Post on 28-Nov-2015
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pencemaran
Pencemaran lingkungan adalah masuknya atau dimasukkannya makhluk
hidup, zat, energi dan atau komponen lain ke dalam lingkungan dan atau berubahnya
tatanan lingkungan oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam, sehingga kualitas
lingkungan turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan lingkungan menjadi
kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya (Soemarto,
1981). Limbah adalah sampah cair dari suatu lingkungan masyarakat terutama terdiri
dari air yang telah dipergunakan dengan hampir0,1% daripadanya berupa benda-
benda padat yang terdiri dari zat organik dan bukan organik (Mahida, 1981).
Pencemaran air adalah suatu peristiwa masuknya zat–zat ke dalam air yang
mengakibatkan kualitas (mutu) air tersebut menurun, sehingga dapat mengganggu
dan membahayakan kesehatan masyarakat (Sugiharto, 1987). Pencemaran air terjadi
karena perbuatan manusia yang dapat timbul dari berbagai macam kegiatan manusia,
baik secara disengaja maupun tidak. Pencemaran air karena perbuatan manusia pada
umumnya jauh lebih besar daripada yang terjadi karena sebab alami. Besarnya
beban polusi yang ditampung oleh sesuatu perairan dapat diperhitungkan
berdasarkan jumlah zat pencemar yang berasal dari berbagai sumber aktifitas yang
meliputi air buangan dari proses industri. Komponen dari kontaminan dan zat
pencemar yang berasal dari buangan industri bersama-sama dengan sampah-sampah
Universitas Sumatera Utara
domestik. Jumlah dan macamnya dengan sendirinya tergantung dari sumber
pencemarannya.
2.2. Air Irigasi
Irigasi adalah usaha penyediaan, pengaturan dan pembuatan bangunan air
untuk menunjang usaha pertanian, termasuk didalamnya tanaman pangan,
hortikultura, perkebunan dan peternakan (PLA,2009). Irigasi merupakan upaya yang
dilakukan manusia untuk mengairi lahan pertanian. Irigasi sendiri dimaksudkan
untuk mencukupi kebutuhan air guna keperluan pertanian. Menurut Hoesein (1984)
maksud dari irigasi dapat dibagi lagi sebagai berikut:
1. Untuk memberi air pada waktu tidak atau kurang turun hujan, sehingga tanaman
dapat tetap tumbuh dengan baik.
2. Untuk mengatur suhu (temperatur) tanah sehingga sesuai dengan kebutuhan
tanaman.
3. Untuk membersihkan garam-garam dan racun yang berbahaya bagi tanaman dari
dalam tanah.
4. Untuk meninggikan tanah (kolmatase).
5. Untuk menaikkan muka air tanah pada tanah-tanah dimana muka air tanahnya
terletak jauh di bawah permukaan.
6. Untuk melunakkan lapisan oleh tanah.
7. Untuk memupuk atau menggemukkan tanah.
Universitas Sumatera Utara
Kebutuhan air irigasi adalah jumlah air yang diperlukan untuk memenuhi
kebutuhan evapontranspirasi, kehilangan air, kebutuhan air untuk tanaman dengan
memperhatikan jumlah air yang diberikan oleh alam melalui hujan dan kontribusi air
tanah. Kebutuhan air di sawah dinyatakan dalam mm/hari atau L/detik/ha.
Kebutuhan air belum termasuk efisiensi di jaringan tersier dan utama. Efisiensi
dihitung dalam kebutuhan pengambilan air irigasi. Kebutuhan air irigasi yang
dibutuhkan tanaman adalah 1,1 L/detik/ha (Endang, 1992).
2.3. Logam Timbal (Pb)
Plumbum (lead) merupakan salah satu unsur kimia yang terdapat dalam
unsur periodik, unsur logam ini memiliki simbol Pb yang berasal dari bahasa latin
Plumbum. Dalam bahasa Indonesia lead biasa disebut dengan timbal. Lead memiliki
sifat fisik, lembut dan mudah di bentuk namun juga berat dan beracun. Lead akan
berwarna putih jika langsung di potong namun akan tidak berwarna sampai ke abu-
abuan jika terkena udara. Timbal juga terdapat dari sisa berbagai kegiatan seperti
pertambangan, industri dan transportasi merupakan limbah yang tergolong dalam
kelompok B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun) yang sering ditemukan dalam air,
tanah dan udara (Yoma, 2010). Unsur ini juga logam berat yang sangat berbahaya
bagi makhluk hidup karena bersifat neurotoxin, yaitu racun yang menyerang saraf
dan bersifat karsinogenik, dapat menyebabkan mutasi, terurai dalam jangka waktu
yang lama dan tokisisitasnya yang tidak berubah (Novem, 2010).
Universitas Sumatera Utara
Menurut Saeni (1997) timbal merupakan logam berat yang paling berbahaya
kedua setelah merkuri. Sumber utama timbal adalah makanan dan minuman.
Masuknya Pb ke dalam tubuh manusia melalui air minum, makanan atau udara dapat
menyebabkan gangguan pada organ seperti gangguan neurologi (syaraf), ginjal,
sistem reproduksi, sistem hemopoitik serta sistem syaraf pusat (otak) terutama pada
anak yang dapat menurunkan tingkat kecerdasan. Sumber masuknya timbal di
perairan yang paling utama berasal dari Pb di udara yang terbawa oleh angin dan
hujan, serta limbah buangan Industri(Ahmad.2001).
