH airnya yang lebih netral 12).
KESIMPULAN
Berdasarkan pengukuran konsentrasi As dan
Hg dalam air dan sedimen di kolong bekas
penambangan timah di Propinsi Bangka
Belitung, ternyata konsentrasi arsen dalam air
memenuhi baku mutu Peraturan Pemerintah
No.82 tahun 2001 untuk air baku air minum,
sedangkan konsentrasi merkuri di beberapa
lokasi sampling mempunyai nilai yang
melebihi baku mutu tersebut.Hasil penentuan
65
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 55 - 67
logam arsen dan merkuri dalam sedimen di
beberapa lokasi sampling menunjukkan nilai
konsentrasi di atas baku mutu sedimen WAC
173-204-320, terutama di Site I. Sumber air
baku PDAM sebaiknya diambil dari kolong
tua (berusia di atas 40 tahun) mengingat
kondisi pH airnya yang lebih netral. Hasil
pengukuran logam arsen dan merkuri dalam
air kolong yang memenuhi baku mutu
air, dapat menjadi salah satu dasar dalam
pemilihan lokasi PDAM sebagai sumber air
baku air minum.
SARAN
Lokasi sampling yang mempunyai nilai
konsentrasi logam berat dalam air yang
melebihi baku mutu air baku air minum
sebaiknya tidak digunakan sebagai sumber air
baku air minum.
UCAPAN TERIMA KASIH
Kegiatan ini didanai melalui kerjasama Pusat
Penelitian Kimia LIPI dengan International
Environment Research Center – Gwangju
Institute, Korea. Terima kasih disampaikan
kepada Pemerintah Daerah Propinsi Bangka
Belitung dan PT Timah (Tbk) atas perijinan
dan kerjasamanya selama studi berlangsung.
DAFTAR PUSTAKA
1. Karadede, H -Akin, and Erhan Ünlü.
2007. Heavy Metals Concentrations
in Water, Sediment, Fish and Some
Benthic Organisms from Tigris River,
Turkey. Environ Monit Assess. 131:
323-337.
2. Wi l l i a m s , M . , F. F o r d y c e , A .
Paijitprapapon, and P. Charoenchaisri.
1996. Arsenic Contamination in Surface
66
Drainage and Groundwater in part of
the Southeast Asian Tin Belt. Nakhon
Si Thammarat Province, southern
Thailand. Environmental Geology 27
: 16-33.
3. Merck. The Merck Index. 10 th ed.,
ISBN 0-911910-27-1. 1983.
4. International standard, ISO 56672:1991 (E)
5. APHA-AWWA-WEF.part.No. 3114,
Standard method edisi 21, 2005
6. Yimin.W, Y., Peng Chen, Ruina
C u i , Wa n t o n g S i , Y i n g m e i
Zhang, and WeihongJi. “Heavy
Metal Concentrations in Water,
Sediment, and Tissues of Two Fish
Species (Triplohysapappenheimi,
Gobiohwanghensis) from the Lanzhou
Section of the Yellow River, China.”
Environ Monit Assess. DOI 10.1007/
s10661-009-0929-2.
7. Sawyer, Clair N., et al. 2003. Chemistry
for Environmental and Engineering
Science. 5th .
8. Smedley, P. L.; Kinniburgh, D. G. A .
2002. Review of the Source,Behavior
and Distribution of Arsenite in Natural
Waters”. Appl.Geochem. . 17, 517.
9. Nabawi, A., B. Heinzow, and H.
Kruse. “As, Cd, Cu, Pb, Hg, and Zn in
Fish from Alexandria Region, Egypt
1987. ”Bulletin of Environmental
Contamination and Toxicology 39 :
889–897.
10. Jain, C. K., D.C. Singhal, and M.
K. Sharma. 2005. Metal Pollution
Assessment of Sediment and Water in
The River Hindon, India. Environmental
Monitoring and Assessment 105 :
193–207.
11. Karadede, H. and ErhanÜnlü. 2000.
Concentrations of Some Heavy
Yanni Sudiyani, Ardeniswan : Determinasi Arsen (As) dan Merkuri (Hg) Dalam Air dan Sedimen di Kolam Bekas...
Metals in Water, Sediment and Fish
Species from the Atatürk Dam Lake
(Euphrates), Turkey. Chemosphere.
Vol 41 issue 9 Nov.
12.Rahayuningwulan, D. Ardeniswan,
H.E.Putra, dan Y. Sudiyani, 2009.
Determinasi LogamBeratdalam Air
danSedimen di KolamBekas Tambang
Timah (Air Kolong) di Propinsi BangkaBelitung, Indonesia. Lingkungan
Tropis. ISSN no.1978-2713, p 543-552.
67
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 68 - 78
POTENSI PRODUKSI GAS METANA DARI TANAH
SAWAH TADAH HUJAN DI DAERAH PANTAI UTARA
BAGIAN TIMUR JAWA TENGAH
A. Wihardjaka and E.S. Harsanti
Balai Penelitian Lingkungan Pertanian
Jl. Jakenan-Jaken Km 5 Kotak Pos 5 Jaken Pati 59182 Jawa Tengah e-mail : [email protected]
(Diterima tgl : 14 Juli 2011; Disetujui tgl : 2 Nov 2011)
ABSTRACT
Alternate soil conditions under rainfed lowland affects soil methanogenesis. The oxidative soil condition could reduce
methane gas formation, however, methanogenic bacteria is active to form methane gas under reductive soil condition. The laboratory experiment was carried out using incubation method to study production potency of methane
in several soils of rainfed lowland in Central Java. Production potency of methane from Grumusols, Mediteran,
and Nitosols was higher than in Aluvial and Planosols. Average methane production from rainfed lowland soils of
Grumusols, Mediteran, Nitosols, Planosols, dan Aluvial was 0.15 – 0.96, 0.08 – 0.75, 0.57, 0.12, and 0.05 – 0.17
mg CH4/g soil, respectively. The contents of P2O5, K2O, and SO42- in soil and pH increased significantly methane
production in rainfed rice soils, whereas soil iron content correlated negatively with CH4 flux. Soil organic matter
content tends increased methane production under rainfed lowland rice.
Keywords : methane production, rice soils, rainfed lowland
ABSTRAK
Di ekosistem sawah tadah hujan, kondisi tanah selalu mengalami perubahan dari aerobik menjadi anaerobik secara
silih berganti yang berpengaruh terhadap aktivitas metanogenesis dalam tanah. Kondisi tanah oksidatif menghambat
pembentukan gas metana, sebaliknya kondisi tanah reduktif menguntungkan bakteri metanogen dalam pembentukan
gas metana. Percobaan dilakukan di laboratorium dengan metode inkubasi untuk mengkaji potensi produksi gas
metana dari tanah sawah tadah hujan. Potensi produksi gas metana pada tanah Grumusol, Mediteran, dan Nitosol
lebih tinggi dibandingkan tanah Aluvial dan Planosol. Produksi gas metana rata-rata pada tanah Grumusol, Mediteran, Nitosol, Planosol, dan Aluvial masing-masing adalah 0,15 – 0,96; 0,08 – 0,75; 0,57; 0,12; dan 0,05 – 0,17
mg CH4/g tanah. Sifat-sifat tanah sawah tadah hujan yang berpengaruh nyata terhadap peningkatan produksi gas
metana adalah pH, kandungan P2O5, K2O, dan SO42- dalam tanah, sedangkan kandungan Fe dalam tanah berkorelasi
negatif dengan fluks CH4. Kandungan bahan organik dalam tanah cenderung meningkatkan produksi gas metana.
Kata kunci : produksi metana, tanah sawah, sawah tadah hujan
PENDAHULUAN
Ketahanan pangan akhir-akhir ini dihadapkan
pada kompleksnya permasalahan lingkungan,
antara lain perubahan iklim dan alih fungsi
lahan sawah beririgasi. Penciutan luasan
sawah beririgasi sebagai andalan pemenuhan
kebutuhan pangan nasional mendorong
pemanfaatan lahan-lahan suboptimal antara
lain sawah tadah hujan. Pemanfaatan sawah
tadah hujan memberikan kontribusi dalam
upaya mempertahankan dan meningkatkan
68
produksi tanaman pangan pangan, terutama
beras. Pengelolaan sawah tadah hujan
berpengaruh terhadap laju produksi dan
emisi gas rumah kaca terutama gas metana
sebagai akibat perubahan kondisi tanah dari
aerob menjadi anaerob secara bergantian
dalam periode yang relatif lama. Kondisi tanah
oksidatif tidak menguntungkan pembentukan
gas metana, sebaliknya kondisi tanah reduktif
sangat menguntungkan bakteri metanogen
A. Wihardjaka and E.S. Harsanti: Potensi Produksi Gas Metana dari Tanah Sawah Tadah Hujan...
dalam menghasilkan gas metana.
Gas metana (CH4) di troposfer merupakan
salah satu gas rumah kaca yang berpotensi
menyebabkan pemanasan bumi global. Gas
metana di atmosfer 25-35 kali lebih efektif
daripada CO2 sebagai gas rumah kaca Neue
et al. (1990). IPCC (1992) melaporkan bahwa
kadar metana sebesar 1,3 ppm CH4 di atmosfer
telah menyebabkan peningkatan suhu global
1,3 oC. Emisi metana global tahunan diduga
420-620 Tg/tahun dan kadarnya meningkat 1
% hingga mencapai 1,7 ppm.
Gas metana dihasilkan oleh sekelompok
bakteri anaerobik obligat Archaebacteria
yang mempunyai struktur sel masih primitif.
Bakteri ini memanfaatkan hasil perombakan
selulose yang berupa asam formiat, asetat,
methanol, metilamin, CO 2 dan H 2 yang
diubah menjadi metana dalam kondisi anaerob
(Cicerone & Oremland, 1988). Menurut Neue
& Scharpenseel (1984), kondisi optimum
pembentukan metana yaitu suhu optimum 30
– 40 oC, potensial redoks (Eh) tanah di bawah
–200 mV, dan pH optimum 6,4 – 7,8.
Areal persawahan merupakan salah satu
sumber emisi metana. Padi sawah dan lahan
basah memberikan kontribusi 25-50% dari
total emisi CH4 global. Di daerah perakaran
tanaman padi, organisme pengoksidasi CH4
juga ditemukan yang bertindak sebagai
rosot (sink) metana. Tanah sawah dengan
karakteristik tertentu menguntungkan laju
emisi CH4 (Crozier et al., 2000).
Proses termodinamika yang terjadi pada tanah
tergenang yaitu reduksi O2, NO3-, Mn4+, Fe3+,
SO42-, dan CO2 menjadi CH4. Metabolisme
senyawa C labil mungkin menghasilkan
CO2, asetat, H2, dan memacu produksi CH4
(Yagi & Minami, 1990). Pada kondisi tanah
anaerobik, bakteri penghasil metana yang
dikenal sebagai metanogen berkembang pesat
terutama banyak dijumpai pada tanah-tanah
tergenang. Tingkat dan lamanya kondisi
anaerobik tersebut menentukan besarnya
emisi gas metana, sedangkan kondisi tersebut
ditentukan oleh rejim air (Crozier et al., 2000).
