FITOREMEDIASI MAKALAH Diajukan sebagai tugas terstruktur Mata Kuliah Bioremediasi Dosen: Dr. Ana Rossiana, M.Si.
Disusun oleh : KELOMPOK 12 Nurul Khoirunnisa
(1157020049)
Rissa Rochimah
(1147020056)
JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG 2017
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah swt. karena atas ridho-Nya makalah yang berjudul ”Fitoremediasi” ini dapat diselesaikan dan diajukan untuk memenuhi tugas terstruktur matakuliah Bioeremediasi. Penulis menyadari bahwa makalah ini masih terdapat banyak kekurangan, penulis pun sadar bahwa kesempurnaan hanyalah milik Allah SWT. Namun sebagai manusia, kita pun harus berusaha memberikan yang terbaik dalam hal apapun. Oleh karena itu kritik dan saran dari dosen pengampu yang bersifat membangun selalu penulis harapkan demi kesempurnaan makalah ini. Akhir kata, penulis sampaikan terima kasih kepada dosen mata kuliah Bioremediasi yang telah memberikan bimbingan untuk membuat makalah ini. Semoga makalah ini dapat bermanfaat secara khusus bagi penulis maupun secara umum bagi pembacanya. Semoga Allah swt. senantiasa meridhai segala usaha kita. Aamiin.
Bandung, 7 Mei 2017
Penulis
DAFTAR ISI COVER.................................................................................................................... 1 KATA PENGANTAR................................................................................................... 2 BAB I...................................................................................................................... 4 PENDAHULUAN....................................................................................................... 4 1.1.
Latar Belakang.............................................................................................. 4
1.2.
Rumusan Masalah.......................................................................................... 5
1.3.
Tujuan......................................................................................................... 5
BAB II..................................................................................................................... 6 PEMBAHASAN......................................................................................................... 6 2.1. Pengertian Fitoremediasi...................................................................................... 6 2.2. Mekanisme Fitoremediasi..................................................................................... 6 2.2.1. Mekanisme Fitoremediasi Pada Logam Berat.......................................................9 2.3. Fitoremediasi Pada Tanaman Eceng Gondok............................................................10 BAB III.................................................................................................................. 12 PENUTUP.............................................................................................................. 12 3.1. Kesimpulan.................................................................................................... 12 DAFTAR PUSTAKA.............................................................................................. 12
BAB I PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang Logam berat merupakan salah satu komponen pencemar lingkungan, baik di darat,
perairan maupun udara. Logam berat yang sering mencemari lingkungan terutama adalah merkuri (Hg), timbal (Pb), cadmium (Cd), arsenik (Ar), chromium (Cr), nikel (Ni) dan besi (Fe) (Palar, 2004). Salah satu lingkungan yang mudah tercemar yaitu perairan, sebab limbah dari industri berupa limbah cair kebanyakan langsung dibuang ke sungai tanpa diolah terlebih dahulu. Logam berat dapat meracuni tubuh makhluk hidup apabila terakumulasi di dalam tubuh dalam waktu yang lama dan di atas ambang batas toleran. Sebaliknya beberapa jenis logam biasanya digunakan untuk pertumbuhan kehidupan biologis, misalnya pada pertumbuhan alga atau tanaman air lain. Apabila tidak ada logam maka pertumbuhannya akan terhambat, namun jumlah yang berlebihan akan mempengaruhi kegunaannya karena menimbulkan Terjadinya kontaminasi tanah dan air oleh logam – logam berat misalnya sebagai akibat dariaktivitas manusia, pertanian dan industry. Diantara logam berat tersebut, logam timbal (Pb) merupakan pencemar potensial yang mudah terakumulasi dalam tanah dan sedimen. Peraturan pemerintah Nomor 18 Tahun 1999, menyatakan logam timbal (Pb) adalah salah satu logam berat yang termasuk ke dalam kelompok bahan beracun dan berbahaya (B3). Keberadaann logam timbal di perairan dpat bertambah bila terjadi introduksi dari berbgai sumber yang mengandung logam tersebut. Logam timbal diperairan berada dalam berbagai keadaan, baik berbetuk ion bebas maupun kompleks yang larut tersorbsi (Bahri. 2010). Konsep mengolah air limbah dengan menggunakan media tanaman atau lebih populer disebut “fitoremediasi” telah lama dikenal oleh manusia, bahkan digunakan juga untuk mengolah limbah berbahaya (B3) atau untuk limbah radioaktif. Fitoremediasi adalah penggunaan tumbuhan atau pohon untuk menyisihkan atau menetralkan kontaminan, seperti yang berada dalam tanah atau air yang tercemar. Fakta membuktikan bahwa tumbuhan air dapat mengakumulasi logam – logam dari lingkungannya dan kadarnya bertambah pada trofik dengan pengaruh akumulasinya. (Miretzky, dkk. 2004 dalam Bahri, 2010). Diantara tumbuhan air yang hidupnya mengapung
adalah eceng gondok (Eichornia crassipes). Dipilihnya enceng gondok karena berdasarkan penelitian-penelitian sebelumnya tanaman ini memiliki kemampuan untuk mengolah limbah, baik itu berupa logam berat, zat organik maupun anorganik. Eceng gondok (Eichornia crassipes) merupakan tumbuhan akuatik yang secara teroritis dapat menyerap air dan unsur yang terdapat didalamnya sehingga dapat digunakan sebagai bioindikator dalam penyebaran radionuklida dan depolutan pada limbah radiaktif. (Setiawati. 2004). 1.2.
