BIOREMEDIASI MERKURI MENGGUNAKAN MIKROORGANISME PSEUDOMONAS FLOURENSCENS

Studi Kasus: Potensi Pseudomonas fluorescens strain KTSS untuk bioremediasi Merkuri di dalam tanah

DOSEN PEMBIMBING :

NOPI STIYATI P., S.Si, M.T

OLEH :

ZAKHROFUL MAIMUN

H1E108035

PROGAM STUDI S-1 TEKNIK LINGKUNGAN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

BANJARBARU

2010

1

LAMPIRAN

JUDUL

Bioremediasi Merkuri Menggunakan Mikroorganisme Pseudomonas Flourenscens

ABSTRAK

Pencemaran tanah adalah keadaan di mana bahan kimia buatan manusia masuk dan merubah lingkungan tanah alami. Laju pertumbuhan populasi manusia yang tinggi, telah memaksa lahan untuk melakukan hampir semua aspek keperluan manusia dengan cara yang tidak langsung atau pun langsung. Sebagai hasil tekanan populasi, area lahan terdegredasi dari waktu ke waktu menghasil dampak dalam jumlah besar. Yaitu timbulnya kontaminasi logam berat di tanah.

Secara umu,m diketahui bahwa logam berat merupakan unsur yang berbahaya di permukaan bumi, sehingga kontaminasi logam berat di lingkungan merupakan masalah besar dunia saat ini. Logam berat merupakan jenis polutan yang terdistribusi secara luas di dalam tanah dan mendapat perhatian secara khusus karena sifatnya yang tidak dapat terdegradasi serta dapat bertahan lama di dalam lingkungan. Limbah padat dan/atau cair yang dihasilkan dari berbagai proses industri dan pertambangan mengandung logam berat toksik. Jenis bakteri yang resisten terhadap logam berat mungkin berada di dalam tanah dan di lokasi tambang. Apabila bakteri tersebut dapat beradaptasi pada lingkungan dengan tingkat kontaminasi logam berat yang tinggi, maka diasumsikan bahwa penggunaan bakteri tersebut sangat efektif dalam meningkatkan reduksi logam berat. Peranan bakteri dalam membersihkan pencemaran disebut Bioremediasi. bioremediasi akan mempercepat proses perombakan polutan dengan memilih inokulan mikroba yang sesuai dan memanipulasi lingkungan yang sesuai bagi mikroba tersebut sehingga memungkinkan proses terjadinya perombakan polutan secara maksimal.

Kata Kunci : Bakteri, Bioremediasi, Logam Berat.

ABSTRACT

Land contamination is circumstance whereabout chemicals of made in incoming human being and environmental fox of natural land. The high growth rate of human population has put  pressure on land in  almost all aspects of human necessities, both direct or indirect manner. As result of population pressure, the areas of  degraded land from time to time result of impact in gross. That is incidence of heavy metal contamination in the land.

2

In General, known that by the heavy metal represent the dangerous element on the surface of earth, so that heavy kontaminasi metal in environment represent the big problem of world in this time. Heavy metals are widespread pollutants in soil and become environmental concern as they are non-degradable and highly persistent. Solid and/or liquid wastes containing toxic heavy metals may be generated in various industrial or mining processes. A heavy metal resistant bacterium may be present in the soil and mining site. As they already preconditioned by abundant heavy metals contaminant, the use of these bacterium is assumed to be effective in improving metals reduction. Role of Bacterium in cleaning contamination referred as Bioremediation. Bioremediation will quicken the process of dekomposisi polutan by chosening appropriate inokulan microbe and appropriate environmental manipulation for the microbe so that enable the process . The happening of dekomposisi polutan maximally.

Keyword : Bacterium, Bioremediation, Heavy Metals.

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Peningkatan populasi penduduk telah mengakibatkan tekanan terhadap lahan yang begitu luar biasa. Hampir semua kebutuhan manusia, bahkan oksigen untuk bernafas secara langsung atau tidak langsung dipenuhi oleh tanah. Kebutuhan  dasar manusia akan bahan pangan, sandang, tempat tinggal, dan kebutuhan lain seperti bahan bangunan, energi serta bahan penunjang prasarana produksi dapat dipenuhi oleh lahan. Disamping itu  benda-benda yang menjadi simbol kekayaan seperti emas di gali dari perut bumi ini. Akan tetapi sebagian besar pemanfaatan lahan tersebut tidak disertai dengan pengelolaan tindakan konservasi yang memadai. Akibatnya,  pengelolaan lahan bagi sebagian besar manusia yang tanpa disadari telah menganut paham materialisme telah mengakibatkan terjadinya degradasi lahan.

Namun demikian, beberapa mikroba tanah digolongkan memiliki peranan yang penting bagi perbaikan lingkungan di sekitarnya. Aktivitas mikroba tanah dapat secara langsung atau tidak langsung dapat memperbaiki kondisi lingkungan. Secara langsung, beberapa mikroba tanah mampu menggunakan senyawa pencemar sebagai sumber makanan dan sumber energi, sehingga konsentrasi polutan akan menurun. Proses penurunan atau pembersihan bahan pencemar menggunakan aktivitas mikroba tanah disebut bioremediasi.

Batasan Masalah

Batasan masalah yang perlu di ambil dalam makalah ini adalah :1. Apakah Pseudomonas fluorescens strain KTSS mempunyai kemampuan dalam

bioremediasi tanah tercemar merkuri?2. Bagaimana proses bioremediasi merkuri tersebut?

Tujuan Penulisan

3

Tujuan yang hendak diambil dari pembuatan makalah ini adalah untuk mengetahui potensi Pseudomonas fluorescens strain KTSS untuk bioremediasi merkuri di dalam tanah serta proses bioremediasinya.

Metode Penulisan

Dalam pembuatan makalah ini, metode yang digunakan adalah metode kepustakaan, yaitu dengan mengumpulkan data-data dari literatur-literatur dan jurnal penelitian yang bersangkutan dengan Pengelolaan Kualitas Lingkungan khususnya tentang Bioremediasi Merkuri.

