9

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tumbuhan Air Sebagai Pengurai Limbah

Ekosistem rawa memiliki kemampuan alamiah untuk menghilangkan

pencemaran bahan organik dan anorganik. Kemampuan ini terutama disebabkan adanya

tumbuhan air yang berperan sebagai pengolah limbah. Tumbuhan air yang muncul di

permukaan air mampu mengasimilasi senyawa organik dan anorganik yang terdapat

dalam limbah. Oksigen ditransformasi melalui tanaman ke jaringan di bawah tanah dan

keluar dari akar, selanjutnya mengoksidasi substrat di sekeliling akar (Finlayson dan

Chik, 1983; Pilon-Smits, 2005). Upaya penanganan limbah dan pencemaran lingkungan

dengan mengunakan vegetasi dikenal sebagai suatu proses fitoremediasi (Subroto 1996).

Konsep fitoremediasi sebenarnya sudah cukup lama dikenal, terutama untuk

penanganan air limbah dengan menggunakan sistem lahan basah, lahan alang-alang dan

tanaman apung (Cunningham et al., 1995), dan untuk bioindikator adanya pencemaran air

dan udara (Ornes dan Sajwan, 1993; Klump et al., 1994). Akhir-akhir ini konsep

fitoremediasi tersebut telah diaplikasikan untuk tanah yang tercemar. Aplikasi

fitoremediasi untuk penanganan masalah limbah dapat dilakukan baik secara in situ

maupun secara ex situ dengan menggunakan berbagai bentuk reaktor (Subroto 1996).

Keuntungan aplikasi fitoremediasi dibanding sistem remediasi lainnya adalah

lebih mudah dan lebih murah. Disamping itu fitoremediasi mempunyai keterbatasan

dalam hal konsentrasi kontaminan yang dapat ditolerir oleh tanaman (Gray dan

Biddlestone 1995). Proses fitoremediasi dapat dilakukan dengan menggunakan tumbuhan

secara langsung (Gray dan Biddlestone 1995)., menggunakan ekstrak tanaman yang

mengandung berbagai enzim degradator (Dec dan Bollag 1994), ataupun menggunakan

kultur jaringan tanaman (Metzger et al., 1992; Macek et al., 1994). Lebih lanjut

dikemukakan Black (2004), mengambarkan bahwa proses fitoremediasi yang terjadi

adalah seperti yang disajikan pada Gambar 2.

10

Gambar 2. Proses fitoremediasi bahan pencemar

Penanggulangan masalah pencemaran dengan fitoremediasi dapat dilakukan

melalui lima proses yang berbeda yaitu :1) fitostabilisasi proses remediasi diproduksinya

senyawa kimia tertentu untuk mengimobilisasi kontaminan di daerah rizosfer, 2)

fitodegradasi proses metabolisme kontaminan di dalam jaringan tanaman, misalnya olah

enzim dehalogenase dan oksigenase, 3) fitovolatilisasi proses remediasi terjadi ketika

tanaman menyerap kontaminan dan melepaskannya ke udara lewat daun, dan dapat pula

senyawa kontaminan mengalami degradasi sebelum dilepas lewat daun, 4) rizofiltrasi

proses remediasi memanfaatkan kemampuan akar tanaman untuk menyerap,

mengendapkan, dan mengakumulasikan logam dari aliran limbah, dan 5) fitoesktraksi

proses yang mencakup penyerapan kontaminan oleh akar tanaman dan translokasi atau

akumulasi senyawa itu ke bagian tanaman seperti akar, daun atau batang (Pilon-Smits,

2003).

2.2. Penguraian Limbah Dalam Rawa

Pelepasan oksigen oleh akar tumbuhan lahan rawa menyebabkan air atau tanah di

sekitar rambut akar memiliki kadar oksigen yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan

air atau tanah yang tidak ditumbuhi tumbuhan air dalam suatu lahan rawa, sehingga

memungkinkan mikroorganisme pengurai seperti bakteri aerob dapat hidup.

Diperkirakan oksigen yang dilepas oleh akar tumbuhan air di lahan rawa dalam satu hari

berkisar antara 5 hingga 45 mg untuk setiap satu meter persegi luas akar (Reed et al.,

1988).

Penyerapan unsur hara oleh tumbuhan air dilakukan melalui beberapa cara,

seperti melalui akar rambut atau daun yang termodifikasi langsung dari lahan atau

11

dengan akar yang menancap pada tanah. Kemampuan tumbuhan air mengurai bahan

pencemar tergantung pada ketersedian sumberdaya, keadaan lingkungan dan adaptasinya

terhadap lingkungan. Kemampuan tumbuhan air pada lahan basah untuk menyerap

bahan pencemar tidaklah sama. Jika diurut berdasarkan kemampuan menyerap bahan

pencemar didapat bahwa tanaman timbul tanaman mengapung tanaman dalam air

(Priyanto dan Prayitno, 2005).

Berbagai tumbuhan lahan rawa alami telah mampu beradaptasi dan tumbuh

dengan baik di dalam air atau tanah yang jenuh air. Tumbuhan air telah mampu

berkembang dan hidup di lingkungan yang didominasi oleh air melalui adaptasi struktur

dan fisiologinya. Tumbuhan air pada lahan basah berperan aktif memompa oksigen ke

dalam sistem perairan. Hal ini dapat terjadi karena organ tumbuhan air mempunyai ruang

antar sel yang membentuk lubang-lubang saluran udara untuk menyimpan oksigen bebas.

