i
BAB 3
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Agustus 2015 sampai bulan Februari 2016 di Laboratorium Fisiologi dan Kultur Jaringan Departemen Biologi, Fakultas
Matematika dan Imu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara dan Balai Riset dan Standarisasi Industri, Medan.
3.2 Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah timbangan, spektrofotometer Spectronic 20D, mikroskop digital Zeiss Primo Star, AAS ASC 7000, tanur,
mortar, labu erlenmeyer, labu ukur, cuvet, propipet, pipet volum, pHmeter, thermometer
, dan lux meter. Bahanyang digunakan adalah bahan daun Mahoni Swietenia
macrophylla , aceton 80, HNO
3
pekat, kertas saring, gelas objek, gelas penutup, cutex bening, tisu dan isolasi bening.
3.3 Prosedur Kerja 3.3.1 Pengambilan Sampel
Pengambilan sampel bersifat purposive sampling, yang diambil dari 4 lokasi yang berbeda berdasarkan tingkat kepadatan aktivitas di lingkungan pertumbuhan
pohon Mahoni Swietenia macrophylla, yaitu Bumi Perkemahan Sibolangit sebagai kontrol, Hutan Tri Dharma Universitas Sumatera Utara dengan tingkat
aktivitas sedang, Jl HM Yamin dengan tingkat aktivitas tinggi dan Kawasan Industri Medan 1 dengan tingkat aktivitas sangat tinggi.
Untuk pengambilan sampel daun dari setiap lokasi maka dipilih 4 pohon Mahoni Swietenia macrophylla dan dari setiap pohon diambil 9 sampel daun
untuk dianalisis. Daun yang diambil adalah yang terletak pada lapisan ranting bawah 3 helai daun, lapisan ranting tengah 3 helai daun dan lapisan atas 3 helai
Universitas Sumatera Utara
i daun, daun yang diambil yang berwarna hijau tua. Kemudian hasil yang didapat
dirata-ratakan.
3.3.2 Penetuan Kadar Klorofil
Pengukuran kadar klorofil total dilakukan dengan cara menimbang sampel daun segar sebanyak 1 gram dipotong-potong, ditambah aseton 80 dan digerus
dengan mortar. Filtrat disaring dan dimasukkan kedalam labu takar 100 mL. Sisa filtrat ditambah dengan aseton 80, digerus dan disaring kembali daun mahoni
yang tersisa. Ditambahkan pelarut yang sama sehingga larutan menjadi 100 mL. Larutan yang diperoleh dimasukkan pada tabung cuvet spektrofotometersampai
garis batas yang ditentukan. Absorbansi diukur dengan menggunakan optical density
menggunakan pelarut aseton 80 dan mengukur absorbansi A larutan klorofil pada panjang gelombang λ = 663 dan 645.
Kandungan klorofil total dihitung dengan rumus pelarut aseton 80 Arnon, 1949;
Klorofil a : 12,7 A
663
– 2,69A
645
mgL x Faktor Pengenceran Klorofil b
: 22,9 A
645
– 4,68 A
663
mgL x Faktor Pengenceran Total klorofil : 20,2 A
645
+ 80,2 A
663
mgL x Faktor Pengenceran
Mulai pengambilan sampel sampai analisis kadar klorofil dengan spektrofotometer dapat dilihat pada Gambar 2 Lampiran 4 Halaman 33.
3.3.3 Kerapatan Stomata
Metode pembuatan preparat untuk mengukur kerapatan stomata adalah metode replika Haryanti, 2010, yaitu diambil sampel daun, dibersihkan
permukaan atas dan bawahnya dengan dilap menggunakan tisu untuk menghilangkan debukotoran. Permukaan daun yang sudah bersih, diolesi dengan
kutek dan dibiarkan selama 5 menit, hingga kering. Olesan yang sudah kering ditempeli isolasi dan diratakan. Isolasi dikelupasdiambil pelan-pelan, lalu
tempelkan pada gelas benda. Diratakan dan diberi label pada sebelah kiri dengan keterangan tanamannya. Pengamatan jumlah stomata per bidang pandang
Universitas Sumatera Utara
i menggunakan mikroskop digital dengan perbesaran yang sama 10x. Kemudian
kerapatan stomata dihitung dengan Rumus:
Kerapatan Stomata= Luas Bidang Pandang
Jumlah Stomata
Mulai dari pengambilan sampel sampai pengamatan stomata dapat dilihat pada Gambar 3 Lampiran 5 Halaman 34.