TINJAUAN PUSTAKAPencemaran Tanah dan Dampak yang Di timbulkan

Pencemaran tanah adalah keadaan di mana bahan kimia buatan manusia masuk dan merubah lingkungan tanah alami. Pencemaran ini biasanya terjadi karena : kebocoran limbah cair atau bahan kimia industri atau fasilitas komersial, penggunaan pestisida, masuknya air permukaan tanah tercemar ke dalam lapisan sub-permukaan, kecelakaan kendaraan pengangkut minyak, zat kimia, atau limbah, air limbah dari tempat penimbunan sampah serta limbah industri yang langsung dibuang ke tanah secara tidak memenuhi syarat. Ketika suatu zat berbahaya/beracun telah mencemari permukaan tanah, maka ia dapat menguap, tersapu air hujan dan atau masuk ke dalam tanah. Pencemaran yang masuk ke dalam tanah kemudian terendap sebagai zat kimia beracun di tanah. Zat beracun di tanah tersebut dapat berdampak langsung kepada manusia ketika bersentuhan atau dapat mencemari air tanah dan udara di atasnya.

Berbagai dampak yang ditimbulkan akibat pencemaran tanah, diantaranya :

1. Pada Kesehatan

Dampak pencemaran tanah terhadap kesehatan tergantung pada tipe polutan, jalur masuk ke dalam tubuh dan kerentanan populasi yang terkena. Berikut ini dampak yang ditimbulkan oleh logam berat pada kesehatan. Kromium, berbagai macam pestisida dan herbisida merupakan bahan karsinogenik untuk semua populasi. Timbal sangat berbahaya pada anak-anak, karena dapat menyebabkan kerusakan otak, serta kerusakan ginjal pada seluruh populasi. Paparan kronis (terus-menerus) terhadap benzena pada konsentrasi tertentu dapat meningkatkan kemungkinan terkena leukemia. Merkuri (air raksa) dan siklodiena dikenal dapat menyebabkan kerusakan ginjal, beberapa bahkan tidak dapat diobati. PCB dan siklodiena terkait pada keracunan hati. Organofosfat dan karmabat dapat menyebabkan gangguan pada saraf otot. Berbagai pelarut yang mengandung klorin merangsang perubahan pada hati dan ginjal serta penurunan sistem saraf pusat. Terdapat beberapa macam dampak kesehatan yang tampak seperti sakit kepala, pusing, letih, iritasi mata dan ruam kulit untuk paparan bahan kimia yang disebut di atas. Yang jelas, pada dosis yang besar, pencemaran tanah dapat menyebabkan Kematian.

2. Pada Ekosistem

Pencemaran tanah juga dapat memberikan dampak terhadap ekosistem. Perubahan kimiawi tanah yang radikal dapat timbul dari adanya bahan kimia beracun/berbahaya bahkan

4

pada dosis yang rendah sekalipun. Perubahan ini dapat menyebabkan perubahan metabolisme dari mikroorganisme yang hidup di lingkungan tanah tersebut. Akibatnya bahkan dapat memusnahkan beberapa spesies primer dari rantai makanan, yang dapat memberi akibat yang besar terhadap predator atau tingkatan lain dari rantai makanan tersebut. Bahkan jika efek kimia pada bentuk kehidupan terbawah tersebut rendah, bagian bawah piramida makanan dapat menelan bahan kimia asing yang lama-kelamaan akan terkonsentrasi pada makhluk-makhluk penghuni piramida atas. Dampak pada pertanian terutama perubahan metabolisme tanaman yang pada akhirnya dapat menyebabkan penurunan hasil pertanian. Hal ini dapat menyebabkan dampak lanjutan pada konservasi tanaman di mana tanaman tidak mampu menahan lapisan tanah dari erosi. Beberapa bahan pencemar ini memiliki waktu paruh yang panjang dan pada kasus lain bahan-bahan kimia derivatif akan terbentuk dari bahan pencemar tanah utama.

Logam Berat Merkuri

Merkuri merupakan pencemar yang sangat berbahaya bagi kesehatan manusia.  Beberapa mikroorganisme dapat mereduksi ion Hg(II)  menjadi   unsur    Hg(0)  secara  aerob. Kemampuan mereduksi dikendalikan oleh gen mer operon. Mikroba yang tahan merkuri adalah Pseudomonas. Sedangkan Pseudomonas putida dapat membersihkan merkuri ketika ditumbuhkan pada kultur yang kontinyu pada media yang kaya bahan organik. Ensim yang berperan dalam reaksi ini adalah merkuri reduktase sehingga dapat ditingkatkan melalui rekayasa genetika bagi mikroba yang menghasilkan Hg(II)-reduktase.

Merkuri (Hg) adalah unsur renik pada kerak bumi. Pada perairan alami, Hg juga ditemukan dalam jumlah yang sangat kecil. Hg merupakan satu-satunya logam yang berada dalam bentuk cairan pada suhu normal. Hg terserap dalam bahan-bahan partikulat dan mengalami presipitasi. Pada dasar perairan anaerobik, Hg berkaitan dengan sulfur. Merkuri anorganik dapat mengalami transformasi menjadi metil merkuri (merkuri organik) yang di perairan alami dipengaruhi oleh keberadaan mikroba, karbon organik, pH dan suhu. Metil merkuri dapat mengalami bioakumulasi dan biomagnifikasi pada biota perairan, baik secara langsung maupun jala makanan (food web). Organisme yang berada pada rantai paling tinggi (top carnivora) memiliki kadar Hg lebih tinggi dari organisme di bawahnya

Mikroorganisme Pseudomonas Flourenscens

Pseudomonas fluorescens adalah Gram-negatif berbentuk batang bakteri yang mendiami tanah, tanaman, dan air permukaan. P. fluorescens memiliki beberapa flagela. Hal ini sangat serbaguna metabolisme, dan dapat ditemukan di dalam tanah dan dalam air. Ini adalah aerob obligat tetapi strain tertentu mampu menggunakan nitrat bukannya oksigen sebagai akhir penerima elektron selama respirasi selular. Suhu optimal untuk pertumbuhan Pseudomonas fluorescens adalah 25-30 derajat Celcius. Ini tes positif untuk tes oksidase. Enzim lipase dan protein yang dihasilkan oleh Pseudomonas fluorescens dan Pseudomonas lainnya. Enzim inilah yang menyebabkan susu untuk memanjakan, dengan menyebabkan kepahitan dan kekentalan karena produksi lendir dan koagulasi dari protein.

