Aplikasi Tanaman Air Tenggelam sebagai Bioremediator Limbah Organik
APLIKASI TANAMAN AIR TENGGELAM SEBAGAI
BIOREMEDIATOR LIMBAH ORGANIK
REZKINDA PERWITASARI
MANAJEMEN SUMBER DAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi yang berjudul Aplikasi Tanaman
Air Tenggelam sebagai Bioremediator Limbah Organik adalah benar karya saya
dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun
kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip
dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir
skripsi ini.
Bogor, Januari 2015
Rezkinda Perwitasari
NIM C24100046
ABSTRAK
REZKINDA PERWITASARI. Aplikasi Tanaman Air Tenggelam sebagai
Bioremediator Limbah Organik. Dibimbing oleh MAJARIANA KRISANTI dan
INNA PUSPA AYU.
Peningkatan jumlah penduduk secara langsung akan meningkatkan jumlah
limbah bahan organik yang dihasilkan sehingga dapat mengakibatkan terjadinya
pencemaran perairan. Permasalahan pencemaran juga terjadi di Danau Ebony
yang disebabkan adanya masukan limbah bahan organik dan mengakibatkan
penurunan kualitas perairan danau tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk
mengukur perubahan konsentrasi kandungan bahan organik air Danau Ebony
setelah menggunakan bioremediator Cabomba caroliniana dan Hydrilla
verticillata.
Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium menggunakan
rancangan acak lengkap in time dengan tiga perlakuan, tiga ulangan, dan waktu
pengamatan setiap tiga hari selama 18 hari. Hasil menunjukkan bahwa perubahan
konsentrasi bahan organik terjadi selama 18 hari pengamatan yang terlihat dari
persentase penurunan nilai COD pada perlakuan kontrol, Cabomba caroliniana,
dan Hydrilla verticillata berturut-turut sebesar 100%, 98%, dan 96%.
Kata kunci: Pencemaran, kualitas air, tanaman air
ABSTRACT
REZKINDA PERWITASARI. Submerged Aquatic Plants Application as Organic
Waste Bioremediator. Supervised by MAJARIANA KRISANTI and INNA
PUSPA AYU.
The increase of population will directly increase the amount of waste
organic material produced which can result in water pollution. Water pollution
problems also occur in the Ebony Lake because of the input of waste organic
matter which lead to a decrease in water quality of the lake. This research aimed
to measure the change of organic matter concentration of Ebony Lake water after
using bioremediator Cabomba caroliniana and Hydrilla verticillata. The research
was conducted using “In Time-Completely Randomized Design”. Samples were
performed at three treatments with three replications, those were observed every
three days for 18 days. The results showed that changes in the concentration of
organic matter occurs during the 18 days of observation as seen from the decrease
in the percentage COD value in the control treatment, Cabomba caroliniana, and
Hydrilla verticillata respectively 100%, 98%, and 96%.
Keywords: Pollution, water quality, aquatic plant
APLIKASI TANAMAN AIR TENGGELAM SEBAGAI
BIOREMEDIATOR LIMBAH ORGANIK
REZKINDA PERWITASARI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan
pada
Departemen Manajemen Sumber Daya Perairan
DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBER DAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Judul Skripsi
: Aplikasi Tanaman Air Tenggelam sebagai Bioremediator
Limbah Organik
Nama
: Rezkinda Perwitasari
NIM
: C24100046
Program studi : Manajemen Sumber Daya Perairan
Disetujui oleh
Dr Majariana Krisanti, SPi MSi
Pembimbing I
Inna Puspa Ayu, SPi MSi
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir M Mukhlis Kamal, MSc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juli 2013 ini ialah
pencemaran perairan, dengan judul Aplikasi Tanaman Air Tenggelam sebagai
Bioremediator Limbah Organik.
Penulis menyampaikan terimakasih kepada:
1. Institut Pertanian Bogor yang telah memberikan kesempatan untuk studi.
2. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi atas beasiswa Bantuan Belajar
Mahasiswa (BBM) yang telah diberikan.
3. Bukit Golf Mediterania Pantai Indah Kapuk Jakarta Utara atas bantuan dana
penelitian.
4. Laboratorium Biologi Mikro 1 dan Laboratorium Produktivitas dan
Lingkungan Perairan Manajemen Sumber Daya Perairan atas izin
melaksanakan penelitian.
5. Dr Ir Achmad Fahrudin, MSi selaku dosen pembimbing akademik yang
telah membimbing serta memberikan arahan dan masukan selama penulis
melaksanakan studi.
6. Dr Majariana Krisanti, SPi MSi dan Inna Puspa Ayu, SPi MSi selaku dosen
pembimbing skripsi yang telah memberikan arahan dan masukan dalam
penulisan karya ilmiah ini.
7. Ali Mashar, SPi MSi selaku penguji tamu dan Prof Dr Ir Ridwan Affandi,
DEA selaku komisi pendidikan Departemen Manajemen Sumber Daya
Perairan atas saran dan masukan dalam penyempurnaan karya ilmiah ini.
8. Keluarga: Bapak (Akhmad Suwito Hadi), ibu (Endah Purwaningsih), kakak
(Rommy Suprapto), dan seluruh keluarga atas segala bantuan moril maupun
materil.
