ISSN No. 1978-3787 Media Bina Ilmiah 1 AQUATIC PLANT TREATMENT TANAMAN PAKU AIR AZOLLA PINNATA TERHADAP PENURUNAN KADAR AMONIAK PADA AIR LIMBAH INDUSTRI TAHU DI KELURAHAN KEKALIK KECAMATAN SEKARBELA NUSA TENGGARA BARAT Oleh : Zainal Fikri Politeknik Kesehatan Kementerian Kesehatan Mataram Jurusan Analis Kesehatan Mataram Abstrak: Limbah tahu merupakan salah satu faktor penyebab terjadinya penurunan kualitas air, terutama karena produk yang dihasilkan dari limbah tahu yang merupakan hasil oksidasi bahan organik secara mikrobiologis menghasilkan zat kimia berbahaya seperti Amoniak pada limbah tahu yang dihasilkan oleh Industri Tahu di daerah Kekalik Kota Mataram Nusa Tenggara Barat. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui potensi Aquatic Plant Treatment menggunakan tanaman paku air Azolla pinnata terhadap penurunan kadar Amoniak pada air limbah industri tahu di Kelurahan Kekalik Kecamatan Sekarbela, Nusa Tenggara Barat. Jenis penelitian ini pra eksperiment dengan rancangan the one group pretest-postest design, jumlah sampel yang digunakan 15 industri tahu , variabel bebas tanaman paku air Azolla pinata dan variabel terikatnya kadar Amonia. Hasil penelitian ini adalah Kadar rata – rata amoniak sebelum (1.73mg/l) dan setelah (0.786 mg/l) penambahan Aquatic Plant Treatment Menggunakan Tanaman Paku Air Azolla pinnata, terdapat penurunan kadar amoniak sebesar 0.944 mg/dl (54.56 %). Terdapat penurunan kadar amoniak sebelum dan setelah penambahan Aquatic Plant Treatment Menggunakan Tanaman Paku Air Azolla pinnata, hal ini di buktikan dari hasil uji statistik Paired-T test probabilitas (0.000) < α (0.05). Kata Kunci : Azolla Pinnata, Kadar Amoniak, Air Limbah Industri Tahu Pendahuluan Derajat kesehatan masyarakat merupakan salah satu indikator kemajuan satu masyarakat. Faktor yang mempengaruhi derajat kesehatan masyarakat di antaranya tingkat ekonomi, pendidikan, kehidupan sosial budaya dan keadaan lingkungan, terutama lingkungan yang sehat. Dalam Riset Kesehatan Dasar (RISKESDAS) yang termasuk dalam salah satu indikator program kesehatan lingkungan adalah akses terhadap air minum (Riskesdas,2010). Banyak penduduk yang terpaksa memanfaatkan air yang kurang bagus kualitasnya. Pada jangka pendek, kualitas air yang tidak baik dapat mengakibatkan muntaber, diare, kolera, tipus, atau disentri. Dalam jangka panjang, air yang berkualitas kurang baik dapat mengakibatkan penyakit keropos tulang, korosi gigi, anemia, dan kerusakan ginjal. Hal ini terjadi karena terdapatnya zat – zat produk limbah yang bersifat toksik (racun) dan pengendapan pada ginjal. Bila air yang tidak berkualitas digunakan untuk mandi maupun mencuci pakaian dapat berakibat langsung pada kesehatan mata dan kulit, seperti penyakit kulit dan terachoma pada mata (Kusnaedi, 2006). Menurut data RISKESDAS 2010 rumah tangga di provinsi NTB yang jenis sumber utama air untuk keperluan rumah tangga 15,4 % sumur gali tak terlindungi, 1,6 % mata air tak terlindungi dan 2,6 % menggunakan air sungai/danau/irigasi (Riskesdas,2010). Hal ini terpaksa mereka lakukan karena keterbatasan pengetahuan dan sarana penunjang penyediaan air bersih, teutama bagi masyarakat sekitar daerah industri, seperti industri tahu. Nusa Tenggara Barat (NTB) merupakan provinsi di beberapa daerahnya merupakan daerah industri tahu. Industri pembuatan tahu yang ada di NTB