5

Gambar 1. Pseudomonas fluorescens

(Sumber : http://www.microbiologyatlas.kvl.dk/biologi/showproduct.asp?articleid=19)

Bioremediasi

1. Pengertian Bioremediasi

Secara umum bioremediasi adalah :

Teknik aplikasi berdasarkan prinsip - prinsip proses biologis untuk membersihkan atau mengurangi senyawa-senyawa polutan berbahaya di dalam tanah, air tanah dan perairan.

Penyisihan atau pengurangan cemaran / polutan senyawa “ target yang berbahaya ” melalui aktivitas enzimatis organisme yang mampu menggunakan atau mentransformasikan senyawa polutan sebagai sumber energi dan karbonnya.

Metode untuk mengurangi senyawa polutan berbahaya secara biologis. Agen biologis yang berperan antara lain bakteri, aktinomycet, yeast, fungi, algae dan tumbuh – tumbuhan.

Dari pengertian di atas dapat di ambil kesimpulan bahwa bioremediasi adalah proses pembersihan pencemaran tanah dengan aktivitas menggunakan mikroorganisme (jamur, bakteri). Selain itu bioremediasi dapat diartikan sebagai penggunaan mikroorganisme untuk mengurangi polutan di lingkungan. Yang termasuk dalam polutan-polutan ini antara lain logam-logam berat, petroleum hidrokarbon, dan senyawa-senyawa organik terhalogenasi seperti pestisida, herbisida, dan lain-lain. Bioremediasi bertujuan untuk memecah atau mendegradasi zat pencemar menjadi bahan yang kurang beracun atau tidak beracun (karbon dioksida dan air).Mikroorganisme dapat menggunakan bahan pencemar sebagai sumber energi, sumber karbon atau aseptor elektron untuk metabolisme hidupnya.  Masuknya bakteri pada ukuran populasi tertentu  terutama bakteri yang adaptif dan resisten terhadap lahan terpolusi, dapat mengikat logam  berat karena mereka memproduksi protein permukaan atau sequens peptida yang mampu mengikat logam berat. Beberapa bakteri yang adaptif pada lahan yang terpolusi logam berat antara lain Ralstonia, Pseudomonas dan Bacillus, mereka menghasilkan protein pengikat logam berat yang disebut metallothionein. Banyak bakteri, khamir dan algae mampu mengakumulasikan ion logam dalam sel mereka beberapa kali lipat dari konsentrasi logam di lingkungan sekitarnya.  Namun demikian, jika kemudian  tergabung ke dalam rantai makanan maka hal ini dapat menyebabkan masalah kesehatan yang serius. Teknik bioremediasi akan mempercepat proses perombakan

6

polutan dengan memilih inokulan mikroba yang sesuai dan memanipulasi lingkungan yang sesuai bagi mikroba tersebut sehingga memungkinkan proses terjadinya perombakan polutan secara maksimal.

Teknik bioremediasi memiliki beberapa keuntungan antara lain:

Bioremediasi merupakan proses alami. Hasil proses bioremediasi bukan merupakan produk yang berbahaya. Tanah terkontaminasi dapat kembali ditanami.

Namun demikian teknik ini juga memiliki beberapa kelemahan, yaitu:

Tidak seluruh polutan mampu didegradasikan oleh mikroba Akumulasi senyawa toksik yang merupakan metabolit sekunder selama proses bioremediasi

tidak dapat dihindari. Poses perombakan akan mengalami kesulitan apabila polutan logam berat bercampur

dengan polutan organik .

2. Proses Bioremediasi

Proses bioremediasi memerlukan beberapa persyaratan agar dapat berlangsung, antara lain:

Mikroorganisme merupakan kunci pada kegiatan bioremediasi.  Sehingga organisme yang digunakan harus dapat merombak polutan secara lengkap dengan kecepatan yang reasonable sampai mencapai batas aman.         

Mikroorganisme memerlukan tambahan sumber C dalam melakukan proses degradasi polutan. Sehingga, perlu dilakukan penambahan elektron aseptor yang sesuai, tergantung pada spesies mikroba dan kondisi lingkungan setempat,  misalnya O2 untuk polutan yang memerlukan kondisi aerob, nitrat, fumarat atau sulfat untuk yang memerlukan kondisi anaerob.

Kondisi lingkungan setempat sangat penting dalam aktivitas degradasi oleh mikroorganisme, hal ini meliputi ketersediaan oksigen, kelembaban, pH, bahan organik dan suhu.

Proses metabolisme oleh mikroorganisme perombak, hasil metabolismenya tidak terakumulasi dan tidak menghasilkan metabolit yang lebih toksik dari polutan induknya.

Bioavailability polutan menjadi faktor yang lebih penting untuk keberhasilan atau kegagalan proses bioremediasi.

Faktor ekologi bagi mikroba sangat penting untuk diperhatikan, jangan sampai  mikroba perombak berada dalam kondisi stres secara ekologis atau berkompetisi dengan mikroba lain yang non degradatif.

Faktor yang tidak kalah penting adalah biaya. Jika strategi bioremediasi sangat mahal  dan masyarakat pengguna (industri, pemerintah) tidak akan menggunakannya. Dengan demikian, teknik bioremediasi hendaknya tidak lebih mahal daripada pengolahan secara fisik atau kimia dan dapat digunakan setiap saat.