Laju perubahan Eh tanah akibat penggenangan
ditentukan oleh kandungan liat, bahan
organik dan besi tanah. Pada tanah yang
banyak mengandung bahan organik dan
liat, penggenangan dan pengolahan tanah
menyebabkan perubahan redoks potensial
dan pH tanah secara cepat, sehingga cepat
sesuai bagi perkembangan bakteri pembentuk
metana (Neue et al., 1990). Pada tanah dengan
kandungan besi rendah dan bahan organik
tinggi, penggenangan selama 2 minggu
setelah pengolahan tanah dapat mengubah
Eh tanah –200 hingga –300 mV, sedangkan
tanah dengan kandungan besi dan bahan
organik tinggi menyebabkan perubahan Eh
sangat lambat. Untuk mencapai Eh –200
mV diperlukan waktu lebih dari satu bulan
penggenangan (Ponnamperuma, 1984).
Beberapa sifat tanah yang tidak menguntungkan
bagi terbentuknya gas metana antara lain
: (1) konduktivitas tanah < 4 mS/cm saat
tergenang, (2) pH < 6,5, (3) mempunyai
mineral feritik, gibsitik, feroginus atau oksidik,
(4) mengandung liat kaolinit atau haloisit <
40 %, (5) kandungan liat > 18 % pada regim
kelembaban epiaquik. Kondisi demikian
biasanya ditemukan pada jenis tanah Oksisol,
Ultisol, dan beberapa jenis tanah Aridisol,
Entisol, dan Inceptisol. Sedangkan jenis tanah
yang diduga sesuai bagi pembentukan metana
adalah ordo Entisol, Histosol, Inceptisol,
69
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 68 - 78
Alfisol, Vertisol, dan Mollisol (Neue et al.,
1990).
Produksi gas metana dari tanah sawah dapat
digunakan sebagai salah satu pertimbangan
dalam sistem budidaya tanaman padi
berkelanjutan yang ramah lingkungan. Oleh
karena itu, kegiatan penelitian diperlukan
untuk mengkaji potensi produksi gas metana
dari tanah sawah tadah hujan di sepanjang
pantai utara bagian timur Jawa Tengah.
BAHAN DAN METODE
Percobaan dengan metode inkubasi
dilaksanakan di laboratorium Emisi Gas
Rumah Kaca Balai Penelitian Lingkungan
Pertanian Jakenan pada tahun 2005. Beberapa
contoh tanah sawah tadah hujan dari sentra
produksi padi di Jawa Tengah diambil secara
komposit pada kedalaman lapisan olah (0-15
cm). Sebanyak 12 contoh tanah diambil di
tiga kabupaten yang telah menerapkan pola
tanam padi gogorancah – padi walik jerami –
palawija atau bera yaitu Pati, Rembang, dan
Blora. Lokasi pengambilan contoh ditetapkan
berdasarkan peta jenis tanah skala 1:250.000
dan hasil prasurvei di lapangan.
Contoh tanah dikeringanginkan, ditumbuk, dan
diayak dengan saringan berdiameter lubang 2
mm. Sebagian contoh tanah dianalisis sifat
fisik dan kimia tanah yang meliputi tekstur,
pH, kandungan C-organik, Fe terekstrak asam
sitrat, KTK, kation mudah tereduksi, NO3-,
dan SO42- dengan menggunakan metode baku.
Untuk keperluan inkubasi, contoh tanah
sebanyak 20 gram (ukuran 80 mesh)
dimasukkan ke dalam gelas piala 100 ml,
dan ditambahkan 40 ml air destilasi. Labu
piala ditutup dengan penutup karet (rubber
70
stopper) yang dilengkapi dengan saluran untuk
pemasukan gas N2, septum tempat pengambilan
contoh gas dan tempat elektroda platinum.
Gas N2 dialirkan dengan kecepatan 250 ml/
menit ke dalam gelas piala sambil dilakukan
pengocokan selama 3 menit. Contoh tanah
diinkubasi selama 10 hari pada suhu tertentu
(25 oC). Sehari sebelum pengambilan contoh,
gas N2 dialirkan lagi ke dalam gelas piala 100
ml selama 2 menit. Pada saat pengambilan
contoh, pengocokan dilakukan lagi selama 3
menit. Contoh gas dalam gelas piala diambil
sebanyak 5 ml dengan menggunakan injektor
volume 5 ml. Saat pengambilan contoh gas,
injektor ditarik dan ditekan sebanyak 10 kali
untuk mencampur gas yang berada di dalam
gelas piala. Kemudian contoh gas dianalisis
konsentrasi metananya dengan menggunakan
kromatografi gas Shimadzu model 6C-8A.
Penetapan Potensi Produksi CH4
Contoh gas pada saat t0 diambil menggunakan
injektor 5 ml, dan kadar metana saat t 0
dipertimbangkan sebagai C0. Setiap akan
mengambil contoh gas, ke dalam gelas
piala inkubasi diaduk dan dialiri N2 selama
2 menit dengan kecepatan alir 250 ml/
menit. Setelah 24 jam inkubasi, contoh gas
diambil lagi dan dipertimbangkan sebagai
C 24. Perbedaan kadar antara C 24 dan C 0
dipandang sebagai laju produksi CH4 per hari.
Setelah pengambilan contoh gas pada C24,
gas N2 dialirkan lagi ke gelas piala inkubasi
dan dilakukan pengadukan selama 2 menit
dan kemudian proses inkubasi dilanjutkan.
Pengambilan contoh gas sebaiknya dilakukan
setiap interval 4 hari hingga waktu inkubasi
yang ditentukan.
Kadar CH4 dianalisis menggunakan
A. Wihardjaka and E.S. Harsanti: Potensi Produksi Gas Metana dari Tanah Sawah Tadah Hujan...
kromatografi gas (GC) yang dilengkapi
dengan flame ionization detector (FID) dan
kolom N porapak 3m 80/100 mesh. Kondisi
alat kromatografi gas untuk pengukuran fluks
metana yaitu (1) gas pembawa (carrier) N2
dengan laju alir 30 ml/menit, (2) tekanan udara
dan H2 5 bar, (3) suhu injeksi 80 oC, (4) suhu
kolom 110 oC. Gas metana staandar dengan
kadar 10,1 ppm CH4 secara teratur dianalisis
sebagai kalibrasi melalui alat kromatografi
gas.
Laju produksi metana diukur menggunakan
persamaan yang digunakan oleh Lantin et al.
(1995), sebagai berikut :
dimana :
E
: produksi CH4 (mg/g tanah/hari)
C0 : kadar CH4 pada saat t0 (ppm)
C24 : kadar CH4 saat 24 jam setelah inkubasi (ppm)
Vh : volume headspace dalam gelas piala inkubasi (ml)
mW: bobot molekul CH4 (g)
mV : volume molekul CH4 (22,4 l pada suhu & tekanan
standar dalam mol/l)
T
: suhu rata-rata inkubator (oC)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Tanah Sawah Tadah Hujan
Tanah sawah tadah hujan di sepanjang pantai
utara Jawa Tengah umumnya mempunyai
kandungan bahan organik rendah, dimana
kandungan C organik kurang dari 1 % dan
kandungan N total kurang dari 0,10 %
(Tabel 1). Keberhasilan pola tanam di areal
sawah tadah hujan selain tergantung pada
ketersediaan hara dan air juga ditentukan oleh
kandungan bahan organik dalam tanah.
Beberapa contoh tanah sawah tadah hujan
mempunyai kandungan liat lebih dari 20 %,
sehingga berpengaruh terhadap ketersediaan
hara-hara esensial bagi tanaman padi
khususnya. Peningkatan kandungan liat akan
meningkatkan kapasitas tukar kation (KTK)
dan kandungan P2O5 dan K2O terekstrak HCl
25 %. Tanah-tanah yang berasal dari Blora
mempunyai KTK lebih dari 25 me/100 g atau
relative termasuk kategori tinggi, sedangkan
yang berasal dari Pati dan Rembang umumnya
mempunyai KTK rendah kecuali jenis tanah
Grumusol.
Kandungan nitrat dan sulfat pada tanah-tanah
yang berasal dari Pati umumnya lebih rendah
daripada yang berasal dari Rembang, dan tanah
dari Rembang juga lebih rendah daripada yang
berasal dari Blora. Tingginya nitrat dapat
berpeluang terjadinya pencemaran nitrat
dalam air, diduga akibat penggunaan pupuk
nitrogen di tingkat petani yang tinggiStatus
71
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 68 - 78
Tabel 1. Karakteristik beberapa tanah sawah tadah hujan di daerah pantai utara bagian timur
Jawa Tengah tahun 2005
P2O5 dalam tanah dari beberapa lokasi di Pati
dan Rembang adalah rendah terutama pada
tanah Aluvial dan Planosol. Namun status
P2O5 dalam tanah Grumusol, Mediteran, dan
Nitosol termasuk kategori sedang dimana
konsentrasi P2O5 lebih dari 200 ppm. Tanahtanah yang diambil dari Rembang dan Blora
umumnya mempunyai status K2O terekstrak
HCl 25 % lebih tinggi daripada yang berasal
dari Pati. Kandungan K2O yang tinggi terdapat
pada tanah-tanah Grumusol, Nitosol, dan
Mediteran dengan kisaran 200 – 400 ppm atau
kategori sedang – tinggi (Tabel 1).
Potensi Produksi Gas Metana
Pada Gambar 1 terlihat bahwa peningkatan
produksi gas metana umumnya terjadi saat
13 hari inkubasi, dimana fluks gas metana
pada tanah sawah dari Pati adalah lebih
rendah daripada tanah-tanah dari Rembang
dan Blora. Pada tanah sawah dari Pati,
puncak produksi terjadi pada hari ke-13
72
untuk tanah Grumusol dan hari ke-17 untuk
tanah Planosol, sedangkan tanah Aluvial dari
Jaken mengalami peningkatan nyata setelah
diinkubasi selama 21 hari. Penurunan produksi
justeru terjadi pada tanah Aluvial dari Jakenan.
Pada tanah-tanah yang berasal dari Rembang
dan Blora umumnya terjadi kenaikan produksi
gas metana setelah hari ke-13 inkubasi,
dimana fluks gas metana pada tanah Aluvial
lebih rendah daripada tanah-tanah lainnya.
Pemberian sumber energi berupa larutan gula
(glukosa) pada awal inkubasi mengakibatkan
metana yang dihasilkan relatif tinggi karena
bakteri metanogen menggunakannya untuk
metabolisme sebelum mampu memanfaatkan
bahan organik tanah. Namun setelah itu,
fluks yang dihasilkan turun diduga akibat
makin menipisnya senyawa organik segar
yang ditambahkan (glukosa), tetapi lambat
laun fluks metana meningkat setelah bakteri
tersebut menggunakan bahan organik tanah
sebagai sumber energinya.
