Fitoremediasi Tanah Tercemar Logam Berat Seng (Zn

SIDANG
TUGAS AKHIR
Fitoremediasi Tanah Tercemar
Logam Berat Seng (Zn)
Menggunakan Tanaman Jarak
pagar (Jatropha curcas L.)
Oleh
Senja Ike Rismawati
1507 100 033
Dosen Pembimbing:
Aunuroim, S.Si, DEA
Dini Ermavitalani, S.Si, M.Si
LATAR BELAKANG
• Mudah tumbuh, tahan kekeringan,
mudah didapatkan dan
diperbanyak (Hambali dkk,2006)
• Bukan tanaman konsumsi
• Dapat bertahan pada tanah
terkontaminasi As,Cr dan Zn
hingga konsentrasi 250, 100 dan
3000 mg/kg (kumar,2008)
Jarak pagar
(Jatropha curcas L.)
Upaya pemulihan perlu
dilakukan : dengan
teknik fitoremediasi
industri kimia, semen, peleburan logam,
pertambangan, baterai, cat dan industri
lainya (Khasanah, 2009)
Limbah industri = toksikan yang sangat
berbahaya, apalagi prosesnya
melibatkan Logam berat
Logam berat yang umumnya mencemari
habitat :Cd, Cr ,Cu,Hg, Pb, Ni dan Seng Zn
(USEPA, 1997; Lasat et al., 2001).
Zn adalah logam berat essensial, dalam
jumlah rendah dibutuhkan oleh tubuh
(manusia, hewan dan tumbuhan) tapi
dalam kadar tinggi dapat meracuni
tubuh (palar,1994)
PERMASALAHAN
Apakah tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas L.)
mempunyai potensi dalam meremediasi tanah
tercemar logam Seng (Zn) ?
Apakah logam berat Seng (Zn) memberikan pengaruh
terhadap tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas L.) ?
TUJUAN
Untuk mengetahui potensi tanaman jarak pagar
(Jatropha curcas L.) dalam meremediasi tanah
tercemar logam berat Zn.
Untuk mengetahui pengaruh logam berat Seng (Zn)
terhadap pertumbuhan tanaman jarak pagar
(Jatropha curcas L.)
Jenis tanaman uji adalah Jarak pagar (Jatropha curcas L.) dengan
tinggi yang relatif seragam
Sampel untuk media tanam berupa tanah taman yang
dicemari oleh limbah buatan ZnCl2 dengan konsentrasi 0,
500, 1500 dan 2500 mg/kg (Kumar, 2008)
BATASAN
MASALAH
Penelitian ini dilakukan selama 28 hari dengan
pemanenan setiap 7 hari sekali
Potensi tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas L.) dalam
meremediasi tanah tercemar logam Seng (Zn) dapat
diperkirakan melalui Faktor Transfer (FT)
Pengamatan parameter pertumbuhan meliputi pengukuran tinggi
tanaman, luas daun dan berat kering.
MANFAAT :
Diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah
mengenai alternatif pengolahan tanah tercemar
logam berat Seng (Zn) menggunakan tanaman
Jarak pagar (Jatropha curcas L.) secara
fitoremediasi
METODOLOGI
TEMPAT PENELITIAN
Balittas (Balai Penelitian
Tanaman Tembakau dan Serat),
Rumah kaca DKP Surabaya dan
Lab.BOTANI PRODI BIO ITS
Analisis Kandungan Zn
Balai Besar Labolatorium
Kesehatan Surabaya (BBLKS)
Waktu Penelitian
Februari-Juni 2012
Rancangan Penelitian
Rancangan Acak Lengkap
dengan Konsentrasi Zn yang
ditambahkan 0 mg/l, 500 mg/l,
1500 mg/l dan 2500 mg/l
dengan 4 ulangan
ALAT DAN BAHAN
 Alat:
Polybag ukuran 30x40 cm, AAS (Atomic Absorbtion
Spectrofotometer), timbangan, neraca analitik,
penggaris, termometer, soil tester, gelas kimia,
pipet, erlenmeyer, dan oven.