salah satunya adalah yang berada di Kelurahan Kekalik, Kecamatan Sekarbela, Kabupaten Kota Mataram, Propinsi Nusa Tenggara Barat. Industri tahu ini merupakan industri rumah tangga dan berlokasi ditengah-tengah pemukiman, sehingga apabila terjadi pencemaran dampaknya akan dirasakan langsung oleh masyarakat. Limbah tahu yang dihasilkan dari industri rumah tangga mengandung protein, karbohidrat yang merupakan zat yang mudah terfermentasi oleh bakteri air, hasil fermentasi dan perombakan limbah tahu cair oleh bakteri air menghasilkan senyawa – senyawa kimia seperi amoniak, nitrit dan nitrat. Senyawa – senyawa ini menghasilkan bau yang menyengat. Limbah tahu yang dihasilkan dari industri tahu rumah tangga tersebut sebagian dibuang ke sungai Ancar, sebagian lagi dibuang melalui saluran air yang bermuara ke sungai Ancar yang perembesan limbahnya melalui sumber air tanah seperti air sumur gali. Sehingga memungkinkan terjadinya pencemaran air sumur gali dan air sungai disekitar _______________________________________ http://www.lpsdimataram.com Volume 7, No. 4, Juli 2013 2 Media Bina Ilmiah pembuangan limbah tahu tersebut. Apabila air buangan limbah tahu ini dialirkan langsung ke saluran air atau sungai, tanpa adanya pengolahan terlebih dahulu maka akan menurunkan kualitas air sumur gali dan air sungai, sehingga lama-kelamaan akan merusak air tersebut dan merupakan salah satu faktor penyebab terjadinya penurunan kualitas air. Fenomena ini disebabkan karena produk yang dihasilkan dari limbah tahu yang merupakan hasil oksidasi bahan organik secara mikrobiologis menghasilkan zat kimia berbahaya seperti Amoniak, Nitrat dan Nitrit. Amonia merupakan senyawa nitrogen yang menjadi NH4+. Amoniak dalam air permukaan berasal dari air seni dan tinja, dari oksidasi bahan organik secara mikrobiologis yang berasal dari air limbah industri, seperti industri tahu. Kadar amonia pada perairan alami biasanya kurang dari 0,1 mg/liter. Kadar amonia bebas yang tidak terionisasi pada perairan sebaiknya tidak lebih dari 0,2 mg/liter, jika lebih dapat bersifat toksik bagi beberapa jenis ikan. Kadar amonia yang tinggi dapat merupakan indikasi adanya pencemaran bahan organik yang berasal dari limbah. Dalam kondisi kronik, peningkatan amonia dapat menyebabkan timbulnya penyakit dan penurunan pertumbuhan. Berdasarkan permasalahan tersebut perlu dilakukan suatu usaha untuk menurunkan parameter pencemar dan pengolahan secara fisik, kimia, dan biologi yaitu dengan memanfaatkan tanaman air. Tanaman air yang digunakan adalah paku air (Azolla pinnata). Paku air (Azolla pinnata) merupakan tumbuhan air yang tumbuh dengan baik di daerah tropis maupun sub tropis. Paku air dapat tumbuh di kolam, saluran air, maupun di areal pertanaman padi. Tumbuhan paku air ini mempunyai unsur hara, terutama nitrogen sangat tinggi. Oleh karena itu, pemanfaatan paku air sebagai produk organik akan menghemat penggunaan pupuk anorganik, disamping menjaga keseimbangan hara dalam air (Arifin,Z, 1996). Paku air umumnya terdapat di daerah tropik, berupa tumbuhan kecil, lunak, bercabang-cabang. Daun disebelah atas berselang-seling, tersusun dalam dua baris, masing-masing terbelah dua. Bagian atas terapung, berguna untuk asimilasi dan didalamnya terdapat ruangan-ruangan. Pada sisi bawah terdapat banyak akar. Selain akar, juga bagian daun yang tenggelam dalam air ikut berperan