A. Wihardjaka and E.S. Harsanti: Potensi Produksi Gas Metana dari Tanah Sawah Tadah Hujan...
Gambar 1. Pola produksi gas metana pada beberapa tanah sawah tadah hujan di Jawa
Tengah tahun 2005
73
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 68 - 78
Keragaman potensi produksi gas metana pada
jenis atau tipe tanah yang berbeda ditentukan
oleh berbagai faktor, antara lain : kondisi
agrohidrologi, praktek budidaya, dan sifat
fisiko kimia tanah. Pada jenis tanah yang sama
belum tentu mempunyai potensi produksi gas
metana sama. Tanah Aluvial relatif mempunyai
potensi produksi CH4 lebih rendah daripada
tanah Grumusol, Mediteran, dan Nitosol
(Gambar 2). Hasil analisis di laboratorium
menunjukkan bahwa potensi produksi gas
metana rata-rata pada tanah Grumusol lebih
tinggi daripada tanah Mediteran, Nitosol,
Planosol, dan Aluvial dengan nilai fluks
masing-masing 0,1513 – 0,9629; 0,0806 –
0,7529; 0,5665; 0,1232; dan 0,0483 – 0,1672
mg CH4/g tanah (Gambar 2). Menurut Neue
& Roger (1994), produksi metana pada tanah
alkali (pH 8,2 ; 1,5 % C organik; KTK 10,2
me/100 g) terjadi dalam waktu satu jam setelah
inkubasi, sedangkan produksi metana pada
tanah kapuran (pH 7,4; 1,6 % C organik; KTK
30,4 me/100 g) mencapai maksimum sekitar
2 minggu setelah inkubasi. Pada tanah masam
(pH 4,0; 2,6 % C organik; KTK 17,9 me/100
g), produksi metana tertunda dan puncaknya
terjadi setelah 5 minggu diinkubasi saja. Pada
tanah sangat masam, metana mungkin tidak
terbentuk sepanjang waktu.
Fluk CH4 kumulatif tertinggi ditunjukkan
pada tanah Grumusol dari Rembang dan
diikuti pada tanah Mediteran dari Blora. Fluk
CH4 kumulatif dari tanah sawah tadah hujan
74
di Pati adalah lebih rendah dibandingkan
tanah sawah tadah hujan dari Rembang dan
Blora (Gambar 2). Produksi gas metana di
lahan tadah hujan akibat kondisi basah kering
silih berganti memberikan peluang limbung
metana lebih besar dibandingkan di lahan
sawah beririgas, dan jenis dan sifat tanah
berpengaruh terhadap besarnya emisi gas
metana. Emisi gas CH4 dari tanah Latosol
dengan inkubasi macak-macak adalah lebih
tinggi 87,9 % dibandingkan dengan tanah
Alluvial. Kondisi tanah tergenang, gas CH4
terlepas ke atmosfir dari tanah Latosol adalah
lebih tinggi 67,9 % dibandingkan dengan dari
tanah Alluvial (Setyanto & Abubakar, 2006).
Indikator nyata dari tingginya fluks metana
adalah pH tanah. Peningkatan pH tanah
mendekati netral cenderung meningkatkan
fluks metana, seperti Grumusol dari Sulang
Rembang mempunyai potensi produksi
metana tertinggi (0,96 mg CH 4/g tanah)
pada pH 6,45 diikuti Mediteran dari Medang
Blora (fluks 0,75 mg CH4/g tanah) pada pH
6,28 dan Nitosol dari Sluke Rembang (fluks
0,57 mg CH4/g tanah) pada pH 5,42. Namun
pada pH rendah, potensi produksi gas metana
cenderung rendah yang ditunjukkan pada
tanah Aluvial dengan fluks 0,05 – 0,17 mg
CH4/g tanah (pH 4,92 – 5,16) dan Planosol
dengan fluks 0,12 mg CH4/g tanah pada pH
5,04 (Gambar 3). Menurut Parashar et al.
(1991), laju emisi metana tertinggi tercapai
pada tanah dengan pH 8,2.
A. Wihardjaka and E.S. Harsanti: Potensi Produksi Gas Metana dari Tanah Sawah Tadah Hujan...
Gambar 2. Fluk kumulatif gas metana dari beberapa tanah sawah tadah hujan di daerah pantai
utara bagian timur Jawa Tengah
75
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 68 - 78
Beberapa sifat kimia tanah yang nyata
meningkatkan fluks metana di lahan sawah
tadah hujan adalah pH, kandungan P2O5, K2O,
dan SO42- (Gambar 3). Hubungan positif antara
produksi CH4 dan pH ataupun kandungan SO42dalam tanah nyata pada taraf 0,05, sedangkan
hubungan positif antara produksi CH4 dan
kandungan P2O5 ataupun K2O dalam tanah
nyata pada taraf 0,01. Hubungan negatif terjadi
antara fluks CH4 dan kandungan besi dalam
tanah. Tingginya kandungan besi dalam tanah
dapat menghambat pembentukan gas metana.
Kandungan C organik, N total, NO3-, KTK
dan liat dengan fluks CH4 adalah tidak nyata,
namun ada kecenderungan bahwa peningkatan
ketersediaannya akan mempertinggi produksi
gas metana. Rendahnya produksi gas
metana pada kondisi aerob disebabkan oleh
mineralisasi bahan organik tanah menjadi
CO 2 lebih tinggi dibandingkan menjadi
CH4 (Neue et al., 1990). Redoks potensial
merupakan salah satu sifat fisikokimia yang
mempengaruhi laju produksi metana dalam
tanah sawah. Beberapa senyawa yang berperan
dalam reaksi redoks seperti NO3-, Mn, Fe,
dan SO42- pada kondisi tanah tereduksi atau
anaerobik memberikan kontribusi terhadap
terbentuknya gas metana (Crozier et al., 2000).
Hubungan produksi metana dan senyawasenyawa tersebut dalam tanah sawah tadah
hujan digambarkan dengan persamaan regresi
berganda CH4 = 0,502 – 0,0002 NO3- + 0,0049
Mn – 0,0047 Fe + 0,0022 SO42- (R2 = 0,64).
Peningkatan produksi metana ditentukan
oleh tingginya sulfat dan Mn, dan rendahnya
Fe dan nitrat dalam tanah. Produksi metana
optimum terjadi pada potensial redoks kurang
dari – 150 mV. Pada kondisi tanah reduktif
tersebut, besarnya metana yang dihasilkan
ditentukan oleh jumlah dan laju dekomposisi
substrat organik mudah terombak, jumlah
dan jenis nitrat tereduksi, oksida besi dan
mangan, sulfat, dan senyawa organik (Neue
et al., 1990).
Gambar 3. Hubungan antara produksi gas metana dengan beberapa parameter kimia
76
A. Wihardjaka and E.S. Harsanti: Potensi Produksi Gas Metana dari Tanah Sawah Tadah Hujan...
Korelasi positif antara fluks metana dan
kandungan C organik ditentukan oleh tingkat
dekomposisi dan kondisi tanah sawah.
Penggenangan tanah sawah tadah hujan
seringkali disamakan dengan penundaan
dekomposisi bahan organik. Namun tanah
sawah di tropis menjadi tanah basah dengan
suhu tinggi di semua musim menunjukkan
adanya proses mineralisasi cepat dan humifikasi
lemah (Bonneau cit Neue & Roger, 1994).
Potensi produksi metana dari tanah sawah
menjadi tinggi disebabkan oleh rendahnya
tingkat humifikasi. Tingkat humifikasi rendah
ditunjukkan oleh kandungan H2 dan N lebih
rendah, kandungan gugus karboksil dan
fenolik lebih rendah, dan kandungan gugus
alkoholik dan ametoksil lebih tinggi (Tsutsuki
& Kumada, 1980).
Peningkatan produksi CO 2 menurunkan
pembentukan metana akibat kurangnya
asam-asam organik yang dihasilkan selama
proses mineralisasi bahan organik (Neue &
Scharpenseel, 1984). Nisbah pembentukan
CO 2 dan CH 4 dipengaruhi oleh nisbah
kapasitas oksidasi yang mencakup jumlah
O 2 tereduksi, NO 3 - , Mn 4+ , Fe 3+ menjadi
kapasitas reduksi (Takai cit Neue & Roger,
1994). Akumulasi CO2 dalam jumlah besar
mempengaruhi kesetimbangan kimiawi
hampir semua kation bivalen (Ca2+, Mg2+, Fe2+,
Mn2+, Zn2+) dan produksi metana pada tanah
tergenang (Parashar et al., 1991).
Sifat tanah lainnya yang berpengaruh pada
besarnya emisi gas metana adalah tekstur
tanah. Tingkat perkolasi yang tinggi pada tanah
berlempung dan berpasir dapat menghambat
proses reduksi dan pembentukan metana,
serta banyaknya pencucian metana terlarut ke
lapisan yang lebih dalam (Wang et al., 1993).
Pada tanah dengan kandungan liat tinggi
dapat memberikan fluks metana rendah akibat
metana terperangkap mengalami oksidasi
sebelum terlepas ke atmosfir.
Tanah-tanah sawah dengan potensi produksi
metana tinggi akan memberikan kontribusi
terhadap tingginya emisi metana. Pemanfaatan
tanah sawah dengan potensi produksi metana
tinggi untuk budidaya tanaman padi sawah
seharusnya melibatkan komponen-komponen
teknologi mitigasi emisi metana, antara
lain dengan menerapkan irigasi berselang,
penggunaan varietas padi rendah emisi,
pemberian pembenah organik tanah dengan
nisbah C/N rendah, dan penerapan tanam
benih langsung (tabela) (Setyanto & Abubakar,
2006).
KESIMPULAN
Potensi produksi gas metana dari tanah sawah
Grumusol, Mediteran, dan Nitosol lebih
tinggi daripada tanah Aluvial, dan Planosol di
sepanjang pantai utara Jawa Tengah.
Produksi gas metana makin tinggi pada
pH mendekati netral, dan menurun dengan
meningkatnya kemasaman tanah.
Sifat-sifat tanah yang menentukan peningkatan
produksi metana secara nyata dari tanah sawah
tadah hujan di daerah pantai utara Jawa Tengah
bagian timur adalah kandungan P2O5, K2O,
SO42- dalam tanah, dan reaksi tanah (pH).
Pengelolaan tanah sawah dengan potensi
produksi tinggi untuk budidaya padi sawah
seharusnya melibatkan komponen-komponen
teknologi mitigasi emisi metana.
77
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 68 - 78
UCAPAN TERIMA KASIH
Pada kesempatan ini, ucapan terima kasih
penulis sampaikan kepada sdr. Titi Sopiawati
dan Sarwoto yang telah membantu dalam
pelaksanaan percobaan di laboratorium.
DAFTAR PUSTAKA
1. Cicerone, R.J., and R.S. Oremland.
1988. Biogeochemical aspects of
atmospheric methane. Global
Biogeochem. Cycles 2 : 299 – 327.
2. Crozier, C.R., R.D. DeLaune, and W.H.
Patrick, Jr. 2000. Methane production
in Mississippi deltaic plain wetland
soils as a function of soil redox species.
p. 247-455 in Lal, R., J. Kimble, E.
Levine, B.A. Stewart (eds.). Soil and
Global Change. CRC Press. Boca
Raton, Florida.
7. Neue, H.U., P. Becker-Heidmann, and
H.W. Scharpenseel. 1990. Organic
matter dynamics, soil properties, and
cultural practices in ricelands and their
relationship to methane production. p.
457 – 466 in Bouwman, A.F. (Ed.).
Soil and The Greenhouse Effect. Wiley.
Chichester, U.K.
8. Parashar, D.C., J. Rai, P.K. Gupta, and
N. Singh. 1991. Parameters affecting
methane emission from paddy fields.
Indian J. Radio and Space Physics. 20
: 12 – 17.