Timbal (Pb) sebagian besar diakumulasi oleh organ tanaman yaitu daun,
batang, akar dan akar umbi-umbian (bawang merah). Perpindahan timbal dari tanah
ke tanaman tergantung komposisi dan pH tanah. Konsentrasi timbal yang tinggi
(100-1000 mg/kg) akan mengakibatkan pengaruh toksik pada proses fotosintesis dan
pertumbuhan. Timbal hanya mempengaruhi tanaman bila konsentrasinya tinggi
(Anonymous, 1998 dalam Charlene, 2004). Tanaman dapat menyerap logam Pb pada
saat kondisi kesuburan dan kandungan bahan organik tanah rendah. Pada keadaan ini
logam berat Pb akan terlepas dari ikatan tanah dan berupa ion yang bergerak bebas
pada larutan tanah. Jika logam lain tidak mampu menghambat keberadaannya, maka
akan terjadi serapan Pb oleh akar tanaman. Smith (1981) juga menerangkan gejala
akibat pencemaran logam berat adalah : klorosis, nekrosis, pada ujung dan sisi daun
serta busuk daun yang lebih awal.
2.4. Fitoremediasi
Universitas Sumatera Utara
Pencemaran lingkungan di berbagai negara, termasuk Indonesia, sudah
sangat kompleks dan mengkhawatirkan seiring dengan pesatnya kemajuan ilmu
pengetahuan diberbagai bidang. Salah satu teknik dalam memperbaiki kualitas
lingkungan yang tercemar adalah dengan teknik fitoremediasi. Menurut Priyanto &
Prayitno (2006), fitoremediasi berasal dari kata phyto (asal kata Yunani phyton) yang
berarti tumbuhan/tanaman (plant) dan kata remediation (asal kata Latin remediare =
to remedy) yaitu memperbaiki/ menyembuhkan atau membersihkan sesuatu dengan
demikian fitoremediasi dapat didefinisikan sebagai penggunaan tumbuhan untuk
menghilangkan, memindahkan, menstabilkan, atau menghancurkan bahan pencemar
baik itu senyawa organik maupun anorganik. Fitoremidiasi adalah suatu konsep yang
memanfaatkan potensi yang dimiliki oleh tumbuhan untuk menghilangkan polutan
dari tanah atau perairan yang telah terkontaminasi (Handayanto, 2007).
Teknik fitoremediasi (phytoremediation) yang merupakan suatu sistem
dimana tanaman tertentu, secara sendiri atau bekerjasama dengan mikroorganisme
dalam media (tanah, koral dan air) yang dapat mengubah zat kontaminan
(pencemar/polutan) menjadi kurang atau tidak berbahaya bahkan menjadi bahan
yang berguna secara ekonomi. Konsep mengolah air limbah dengan menggunakan
media tanaman telah lama dikenal oleh manusia, bahkan digunakan juga untuk
mengolah limbah berbahaya (B3) atau untuk limbah radioaktif.
Tanaman yang digunakan dalam fitoremediasi adalah tanaman yang memiliki
kemampuan sangat tinggi untuk mengangkut berbagai pencemaran yang ada
Universitas Sumatera Utara
(multiple uptake hyperaccumulator plant) ataupun tanaman yang memiliki
kemampuan mengangkut pencemaran yang bersifat tunggal (spesific uptake
hyperaccumulator plant). Ada beberapa kriteria agar tanaman dapat disebut sebagai
hiperakumulator, misalnya tanaman harus mampu mentranslokasikan unsur-unsur
pencemar seperti timbal dengan konsentrasi sangat tinggi ke pucuk dan tanpa
membuat tanaman tumbuh dengan tidak normal dalam arti kata tidak kerdil dan tidak
mengalami fitotoksisitas (Aiyen, 2005).
Beberapa jenis tumbuhan mampu bekerja sebagai agen fitoremediasi, seperti
azolla, kiambang (Salvinia molesta), eceng gondok (Eichhornia crassipes),
kangkung air (Ipomea aquatic) serta beberapa jenis tumbuhan mangrove. Jenis-jenis
ini merupakan tumbuhan air yang banyak dijumpai di sungai, pantai, rawa atau
danau. Selain itu juga beberapa tumbuhan yang tumbuh di tanah juga mampu
berperan dalam fitoremediasi. Tumbuhan-tumbuhan ini memiliki kemampuan yang
disebut dengan hiperakumulator, yaitu relatif tahan terhadap berbagai macam bahan
pencemar dan mampu mengakumulasikannya dalam jaringan dengan jumlah yang
cukup besar. Untuk itulah maka tumbuhan-tumbuhan ini banyak dipilih sebagai
objek penelitian fitoremediasi untuk lingkungan tercemar logam berat seperti Pb.
Menurut Fitter dan Hay (1991), terdapat dua cara penyerapan ion ke dalam
akar tanaman :
1. Aliran massa, ion dalam air bergerak menuju akar gradient potensial yang
disebabkan oleh transpirasi.
Universitas Sumatera Utara
2. Difusi, gradient konsentrasi dihasilkan oleh pengambilan ion pada
permukaan akar.
Dalam pengambilan ada dua hal penting, yaitu pertama, energi metabolik
yang diperlukan dalam penyerapan unsur hara sehingga apabila respirasi akan
dibatasi maka pengambilan unsur hara sebenarnya sedikit. Dan kedua, proses
pengambilan bersifat selektif, tanaman mempunyai kemampuan menyeleksi
penyerapan ion tertentu pada kondisi lingkungan yang luas. (Foth, 1991).
2.4.1. Tanaman Eceng Gondok (Eichornia crassipes)
Tanaman eceng gondok atau bahasa latinnya Eichornia crassipes adalah
tanaman asal Brazil yang sering menjadi permasalahan di lingkungan perairan
karena dianggap sebagai tumbuhan pengganggu (gulma) ternyata memiliki sifat
hiperakumulator terhadap beberapa bahan pencemar seperti logam berat (Eddy,
2008). Perkembangbiakan vegetatif eceng gondok begitu pesat yaitu hanya
membutukan waktu 2-4 hari (Gambar 1). Dalam perkembangannya tanaman
keluarga Pontederiaceae ini justru mendatangkan manfaat lain, yaitu sebagai
biofilter cemaran logam berat, sebagai bahan kerajinan, dan campuran pakan ternak
(Ahmad, 2009).
