kangkung cr.pdf

PROSIDING SEMINAR NASIONAL KIMIA DAN PENDIDIKAN KIMIA

HKI SUMATERA BARAT, 7 DESEMBER 2013

1

FITOREMEDIASI: AKUMULASI DAN DISTRIBUSI LOGAM BERATNIKEL, CADMIUM DAN CHROMIUM DALAM TANAMAN Ipomea

reptana

1)Muliadi, 2)Deasy Liestianty, 3)Yanny, 4)Sabir Sumarna

1,2,4)Universitas Khairun, 3)Universitas Muhammadiyah TernateE-mail: [email protected]

ABSTRAK

Fitoremediasi merupakan teknologi alternatif yang dapat digunakan untuk membersihkanlingkungan yang tercemar logam berat dengan memanfaatkan kemampuan tanaman untukmenyerap dan mengakumulasi logam berat. Fitoremediasi logam berat Ni, Cd dan Cr telah dilakukandengan menggunakan Ipomea reptana. Penelitian ini bertujuan untuk menguji kelayakan Ipomeareptana sebagai fitoakumulator dan hiperakumulator logam berat Ni, Cd dan Cr. Konsentrasi logamNi, Cd dan Cr dianalisis menggunakan spektrofotometer serapan atom (SSA). Hasil penelitianmenunjukkan Ipomea reptana mampu menyerap dan mengakumulasi logam berat Ni, Cd dan Croptimum berlangsung pada pekan ke-4. Maksimum konsentrasi logam berat Ni, Cd dan Cr yangterserap dan terakumulasi berdasarkan variasi konsentrasi awal substrat yaitu 699.86 mg/Kg padakonsentrasi substrat Ni 100 ppm, 125.601 mg/Kg dan 136.792 mg/Kg masing-masing padakonsentrasi substrat Cd dan Cr 50 ppm. Nilai faktor translokasi Ni, Cd dan Cr pada konsentrasimaksimum masing-masing 0.94, 0.07 dan 0.17. Distribusi konsentrasi logam Ni, Cd dan Cr tertinggiterdapat pada organ akar tanaman.

Keywords: Cadmium, Chromium, Fitoremediasi, Ipomea reptana, Nikel

I. PENDAHULUAN

Perkembangan teknologi dan industri tidak jarang memberi damapk negatif berupa limbahyang dihasilkan baik limbah padat, cair dan gas. Limbah industri merupakan toksikan yangberbahaya terutama yang mengandung logam berat. Masuknya polutan logam berat ke lingkungan(tanah, air dan udara) menjadi perhatian serius karena berpotensi memiliki sifat toksik padaorganisme baik tanaman, hewan maupun manusia. Usaha untuk memperbaiki dan memulihkantanah yang tercemar logam berat perlu diupayakan agar tanah tersebut dapat digunakan kembalidengan aman.

Beberapa upaya yang telah dilakukan untuk mengatasi pencemaran lingkungan oleh logamberat seperti metode kimia-fisika seperti proses pemisahan ion logam berat dengan resin penukar ionatau karbon aktif, elektrolisis dengan elektrokoagulator dan elektrokinetik, namun cara ini relatifmahal dan kurang efektif. Alternatif lain yang dapat digunakan untuk mengurangi atau memulihkanpolutan logam berat yaitu dengan menggunakan tanaman tertentu yang dapat menyerap danmengakumulasi logam berat dengan konsentrasi tinggi, yang dikenal dengan fitoremediasi.Fitoremediasi merupakan salah satu metode remediasi dengan mengandalkan pada peranantumbuhan untuk menyerap, mendegradasi, mentrans-formasi dan mengimobilisasi bahan pencemarlogam berat. Tanaman mempunyai kemampuan mengakumulasi logam berat yang bersifat essensialuntuk pertumbuhan (Aiyen, 2005)

Beberapa tanaman telah menunjukkan pola respon terhadap kehadiran konsentrasi logamyang tinggi dalam tanah. Kebanyakan tanaman sensitif terhadap Konsentrasi logam yang tinggi dansebagian lain mengalami resistensi, toleransi, dan akumulasi dalam jaringan akar hingga ke seluruhbagian tanman seperti tunas , bunga , batang , dan daun [Barcelo dkk, 1994]. Fenomena tanamanmengakumulasi konsentrasi logam berat yang demikian tinggi disebut tanaman hiperakumulator.Ciri-ciri tanaman hiperakumulator seperti tanaman mampu mengakumulasi logam dengankonsentrasi 100 kali lebih besar dari pertumbuhan'' normal " tanaman yang tumbuh di lingkungan

yang sama (Anderson dkk, 2003; Baker dan Brooks, 1989; Brooks dkk, 1977). Tanamanhiperakumulator dikenal karena kemampuannya mengakumulasi logam-logam non essensial dalamproses biologi menjadi konsentrasi yang mirip dengan makro nutrien (0.1 1 %) [Brooks dkk, 1977].