 Bahan:
Tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas L.) berumur
2,5 bulan, aquades, ZnCl 2 ,tanah taman dan pupuk
kandang.
CARA KERJA
Pembenihan dan Persiapan
Penanaman
Aklimatisasi
Pemberian perlakuan logam
Pengukuran parameter
pertumbuhan
Analisis kandungan Zn
Analisa Data
Analysis of Variance (ANOVA),
uji lanjutan dengan uji Fisher’s
α 5%
HASIL DAN PEMBAHASAN
PENURUNAN ZINK DALAM TANAH
Nilai Zn pada media (mg/kg)
Konsentrasi
Rerata Penurunan Konsentrasi Zn
dalam media
Ditambahka
Hari
Hari Ke-
Hari Ke-
Hari Ke-
n
Ke-7
14
21
28
0 mg/l
500 mg/l
1500 mg/l
2500 mg/l
85,7125
79,564
71,554
65,8235
348,321
327,020
436,598
5
1
302,057
1119,29
1108,92
1
3
932,762
853,803
1980,03
1778,39
1620,14
1174,55
1
1
2
5
Konsentrasi Zn (mg/kg)
Znyang
2000
1500
1000
500
0
0 mg/l
500 mg/l
1500 mg/l
Hari
Hari
Hari
Hari
Ke-7 Ke-14 Ke-21 Ke-28
Waktu pemaparan (Hari)
2500 mg/l
pada hari ke-7 hingga hari ke-28 diperoleh bahwa kandungan konsentrasi Zn
semakin berkurang baik pada setiap konsentrasi
Hal ini sesuai dengan pernyataan dari Kasmara (2005) dalam Rossiana (2007), yang
meyebutkan bahwa akan terjadi penurunan konsentrasi logam berat pada tanah
setelah fitoremediasi dibandingkan sebelum fitoremediasi
NILAI PH TANAH
Konsentra
Nilai pH tanah
si Zn yang
Ditambahk
an
Hari
Hari
Hari
Hari
ke-7 Ke-14 Ke-21 Ke-28
0 mg/l
5,4
5,7
6,1
7
500 mg/l
4,9
5,8
5,3
6,8
1500 mg/l
4,8
5,6
5,8
6,6
2500 mg/l
4,2
4,5
5,1
6,4
• nilai pH bersifat asam, yaitu
pada kisaran 4,2-5,4. Nilai pH
pada semua konsentrasi Zn
terus mengalami kenaikan
mendekati pH netral (6,9).
• Berdasarkan uji statistik,
pemberian perlakuan logam
berat Zn memberikan
pengaruh terhadap nilai pH
dengan p-value <0,05. Untuk
lebih jelasnya dapat dilihat
pada lampiran E
TEMPERATUR TANAH
Nilai Temperatur C
Temperatur Tanah pada Beberapa Konsentrasi Zn selama
Waktu Pemaparan
31
30
29
28
27
26
25
0 mg/l
500 mg/l
1500 mg/l
2500 mg/l
7
14
21
Waktu Pemaparan (Hari)
28
• Tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) tumbuh subur pada temperatur sekitar
27°C - 30°C.
• Berdasaran uji statistik pemberian perlakua pemberian logam berat Zn memiliki
pengaruh terhadap nilai temperatur tanah dengan p-value <0,05. Untuk lebih
jelasnya dapat dilihat pada lampiran E.
AKUMULASI ZINK PADA TANAMAN JARAK
PAGAR (JATROPHA CURCAS)
Konsentrasi Zn
yang ditambahkan
0 mg/l
Akumulasi Logam Zn dalam Tanaman Jarak pagar (mg/kg)
Hari ke-7
Hari ke-14
Hari ke-21
Hari ke-28
25,044
26,3155
30,409
31,727
500 mg/l
149,415
162,35
168,9165
174,329
1500 mg/l
453,336
459,996
484,4245
527,151
2500 mg/l
711,3385
749,465
822,6065
1201,822
akumulasi logam Zn pada tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) semakin
meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi Zn yang ditambahkan.