Daun, batang, dan akar pada tumbuhan air dapat mentransfer oksigen dari udara, yang

dibebaskan kembali ke akar atau rizosfer dan rizoma sehingga membentuk suasana

aerob. Mekanisme pergerakan senyawa kimia pada akar atau rizosfer tumbuhan air

disajikan pada Gambar 3 (Guntenspergen et al., 1989; Wetzel, 2001).

Gambar 3. Mekanisme pergerakan senyawa kimia pada akar tumbuhan air

Suriawiria (2003) menyatakan bahwa banyak jenis tumbuhan khususnya yang

hidup di dalam habitat air, yang memiliki kelompok mikroba rizosfer yang dapat

dimanfaatkan untuk pengolahan air limbah. Berdasarkan tempat hidupnya tumbuhan air

dikelompokkan menjadi, 1) kelompok tumbuhan mengambang atau mengapung (floating

12

plants) seperti enceng gondok (Eichornia crassipes), kayambang (Lemna minor), paku

air (Azolla pinnata), ki apu (Spirodella polyrrhira), 2) kelompok tumbuhan di dalam air

(submerged plants) seperti Elodia, Ceratophyllum , Hydrilla, 3) kelompok tumbuhan

ampfibius (amphibious plants) seperti wawalingian (Typha domingensis), mendong

(Fimbristylis globulosa), kangkung (Ipomoea aquatica), genjer (Limnocharis flava),

seladah air (Nosturium officinale). Tindakan pemulihan (remediasi) limbah dan

pencemaran lingkungan dengan menggunakan tumbuhan air dikenal sebagai teknologi

fitoremediasi, yaitu suatu konsep yang didefinisikan sebagai penggunaan tumbuhan untuk

memindahkan, menstabilkan, atau menghancurkan bahan pencemar baik senyawa

organik maupun anorganik.

2.3. Penggunaan Zeolit dan Tanah Aluvial Sebagai Media Penyaring

Banyak cara yang dilakukan untuk melakukan pengolahan terhadap air limbah.

Pengolah limbah yang banyak dikenal ialah teknik penyaringan, pengendapan,

penyerapan dan penjerapan. Media yang sering digunakan adalah pasir, ijuk, arang batok,

kerikil, tawas, bubuk kapur. Saat ini zeolit banyak digunakan sebagai media penyaring.

Zeolit merupakan senyawa alumino-silikat terhidrasi yang terutama tersusun oleh kation-

kation alkali dan alkali tanah. Senyawa ini berstruktur tiga demensi dan mempunyai pori-

pori atau ruang yang dapat diisi oleh kation lain ataupun molekul air. Penelitian dan

penggunaan zeolit di sektor pertanian, perikanan, peternakan, industri, dan pengontrol

polusi telah banyak dilakukan. Dari hasil penelitian tersebut, pada 10 tahun terakhir telah

merubah kedudukan zeolit dari bahan yang hampir tidak mempunyai nilai ekonomis

menjadi mineral yang ekonomis untuk dikembangkan (Poerwadi, 1997).

Penggunaan zeolit pada umumnya didasarkan kepada sifat-sifat kimia dan fisika

zeolit, seperti zeolit mempunyai kemampuan menukar kation-kation dengan kation lain,

seperti kation yang dibutuhkan oleh tanaman kalium dan kalsium. Zeolit juga mempunyai

daya jerap yang baik terhadap ammonium (Goto, 1990). Zeolit juga berperan sebagai

adsorpsi yang selektif, sebagai penukar kation. Kation-kation dalam zeolit dapat

dipertukarkan dengan kation lain dalam suatu larutan, zeolit juga bisa sebagai penukar

anion.

Zeolit saat ini telah banyak digunakan sebagai bahan yang digunakan untuk

menurunkan bahan pencemar. Hal ini didasarkan oleh kemampuan zeolit untuk

13

mengubah kation suatu limbah dalam jumlah yang besar secara selektif. Zeolit

mempunyai spesifikasi secara umum, komposisi kimia : SiO2 55-56%, Al2O3 28-30%,

Fe2O2 0.5%, CaO, MgO 2%, TiO2 0.03%, Na2O 0.05%, K2O 7%. Zeolit sebagai

pengontrol limbah telah digunakan pada limbah radioaktif, limbah rumahtangga, limbah

peternakan, limbah pabrik asam sulfat (Arifin, 1991; Tsitsishvili et al., 1992). Di Jepang

dan Amerika zeolit telah banyak digunakan untuk berbagai keperluan, baik sebagai bahan

industri, untuk meningkatkan hasil pertanian, maupun untuk perbaikan lingkungan

(Suwardi. 1995).

Poerwadi (1997) melaporkan, bahwa zeolit mempunyai kapasitas tukar ion dan

sebagai adsorpsi yang selektif terhadap kation NH4+, Pb2+, Zn2+, Cu2+ , Fe2+, dan Mn2+,

sedangkan untuk anion fosfat, sulfat, dan nitrat, ukuran zeolit yang digunakan adalah 40

mesh atau 0.37 cm. Untuk limbah organik mampu dikurangi sampai kurang-lebih 35%.