7

Merujuk pada Lovley (1995) dalam, bioremediasi dapat terjadi secara intrinsik dan direkayasa (engineered). Bioremediasi intrinsik adalah bioremediasi yang berlangsung dengan sendirinya tanpa campur tangan manusia karena kondisi lingkungan menunjang (nutrien tersedia) dan mikroba yang berperanan dalam jumlah yang mencukupi. Namun demikian seringkali faktor lingkungan tidak optimal sehingga tidak memungkinkan terjadinya bioremediasi intrinsik sehingga memerlukan perbaikan faktor lingkungan, hal ini disebut engineered bioremediation.

Konsep proses Bioremediasi didasarkan pada 4 proses utama:

1. Biodegradasi Merupakan proses dekomposisi biokimiawi dari suatu senyawa menjadi senyawa dengan toksisitas yang lebih rendah atau menjadi produk yang tidak berbahaya (misalnya CO2 dan H2O) melalui aktivitas mikroorganisme seperti bakteri dan fungi.

2. Biotransformasi Merupakan proses konversi yang diperantarai secara biokimiawi oleh aktivitas mikroorganisme, suatu kontaminan menjadi kurang toksis.

3. Akumulasi biologis, Beberapa bakteri dan tanaman mampu mengakumulasi kontaminan di dalam jaringan mereka. Di dalam tanaman sifat ini dapat dimanfaatkan untuk mengakumulasikan kontaminan ke dalam biomassa yang dapat dipanen.

4. Mobilisasi kontaminan, Mobilisasi diperantarai secara biokimia dari kontaminan menjadi larutan yang kemudian dipisahkan dari tanah terkontaminasi dan kontaminan akan diambil kembali atau dihancurkan.

Untuk meningkatkan efisiensi proses bioremediasi, beberapa upaya yang dapat dilakukan, antara lain :

Biostimulasi: penambahan biostimulan. Melibatkan penambahan nutrisi, oksigen dan mengatur kelembaban, penambahan jenis stimulan : vitamin, surfaktan dll, yang bertujuan untuk menstimulasi aktifitas jasad renik.

Bioaugmentasi : penambahan kultur-kultur' spesifik dari organisma-organisme yang berperan secara spesifik dan telah teruji kemampuannya

Rekayasa design dan rekayasa bioproses untuk optimasi sistem. Rekayasa genetika, untuk meningkatkan kemamapuan agen hayati dalam bioremediasi.

METODE PENELITIAN

MikroorganismeBakteri yang digunakan dalam penelitian ini yaitu P. fluorescens strain KTSS yang diisolasi dari tambang batu bara wilayah penambangan PT Tambang Batu Bara Bukit Asam, Sumatera Selatan. Identifikasi isolat ini diperoleh berdasarkan sifat fisiologinya menggunakan Microbact Identification Kits. Biakan dipelihara di dalam agar miring berisi medium Luria Bertani (per liter medium): 1,0 g Tripton, 0,5 g ekstrak khamir, 0,5 g NaCl, 1,5 g bacto agar, pH 7,2.

8

Penyiapan inokulumIsolat bakteri yang akan diuji ditumbuhkan dalam 50 mL medium cair Luria Bertani (LB) selama 48 jam pada suhu 28oC di atas mesin pengocok dengan kecepatan 200 rpm.

Penyiapan bioamelioranBahan pembawa yang digunakan sebagai bioamelioran terdiri dari zeolit berdiameter 1-3 mm, biochar (80 mesh), MgSO4 kalsinasi (100 mesh), dan bahan aktif (Pseudomonas fluorescens strain KTSS) dengan perbandingan 9 : 0,5 : 0,5 : 0,6. Masing-masing bahan pembawa disterilisasi terlebih dahulu di dalam oven bersuhu 105oC selama empat jam. Zeolit granul digunakan sebagai inti, sementara biochar dan MgSO4 kalsinasi masing-masing digunakan sebagai pelapis dan pengikat. Perbanyakan inokulan bakteri dilakukan di dalam medium LB. Pencampuran bahan dilakukan dengan menggunakan doublecone mixer selama lima menit dan disertai dengan inokulasi 6% (v/b) Pseudomonas fluorescens strain KTSS ke dalam bahan pembawa dengan menggunakan sprayer bertekanan tinggi. Bioamelioran ini memiliki spesifikasi bentuk granul berdiameter 1-3 mm berwarna abu-abu gelap, pH 7,3, kadar air 16,3 dan jumlahpopulasi Pseudomonas fluorescens strain KTSS sebanyak 107 - 108 CFU/gram contoh.

Penetapan potensi P. fluorescens strain KTSS.Lima puluh gram bahan tanah dimasukkan ke dalam 100 mL Erlenmeyer. Sterilisasi bahan tanah dilakukan menggunakan autoklaf 1210C selama satu jam dalam tiga hari berturut-turut. Selanjutnya ke dalam 10 buah Erlenmeyer yang berisi bahan tanah steril tersebut masing-masing ditambahkan 5000 ppb merkuri dan diinkubasi dalam kondisi statis selama 24 jam. Setelah itu sebanyak 0, 25, dan 50% (v/b) suspensi bakteri dengan populasi 108–1012 koloni/mL (CFU) diinokulasikan ke dalam bahan tanah steril yang telah mengandung merkuri. Inkubasi dilanjutkan dalam kondisi statis selama tujuh hari pada suhu 28oC. Pada akhir inkubasi, konsentrasi merkuri terlarut air yang terdapat di dalam bahan tanah dianalisis dengan menggunakan Atomic Absorbtion Spectrophotometer (AAS). Dalam pengujian ini digunakan strain unggul bakteri pereduksi merkuri lainnya yang berasal dari Kalimantan Selatan (SAKS) sebagai pembanding.

Analisis merkuri terlarut airSebanyak 5 g bahan tanah yang mengandung suspensi P. fluorescens dimasukkan ke dalam 100 mL botol kocok plastik, kemudian ditambah 50 mL air suling dan dikocok selama dua jam dengan kecepatan 200 rpm. Inkubasi dilanjutkan selama 24 jam pada suhu 28oC. Pada akhir inkubasi, suspensi tersebut dikocok selama 30 menit kemudian disaring dengan kertas saring Whatman 93 dan Sartorius 0,45 μM untuk memperoleh larutan jernih dan mencegah suspensi bakteri terikut dalam penetapan merkuri terlarut air. Penetapan merkuri dilakukan dengan menggunakan Atomic Absorbtion Spectrophotometer (AAS, Shimadzu AA6300) (AOAC, 2000).

