2013 Phytoavaliability USU MEDAN
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM
BERAT DALAM TANAH BERMASALAH
Oleh:
Nama: Parlindungan Lumbanraja
NIM: 138104002
PROGRAM S-3
SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
1
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS
LOGAM BERAT
DALAM TANAH BERMASALAH
Pendahuluan
Peradaban atau budaya industri telah memberikan kesejahteraan sosial yang sangat
luarbiasa bagi kesejahteraan manusia mulai dari abat 19 hingga abat 20. Namun, perlu
disadari pula bahwa sederetan masalah lingkunganpun muncul sebagai akibat atau dampak
dari kegiatan industri tersebut, diantaranya adalah kekurangan energi, polusi air dan
degradasi ekosistem. Meskipun demikian proses indstrialisasi modern tersebut meningkat
dengan laju yang sangat tinggi pula menghabiskan sumberdaya fosil dan mengorbankan atau
menghancurkan pelayanan penyelamatan atau penjagaan lingkungan untuk menuju suatu
pembangunan masyarakat manusia yang sustainable berkesinambungan.
Satu syarat kunci untuk pembangunan yang sustaiable itu sendiri adalah pola
pemanfaatan sumberdaya pendukung dalam hal ini lingkungan atau ekosistem bumi ini
dimana kita hidup. Diperlukan suatu pola pelayanan kita terhadap ekosistem bumi ini dengan
satu kesadaran bahwa ekosistem bumi inilah satu-satunya pondasi dari seluruh kegiatan
aktivitas ekonomi bagi kesejahteraan umat manusia. Perlu diketahui bahwa ada beberapa
negara yang sangat-sangat konsumtiv dalam menghabiskan energi secara global di bumi ini
yang diantaranya adalah Amerika dan China. Kedua negara
ini termasuk yang memicu
konsumsi energi yang berlebihan, kekurangan air, pola perubahan pemanfaatan lahan,
mendorong penggunaan pupuk kimia, dan meningkatkan emisi gas rumah kaca. Sehingga
kedua negara di atas secara strategis berkaitan dengan tantangan terjadinya perubahan iklim
global, pencemaran lingkungan, kenyamanan pangan, dan pembangunan yang sustainable (Ji,
2013)
Atas kenyataan tersebut sudah seharusnyalah kedua negara tersebut harus berbagi
tanggungjawab dalam pengembangan strategi yang efektiv yang dengan protokol praktis
untuk mendapatkan solusi terbaik dalam penanganan atau pemecahan terhadap permasalahan
2
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
lingkungan yang timbul dalam mendapatkan produksi yang dihasilkan melalui pemanfaatan
sumberdaya ekosistem yang terbatas maupun sumberdaya energi yang ada. Lebih dari apa
yang telah pernah ada sebelumnya, setiap
negara yang selama ini mempergunakan
ekosistemnya seperti kedua negara contoh yang disebutkan sebelumnya, maka perlu ada
berubah dalam cara pandang mereka pada segala lini dan turut bergabung dalam satu agenda
yang menguntungkan bumi atau dunian secara keseluruhan, jadi bukan hanya menurut
keinginan dalam batas negara saja.
Atas dasar kesadaran yang sungguh akan adanya batas daya dukung dari lingkungan,
teknologi secara biologi (biological technology) berkembang dengan sangat cepat dalam
menangani masalah polusi lingkungan yang timbul bahkan dalam beberapa hal sanggup
meniadakan masalah itu sendiri dengan memproduksi energi terbaharui (renewable energy).
Sistem biologi dapat menolong manusia dalam penyelamatan lingkungan bumi melalui
pemahaman kita
atas mekanisme yang terbangun dalam interaksi antara mikrobia dan
lingkungan itu sendiri. Sehingga dengan pemahaman mekanisme tersebut diharapkan akan
dapat menolong dalam meningkatkan atau mengembangkan efisiensi remediasi atau
penyehatan lingkungan dan dalam menghasilkan bioenergi itu sendiri. Juga, perlu
pemahaman bahwa sebenarnya sistem biologi itu sendiri sanggup menyediakan pendekatan
biologi sintetik (Syntetic Biology Approaches) untuk merekayasa atau bahkan membangun
komunitas mikrobia yang fungsional untuk menjaga dan mempertahankan lingkungan tetap
dalam kondisi yang sustainable atau berkelanjuta.