3. IPCC. 1992. Methane emission and
opportunities for control : workshop
results of Intergovermental Panel
on Climate Change. JAE & EPA.
September 1991.
9. Ponamperuma, F.N. 1984. Straw as
source of nutrients for wetland rice. p.
311 – 328 in Organic Matter and Rice.
International Rice Research Institute.
Los Banos, Laguna, Philippines.
4. Lantin, R.S., J.B. Aduna, and A.M.J.
Javellana. 1995. Methane measurements
in rice fields. Instruction manual
and methodologies, maintenance
and troubleshooting guide. A joint
undertaking by International Rice
Research Institute (IRRI), United State
Environmental Protection Agency (USEPA) and United Nations Development
Program (UNDP), Maxwell, MA.
10.Setyanto, P., and R. Abubakar. 2006.
Evaluation of methane emission and
potential mitigation from flooded rice
field. Jurnal Litbang Pertanian 25(4)
: 139-148.
5. Neue, H.U., and P.A. Roger. 1994.
Potential of methane emission in major
rice ecologies. p. 65 – 92 in Zepp, R.G.
(ed.). Climate Biosphere Interaction :
Biogenic Emissions and Environmental
Effects of Climate Change. John Wiley
and Sons, New York.
78
6. Neue, H.U., and H.W. Scharpenseel.
1 9 8 4 . G a s e o u s p r o d u ct o f t h e
decomposition of organic matter
in submerged soils. p. 311 – 328 in
Organic Matter & Soil. International
Rice Research Institute. Los Banos,
Laguna, Philippines.
11.Tsutsuki, K., and K. Kumada. 1980.
Chemistry of humic acids. Fertilizer
Science 3 : 9 – 171.
12.Wang, Z.P., C.W. Lindau, R.D. De
Laune, and W.H. Patrick Jr. 1993.
Methane production from anaerobic
soil amended with rice straw and
nitrogen fertilizers. Fertilizer Research
33 : 115-121.
Ratih Artanti, Dedi Nursyamsi... : Penurunan Konsentrasi Kromium (Cr) dalam Limbah Cair Electroplating....
PENURUNAN KONSENTRASI KROMIUM (Cr) DALAM
LIMBAH CAIR ELECTROPLATING DENGAN PENGGUNAAN
KOAGULAN DAN ADSORBEN
Ratih Artanti, Dedi Nursyamsi, Sigit Yuli Jatmiko1
(Diterima tanggal: 25-01-2011; Disetujui tanggal: 18-05-2011)
ABSTRACT
The research was conducted at the Integrated Laboratory, Indonesian Agricultural Environment Research Institute
(IAERI), Jakenan, Pati, Central Java. Treatment for electroplating wastewater samples taken from Talang Subdi
strict, Tegal District, Central Java was managed as chemically that was through the coagulation and flocculation
processes. The purpose of this study was to test the effectiveness of coagulant and adsorbent materials in reducing
the concentration of electroplating wastewater Cr. Experiments used a factorial design in randomized completely
block design and three replications. The first factor was the coagulant materials, namely: control, alum (Al2(SO4.
xH2O)), sodium bisulphate (NaHSO4), and resin anion, while the second factor was the adsorbent materials, namely:
control, activated carbon, and zeolite. The results showed that all coagulants (sodium bisulphate, alum, and resin
anion), adsorbent materials (activated carbon and zeolite) and a combination of both significantly decreased the
concentration of electroplating wastewater Cr more than 50%. Resin anion and its combination with activated
carbon as well as with zeolite were very effective in decreasing the concentration of electroplating wastewater
Cr (97-98%). Coagulant and adsorbent combination, resin anion+activated carbon and resin anion+zeolit, had
double function that decreased of both Cr consentration and TDS (Total Dissolved Solid) of the concentration of
electroplating wastewater.
Keywords: Chromium, coagulant, adsorbent,electroplating wastewater
ABSTRAK
Pelaksanaan kegiatan penelitian dilakukan di Laboratorium Terpadu Balai Penelitian Lingkungan Pertanian, Jakenan, Pati, Jawa Tengah. Pengolahan limbah cair electroplating yang diambil dari Kecamatan Talang Kabupaten
Tegal, Propinsi Jawa Tengah dilakukan secara kimia, yaitu melalui proses koagulasi dan flokulasi. Tujuan penelitian
ini adalah untuk menguji efektivitas bahan koagulan dan adsorben dalam menurunkan konsentrasi Cr limbah cair
electroplating. Percobaan menggunakan rancangan faktorial dalam rancangan acak kelompok dengan tiga ulangan.
Faktor I adalah bahan koagulan, yaitu: kontrol, tawas (Al2(SO4.xH2O)), sodium bisulfat (NaHSO4), dan anion resin,
sedangkan faktor II adalah bahan adsorben, yaitu: kontrol, arang aktif, dan zeolit. Hasil penelitian menunjukkan
bahwa semua bahan koagulan (sodium bisulfat, tawas, dan anion resin), bahan adsorben (arang aktif dan zeolit) dan
kombinasi keduanya nyata menurunkan konsentrasi Cr limbah cair electroplating lebih dari 50%. Anion resin dan
kombinasinya dengan arang aktif serta kombinasinya dengan zeolit sangat efektif dalam menurunkan konsentrasi
Cr limbah cair electroplating (97-98%). Kombinasi koagulan dan absorben antara anion resin+arang aktif dan anion
resin+zeolit berfungsi ganda, selain menurunkan kadar Cr juga menurunkan TDS (Total Dissolved Solid) limbah
cair electroplating.
Kata kunci : Kromium, koagulan, adsorben, limbah cair electroplating
PENDAHULUAN
Penggunaan koagulan tawas atau alum
Al2(SO4) (aluminium sulfat), NaHSO4 (sodium
bisulfat), dan anion resin serta bahan absorben
arang aktif dan zeolit sering digunakan
dalam pengolahan air minum, namun sangat
1
jarang digunakan untuk pengolahan limbah.
Pengolahan limbah cair electroplating dapat
dilakukan secara kimia yaitu dengan proses
koagulasi (penambahan bahan kimia ke
dalam air yang akan diolah) dan atau flokulasi
(penggumpalan bahan terlarut, koloid, dan
Balai Penelitian Lingkungan Pertanian Jl. Raya Jakenan-Jaken Km 05, PO Box 05, Jakenan, Pati 59182E-mail: [email protected]
79
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 79 - 88
yang tidak dapat mengendap dalam air).
Proses koagulasi dan flukolasi yang telah
dilakukan selama ini belum banyak diteliti
efektivitasnya dalam menurunkan kandungan
logam berat Cr dalam limbah cair. Limbah cair
industri electroplating dapat berupa limbah
organik (benzena, trikloroetilin, metil klorida,
toluena, karbon tetraklorida), limbah bersifat
asam (H2SO4, HCl) atau basa (kaustik, boraks,
sodium karbonat, sabun), dan limbah yang
mengandung garam logam yang beracun (Cu,
Cr, Ni, Zn, Cd, Pb, Au, Ag, Pt) (1), perlakuan
tunggal koagulasi ataupun flukolasi tidak
efektif untuk mengendalikan limbah yang
heterogen.
Electroplating adalah proses pelapisan
logam yang menggunakan arus listrik searah
melalui metoda elektrolisis. Proses ini
memberikan suatu penutupan logam dengan
menggunakan logam-logam tertentu sebagai
pelapisnya, seperti: kromium (Cr), tembaga
(Cu), nikel (Ni), seng (Zn), perak (Ag)
dan lain-lain. Pelapisan logam dengan
Cr mempunyai tujuan untuk memperoleh
lapisan pelindung pada permukaan logam
agar tahan terhadap gesekan, meningkatkan
penampilan, memperhalus bentuk permukaan
dan meningkatkan kekerasan.
P e m b u a n g a n l i m b a h e l e c t ro p l a t i n g
di badan-badan sungai yang berlebihan
dapat meningkatkan kandungan logam
berat di lingkungan termasuk limbah bahan
berbahaya dan beracun, yang mengganggu
baik pada tanaman, hewan maupun manusia.
Keberadaan logam berat di lingkungan akan
menyebabkan efek kronis dengan terjadinya
bioakumulasi, perlu diwaspadai mengingat
manusia adalah makhluk dengan tingkat trofik
80
yang paling tinggi di dalam rantai makanan
(2)
. Residu logam berat dalam tubuh bersifat
kumulatif dan dapat mengganggu sistem
peredaran darah, sistem syaraf dan kerja
ginjal. Badan Penelitian Kanker Internasional
(International Agency for Research on
Cancer, IARC) mengelompokkan logam
Cr dan Ni bersifat karsinogenik, Cd dan
senyawanya menyebabkan kanker paru-paru,
Pb dan senyawanya mungkin penyebab kanker
(probably human carsinogens) (3).
Pengolahan limbah cair dengan metode yang
tepat tanpa efek samping diharapkan dapat
meminimalisasi kandungan zat-zat polutan
terutama logam berat yang berpotensi merusak
lingkungan. Penggunaan bahan koagulan dan
absorben secara bersama-sama diharapkan
mampu meningkatkan efektivitas pemisahan
logam berat Cr dari cairan. Keunggulan cara
ini adalah selain efektif, murah, juga bahan
tersebut banyak tersedia di pasar Indonesia.
Jenis koagulan yang digunakan adalah tawas
atau alum Al 2(SO 4) (aluminium sulfat),
NaHSO4 (sodium bisulfat), dan anion resin.
Koagulan tawas (Al2S04.xH2O) x= 11,14, dan
x umumnya yang digunakan adalah 18 H2O.
Semakin banyak ikatan molekul hidrat maka
semakin banyak ion lawan yang ditangkap.
Pada pH < 7 terbentuk Al(OH)2+, Al(OH)24+, Al2(OH)24+. Pada pH > 7 terbentuk Al(OH)-4.
Flok-flok Al(OH)3 mengendap berwarna putih.
Sodium bisulfat digunakan untuk netralisir
klorin (deklorinasi) klorin dalam air dan untuk
mereduksi limbah kromium heksavalen yang
berbahaya menjadi kromium trivalen yang
tidak berbahaya dalam indultri electroplating
(4)
.
Untuk meningkatkan kinerja penurunan logam
Ratih Artanti, Dedi Nursyamsi... : Penurunan Konsentrasi Kromium (Cr) dalam Limbah Cair Electroplating....
berat Cr pada limbah cair electroplating,
maka dimanfaatkan juga adsorben. Beberapa
bahan adsorben telah diketahui sebagai
bahan penjerap logam berat, misalnya
arang aktif dan mineral zeolit yang banyak
terdapat di Indonesia. Bansal dan Goyal
(5)
melaporkan bahwa arang aktif mampu
menghilangkan 30-99% Cr(VI) dari larutan
yang mengandung 20-200 mg/l ion Cr(VI).
Daya serap arang aktif sangat bervariasi, yaitu
25-1000% terhadap berat arang aktif, dan luas
permukaannya antara 300-3500 m2/gram dan
ini berhubungan dengan struktur pori internal
yang menyebabkan arang aktif mempunyai
sifat sebagai adsorben (6). Tempurung kelapa
merupakan bahan terbaik yang dapat dibuat
menjadi arang aktif karena memiliki mikropori
yang banyak, kadar abu yang rendah, kelarutan
dalam air dan reaktivitas yang tinggi (7).