Analisis total merkuri di dalam bahan tanah dan tanamanSebanyak 1 g bahan tanah atau bagian tanaman (daun) kering oven dimasukkan ke dalam 100 mL Erlenmeyer, kemudian ditambah dengan 5-7 mL HNO3 pekat dan 1 mL HCLO4 pekat. Erlenmeyer ditutup dengan kaca penutup dan diinkubasi selama 24 jam pada suhu 28oC. Selanjutnya suspensi bahan tanah atau daun di dalam Erlenmeyer dipanaskan secara perlahan (100-150oC) selama lebih kurang tiga jam sampai uap berwarna cokelat berkurang. Suhu alat pemanas dinaikkan hingga mencapai 200oC sampai terbentuk uap putih di dalam suspensi tersebut. Setelah uap putih berkurang, sebanyak 1 mL suspensi yang tertinggal di dalam

9

Erlenmeyer didinginkan hingga mencapai suhu ruang, kemudian dipindahkan ke dalam 50 mL labu ukur (pyrex), dan volume ditepatkan menjadi 50 mL dengan penambahan aquades dan dilakukan pengocokan sampai homogen. Suspensi disaring terlebih dahulu dengan kertas saring Whatman 93 sebelum penetapan total merkuri dengan Atomic Absorbtion Spectrophotometer (AAS, Shimadzu AA6300). Metode penetapan merkuri dengan AAS dilakukan tanpa nyala api, tetapi dihibridisasi dengan SnCl2 dan H2O membentuk kabut dalam alat vapour generation accesories (VGA). Lampu katoda merkuri dipasang pada panjang gelombang (λ) 253,5 nm dan cahayanya diarahkan supaya dapat menembus kabut dari larutan tersebut (AOAC, 2000).

Penetapan potensi reduksi merkuri dengan bioindikator bibit kakao di rumah kaca.Kegiatan penelitian disusun dalam rancangan acak lengkap dengan lima perlakuan dan lima ulangan. Sebagai medium tanam digunakan bahan tanah asal desa Bantar Karet, Kecamatan Nanggung, Leuwiliang-Jawa Barat. Pengambilan bahan tanah dilakukan di kedalaman 0-20 cm. Bahan tanah selanjutnya diayak menggunakan ayakan 5 mm dan diaduk hingga homogen. Sebanyak 10 kg bahan tanah homogen dimasukkan ke dalam ember plastik berkapasitas 15 L yang telah dilubangi bagian bawahnya. Setiap ember plastik ditanami dengan satu bibit kakao lindak klon Upper Amazon Hybrid (UAH) umur dua minggu. Pengamatan pertumbuhan vegetatif bibit kakao dilakukan setiap bulan selama tiga bulan. Peubah yang diamati meliputi: (i) tinggi bibit, (ii) jumlah daun, (iii) panjang akar, dan (iv) berat basah dan kering batang, daun, dan akar bibit kakao. Seluruh perlakuan memperoleh pemupukan masing-masing 18 g (100%) dan 9 g (50%) pupuk NPK 15-15-15. Aplikasi bioamelioran berbahan aktif P. fluorescens strain KTSS dilakukan bersamaan dengan aplikasi pupuk NPK 15-15-15. Analisis bahan tanah meliputi kadar N (metode Kjeldahl) , P2O5 dan K2O (terekstrak HCl 25%), C organik (Walkley-Black), pH,KTK-metode Bower (US Salinity Lab. Staff 1954) dan konsentrasi total merkuri (AAS).Adapun rancangan perlakuan sebagai berikut:A. 100% dosis pupuk NPK.B. 100% dosis pupuk NPK +1,60g bioamelioran P. fluorescens strain KTSS/ bibit.C. 100% dosis pupuk NPK + 3,25 g bioamelioran P. fluorescens strain KTSS/bibit.D. 50% dosis pupuk NPK + 3,25 g bioamelioran P. fluorescens strain KTSS/bibit.E. Tanpa pupuk (Blanko).Data yang diperoleh diolah dengan analisis sidik ragam dan untuk membandingkan hasil dari tiap perlakuan dilakukan uji lanjut dengan Uji Jarak Berganda Duncan taraf 5% (Steel & Torrie, 1980).

Penetapan potensi reduksi merkuri dengan bioindikator padi varietas Ciherang di lapangKegiatan penelitian dilakukan di desa Bantar Karet, Kecamatan Nanggung, Leuwiliang (Jawa Barat). Hasil analisis tanah yang dilakukan pada saat penelitian sebagai berikut : 0,26% N; 0,003% P2O5; 0,006% K2O; 2,64% C-organik; 16,46 meq/100g KTK, 21,1 ppm Hg dan pH 4,4.Penelitian menggunakan rancangan acak kelompok (RAK) dan tiga ulangan dengan perlakuan : A. 100% dosis pupuk NPKB. 100% dosis pupuk NPK + 37,5 kg Bioamelioran P.fluorescens strain KTSS /haC. 100% dosis pupuk NPK + 75,0 kg bioamelioran P. fluorescens strain KTSS/haD. 50% dosis pupuk NPK + 75,0 kg bioamelioran P. fluorescens strain KTSS/haE. Tanpa pupuk (Blanko)Dosis pupuk anjuran lapang adalah 300 kg NPK Phonska (15-15-15) + 200 kg urea/ha. Bioamelioran diberikan satu hari sebelum tanam dengan cara pembenaman ke dalam tanah.