dalam penyerapan air (Tjiptrosoepomo, 1991). Pada paku air hidup sekelompok mikroorganisme rhizosfera yang telah diketahui mampu menguraikan bahan-bahan organik yang ada didalam air buangan. Azolla pinnata akan menyerap hasil dekomposisi senyawa organik dalam limbah tahu yang didekomposisi oleh mikroorganisme dari _______________________________________________ Volume 7, No. 4, Juli 2013 ISSN No. 1978-3787 protein berupa karbon, hidrogen, dan nitrogen melalui akar yang berguna bagi pertumbuhannya (Suriawiria, 1986). Dari penelitian yang dilakukan oleh Dewi (2007), Anabaena azollae masuk melalui bulu-bulu akar dan membentuk bintil pada bulu akar. Sangat sedikit diketahui bagaimana cara Anabaena azollae dan Azolla pinnata mengenal satu sama lain. Anabaena azollae diketahui berperan dalam memfiksasi nitrogen. Di dalam sel heterosis, Anabaena azollae mengandung enzim nitrogenase yang memfiksasi N2 yang dihasilkan dari dekomposisi zat organik air buangan. Dengan enzim nitrogenase tersebut dapat mengubah nitrogen menjadi ammonia, sehingga dapat diangkut ke tumbuhan inang (Azolla pinnata). Proses ini mendekati proses nitrifikasi (pembentukan amonia dari dekomposisi protein), sehingga Azolla pinnata juga dapat menyerap nitrat, dan menjadikan nitrogen tersedia untuk Azolla pinnata dan untuk semua anggota ekosistem. Meskipun Azolla pinnata dapat menyerap ammonia dan nitrat dari air dari proses dekomposisi oleh mikroorganisme lain, Azolla pinnata juga dapat menyerap ammonia yang dikeluarkan Anabaena azollae (sejenis mikroorganisme yang bersimbiosis pada bintil akar tanaman kacang- kacangan) dalam lubang/rongga daun. Dengan demikian pemanfaatan tanaman air pada pengolahan air buangan tahu diharapkan akan menambah jumlah dekomposer yang berperan dalam penguraian bahan-bahan organik didalamnya dan menyerap bahan – bahan hasil oksidasi zat organik seperti Amoniak, Nitrat dan Nitrit, sehingga pencemaran kualitas air dapat turun sampai tingkat yang aman atau bahkan negatif. Penelitian ini diharapkan dapat dijadikan salah satu alternatif pengolahan limbah industri tahu untuk menurunkan kadar Amonia, secara biologi dengan memanfaatkan tanaman Azolla pinnata yang relatif murah dan mudah, untuk mencegah penurunan kualitas lingkungan perairan dan menjaga kesehatan masyarakat. Mengacu pada baku mutu lingkungan maka hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan untuk merencanakan bangunan pengolahan industri tahu. Bermanfaat dan menambah pengetahuan bagi peneliti khususnya dan pengguna atau masyarakat pada umumnya tentang pengolahan limbah tahu cair dengan Azolla pinnata. Sebagai masukan dan bahan pertimbangan kepada pemerintah untuk lebih memperhatikan kelestarian lingkungan khususnya disekitar daerah industri tahu. Metode Penelitian Air limbah industri tahu di dapatkan didaerah disekitar industri Tahu di Kelurahan Kekalik, Kecamatan Sekarbela, Kabupaten Kota Mataram, http://www.lpsdimataram.com ISSN No. 1978-3787 Media Bina Ilmiah 3 Provinsi Nusa Tenggara Barat. Pengambilan tanaman paku air Azolla pinnata di daerah persawahan yang tergenang air. Analisa potensi Aquatic plant treatment menggunakan tanaman paku air Azolla pinnata terhadap penurunan kadar nitrat, nitrit dan amoniak pada air limbah industri tahu di kelurahan Kekalik kecamatan Sekarbela, Nusa Tenggara Barat dilakukan di laboratorium Kimia