Beberapa jenis tanaman yang telah dilaporkan sebagai fitoakumulator dan hiperakumulatorlogam berat antara lain Lepospermum scoparium, Sporbolus pectinatus Hack, Pimelea sutera Kirk,



2

Andropogn gayanos, Sutera sp, S. silonoides, Sutera fodina, Cassinia vauviliersii (Hossner, dkk., 1998).Brassicaceae, Asteraceae, Pteridaceae, Thlaspi sp, Halophytes (Aiyen, 2005). Selain itu, tanamandari famili Ipomoea spesies Ipomoea alpine dapat mengakumulasikan tembaga (Cu) sebanyak 12.300mg/Kg di daunnya (Lasat, 2000., Onrizal, 2005) dan Ipomea carnea yang mengakumulasikan Crsebanyak 151,6 mg/Kg (Ghosh dan Singh, 2005).

Penelitian ini dilakukan untuk menguji kemungkinan penggunaan Ipomea reptana sebagaifitoakumulator dan hiperakumulator untuk meremediasi tanah tercemar logam berat Ni, Cr dan Cdserta pengaruhnya terhadap pertumbuhan tanaman kangkung darat (Ipomea repatana). Hasilpenelitian diharapkan dapat memberikan kontribusi sebagi solusi dan informasi dalam rangkaidentifikasi dan klasifikasi tanaman hiperakumulator logam Ni, Cr dan Cd.

2. Metode Penelitian

Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan yaitu alat-alat gelas yang umum digunakan di laboratorium, potplastik, neraca analitik, oven, soil tester, spektrofotometer serapan atom (SSA).

Bahan yang digunakan yaitu tanah, pupuk urea, KCL, TSP, NiSO4.6H2O, CdSO4.2H2O,K2Cr2O7, H2O2 30%, HNO3 pekat, aquabides, kertas saring whatman 42.

Prosedur Penelitian

Tanah yang digunakan yaitu tanah yang diperoleh dari lahan bekas galian. Pembuatan tanahyang terkontaminasi masing-masing logam uji terlebih dahulu ditentukan konsentrasi yangdiharapkan. Tanaman ditanam kedalam media tanah yang mengandung logam Ni, Cd dan Crselanjutnya ditumbuhkan selama lima minggu masa tanam. Untuk mengetahui waktu optimumakumulasi logam Ni, Cd dan Cr, pemanenan tanaman dilakukan setiap minggu. Tanaman yang telahdipanen dicuci dengan aquades hingga bersih dan diangin-anginkan. Akar, batang dan daun yangtelah bersih dipisahkan, kemudian dikeringkan pada suhu 50C selama 24 jam. Sebelum dianalisis, biomassa sampel kering (akar, batang dan daun) terlebih dahulu didekstruksi dengan HNO3 65%dan H2SO4 37%, filtrat yang diperoleh dianalisis menggunakan spektrofotometer serapan atom (SSA).

3. Hasil Dan Pembahasan

Akumulasi logam Ni, Cd dan Cr oleh tanaman kangkung darat (Ipomea reptana)menyebabkan penurunan konsentrasi logam berat dalam tanah. Konsentrasi logam Ni, Cd dan Cryang diakumulasi oleh tanaman kangkung darat disajikan pada gambar 1.

Gambar 1. Hubungan antara waktu tanam terhadap konsentrasi logam yang diakumulasioleh tanaman (mg/Kg).

P1 P2 P3 P4 P5

Ni (mg/Kg) 356.06 482.323 482.323 545.45 482.323

Cr (mg/Kg) 47.043 66.093 90.861 133.155 91.941

Cd (mg/Kg) 92.82 101.167 116.903 125.601 108.098

0

100

200

300

400

500

600

mg/Kg

Konsentrasi logam berat dalam tanaman



3

Gambar 1, menunjukkan jumlah konsentrasi logam Ni, Cd dan Cr yang diakumulasi olehIpoema reptana mengalami peningkatan seiring bertambahnya waktu tanam hingga panen keempatuntuk masing logam. Jumlah konsentrasi maksimum masing-masing logam Ni, Cr dan Cd adalah545.45 mg/Kg, 133.155 mg/Kg dan 125.601 mg/. Penurunan jumlah akumulasi masing-masinglogam terjadi pada panen kelima (minggu kelima). Hal ini disebabkan karena pertumbuhan tanamantidak lagi diimbangi oleh kemampuan tanaman untuk mengakumulasi logam-logam di dalam tanah.Selain itu, kondisi fisik tanaman pada media tanah yang mengandung pencemar Cr dan Cdmengalami klorosis. Hal ini karena logam Cr dan Cd belum diketahui fungsi biologisnya dalamtanaman Ipomea reptana dan bersifat lebih toksik dibandingkan Ni, sehingga kedua logam inicenderung berpotensi menghambat proses penyerapan unsur-unsur hara dalam tanah selama prosespertumbuhan tanaman.