10

Sementara itu, 300 kg NPK Phonska (15-15-15) diberikan sekaligus pada tujuh hari setelah tanam (HST). Selanjutnya 200 kg pupuk urea diberikan secara sebar (broadcast) sebanyak tiga kali pemupukan pada umur tanaman 7, 21 dan 42 HST. Ukuran petak: 5 x 6 m dengan pembatas petak berupa pematang dengan lebar 20-30 cm, tinggi 30 cm. Padi varietas Ciherang ditanam-pindah pada umur 15 hari setelah pembibitan, dan selanjutnya ditanam dengan sistem legowo 2 : 1 berjarak tanam 12,5 x 25 x 50 cm, dengan dua bibit per lubang tanam. Pengambilan sampel tanah dilakukan pada 15 titik lalu dikompositkan untuk dianalisis sifat kimia tanah dan Kandungan merkuri. Pengamatan terhadap perkembangan jumlah anakan (rumpun) dan tinggi tanaman (cm) pada 7, 14, 21, 42, dan 63 HST dilakukan dengan mengukur sampel tanaman sebanyak 10 rumpun per petak perlakuan. Sementara itu, peubah yang diamati untuk mengetahui produktivitas tanaman meliputi: (i) jumlah anakan produktif, (ii) malai isi, (iii) gabah kering panen (GKP), dan (iv) gabah kering giling (GKG). Data yang diperoleh diolah dengan analisis sidik ragam dan untuk membandingkan hasil dari tiap perlakuan dilakukan uji lanjut dengan Uji Jarak Berganda Duncan taraf 5% (Steel & Torrie, 1980).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Penetapan potensi Pseudomonas fluorescens dalam mereduksi merkuri di dalam bahan tanah

Berdasarkan hasil penelitian ini, pemberian inokulan P. fluorescens strain KTSS sebanyak 25% (v/b) ke dalam 50 g bahan tanah steril dengan masa inkubasi selama tujuh hari pada suhu 28oC dapat menurunkan konsentrasi merkuri lebih banyak jika dibandingkan dengan tanpa inokulan ataupun perlakuan dengan P. fluorescens strain SAKS (isolat pembanding). Jumlah suspensi P. fluorescens strain KTSS maupun SAKS yang ditambahkan ke dalam bahan tanah dengan konsentrasi 25% (v/b) lebih optimal menurunkan konsentrasi merkuri jika dibandingkan dengan 50% (v/b) seperti hasil yang didapat pada gambar 1. Apabila dibandingkan dengan tanpa inokulan, maka potensi reduksi merkuri oleh P. fluorescens strain KTSS dan SAKS masing-masing sebesar 53,3 dan 40,1% untuk 25% (v/b) serta 41,9 dan 16,3% untuk 50% (v/b) suspensi inokulan. Mengenai mekanisme transformasi merkuri yang dilakukan oleh bakteri, Barkay (2000) menjelaskan ada empat jenis mekanisme enzimatis terkait dengan hal tersebut yaitu: (i) reduksi Hg2+ menjadi Hg0, (ii) pemecahan senyawa organomerkuri (termasuk MeHg+), yang menghasilkan bentuk Hg0, (iii) metilasi Hg2+, dan oksidasi Hg0 menjadi Hg2+. Reaksi reduksi dan pemecahan senyawa organomerkuri dilakukan oleh enzim dan protein (mer) operon dari bakteri yang resisten terhadap merkuri dengan produk akhir Hg0. Operon mer memiliki situs pelekatan spesifik untuk protein (merT, merP, dan merC) yang mentransport Hg2+ ke dalam sitoplasma dan mencegah penghancuran sel. Di dalam sel, Hg2+ direduksi oleh NADPH menjadi Hg0 oleh enzim merkuri reduktase (merA). Beberapa operon mer bakteri mengandung gen merB yang mengkodekan enzim merkuri liase. Enzim ini dapat mendetoksifikasi senyawa organomerkuri termasuk MeHg2+ dan Me2Hg.

11

Penetapan potensi reduksi merkuri dengan bioindikator bibit kakao di rumah kaca

Berdasarkan pengamatan diketahui bahwa tinggi, jumlah daun, dan panjang akar bibit kakao memberikan hasil pertumbuhan yang baik dengan perlakuan 100% dosis pupuk NPK yang dikombinasikan 3,25g bioamelioran/bibit (perlakuan C). Penimbangan terhadap berat basah dan berat kering batang, daun, dan akar bibit menghasilkan data yang konsisten terhadap hasil pengukuran pertumbuhan vegetatif bibit kakao lindak klon UAH (Tabel 1). Berdasarkan data yang diperoleh pada Tabel 1 maka penetapan akumulasi merkuri di dalam bahan tanah dan daun bibit kakao dilakukan dengan menganalisis akumulasi merkuri pada perlakuan C, perlakuan A (pemberian pupuk PK) dan perlakuan E (tanpa pupuk).

Tabel 1. Pertumbuhan bibit kakao lindak klon UAH umur tiga bulan setelah tanam dengan perlakuan bioamelioran berbahan aktif P. fluorescens strain KTSS.

Perlakuan

Tinggi (cm)

Jumlah Daun (helai)

Panjang Akar (cm)

Berat Basah batang

(g)

Berat basah daun

(g)

Berat basah akar (g)

Berat kering batang

(g)

Berat kering daun

(g)

Berat Kering akar (g)

A 30,2AB*) 18,3a 39,0ab 4,7a 7,1b 2,8d 1,6abc 2,7b 1,7ab

12

B 34,2A 18,0a 42,7a 5,6a 8,1ab 4,4bc 2,1a 3,0ab 1,6bcC 34,2a 18,3a 45,7a 5,2a 10,3a 6,1a 1,8ab 3,4a 2,0aD 33,5a 18,0a 30,3b 5,1a 9,7a 4,6b 1,5bc 3,3ab 1,4bcE 25,2b 13,7b 36,8ab 4,2a 6,6b 3,8c 1,3c 2,7b 1,3c

*) Angka dalam kolom yang sama yang diikuti dengan huruf yang sama tidak berbeda nyata menurut uji jarak ganda Duncan (P>0,05).Keterangan :(A) 100% dosis pupuk NPK.(B) 100% dosis pupuk NPK + 1,60 g bio-amelioran P. fluorescens strain KTSS/bibit.(C) 100% dosis pupuk NPK + 3,25 g bio-amelioran P. fluorescens strain KTSS/bibit.(D) 50% dosis pupuk NPK + 3,25 g bio-amelioran P. fluorescens strain KTSS/bibit.(E) Tanpa pupuk (Blanko).

