2.2.2. Bakteri Pengoksidasi Nitrit
Salah satu bakteri yang berperan dalam mengoksidasi nitrit menjadi nitrat berasal dari genus Nitrobacter. Genus Nitrobacter ini terdiri atas Nitrobacter
alakticus , Nitrobacter hamburgensis, Nitrobacter vulgaris, dan Nitrobacter
winogradsky . Nitrobacter sp. diketahui dapat mengoksidasi nitrit oksida NO
menjadi nitrat NO
3 -
, kebutuhan sumber karbon diambil melalui proses fiksasi CO
2
. Habitat kelompok bakteri ini tersebar pada air tawar, air laut, serta tanah. Jenis Nitrobacter sp. selnya berbentuk batang pendek, pleomorfik, seringkali
berbentuk pears, Gram negatif, dan biasanya non motil Holt et al., 1994. Selain genus Nitrobacter, genus lain yang mampu mengoksidasi nitrit
adalah genus Nitrococcus Nitrococcus mobilis merupakan satu-satunya spesies yang termasuk Nitrococcus yang dijumpai hanya di perairan laut, genus
Nitrospina Nitrospina gracilis, dan Nitrospira Magdalena, 2009.
Oleh karena Nitrobacter adalah bakteri autotrof maka proses nitrifikasi hanya berlangsung bila ada oksigen. Makin tinggi kadar oksigen makin tinggi
pula laju proses nitrifikasi. Pada suasana anaerob proses ini akan terhambat. Pada pH yang terlalu tinggi pH 7.5-8.0 aktivitas bakteri Nitrobacter berkurang
sehingga terjadi penumpukan NO
2 -
karena konversi ke NO
3 -
tertekan. Tetapi sebaliknya pada pH 7.0 kecepatan konversi NO
2 -
ke NO
3 -
melebihi kecepatan konversi NH
4 +
ke NO
3 -
Leiwakabessy et al., 2003. Jenis Nitrospina sp. bentuk selnya batang panjang, Gram negatif, bersifat
non motil, memiliki habitat di air laut, dan tumbuh baik pada kondisi lingkungan yang mengandung senyawa organik. Suhu optimum untuk pertumbuhannya
berkisar 25-30
o
C dan pH 7.5-8.0 Holt et al., 1994.
2.3. Peranan Bakteri Penitrifikasi dalam Proses Pengolahan Limbah
Limbah ialah kumpulan air bekas yang telah dipakai oleh suatu masyarakat, yang terdiri dari: 1 limbah domestik rumah tangga, termasuk kotoran manusia
dan air cucian, semua air yang mengalir dari saluran pembuangan perumahan dan kota ke dalam sistem pembuangannya, 2 limbah industri, seperti senyawa yang
bersifat asam, minyak, minyak pelumas, sisa-sisa hewan, dan sayur-sayuran yang
dibuang oleh pabrik, 3 air tanah, air permukaan, yang masuk ke dalam sistem pembuangan Pelczar and Chan, 2008.
Menurut Warlina 2004, dampak yang ditimbulkan oleh limbah yang mencemari kawasan perairan antara lain dampak terhadap kehidupan biota air
terganggunya perkembangan biota laut dan kematian biota laut, dampak terhadap kualitas air tanah, dampak terhadap kesehatan seperti: Diare, Disentri,
Hepatitis A, dan dampak terhadap estetika lingkungan. Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk menanggulangi pencemaran
akibat limbah yaitu melalui bioremediasi. Bioremediasi merupakan salah satu cara untuk membersihkan senyawa polutan baik kimia maupun organik yang bersifat
toksik menjadi bentuk lain yang tidak berbahaya. Prosesnya melibatkan aktivitas mikroba dan sasaran yang akan dicapai dalam proses tersebut adalah menurunkan
polutan sampai tingkat konsentrasi yang aman Alexander, 1999. Dalam hal ini, dilakukan dengan proses nitrifikasi oleh bakteri-bakteri penitrifikasi, khususnya
Nitrosomonas sp. dan Nitrobacter sp.
Bakteri-bakteri penitrifikasi mulai banyak digunakan untuk mengatasi pencemaran yang disebabkan oleh limbah hasil kegiatan industri, khususnya
untuk penanggulangan pencemaran pada kawasan perairan maupun sistem akuakultur. Di Indonesia sendiri, penanggulangan pencemaran oleh limbah cair
secara biologis melalui proses nitrifikasi ini semakin berkembang. Salah satu contoh penggunaan bakteri penitrifikasi nitrifying bacteria
dalam mengatasi pencemaran oleh limbah di Indonesia yaitu pada industri minyak kelapa sawit. Industri minyak kelapa sawit adalah industri hasil pertanian yang
selama proses produksinya banyak menghasilkan air buangan yang memiliki kandungan TSS Total Suspended Solid, COD, BOD, dan amonia cukup tinggi.
Pengolahan limbah cair industri minyak kelapa sawit ini dirancang dengan menggunakan bioreaktor pertumbuhan lekat terfluidasi dengan media poliuretan
untuk proses degradasi senyawa organik dan amonium yang terkandung dalam limbah cair industri minyak kelapa sawit. Hasil yang diperoleh dari aplikasi
bioreaktor ini yaitu efisiensi penurunan konsentrasi COD berkisar antara 72.85- 83.07 dan efisiensi penurunan amonium berkisar antara 59.64-76.72
Agustiyani dan Imamuddin, 2000.