9. Staf tata usaha Departemen Manajemen Sumber Daya Perairan serta staf
Laboratorium Produktivitas dan Lingkungan Perairan Manajemen Sumber
Daya Perairan.
10. Teman-teman MSP 47 yang tidak dapat disebutkan satu persatu, temanteman tim PIK (Miftahussalam, Lufisari Herdianti, Ita Rahmana Idris), dan
teman-teman IMAGORA angkatan 47 atas segala bentuk bantuan yang
diberikan.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Januari 2015
Rezkinda Perwitasari
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
METODE
Waktu dan Tempat
Alat dan Bahan
Tahapan Penelitian
Analisis Data
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Pembahasan
KESIMPULAN
Kesimpulan
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
vi
vi
vi
1
1
1
2
2
2
2
3
3
5
6
6
11
13
13
13
15
24
DAFTAR TABEL
1. Metode dan alat untuk mengukur parameter kualitas air
2. Persiapan wadah dan bahan
3. Uji statistik rancangan repeated measures (Mattjik dan Sumertajaya
2000)
4. Kisaran hasil pengukuran nilai DO, suhu, dan pH
5. Perubahan Biomassa per hari
3
3
6
10
11
DAFTAR GAMBAR
1. Skema perumusan masalah aplikasi tanaman air tenggelam sebagai
bioremediator limbah organik Danau Ebony
2. H. verticillata dan C. caroliniana dalam akuarium
3. Skema penempatan akuarium untuk percobaan
4. Konsentrasi COD selama pengamatan
5. Konsentrasi amonia selama pengamatan
6. Konsentrasi nitrit selama pengamatan
7. Konsentrasi nitrat selama pengamatan
8. Konsentrasi ortofosfat selama pengamatan
9. Tunas dan akar baru pada C. caroliniana
10 Tunas baru pada H. verticillata
2
3
4
7
7
8
9
9
10
10
DAFTAR LAMPIRAN
1. Nilai rata-rata COD, hasil uji statistik, dan hasil uji lanjut Duncan
parameter COD selama18 hari pengamatan dan 9 hari pengamatan.
2. Nilai rata-rata amonia, hasil uji statistik, dan hasil uji lanjut Duncan
parameter amonia 18 hari pengamatan dan 9 hari pengamatan.
3. Nilai rata-rata nitrit serta hasil uji statistik, dan hasil uji lanjut
Duncan parameter nitrit 18 hari pengamatan dan 9 hari pengamatan.
4. Nilai rata-rata amonium dan hasil uji statistik 9 hari pengamatan
5. Nilai rata-rata nitrat, hasil uji statistik, dan hasil uji lanjut Duncan
parameter nitrat 18 hari pengamatan dan 9 hari pengamatan
6. Nilai rata-rata ortofosfat, hasil uji statistik, dan hasil uji lanjut
Duncan parameter ortofosfat 18 hari pengamatan dan 9 hari
pengamatan.
16
18
19
21
21
22
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Bioremediasi merupakan proses degradasi bahan organik secara biologis
dengan menggunakan organisme yang dipilih untuk ditumbuhkan pada polutan
tertentu sebagai upaya untuk menurunkan kadar polutan tersebut (Priadie 2012;
Wu et al. 2014; Chakraborty R et al. 2012). Kemampuan tanaman air dalam
menjernihkan limbah cair akhir-akhir ini banyak menjadi perhatian. Hal ini sesuai
dengan pernyataan Chua (1998); So et al. (2003); Stowell (2000) in Yusuf (2008)
yang menyatakan bahwa beberapa tanaman air memiliki kemampuan untuk
mengakumulasi bahan organik di dalam perairan sehingga sangat bermanfaat
dalam proses pengolahan limbah cair. Berdasarkan fakta tersebut, peluang untuk
memanfaatkan tanaman air pada proses bioremediasi sangat mungkin diterapkan.
Peningkatan jumlah penduduk secara langsung akan meningkatkan jumlah
limbah bahan organik yang dihasilkan sehingga dapat mengakibatkan terjadinya
pencemaran perairan. Permasalahan pencemaran juga terjadi di Danau Ebony
yang disebabkan adanya masukan limbah bahan organik dan mengakibatkan
penurunan kualitas perairan danau tersebut. Penurunan kualitas air terjadi karena
instalasi pengolahan limbah yang kurang memadai dalam menampung dan
mengolah limbah yang berasal dari perumahan. Berdasarkan hal tersebut,
diperlukan pengolahan air limbah secara biologi yang dapat membantu dalam
memperbaiki kualitas perairan.
Penggunaan metode biologi memiliki
keuntungan, diantaranya biaya yang lebih murah dan efektif untuk menghilangkan
bahan pencemar (Yan et al. 2011, Verma R dan Surindra S 2014). Pengolahan
limbah secara biologi dapat dilakukan dengan memanfaatkan tanaman air.
Tanaman air yang digunakan dalam penelitian ini adalah tanaman air tipe
tenggelam karena memiliki kelebihan, yaitu mampu memanfaatkan nutrien hingga
ke dasar perairan sehingga dapat digunakan sebagai agen bioremediasi
(bioremediator) dalam meningkatkan kualitas perairan. Jenis tanaman air
tenggelam yang dipilih adalah Cabomba caroliniana dan Hydrilla verticillata
karena kedua jenis tanaman air tersebut dapat dimanfaatkan sebagai pakan alami
hewan herbivor dan keberadaannya di perairan sering menjadi gulma.