AKUMULASI ZINK PADA TANAMAN JARAK
PAGAR (JATROPHA CURCAS)
Akumulasi Zn pada Akar dan Non Akar Jarak pagar Selama
Waktu Pemaparan
Akumulasi Zn (mg/kg)
1200
1000
800
600
0 mg/l
500 mg/l
1500 mg/l
2500 mg/l
400
200
0
Akar Non Total Akar Non Total Akar Non Total Akar Non Total
Akar
Akar
Akar
Akar
7
14
21
Waktu pemaparan (hari)
28
HASIL DAN PEMBAHASAN
 akumulasi logam berat Zn lebih tinggi dalam bagian akar
dibandingkan bagian non akar (batang dan daun)
 Hal ini disebakan karena:
 Akar tumbuhan memiliki kemampuan mentraslokasikan
logam berat lebih banyak di akar dibandingkan bagian tunas
atau pucuk (Kumar,1999) Hal ini berkaitan dengan kerja pita
Caspary di endodermis sel akar. Pita Caspary memiliki fungsi
penting sebagai penghalang masuknya air serta mineral
terlarut melalui jalur ekstraseluler, menentukan jenis-jenis
mineral apa saja yang dapat memasuki xilem akar.
 Adanya pita caspary pada endodermis jaringan akar ini dapat
menghambat transport logam berat dari akar ke organ batang
dan daun sehingga konsentrasi logam nikel di akar lebih
besar daripada di batang dan daun.
 Selain itu,, Pada akar tidak hanya terjadi proses absorbsi
(penyerapan) logam Zn, tetapi juga terjadi proses adsorpsi
(penjerapan) logam di permukaan akar. Hal ini juga menjadi
penyebab konsentrasi Zn lebih tinggi di organ akar daripada
di organ non akar
ANALISIS TINGGI TANAMAN
Tinggi Tanaman pada Beberapa Konsentrasi Zn
Selama Waktu Pemaparan
Tinggi (Cm)
50
45
0 mg/l
40
500 mg/l
35
1500 mg/l
7
14
21
Waktu Pemaparan (Hari)
28
2500 mg/l
• Tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) dengan konsentrasi Zn yang paling tinggi
yaitu 2500 mg/l memberikan hambatan yang paling besar terhadap
pertumbuhan tinggi tanaman.
• DIDUGA----- kelebihan Zn akan menghambat aktifitas fisiologis, seperti
penghambatan produksi NADP pada kloroplas (van Asscheetal., 1988). Kelebihan
Zn juga akan menghambat α-amilase, ATPase, fitase dan IAA Oksidase yang
merupakan hormon perangsang multiplikasi tanaman (Nang et al., 1984).
ANALISIS LUAS DAUN
Nilai Luas Daun (Cm²)
Luas Daun pada Beberapa Konsentrasi Zn
Selama Waktu Pemaparan
1600
1500
0 mg/l
1400
500 mg/l
1300
1200
1500 mg/l
7
14
21
Waktu pemaparan (Hari)
28
2500 mg/l
• Tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) dengan konsentrasi Zn yang paling tinggi
yaitu 2500 mg/l memberikan hambatan yang paling besar terhadap
pertumbuhan luas daun tanaman
• Hal ini dikarenakan peran Zn dalam mekanisme perpindahan Mg pada pemisahan
air di fotosistem II, ketika konsentrasi Zn pada tanaman tinggi dapat
mengakibatkan penghambatan Fotosistem I dan Fotosisten II sehingga proes
fotosintesis akan terhambat pula (van Assche and Clijsters, 1986).