Zeolit (M2nO.Al2O3.ySiO2.wH2O, dimana
n= valensi logam, y = 2-200, dan w = molekul
air yang mengisi rongga zeolit). Mineral
zeolit yang terdiri atas kristal alumino silikat
terhidrasi yang mengandung kation alkali
dalam kerangka tiga dimensi, memiliki rongga
dan saluran yang saling berhubungan sehingga
menyebabkan bagian permukaannya menjadi
sangat luas dan efektif sebagai adsorben,
juga memiliki muatan negatif yang dapat
berinteraksi dengan senyawa atau molekul
bermuatan (8). Di bidang industri kimia, zeolit
digunakan sebagai katalis, penukar ion (ion
exchanger), dan sebagai penjerab (adsorben)
dalam pengolahan limbah (9).
Penelitian ini bertujuan menguji efektivitas
bahan koagulan tawas Al2(SO4) (aluminium
sulfat), NaHSO4 (sodium bisulfat), dan anion
resin dan bahan adsorben arang aktif dan zeolit
serta kombinasi bahan koagulan dan absorben
tersebut dalam menurunkan kadar logam berat
Cr dari limbah cair electroplating.
METODOLOGI
Percobaan laboratorium dilaksanakan di
Laboratorium Terpadu, Balai Penelitian
Lingkungan Pertanian, Jakenan sejak
September 2009 sampai Februari 2010.
Percobaan menggunakan contoh limbah cair
electroplating yang diambil dari Kecamatan
Talang, Kabupaten Tegal. Alat-alat yang
digunakan dalam penelitian ini meliputi
Jartest, pH meter, alat-alat gelas, neraca
analitik, oven, kertas saring 0.45µm dan
atomic absorption spectrometer (AAS) tipe
AA240FS Varian. Tiga jenis bahan koagulan
yang digunakan adalah: tawas (Al 2(SO 4.
xH2O)), sodium bisulfat (NaHSO4), dan anion
resin amberlite IRA402 Cl produksi Rohm
dan Haas Amerika Serikat, sedangkan bahan
adsorben yang digunakan adalah arang aktif
produk Pusat Penelitian Hasil Hutan (PPH)
Bogor dan zeolit agro 2000.
Pembutan arang aktif mengikuti prosedur yang
dilakukan oleh Hartoyo (10). Bahan tempurung
kelapa dikarbonasi dalam retort listrik (tanpa
aliran udara) pada suhu 500°C selama 5
jam selanjutnya ditumbuk sampai mencapai
ukuran 0,3-0,5 cm, kemudian direndam
dalam larutan asam fosfat selama 24 jam
untuk menghilangkan bahan pengkotor yang
menempel pada permukaan arang. Setelah
ditiriskan diaktifkan dengan uap air panas
pada suhu 900°C selama 60 menit.
Percobaan ini menggunakan rancangan
faktorial dua faktor dalam rancangan acak
kelompok dengan tiga ulangan. Faktor pertama
81
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 79 - 88
adalah penggunaan koagulan, yaitu: kontrol,
sodium bisulfat, tawas dan anion resin masingmasing 600 mg/l, sedangkan faktor kedua
adalah penggunaan adsorben, yaitu: kontrol,
arang aktif, dan zeolit masing-masing 400
mg/l. Pengamatan dilakukan terhadap kadar
Cr dalam limbah cair electroplating dengan
menggunakan AAS tipe AA240FS Varian.
Selain itu variabel kualitas air lainya seperti
pH ditetapkan dengan pH meter, sedangkan
TSS (Total Suspended Solid) dan TDS (Total
Dissolved Solid) dengan cara gravimetri.
Percobaan ini menggunakan alat Jartest
yang dilengkapi gelas piala ukuran 1000 ml.
Contoh limbah cair electroplating dengan
kadar Cr 4 mg/l dimasukkan ke dalam gelas
piala. Kemasaman larutan dipertahankan
pada pH 7 dengan menambahkan H2SO 4
atau NaOH. Selanjutnya ke dalam contoh
limbah ditambahkan bahan koagulan dan
adsorben sesuai dengan dosis dan perlakuan
yang telah ditetapkan. Contoh larutan diaduk
dengan kecepatan 200 rpm selama 2 menit
untuk pengadukan cepat dan 20 rpm selama
10 menit untuk pengadukan lambat. Setelah
didiamkan selama 30 menit, larutan disaring,
lalu kadar Cr dalam larutan ditetapkan dengan
menggunakan AAS.
Persentase penurunan konsentrasi logam berat
dalam air limbah dihitung menurut Hariani et
al. (11) menggunakan rumus:
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh Koagulan dan Adsorben
Hasil percobaan seperti disajikan pada Tabel
1 menunjukkan bahwa koagulan, adsorben
dan kombinasi keduanya mampu menurunkan
konsentrasi logam berat Cr dalam limbah cair
electroplating hingga lebih dari 50%, dimana
penurunan karena perlakuan kombinasi
koagulan-adsorben umumnya lebih tinggi
dibandingkan perlakuan tunggal. Koagulan
tunggal anion resin paling tinggi menurunkan
kadar Cr dalam larutan dibandingkankan
koagulan lainnya. Kemampuan koagulan
anion resin menurunkan kadar Cr dalam
limbah mencapai 97%, yang diikuti oleh
koagulan zeolit dan tawas masing-masing
adalah 71 dan 70%. Kemampuan menurunkan
kadar Cr yang lebih tinggi ini berkaitan dengan
nilai kapasitas tukar kation (KTK) anion resin
yang lebih besar pula dibandingkan dengan
koagulan lainnya. Koagulan yang bermuatan
negatif akan mengikat kation-kation logam Cr
secara eletrostatik pada permukaannya sebagai
kation yang tersorpsi. Nilai KTK anion resin
adalah 410 cmol(+)/kg (12), sedangkan nilai
KTK zeolit adalah 119 cmol(+)/kg (13).
Kombinasi koagulan-adsorben hanya mampu
meningkatkan efektivitas penurunan kadar
Cr dalam limbah dari 1,8 hingga 39%
dibandingkan perlakuan tunggal. Perlakuan
kombinasi anion resin + zeolit menghasilan
tingkat penurunan kadar Cr dalam limbah
Keterangan:
82
%C
= persentase penurunan konsentrasi Cr
Cawal = konsentrasi Cr air limbah sebelum perlakuan
Cakhir = konsentrasi Cr air limbah setelah perlakuan
Ratih Artanti, Dedi Nursyamsi... : Penurunan Konsentrasi Kromium (Cr) dalam Limbah Cair Electroplating....
Tabel 1. Persentasi Penurunan Konsentrasi Cr Limbah Cair Electroplating Menggunakan Bahan
Adsorben dan Koagulan
tertinggi yaitu 98%, diikuti oleh kombinasi
anion resin + arang aktif, tawas + arang
aktif, sodium + zeolit, dan tawas + zeolit
menurunkan konsentrasi Cr lebih dari 70
% yaitu berturut-turut: 97, 81, 78, dan
77 % (Tabel 1). Kombinasi anion resin +
zeolit selain dapat meningkatkan KTK juga
menambah luas permukaan sehingga daya
sorpsinya juga meningkat.
Adsorben silikat (zeolit) sangat efektif jika
dikombinasi dengan bahan koagulan lainnya.
Hasil penelitian serupa dengan penelitian Li
et al. (14) yang melaporkan bahwa penggunaan
adsorben silikat dan koagulan tawas efektif
menurunkan konsentrasi logam berat Pb dan
Cr hingga mencapai 99%, demikian juga
Halimoon dan Yin (15) juga melaporkan bahwa
penggunaan adsorben zeolit dan penambahan
koagulan tawas mampu menurunkan logam
berat Pb, Cu, Cd, dan Cr hingga lebih dari 50%
pada limbah cair dari industri tekstil.
Hasil uji beda nyata jujur (BNJ) pada taraf
5% menunjukkan bahwa bahan koagulan
dan adsorben masing-masing sangat nyata
dan nyata dalam menurunkan Cr limbah cair
electroplating (Tabel 2). Selanjutnya analisis
sidik ragam interaksi kedua faktor tersebut
tidak berpengaruh nyata terhadap variabel
yang diuji. Hal ini menunjukkan bahwa
perlakuan koagulan dan adsorben masingmasing memberikan respon positif terhadap
persentase penurunan Cr.
Koagulan dan kombinasinya dengan adsorben
mampu menurunkan konsentrasi Cr dalam
limbah cair electroplating hingga di bawah
Tabel 2. Hasil Analisis Sidik Ragam Pengaruh Koagulan, Adsorben, dan Kombinasinya Terhadap
Cr, pH, dan TSS Limbah Cair Electroplating
* = nyata pada taraf 5%, ** = sangat nyata pada taraf 1%, dan tn=tidak nyata
83
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 79 - 88
ambang batas maksimumnya (Gambar 1).
Anion resin efektif dalam menurunkan
konsentrasi Cr limbah cair hingga 0,11 ppm,
konsentrasi ini berada di bawah ambang
batas maksimum yang ditetapkan oleh
Kepmen LH No. 51/MENLH/10/1995 yaitu
0,5 ppm. Kombinasi anion resin+zeolit dan
anion resin+arang aktif mampu menurunkan
konsentrasi Cr air berturut-turut hingga 0,09
dan 0,12 ppm.
Hasil analisis kandungan Cr dalam limbah
cair setelah perlakuan adsorben tunggal
menunjukkan bahwa zeolit lebih baik dalam
menurunkan Cr dibanding arang aktif. Zeolit
mampu menurunkan kandungan Cr dalam
limbah hingga 71%, sedangkan arang aktif
hanya mampu menurunkan Cr sebesar 58%.
Zeolit efektif untuk memisahkan partikel
bermuatan negatif seperti Cr, Fe, Pb, Cd,
dan Zn dari limbah cair (16) sedangkan
karbon aktif efektif untuk memisahkan
partikel-partikel organik (17). Selanjutnya hasil
analisis kandungan Cr limbah cair setelah
perlakuan kombinasi adsorben dan koagulan
menunjukkan bahwa kombinasi anion resin
+ zeolit dan anion resin + arang aktif paling
baik dalam menurunkan Cr dibanding lainnya.
Kombinasi anion resin + zeolit dan anion resin
+ arang aktif mampu menurunkan kandungan
Cr dalam air berturut-turut hingga 97% dan
98%. Sementara kombinasi sodium bisulfat +
arang aktif, tawas + zeolit, sodium bisulfat +
zeolit dan tawas + arang aktif hanya mampu
menurunkan Cr berturut-turut 54%, 77%, 78%
dan 81%.
pH, TSS dan TDS
Pengukuran setelah proses koagulasi dan
flokulasi menunjukkan bahwa suhu air
Gambar 1. Pengaruh Koagulan, Adsorben, dan Kombinasi Koagulan-Adsorben Terhadap Konsentrasi Cr Limbah
Cair Electroplating
84
Ratih Artanti, Dedi Nursyamsi... : Penurunan Konsentrasi Kromium (Cr) dalam Limbah Cair Electroplating....
berkisar antara 28,4-29,5 oC atau berada pada
suhu normal. Nilai keasaman (pH) air setelah
perlakuan berkisar antara 3,8-8,4. Pengaruh
koagulan, adsorben, dan kombinasinya
terhadap pH limbah cair electroplating
disajikan pada Gambar 2. Gambar tersebut
menunjukkan bahwa tawas nyata menurunkan
pH limbah cair dari sekitar pH 7 (netral)
menjadi pH 3,9 (asam), sedangkan sodium
tidak nyata. Adsorben yaitu arang aktif dan
zeolit tidak berpengaruh nyata terhadap
variabel pH limbah cair. Kombinasi tawas
+ arang aktif dan tawas + zeolit nyata
menurunkan pH limbah cair.