Berdasarkan pertimbangan tersebut, penelitian ini dilakukan dengan
menggunakan tanaman air tenggelam. Cabomba caroliniana dan Hydrilla
verticillata diharapkan mampu menurunkan nutrien dan berperan sebagai
kompetitor dari fitoplankton dalam memanfaatkan nutrien hasil dekomposisi
bahan organik dari limbah.
Perumusan Masalah
Limbah bahan organik yang masuk ke dalam suatu perairan dapat mengubah
kualitas perairan sehingga diperlukan upaya bioremediasi yang bertujuan untuk
memperbaiki kualitas air pada perairan tersebut. Nutrien hasil dekomposisi bahan
organik dimanfaatkan oleh tanaman air untuk pertumbuhan, sehingga secara tidak
langsung terjadi pengurangan kandungan bahan organik dalam perairan.
Pengurangan kandungan bahan organik dapat dilihat dari peningkatan biomassa
2
tanaman air dan penurunan konsentrasi nutrien. Hal tersebut secara skematik
dapat disajikan pada Gambar 1.
(-)
Limbah Cair
Organik
Dekomposisi
Tanaman Air
Tenggelam
Perubahan Konsentrasi
Bahan Organik
Biomassa
Tanaman
Air
(+)
Gambar 1 Skema perumusan masalah aplikasi tanaman air tenggelam sebagai
bioremediator limbah organik
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengukur perubahan konsentrasi kandungan
bahan organik air Danau Ebony setelah menggunakan bioremediator Cabomba
caroliniana dan Hydrilla verticillata.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat berupa informasi
mengenai perbaikan kualitas perairan Danau Ebony dan mengusulkan alternatif
strategi pengendalian pencemaran dengan pemanfaatan tanaman air sehingga
dapat dilakukan pengelolaan untuk meningkatkan kualitas perairan.
METODE
Waktu dan Tempat
Pengambilan contoh air dilakukan pada tanggal 23 Juni 2013 di Danau
Ebony, Bukit Golf Mediterania Pantai Indah Kapuk (BGM-PIK) Jakarta Utara.
Penelitian dilaksanakan pada bulan Juli 2013.
Penelitian dilakukan di
Laboratorium Biologi-Mikro I dan analisis parameter kualitas air di Laboratorium
Fisika-Kimia Perairan, Bagian Produktivitas dan Lingkungan Perairan,
Departemen Manajemen Sumber Daya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu
Kelautan, IPB.
3
Alat dan Bahan
Bahan yang digunakan adalah tanaman air Cabomba caroliniana, Hydrilla
verticillata yang masih segar dengan bobot seragam, contoh air Danau Ebony, dan
reagen analisis kualitas air. Alat yang digunakan adalah akuarium tanpa sekat
berukuran 30x30x60 cm3 sebanyak 9 akuarium, trash bag hitam, peralatan
analisis kualitas air, timbangan untuk menimbang bobot tanaman air dan data
sheet. Metode dan alat yang digunakan dalam penelitian disajikan pada Tabel 1
dengan acuan APHA (2012).
Tabel 1 Metode dan alat untuk mengukur parameter kualitas air
Parameter
a. Fisika
1. Suhu
b. Kimia
1. Oksigen terlarut
2. pH
3. COD
4. Amonia
5. Nitrit
6. Nitrat
Satuan
Alat/metode
Keterangan
ᵒC
DO-meter /probe elektroda
In-situ
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
DO-meter /probe elektroda
pH-meter/probe elektroda
Spektrofotometer/Refluks tertutup
Spektrofotometer/Phenate
Spektrofotometer/Colorimetric
Spektrofotometer/Cadmium Reduction
In-situ
In-situ
Ex-situ
Ex-situ
Ex-situ
Ex-situ
Tahapan Penelitian
Rancangan penelitian
Sebanyak 18 liter air limbah dari Danau Ebony dan 40 gram tanaman air
(Cabomba caroliniana dan Hydrilla verticillata) dimasukkan ke dalam masingmasing akuarium (Gambar 2). Rancangan perlakuan pada tahap persiapan
disajikan pada Tabel 2. Air limbah dan tanaman air dimasukkan ke dalam
akuarium yang telah ditentukan (K adalah kontrol, Ca adalah perlakuan
menggunakan C. caroliniana, H adalah perlakuan menggunakan H. verticillata,
dan 1,2,3 adalah ulangan). Gambar 3 menyajikan skema penempatan akuarium
secara acak.