Politeknik Kesehatan Kemenkes Mataram Jurusan Analis Kesehatan dan laboratorium pengujian air Balai Lab.Kes Pulau Lombok NTB. Sampel penelitian ini adalah limbah tahu cair yang berasal dari industri tahu didaerah disekitar industri Tahu di Kelurahan Kekalik, Kecamatan Sekarbela, Kabupaten Kota Mataram, Provinsi Nusa Tenggara Barat. Besar sampel dalam penelitian ini menggunakan 15 sampel limbah tahu cair (jumlah ini berdasarkan hasil studi pendahuluan bahwa limbah tahu cair dari industri tahu yang bersedia diambil limbahnya adalah 15 rumah produksi), dari 56 industri tahu. Hasil Dan Pembahasan Pengukuran kadar Amoniak sebelum dan setelah penambahan Aquatic Plant Treatment Menggunakan Tanaman Paku Air Azolla pinnata adalah seperti terlihat pada tabel 1. Tabel 1. Hasil pengukuran kadar Amoniak sebelum dan setelah penambahan Aquatic Plant Treatment Menggunakan Tanaman Paku Air Azolla pinnata Kode A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 TOTAL RATA - RATA Kadar Amoniak (mg/l) Sebelum Setelah 2.0 1.2 1.8 0.9 1.6 0.6 1.4 0.4 1.8 0.8 1.8 0.8 1.6 0.6 1.4 0.4 2.0 1.0 1.8 0.8 1.8 0.8 1.4 0.9 2.0 1.0 1.8 0.8 1.8 0.8 26 11.8 1.73 0.786 Tabel 1. menunjukkan hasil rata – rata terdapat penurunan kadar amoniak pada limbah cair tahu sebelum dan setelah penambahan Aquatic Plant Treatment Menggunakan Tanaman Paku Air Azolla pinnata. Kadar rata – rata amoniak sebelum (1.73mg/l) dan setelah (0.786 mg/l) penambahan Aquatic Plant Treatment Menggunakan Tanaman Paku Air Azolla pinnata, terdapat penurunan kadar amoniak sebesar 0.944 mg/dl (54.56 %). Novel dkk. (1997), mengatakan bahwa limbah cair tahu pada umumnya mengandung kadar protein yang cukup tinggi. Tingginya kadar bahan organik dalam limbah cair tahu, menyebabkan menurunnya kandungan oksigen dalam air sehingga kebutuhan oksigen biologi (BOD) dan kebutuhan oksigen kimia (COD) dalam perairan menjadi tinggi. Zat – zat organic dalam limbah cair tahu terdegradasi dan terurai menjadi senyawa – senyawa beracun dan berbau tidak sedap seperti Amoniak, nitrat dan nitrit. Alaerts dan Santika (1987), mengemukakan bahwa amonia (NH3) merupakan senyawa nitrogen yang menjadi NH4 pada pH rendah. Amonia dalam air permukaan berasal dari air seni dan tinja manusia serta oksidasi zat organik secara mikrobiologis, yang berasal dari alam atau air buangan industri dan penduduk. Kadar amonia yang tinggi pada air sumur maupun air sungai menunjukkan adanya pencemaran. Teknologi pengolahan limbah cair sangat bervariasi tergantung kualitas hasil olahan yang diinginkan. Tetapi pada dasarnya setiap pengolahan limbah cair mempunyai tujuan yang sama yaitu mengurangi kadar bahan pencemar yang terkandung dalam limbah cair sampai kadar tertentu yang sesuai dengan baku mutu yang ditetapkan dalam peraturan perundang-undangan. Tujuan dari pengolahan limbah cair untuk menurunkan kadar zat-zat pencemar yang terkandung didalam air limbah sampai memenuhi effluen (air limbah yang keluar setelah dilakukan proses pengolahan dan memenuhi baku mutu yang disyaratkan) yang berlaku. Proses pengolahan limbah apapun tidak mungkin menghilangkan sama sekali kadar zat pencemar, melainkan hanya dapat menurunkan batas-batas yang diperkenankan oleh peraturan yang berlaku untuk mendapatkan mutu air buangan yang memenuhi standar efisiensi yang tinggi, maka semua sistem pengolahan air limbah harus dioperasikan dengan