Hasil analisis sidik ragam menunjukkan
bahwa koagulan berpengaruh nyata (P<0,05)
terhadap pH limbah cair sedangkan adsorben
dan kombinasinya dengan koagulan tidak
berpengaruh nyata, dengan demikian maka
penggunaan tawas untuk pengolahan atau
remediasi limbah cair ini perlu hati-hati, karena
meskipun efektif menurunkan konsentrasi Cr
limbah cair tapi juga dapat meningkatkan
kemasaman. Tawas merupakan senyawa
garam yang bersifat asam (Al2SO4) karena
berasal dari basa lemah (Al(OH)3) dan asam
kuat (H2SO4). Penggunaan bahan lainnya
seperti sodium bisulfat, anion resin, arang
aktif dan zeolit relatif aman karena tidak
berpengaruh nyata terhadap pH limbah cair.
Hasil pengukuran TSS limbah cair setelah
proses koagulasi dan flokulasi berkisar antara
33-230 mg/l. Penggunaan koagulan sodium
bisulfat dan anion resin masing-masing nyata
Gambar 2. Pengaruh Koagulan, Adsorben, dan Kombinasi Koagulan-Adsorben Terhadap pH Limbah Cair
Electroplating
85
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 79 - 88
meningkatkan TSS limbah cair, sedangkan
tawas nyata menurunkan TSS limbah cair
(P<0,05). Penggunaan adsorben arang aktif
dan zeolit tidak berpengaruh nyata terhadap
TSS limbah cair. Selanjutnya kombinasi
tawas + zeolit, anion resin + arang aktif,
dan anion resin + zeolit nyata meningkatkan
TSS limbah cair (Gambar 3). Hasil analisis
sidik ragam menunjukkan bahwa bahan
koagulan berpengaruh sangat nyata terdap TSS
limbah cair, sedangkan bahan adsorben dan
kombinasinya dengan bahan koagulan tidak
berpengaruh nyata (Tabel 2). Penggunaan
sodium bisulfat, anion resin, dan zeolit perlu
hati-hati juga karena dapat meningkatkan TSS
limbah cair.
tawas masing-masing nyata meningkatkan
TDS limbah cair, sedangkan anion resin
tidak nyata. Penggunaan adsorben arang
aktif nyata meningkatkan TDS limbah cair,
sedangkan zeolit tidak nyata. Selanjutnya
kombinasi antara sodium bisulfat + arang
aktif, sodium bisulfat + zeolit, tawas + arang
aktif, dan tawas + zeolit nyata meningkatkan
TDS limbah cair (Gambar 4). Perlakuan
sodium bisulfat menghasilkan nilai TDS
paling tinggi dibandingkan perlakuan lainnya.
Tetapi nilai ini masih jauh di bawah batas
maksimum yang ditetapkan sebagai limbah
cair industri menurut Kepmen LH No. 51/
MENLH/10/1995, yaitu 2.000 mg/l.
Hasil pengukuran TDS setelah proses
koagulasi dan adsorpsi menunjukkan bahwa
TDS limbah cair berkisar antara 18-374 mg/l.
Penggunaan koagulan sodium bisulfat dan
KESIMPULAN
Semua bahan koagulan (sodium bisulfat,
tawas, dan anion resin) yang diujikan mampu
Gambar 3. Pengaruh Koagulan, Adsorben, dan Kombinasi Koagulan-Adsorben Terhadap TSS Limbah Cair
Electroplating
86
Ratih Artanti, Dedi Nursyamsi... : Penurunan Konsentrasi Kromium (Cr) dalam Limbah Cair Electroplating....
Gambar 4. Pengaruh Koagulan, Adsorben, dan Kombinasi Koagulan-Adsorben Terhadap TDS Limbah Cair
Electroplating
menurunkan konsentrasi Cr limbah cair
electroplating lebih dari 50% (53-97%).
Kombinasi koagulan dan absorben menurunkan
konsentrasi Cr cair electroplating pada nilai
rentang 94-98%.
Kombinasi koagulan dan absorben antara
anion resin + arang aktif dan anion resin +
zeolit berfungsi ganda, selain menurunkan
kadar Cr juga menurunkan TDS limbah cair
electroplating.
DAFTAR PUSTAKA
1. Mulyadi, S.Y. Jatmiko dan A.N.
Ardiwinata. 2007. Pencemaran
Limbah Industri di Lahan Pertanian
dan Teknologi Penanggulangannya
Hal. 130-192 dalam A.M. Fagi, E.
Pasandaran dan U. Kurnia (Eds).
Pengelolaan Lingkungan Pertanian
Menuju Mekanisme Pembangunan
Bersih. Pati: Balai Penelitian
Lingkungan Pertanian, Badan Penelitian
dan Pengembangan Pertanian.
2. Lubis. 2002. Ancaman Logam Berat
Menjelang Musim Hujan. Rangkuman
Analisis. Sinar Harapan Bekerjasama
dengan Lingkar-324 dan Environmental
Empowering Forum (EEFOR).
3. Nordberg, G., B.A. Fowler, M.
Nordberg, and L. Friberg. 2007.
Handbook on The Ttoxicology of
Metals. Copenhagen: Academic Press.
87
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 79 - 88
4. Markon. 2006. Hexavalent Chrome
Waste Teatment. http://www.sensorex.
com/docs /AppNoteChromeWaste.pdf.
Diakses tanggal 10 Oktober 2011.
5. Bansal, R.C. and M. Goyal. 2005.
Activated Carbon Adsorption. Boca
Raton: CRC Press, Publ.
6. Sembiring, M.T., dan T.S. Sinaga.
2003. Arang Aktif Pengenalan dan
Proses Pembuatannya. USU digital
library.
7. Subadra, I., B. Setiaji, I. Tahir. 2005.
Activated Carbon Production from
Coconut Shell with (NH 4 )HCO 3
Activator as an Adsorbent In Virgin
Coconut Oil Purification. Prosiding
Seminar Nasional DIES ke 50 FMIPA
UGM. 1-8.
8. Flanigen, M., R.W. Broach, and S.T.
Wilson. 2010. Molecular Sieves and
Zeolites. Page 1-26 in S. Kulprathipanja
ed. Zeolites in Industrial Separation
and Catalysis. Wiley-VCH Verlag
GmbH & Co. KGaA, Weinheim,
Glasgow.
9. Ulfah, E.M., F.A. Yasnur, dan Istadi.
2006. Optimasi Pembuatan Katalis
Zeolit X dari Tawas, NaOH dan Water
Glass dengan Response Surface
Methodology. Bulletin of Chemical
Reaction Engineering & Catalysis.
1(3): 26-32.
10.Hartoyo, 1983. Pemanfaatan Limbah
Kayu untuk Briket Arang. Prosiding
Seminar Pemanfaatan Energi Biomass.
Puslitbang Hasil Hutan.
88
11.Hariani, P.L., N. Hidayati, dan M.
Oktaria. 2009. Penurunan Konsentrasi
Cr(VI) Dalam Air dengan Koagulan
FeSO4. Jurnal Penelitian Sains. Jurnal
Penelitian Sains, Vol. 12 2(C) 12208.
12.Bilgen, M. 2009. Wrinkle Recovery for
Cellulosic Fabric by Means of Ionic
Crosslinking. Journal of Industrial
Textiles. January 2009 39: 57-80.
13.(Al-Jabri. 2008. Kajian Metode
Penetapan Kapasitas Tukar Kation
Zeolit sebagai Pembenah Tanah Untuk
Lahan Pertanian Terdegradasi. Jurnal
Standardisasi. Vol. 10 No.2 Tahun
2008. Badan Standardisasi Nasional.
14.Li, F.T., X.Li, B.R. Zhang, and Q.H.
Ouyang. 2004. Removal of Heavy
Metals in Effluent by Adsorption and
Coagulation. Chinese Chemical Letters
15: 83-86.
15.Halimoon, N., and R.G.S. Yin. 2010.
Removal of Heavy Metals from Textile
Wastewater using Zeolite. Environment
Asia 3: 124-130.
16.Wingenfelder, U., C. Hansen, G. Furrer
and R. Schulin. 2005. Removal of
Heavy Metals from Mine Waters by
Natural Zeolites. Environ. Sci. Technol.
39: 4606-4613.
17.Chiang, C.C. and K. Megonnell,
2005. Ion Exchange Technologies for
Perchlorate Removal from Drinking
Water are Evolving. http://www.
calgoncarbon.com/ion_exchange/
documents/PerchlorateWhitePaper_
CANV.pdf. Diakses tanggal 10 Oktober
2011.
Harsojo dan Sofnie M.Chairul : Kandungan Mikroba Patogen, Residu Insektisida Organofosfat ......
KANDUNGAN MIKROBA PATOGEN, RESIDU INSEKTISIDA
ORGANOFOSFAT DAN LOGAM BERAT DALAM SAYURAN
Harsojo dan Sofnie M.Chairul
(Diterima tanggal: 2-Juni-2011; Disetujui tangal: 2-November-2011)
ABSTRACT
The aim of this experiment is to know the pathogenic microbes, pesticide residue and heavy metals in raw
vegetables (Lalab).The raw vegetables which used are string bean (Vigna sinensis), cabbage (Brassica oleraceae),
cucumber (Cucumis sativa), and oregano (Ocimum basilicum L.). Those vegetables bought at traditional market
and supermarket. Parameter measured are Salmonella contamination, total number of aerobic bacteria, total
amount of coliform, and Staphylococcus. Another parameter are the pesticide residue and concentration level of
lead,mercury and cadmium. Result of research shows the total aerob bacteria was in the range 3.50 x 104 and 3.70
x 107 cfu/g. The total coliform bacteria, and Staphylococcus in vegetables were in the range 0 and 1.29 x 107 ; 0 and
1.2.9 x 105 cfu/g, respectively. No Salmonella was detected in all samples observed. Diazinon insecticide residue
in string bean has exceeded in the normal level. The concentration of heavy metals were under allowable limit.
Keywords : vegetable, bacteria, insecticide residue and heavy metals.
ABSTRAK
Tujuan penelitan ini ialah untuk mengetahui kandungan mikroba, residu pestisida dan logam berat yang terkandung
dalam sayuran lalab. Sayuran yang diteliti terdiri dari kacang panjang (Vigna sinensis), kUBIS (Brassica oleraceae),
ketimun (Cucumis sativa) dan kemangi (Ocimum basilicum L.). Sayuran yang dibeli dari pasar tradisional maupun
swalayan ditanam pada media yang sesuai dengan parameter yang diamati. Parameter mikroba yang diamati ialah
jumlah mikroba, koliform dan bakteri Staphylococcus serta kemungkinan adanya Salmonella. Disamping itu juga
diamati residu pestisida dan kandungan logam berat seperti Pb, Hg dan Cd. Hasil penelitian menunjukkan kandungan bakteri aerob berkisar antara 3,50 x 104 dan 3,70 x 107 cfu/g, untuk bakteri koli berkisar antara 0 hingga
1,49 x 107 cfu/g sedang untuk Staphylococcus berkisar antara 0 hingga 1,29 x 105 cfu/g. Pada semua sayuran yang
diteliti tidak ditemukan adanya Salmonella. Sayur kacang panjang pada lokasi III mengandung residu insektisida
diazinon yang telah melebihi ambang batas. Logam berat yang diteliti pada semua sayuran masih dibawah ambang
batas yang diizinkan.