Tabel 2 Persiapan wadah dan bahan
Kode akuarium
Ca
H
K
Jenis Tanaman Air
Cabomba caroliniana
Hydrilla verticillata
Tanpa tanaman
Bobot
40 gram
40 gram
-
Gambar 2 H. verticillata dan C. caroliniana dalam akuarium
4
Cahaya
Matahari
H2
H3
K1
K2
Ca3
Ca2
H1
K3
Ca1
Gambar 3 Skema penempatan akuarium untuk percobaan
Penelitian ini dipersiapkan menggunakan rancangan acak lengkap (RAL)
ditambah “dalam waktu” (in time) (Mattjik dan Sumertajaya 2000) dan
pengamatan berulang (Repeated Measures) dengan 3 perlakuan, 3 ulangan, dan 7
waktu pengukuran dalam selang waktu 3 hari. Pengukuran berulang merupakan
suatu cara pengukuran yang setiap karakteristik atau peubah diukur secara
berulang pada waktu berbeda pada subjek (tanaman, data penjualan, orang dan
lain lain) yang sama (Neter et al.1996). Tujuan dari pengamatan berulang adalah
untuk mengetahui perubahan respon dari suatu periode waktu ke periode waktu
lainnya serta untuk mengetahui interaksi antara perlakuan dan waktu pengamatan
(Widiharih 2001). Model linier dari rancangan pengamatan berulang disajikan
sebagai berikut.
Model linier :yijk= μ + ρi( j)+ αj+ βk+ (αβ)jk+ εijk
Keterangan:
yijk : nilai pengamatan pada ulangan ke-i, perlakuan ke-j, dan waktu pengamatan
ke-k
µ
: rataan umum
ρi( j) : pengaruh acak dari ulangan ke-i pada perlakuan ke-j yang menyebar
normal
αj
: pengaruh perlakuan ke-j
βk
: pengaruh waktu ke-k
(αβ)jk : pengaruh interaksi perlakuan ke-j dan waktu ke-k
εijk : pengaruh acak interaksi waktu dengan perlakuan yang menyebar normal
Pengukuran biomassa tanaman air
Biomassa tanaman air diukur pada hari ke-0 dan ke-18 melalui bobot basah
dengan menggunakan timbangan. Pengukuran bobot basah terlebih dahulu
dilakukan dengan cara menyerap air yang menempel pada tanaman air
5
menggunakan tisu. Proses penyerapan air pada tanaman air dilakukan selama 2
menit.
Pengukuran parameter kualitas air
Parameter yang diukur selama penelitian terdiri dari kimia (pH, DO, COD,
amonia, nitrit, nitrat, dan ortofosfat), dan fisika (suhu). Pengukuran pH, suhu dan
DO dilakukan setiap hari pada jam 06.00 dan 14.00 WIB. Pengambilan contoh air
untuk analisis COD, amonia, nitrit, nitrat, dan ortofosfat dilakukan setiap 3 hari
sekali selama 18 hari.
Analisis Data
Persentase tingkat perubahan konsentrasi beberapa parameter
Perubahan konsentrasi beberapa parameter lingkungan dihitung untuk
mengetahui persentase perubahan yang terjadi terhadap beberapa nilai parameter
lingkungan pada awal pengamatan dan pada akhir pengamatan. Rumus persentase
perubahan adalah sebagai berikut.
% perubahan=
a-b
x 100
a
Keterangan:
a
: nilai awal parameter
b
: nilai akhir parameter (setelah diolah).
Penentuan doubling time (waktu penggandaan)
Penentuan doubling time bertujuan untuk mengetahui waktu yang
dibutuhkan oleh tanaman air untuk menggandakan biomassanya menjadi dua kali
lipat dari biomassa awal. Penentuan doubling time ini dapat dilakukan dengan
pendekatan laju pertumbuhan relatif (relative growth rate/ RGR), yakni dengan
membandingkan antara bobot basah awal dan bobot basah akhir selama pengujian.
Penentuan doubling time atau waktu penggandaan biomassa tanaman air
digunakan rumus Relative Growth Rate/RGR (Gaudet in Mitchell 1974;
Thouvenot et al. 2013).
RGR=
lnXt - lnX0
t
Penentuan doubling time (DT):
DT=
ln 2
RGR
Keterangan:
RGR : pertumbuhan spesifik harian (gram/hari)
Xt
: biomassa setelah waktu ke-t
X0
: biomassa awal
t
: waktu pengamatan
DT
: waktu penggandaan biomassa (hari)
6
Analisis statistik
Uji statistik digunakan untuk mengetahui pengaruh antara perlakuan dan
waktu pengamatan serta interaksi antara perlakuan dan waktu pengamatan
terhadap penurunan bahan organik (COD) serta terhadap beberapa parameter
kualitas air (amonia, nitrit, nitrat, ortofosfat). Uji statistik rancangan pengamatan
berulang (repeated measures) pada penelitian ini dengan acuan Mattjik dan
Sumertajaya (2000) disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3 Uji statistik rancangan repeated measures
Sumber
Perlakuan (A)
Galat (a)
Waktu (B)
Galat (b)
Interaksi (AB)
Total
Db
a-1
a(n-1)
b-1
a(b-1)(n-1)
(a-1)-(b-1)
abn-1
JK
JKA
JKGa
JKB
JKGb
JKAB
JKT
KT
KTA
KTGa
KTB
KTGb
KTAB
Fhitung
KTA/KTGa
F tabel
Fα(dbA, dbGa)
KTK/KTGb
Fα(dbB,dbGb)
KTAB/KTGb
Fα(dbAB,dbGb)
Penarikan kesimpulan dilihat dari tabel uji statistik pada Tabel 3.
Kesimpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut.
Jika nilai Fhitung>Ftabel, maka tolak H0, berarti minimal terdapat satu
perlakuan/waktu/interaksi yang memberikan pengaruh.