Universitas Sumatera Utara
Gambar 1. Tanaman Eceng Gondok (Eichornia crassipes)
Akarnya merupakan akar serabut yang bercabang-cabang halus, permukaan
akarnya digunakan oleh mikroorganisme sebagai tempat pertumbuhan dan eceng
gondok dapat digunakan untuk menghilangkan polutan karena fungsinya sebagai
sistem filtrasi biologis, menghilangkan nutrien mineral, untuk menghilangkan logam
berat seperti cuprum, aurum, cobalt, strontium, merkuri, timah, kadmium, dan nikel
(Hidayati, 2004).
Adapun bagian-bagian tanaman eceng gondok yang berperan dalam
penguraian air adalah sebagaii berikut :
a) Akar
Bagian akar tanaman eceng gondok ditumbuhi dengan bulu-bulu akar berserabut,
berfungsi sebagai pegangan atau jangkar tanaman. Sebagian besar peranan akar
untuk menyerap zat-zat yang dibutuhkan tanaman didalam air. Pada ujung akar
terdapat kantung akar yang mana dibawah sinar matahari ini berwarna merah,
Universitas Sumatera Utara
susunan akarnya dapat mengumpulkan lumpur atau partikel-partikel yang terlarut
dalam air (Ardiwinata, 1950).
b) Daun
Daun eceng gondok tergolong dalam makrofita yang terletak diatas permukaan air,
yang didalamnya terdapat lapisan rongga udara dan berfungsi sebagai alat
pengapung tanaman. Zat hijau daun (klorofil) eceng gondok terdapat dalam sel
epidermis. Dipermukaan atas daun dipenuhi oleh mulut daun (stomata) dan bulu
daun. Rongga udara yang terdapat dalam akar, batang, dan daun selain sebagai alat
penampung juga berfungsi sebagai tempat penyimpanan O2
Anonim (2011), menyebutkan bahwa eceng gondok banyak menimbulkan
masalah pencemaran sungai dan waduk, tetapi mempunyai manfaat antara lain:
dari proses
fotosintesis.
1. Mempunyai sifat biologis sebagai penyaring air yang tercemar oleh berbagai
bahan kimia buangan industri.
2. Sebagai bahan penutup tanah (mulch) dan kompos dalam kegiatan pertanian dan
perkebunan.
3. Sebagai sumber gas yang antara lain berupa gas ammonium sulfat, gas hydrogen,
nitrogen dan metan yang dapat diperoleh dengan cara fermentasi.
4. Bahan baku pupuk tanaman yang mengandung unsur NPK yang merupakan tiga
unsur utama yang dibutuhkan tanaman.
5. Sebagai bahan industri kertas dan papan buatan.
Universitas Sumatera Utara
6. Sebagai bahan baku karbon aktif.
7. Sumber lignoselulosa yang dapat dikonversi menjadi produk yang lebih berguna
seperti pakan ternak.
Eceng gondok memiliki akar yang bercabang-cabang halus, permukaan
akarnya digunakan oleh mikroorganisme sebagai tempat pertumbuhan (Neis, 1993).
Muramoto dan Oki dalam Sudibyo (1989) menjelaskan, bahwa eceng gondok dapat
digunakan untuk menghilangkan polutan, karena fungsinya sebagai sistem filtrasi
biologis, menghilangkan nutrien mineral, untuk menghilangkan logam berat seperti
cuprum, aurum, cobalt, strontium, merkuri, timah, kadmium, dan nikel.
Mekanisme yang mungkin terjadi ketika tanaman eceng gondok
mengakumulasikan Pb ke dalam jaringannya adalah mekanisme rizofiltrasi dan
fitoekstraksi. Mekanisme ini terjadi ketika akar tumbuhan mengabsorpsi larutan
polutan sekitar akar ke dalam akar, yang selanjutnya ditranslokasi ke dalam organ
tumbuhan melalui pembuluh xylem.
Eceng gondok sangat peka terhadap keadaan yang unsur haranya di dalam air
kurang mencukupi, tetapi responnya terhadap kadar unsur hara juga cukup besar.
Sel- sel akar tanaman umumnya mengandung ion dengan kosentrasi yang lebih
tinggi dari pada medium sekitarnya yang biasanya bermuatan negatif. Proses ini
cocok digunakan untuk dekontaminasi zat-zat anorganik seperti logam-logam berat
(Erakhrumen & Agbontalor, 2007). Menurut Little (1968) dan Lawrence dalam
Moenandir (1990), Heider bahwa enceng gondok mempunyai manfaat salah satu
Universitas Sumatera Utara
manfaat yaitu mempunyai sifat biologis sebagai penyaring air yang tercemar oleh
berbagai bahan kimia buatan industri. Penurunan kadar logam Pb secara signifikan
pada hari ke-7. Kadar logam Pb menurun 5,167 ppm (96,4 persen) pada perlakuan
satu rumpun eceng gondok, menurun 5,204 ppm (98,7 persen) pada perlakuan tiga
rumpun, dan menurun 6,019 ppm (99,7 persen) pada perlakuan lima rumpun dari
konsentrasi hari ke-0.
2.4.2. Tanaman Azolla (Azollaceae)
Azolla adalah asal kata dari bahasa latin yaitu Azollaceae, yang merupakan
tumbuhan paku air yang termasuk ordo Salviniales, famili Azollaceae. dan
mempunyai enam spesies. Sangat mudah berkembang terkadang dianggap petani
sebagai gulma atau limbah pertanian di daerah Sumatera umumnya disebut
kiambang. Azolla pada daerah persawahan akan mengambang diatas permukaan air
dan bila air surut akan menempel pada tanah yang lembab. Pemanfatan azolla
sebagai pupuk pengganti urea telah banyak dilaporkan oleh karena dapat mengikat
nitrogen yang cukup besar. Spesies yang banyak terdapat di Indonesia terutama di
pulau Jawa adalah Azolla.pinnata, dan biasa tumbuh bersama-sama padi di sawah.