Hasil pengujian lain menunjukkan bahwa aplikasi kultur mikroba N-Sw kultur mikroba campuran hasil kultivasi dari sludge pengolahan limbah industri
minyak kelapa sawit selama 12 jam reaksi, konsentrasi N-NH
4
mengalami penurunan dari 178.99 mgl menjadi 91.60 mgl, efisiensi penurunan mencapai
48.82. Efisiensi penurunan N-NH
4
meningkat menjadi 100 setelah 24 jam reaksi. Laju penurunan amonium mencapai 7.46 N-NH
4
ljamg biomassa. Efisiensi pembentukan nitrit dan nitrat nitrifikasi mencapai 89.59 Agustiyani
et al ., 2007.
Selain dalam pengolahan limbah industri, bakteri penitrifikasi ini juga berperan dalam budidaya perairan, misalnya saja pada budidaya tambak udang di
Thailand. Sejak dulu, budidaya perairan, khususnya tambak udang di Thailand memegang peranan utama dalam pertumbuhan ekonomi, seperti juga halnya pada
negara-negara di kawasan Aisa Tenggara lainnya. Penelitian mengenai peran bakteri penitrifikasi yang diinokulasikan pada tambak udang ini dilakukan dengan
metode molekuler. Metode ini dilakukan dengan identifikasi dan kuantifikasi bakteri penitrifikasi melalui Fluorescence In Situ Hybridization FISH
menggunakan gen 16S rRNA. Hal ini penting dilakukan untuk mengetahui bakteri penitrifikasi mana yang memegang peranan penting dalam budidaya perairan
dengan tujuan untuk mengetahui bagaimana cara untuk memanipulasi sistem budidaya tersebut Paungfoo et al., 2006.
Upaya serupa juga dilakukan pada tambak udang Litopenaeus vannamei di Indonesia. Akumulasi amonia dan nitrit pada sistem yang dihasilkan oleh udang
dalam sistem statis batch dapat menyebabkan kematian pada udang. Penggunaan bakteri nitrifikasi yang terdiri dari AOB Ammonium Oxidizing Bacteria dan
NOB Nitrite Oxidizing Bacteria dapat diterapkan untuk meningkatkan kualitas air dengan mereduksi jumlah amonia dan nitrit. Berdasarkan hasil penelitian
Nestiti 2008 ini, diperoleh bahwa inokulasi bakteri nitrifikasi 24 jam sebelum udang dimasukan ke dalam tambak dengan sistem statis dapat mempertahankan
kesintasan udang tertinggi hingga 80.67 dengan penurunan konsentrasi amonia dari 0.103 menjadi 0.01 mgL. Selain itu, tidak hanya pada sistem statis, baik
strain bakteri pengoksidasi amonia maupun bakteri pengoksidasi nitrit ini juga
dapat diinokulasikan pada biofilter dalam tambak udang Litopenaeus vannamei dengan sistem resirkulasi Kuhn et al., 2010.
Menurut Davis dan Cornwell 1991, nitrifikasi merupakan metode yang terbaik karena alasan-alasan sebagai berikut: 1 efisiensi penyisihannya yang
tinggi, 2 reabilitas dan stabilitas prosesnya tinggi, 3 pengontrolan proses yang mudah, 4 kebutuhan lahan yang minim, dan 5 biaya relatif murah.
III. BAHAN DAN METODE
3.1. Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan dari bulan April hingga bulan September 2010 di Laboratorium Bioteknologi Tanah serta Laboratorium Kimia dan Kesuburan
Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian IPB.
3.2. Alat dan Bahan Penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain laminar flow, autoclave, spectrophotometer Spectronic 20-D Bausch and Lomb, oven,
timbangan, pipet, tabung reaksi, erlenmeyer, gelas piala, dan alat-alat gelas lainnya.
Bahan utama penelitian ini berupa sampel tanah yang berada di sekitar kandang ternak sapi, kerbau, kambing, dan ayam. Penggunaan sampel tanah
tersebut dilakukan di sekitar kandang ternak dengan alasan bahwa tanah di sekitar kandang ternak tersebut mengandung nitrat yang merupakan komponen yang
terkandung dalam kotoran ternak. Kandungan nitrat yang tinggi pada sampel tanah tersebut diduga merupakan habitat yang sangat baik bagi populasi bakteri
penitrifikasi. Media yang digunakan untuk isolasi adalah media spesifik untuk Nitrosomonas
sp. Tabel 1 dan media spesifik untuk Nitrobacter sp. Tabel 2. Tahap seleksi dilakukan dengan dilakukan pengukuran konsentrasi amonium
dengan bahan yang digunakan berupa larutan Buffer sitrat, Na-Fenolat, dan NaOCl 5. Bahan yang digunakan untuk mengukur konsentrasi nitrat berupa
H
2
SO
4
pekat dan Brusin. Tabel 1. Media Spesifik untuk Isolasi Nitrosomonas sp. Verstraete, 1981 dalam
Iswandi, 1989 Komposisi
Jumlah per liter media NH
4 2
SO
4
0.5 g KH
2
PO
4
0.2 g CaCl
2
.2H
2
O 0.04 g
MgSO
4
.7H
2
O 0.04 g
Fe-sitrat 0.5 mg
Fenol-red pH 6.2-8.4 0.5 mg