Jika nilai Fhitung0,05), sedangkan
waktu pengamatan selama 18 hari berpengaruh nyata terhadap penurunan nilai
COD (p
BIOREMEDIATOR LIMBAH ORGANIK
REZKINDA PERWITASARI
MANAJEMEN SUMBER DAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi yang berjudul Aplikasi Tanaman
Air Tenggelam sebagai Bioremediator Limbah Organik adalah benar karya saya
dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun
kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip
dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir
skripsi ini.
Bogor, Januari 2015
Rezkinda Perwitasari
NIM C24100046
ABSTRAK
REZKINDA PERWITASARI. Aplikasi Tanaman Air Tenggelam sebagai
Bioremediator Limbah Organik. Dibimbing oleh MAJARIANA KRISANTI dan
INNA PUSPA AYU.
Peningkatan jumlah penduduk secara langsung akan meningkatkan jumlah
limbah bahan organik yang dihasilkan sehingga dapat mengakibatkan terjadinya
pencemaran perairan. Permasalahan pencemaran juga terjadi di Danau Ebony
yang disebabkan adanya masukan limbah bahan organik dan mengakibatkan
penurunan kualitas perairan danau tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk
mengukur perubahan konsentrasi kandungan bahan organik air Danau Ebony
setelah menggunakan bioremediator Cabomba caroliniana dan Hydrilla
verticillata.
Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium menggunakan
rancangan acak lengkap in time dengan tiga perlakuan, tiga ulangan, dan waktu
pengamatan setiap tiga hari selama 18 hari. Hasil menunjukkan bahwa perubahan
konsentrasi bahan organik terjadi selama 18 hari pengamatan yang terlihat dari
persentase penurunan nilai COD pada perlakuan kontrol, Cabomba caroliniana,
dan Hydrilla verticillata berturut-turut sebesar 100%, 98%, dan 96%.
Kata kunci: Pencemaran, kualitas air, tanaman air
ABSTRACT
REZKINDA PERWITASARI. Submerged Aquatic Plants Application as Organic
Waste Bioremediator. Supervised by MAJARIANA KRISANTI and INNA
PUSPA AYU.
The increase of population will directly increase the amount of waste
organic material produced which can result in water pollution. Water pollution
problems also occur in the Ebony Lake because of the input of waste organic
matter which lead to a decrease in water quality of the lake. This research aimed
to measure the change of organic matter concentration of Ebony Lake water after
using bioremediator Cabomba caroliniana and Hydrilla verticillata. The research
was conducted using “In Time-Completely Randomized Design”. Samples were
performed at three treatments with three replications, those were observed every
three days for 18 days. The results showed that changes in the concentration of
organic matter occurs during the 18 days of observation as seen from the decrease
in the percentage COD value in the control treatment, Cabomba caroliniana, and
Hydrilla verticillata respectively 100%, 98%, and 96%.
Keywords: Pollution, water quality, aquatic plant
APLIKASI TANAMAN AIR TENGGELAM SEBAGAI
BIOREMEDIATOR LIMBAH ORGANIK
REZKINDA PERWITASARI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan
pada
Departemen Manajemen Sumber Daya Perairan
DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBER DAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Judul Skripsi
: Aplikasi Tanaman Air Tenggelam sebagai Bioremediator
Limbah Organik
Nama
: Rezkinda Perwitasari
NIM
: C24100046
Program studi : Manajemen Sumber Daya Perairan
Disetujui oleh
Dr Majariana Krisanti, SPi MSi
Pembimbing I
Inna Puspa Ayu, SPi MSi
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir M Mukhlis Kamal, MSc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juli 2013 ini ialah
pencemaran perairan, dengan judul Aplikasi Tanaman Air Tenggelam sebagai
Bioremediator Limbah Organik.
Penulis menyampaikan terimakasih kepada:
1. Institut Pertanian Bogor yang telah memberikan kesempatan untuk studi.
2. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi atas beasiswa Bantuan Belajar
Mahasiswa (BBM) yang telah diberikan.
3. Bukit Golf Mediterania Pantai Indah Kapuk Jakarta Utara atas bantuan dana
penelitian.
4. Laboratorium Biologi Mikro 1 dan Laboratorium Produktivitas dan
Lingkungan Perairan Manajemen Sumber Daya Perairan atas izin
melaksanakan penelitian.
5. Dr Ir Achmad Fahrudin, MSi selaku dosen pembimbing akademik yang
telah membimbing serta memberikan arahan dan masukan selama penulis
melaksanakan studi.
6. Dr Majariana Krisanti, SPi MSi dan Inna Puspa Ayu, SPi MSi selaku dosen
pembimbing skripsi yang telah memberikan arahan dan masukan dalam
penulisan karya ilmiah ini.
7. Ali Mashar, SPi MSi selaku penguji tamu dan Prof Dr Ir Ridwan Affandi,
DEA selaku komisi pendidikan Departemen Manajemen Sumber Daya
Perairan atas saran dan masukan dalam penyempurnaan karya ilmiah ini.
8. Keluarga: Bapak (Akhmad Suwito Hadi), ibu (Endah Purwaningsih), kakak
(Rommy Suprapto), dan seluruh keluarga atas segala bantuan moril maupun
materil.
9. Staf tata usaha Departemen Manajemen Sumber Daya Perairan serta staf
Laboratorium Produktivitas dan Lingkungan Perairan Manajemen Sumber
Daya Perairan.