Hasil yang diperoleh disajikan pada Tabel 2.

Tabel 2. Rata-rata total merkuri yang terdapat di dalam bahan tanah dan daun bibit kakao tiga bulan setelah tanam.

PerlakuanRata-rata total merkuri

Bahan Tanah Daun bibit Kakao (ppb)

100% dosis pupuk NPK 915 404,8

Full rate of 15-15-15 NPK fertilizer dosages

100% dosis pupuk NPK 15-15-15 + 3,25 g

2439 <0,2bioamelioran P. fluorescens strain KTSS/bibit

Full rate of 15-15-15 NPK fertilizer dosages +3,25 g

bioameliorant/seed

Tanpa pupuk (Blanko) 797,3 66,3

Hasil penelitian ini mengindikasikan bahwa dengan pemberian bioamelioran P. fluorescens strain KTSS pada bahan tanah sebagai media tanam bibit kakao maka dalam jangka waktu tiga bulan setelah tanam, akumulasi merkuri terkonsentrasi di daerah sekitar perakaran bibit. Konsentrasi merkuri total yang terdapat di dalam bahan tanah dengan perlakuan bioamelioran (perlakuan C) lebih tinggi jika dibandingkan perlakuan pemberian NPK 15- 15-15 saja (perlakuan A) ataupun tanpa pupuk (perlakuan E). Hal ini diduga bahwa dengan pemberian

13

bioamelioran P. fluorescens strain KTSS dapat menghambat translokasi merkuri ke jaringan daun bibit kakao. Hasil penelitian ini mendukung penelitian sebelumnya sebagaimana dikemukakan oleh Alloway (1995) dalam Laksmita,dkk (2009) bahwa ketersediaan merkuri di dalam tanah yang ditranslokasikan ke dalam jaringan tanaman akan rendah karena pada umumnya ada kecenderungan merkuri akan terakumulasi di akar atau daerah sekitar perakaran. Fenomena ini mengindikasikan bahwa akar tanaman akan menyimpannya sebagai barier untuk pengambilan merkuri. Peran P. fluorescens strain KTSS dalam hal ini cukup signifikan terhadap terjadinya proses aku-mulasi merkuri di daerah sekitar perakaran (bahan tanah) melalui penjerapan logam tersebut ke dalam sel bakteri, sehingga konsentrasi total merkuri yang terukur pada jaringan daun bibit kakao sangat rendah. Beberapa strain P. Fluorescens lebih dikenal sebagai plant growthpromoting rhizobacteria (PGPR) yang memiliki kemampuan menghasilkan aktivitas deaminase 1-amino siklopropana-1- karboksilat (ACC), asam indol asetat (IAA) dan siderofor. Dengan kemampuan adaptasi yang tinggi dari bakteri ini akan memungkinkan terbentuk simbiosis dengan tanaman sebagai mikrosimbion. Mikrosimbion penting dalam meminimalisir pengaruh polutan di dalam tanah terutama polutan logam berat yang bersifat gesit. Penetapan potensi reduksi merkuri dengan bioindikator padi varietas Ciherang di lapangLokasi penelitian berada di dalam wilayah Kecamatan Nanggung Provinsi Jawa Barat, dekat tambang emas. Berdasarkan analisis awal bahan tanah dari lahan yang digunakan untuk uji penetapan potensi reduksi merkuri oleh isolat P. fluorescens strain KTSS tersebut diketahui bahwa kadar merkuri mencapai 21,1 ppm. Kontaminasi merkuri dalam tanah yang terdapat di lokasi ini dapat terjadi karena proses alamiah seperti pelapukan batuan, pengolahan emas dengan cara amalgamasi, dan kegiatan industri lainnya yang menggunakan bahan baku merkuri. Selama kegiatan penelitian berlangsung, pengamatan pertumbuhan padi dilakukan dalam lima periode hari setelah tanam (HST). Produktivitas padi varietas Ciherang yang ditunjukkan melalui hasil penimbangan GKG untuk perlakuan 100% dosis pupuk NPK 15-15-15 dan 37,5- 75 kg bioamelioran/ha berturut-turut adalah 13,74 dan 13,84 kg/30 m2. Jika dikonversi dalam satu hektar maka nilai GKG tersebut menjadi 4,58 dan 4,61 ton/ha (Tabel 3). Pengaruh pemberian bioamelioran berbahan aktif P. fluorescens strain KTSS yang diperoleh dari kegiatan di lapang masih memerlukan uji lanjut untuk memperoleh konsistensi data. Pengujian disarankan minimal dalam dua periode musim tanam di tempat yang sama. Selain itu pula konsistensi hasil diperlukan melalui uji multi lokasi dengan kondisi masalah logam berat di dalam tanah. Data analisis laboratorium menunjukkan bahwa ada sedikit peningkatan nilai pH tanah dengan perlakuan pupuk dan bioamelioran jika dibandingkan dengan tanpa pupuk. Sementara itu kadar merkuri di dalam tanah dengan pemberian bioamelioran cenderung lebih rendah jika dibandingkan dengan pemberian pupuk NPK 15-15-15 atau tanpa pupuk (Tabel 4). Asumsi dalam pemberian pupuk NPK dapat meningkatkan konsentrasi merkuri di dalam bahan tanah perlu dikaji lebih dalam mengingat banyak faktor di dalam tanah yang dapat mempengaruhi mobilisasi logam ini, antara lain pencucian jumlah bahan organik. Pengikatan oleh ion-ion bermuatan negatif dalam larutan tanah, pH tanah, kondisi redoks, dan penjerapan oleh liat (Alloway, 1995). Tanah di lokasi percobaan memiliki pH 4,4. Pada kondisi tersebut, merkuri diduga dalam bentuk HgCl2. Hal ini sesuai dengan yang dikemukakan Alloway (1995) dalam Santi,dkk (2009), bahwa pada pH di bawah 5,5 bentuk merkuri yang dominan di dalam larutan tanah adalah HgCl2 dan pada pH tersebut bahan organic mungkin juga dapat berperan dalam penjerapan merkuri. Kadar bahan organik 2,53-3,04% yang termasuk katagori sedang di lokasi