(Lumpkin dan Plucknett. 1982).
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2. Tanaman Azolla (Azollaceae)
Azolla memiliki struktur tumbuh yang unik, beradaptasi dengan keadaan
basah. Hidup pada daerah yang selalu tergenang seperti sungai, selokan, waduk, dan
lain sebagainya. Tumbuhan air ini memiliki keunikan dalam mengolah limbah
organik. Kemampuannya dalam mengolah limbah organik tidak diragukan lagi.
Tumbuhan berstolon ini menyerap makanan organiknya dengan cara penyerapan
melalui akar yang mirip rambut (Edi, 2008).
Azolla menunjukkan kapasitas untuk menghilangkan kotoran seperti logam
berat, anorganik nutrisi, bahan peledak dari air limbah. Sifat pertumbuhan yang
cepat, kapasitas penyerapan yang tinggi pada logam berat menjadikan azolla
berpotensi besar untuk digunakan dalam teknologi fitoremediasi (Dhir, 2009).
Pamanfaatan Azolla selain sebagai sumber pupuk juga di kembangkan sebagi
agen fitoremediasi yang teleh dikembang di berbagai negara, azolla mampu
menyerap dan menstabilkan unsur- unsur timbal (Pb). Azolla memilki adaptasi yang
tinggi pada konsentrasi Pb, yang cukup tinggi. Hal ini di laporkan oleh Juhaeti dan
Sayrif, 2003, bahwa pertumbuhan azolla pada kosentrasi Pb 50 ppm lebih baik
Universitas Sumatera Utara
dibandingkan pada Pb 0 ppm, dimana azolla menyerap Pb pada Daun 5.5 ppm dan
pada akar 18.2 ppm. Azolla yang di biakan pada air tailing justru mampu menyerap
Pb pada daun hingga 94 ppm (Juhaeti dian Syarif, 2003) dan pada air PAM hanya 22
ppm.
2.4.3. Tanaman Semanggi Air (Marsilea crenata
)
Semanggi merupakan salah satu spesies dari divisi paku-pakuan yang tumbuh
liar di sawah, pematang sawah, dan saluran irigasi (wikipedia, 2007). Semanggi atau
paku bernama ilmiah Marsilea crenata Presl. adalah tanaman yang termasuk
kedalam famili Marsiliaceae. Deskripsi menurut buku flora (Steenis,dkk. 2005)
adalah tumbuhan dengan daun berdiri sendiri atau dalam berkas, menjari berbilang 4,
tangkai daun panjang dan tegak, panjang 2-30 cm, anak daun menyilang,
berhadapan, berbentuk baji bulat telur, gundul atau hampir gundul, dengan panjang
3-22 cm dan lebar 2-18 cm, urat daun rapat berbentuk kipas, pada air yang tidak
dalam muncul diatas air. Biasanya di temukan di sawah, selokan dan genangan air
dangkal.
Gambar 3. Tanaman Semanggi Air (Marsilea crenata)
Universitas Sumatera Utara
Morfologi tumbuhan marga ini khas, karena bentuk entalnya yang
menyerupai payung yang tersusun dari empat anak daun yang berhadapan. Akibat
bentuk daunnya ini, nama “semanggi” dipakai untuk beberapa jenis tumbuhan dikotil
yang bersusunan daun serupa, seperti klover.
Tumbuhan ini juga berpotensi sebagai tumbuhan bioremediasi, karena
mampu menyerap logam berat Cd dan Pb. Kemampuan ini perlu diwaspadai dalam
penggunaan daun semanggi sebagai bahan makanan, terutama bila daunnya diambil
dari lahan tercemar logam berat. Potensi sebagai penyedia hara kurang, tapi
berpotensi menekan anakan padi sehingga oleh petani semanggi air dibuang.
Deskripsi menurut buku flora adalah tumbuhan dengan daun berdiri sendiri
atau dalam berkas, menjari berbilang 4, tangkai daun panjang dan tegak, panjang 2-
30 cm, anak daun menyilang, berhadapan, berbentuk baji bulat telur, gundul atau
hampir gundul, dengan panjang 3-22 cm dan lebar 2-18 cm, urat daun rapat
berbentuk kipas, pada air yang tidak dalam muncul diatas air. Biasanya di temukan
di sawah, selokan dan genangan air dangkal.
Semanggi Berdaun Empat (Marsilea quadrifolia) adalah tumbuhan pakis air
yang daun-daunnya nampak seperti daun semanggi. Semanggi berdaun empat
mempunyai akar tinggal (rhizoma) yang panjang, mengingatkan kita pada tali
sepatu. Daun-daunnya yang mengapung di air, bertumbuh dari rhizoma. Daun-daun
ini terdiri dari 4 helai, seperti semanggi berdaun empat. Apabila anda mengambil
rhizomanya dari dalam air pada musim gugur, sejumlah benda kecil akan tampak
Universitas Sumatera Utara
(mirip biji kacang buncis kecil). Itu adalah tubuh spora yang di dalamnya terdapat
spora, dari sanalah muncul kesimpulan bahwa tangkai tumbuh-tumbuhan ini berasal
dari paku-pakuan. Semanggi berdaun empat tumbuh dalam air yang tenang, kaya
bahan nutrisi, di semua benua, kecuali Amerika Selatan. Di Amerika, tumbuhan ini
dianggap sebagai tumbuhan pengganggu (gulma). Di Slowakia, tumbuhan ini
berkembang di 7 tempat berbeda pada tepi sungai Latorica. Dahulu, mereka terlihat
di daerah aliran sungai Bodrog, Laborec dan Uh. Di daerah-daerah tropis terdapat
beberapa spesies terkait, yang kadang-kadang di tanam dalam akuarium-akuarium.