Tanah aluvial (inceptisol, fluvisol, entisol) merupakan tanah muda, dan belum

berkembang lanjut, tanah ini biasanya cukup subur, kandungan pasirnya kurang dari 60%

(Hardjowigeno, 1987). Tanah aluvial sering dijumpai dari dataran rendah sepanjang

aliran sungai, rawa air tawar, pasang surut, teras sungai, sampai ke dataran dengan

ketinggian 1000 m diatas permukaan laut (dpl), yang merupakan tanah yang sangat

produktif untuk pertanian (Buckman dan Brady, 1982; Foth, 1994; Hakim et al., 1986).

Secara umum limbah cair dapat diolah dengan menggunakan kombinasi teknologi

fisika, kimia, dan biologi. Bioteknologi biasanya diaplikasikan untuk pengolahan limbah

cair dalam bentuk senyawa yang larut dalam air, dan yang tidak dapat diendapkan seperti

koloida, pati serta bahan organik terlarut (Barnes, 1990). Metode yang biasa dipakai

adalah dengan menggunakan mikroorganisme seperti bakteri, khamir dan mikroalga.

Namun penggunaan mikroorganisme ini mempunyai beberapa kelemahan, diantaranya

adalah kemampuan tanaman yang kurang pada konsentrasi limbah yang tinggi dan resiko

pencemaran lingkungan sekitar oleh mikroorganisme itu sendiri.

Limbah cair biasanya mengandung berbagai bahan pencemar berbahaya, seperti

yang disajikan pada Tabel 1, dengan tingkat percemaran berbeda-beda seperti yang

disajikan pada Tabel 2. Pengembangan dan penerapan metode remediasi berbasis

tumbuhan saat ini telah mendapat perhatian luas di negara-negara maju dan berkembang.

Metode pemanfaatan media penyaring dengan membuat rawa buatan dan tumbuhan air

14

sebagai penyerap bahan pencemar banyak digunakan untuk pengolahan limbah cair

dengan tingkat pencemaran sedang dengan kadar kebutuhan oksigen biologi (BOD5)

kurang dari 300 mg/l (Gray dan Biddlestone, 1995).

Pemanfaatan tumbuhan air dengan media penyaring rawa buatan secara langsung

pada limbah cair dengan konsentrasi bahan pencemar yang tinggi bisa menyebabkan

tumbuhan tidak mampu beradaptasi dengan baik dan akhirnya tumbuhan akan mati. Hal

ini dapat dipahami mengingat teknologi yang digunakan biasanya sangat sederhana.

Untuk pengolahan limbah cair dengan tingkat pencemaran BOD5 lebih besar dari 300

mg/l dapat digunakan enzim yang diektrak dari tanaman (Gray dan Biddlestone, 1995).

Tabel 1. Berbagai unsur dan zat pencemar yang terdapat dalam limbah cair.

Jenis Unsur BentuknyaKarbon

Nitrogen

Fosfor

Partikel tersuspensi

logam berat patogen

Senyawa yang mudah terdegradasi (diukur sebagai BOD5)Senyawa yang lambat terdegradasi dan senyawa yang tidak mudahterdegradasi (diukur sebagai COD)Terdapat dalam berbagai bentuk (diukur sebagai N-total, N-organik,NH4–N, NO3-N dan NO2–N).Terdapat dalam berbagai bentuk (diukur sebagai orthofosfat dan fosfattotal).

Seperti Fe, Mn, Pb, Zn, dan unsur logam lainnyaDiukur dalam unit pembentukan koloni per gram bobot kering ataubobot basah.

Sumber : Gray dan Biddlestone, (1995)

Tabel 2. Klasifikasi tingkat pencemaran bahan organik dari limbah cair

Tingkat Pencemaran Nilai BOD5 (mg/l) Sumber limbah

LemahSedangKuatSangat Kuat

4545 – 300

300 – 30003000

Efluen dari pengolahan limbah sekunderEfluen dari pengolahan limbah primerLimbah industriLimbah industri

Sumber : Gray dan Biddlestone, (1995)

Belajar dari proses pembersihan air yang terjadi di lahan rawa alami, maka para

ahli lingkungan mengembangkan teknologi pengolah limbah cair dengan menciptakan

rawa buatan, dengan cara mendesain wadah yang mirip dengan lahan rawa alami dan

menanaminya dengan tumbuhan air yang dapat hidup dalam suasana basah. Dari hasil

percobaan dengan menggunakan substrat limbah cair yang berasal dari lingkungan

pemukiman, telah dicoba pada lahan rawa buatan, dilaporkan bahwa tumbuhan seperti

15

Ipomea aquatica Forsk dan Sagittaria sagittifolia K, mampu menyerap N-total sebesar

92%, dan fosfat-total 99% (Ozaki, 1999).

Tumbuhan air yang timbul dan tumbuhan air mengapung lebih banyak digunakan

dalam melakukan kajian pengolahan limbah cair dengan lahan rawa buatan. Jenis

vegetasi yang timbul seperti Scirpus californicus, Zizaniopsis miliaceae, Panicum

helitomom, Pontederia cordat, Sagitaria lancifolia, dan Thypa latifolia, adalah jenis

tumbuhan air yang telah dicoba pada pengolahan limbah cair yang berasal dari daerah

peternakan, dengan memanfaatan lahan rawa buatan berbasis tumbuhan air (Surrency,

1993).