Kata kunci: sayuran, bakteri, residu insektisida dan logam berat
PENDAHULUAN
Kasus keracunan makanan yang disebabkan
adanya bakteri patogen di dalam bahan
pangan dengan menimbulkan banyak korban
yang meninggal dan ratusan orang yang
perlu dirawat di rumah sakit sering terjadi di
Indonesia. Adanya kasus keracunan makanan
yang menelan banyak korban kurang
mendapat perhatian yang serius mengenai
penyebab keracunan pangan olahan non
daging maupun pangan yang terbuat dari
bahan dasar daging. Di Indonesia kasus-kasus
penyakit asal pangan, belum lengkap datanya,
oleh karena itu kasus keracunan pangan
disebut fenomena gunung es karena pangan
dikonsumsi setidaknya tiga kali sehari (1,2,3).
Pada tahun 1997-2000 terjadi 65 Kejadian
Luar Biasa (KLB) yang terdiri dari 7067 kasus
dan 15 orang diantaranya meninggal. Pada
1
Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi, BATAN Jakarta, Jl. Pasar Jumat Keb. Lama Jakarta Selatan 12070, Telp. (021)7690709 Fax.
(021) 7691607, Email: [email protected]
89
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 89 - 96
tahun 2002 – 2003 terjadi lebih dari 10 kasus
dan 1000 orang meninggal (3). Di Amerika,
kasus keracunan makanan yang disebabkan
oleh produk segar meningkat setiap
tahunnya. Penyebab keracunan makanan
yang mencakup beragam buah dan sayuran
adalah bakteri Salmonella dan Escherichia
coli 0157:H7 (3). Bakteri ini dianggap sebagai
suatu agen infeksi karena bersifat toksigenik
dan sangat berguna sebagai indikator
kontaminasi fekal (4). Bakteri ini bersumber
dari tanah, air, manusia, hewan peliharaan
(kucing, babi, sapi, unggas) dan sumber
lainnya (2). Menurut Ratih (1), di negara maju
yang mempunyai sanitasi sangat tinggi masih
dilaporkan bakteri patogen sebagai penyebab
utama kasus penyakit asal pangan. Indonesia
sebagai negara berkembang yang sanitasinya
masih dibawah negara maju, kemungkinan
besar patogen asal pangan (foodborne
pathogen) akan mendominasi. Di Indonesia
banyak kasus diare ringan tidak dilaporkan,
bahkan oleh sekelompok masyarakat diare
dianggap bukan sebagai penyakit dan mereka
akan mengobati sendiri. Padahal diare dapat
berakibat fatal, misalnya tifus, kolera dan
lain sebagainya. Beberapa bakteri patogen
dapat menimbulkan penyakit di organ tubuh
lainnya disamping saluran pencernaan.
Beberapa contoh penyakit yang disebabkan
oleh bakteri patogen asal pangan ialah gagal
ginjal, keguguran kandungan, dan kematian
bayi lahir (stillbirth).
Hasil penelitian terdahulu (5) berhasil
mengisolasi dan mengiden-tifikasi Salmonella dalam daging ayam. Salmonella yang
ditemukan dalam daging ayam sebanyak
6 serotipe yaitu S. schwarzengrund, S.
kentucky, S. anatum, S. agona, S. hadar dan
90
S. typhimurium. Selain dari sampel ayam,
Salmonella juga ditemukan pada daging sapi
dan babi (6,7). Bakteri patogen Salmonella
yang juga berbahaya dan pernah diisolasi
oleh Andini dkk(8) ialah Listeria monocytogenes dan ditemukan pada daging sapi,
ayam dan babi. Bakteri ini dapat hidup dan
berkembang biak pada suhu rendah 4oC.
Nilai D10 Salmonella bervariasi antara 0,5 –
1,0 kGy, sedang L. monocytogenes bervariasi
antara 1,1 – 1,5 kGy(9). Hasil penelitian
Effendi dan Arvina yang dikutip dari
Iwantoro(3) mendapatkan hampir semua jenis
sayuran lokal mengandung residu pestisida
dan beberapa diantaranya mengandung lebih
dari satu jenis. Hasil uji Lab. Departemen
Pertanian pada tahun 2003, residu pestisida
pada sayuran lokal dibawah Batas Maksimum
Residu (BMR). Menurut Enie(2), penyakit
yang disebabkan oleh makanan selain bakteri
adalah cemaran logam berat, pestisida dan
bahaya kimia lainnya. Pengaruh pencemaran
lingkungan pada kualitas dan keamanan
pangan telah lama diteliti diberbagai kawasan
di dunia termasuk Indonesia. Telah diketahui
bahwa kandungan logam berat seperti air
raksa (Hg), kadmium (Cd), timbal (Pb) dan
lain-lain dapat merusak reproduksi, anemi
dan lain-lain (10,11).
Tujuan penelian ini untuk mengetahui
kontaminasi bakteri seperti koliform,
Salmonella,
Staphylococcus,
residu
insektisida organofosfat dan kandungan
logam berat yang terkandung dalam sayuran
yang dijual di pasar tradisional dan swalayan.
BAHAN DAN METODE
Bahan. Sayuran yang digunakan pada
penelitian ini dibeli dari pasar tradisional
Harsojo dan Sofnie M.Chairul : Kandungan Mikroba Patogen, Residu Insektisida Organofosfat ......
maupun swalayan di Jakarta. Jumlah sampel
yang diteliti setiap kali pengambilan contoh
adalah sebanyak 3 kali.Penentuan Jumlah
Total Bakteri. Penentuan jumlah total bakteri
dilakukan dengan cara menimbang sampel
sebanyak 25 g kemudian dicampur dengan
225 ml air pepton steril dan selanjutnya
dilakukan pengenceran bertingkat. Sejumlah
0,1 ml larutan suspensi ditanam dalam media
lempeng cawan petri yang berisi Agar Nutrien
(Oxoid) dan dieram pada suhu kamar selama
24-48 jam. Penentuan Jumlah Bakteri Koli.
Penentuan jumlah bakteri koli dilakukan
seperti pada penentuan jumlah total bakteri.
Media yang digunakan ialah Agar Mac
Conkey (Oxoid) dan dieram pada suhu 37o C
selama 24-48 jam. Penentuan Jumlah Bakteri
Staphylococcus. Penentuan jumlah bakteri
Staphylococcus dilakukan seperti pada
penentuan jumlah total bakteri. Media yang
digunakan ialah Baird Parker Agar (Oxoid)
dan dieram pada suhu 37o C selama 24-48
jam. Pemeriksaan Salmonella. Pemeriksaan
Salmonella dilakukan dengan cara sampel
ditimbang sebanyak 25 g kemudian ditanam
dalam media pengaya dan dieram pada suhu
37o C selama 24 jam dan selanjutnya ditanam
pada media selektif yang dieram pada suhu
37o C selama 48 jam. Koloni tersangka
diidentifikasi secara mikrobiologi dan
biokimia ke arah Salmonella dan dilanjutkan
dengan uji serologi untuk ditentukan serotipe
seperti pada prosedur yang dilakukan oleh
Andini dkk (2) dan Sri Poernomo (12).
Penentuan Residu Pestisida. Penentuan residu
pestisida dilakukan seperti pada prosedur
penelitian Sofnie (13). Penentuan Logam
Berat. Penentuan logam berat dilakukan
seperti pada penelitian Harsojo dkk (14).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kesadaran masyarakat akan keamanan
pangan perlu ditunjang dengan pe-mahaman
akan sanitasi sehingga pengolahan sayuran
ditingkat rumah tangga akan lebih aman yang
memenuhi syarat kesehatan. Membiasakan
meng-konsumsi sayuran mentah sebagai
lalap masih mempunyai resiko yang
cukup berbahaya yaitu dengan tingginya
pencemaran mikroba yang ditemukan pada
sayuran lalap.
Hal ini dapat terlihat pada Tabel 1. Pada Tabel
tersebut disajikan jumlah total bakteri aerob
tertinggi yang didapatkan masing-masing
pada kacang panjang, dan kubis untuk lokasi
I, dan II maupun III.
Pada Tabel 1 terlihat jumlah bakteri aerob
tertinggi untuk kacang panjang didapatkan
pada lokasi I yaitu 3,70 x 107 cfu/g, sedang
terendah didapatkan di lokasi III yaitu 8,40 x
104 cfu/g. Pada ketimun jumlah bakteri aerob
tertinggi didapatkan pada lokasi II yaitu 7,00
Table 1. Total bakteri aerob pada beberapa macam sayuran (cfu/g)
Sampel
Lokasi
I
II
III
Kacang panjang
3,70 x 107
9,00 x 105
8,40 x 104
Ketimun
3,50 x 104
7,00 x 105
2,27 x 105
Kubis
4,00 x 105
2,88 x 107
1,87 x 106
Kemangi
1,15 x 107
2,45 x 107
4,90 x 107
91
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 89 - 96
x 105 cfu/g, dan terendah didapatkan pada
lokasi I yaitu 3,50 x 104 cfu/g. Sayuran kubis
jumlah bakteri aerob tertinggi didapatkan
pada lokasi II yaitu 2,88 x 107 cfu/g dan
terendah di lokasi I yaitu 4,00 x 105 cfu/g.
Jumlah bakteri aerob tertinggi pada kemangi
didapatkan pada lokasi III yaitu 4,90 x
107 cfu/g dan terendah didapatkan pada
lokasi I yaitu 1,15 x 107 cfu/g. Tingginya
kontaminasi bakteri aerob pada sayuran
lalap mungkin berasal dari tempat sayuran
tersebut ditanam. Selama penanaman air
siraman yang digunakan mungkin berasal
dari air yang telah tercemar kemudian setelah
dipanen sayuran tersebut masih disiram
supaya tampak segar. Selanjutnya selama
pengangkutan ke pasar dan tempat penjualan
sayur kurang memperhatikan sanitasi tempat
penyimpanan. Umumnya petani maupun
pedagang belum banyak yang menerapkan
Sistem Manajemen Keamanan Pangan.
Pada Tabel 2 disajikan jumlah bakteri koli
pada beberapa macam sayuran lalab dari
beberapa lokasi. Kandungan bakteri koli
tertinggi didapatkan pada sayuran berupa
kacang panjang dan kemangi pada lokasi I,
sedang pada lokasi II adalah kemangi. Pada
Lokasi III kandungan bakteri koli tertinggi
juga didapatkan pada kemangi.