Semanggi berdaun empat (Marsilea quadrifolia), yang bisa dibudidaya,
bukan tanaman yang banyak syaratnya dan sudah lebih dari cukup bila ditanam
dalam pot sejauh tetap diisi dengan air dan sedikit tanah di dasarnya. Anda dapat
menanam tumbuhan ini tanpa kesulitan dalam pot berukuran 20×20×20 cm,
sedangkan ukuran ideal pot adalah 60–80 liter atau lebih. Anda pun dapat
memelihara tumbuhan ini di luar rumah sepanjang tahun (karena ia tahan cuaca
dingin membeku). Karena bukan merupakan tanaman yang banyak tuntutannya, dan
mudah berkembang, siapa pun bisa menanamnya.
Semanggi berdaun empat ini akan tumbuh sangat baik di dalam empang
kebun. Cukup masukkan sedikit tanah dari kebun anda ke dasar empang lalu
tempatkan rhizoma ke dalam tanah tersebut. Setelah itu, anda nyaris tidak perlu
memberi perhatian, karena semanggi berdaun empat sanggup mengurus diri sendiri.
Semanggi berdaun empat akan beradaptasi cepat dengan kedalaman air sedangkan
Universitas Sumatera Utara
kualitas air tidak dihiraukannya. Anda dapat menanamnya dengan beberapa
kedalaman (5–100 cm) batang tanaman ini akan dengan sendirinya menyesuaikan
diri terhadap kedalaman air hingga daun-daunnya mengambang di dalam air. Anda
dapat membantu tanaman ini menyebar dengan memisah-misahkan akar-akar
rhizomanya. Sebuah rhizoma kecil (sekitar 10 cm) sudah lebih dari cukup untuk
menciptakan hamparan karpet semanggi berdaun empat pada permukaan air.
2.5. Fitoremediasi Lingkungan Yang Tercemar Pb
Menurut Kementrian Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup (1990)
sifat toksisitas logam berat dapat dikelompokan ke dalam 3 kelompok, yaitu bersifat
toksik tinggi yang terdiri dari atas unsur-unsur Hg, Cd, Pb, Cu, dan Zn, bersifat
toksik sedang terdiri dari unsur-unsur Cr, Ni, dan Co, dan bersifat tosik rendah terdiri
atas unsur Mn dan Fe. Mengingat Pb tergolong logam berat dengan sifat toksik
tinggi, maka kehadirannya dapat membahayakan baik secara langsung terhadap
kehidupan organisme, maupun efeknya secara tidak langsung terhadap kesehatan
manusia. Apalagi Pb memiliki sifat-sifat yang membahayakan bagi kesehatan,
menurut PPLH-IPB (1997); Sutamihardja, dkk (1982) dalam Marganof (2003) logam
berat memiliki sifat-sifat yaitu :
1. Sulit didegradasi sehingga mudah terakumulasi dalam lingkungan perairan dan
keberadaannya secara alami sulit terurai (dihilangkan).
Universitas Sumatera Utara
2. Dapat terakumulasi dalam organisme termasuk kerang dan ikan, dan akan
membahayakan kesehatan manusia yang mengkomsumsi organisme tersebut.
3. Mudah terakumulasi di sediment sehingga konsentrasinya selalu lebih tinggi
dari konsentrasi logam dalam air. Disamping itu sedimen mudah tersuspensi
karena pergerakan massa air yang akan melarutkan kembali logam yang
dikandungnya ke dalam air sehingga sedimen menjadi sumber pencemar
potensial dalam skala waktu tertentu.
Berbagai penelitian fitoremediasi telah banyak dilaksanakan dalam usaha
memperbaiki kualitas lingkungan yang tercemar logam Pb. Beberapa diantaranya
dilakukan pada lingkungan perairan. Hasil penelitian Osmolovskaya & Kurilenko
(2005) menemukan bahwa beberapa jenis makrofita mampu berperan dalam
fitoremediasi terhadap Pb. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa Elodea
Canadensis, Ceratophyllum demersum L., dan Potamogeton natans L. mampu
menyerap Pb dalam air masing-masing sebesar 27,4 , 10, 7 dan 9,3 mg kg -1
Sedangkan yang dilaporkan oleh Liao & Chang (2004), bahwa eceng gondok
(Eichhornia crassipes) memiliki kemampuan dalam menyerap Pb. Selama penelitan
mereka yang dilakukan di perairan Erh-Chung wetland menunjukkan bahwa eceng
gondok mampu menyerap Pb sebesar 542 mg/m
DW.
2 dengan kapasitas penyerapan
sebesar 5,4kg/ha. Pengukuran kandungan Pb ini dilakukan terhadap jaringan
tanaman, media air dan sedimen. Hal ini dilakukan karena adanya korelasi antara
kandungan Pb di dalam jaringan tanaman dan media tumbuh. Menurut Wilson
Universitas Sumatera Utara
(1988) dalam Arisandi (2001), bahwa logam berat yang terlarut dalam air akan
berpindah ke dalam sedimen jika berikatan dengan materi organik bebas atau materi
organik yang melapisi permukaan sedimen, dan penyerapan langsung oleh
permukaan partikel sedimen. Materi organik dalam sedimen dan kapasitas
penyerapan logam sangat berhubungan dengan ukuran partikel dan luas permukaan
penyerapan, sehingga konsentrasi logam dalam sedimen biasanya dipengaruhi
ukuran partikel dalam sedimen.
Xia dan Ma (2005) melaporkan bahwa, eceng gondok memiliki kemampuan
sebagai fitodegradasi terhadap ethion (komponen pestisida). Kecepatan dalam
memetabolisme ethion adalah 55-91% di pucuk dan 74-81% di akar dalam waktu
satu minggu. Menurut Reddy (1990) dalam Sitorus (2007), kehadiran tanaman air di
dalam kolam pengolahan sangat potensial untuk menyaring dan menyerap bahan
yang terlarut di dalam limbah seperti logam–logam berat (Hg, Pb, Cn, Mn, Mg dan
lain-lain), melangsungkan pertukaran dan penyerapan ion, serta memelihara kondisi
perairan dari pengaruh angin, sinar matahari dan suhu. Selain itu tanaman air juga
aman, relatif sederhana dan murah.