10. Teman-teman MSP 47 yang tidak dapat disebutkan satu persatu, temanteman tim PIK (Miftahussalam, Lufisari Herdianti, Ita Rahmana Idris), dan
teman-teman IMAGORA angkatan 47 atas segala bentuk bantuan yang
diberikan.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Januari 2015
Rezkinda Perwitasari
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
METODE
Waktu dan Tempat
Alat dan Bahan
Tahapan Penelitian
Analisis Data
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Pembahasan
KESIMPULAN
Kesimpulan
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
vi
vi
vi
1
1
1
2
2
2
2
3
3
5
6
6
11
13
13
13
15
24
DAFTAR TABEL
1. Metode dan alat untuk mengukur parameter kualitas air
2. Persiapan wadah dan bahan
3. Uji statistik rancangan repeated measures (Mattjik dan Sumertajaya
2000)
4. Kisaran hasil pengukuran nilai DO, suhu, dan pH
5. Perubahan Biomassa per hari
3
3
6
10
11
DAFTAR GAMBAR
1. Skema perumusan masalah aplikasi tanaman air tenggelam sebagai
bioremediator limbah organik Danau Ebony
2. H. verticillata dan C. caroliniana dalam akuarium
3. Skema penempatan akuarium untuk percobaan
4. Konsentrasi COD selama pengamatan
5. Konsentrasi amonia selama pengamatan
6. Konsentrasi nitrit selama pengamatan
7. Konsentrasi nitrat selama pengamatan
8. Konsentrasi ortofosfat selama pengamatan
9. Tunas dan akar baru pada C. caroliniana
10 Tunas baru pada H. verticillata
2
3
4
7
7
8
9
9
10
10
DAFTAR LAMPIRAN
1. Nilai rata-rata COD, hasil uji statistik, dan hasil uji lanjut Duncan
parameter COD selama18 hari pengamatan dan 9 hari pengamatan.
2. Nilai rata-rata amonia, hasil uji statistik, dan hasil uji lanjut Duncan
parameter amonia 18 hari pengamatan dan 9 hari pengamatan.
3. Nilai rata-rata nitrit serta hasil uji statistik, dan hasil uji lanjut
Duncan parameter nitrit 18 hari pengamatan dan 9 hari pengamatan.
4. Nilai rata-rata amonium dan hasil uji statistik 9 hari pengamatan
5. Nilai rata-rata nitrat, hasil uji statistik, dan hasil uji lanjut Duncan
parameter nitrat 18 hari pengamatan dan 9 hari pengamatan
6. Nilai rata-rata ortofosfat, hasil uji statistik, dan hasil uji lanjut
Duncan parameter ortofosfat 18 hari pengamatan dan 9 hari
pengamatan.
16
18
19
21
21
22
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Bioremediasi merupakan proses degradasi bahan organik secara biologis
dengan menggunakan organisme yang dipilih untuk ditumbuhkan pada polutan
tertentu sebagai upaya untuk menurunkan kadar polutan tersebut (Priadie 2012;
Wu et al. 2014; Chakraborty R et al. 2012). Kemampuan tanaman air dalam
menjernihkan limbah cair akhir-akhir ini banyak menjadi perhatian. Hal ini sesuai
dengan pernyataan Chua (1998); So et al. (2003); Stowell (2000) in Yusuf (2008)
yang menyatakan bahwa beberapa tanaman air memiliki kemampuan untuk
mengakumulasi bahan organik di dalam perairan sehingga sangat bermanfaat
dalam proses pengolahan limbah cair. Berdasarkan fakta tersebut, peluang untuk
memanfaatkan tanaman air pada proses bioremediasi sangat mungkin diterapkan.
Peningkatan jumlah penduduk secara langsung akan meningkatkan jumlah
limbah bahan organik yang dihasilkan sehingga dapat mengakibatkan terjadinya
pencemaran perairan. Permasalahan pencemaran juga terjadi di Danau Ebony
yang disebabkan adanya masukan limbah bahan organik dan mengakibatkan
penurunan kualitas perairan danau tersebut. Penurunan kualitas air terjadi karena
instalasi pengolahan limbah yang kurang memadai dalam menampung dan
mengolah limbah yang berasal dari perumahan. Berdasarkan hal tersebut,
diperlukan pengolahan air limbah secara biologi yang dapat membantu dalam
memperbaiki kualitas perairan.
Penggunaan metode biologi memiliki
keuntungan, diantaranya biaya yang lebih murah dan efektif untuk menghilangkan
bahan pencemar (Yan et al. 2011, Verma R dan Surindra S 2014). Pengolahan
limbah secara biologi dapat dilakukan dengan memanfaatkan tanaman air.
Tanaman air yang digunakan dalam penelitian ini adalah tanaman air tipe
tenggelam karena memiliki kelebihan, yaitu mampu memanfaatkan nutrien hingga
ke dasar perairan sehingga dapat digunakan sebagai agen bioremediasi
(bioremediator) dalam meningkatkan kualitas perairan. Jenis tanaman air
tenggelam yang dipilih adalah Cabomba caroliniana dan Hydrilla verticillata
karena kedua jenis tanaman air tersebut dapat dimanfaatkan sebagai pakan alami
hewan herbivor dan keberadaannya di perairan sering menjadi gulma.