Jenis tumbuhan mengapung seperti Eichornia crassipes, Silvinia natans, Azolla

pinnata di Indonesia telah lama digunakan untuk pengolahan limbah cair secara

tradisioanl, dan bahkan proses pencucian limbah terjadi secara alamiah di hulu sungai.

Tumbuhan air yang mengapung banyak digunakan karena tingkat pertumbuhan

tumbuhan air yang tinggi dan kemampuannya untuk langsung menyerap hara secara

langsung dari lahan basah. Karena akar tanaman berfungsi sebagai filtrasi dan mampu

mengadsorpsi padatan tersuspensi serta tempat hidup mikroorrganisme yang mampu

menghilangkan unsur hara dari lahan rawa (Reddy dan deBusk, 1985).

Sejak tahun 1970-an di AS telah dibangun sekitar 1600 unit rawa buatan, dan di

Eropa beroperasi sekitar 5000 unit rawa buatan untuk membersihkan air limbah. Pada

tahun 2002, jumlah rawa buatan untuk membersihkan air telah melebihi 8000 unit, yang

tersebar di seluruh dunia terutama di negara maju. Sedangkan rawa alami yang terdapat

di sekitar danau atau laut, yang dulunya direklamasi untuk pertanian atau terbengkalai

karena dieksploitasi secara berlebihan, sekarang direstorasi untuk pembersih air dan

pelestarian lingkungan hidup (Khiatudin, 2003).

Dalam suatu kajian awal di Swedia dengan memanfaatkan air limbah yang telah

diolah, sehingga tahap pengolahan kedua, telah dicoba digunakan untuk mengairi

tanaman Salix viminalis yang dibudidayakan untuk bahanbakar. Dari hasil percobaan

tersebut dilaporkan bahwa tanaman tersebut mampu menghilangkan senyawa fosfor

antara 90 - 97% dan BOD5 antara 74 - 82% dari air limbah, dan nitrogen antara 82 - 93%.

Kinerja tersebut sebanding dengan yang dicapai oleh fasilitas pembersih air limbah

konvensional hingga tahap ketiga (Khiatuddin, 2003).

16

2.4. Bentuk Media Penyaring Buatan

Sistem pengolahan limbah dengan media penyaring buatan yang berbasiskan

tumbuhan air, secara umum berdasarkan aliran air yang digunakan dapat digolongkan

dalam dua bentuk yaitu, aliran horisontal dan aliran vertikal. Dalam sistem aliran

horisontal, air memasuki rawa dari satu titik mengalir dalam rawa buatan kemudian

keluar dari titik di ujung rawa, seperti disajikan pada Gambar 4. Sedangkan dalam lahan

rawa buatan secara vertikal, air mengalir secara vertikal dari atas ke arah bawah atau

dapat juga dibuat dari bawah keatas dan keluar di titik ujung rawa, seperti disajikan pada

Gambar 5 (Brix, 1993).

Gambar 4. Desain lahan rawa buatan aliran horisontal (Brix, 1993)

Gambar 5. Desain lahan rawa buatan aliran vertikal (Brix, 1993)

Sistem pengolahan limbah dengan lahan rawa buatan yang berbasiskan tumbuhan

air, dapat juga dikelompokkan berdasarkan bentuk kehidupan tumbuhan air yang

mendominasi lahan tersebut, 1) seperti tumbuhan air yang mengapung di permukaan air,

2) tumbuhan air yang akarnya terdapat di dalam tanah pada dasar kolam, sedangkan

bagian tanaman lainnya muncul kepermukaan, dan 3) tumbuhan air yang berada di dasar

17

perairan. Dalam pengolahan limbah dengan rawa buatan berbasiskan tumbuhan air dapat

dilakukan dengan satu jenis tumbuhan saja atau kombinasi diantara tumbuhan tersebut

(Brix, 1993).

Agar pengolahan limbah cair lebih efektif dengan lahan rawa buatan yang

berbasiskan tumbuhan air, maka lahan basah harus didesain sedemikian rupa menyerupai

lahan rawa alami. Untuk itu perlu diperhatikan hal-hal yang sangat menentukan dalam

pemanfaatan lahan rawa buatan ini yaitu, 1) substrat yang digunakan seperti tanah, pasir,

kerikil, dan bahan lainnya dengan memperhatikan berbagai tingkat konduktivitas

hidrologisnya, 2) tumbuhan air yang dapat hidup dalam kondisi anaerob pada media

yang jenuh air atau tergenang air, 3) genangan air baik yang berada di dalam substrat

maupun di atas substrat, 4) pupulasi organisme aerob dan anaerob (Hammer dan Bastian,

1989).

Substrat yang umum digunakan adalah kerikil bersih dengan ukuran tertentu.

Batuan sungai yang berbentuk bulat lebih banyak digunakan, hal ini untuk menghindari

substrat mengeras. Pasir atau campuran kerikil merupakan alternatif yang baik,

sedangkan batuan kapur tidak baik digunakan karena mudah mengeras. Diameter kerikil

yang digunakan bisa berukuran antara 0.5-1,3 cm, bahkan ada juga yang menggunakan

ukuran 5.0 cm, tetapi kerikil yang kecil lebih mendukung pertumbuhan tumbuhan. Selain

pasir bisa juga digunakan substrat yang mengandung tanah dan lumpur (Martin et al.,

1993).