Kemampuan tanaman air, seperti eceng gondok, untuk mengikat bahan-bahan
organik dari partikel lumpur membuat tanaman ini dapat digunakan untuk
menjernihkan air, memiliki fungsi ekologis sebagai stabilisator suatu perairan karena
kemampuannya menetralisir bahan pencemar yang masuk keperairan. Melalui
Universitas Sumatera Utara
akarnya yang lebat bahan pencemar itu diserap untuk kemudian digunakan dalam
proses metabolismenya atau disimpan dalam akar, batang, umbi atau daunnya serta
dapat menyerap kelebihan unsur hara di dalam air yang menyebabkan pencemaran
(Soerjani, 1980 dalam Sitorus, 2007).
Menurut Priyanto & Prayitno, (2006) bahwa, tumbuhan timbul dipakai untuk
pengolah limbah karena tumbuhan tersebut mengasimilasi senyawa organik dan
anorganik dari limbah. Tumbuhan dengan tingkat pertumbuhan yang tinggi dan tajuk
yang besar dapat menyimpan bermacam hara mineral. Pada media kerikil,
pertumbuhan tanaman timbul dapat menurunkan konsentrasi hara mineral. Rizoma
dan akar beberapa tumbuhan air berfungsi sebagai filtrasi dan pengendap senyawa
hidrokarbon dan logam berat beracun. Tingkat konsentrasi logam berat dalam
jaringan tanaman-tanaman tersebut dari yang tertinggi adalah berturut-turut sebagai
berikut: akar, rizoma, dan daun. Tumbuhan mengapung seperti eceng gondok juga
dapat menghilangkan hara dan logam berat dalam jumlah yang cukup signifikan.
Tanaman air seperti eceng gondok, semanggi air dan azolla yang tampak
tidak memiliki nilai ekonomis tinggi, ternyata memiliki kemampuan sebagai
tumbuhan yang berperan dalam mengurangi dampak pencemaran lingkungan.
Pengendalian pencemaran lingkungan perairan akibat Pb secara biologis (misalnya
fitoremediasi) merupakan metode yang sangat efektif, disamping mudah, murah,
memberikan manfaat yang besar, juga relatif tidak menimbulkan dampak sampingan.
Agen fitoremediasi berupa tumbuhan air seperti eceng gondok, kangkung air
Universitas Sumatera Utara
dan makrofita lainnya relatif mudah didapat, serta memiliki kemampuan tumbuh dan
berkembang dengan cepat. Tumbuhan-tumbuhan ini kadang-kadang di beberapa
tempat justru menimbulkan masalah di perairan (blomming), seperti sungai, danau
atau rawa. Dengan adanya teknik fitoremediasi, maka akan memberikan manfaat
yang besar, tidak saja dapat mengurangi polutan Pb pada perairan tapi juga dapat
mengatasi permasalahan yang ditimbulkan oleh tumbuhan air akibat kecepatan
pertumbuhan dan perkembangbiakannya yang tinggi.
Beberapa jenis tumbuhan mempunyai sifat hiperakumulator yang luar biasa.
Namun biasanya tumbuhan yang teradaptasi di tanah berkadar logam tinggi dan
toleran terhadap logam mempunyai sifat tumbuh lambat. Karakter manakah yang
lebih penting, sifat "hiperakumulator tetapi tumbuh lambat" atau "tumbuh cepat
tetapi toleransi medium", memang bisa menjadi bahan perdebatan bila sudah sampai
pada persoalan memilih jenis tumbuhan yang sesuai. Kelompok di USDA-ARS
yakin bahwa hipertoleransi lebih penting daripada biomassa tinggi. Penggunaan
tumbuhan hiperakumulator juga lebih menguntungkan bila kita harus mendaur ulang
logam yang telah dihimpun di dalam biomassa tumbuhan. Karena dengan kadar
akumulasi tinggi, biomassa yang harus ditangani jelas jauh lebih sedikit (Chaney
dkk., 1997 dalam Priyanto & Prayitno, 2006).
Dari hasil yang diperoleh di atas menunjukkan bahwa tanaman-tanaman
pangan ternyata mampu berperan dalam fitoremediasi terhadap tanah yang tercemar
Pb. Hal ini menuntut kita untuk lebih waspada dalam mengkonsumsi hasil dari
Universitas Sumatera Utara
tanaman-tanaman tersebut. Untuk menghindari terjadinya akumulasi logam-logam
berat berbahaya (seperti Pb) di dalam tanaman pangan perlu dikaji lebih mendalam
mengenai komposisi media tanam (tanah), pestisida maupun pupuk. Dalam proses
perbaikan lingkungan dengan teknik fitoremediasi tidak dianjurkan menggunakan
tumbuhan yang dikonsumsi, sebab dapat membahayakan kesehatan manusia jika
tumbuhan tersebut dikonsumsi.
Teknik fitoremediasi dapat digunakan dalam proses pembersihan air tanah
dari cemaran berbagai macam logam berat, termasuk Pb. Hal ini menjadi penting
mengingat sumber air tanah masih banyak dimanfaatkan oleh manusia untuk
berbagai macam kebutuhan. Proses ini dapat diilustrasikan pada gambar 4 berikut ini
:
Universitas Sumatera Utara
Menurut Priyanto & Prayitno (2006) bahwa, penyerapan dan akumulai logam
berat oleh tumbuhan dapat dibagi menjadi tiga proses yang sinambung, yaitu
penyerapan logam oleh akar, translokasi logam dari akar ke bagian tumbuhan lain,
dan lokalisasi logam pada bagian sel tertentu untuk menjaga agar tidak menghambat
metabolisme tumbuhan tersebut. Penyerapan oleh akar dilakukan dengan membawa
logam ke dalam larutan di sekitar akar (rizosfer) dengan beberapa cara bergantung
pada spesies tumbuhannya.