baik dan benar. Pengolahan limbah cair dapat diolah secara fisik, kimia, dan biologi (Sugiharto, 1987). Hasil penelitian menunjukkan bahwa rata – rata terdapat penurunan kadar amoniak pada limbah cair tahu sebelum sebelum dan setelah penambahan Aquatic Plant Treatment Menggunakan Tanaman Paku Air Azolla pinnata. Kadar rata – rata amoniak sebelum (1.73mg/l) dan setelah (0.786 mg/l) penambahan Aquatic Plant Treatment _______________________________________ http://www.lpsdimataram.com Volume 7, No. 4, Juli 2013 4 Media Bina Ilmiah Menggunakan Tanaman Paku Air Azolla pinnata, terdapat penurunan kadar amoniak sebesar 0.944 mg/dl (54.56 %). Analisa statistik menggunakan Paired-T test menunjukkan terdapat penurunan kadar amoniak, nitrat dan nitrit seblum dan setelah penambahan Aquatic Plant Treatment Menggunakan Tanaman Paku Air Azolla pinnata yang dibuktikan dengan hasil uji statistik Paired-T test probabilitas (0.000) < α (0.05). Kemampuan Aquatic Plant Treatment menggunakan tanaman paku air Azolla pinnata disebabkan karena Azolla pinnata akan menyerap hasil dekomposisi senyawa organik dalam limbah tahu yang didekomposisi oleh mikroorganisme dari protein berupa karbon, hidrogen, dan nitrogen melalui akar yang berguna bagi pertumbuhannya sehingga meningkatkan kadar oksigen terlarut yang secara tidak langsung dapat menurunkan BOD. Menurut Wardhana (2004), karbon bereaksi dengan oksigen membentuk karbondioksida yang kemudian diserap oleh tanaman. Dengan penyerapan tersebut membuat tanaman melakukan fotosintesis berakibat pada peningkatan kadar oksigen terlarut dalam air. Hal ini disebabkan oleh masuknya oksigen dari hasil fotosintesis ke dalam air. C + O2 CO2 ..................................................... (1) ISSN No. 1978-3787 dekomposisi oleh mikroorganisme lain, Azolla pinnata juga dapat menyerap ammonia yang dikeluarkan Anabaena azollae dalam lubang/rongga daun. Tanaman dan mikroorganisme umumnya menyerap nitrogen dalam bentuk dari senyawa seperti amonia (NH3) dan nitrat (NO3) untuk fotosintesis. NH3 + H H2O ................................. (2) Nitrogen juga merupakan unsur hara yang berguna bagi pertumbuhan tanaman. Azolla pinnata diketahui bersimbiosis dengan Endofitik cyanobacteria yang lebih dikenal dengan nama Anabaena azollae dan terdapat didalam rongga daun Azolla pinnata. Di dalam rongga daun terdapat rambut-rambut epidermal yang berfungsi untuk proses metabolisme Azolla pinnata dengan Anabaena azollae. Anabaena azollae mempunyai dua macam sel, yaitu sel vegetatif dan sel heterosis (Arifin, 1996). Anabaena azollae diketahui berperan dalam memfiksasi nitrogen. Di dalam sel heterosis, Anabaena azollae mengandung enzim nitrogenase yang memfiksasi N2 udara yang dihasilkan dari dekomposisi zat organik air buangan. Dengan enzim nitrogenase tersebut dapat mengubah nitrogen menjadi ammonia, sehingga dapat diangkut ke tumbuhan inang (Azolla pinnata). Proses ini mendekati proses nitrifikasi (pembentukan amonia dari dekomposisi protein), sehingga Azolla pinnata juga dapat menyerap nitrat, dan menjadikan nitrogen tersedia untuk Azolla pinnata dan untuk semua anggota ekosistem. Meskipun Azolla pinnata dapat menyerap ammonia dan nitrat dari air dari proses _______________________________________________ Volume 7, No. 4, Juli 2013 ....................................... (3) Mikroorganisme 2NH4 + 3O2 2NO2 + 4H + 2H2O + energi (4) Mikroorganisme 2NO2 + O2 2NO3 + energi ............ (5) Sebagian nitrogen disimpan sebagai cadangan makanan dan sebagian lagi digunakan oleh Azolla pinnata untuk melakukan fotosintesis. Oleh sebab itu Azolla pinnata tinggi akan nutrisi nitrogen sehingga dapat juga digunakan sebagai pupuk alami untuk pertanian. Penutup a. Simpulan 1. Kadar rata – rata amoniak sebelum (1.73mg/l) dan setelah (0.786 mg/l) penambahan Aquatic Plant Treatment Menggunakan Tanaman Paku Air Azolla pinnata, terdapat penurunan kadar amoniak sebesar 0.944 mg/dl (54.56 %). Terdapat penurunan kadar amoniak sebelum dan setelah penambahan Aquatic Plant Treatment Menggunakan Tanaman Paku Air Azolla pinnata, hal ini di buktikan dari hasil uji statistik Paired-T test probabilitas (0.000) < α (0.05). Hidrogen diserap oleh tanaman dalam bentuk air. Air tersebut masuk melalui daun tanaman bagian bawah yang terendam. H + O2 NH4 2. b. 1. 2. Saran Penelitian lanjutan dengan tanaman Azolla pinnata pada ukuran yang lebih kecil atau yang lebih muda, diperkirakan dapat menyerap bahan organik yang terdapat pada limbah cair tahu lebih banyak lagi dan masa hidupnya akan lebih lama. Untuk pengolahan limbah cair tahu dengan tanaman Azolla pinnata dengan membuat kolam stabilisasi dengan ukuran kolam dan kepadatan Azolla pinnata yang sesuai dengan volume limbah yang dihasilkan. Daftar Pustaka Agung B.M,2010. Kajian penggunaan tanaman azolla pinnata Sebagai aquatic plant treatment pada limbah industri tahu terhadap kualitas air di kelurahan http://www.lpsdimataram.com ISSN No. 1978-3787 kekalik jaya, kec. tenggara barat,skripsi. Media Bina Ilmiah 5 Sekarbela,nusa Alaerts, G dan Santika S. S., 1987, Metoda Penelitian Air, Usaha Nasional, Surabaya. Arifin, Z., 1996, Pembudidayaan dan Pemanfaatan Azolla, Penebar, Jakarta. Chatib, B., 1988, Pengelolaan Air Limbah, Institut Teknologi Bandung, Bandung. Dewi, I. R., 2007, Fiksasi N Biologis Pada Ekosistem Tropis, Tugas Makalah, Universitas Padjajaran, Bandung. Desa Plesan Kabupaten Sukoharjo, Lembaga Penelitian Unversitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta. Potter, C., Soepardi M., dan Gani A., 1994, Limbah Cair Berbagai Industri di Indonesia Serta Sumber Pengendalian Dan Baku Mutu, EMDI- Bapedal, Surakarta. Riskesdas,2010. Badan Penelitian Dan Pengembangan Kesehatan Kementerian Kesehatan R.I.Jakarta. Sugiharto, 1987, Dasar-Dasar Pengelolaan Air Limbah, UI Press, Jakarta. Thompson Kemas Ali Hanafiah, 2010. Rancangan Percobaan Teori dan Aplikasi. Rajawali Pers. Jakarta. Kuesnaedi,2006. Mengolah Air Gambut Dan Air Kotor Untuk Air Minum.Penebar Swadaya.Depok. Lamina, 1989, Kedelai Dan Pengembangannya, Simplex, Jakarta. Mahida, 1984, Pencemaran Air dan Pemanfaatan Limbah Industri, Rajawali, Jakarta. B, Nitrates And Nitrites Dietary Exposure and Risk Assessment. Institut Of Environmenal Science & Research Limited. New Zaeland 2004. Tjitrosoepomo, G., 1991, Taksonomi Tumbuhan, Gajah Mada Press, Yogyakarta. Wardhana W. A., 2004, Dampak Pencemaran Lingkungan, Andi Offset, Yogyakarta. Winarno, F. G., 1993, Pangan : Gizi, Teknologi, Dan Konsumen, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Novel, Asngad A., dan Anif S., 1997, Pengolahan Limbah Tahu Cair Secara Biologi di _______________________________________ http://www.lpsdimataram.com Volume 7, No. 4, Juli 2013