Rumusan Masalah 1. Apakah pengertian fitoremediasi ? 2. Bagaimana mekanisme fitoremediasi ?
1.3.
Tujuan 1. Mengetahui tujuan fitoremediasi 2. Mengetahui mekanisme fitoremediasi
BAB II PEMBAHASAN 2.1. Pengertian Fitoremediasi Fitoremidiasi didefinisikan sebagai penggunaan tanaman atau tumbuhan untuk menyerap mendegradasi, menghilangkan, menstabilkan atau menghancurkan bahan pencemar khususnya logam berat maupun senyawa organik lainnya . Pada penelitian fitoremediasi di lapangan ada beberapa persyaratan bagi tanaman yang akan digunakan dalam penelitian terebut. Tidak semua jenis tanaman dapat digunakan karena tidak semua tanaman dapat melakukan metabolisme, volatilisasi dan akumulasi semua polutan dengan mekanisme yang sama (Caroline dan Moa, 2015). Keuntungan fitoremediasi adalah dapat bekerja pada senyawa organik dan anorganik, prosesnya dapat dilakukan secara insitu dan eksitu, mudah diterapkan dan tidak memerlukan biaya yang tinggi, teknologi yang ramah lingkungan dan bersifat estetik bagi lingkungan, serta dapat mereduksi kontaminan dalam jumlah yang besar.Sedangkan kerugian fitoremediasi ini adalah prosesnya memerlukan waktu lama, bergantung kepada keadaan iklim, dapat menyebabkan terjadinya akumulasi logam berat pada jaringan dan biomasa tumbuhan, dan dapat mempengaruhi keseimbangan rantai makanan pada ekosistem. Kemampuan biologis dan kimia pohon di atas tanah (misalnya, pengurangan polusi udara) Tampaknya dipahami dengan baik oleh kebanyakan orang. Studi telah menunjukkan bahwa pohon bisa ditangkap jumlah yang luar biasa dari partikel dari atmosfer untuk meningkatkan kualitas udara lokal (Beckett et al. 2000).