Setelah logam dibawa masuk ke dalam sel akar, selanjutnya logam harus
ditranslokasi di dalam tubuh tumbuhan melalui jaringan pengangkut, yaitu xilem dan
floem, ke bagian tumbuhan lain. Untuk meningkatkan efisiensi pengangkutan, logam
Gambar 4. Proses fitoremediasi dalam memperbaiki kondisi air tanah tercemar (Sumber: Grossman, E. & McGuire, J. 2005).
Universitas Sumatera Utara
diikat oleh molekul khelat. Berbagai molekul khelat yang berfungsi mengikat logam
dihasilkan oleh tumbuhan, misalnya histidin yang terikat pada Ni dan fitokhelatin-
glutation yang terikat pada Cd. Untuk mencegah peracunan logam terhadap sel,
tumbuhan mempunyai mekanisme detoksifikasi yaitu dengan melokalisasi logam
pada jaringan, misalnya dengan menimbun logam di dalam organ tertentu seperti
akar (untuk Cd pada Silene dioica), trikhoma (untuk Cd), dan lateks (untuk Ni pada
Serbetia acuminata).
Menurut Prasad (2007) bahwa, banyak sekali tanaman air yang berpotensi
dalam menyerap logam-logam berat, termasuk Pb. Masing-masing tanaman tersebut
memiliki mekanisme yang berbeda-beda dalam fitoremediasi. Jenis-jenis tanaman air
yang dapat mengakumulasi berbagai logam serta mekanismenya dalam fitoremediasi
dapat dilihat pada lampiran 2. Sedangkan menurut Erakhrumen & Agbontalor (2007)
menjelaskan bahwa Pb di dalam tanah, sedimen dan lumpur dapat diserap oleh
tanaman melalui dua mekanisme yaitu fitoekstraksi dan fitostabilisasi.
Dalam hubungannya dengan pemanfaatan tumbuhan sebagai agen pemulihan
lingkungan tercemar, mengutip laporan Departemen Energi AS, Watanabe (1997)
dalam Priyanto & Prayitno (2006) mengemukakan prasyarat, yaitu:
1. laju akumulasi harus tinggi, bahkan di lingkungan yang berkadar kontaminan
rendah,
2. kemampuan mengakumulasi kontaminan dengan kadar tinggi,
3. kemampuan mengakumulasi beberapa macam logam,
Universitas Sumatera Utara
4. tumbuh cepat,
5. produksi biomassa tinggi, dan
6. tahan hama dan penyakit.
Indonesia sebagai negara yang kaya akan keanekaragaman hayati tentu
banyak memiliki tumbuhan yang sesuai dengan kriteria di atas. Namun untuk
menggali lebih mendalam potensi tersebut, dibutuhkan berbagai macam riset dari
disiplin ilmu yang berbeda-beda.
2.6. Pengaruh Penggunaan Air Tercemar Untuk Irigasi Pertanian
2.6.1. Bagi Kesehatan Manusia
Pengaruh penggunaan air tercemar untuk irigasi pertanian bila kita kaji
sebenarnya dapat berdampak positif dan negatif terhadap manusia, namun dampak
positifnya hampir tidak ada satu pun kajian ilmiah yang mendukungnya. Sedangkan
dampak negatif dari penggunaan air tercemar terkait dengan kesehatan manusia tidak
perlu disangsikan banyaknya (Prayitno, 2008).
Pengaruh negatif lain akibat penggunaan air tercemar dalam irigasi pertanian
adalah kandungan air tercemar yang biasanya mengandung bakteri-bakteri patoghen
dan racun-racun kimia, terkait dengan hal ini ada empat kelompok orang yang sangat
berisiko tertular patoghen atau ‘teracuni’ zat kimia yaitu:
1) Petani dan keluarganya,
2) Buruh-buruh tani yang bekerja di lahan yang menggunakan air tercemar,
Universitas Sumatera Utara
3) Konsumen yang mengkonsumsi produk pertanian yang diolah dengan
menggunakan air irigasi yang tercemar, dan
4) Semua orang yang berdekatan dengan area pertanian yang menggunakan air
tercemar terutama yang paling beresiko adalah anak-anak dan orang tua
(Prayitno, 2008).
Timbal bersifat neurotoksin (racun penyerang syaraf) yang dapat
terakumulasi dan merusak pertumbuhan otak pada anak-anak. Efek akumulasi Pb
dalam tubuh antara lain ditunjukkan oleh adanya gejala penurunan kemampuan dan
kelincahan. Selain itu, kecerdasan dan pertumbuhan pada anak-anak juga dapat
terganggu dan dapat menghambat pertumbuhan otak, menurunkan kemampuan
belajar dan membaca, kurangnya pendengaran, gagap, dan kecenderungan
menggunakan kekerasan (Ghai et al., 2003; Lestari, 2005, Haro dan Pujadas dalam
Ebadi et al., 2005).
Pada orang dewasa, Pb dapat menyebabkan kenaikan tekanan darah,
serangan jantung dan kematian. Selain itu, fertilitas juga dapat terganggu. Menurut
World Health Organization (WHO) tahun 1980 bahwa Pb dapat menyebabkan
terjadinya hipospermia, tetraspermia dan asterospermia pada pria, serta keguguran
dan kematian janin pada wanita (Nopvianti.2007).
2.6.2. Bagi Tanaman Pertanian
Akibat penggunaan air tercemar untuk irgasi pertanian bagi tanaman
pertanian, paling tidak dapat diklasifikasikan menjadi dua akibat yaitu,
Universitas Sumatera Utara
1) akibat terhadap hasil produksi pertanian,
2) akibat terhadap mutu produksi pertanian, seperti kehadiran polutan dalam hasil
pertanian, perubahan rasa, dan lain-lain.