Selain hal di atas dengan adanya kerusakan lingkungan akibat dari pencemaran yang
muncul sebagai akibat dari kegiatan industri, kita harus berusaha menyehatkan kembali
(remediasi) lingkungan yang sudah tercemar tersebut. Atas dasar kenyataan di atas tentunya
usaha yang harus dilakukan adalah menyehatkan tanah yang tercemar tersebut baik secara
kimia, fisika dan biologi. Tentunya yang paling bersih dan aman adalah cara biologi yaitu
dengan menggunakan organisma hidup yang dikenal dengan istilah bioremediasi (Sahar
Hanafiah et al, 2009) menyatakan bahwa secara umum teknik dasar yang biasa digunakan
dalam proses bioremediasi adalah sebagai berikut: 1. Stimulasi aktivitas mikrobia native
dalam tanah, 2. Inokulasi mikrobia, 3. Penggunaan enzim, 4. Penmggunaan tanaman
(phytoremediation), dan 5. Penggunaan mikrobia dan tanaman.
3
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
Sebelum sampai kepada proses remediasi, tentunya kita perlu mengetahui bagaimana
phytoavailability dari berbagai logam atau unsur-unsur polutan tersebut. Untuk itu dalam
presentasi ini dicoba menginformasikan berbagai hasil penelitian yang ada tentang
phytoavailability berbagai unsur pada berbagai macam tanah dan teksturnya serta pada
berbagai jenis tanaman. Fitoavailabilitas merupakan suatu proses pengontrolan transfer atau
perpindahan unsur-unsur mikro dari dalam tanah ke dalam tanaman (Xing et al, ----).
Tumbuhan adalah kunci utaman penyusun dari suatu agroekosistem, jadi adalah sangat
esensial untuk mempelajari transfer (phytoavailability) elemen mikro (trace elements/TE)
pada tanah pertanian tercontaminasi. Tanah bermasalah dalam hal ini adalah dibatasi pada
tanah-tanah yang tercemar oleh logam berat baik yang merupakan unsur mikro bagi tanaman
bahkan yang mungkin jelas-jelas merupakan unsur beracun. Beberapa unsur elemen mikro
seperti arsenik (As) dan lain sebagainya dapat berakumulasi di dalam tanaman, yang pada
akhirnya dapat berentetan dengan risiko pencemaran rantai makanan (Bravin et al, 2013).
Beberapa jenis polutan yang hasil penelitiannya dikutip dalam bahan presentasi
ini adalah tentang:
1.
Fitoavailabilitas Benzo[a]pyrene (B[a]P) bagi tanaman sejenis gandum (Lolium
perenne L.) (Xing et al, ----).
2.
Fitoavailabilitas Cu dan Zn
bagi tanaman gandum ( Triticum aestivum L.)
(Arshad et al, 2011).
3.
Fitoavailabilitas Arsenic (As) dan Tembaga (Cu) pada zona perakaran padi
(Oryza sativa L.) (Bravin et al, 2013).
4.
Fitoavailabilitas Chromium (Cr) pada tanaman padi (Oryza sativa L.) (Xiao et al,
2013).
5.
Fitoavailabilitas Cromium (Cr) dengan inokulasi ragi (yeast) tanaman semanggi
(clover) (Bahafid et al, 2013).
6.
Pengaruh kenaikan pH tanah dari 5,5 ke 7,7 terhadap penurunan konsentrasi Cd
pada tanaman semanggi (Clover), selada (lettuce), wortel (carrot), sejenis gandum
(ryegrass) dan gamdum (Wheat) (Gray at al, 2010).
4
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
7.
Pengaruh berbagai
seperti Zn bagi
bahan inorganik terhadap phytoavailabilitas logam berat
tanaman dwarf bean
(Phaseolus vulgaris L.) dan ryegrass
(Lolium multiflorum) (Michel et al, 2000).