Pada lokasi III tidak ditemukan bakteri koli
pada kacang panjang, sedang pada lokasi
lainnya (I dan II) ditemukan bakteri koli
masing-masing dengan jumlah 1,49 x 107 dan
1,11 x 105 cfu/g. Pada ketimun kontaminasi
bakteri koli terendah didaptkan pada lokasi
I yaitu 1,06 x 104 cfu/g dan tertinggi pada
lokasi II yaitu 1,72 x 105 cfu/g. Bakteri
koli tidak ditemukan untuk sayuran kubis
pada lokasi III, akan tetapi pada lokasi I
dan II ditemukan bakteri koli yaitu masingmasing 6,50 x 104 dan 3,40 x 106 cfu/g. Pada
kemangi pertumbuhan bakteri koli terendah
ditemukan pada lokasi I yaitu 1,43 x 106
cfu/g dan tertinggi didapatkan pada lokasi
Table 2. Total bakteri koli pada beberapa macam sayuran (cfu/g)
Sampel
Lokasi
I
II
Kacang panjang
1,49 x 107
1,11 x 105
Ketimun
1,06 x 104
1,72 x 105
Kubis
6,50 x 104
3,40 x 106
Kemangi
1,43 x 106
9,30 x 106
III
7,10 x 104
9,20 x 106
( -) = tidak tumbuh
Table 3. Total Staphylococcus pada beberapa macam sayuran (cfu/g)
Sampel
Kacang panjang
Ketimun
I
II
III
1,50 x 104
8,50 x 103
11,0 x 102
3,00 x 103
3,20 x 103
-
Kubis
2,20 x 103
2,00 x 105
3,00 x 102
Kemangi
4,00 x 104
7,80 x 104
1,29 x 105
(-) = tidak ada pertumbuhan.
92
Lokasi
Harsojo dan Sofnie M.Chairul : Kandungan Mikroba Patogen, Residu Insektisida Organofosfat ......
II yaitu 9,30 x 106 cfu/g. Tingginya cemaran
bakteri koli mungkin karena air yang
digunakan untuk menyiram tanaman tersebut
telah tercemar bakteri koli atau kemungkinan
sumber air tersebut terlalu dekat septic
tank. Jumlah bakteri Staphylococcus pada
beberapa macam sayuran disajikan pada
Tabel 3. Pada Tabel 3 terlihat bahwa untuk
lokasi I kandungan Staphylococcus tertinggi
didapatkan pada kacang panjang. Pada lokasi
II kandungan tertinggi didapatkan pada kubis
untuk lokasi III didapatkan pada kemangi.
Pada semua sayuran yang diteliti dari lokasi
I, II dan III tidak ditemukan adanya bakteri
Salmonella. Tabel 4 menyajikan residu
insektisida dalam sayuran. Pada Tabel
tersebut terlihat secara umum di lokasi I,
II maupun III hampir semua sayuran tidak
mengandung residu insektisida. Akan tetapi
pada sayuran kacang panjang yang berasal
dari lokasi III ditemukan adanya residu
insektisida diazinon. Adanya residu tersebut
kemungkinan berasal dari air yang digunakan
untuk menyiram sayuran yang telah
terkontaminasi insektisida. Kemungkinan
lainnya adalah petani juga menggunakan
insektisida untuk menjaga sayurannya tidak
diserang hama. Residu insektisida diazinon
yang terkandung dalam kacang panjang telah
melebihi ambang batas yang diizinkan.
Unsur-unsur logam berat sampai pada tingkat
konsentrasi tertentu masih dibutuhkan sebagai
mikro elemen dalam proses metabolisme dan
bila kekurangan logam berat akan terjadi
defisiensi (15). Menurut Hutagalung (15),
toksisitas logam berat dipengaruhi oleh pH,
Table 4. Residu insektisida organophosphat pada beberapa macam sayuran (ppm).
93
Ecolab Vol. 5 No. 2 Juli 2011: 89 - 96
Table 5. Kandungan logam berat pada beberapa macam sayuran(ppm)
Sampel
Lokasi
Pb
Hg
Cd
Kacang panjang
-
0,014
0,022
Ketimun
-
0,028
0,023
Kubis
-
0,019
0,021
Kemangi
-
0,026
0,053
(-) = tidak terdeteksi.
suhu, efek sinergetik dari beberapa logam.
Unsur logam berat tersebut dapat
masuk ke dalam tubuh melalui ransum
makanan. Logam berat air raksa (Hg)
dan turunannya sangat beracun dan dapat
terakumulasi sehingga dapat merusak atau
menstimulasi sistim enzimatik.
Tabel 5 menyajikan kandungan logam berat
pada beberapa macam sayuran. Kandungan
timah hitam tidak didapatkan pada semua
macam sayuran yang diperiksa. Timah hitam
tersebut cukup berbahaya bila di dalam
makanan/sayuran melebihi ambang batas
karena dapat mengganggu sistem reproduksi
juga bersifat neurotoksin (beracun terhadap
saraf). Pada anak-anak akan menyebabkan
turunnya tingkat kecerdasan. Disamping itu
dapat meningkatkan kasus infeksi saluran
pernafasan atas, tekanan darah, memicu
serangan jantung, merusak ginjal dan
pada akhirnya menimbulkan kematian (16).
Kandungan raksa pada sayuran bervariasi
antara 0,014 dan 0,028 ppm. Kandungan
raksa tertinggi didapatkan pada ketimun dan
terendah pada kacang panjang. Dampak dari
logam berat raksa akan menyebabkan berat
badan lahir rendah dan meningkatkan angka
kematian bayi, serta efek teratogenik berupa
kerusakan khromosom (10). Kandungan
94
kadmium pada sayuran bervariasi antara
0,021 dan 0,053 ppm. Kandungan kadmium
tertinggi didapatkan pada kemangi dan
terendah didapatkan pada kubis. Dampak
dari kandungan kadmium yang melebihi
ambang batas adalah dapat menimbulkan
kanker prostat(10). Tingginya kandungan
logam berat dalam sayuran kemungkinan
berasal dari pupuk yang digunakan, tanah
pertanian tempat sayuran ditanam dan air
yang digunakan untuk menyiram tanaman.
Variasi kandungan logam berat pada
sayuran dimungkinkan juga karena tempat
penanaman sayur berada di berbagai tanah
pertanian. Walaupun demikian logam berat
air raksa dan kadmium pada semua macam
sayuran masih di bawah ambang batas yang
diizinkan.
KESIMPULAN
- Sayuran yang dijual di lokasi I dan II
mengandung jumlah bakteri aerob dan
bakteri koli tertinggi dibandingkan
dengan lokasi III.
- Kacang panjang di lokasi III tidak
memenuhi persyaratan ambang batas
residu insektisida yang diizinkan.
- Kandungan logam berat pada sayuran
masih di bawah ambang batas yang
diizinkan.
Harsojo dan Sofnie M.Chairul : Kandungan Mikroba Patogen, Residu Insektisida Organofosfat ......
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih penulis ucapkan kepada
Dra. Suwirma S., sdr. Anastasia S.D., sdr.
Maryoto dan sdr. Elida Djabir atas bantuannya
sehingga penelitian ini dapat berjalan dengan
lancar.
DAFTAR PUSTAKA
1. R.D., Hariyadi. 2002. Keracunan
pangan tak hanya sebabkan diare,
Harian Kompas, 15 Desember. 32.
2. A.B. Enie. 2003. Mikrobiologi
pangan, standar pangan dan keamanan
pangan dalam
menghadapi era
perdagangan global, dibawakan pada
“DIPA-OXOID
Microbiology
Seminar, Jakarta, 21 Oktober.
3. S., Iwantoro. 2004. Kebijakan sertifikasi
mutu dan keamanan pangan segar,
dibawakan pada Workshop Nasional
Tuntutan pasar Global, Kredibilitas
Laboratorium Uji dan Sertifikasi,
Jakarta, 16 September.
4. Sri Poernomo, 1995. Standar higiene
dan keamanan pangan, Bahan Penataran
Manajemen Usaha Jasa Boga di IPB,
Bogor.
5. L.S. Andini, Harsojo, Anastasia, S.D. dan
Maha, M. 1994. Isolasi dan identifikasi
Salmonella dari daging ayam segar, Ris.
APISORA PAIR-BATAN, 165-171.
6. L.S. Andini, Harsojo, dan Rosalina,
S.H. 1995. Dekontaminasi bakteri
patogen Salmonella dengan iradiasi
gamma, Pros. Sem. Nas. Peternakan dan
Veteriner, Bogor, 897-902
7. Harsojo, Erma, Andini, L.S., dan
Rosalina, S.H. 1997. Eliminasi bakteri
Salmonella dan koli pada daging dan
jerohan dan dekon-taminasinya dengan
iradiasi gamma, Pros. Sem. Nas. Biol.
XV, UNILA Lampung, 1580-1584.
8. L.S. Andini, Harsojo, dan Rosalina,
S.H.. 1998.
Kemampuan hidup
Listeria onocytogenes yang diisolasi
dari bahan pangan asal ternak terhadap
iradiasi gamma, Pros. Sem. Hasil-Hasil
Penelitian Veteriner, 95-102.
9. L.S. Andini. 1995. Pertumbuhan
optimal bakteri patogen Salmonella
dan dekontami
nasinya pada
daging ayam dengan iradiasi gamma,
Presentasi Ilmiah Jabatan
Peneliti
PAIR-BATAN.
10.Anonim. 1998. Pencemaran bisa
merusak reproduksi, Harian KOMPAS
21 Desember 20.
11.Darmono. 1995. Logam dalam sistem
biologi makhluk hidup, Penerbit Univ.
Indonesia.
12.Sri Poernomo. 1994. Salmonella pada
ayam di rumah potong dan lingkungannya
di Wilayah Jakarta dan sekitarnya,
Sem. Nas. Teknologi Veteriner untuk
Meningkatkan
Kesehatan Hewan
dan Pengamanan Bahan Pangan Asal
Ternak, Balitvet, Bogor, 338-345.
12.C.M. Sofnie, 2006. Pengaruh pencucian dan pemasakan terhadap residu
insektisida
klorpirifos pada wortel
(Daucus carota L.), Gakuryoku XII 1,
26-30.
13.Harsojo, Andini L.S., Rosalina S.H. dan
Suwirma S. 2000. Limbah agroindustri
dan peternakan ayam sebagai pakan
tambahan ikan nila, Ris. Pertemuan
Ilmiah Penelitian dan Pengembangan
Teknologi Isotop dan Radiasi, BATAN,
Puslitbang Tekonologi dan Radiasi, 175180.
14.H.P. Hutagalung. 1991. Pencemaran laut
oleh logam berat dan petunjuk praktek
logam berat, Bahan Kursus Pemantauan
Pencemaran Laut IV LIPI UNESCOUNDP, Jakarta 15 Februari – 21 Maret.
15.Anonim, 2000. Timah hitam memang
berbahaya, Harian KOMPAS 27 Februari
95
Suplemen
UCAPAN TERIMA KASIH
Dewan Redaksi Mengucapkan terima kasih kepada:
1. Prof. Dr. RTM. Sutamihardja
2. Dr. Ir. Ning Purnomohadi,MS
3. Ir. Isa Karmisa Ardiputera
4. Dr. Yanni Sudiyani
Sebagai Mitra Bestari atas kesediaannya melakukan review pada Jurnal Ecolab Volume 5,
Nomor 1, Januari 2011.
Januari 2011
Dewan Redaksi
Ecolab Jurnal Kualitas Lingkungan Hidup
96