Timbal merupakan kandungan yang tidak esensial bagi tanaman,
kandungannya berkisar antara 0,1-10 ppm (Alloway, dalam Soepardi 1983) dan
kandunga timbal dalam tanaman untuk berbagai jenis secara normal berkisar 0,5-3,0
ppm. Untuk tanaman tertentu tingkat keracunan terhadap timbal sangat tinggi. Hal
ini dapat menimbulkan situasi yang sangat membahayakan, karena dalam tanaman
mungkin tidak menunjukkan gejala keracunan dan kelihatan sehat tetapi berbahaya
jika dikonsumsi manusia. Padahal menurut Singh (2004), logam berat yang
terakumulasi dalam jaringan tanaman lebih berbahaya karena residunya tidak terlihat
sebagaimana kotoran yang tampak pada permukaan sayuran.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kadar timbal dalam tanaman yaitu jangka
waktu kontak tanaman dengan timbal, kadar timbal dalam tanah, morfologi dan
fisiologi tanaman, umur tanaman dan factor yang mempengaruhi areal seperti
banyaknya tanaman penutup serta jenis tanaman di sekeliling tanaman tersebut.
Dua jalan masuknya timbal ke dalam tanaman yaitu melalui akar dan daun.
Timbal setelah masuk ke sistem tanaman akan diikat oleh membran-membran sel
mithokondria, dan kroloplas. Bahkan pencemaran dapat menyebabkan terjadinya
kerusakan fisik. Kerusakan tersembunyi dapat berupa penurunan kemampuan
tanaman dalam menyerap air, pertumbuhan yang lambat atau pembukaan stomata
Universitas Sumatera Utara
yang tidak sempurna. Masuknya partikel timbal ke dalam jaringan daun bukan
karena timbal diperlukan tanaman, tetapi hanya sebagai akibat ukuran stomata daun
yang cukup besar dan ukuran paerikel timbal yang relatif kecil dibanding ukuran
stomata.
2.6.3. Bagi Tanah Pertanian
Tanah merupakan bagian dari siklus logam berat. Pembuangan limbah ke
tanah apabila melebihi kemampuan tanah dalam mencerna limbah akan
mengakibatkan pencemaran tanah. Jenis limbah yang berpotensi merusak lingkungan
hidup adalah limbah yang termasuk dalam Bahan Beracun Berbahaya (B3) yang di
dalamnya terdapat logam-logam berat. Subowo et al., (1999) menyatakan bahwa
adanya logam berat dalam tanah pertanian dapat menurunkan produktivitas pertanian
dan kualitas hasil pertanian selain dapat membahayakan kesehatan manusia melalui
konsumsi pangan yang dihasilkan dari tanah yang tercemar logam berat tersebut.
Kandungan logam berat di dalam tanah secara alamiah sangat rendah, kecuali tanah
tersebut sudah tercemar. Kandungan logam berat dalam tanah sangat berpengaruh
terhadap kandungan logam pada tanaman yang tumbuh di atasnya, kecuali terjadi
interaksi di antara logam itu sehingga terjadi hambatan penyerapan logam tersebut
oleh tanaman. Akumulasi logam dalam tanaman tidak hanya tergantung pada
kandungan logam dalam tanah, tetapi juga tergantung pada unsur kimia tanah, jenis
logam, pH tanah dan spesies tanaman yang sensitif terhadap logam berat tertentu
(Darmono, 1995). Menurut Prayitno (2008) jika yang terbawa oleh air irigasi
Universitas Sumatera Utara
tercemar berupa logam, dalam jumlah yang normal logam ini tidak berdampak
apapun bagi tanah namun dalam jumlah yang cukup besar dapat merusak struktur
tanah, misalkan dapat meningkatkan pH tanah menjadi lebih asam atau lebih basa.
Air irigasi tercemar yang membawa zat pencemar berbetuk solid lama-lama
kelamaan akan mengumpul pada permukaan tanah dan menyebabkan tersumbatnya
pori-pori tanah sehingga tanah menjadi tidak subur.
Dengan adanya logam berat dalam bentuk ion atau terlarut akan mudah
terserap pada jaringan tanaman, dan bila tanaman yang mengikatnya adalah tanaman
pangan seperti padi maka pencemaran logam berat akan lebih berbahaya bagi
kehidupan. Oleh sebab itu, upaya mengkelat logam berat dalam tanah perlu
dilakukan guna menghindari terserapnya logam berat dalam tanaman padi. Widiatma
(2001)
Pengambilan contoh tanah untuk analisis kandungan timbal sangat ditentukan
oleh sumber pencemarannya. Pada lokasi pencemarannya berasal dari udara,
konsentrasi timbale pada permukaan tanah hingga kedalaman beberapa sentimeter
(terutama yang kaya akan bahan organic) akan jauh lebih tinggi dibandingkan
dengan tanah dari bagian yang lebih dalam (Burau (1982). Ward et al (1975)
menunjukan bahwa konsentrasi timbale pada kedalam tanah lebih dari 5 cm ternyata
konstan. Timbal dalam tanah dapat dibedakan antara timbale yang berasal dari
pencemaran dan timbale yang terdapat secara alami jumlahnya berkisar 2-200 ppm
dengan kandungan rata-rata 16 ppm.
Universitas Sumatera Utara
Alloway (1995) mengemukakan bahwa partikel timbal sebagai salah satu
logam berat berbahaya dalam tanah yang dapat berasal dari aktivitas penambangan,
pertanaian dan horticultural, limbah pupuk. Pada umumnya lapisan permukaan tanah
mengandung timbale dalam jumlah yang lebih tinggi dibanding dengan lapisan yang
lebih dalam.
Universitas Sumatera Utara