Gambar 2, menunjukkan jumlah konsentrasi logam Ni, Cr dan Cr yang diakumulasi olehtanaman Ipomea reptana pada berbagai tingkat variasi konsentrasi awal logam di dalam tanah.Variasi konsentrasi awal logam Cr dan Cd di dalam tanah yaitu 10, 20, 30, 40 dan 50 ppm.Sedangkan konsentrasi awal Ni di yang digunakan di dalam tanah yaitu 25, 30, 50 dan 100 ppm.Tanaman Ipomea reptana ditanam pada masing-masing media tanah yang mengandung logam Ni, Crdn Cd selama waktu optimum untuk masing-masing logam yaitu pada minggu keempat.

Gambar 2. Jumlah konsentrasi logam yang diakumulasi tanaman berdasarkan variasikonsentrasi awal

Gambar 2, menunjukkan jumlah konsentrasi masing-masing logam Ni, Cr dan Cd yangterakumulasi ke dalam tanaman Ipomea reptana mengalami kenaikan seiring meningkatnyakonsentrasi logam di dalam tanah. Konsentrasi maksimum logam berat Ni, Cd dan Cr yangterakumulasi berdasarkan variasi konsentrasi awal substrat logam yaitu 699.86 mg/Kg padakonsentrasi substrat Ni 100 ppm, 125.601 mg/Kg dan 136.792 mg/Kg masing-masing padakonsentrasi substrat Cd dan Cr 50 ppm. Berdasarkan hasil penelitian ini dapat dinyatakan bahwa,jumlah konsentrasi substrat logam Ni, Cd dan Cr di dalam tanah berbanding lurus dengan jumlahakumulasi logam oleh Ipomea reptana.

Ipomea reptana menunjukkan kemampuan akumulasi logam Ni, Cd dan Cr yang cukup tinggidan dapat dikategorikan sebagai fitoakumulator logam Ni, Cd dan Cr. hal ini didasarkan pada

kemampuan tanaman Ipomea reptana menyerap dan mengakumulasi logam Cr dan Cd lebih dari 100mg/Kg berat kering biomassa.

Penentuan tanaman sebagai hiperakumulator logam berat ditentukan denganmembandingkan antara konsentrasi logam berat pada daun tanaman dengan akar tanaman yangdikenal dengan faktor translokasi (Ghosh dan Singh, 2005). Hasil perhitungan faktor trabslokasilogam Ni, Cd dan Cr oleh Ipomea reptana, disajikan pada gamabr 3.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

konsentrasilogam

dalam

tanaman(m

g/Kg)

substrat logam dalam tanah (ppm)

Cd

Cr

Ni



4

Gambar 3. Nilai faktor translokasi logam Ni, Cd dan Cr oleh tanaman Ipomea reptanaberdasarkan variasi konsentrasi awal logam dalam tanah.

Gambar 3, menunjukkan nilai faktor translokasi logam berat Ni, Cd dan Cr oleh Ipomeareptana berdasarkan variasi konsentrasi awal substrat pada waktu optimum. Menurut Yoon dkk2006, nilai faktor translokasi lebih besar 1 menunjukkan mekanisme penyerapan dan akumulasilogam secara fitoekstraksi, sebaliknya nilai faktor translokasi lebih kecil 1 menunjukkan mekanismeakumulasi secara fitostabilisasi. Berdasarkan hasil penelitian nilai faktor translokasi masing-masing

logam Ni, Cr dan Cd mengalami penurunan seiring bertambahnya konsentrasi logam berat di dalamtanah. Nilai faktor translokasi tertinggi pada masing-masing logam yaitu 1.6 pada konsentrasi awalsubstrat Ni di dalam tanah 25 ppm; 0.41 pada konsentrasi subsrat Cr 10 ppm di dalam tanah; 0.2pada konsentrasi substrat Cd 10 ppm di dalam tanah. Hasil penelitian membuktikan bahwa logam Nipada konsentrasi bertindak sebagai nutrien mineral dalam pertumbuhan Ipomea reptana. Sebaliknyalogam Cr dan Cd belum diketahui fungsi biologisnya dalam pertumbuhan Ipomea reptana.