ANALISIS BERAT KERING
Berat Kering Tanaman Jarak pagar (gram)
Konsentrasi
Zn yang
Hari ke-7
Hari ke-
Hari ke-
Hari ke-
14
21
28
ditambahkan
0 mg/l
16,525
19,64
21,915
22,975
500 mg/l
17,015
17,5775
19,5525
24,7
1500 mg/l
17,825
18,075
22,147
25,025
2500 mg/l
20,9875
21,6126
23,647
26,357
• Berat kering meningkat seiring
dengan meningkatnya akumulasi
logam berat Zn.
• Detoksifikasi ion logam yang masuk
dalam sel dapat dilakukan dengan
pembentukan fitokelatin
• Dengan bantuan fitokelatin ion
logam akan berikatan dengan gugus
surfihidril pada sistein sehingga
membentuk kompleks fitokelatin
logam yang kemudian ditransport
kedalam vakuola untuk disimpan
(Gardner, 1991) Hal ini
menyebabkan tanaman tetap
mampu melakukan proses-proses
fisiologis sehingga berat kering
tanaman menjadi meningkat.
MORFOLOGI DAUN
(A) Klorosis (B) Nekrosis (C) Daun tidak
normal (D) Klorosis
gejala toksisitas ini terjadi pada
konsentrasi 500 mg/l hingga
konsentrasi 2500 mg/l yang
ditunjukkan pada hari ke-14, 21 dan
28.
Fontex dan Cox (1995) menyebutkan
Kelebihan Zn mengakibatkan:
• Klorosis pada daun muda = daun
yang kehilangan klorofil ditandai
dengan menguningnya daun
• Pertumbuhan daun yang tidak
normal = daun yang lebih
kecil/kerdil
• Nekrosis = gejala kematian sel
tanaman yang ditandai dengan
daun yang menggulung dan daun
yang keriput/berparut
POTENSI TANAMAN JARAK PAGAR ( JATROPHA
CURCAS) SEBAGAI AGEN FITOREMEDIATOR
 Menurut Tjahaja (2006) potensi fitoremediator tersebut dapat
ditinjau dari faktor transfer.
 Berdasarkan nilai faktor transfer menurut (Baker 1981) dan
Zhu (2005), menyatakan bahwa nilai faktor transfer yang
lebih besar dari 1 dapat dikategorikan sebagai metal
accumulator species, sedangkan tumbuhan yang mempunyai
nilai faktor transfer yang kurang dari 1 dikategorikan sebagai
metalexcluder species
Nilai Faktor Transfer
Konsentrasi
Zn yang
Hari ke-7
Hari ke-14
Hari ke-21
Hari ke-28
ditambahkan
0 mg/l
500 mg/l
1500 mg/l
2500 mg/l
0,342226
0,466092
0,516533
0,577348
0,292186
0,330746
0,42498
0,482001
0,405021
0,414813
0,519344
0,617415
0,359256
0,421429
0,507737
1,023215
tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) berpotensi sebagai tanaman akumulator
Zn. Hal ini terlihat dari nilai faktor transfer yang relatif lebih besar dari 1 (Tjahaja,
2006)
KESIMPULAN
1. Tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) berpotensi sebagai
akumulator zink, tetapi kurang efektif (nilai faktor transfer
< 20) untuk diaplikasikan sebagai agen fitoremediator Zn
pada 28 hari perlakuan.
2. Logam berat Zn berpengaruh terhadap tinggi tanaman, luas
daun, dan biomassa. Tanaman Jarak pagar (Jatropha
curcas)mampu tumbuh pada tanah tercemar logam berat Zn
SARAN
1. Penelitian lanjutan untuk mengetahui nilai ekonomi jarak
pagar sebagai bahan baku minyak nabati (biodiesel)
kaitannya dengan penggunaan tanaman dalam meremediasi
tanah tercemar logam berat Zink
2. Penelitian lanjutan dengan melakukan pengaturan variasi
pH tanah untuk mengetahui akumulasi logam berat dalam
jumlah yang lebih besar oleh tanaman Jarak pagar (Jatropha
curcas).
TERIMA KASIH