2.2. Mekanisme Fitoremediasi Tanaman memiliki kapasitas untuk menyerap, menurunkan, Transform, kontaminan sequester selain menghasilkan biomassa. Durasi Fitoremediasi, jenis dan jumlah spesies yang dibutuhkan di tempat tertentu bergantung pada Karakteristik dan sebagian besar jenis kontaminan. Faktor yang paling penting itu Harus dipertimbangkan fitoremediasi digunakan adalah: 1. Kategori Kontaminan 2. Spesies Tumbuhan 3. Tingkat Kontaminasi
dimana
4. Area Terkontaminasi 5. Ukuran dan Kedalaman 6. Kondisi Lokasi (ketersediaan unsur hara, kandungan bahan organik tanah, air tanah, tanah Aerasi) 7. Jenis dan jumlah tanaman yang dibutuhkan (Hettiarachchi et al 2012). Fitoremediasi pada tanaman terjadi melalui mekanisme yang berbeda. Amerika Serikat Badan Perlindungan Lingkungan (Dewan Teknologi Interstate dan Regulatory Council [ITRC] 2009) mendefinisikan mekanisme ini sebagai Phytotechnologies sejak, dari sudut pandang peraturan, bersih Tujuannya bisa mencakup penahanan, remediasi, atau keduanya. Tanaman memiliki kemampuan untuk memperbaiki situs yang terkontaminasi dengan beberapa cara. Itu Sistem akar adalah tempat mekanisme utama yang mencegah toksisitas dapat ditemukan. Kontaminan diaduk oleh akar, sementara pelepasannya bersifat organik dan anorganik Eksudat di rhizosfer. Eksudat akar memiliki peran penting dalam mempengaruhi Jumlah dan aktivitas mikroorganisme, agregasi dan stabilitas partikel tanah, Ketersediaan kontaminan Tanaman adalah host untuk aerobik dan anaerobik Mikroorganisme dan akar dan tunas meningkatkan aktivitas mikroba. Mereka juga Meningkatkan evapotranspirasi, menyerap senyawa di akar dan memperlambat pergerakan kontaminan dalam tanah.
Studi penelitian mengklasifikasikan teknologi fitoremediasi ke dalam kategori utama: Phytoextraction, phytovolatilization, phytodegradation, rhizodegradation, rhizofiltrasi, Fitostabilisasi dan kontrol hidrolik. Ada kesamaan di antara mereka, jadi a Kombinasi teknologi mungkin lebih berhasil. Semua teknologi memengaruhi Massa
kontaminan di tanah, sedimen atau air (EPA 2000; Kvesitadze et al 2006; Van Epps 2006; Dordio & Carvalho 2011; Ali et al 2013). Menurut Boros dan Micle (2014) mekanisme kerja fitoremediasi mencakup proses fitoekstraksi, rhizofiltrasi, fitodegradasi, fitostabilisasi dan fitovolatilisasi. 1. Fitoekstraksi adalah penyerapan logam berat oleh akar tanaman dan mengakumulasi logam berat tersebut ke bagian-bagian tanaman seperti akar, batang dan daun. 2. Rhizofiltrasi adalah pemanfaatan kemampuan akar tanaman untuk menyerap, mengendapkan, mengakumulasi logam berat dari aliran limbah. 3. Fitodegradasi adalah metabolisme logam berat di dalam jaringan tanaman oleh enzim seperti dehalogenase dan oksigenase. 4.
Fitostabilisasi
adalah
kemampuan
tanaman
dalam
mengekkresikan
(mengeluarkan) suatu senyawa kimia tertentu untuk mengimobilisasi logam berat di daerah rizosfer (perakaran). 5. Fittovolatilisasi terjadi ketika tanaman menyerap logam berat dan melepaskannya ke udara lewat daun dan ada kalanya logam berat mengalami degradasi terlebih dahulu sebelum dilepas lewat daun. Untuk phytovolatilization, penilaian risiko kesehatan lingkungan harus dilakukan Pastikan bahwa toksin yang dilepaskan tidak akan membahayakan. Studi tentang fitoremediasi Selenium (Se) dan merkuri (Hg) menunjukkan bahwa penyebaran yang mudah menguap sangat encer dan tidak Menimbulkan ancaman apapun (Boros dan Micle 2014). Pada tingkat seluler dan molekuler tanaman ada banyak mekanisme yang terlibat dalam Interaksi dan pengambilan elemen yang berbeda. Sistem yang dijelaskan sebelumnya belum tentu Eksklusif di setiap tanaman individu (Boros dan Micle 2014).Saat tanaman mengalami organik Kontaminan, karena mereka buatan manusia dan asing untuk fisiologi tanaman, mereka memasuki tanaman Melalui difusi, namun dalam kasus anorganik, karena keduanya mengandung nutrisi atau serupa Alam, mereka bergerak melalui dengan protein transportasi
2.2.1. Mekanisme Fitoremediasi Pada Logam Berat