3.3.4 Data Kandungan Timbal
Pengukuran timbal yang terkandung dalam daun mahoni dilakukan di Baristand Medan. Ditimbang 2 gram sampel daun, di abukan dalam tanur 550
C, dipindahkan abu dalam gelas beaker 250 mL, ditambahkan 30 mL HNO
3
pekat, dipanaskan hingga larutan tersisa 10 mL, dimasukkan kedalam labu ukur 100 mL,
kemudian dibaca dengan AAS Gambar 4 Lampiran 6 Halaman 35.
Kandungan timbal Pb diukur dengan rumus:Pb = W
c x 100 Ket: w = Berat Sampel g
c = Pembacaan AAS ppm 100 = Volume labu takar terakhir mL
3.3.5 Data Pengamatan Aktivitas Kendaraan Bermotor
Pengamatan dilakukan terhadap jumlah kendaraan yang ada disetiap lokasi selama 1 jam, yaitu 1 jam pada pagi hari pukul 08:00 – pukul 09:00, 1 jam pada
siang hari pukul 14:00 – 15:00, serta 1 jam pada sore hari yaitu pukul 17:00 – 18:00 dan dilakukan selama 3 hari dalam seminggu. Data yang diperoleh dirata -
ratakan. Lokasi penelitian dan aktivitas kendaraan bermotor dapat dilihat pada Gambar 1
Lampiran 3 Halaman 32.
3.3.6 Data Lingkungan Fisik
Data lingkungan fisik yang akan diukur adalah suhu udara lokasi dengan menggunakan thermometer, intensitas cahaya dengan menggunakan lux meter,
dan pH tanah dengan menggunakan pH meter.
Universitas Sumatera Utara
i
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Akumulasi Timbal Pb pada Daun Mahoni Swietenia macrophylla dan Intensitas Kendaraan pada beberapa lokasi di kota Medan.
Hasil pengukuran timbal dari beberapa lokasi di kota Medan menunjukkan bahwa akumulasi timbal tertinggi didapatkan dari daun Mahoni yang berasal dari Jalan
HM Yamin yaitu sebesar 4,25 mgL, selanjutnya akumulasi timbal daun Mahoni dari Kawasan Industri Medan 1 yaitu 3,48 mgL, diikuti dengan akumulasi timbal
dari Hutan Tridharma Universitas Sumatera Utara yaitu 3,44 mgL dan akumulasi timbal terendah terdapat pada daun Mahoni yang berasal dari Bumi Perkemahan
Sibolangit. Perbedaan kandungan timbal Pb pada daun Mahoni mungkin disebabkan oleh perbedaan aktivitas kendaraan bermotor dan industri pada
masing-masing lokasi. Menurut Palar 1994 dalam Aminarti 2013 sekitar 80- 90 Pb diudara berasal dari pembakaran bensin dan tidak sama antara satu tempat
dengan tempat lainnya karena tergantung dari kepadatan kendaraan bermotor.
Tabel4.1. Kadar Timbal Pb daun Mahonidan intensitas kendaraan bermotor dari beberapa lokasi di kota Medan
No Lokasi
Timbal mgL
Rata-Rata Jumlah Kendaraan
Bermotor Perjam 1.
Jl HM Yamin 4,25
3410,89 2.
KIM 1 3,48
1697,89 3.
Hutan Tridharma Kampus USU 3,44
1056 4.
Bumi Perkemahan Sibolangit 3,11
20,11 Kandungan timbal tertinggi terdapat pada daun Mahoniyang berasal dari Jl
HM Yamin yaitu 4,25mgL hal ini sesuai dengan intensitas kendaraan di jalan tersebut yang lebih padat dibandingkan intensitas kendaraan di lokasi
lainnya.Jumlah kendaraan bermotor yang melalui Jl HM Yamin memiliki rata-
Universitas Sumatera Utara
i rata 3410,6jam, hal inidisebabkan Jl HM Yamin merupakan jalan lintas dalam
kota yang menghubungkan dengan jalan-jalan penting lainnya di kota Medan, selain itu dijalan ini juga terdapat banyak fasilitas publik seperti Rumah sakit
Pringadi, Pasar Tradisional dan Kawasan Polisi sehingga banyak kendaraan yang lewat baik roda dua maupun roda empat. Menurut Sunarya et al. 1991
kandungan Pb lebih banyak ditemukan pada tanaman tepi jalan yang padat kendaraan bermotor dibandingkan dengan kandungan Pb pada tanaman sejenis
dari lokasi yang jauh daripinggir jalan. Kandungan Pb di sekitar jalan raya atau kawasan perkotaan juga sangat
tergantung pada kepadatan lalu lintas, jarak terhadap jalan raya, arah dan kecepatan angin, cara mengendarai, dan kecepatan kendaraan Parsa, 2001.