Distribusi konsentrasi masing-masing logam Ni, Cr dan Cd pada masing-masing organtanaman Ipomea reptana disajikan pada gambar 4.

Gambar 4. Distribusi logam Ni, Cd dan Cr pada setiap organ tanaman berdasarkan variasikonsentrasi awal logam dalam tanah.

Gambar 4, menunjukkan hasil penelitian akumulasi masing-masing logam Ni, Cr dan Cdoleh Ipomea reptana secara umum terkonsnetrasi lebih besar pada organ akar dibandingkan bagianorgan batang dan daun. Hal ini disebabkan karena akar merupakan organ akar tanaman yangberinteraksi langsung dengan logam berat yang terdapat dalam tanah. Khusus logam Ni padakonsentrasi rendah 25 dan 30 ppm jumlah konsentrasi pada organ daun lebih besar dibandingkan

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

NilaiFaktorTranslokasi

substrat logam dalam tanah (ppm)

Cd Cr Ni

0

50

100

150

200

250

300

Akar

Batang

Daun

Akar

Batang

Daun

Akar

Batang

Daun

Cd Cr Ni

Konsentrasilogam

(mg/Kg)

Organ Tanaman

10 ppm

20 ppm

25 ppm

30 ppm

40 ppm

50 ppm

100 ppm



5

akar. Namun secara umum konsentrasi logam berat akar > batang > daun tanaman Ipomea reptanapada berbagi tingkat konsentrasi logam berat di dalam tanah.

4. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian disimpulkan tanaman bahwa Ipomea reptana merupakanfitoakumulator dan hiperakumulator logam berat Ni, Cd dan Cr dengan waktu optimum berlangsungpada pekan ke-4. Nilai faktor translokasi Ni > Cr > Cd. Distribusi masing-masing logam Ni, Cr dan Cdpada organ akar > batang > daun Ipomea reptana.

Ucapan Terima Kasih

Terima kasih kepada kementrian riset dan teknologi dan Kementrian Pendidikan dan KebudayaanRepublik Indonesia yang telah mendanai penelitian ini dalam skema penelitian Insentif Riset nasionaldan Hibah Bersaing.

Daftar Pustaka

Aiyen. Ilmu Remediasi untuk Atasi Pencemaran Tanah di Aceh dan Sumatra Utara, HarianKompas, 4 Maret 2005 (online), (http:/www.kompas.com/kompas-cetak/0503/04/ilpeng/1592821.htm, diakses tanggal 27 November 2012).

Anderson, C.W.N., Stewart, R.B., Moreno, F.N., Wreesmann, C.T.J., Gardea-Torresdey, J.L.,Robinson, B.H., Meech, J.A. Gold phytomining Novel developments in a plant-based miningsystem 2003. In: Proceedings of the Gold 2003 Conference: New Industrial Applications ofGold. World Gold Council and Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum.http://www.gold.org/discover/sci_indu/gold2003/pdf/s36a1355p976.pdf.

Baker, A.J.M., Brooks, R.R. Terrestrial higher plants which hyperaccumulate metal elements: a reviewof their distribution, ecology, and phytochemistry. Biorecovery, 1. 1989, pp. 81126.

Barcelo, J., Vazquez, M.D., Madico, J., Poschenrieder, C. Hyperaccumulation of zinc andcadmium in Thlaspi caerulescens, In: Varnavas, S.P. (Ed.) Environmental contamination CEPConsultants Ltd., Edinburgh, 1994, pp. 132134.

Brooks, R.R., Lee, J., Reeves, R.D., Jaffre, T. Detection of nickeliferous rocks by analysis of herbariumspecimens of indicator plants. Journal Geochemical Exploration, 7, 1977, pp. 4957.

Hossner, Leoppert, R. H. dan Newton, R. J. Literatur Review: Phitokumulationo of Chromium, Uraniumand Plutonium in Plant System, Departemant of Energy, 1998, Texas, New Mexico.

Gosh dan Singh. Comparative Uptake And Phytoextraction Study of Soil Induced Chromium ByAccumulation and Highbiomass Weed Species, Applied Ecology and Enviromental Research 3

(2), 2005, pp:67-77.Lasat M. The Use of Plants for the Removal of Toxic Metals from Contaminated Soil, 2000 (online),

(htt://clu-in.org/dounload/remed/lasat.pdf, diakses pada tanggal 1 November 2012).Onrizal., 2005, Restorasi Terkontaminase Logam Berat, Jurusan kehutanan Fakultas Pertanian

USU.Yoon, J., Cao, X, Zhou, Q., Ma., Q. L. Accumulation of Pb, Cu, and Zn in Native Plant Growing on a

Contamited Florida site, Science of The Enviroment, 368, 2006, 456-464.

kangkung cr.pdf

Documents