Tanaman hidup bisa dilihat sebagai a Pompa berbasis solar karena mampu mengekstrak dan memusatkan unsur-unsur tertentu Lingkungan yang terkontaminasi. Setelah panen tanaman yang kaya akan akumulasi Kontaminan, proses berikut mungkin pengeringan, ashing atau pengomposan (Raskin et al 1997). Revathi & Venugopal (2013) mekanisme biokimia tanaman dalam kasus fitoremediasi logam berat adalah : 1. Adsorpsi - permukaan akar merupakan faktor kunci karena menyerap unsur Nutrisi, mengikat polutan dan nutrisi dan menyukai interaksi antara tanaman Akar dan mikroba tanah dengan tujuan meningkatkan bioavailabilitas logam; 2. Akumulasi dan transportasi: - Peran protein transporter - protein dan peptida yang meningkatkan pengikatan logam Pada tanaman dapat memperbaiki toleransi atau akumulasi logam; - Agen pengkelat (chelator alami dan sintetis) - agen pengkelat ditambahkan ke
Tanah membantu meningkatkan bioavailabilitas logam, pengambilan dan translokasi logam berat; 3. Translokasi - akar sel ion logam penyerapan dan transportasi mereka ke pucuk, Proses di mana sistem transportasi membran memiliki peran utama; 4. Detoksifikasi - hyperaccumulators memiliki karakteristik besar menjadi sangat Efisien dalam detoksifikasi dan penyerapan tanpa efek fitotoksik Untuk adsorpsi sejumlah besar logam berat; - Kompartementalisasi vakuolar - vakuola adalah tempat penyimpanan utama yang berat Logam di dalam sel tanaman dan ada kompartementalisasi vakuolar untuk mengendalikan Distribusi dan konsentrasi ion logam untuk membatasi bagian lain dari sel Memiliki akses terhadap kontaminan; - pengoksidasi - ion logam diubah menjadi keadaan volatil; 5. hiperakumulasi - ion logam terkonsentrasi untuk> 0,1-1% dari kering Berat tanaman. 2.3. Fitoremediasi Pada Tanaman Eceng Gondok Proses fitoremediasi melibatkan mitigasi Konsentrasi polutan di tanah yang terkontaminasi, air Atau udara dengan tanaman mampu mengandung, menurunkan atau Menghilangkan logam, pestisida, pelarut, bahan peledak, Minyak mentah dan turunannya (Raskin, 1996). Beberapa tanaman air dapat mengakumulasi logam dan banyak spesies menderita phytoxicity sementara yang lain tumbuh dengan mudah dengan adanya logam. Terdapat tujuh spesies dalam keluarga Pontederiaceae dan Tiga genus Genera yang Eichhornia (Kunth), Hetherauteria (Puiz dan Par) dan Pontederia (L). Genus Eichhornia terdiri dari tiga spesies yaitu; E. crassipes (umum eceng gondok), E. Azurea (berakar eceng gondok) dan E. paniculata (Eceng gondok tropis Brasil). Genus Hetherauteria juga memiliki tiga spesies yang H. reniforms (Ginjal daun lumpur pisang), H. dubia (rumput lumpur daun pisang) dan H. Limosa (Blue lumpur pisang) sementara genus pontederia hanya memiliki satu spesies, P. crassipes (Richard, 1999). Di Afrika, E. crassipes pertama kali dilaporkan di sungai Nil Sungai pada tahun 1956 dan telah menyebar pada tahun 1966 ke Jebel Bendungan Aulia di dekat Khartoun (Cook, 1976). E. crassipes pertama kali dilaporkan di Lagos pada tahun 1984. memiliki Diperluas ke bagian lain negara termasuk Yenagoa, Bayelsa State, Ahoada dan Sungai Choba Negara Bagian Rivers semua di Delta Niger Area Nigeria. Spesies invasif mengambang ini Eichhornia mungkin adalah tanaman paling produktif Spesies di Dunia
Sungai dan kanal. Dedaunan Dari tanaman tersebut mewakili 60-70% enceng gondok Biomassa tanaman dan tingkat turn over daun dapat berkisar 60-70% per bulan (Schmitz et al, 1993) Eceng gondok menyebabkan masalah di banyak daerah Dunia dengan mengganggu aktivitas manusia seperti Memancing, irigasi dan navigasi. Ini juga berbentuk mikro Habitat beberapa hewan air, burung dan penyakit Vektor. Dekomposisi tanaman jika besar Biomassa tanaman terbunuh sekaligus, bisa habis Semua oksigen di dalam air. Terlepas dari semua masalah ini Dibuat eceng gondok beberapa laporan positif Telah direkam Misalnya sudah Dilaporkan bermanfaat dalam pembuatan biogas karena Kandungan metana 64% (Gopal, 1987). Itu juga Digunakan sebagai pupuk, untuk pakan ternak, produksi kertas dan untuk pemurnian air (Isichei et al., 2003). Eichhornia crassipes, merupakan tanaman air mengambang bebas termasuk kedalam family Pontederiaceae. Tanaman ini memiliki kandungan nitrogen tinggi dan dalam kombinasi dengan kotoran sapi, bisa digunakan untuk produksi biogas (Bhattacharya dan Pawan 2010 ). Besar tingkat bio-produksi massal, toleransi yang tinggi terhadap polusi, dan Kapasitas penyerapan logam berat dan unsur hara (Chanakya Et al. 1993 ; Singhal dan Rai 2003 ; Ingole dan Bhole 2003 ; Liao dan Chang 2004 ; Jayaweera dan Kasturiarachchi 2004 ; Swarna- latha et al. 2015 ) Memenuhi syarat untuk digunakan dalam pengolahan air limbah Kolam.