Kawasan Industri Medan 1 yang merupakan kawasan pabrik yang dilalui oleh kendaraan pabrik untuk mengangkut bahan baku produksi dan hasil produksi, dan
juga dilalui oleh kendaraan bermotor karyawan pabrik tersebut selain itu kawasan ini juga sering dijadikan sebagai jalan pintas oleh masyarakat sekitar untuk
mempersingkat waktu perjalanan dan menghindari kemacetan sehingga intensitas kendaraan yang melalui jalan ini cukup padat rata-rata 1697,89jam. Hal itu tidak
jauh berbeda dengan Intensitas kedaraan yang melalui Hutan Tridharma Universitas Sumatera Utara yaitu rata-rata 1056jam. Hutan Tridharma terletak
didalam kawasan Universitas Sumatera Utara dan berada di tepi Jl Tridharma yang merupakan salah satu jalan lintas yang dilalui mahasiswa untuk mencapai
kampusnya selain itu seperti Kawasan Industri Medan, jalan di Universitas Sumatera Utara juga sering digunakan sebagai jalan pintas masyarakat setempat
untuk memotong kemacetan yang sering terjadi di Jl Dr. Mansyur dan untuk mempersingkat jarak tempuh. Sehingga kandungan timbal daun Mahoni yang
berasal dari kedua lokasi ini tidak terlalu berbeda jauh yaitu 3,48 mgL dan 3,44 mgL hal ini sesuai dengan intensitas kendaraan yang melalui kedua lokasi
tersebut. Dari pemaparan di atas dapat diketahui adanya keterkaitan yang sangat
erat antara kadar Pb dalam daun Mahoni dengan intensitas kendaraan bermotor, hal ini mungkin di karenakan kendaraan bermotor menghasilkan logam berat,
sehingga semakin tinggi intensitasnya semakin tinggi pula logam berat dalam hal
Universitas Sumatera Utara
i ini timbal Pb yang di hasilkan.Menurut Palar 1994 dalam Aminarti 2013
emisi Pb yang masuk ke dalam atmosfir bumi dapat berbentuk gas dan partikel, emisi Pb dalam bentuk gas terutama berasal dari buangan gas kendaraan
bermotor. Emisi tersebut merupakan hasil samping pembakaran yang terjadi dalam mesin-mesin kendaraan yang berasal dari senyawa tetrametyl Pb dan
tetraethyl Pb yang selalu ditambahkan dalam bahan bakar kendaraan bermotor yang berfungsi sebagai antiknock pada mesin-mesin kendaraan. Masuknya Pb
dalam peristiwa pembakaran pada mesin akan menyebabkan jumlah Pb yang dibuang ke udara melalui asap buangan kendaraan menjadi sangat tinggi.
Kemudian Pb yang ada di udara tersebut masuk kedalam jaringan daun tumbuhan melalui stomata sehingga jika kadar timbal diudara tinggi akibat intensitas
kendaraan yang padat maka kandungan timbal dalam daun juga akan tinggi karena menurutDahlan 1989 mekanisme masuknya partikel Pb ke dalam jaringan daun
yaitu melalui stomata daun yang berukuran besar dan ukuruan partikel Pb lebih kecil, sehingga Pb dengan mudah masuk kedalam jaringan daun melalui proses
penjerapan pasif. Partikel Pb yang menempel pada permukaan daun berasal dari tiga proses yaitu, pertama sedimentasi akibat gaya gravitasi, kedua tumbukan
akibat turbulensi angin dan ketiga adalah pengendapan yang berhubungan dengan hujan.
Selain itu, perbedaan kandungan timbal pada daun Mahoni dari masing- masing lokasi juga dipengaruhi oleh bentuk kimiawi Pb yang ada di udara seperti
yang dikemukakan oleh Lubis dan Heny 2002 dalam Aminarti 2013 yang menyatakan bahwa kemampuan tanaman menyerap Pb dari udara dipengaruhi
oleh bentuk kimiawi Pb, senyawa Pb dapat diserap melalui proses adsorpsi maupun absorpsi. Pada proses adsorpsi Pb yang terlepas dari kendaraan bermotor
hanya melekat pada bagian permukaanakar gantung, daun maupun batang, adsorpsi timbal pada komponen tanaman ini hanya berdasarkan interaksi senyawa
timbal dengan komponen tanaman kohesi. Jika terkena air hujan timbal dalam bentuk garam halida akan terlepas dari komponen tanaman tersebut dibandingkan
dengan bentuk oksida. Pada proses absorpsi timbal akan masuk dan terserap ke dalam jaringan tanaman melalui akar gantung maupun stomata daun, timbal yang
terabsorpsi tidak dapat terlepas dari jaringan tersebut.