2.5. Tumbuhan Air yang Digunakan

Tumbuhan yang hidup dalam air atau perairan di dalam ilmu botani dikenal

sebagai tumbuhan hydrophyt. Tumbuhan air memiliki keistimewaan di dalam hal

penyediaan oksigen untuk kebutuhan hidupnya. Di dasar perairan tanaman memiliki akar

dan rimpang, serta batang-batang tanaman akan muncul di permukaan air yang memiliki

rongga-rongga udara di antara sel-selnya. Rongga udara ini banyak sekali jumlahnya dan

terdapat sampai di permukaan daun atau tangkai bunga yang muncul ke permukaan air

seperti yang disajikan pada Gambar 6 (PIP, 1996).

Tumbuhan air lahan rawa atau basah telah diinventarisi oleh para peneliti, dan

menurut data sampai saat ini sebanyak 1.423 spesies tumbuhan lahan basah di Indonesia

telah tercatat dalam Wetland Database. Tumbuhan lahan basah dikelompokkan

18

berdasarkan bentuk hidupnya (life-form) meliputi, 1) tumbuhan riparian, 2) tumbuhan air

terapung bebas di permukaan air, 3) tumbuhan air tenggelam dalam air, 4) tumbuhan air

mencuat ke permukaan, akarnya menancap pada sedimen atau tanah di dasar air, dan 5)

tumbuhan air yang melayang-layang atau menempel, seperti fitoplankton, epifiton, bentos

dan lainnya (Rifani, 1998) .

Gambar 6. Tumbuhan air dan bagian rongga batang sebagai aliran udara

Perkembangan dan dominasi tumbuhan lahan rawa bersifat spesifik yang

dipengaruhi oleh keadaan lingkungan seperti air (tawar, payau, dan asin), fisiologi lahan,

kesuburan tanah dan tingkat kemasaman. Dalam penelitian ini tumbuhan air yang

digunakan, merupakan tumbuhan air yang mudah dibudidayakan serta banyak terdapat di

daerah penelitian. Dari hasil seleksi yang dilakukan pada pra-penelitian ditetapkan empat

jenis tumbuhan air yaitu, dua jenis tumbuhan air yang banyak dijumpai dalam wilayah

penelitian, dan dua jenis lagi merupakan jenis tumbuhan air yang dibudidayakan oleh

masyarakat sebagai tanaman hias. Keempat jenis tumbuhan air ini dikelompokkan

menjadi dua bagian, yaitu tiga tumbuhan yang hidupnya menancap pada tanah, daun dan

batangnya muncul dipermukaan air, serta satu tumbuhan mengapung di permukaan air.

Jenis tumbuhan air yang digunakan meliputi :

1). Wlingen (Scirpus grossus )

Tumbuhan wlingen (Scirpus grossus), yang termasuk dalam suku Cyparaceae ini

dikenal dengan nama lain seperti, basiang, mansiang, mansiro daun, walingi, wlingian.

Tumbuhan ini mempunyai akar rimpang, tumbuh pada daerah rawa-rawa yang tergenang

air tawar, seperti kolam dan sawah, tumbuh baik pada dataran rendah sampai ketinggian

800 m dpl dengan tinggi tanaman antara 0,80 – 2 meter, bentuk batangnya bersegi tiga.

Tumbuhan ini sering ditemukan dalam jumlah besar secara berkelompok (Heyne, 1987).

19

Tumbuhan wlingen ini sebelum digunakan sebagai bahan dalam penelitian

dibudidayakan terlebih dahulu, seperti yang terlihat pada Gambar 7.

Gambar 7.Wlingen (Scirpus grossus )

2). Melati air (Echinodorus paleafolius)

Tumbuhan melati air yang termasuk suku Alimataceae banyak tumbuh di daerah

tropis terutama di Amerika Selatan. Tumbuhan ini bisa mencapai tinggi antara 10-60 cm,

mempunyai bunga berwarna putih mirip bunga melati. Bunganya tersusun berkelompok

sepanjang tangkai tanaman yang bertekstur lunak. Daunnya berwarna hijau, dapat

diperbanyak dengan menggunakan anakan tunas, yang tumbuh pada pangkal batang

tanaman. Tumbuhan melati air ini sebelum digunakan sebagai bahan dalam penelitian

dibudidayakan terlebih dahulu, seperti yang terlihat pada Gambar 8.

Gambar 8. Melati air (Echinodorus paleafolius)

3). Genjer (Limnocharis flava )

Tumbuhan genjer (Limnocharis flava), yang termasuk suku Butamaceae

merapakan tumbuhan air yang hidupnya banyak ditemukan di rawa dan sawah,

tumbuhan ini berasal dari daerah tropis Amerika, tetapi terdapat juga tumbuh liar di

daerah panas yang lain. Tumbuhan genjer didominasi oleh warna hijau, daunnya

berbentuk ovel atau bujur telur, pada saat muda daunnnya bergulung dengan ukuran daun

mencapai 6-28 cm atau 4.5-20 cm. Tumbuhan genjer mempunyai bunga seperti payung

20

yang terdapat di antara daun dan bisasanya berwarna kuning pucat tampa buah (Soerjani

et al., 1987; Harada et al., 2002).