Berbagai Fakta Hasil Penelitian
Dari
penelitian
tentang
pengaruh
benzo[a]pyrene
(B[a]P)
terhadap
pertumbuhan sejenis gandum (Lolium perenne L.) oleh Xing et al (----). diperolah
bahwa akumulasin bahan ini pada tanaman dan penghilangan unsur tersebut dari dalam
tanah merah berpasir (Hapli-Udic Argosol) yang dilakukan dalam suatu percobaan pot,
setelah membiarkan tanaman tumbuh selama 61 hari pada tanah yang diberikan B[a]P
pada taraf 0, 12.5, 25 dan 50 mg kg−1 , dan dalan percobaan ini pot kontrol tanpa
tanaman juga dibuat. Meskipun dilakukan ekstraksi bahan B[a]P dapat ekstrak dari
tanah, biomassa bagian atas tanaman dan bagian akar tanaman, tetapi yang menjadi
bahan pengamatan hanyalah konsentrasi bahan tersebut pada bagian atas dan akar
tanaman. Dari hasil pengamatan diperoleh bahwa pada biomassa tanaman gandum
konsentrasi bahan tersebut meningkat dengan peningkatan taraf pemberian bahan
tersebut. Konsentrasi bahan pada akar tanaman berkorelasi secara langsung dengan
penambahan konsentrasi dari bahan tersebut secara signifikan tetapi hal ini tidaklah
terjadi terhadap konsentrasi
Konsentrasi bahan B[a]P
B[a]P
pada bagian atas tanaman gandum tersebut.
dapat ekstrak pada tanah yang ditanami adalah nyata lebih
rendah dibandingkan dengan konsentrasinya pada tanah kontrol yang tidak ditanami
pada taraf aplikasi 50 mg B[a]P kg−1. Hal ini menggambarkan bahwa tanaman jenis
gandum ini dapat membantu dalam menghilangkan B[a]P dari dalam tanah pada taraf
konsentrasi 50 mg B[a]P kg−1 meskipun bagaimana mekanisme proses tersebut belum
dimengerti (Xing et al, ----).
Mengetahui kenyataan bahwa kondisi tanah salin sodik sendiri sudah
mengakibatkan kondisi ketersediaan nutrisi bagi tanaman tidak berjalan sebagaimana
mestinya dan akan mengakibatkan terganggunya pertumbuhan tanaman. Untuk tujuan
menguji bagaimana pengaruh tersebut telah dilakukan suatu percobaan dalam pot untuk
mengetahui bagaimana pengaruh Cu dan Zn terhadap pertumbuhan gandum (Triticum
aestivum L.) dan bagaimana fitoavailabilitas dari unsur ini pada tanah salin sodik
5
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
dengan tiga tekstur tanah yaitu yang terdiri dari sandy loam (SL), sandy clay loam
(SCL) dan clay (C)] dengan EC 8.63, 8.80, 8.98 dS m–1 and SAR 21.66, 23.48, 24.84
(mmol L–1) berturut-turut. Ada tujuh perlakuan meliputi Cu (4, 6 dan 8 mg kg–1) dan
level Zn (4, 6 dan 8 mg kg–1) yang diaplikasikan secara terpisah berikut dengan satu
perlakuan kontrol. Dari hasil pengamatan hasil percobaan
yang telah dilakukan
tersebut diperoleh bahwa berat kering hasil (jerami + biji) dari gandum tersebut
meningkat hingga 35,2% dengan perlakuan Cu dan dengan perlakuan Zn peningkatan
terjadi hingga 31,2% dibandingkan dengan kontol. Diperoleh juga bahwa ada pengaruh
yang sangat besar dari tekstur tanah. Terjadi penurunan berat kering tanaman dengan
semakin meningkatnya kadar liat tanah, dalam hal ini penurunan berat kering hasil pada
tanah dengan tekstur Sandy Clay Loam (SCL) sampai pada 39,2 % dan pada tanah
dengan tekstur Clay (C) penurunan berat kering tanaman hingga 62,7 % yang
dibandingkan terhadap tanah bertekstur Sandy Loam (SL). Peningkatan aplikasi Cu
meningkatkan konsentrasi unsur tersebut pada kedua bagian tanaman, yaitu baik pada
jeraminya maupun biji hingga 2,46 dan 2,20 mg/kg berat kering bahan berturut-turut
dibandingkan
terhadap
kontrol.