Berdasarkan pertimbangan tersebut, penelitian ini dilakukan dengan
menggunakan tanaman air tenggelam. Cabomba caroliniana dan Hydrilla
verticillata diharapkan mampu menurunkan nutrien dan berperan sebagai
kompetitor dari fitoplankton dalam memanfaatkan nutrien hasil dekomposisi
bahan organik dari limbah.
Perumusan Masalah
Limbah bahan organik yang masuk ke dalam suatu perairan dapat mengubah
kualitas perairan sehingga diperlukan upaya bioremediasi yang bertujuan untuk
memperbaiki kualitas air pada perairan tersebut. Nutrien hasil dekomposisi bahan
organik dimanfaatkan oleh tanaman air untuk pertumbuhan, sehingga secara tidak
langsung terjadi pengurangan kandungan bahan organik dalam perairan.
Pengurangan kandungan bahan organik dapat dilihat dari peningkatan biomassa
2
tanaman air dan penurunan konsentrasi nutrien. Hal tersebut secara skematik
dapat disajikan pada Gambar 1.
(-)
Limbah Cair
Organik
Dekomposisi
Tanaman Air
Tenggelam
Perubahan Konsentrasi
Bahan Organik
Biomassa
Tanaman
Air
(+)
Gambar 1 Skema perumusan masalah aplikasi tanaman air tenggelam sebagai
bioremediator limbah organik
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengukur perubahan konsentrasi kandungan
bahan organik air Danau Ebony setelah menggunakan bioremediator Cabomba
caroliniana dan Hydrilla verticillata.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat berupa informasi
mengenai perbaikan kualitas perairan Danau Ebony dan mengusulkan alternatif
strategi pengendalian pencemaran dengan pemanfaatan tanaman air sehingga
dapat dilakukan pengelolaan untuk meningkatkan kualitas perairan.
METODE
Waktu dan Tempat
Pengambilan contoh air dilakukan pada tanggal 23 Juni 2013 di Danau
Ebony, Bukit Golf Mediterania Pantai Indah Kapuk (BGM-PIK) Jakarta Utara.
Penelitian dilaksanakan pada bulan Juli 2013.
Penelitian dilakukan di
Laboratorium Biologi-Mikro I dan analisis parameter kualitas air di Laboratorium
Fisika-Kimia Perairan, Bagian Produktivitas dan Lingkungan Perairan,
Departemen Manajemen Sumber Daya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu
Kelautan, IPB.
3
Alat dan Bahan
Bahan yang digunakan adalah tanaman air Cabomba caroliniana, Hydrilla
verticillata yang masih segar dengan bobot seragam, contoh air Danau Ebony, dan
reagen analisis kualitas air. Alat yang digunakan adalah akuarium tanpa sekat
berukuran 30x30x60 cm3 sebanyak 9 akuarium, trash bag hitam, peralatan
analisis kualitas air, timbangan untuk menimbang bobot tanaman air dan data
sheet. Metode dan alat yang digunakan dalam penelitian disajikan pada Tabel 1
dengan acuan APHA (2012).
Tabel 1 Metode dan alat untuk mengukur parameter kualitas air
Parameter
a. Fisika
1. Suhu
b. Kimia
1. Oksigen terlarut
2. pH
3. COD
4. Amonia
5. Nitrit
6. Nitrat
Satuan
Alat/metode
Keterangan
ᵒC
DO-meter /probe elektroda
In-situ
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
DO-meter /probe elektroda
pH-meter/probe elektroda
Spektrofotometer/Refluks tertutup
Spektrofotometer/Phenate
Spektrofotometer/Colorimetric
Spektrofotometer/Cadmium Reduction
In-situ
In-situ
Ex-situ
Ex-situ
Ex-situ
Ex-situ
Tahapan Penelitian
Rancangan penelitian
Sebanyak 18 liter air limbah dari Danau Ebony dan 40 gram tanaman air
(Cabomba caroliniana dan Hydrilla verticillata) dimasukkan ke dalam masingmasing akuarium (Gambar 2). Rancangan perlakuan pada tahap persiapan
disajikan pada Tabel 2. Air limbah dan tanaman air dimasukkan ke dalam
akuarium yang telah ditentukan (K adalah kontrol, Ca adalah perlakuan
menggunakan C. caroliniana, H adalah perlakuan menggunakan H. verticillata,
dan 1,2,3 adalah ulangan). Gambar 3 menyajikan skema penempatan akuarium
secara acak.
Tabel 2 Persiapan wadah dan bahan
Kode akuarium
Ca
H
K
Jenis Tanaman Air
Cabomba caroliniana
Hydrilla verticillata
Tanpa tanaman
Bobot
40 gram
40 gram
-
Gambar 2 H. verticillata dan C. caroliniana dalam akuarium
4
Cahaya
Matahari
H2
H3
K1
K2
Ca3
Ca2
H1
K3
Ca1
Gambar 3 Skema penempatan akuarium untuk percobaan
Penelitian ini dipersiapkan menggunakan rancangan acak lengkap (RAL)
ditambah “dalam waktu” (in time) (Mattjik dan Sumertajaya 2000) dan
pengamatan berulang (Repeated Measures) dengan 3 perlakuan, 3 ulangan, dan 7
waktu pengukuran dalam selang waktu 3 hari. Pengukuran berulang merupakan
suatu cara pengukuran yang setiap karakteristik atau peubah diukur secara
berulang pada waktu berbeda pada subjek (tanaman, data penjualan, orang dan
lain lain) yang sama (Neter et al.1996). Tujuan dari pengamatan berulang adalah
untuk mengetahui perubahan respon dari suatu periode waktu ke periode waktu
lainnya serta untuk mengetahui interaksi antara perlakuan dan waktu pengamatan
(Widiharih 2001). Model linier dari rancangan pengamatan berulang disajikan
sebagai berikut.