Di Indonesia tumbuhan genjer ditemukan di Sumatra dan Jawa. Tumbuh di

tempat-tempat becek atau terendam, di parit-parit, kolam air tawar, dan terutama di

sawah-sawah yang berair, tumbuh dalam bentuk bergerombol dalam jumlah yang besar.

Tumbuhan genjer ini sebelum digunakan sebagai bahan dalam penelitian dibudidayakan

terlebih dahulu, seperti yang terlihat pada Gambar 9.

Gambar 9 .Genjer (Limnocharis flava )

4). Kiapu atau apu-apu (Pistia stratiotes)

Tumbuhan kiapu termasuk dalam suku Araceae, merupakan tumbuhan air yang

mengapung pada permukaan air. Sekarang tumbuhan ini banyak digunakan sebagai

tanaman hias. Kiapu ini banyak ditemui pada daerah rawa atau sungai. Tumbuhan ini

berakar serabut dan akar rimpang yang bergantungan dalam air dengan panjang antara

20 – 40 cm, tumbuhan didominasi oleh warna daun yang hijau cerah dengan tekstur tebal

serta berambut halus menyerupai beludru. Kiapu mempunyai akar menyerupai rambut

yang tumbuh mengantung tepat dibawah roset daunnya. Perbanyakan kiapu dilakukan

dengan memotong batang kecil yang menjalar. Tumbuhan sebelum digunakan sebagai

bahan dalam penelitian dibudidayakan terlebih dahulu, seperti yang terlihat pada

Gambar 10.

Gambar 10. Kiapu atau apu-apu (Pistia stratiotes)

21

2.6. Jenis Limbah Cair dan Sumbernya

Dalam sebuah DAS, terdapat berbagai penggunaan lahan, seperti hutan,

perkebunan, pertanian lahan kering dan persawahan, pemukiman, perikanan, industri, dan

sebagainya. Semua aktivitas dari kegiatan tersebut akan menghasilkan bahan pencemar

atau limbah, yang selalu dibuang ke perairan tanpa dilakukan pengolahan dengan baik.

Hal ini akan memberikan dampak pada lingkungan perairan sungai. Secara ekologis

terjadinya perubahan ekosistem DAS bagian hulu akan mempengaruhi kelangsungan

ekosistem di daerah tengah dan hilir (Manan, 1992; Ramadan et al., 2003).

Bahan-bahan pencemar yang dibuang ke perairan dapat menggangu kehidupan

biota perairan baik di tempat limbah tersebut dibuang maupun di daerah hilir sungai.

Limbah dari daerah pertanian seperti pupuk, pestisida, dan limbah cair dari agroindustri,

yang tidak dilakukan pengelolaan dengan baik masuk ke perairan sungai akan

memberikan dampak seperti meningkatnya nilai BOD5, COD, nitrogen, fosfat, senyawa-

senyawa beracun, logam berat, pH, total padatan tersuspensi, minyak dan lemak dan

sedimentasi (Manik, 2003).

Proses pencemaran terjadi pada saat bahan pencemar yang dihasilkan dari

aktivitas manusia dibuang ke lingkungan, sehingga menyebabkan perubahan yang buruk

terhadap lingkungan yang menerima. Hal ini terjadi bila laju produksi suatu zat melebihi

laju pembuangan atau penggunaan zat tersebut. Beberapa jenis pencemar dan

sumbernya, yang dapat mempengaruhi lingkungan ditampilkan pada Tabel 3

(Soemarwoto, 1990; Davis dan Cornwell, 1991; Connell dan Miller, 1995).

Secara umum sumber pencemar dikelompokkan atas dua bagian yaitu (1)

pencemaran yang dapat diketahui secara pasti sumbernya (point source), seperti limbah

industri, (2) pencemaran yang tidak diketahui secara pasti sumbernya (non-point source)

yaitu masuk ke perairan bersama air hujan, seperti limpasan dari daerah pertanian yang

mengandung pestisida dan pupuk, limpasan dari daerah pemukiman dan limpasan dari

perkotaan. Bahan pencemar dari kedua sumber tersebut masuk ke badan sungai,

sehingga akan menimbulkan dampak pada badan sungai (Husin dan Syaiful, 1991;

Haslam 1995).

22

Tabel 3. Beberapa jenis bahan pencemar dan sumbernya

Sumber Tertentu(Point Source)

Sumber Tak Tentu(Non Point Source)

No. Jenis Pencemar LimbahDomestik

LimbahIndustri

LimpasanDaerah

Pertanian

LimpasanDaerah

Perkotaan1.

2.3.4.5.6.7.8.