Demikian
juga
aplikasi
Zn
menignkatkan
konsentrasinya juga pada kedua bagian tanaman yang diamati yaitu jerami dan biji
hingga 29,97 dan 29,40 mg/kg berat kering masing-masing bahan secara berturut
dibandingkan terhadap kontrol.Aplikasi Cu dengan nyata meningkatkan konsentrasi Zn
pada tanaman gandum (Arshad et al, 2011).
Unsur atau elemen mikro lainnya seperti Tembaga (Cu) adalah merupakan suatu
unsur yang bersifat meracuni tanaman (phytotoxic) dan mempengaruhi produksi
tanaman. Suatu tim peneliti telah melakukan pengujian terhadap keadaan ini dengan
fokus atau konsentrasi penelitian dilakukan pada zona perakaran tanaman atau
rhizosphere. Mereka menjelaskan bahwa lingkungan tanah yang mereka uji atau yang
digunakan dalam percoban mereka adalah lapisan tipis tanah (mulai dari beberapa
mikrometer hingga ketebalan bebeapa millimeter dari perakaran tanaman) atau dengan
batasan mereka ini yang mereka anggap masih bersentuhan dengan perakaran sampai
kepada lapisan
yang masih terpengaruh oleh sifat physicochemical aktivitas akar
tanaman tersebut. Meskipun idealnya rhizospher dipelajari dengan cara in situ dengan
cara mengumpulkan tanah yang bersentuhan dengan akar tanaman, tetapi dalam
6
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
percobaan uji laboratorium, percobaan uji rhizotest ini yang didasari pada pemisahan
tanah dari akar tumbuhan, dapat bermanfaat untuk digunakan untuk analisis yang lebih
dalam
untuk
mengetahui
bagaimana
dampak
rhyzospher
terhadap
proses
phytoavailability dari elemen mikro sebagaimana diutarakan oleh (Bravin et al, 2013).
Untuk sawah irigasi ketersediaan As yang tinggi didorong oleh air irigasi yang
penggenangan lahan padi sawah tersebut yang memperbesar risiko phytoavailabelitas
As. Namun demikian kondisi tanah yang reduktiv ini tanaman padi menyukai
pembentukan matriks besioxyhydroxides pada permukaan akar tanaman, yang bersifat
memisahkan As pada daerah rhyzosfer dan dengan demikian akan menurunkan tingkat
phytoavailabilitas As tersebut. Sebaliknya, pada tanah berkapur, exudat akar yang
dikeluarkan oleh akar tanaman ke dalam rhizosphere mempertajam atau memperburuk
Phytoavailabilitas Cu, dengan demikian memicu keracunan tanaman atau yang dikenal
dengan istilah phytotoxicity. Kedua kejadian ini mendorong atau mendukung terhadap
pentingnya melakukan
penelitian
yang berfokus pada rhizospher dalam menguji
phytoavailability elemen mikro (Bravin et al, 2013).
Atas dasar ekologi manusia, pencemaran lingkungan oleh chromium (Cr) pada
tanah akan menimbulkan ancaman besar terhadap kesehatan manusia melalui rantai
makanan.
Adalah
merupakan
suatu
hal
yang mendesak
untuk
memahami
phytoavailability dari Cr bagi padi (Oryza sativa L.) karena sebagaimana diketahui
bahwa bahan ini merupakan tanaman yang menjadi sumber bahan makanan utama bagi
sebagian besar populasi manusia di atas bumi ini (Xiao et al, 2013). Dari hasil
percobaan yang dilakukan di China memperlihatkan bahwa besarnya phytoavailability
bagi tanaman padi sangat berkolerasi dengan konsentrasi Cr itu sendiri di dalam tanah
sebagimana diutarakan oleh Xiao et al (2013).