Universitas Sumatera Utara
i Adapun kandungan timbal pada daun Mahoni yang berasal dari Bumi
Perkemahan Sibolangit yaitu sebesar 3,11 mgL cukup tinggi jika dilihat intensitas kendaraan yang melalui jalan ini sangat rendah yaitu hanya 20,11jam. Diduga
kandungan timbal yang cukup tinggi pada lokasi ini berasal dari erupsi gunung Sinabung, menurut Satolom 2013 keberadaan logam berat di lingkungan berasal
dari dua sumber yaitu dari alam vulkanik dan antropogenik aktivitas manusia. Pada saat penelitian berlangsung gunung Sinabung sedang mengalami erupsi dan
lokasi penelitian cukup dekat dengan gunung tersebut sehingga kemungkinan besar logam berat hasil erupsi dibawa oleh angin menuju lokasi kemudian masuk
kedalam daun, menurut Dahlan 1989 Partikel Pb yang menempel pada permukaan daun berasal dari tumbukan akibat turbulensi angin, mekanisme
masuknya partikel Pb ke dalam jaringan daun yaitu melalui stomata daun yang berukuran besar dan ukuruan partikel Pb lebih kecil, berdasarkan data pengamatan
kerapatan stomata di lokasi tersebut dapat dilihat pada Lampiran 1 Halaman 30 menunjukkan bahwa kerapatan stomata di lokasi ini cukup tinggi, menurut Megia
2015 Semakin tinggi kerapatan stomata suatu tanaman, semakin tinggi pula kemampuan tanaman tersebut menyerap logam berat atau partikel di udara.
4.2 Kadar Klorofil Daun Mahoni Swietenia macrophylla pada beberapa lokasi di kota Medan.
Gambar4.1. Kadar Klorofil pada daun Mahoni dari beberapa lokasi di kota Medan
5 10
15 20
25
Jl HM Yamin KIM 1
Tri Dharma Bumi
Perkemahan Sibolangit
K ad
ar K
lor of
il m
g L
Lokasi Penelitian
Kadar Klorofil Total Kadar Klorofil a
Kadar Klorofil b
Universitas Sumatera Utara
i Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa hasil pengukuran kadar klorofil
total daun Mahoni dari yang tertinggi ke yang terendah yaitu Kawasan Industri Medan 1 23,41 mgL, Jl HM Yamin 19,95 mgL, Bumi Perkemahan Sibolangit
14,57 mgL, dan Hutan Tridharma 12,90 mgL, diketahui kadar klorofil dari masing-masing lokasi berbeda hal ini mungkin dikarenakan kedaan masing-
masing lokasi tempat Mahoni tumbuh memiliki keadaan lingkungan fisik yang cukup berbeda dapat dilihat pada Lampiran 2 Halaman. Menurut Sumenda et al.,
2011 faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain gen, cahaya, dan unsur N, Mg, dan Fe sebagai pembentuk dan katalis dalam
sintesis klorofil. Sedangkan menurut Kramer dan Kozlowsky 1960 proses pembentukan klorofil dipengaruhi oleh banyak faktor. Baik itu faktor dari dalam
tubuh tumbuhan maupun dari luar yaitu lingkungan. Faktor lingkungan utama yang mempengaruhi pembentukan klorofil adalah cahaya, suhu, mineral-mineral
dan air. Hasil pengukuran lingkungan fisik yang mencakup intensitas cahaya dan
suhu dari Kawasan Industri Medan 1 dan Bumi perkemahan Sibolangit sangat berbeda dapat dilihat pada Lampiran 2 Halaman 31, intensitas cahaya dan suhu
di Kawasan Industri Medan 1 lebih tinggi dibandingkan intensitas cahaya dan suhu Bumi Perkemahan Sibolangit sedangkan pH pada kedua lokasi tersebut
sama. Hal ini menunjukkan perbedaan klorofil total daun mahoni pada kedua lokasi penelitian lebih dipengaruhi oleh intensitas cahaya dan suhu. Karena
intensitas cahaya dan suhu di kawasan Industri Medan 1 lebih tinggi maka kadar klorofil total daun mahoni cenderung lebih tinggi dibandingkan lokasi lainnya.