Limbah menurunkankadar oksigenUnsur haraPatogenSedimenGaram-garamLogam yang toksikBahan organik toksikPencemaran Panas

xxxx----

xxxxxxxx

xxxxx-x-

xxxxxx--

Keterangan: x = dihasilkan oleh sumber limbah ; - = tidak dihasilkan oleh sumber limbah

Limbah yang di hasilkan oleh perkebunan besar seperti kelapa sawit, dan karet,

cukup potensial mencemari lingkungan, baik yang berasal dari penggunaan pupuk, dan

pestisida, maupun yang berasal dari limbah cair pabrik, seperti proses pengolahan minyak

sawit yang menghasilkan, TSS, BOD5, COD, minyak dan lemak, pH, serta bau yang

tidak sedap. Limbah ini sangat potensial mencemari badan air dan lingkungan sekitarnya.

Kandungan unsur kimia dan fisika dari limbah pabrik kelapa sawit yang dibuang ke

lingkungan ditampilkan pada Tabel 4 (Kurnia et al., 2003).

Tabel 4. Kandungan parameter fisika dan kimia limbah cair pabrik kelapa sawit

Parameter Satuan NilaiSuhuWarnaPadatan terlarutpHOksigen terlarutBODCODMinyak dan lemakN-TotalNO3-NC-organikKalsiumMagnisium

oCPtComg/lSkalamg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/l

2841,507806,351,20630

3.53515,402.190.20

14,8029,803,70

Sumber : PT. Sawindo Kencana,2002 dalam Kurnia et al , (2003).

Brenner dan Mondok (1995) melaporkan bahwa pencemaran pada beberapa

perairan sungai di Amerika, yang diakibatkan oleh bahan pencemar yang berasal dari

daerah pertanian, dapat meningkatkan bahan pencemar seperti bahan organik, bakteri,

23

dan padatan tersuspensi. Selanjutnya Environmental protection agency (EPA, 1987) juga

melaporkan bahwa 75% danau, 64% sungai, dan 19% estuaria juga telah tercemar oleh

bahan pencemar yang berasal dari lahan pertanian. Dari hasil analisis kualitas air pada 11

sub-DAS Shenango di Pennnsylnania, telah terjadi degradasi kualitas air yang disebabkan

bahan pencemar yang berasal dari daerah pertanian, seperti nitrogen-nitrat, fosfat, bakteri

coli, dan oksigen-terlarut.

2.7. Indikator Parameter Pencemaran

Pengelolaan lingkungan perairan diperlukan sebagai suatu petunjuk untuk

menilai lingkungan perairan apakah masih layak digunakan sesuai dengan

peruntukannya. Hal ini dilakukan karena kebutuhan akan air tidak hanya menyangkut

kuantitasnya, tetapi juga kualitas. Usaha pengendalian pencemaran air memerlukan

informasi dan masukan mengenai tingkat pencemaran air. Ada tiga cara untuk

mengevaluasi tingkat pencemaran air yaitu , 1) cara kriteria dan standar kualitas air , 2)

cara uji hayati dan, 3) cara indeks kualitas air atau pencemaran (Mahbud, 1990;

Soemarwoto, 1991).

Secara umum indeks mutu kualitas air merupakan alat yang dapat digunakan

untuk memantau dan menyampaikan status kualitas air secara holistik dan kuantitatif

yang didasarkan pada standar yang berlaku, dengan menggunakan indeks mutu

lingkungan perairan berdasarkan National Sanitation Foundation Water Quality Index,

pengambil kebijakan dapat melihat kondisi kualitas perairan di masa yang akan datang

(Husin dan Syaiful, 1991). Ada beberapa parameter yang dapat digunakan dalam melihat

kualitas lingkungan perairan berdasarkan indeks mutu lingkungan seperti nilai pH, suhu,

oksigen-terlarut, total padatan, fosfat, nitrat, BOD5, kekeruhan (Ott, 1978 ).

Di antara karakteristik fisika, kimia perairan alamiah yang dianggap penting

diperhatikan adalah konsentrasi padatan tersuspensi, suhu air, dan konsentrasi oksigen-

terlarut dalam suatu sistem perairan. Padatan tersuspensi yang sebagian besar terdiri dari

berbagai bahan, yang seringkali mempengaruhi kualitas air dalam kaitannya dengan

pemanfaatan sumberdaya air untuk kehidupan manusia dan kehidupan organisme akuatik

lainnya. Beberapa karakteristik atau indikator disarankan untuk dikaji dalam analisis

pemanfaatan sumberdaya air untuk berbagai keperluan, terutama untuk kualitas air antara

lain parameter fisika, kimia dan biologi ( Effendi, 2003; Manik, 2003).

24

2.7.1. Parameter Fisika

Parameter fisika yang biasa digunakan untuk melihat kualitas suatu perairan

meliputi, suhu, kecerahan dan kekeruhan, warna, konduktivitas atau daya hantar listrik,

padatan tersuspensi. Parameter-parameter ini biasa saling berhubungan satu sama

lainnya, seperti kecerahan yang mempengaruhi intensitas cahaya sebagai sumber energi

utama dalam suatu ekosistem perairan, cahaya yang dapat mempengaruhi perubahan

suhu, serta sangat berperan pada proses fotosintesis (Jeffries dan Mill, 1996).

Perubahan suhu perairan berpengaruh terhadap proses fisika, kimia, dan biologi

badan air. Peningkatan suhu juga dapat mengakibatkan peningkatan viskositas, reaksi

kimia, evaporasi, volatilitas, dan juga dapat menyebabkan penurunan kelarutan gas dalam

air, seperti gas O2, CO2, N2, CH4, dan gas lainnya. Kenaikan suhu air dapat menyebabkan

nilai oksigen-terlarut menurun, sehingga dapat menimbulkan bau tidak enak pada badan

air, sebagai akibat terjadinya degradasi bahan organik secara anaerobik (Haslam, 1995;

Jeffries dan Mill, 1996).