BAB III PENUTUP 3.1. Kesimpulan Dari pembahasan diatas dapat disimpulkan, Fitoremediasi adalah penggunaan tanaman atau tumbuhan untuk menyerap mendegradasi, menghilangkan, menstabilkan atau menghancurkan bahan pencemar khususnya logam berat maupun senyawa organik lainnya. Terdapat beberapa tahap mekanisme kerja dalam fitoremediasi yaitu Fitoekstraksi, Rhizofiltrasi, Fitodegradasi, Fitostabilisasi dan Fittovolatilisasi.
DAFTAR PUSTAKA Bahri, Syamsul. 2010. Firoremediasi Timbal (Pb) dalam Air Tercemar oleh Tumbuhan Air Great Duckweed (Spirodela polyrhiza). Jurnal Teknik Hidraulik. Vol.1 No,2 : 95 – 192. Beckett, P. K., Freer-Smith, P., and Taylor, G. (2001). Effective Tree Species For Local Air Quality Management. Journal of Arboriculture. 26 (1). Boros, Melania dan Micle, Valer. 2014. Study on the mechanisms of phytoremediation. Journal of Environmental Research and Protection. 11 (3) : 1 – 7. Caroline, Jenny dan Moa. 2015. Fitoremediasi Logam Timbal (Pb) Menggunakan Tanaman Melati Air (Echinodorus palaefolius) Pada Limbah Industri Peleburan Tembaga dan Kuningan. Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan. Surabaya : Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya. Dordio A., Carvalho A. J. P., 2011 Phytoremediation: An option for removal of organic xenobiotics from water. In: Handbook of phytoremediation. Nova Science Publishers, Inc., New York, Chapter 2, pp. 51-92. Hettiarachchi G. M., Nelson N. O., Agudelo-Arbelaez S. C., Mulisa Y. A., Lemunyon J. L., 2012 Phytoremediation: protecting the environment with plants. Kansas State University. Isichei, T.O, Ukpe, U.U and John, O.O, (2003). Production of paper from water Hyacinth
(Eichhornia crassipes) Journal of Nigerian Environmental Society (JNES), pp 1,3:413-416. Raskin, .I., (1996). Plant Genetic Engineering. Proc. Nat. Acad. Sci., pp; 93; 3164-3166. Richard, P.W., (1999). Atlas of Florida Vascular Plant Gamesville, FL, University Press, Florida. Raskin I., Smith R. D., Salt D. E., 1997 Phytoremediation of metals: using plants to remove pollutants from the environment. Plant Biotechnology 8:221–226. Revathi S., Venugopal S., 2013 Physiological and biochemical mechanisms of heavy metal tolerance. International Journal of Environmental Sciences 3(5):1339-1354. Setiawati. 2005. Kajian Eceng Gondok Sebagai Fitoremediasi 134Cs. Jurnal Penelitian. Vol. 7 No. 1 : 11 – 15. Schmitz, D.C., Schard, J.D., Leslie, S.J., Dray Jr. F.A. Oshorne, J.A, and Nelson, B.V. (1993). The Ecological impact and management. History of three invasive Alien Aquatic Plant Species in Florida. B.N. Mcknight (ed). Biological Pollution. The control and impact of invasive exotic species. Indiana Academy of Science Indianapolis, IN.