Temperatur antara 3
o
C – 48
o
C merupakan kondisi yang baik untuk pembentukan klorofil pada kebanyakan tanaman. Akan tetapi, temperatur yang
paling baik untuk pembentukan klorofil adalah 26
o
C – 30
o
C Dwidjoseputro, 1983.
Unsur radiasi matahari yang penting bagitanaman ialah intensitas cahaya, kualitas cahaya,dan lamanya penyinaran. Bila intensitas cahaya yang diterima
rendah, maka jumlah cahaya yang diterima oleh setiap luasan permukaan daun dalam jangka waktu tertentu rendah Gardner et al., 1991. Molekul klorofil
adalah suatu derivat porfirin yang mempunyai struktur tetrapirol siklis dengan
Universitas Sumatera Utara
i satu cincin pirol yang sebagian tereduksi. Inti tetrapirol mengandung atom Mg
non-ionik yang diikat oleh dua ikatan kovalen, dan memiliki rantai samping. Sintesis klorofil terjadi melalui fotoreduksi protoklorofilid menjadi klorofilid a
dan diikuti dengan esterifikasi fitol untuk membentuk klorofil a yang dikatalisis enzim klorofilase. Perubahan protoklorofilid menjadi klorofilid a pada tumbuhan
angiospermae mutlak membutuhkan cahaya. Selanjutnya klorofil jenis yang lain disintesis dari klorofil a Pandey dan Sinha 1979. Jika tumbuhan kekurangan
cahaya, kadar klorofilnya juga akan berkurang. Adapun klorofil a dan klorofil b daun Mahoni dari masing-masing lokasi
tidak mengalami perbedaan yang jauh hal ini mungkin dikarenakan klorofil a dan klorofil b mempunyai hubungan yang erat, Suharja dan Sutarno 2009,
mengemukakan bahwa hasil analisis korelasi antara klorofil a, klorofil b dan klorofil total adalah klorofil a berhubungan positif dengan klorofil b dan klorofil
total daun serta berhubungan positif dengan bobot segar tanaman cabai. Peningkatan klorofil a akan meningkatkan klorofil b, klorofil total daun serta
bobot segar tanaman. Hal ini dapat dipahami karena klorofil a merupakan prekursor bagi klorofil b, sementara itu klorofil a dan b merupakan komponen
penyusun klorofil total daun, dan sekaligus bagian dari bobot segar tanaman.
Gambar4.2.Kadar Klorofil dan Kadar timbal Pb pada daun Mahoni dari beberapa lokasi di kota Medan
Dari gambar diatas diketahui bahwa tidak terdapat pola yang menunjukkan ada kaitan antara kandungan timbal pada daun Mahoni dan kadar klorofil daun
Mahoni. Pada kawasan industri Medan 1 yang memiliki aktivitas kendaraan
5 10
15 20
25
Jl HM Yamin KIM 1
Tri Dharma Bumi
Perkemahan Sibolangit
K ad
ar K
lor of
il m
g L
Lokasi Penelitian
Kadar Timbal Kadar Klorofil Total
Kadar Klorofil a Kadar Klorofil b
Universitas Sumatera Utara
i bermotor cukup padat dan kandungan timbal cukup tinggi dapat dilihat pada tabel
1 tetapi memiliki kadar klorofil total yang paling tinggi. Menurut Sunarya et al. 1991 batas toksisitas logam berat timah hitam Pb pada daun tanaman tingkat
tinggi adalah 1000 ppm. Kandungan Pb daun Mahoni dari beberapa lokasi dikota Medan berkisar antara 3,11-4,25 mgL ppm tidak mencapai 1000 ppm. Hal ini
berarti kandungan Pb pada daun Mahoni dari beberapa lokasi dikota Medan belum melampaui ambang batas toksisitasnya terhadap tanaman.
Masuknya partikel timbal kedalam jaringan daun bukan karena timbal diperlukan tanaman, tetapi hanya sebagai akibat ukuran stomata daun yang cukup
besar dan ukuran partikel timbal yang relatif kecil dibanding ukuran stomata. Timbal masuk ke dalam tanaman melalui proses penyerapan pasif. Timbal setelah
masuk kedalam sistem tanaman akan diikat oleh membran-membran sel, mitokondria dan kloroplas yang kemudian akan menyebabkan penurunan
kemampuan tanaman dalam menyerap air, pertumbuhan yang lambat, dan pembukaan stomata yang tidak sempurna Widiriani, 1996 dalam Siregar, 2005.
4.3 Kerapatan StomataDaun Mahoni Swietenia macrophylla pada beberapa lokasi di kota Medan.