Kecerahan dan kekeruhan merupakan ukuran transparansi perairan, dan

mempunyai hubungan yang positif dengan padatan tersuspensi. Semakin tinggi nilai

padatan tersuspensi, nilai kekeruhan akan semakin tinggi. Kekeruhan yang tinggi dapat

mengakibatkan terganggunya kehidupan organisme aquatik. Dari segi estetika,

meningkatnya kekeruhan dalam air, bisa disebabkan oleh adanya bahan pencemar yang

berasal dari limbah cair dari berbagai aktivitas, seperti limbah domestik, industri,

pertanian, dan kawasan hutan (Fardiaz, 1992; Suriawiria, 2003).

Konduktivitas atau daya hantar listrik, mengambarkan kemampuan air untuk

menghantarkan arus listrik, berhubungan erat dengan padatan terlarut total, dan padatan

tersuspensi. Kadar padatan terlarut total pada suatu perairan sangat dipengaruhi oleh

bahan yang berasal dari pelapukan batuan, limpasan air permukaan tanah, limbah

pertanian, limbah domestik, dan limbah industri (Effendi, 2003).

25

2.7.2. Parameter Kimia

Pencemaran perairan oleh senyawa dan unsur kimia merupakan masalah bangsa,

baik secara regional maupun lingkungan global. Hal ini sangat berhubungan dengan

penggunaan lahan, serta pencemaran udara. Sumber bahan pencemar ini akan selalu

berbeda-beda tergantung dari aktivitas yang ada dalam wilayah tersebut. Air merupakan

pelarut yang sangat baik, oleh karena itu badan-badan air banyak mengandung bahan

kimia, seperti bahan organik, anorganik, dan mikroorganisme (Darmono, 2001; Achmad,

2004 ).

Pencemaran oleh bahan organik seperti limbah industri, minyak, pestisida, pupuk,

dan sumber bahan organik yang terdapat dalam bentuk karbohidrat, protein, lemak, yang

membentuk organisme hidup, dan senyawa-senyawa lainnya, bila mengalami

perombakan atau terurai, akan mempengaruhi nilai parameter kimia perairan seperti,

oksigen-terlarut, pH, BOD5, COD, padatan terlarut, total padatan terlarut, konduktivitas

atau DHL, salinitas, nitrit, nitrat, amonia, fosfat, CO2. Sedangkan bahan pencemar kimia

dalam bentuk anorganik di perairan umumnya dalam bentuk logam berat yang bersifat

toksik seperti, arsen (As), kadmium (Cd), merkuri (Hg), timbal (Pb), krom (Cr), nikel

(Ni), besi (Fe), dan mangan (Mn), unsur atau senyawa anorganik ini berasal dari limbah

industri, limbah domestik, dan limpasan air perkotaan (Davis dan Cornwell, 1991;

Connel dan Miller, 1995; Kusnoputranto, 1995).

Banyak logam berat yang bersifat toksik maupun yang esensial terlarut dalam air,

dan mencemari air tawar maupun air laut yang bersumber dari pertambangan, peleburan

logam, industri, dan juga berasal dari lahan pertanian (Darmono, 2001; Setyorini et al.,

2002). Di dalam air biasanya logam berikatan dalam bentuk senyawa kimia atau dalam

bentuk ion logam, tergantung pada kompartemen tempat logam itu berada. Logam berat

biasanya ditemukan sangat sedikit dalam air secara alamiah. Konsentrasi logam toksik

seperti, Cd, Pb, Hg dan As dalam lingkungan perairan secara alamiah biasanya sangat

kecil.

2.7.3. Parameter Biologi

Mikroorganisme yang terdapat dalam air berasal dari berbagai sumber seperti,

udara, tanah pertanian, sampah, lumpur, tanaman hidup atau mati, hewan hidup atau mati,

kotoran manusia, kotoran hewan dan bahan organik. Bakteri yang umum digunakan

26

sebagai indikator telah tercemarnya suatu badan air, adalah bakteri yang tergolong

Escherichia coli, yang merupakan salah satu bakteri yang tergolong koliform dan hidup

secara normal di dalam kotoran manusia dan hewan. Oleh karena itu, disebut koliform

fekal (Abel, 1989; Fardiaz, 1992).

Analisis mikroba di dalam air, didasarkan pada kebutuhannya untuk mengetahui

ada tidaknya jenis yang berbahaya sebagai penyebab penyakit, dan pencemaran air.

Jasad-jasad hidup yang mungkin ditemukan dalam sumber-sumber air, seperti bakteri,

ganggang, cacing, dan plankton. Kehadiran bentuk-bentuk kehidupan ini selalu

ditemukan dalam badan air. Keberadaan berbagai mikroorganisme ini dapat

menimbulkan dampak seperti penyebab penyakit, menimbulkan rasa dan bau yang tidak

menyenangkan, dan dari segi estetika air tersebut tidak disukai, serta perubahan pada

warna air (Suriawiria, 2003).