Model linier :yijk= μ + ρi( j)+ αj+ βk+ (αβ)jk+ εijk
Keterangan:
yijk : nilai pengamatan pada ulangan ke-i, perlakuan ke-j, dan waktu pengamatan
ke-k
µ
: rataan umum
ρi( j) : pengaruh acak dari ulangan ke-i pada perlakuan ke-j yang menyebar
normal
αj
: pengaruh perlakuan ke-j
βk
: pengaruh waktu ke-k
(αβ)jk : pengaruh interaksi perlakuan ke-j dan waktu ke-k
εijk : pengaruh acak interaksi waktu dengan perlakuan yang menyebar normal
Pengukuran biomassa tanaman air
Biomassa tanaman air diukur pada hari ke-0 dan ke-18 melalui bobot basah
dengan menggunakan timbangan. Pengukuran bobot basah terlebih dahulu
dilakukan dengan cara menyerap air yang menempel pada tanaman air
5
menggunakan tisu. Proses penyerapan air pada tanaman air dilakukan selama 2
menit.
Pengukuran parameter kualitas air
Parameter yang diukur selama penelitian terdiri dari kimia (pH, DO, COD,
amonia, nitrit, nitrat, dan ortofosfat), dan fisika (suhu). Pengukuran pH, suhu dan
DO dilakukan setiap hari pada jam 06.00 dan 14.00 WIB. Pengambilan contoh air
untuk analisis COD, amonia, nitrit, nitrat, dan ortofosfat dilakukan setiap 3 hari
sekali selama 18 hari.
Analisis Data
Persentase tingkat perubahan konsentrasi beberapa parameter
Perubahan konsentrasi beberapa parameter lingkungan dihitung untuk
mengetahui persentase perubahan yang terjadi terhadap beberapa nilai parameter
lingkungan pada awal pengamatan dan pada akhir pengamatan. Rumus persentase
perubahan adalah sebagai berikut.
% perubahan=
a-b
x 100
a
Keterangan:
a
: nilai awal parameter
b
: nilai akhir parameter (setelah diolah).
Penentuan doubling time (waktu penggandaan)
Penentuan doubling time bertujuan untuk mengetahui waktu yang
dibutuhkan oleh tanaman air untuk menggandakan biomassanya menjadi dua kali
lipat dari biomassa awal. Penentuan doubling time ini dapat dilakukan dengan
pendekatan laju pertumbuhan relatif (relative growth rate/ RGR), yakni dengan
membandingkan antara bobot basah awal dan bobot basah akhir selama pengujian.
Penentuan doubling time atau waktu penggandaan biomassa tanaman air
digunakan rumus Relative Growth Rate/RGR (Gaudet in Mitchell 1974;
Thouvenot et al. 2013).
RGR=
lnXt - lnX0
t
Penentuan doubling time (DT):
DT=
ln 2
RGR
Keterangan:
RGR : pertumbuhan spesifik harian (gram/hari)
Xt
: biomassa setelah waktu ke-t
X0
: biomassa awal
t
: waktu pengamatan
DT
: waktu penggandaan biomassa (hari)
6
Analisis statistik
Uji statistik digunakan untuk mengetahui pengaruh antara perlakuan dan
waktu pengamatan serta interaksi antara perlakuan dan waktu pengamatan
terhadap penurunan bahan organik (COD) serta terhadap beberapa parameter
kualitas air (amonia, nitrit, nitrat, ortofosfat). Uji statistik rancangan pengamatan
berulang (repeated measures) pada penelitian ini dengan acuan Mattjik dan
Sumertajaya (2000) disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3 Uji statistik rancangan repeated measures
Sumber
Perlakuan (A)
Galat (a)
Waktu (B)
Galat (b)
Interaksi (AB)
Total
Db
a-1
a(n-1)
b-1
a(b-1)(n-1)
(a-1)-(b-1)
abn-1
JK
JKA
JKGa
JKB
JKGb
JKAB
JKT
KT
KTA
KTGa
KTB
KTGb
KTAB
Fhitung
KTA/KTGa
F tabel
Fα(dbA, dbGa)
KTK/KTGb
Fα(dbB,dbGb)
KTAB/KTGb
Fα(dbAB,dbGb)
Penarikan kesimpulan dilihat dari tabel uji statistik pada Tabel 3.
Kesimpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut.
Jika nilai Fhitung>Ftabel, maka tolak H0, berarti minimal terdapat satu
perlakuan/waktu/interaksi yang memberikan pengaruh.
Jika nilai Fhitung0,05), sedangkan
waktu pengamatan selama 18 hari berpengaruh nyata terhadap penurunan nilai
COD (p