14

penelitian ini akan berdampak meningkatkan pertumbuhan dan aktivitas P. fluorescens strain KTSS. Interaksi antara bahan organik dan bakteri memungkinkan bagi penjerapan dan reduksi konsentrasi merkuri terlarut di dalam tanah. Hasil ini mendukung pernyataan Ettler et al. (2007) dalam Santi,dkk(2009), bahwa kontaminasi merkuri lebih banyak dijumpai pada tanah-tanah masam, dimana konsentrasi total merkuri yang terjerap dalam tanah masam akan lebih tinggi apabila dibandingkan dengan bentuk terlarut.

Tabel 3. Pertumbuhan dan produktivitas padi varietas Ciherang dengan perlakuan bioamelioran berbahan aktif P. fluorescens strain KTSS.

Perlakuan

Peubah (Parameter)

TinggiJumlah Anakan

Malai isi

Gabah kering

Gabah kering

tanaman (cm)

anakan produktif panen (kg/30 m2)

giling (kg/30

m2)

100% dosis pupuk NPK 15-15-15 84,6 a*)16,7abc 18,5ab 83,9b 16,2a 13,72a

100% dosis pupuk NPK 15-15-15 876,5a 18,1ab 23,0a 117,9a 16,6a 13,74a+ 37.5 kg bioamelioran/ha 100% dosis pupuk NPK 15-15-15 87,2a 19,2a 21,9a 114,a 16,2a 13,84a+ 75 kg bio-amelioran/ha 50% dosis pupuk NPK 15-15-15 80,9a 13,8c 16,9ab 113,7a 12,6b 10,79b+ 75 kg bio-amelioran/ha Tanpa pupuk (Blanko) 73,4b 14,5bc 14,7b 86,3 12,2b 10,25b

*) Angka dalam kolom yang sama yang diikuti dengan huruf yang sama tidak berbeda nyata menurut uji jarak ganda Duncan (P>0,05).

Tabel 4. Analisis kimia bahan tanah Bantar Karet-Nanggung yang diperlakukan dengan bioamelioran, 92 hari setelah tanam.

Perlakuan

Analisis

pHP2O5 (%) C-org (%) Rata - Rata kadar Rata - Rata

Kadar

merkuri dalam tanah Merkuri

dalam beras100% dosis pupuk NPK 15-15-15 5,2 0,06 2,86 10,0 0,6100% dosis pupuk NPK 15-15-15 5,3 0,06 3,00 7,4 0,5+ 37.5 kg bioamelioran/ha 100% dosis pupuk NPK 15-15-15 5,4 0,06 3,04 6,9 0,5+ 75 kg bio-amelioran/ha 50% dosis pupuk NPK 15-15-15 5,1 0,05 2,64 6,5 0,5+ 75 kg bio-amelioran/ha Tanpa pupuk (Blanko) 4,9 0,06 2,53 7,9 0,5

KESIMPULAN

15

Berdasarkan studi kasus yang berjudul “Potensi Pseudomonas fluorescens strain KTSS untuk bioremediasi merkuri di dalam tanah”, dapat diambil kesimpulan bahwa Pseudomonas fluorescens strain KTSS memiliki potensi mereduksi logam merkuri. Peran Pseudomonas fluorescens strain KTSS cukup signifikan terhadap terjadinya proses akumulasi merkuri di daerah sekitar perakaran bibit kakao melalui penyerapan logam tersebut ke dalam sel bakteri, sehingga dapat menghambat translokasi merkuri ke dalam jaringan daun bibit kakao.

Transformasi. merkuri yang dilakukan oleh bakteri, Barkay (2000) dalam menjelaskan ada empat jenis mekanisme enzimatis terkait dengan hal tersebut yaitu: (i) reduksi Hg2+ menjadi Hg0, (ii) pemecahan senyawa organomerkuri (termasuk MeHg+), yang menghasilkan bentuk Hg0, (iii) metilasi Hg2+, dan (iv) oksidasi Hg0 menjadi Hg2+. Reaksi reduksi dan pemecahan senyawa organomerkuri dilakukan oleh enzim dan protein (mer) operon dari bakteri yang resisten terhadap merkuri dengan produk akhir Hg0. Operon mer memiliki situs pelekatan spesifik untuk protein (merT, merP, dan merC) yang mentransport Hg2+ ke dalam sitoplasma dan mencegah penghancuran sel. Di dalam sel, Hg2+ direduksi oleh NADPH menjadi Hg0 oleh enzim merkuri reduktase (merA). Beberapa operon mer bakteri mengandung gen merB yang mengkodekan enzim merkuri liase. Enzim ini dapat mendetoksifikasi senyawa organ merkuri termasuk MeHg2+ dan Me2Hg.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2010. Bioremediasi.

Sumber : http://id.wikipedia.org/wiki/Bioremediasi

Diakses internet tanggal 8 Maret 2010

Anonim. 2010. Pencemaran Tanah.

Sumber : http://id.wikipedia.org/wiki/Pencemaran_tanah

Diakses internet tanggal 8 Maret 2010

Purnama, Dede. 2009. Logam Berat Merkuri (Hg).

Sumber : http://dedepurnama.blogspot.com/2009/07/logam-berat-merkuri-hg.html

Diakses tanggal 23 Maret 2010

Santi, dkk. 2009. Potensi Pseudomonas fluorescens strain KTSS untuk bioremediasi merkuri di dalam tanah.

Widyati, Enny. 2004. Tinjauan tentang Peranan Mikroba Tanah dalam Remediasi Lahan Terdegradasi .

Sumber : http://www.rudyct.com/PPS702-ipb/08234/enny_widyati.htm

16

Diakses tanggal 13 Maret 2010

17