Bioaugmentasi dari tanah tercemar Cr dengan inokulasi ragi (yeast) baik dalam
kondisi hidup maupun
phytoavailable
biomassa bahan mati terbukti mampu menurunkan
dari Cr tanah, dan memperbaiki pertumbuhan tanaman semanggi
(clover). Bukti ini memberikan manfaat yang sangat besar bagi bioremediasi dari
tanah tercemar Cr. Dari hasil studi diperoleh bahwa Cr didapati pada bagian sitoplasma
maupun bagian membran. Terbukti juga bahwa baik dalam kondisi mati maupun hidup
biomassa dari Candida tropicalis sanggup menurunkan Cr di dalam tanah dan
7
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
membatasi toksisitas logam tersebut terhadap bibit tanaman semanggi. Kegunaan
penelitian ini adalah sebagai dokumen yang menginformasikan bahwa ragi mati dapat
membatasi
phytoavailability dari unsur Cr yang terkandung pada suatu tanah
sebagaimana diutarakan Bahafid et al (2013).
Untuk mengetahi bagaimana pengaruh pH tanah terhadap konsentrasi Cadmium
(Cd) pada tanaman telah dilakukan percobaan rumah kaca terhadap beberapa jenis
tanaman oleh Gray at al (2010). Hasil studi tersebut menunjukkan secara umum ada
pengaruh kenaikan pH tanah dari 5,5 ke 7,7 secara nyata berpengaruh terhadap
penurunan konsentrasi Cd pada tanaman semanggi (Clover), selada (lettuce), wortel
(carrot), sejenis gandum (ryegrass) dan gamdum (Wheat), mereka juga menegaskan
bahwa pengaruh tersebut meski nyata tetapi tetap ada variasi pengaruhnya bagi spesies
tanaman yang berbeda dan perbedaan tersebut turut dipengaruhi oleh jenis tanah
sebagaimana diutarakan oleh Gray at al (2010). Mereka sampai kepada suatu
kesimpulan bahwa pH merupakan suatu alat yang sangat dapat diandalkan untuk
menata atau mengatur konsentrasi Cd yang diserap oleh tanaman, namun mereka
menyarankan mengingat penelitian ini dilakukan pada rumahkaca maka
perlu
pengujian kesimpulan tersebut pada tingkat lapangan (Gray at al, 2010).
Satu cara untuk menurunkan phytoavailability dari suatu bahan metal berlebih
dalam tanah seperti Zn adalah dengan penambahan bahan amandement seperti
pemberian berbagai bahan inorganik. Untuk mengetahui efektivitas berbagai bahan
inorganik seperti basic slags, magnetite, maghemite, hematite, birnessite, hydrous
manganese oxide, steel shots, dan beringite, terlah dievaluasi dalam suatu percobaan
pot dengan menggunakan tanah bertekstur pasir kasar yang dikontaminasi dengan
limbah yang mengandung Zn. Zn dapat ekstrak dan Zn phytoavailability dianalisis
dengan menggunakan ekstraksi tunggal sampel tanah dengan menggunakan CaNO3 0,1
M. Tanaman sebagai indikator yang digunakan adalah dwarf bean (Phaseolus vulgaris
L.) dan ryegrass (Lolium multiflorum). Uji Phytotoxicitas dilakukan atas dasar
pengujian
aktivitas enzimatis yang berperan pada gangguan metabolisme sebagai
akibat dari kehadiran konsentrasi Zn pada tingkat yang toksik bagi daun primer dari
tanaman dwarf bean (Phaseolus vulgaris L.). Atas dasar dari penambahan taraf yang
diuji ternyata birnessite 10 g kg-1 soil, dry weight (DW)
8
mampu menghasilkan
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
penurunan maksimum konsentrasi Zn dapat ekstrak dari tanah yang tercontaminasi
sebagaimana diutarakan oleh Michel et al (2000). Beringite memberi hasil yang hampir
sama tetapi dengan taraf aplikasi yang lebih tinggi yaitu 50 g kg-1 soil DW. Perlakuan
birnessite dan beringite adalah merupakan yang paling efektiv untuk menurunkan
assimilasi Zn untuk tanaman dwarf bean, dengan kenyataan yang demikian ini
tentunya juga bagi penurunan phytotoxicity. Untuk perlakuan birnessite, ketersidiaan
Zn untuk bagian atas tanaman ryegrass ada peningkatan bahkan pada pemanenan
ketiga konsentrasi ini mencapai tingkat Zn seperti taraf pada tanah terkontaminasi yang
tidak
mendapat
perlakuan
(Michel
et
al,
2000).
Kesimpulan
1. Tanaman
sejenis gandum (Lolium perenne L.)
dapat membantu dalam
menghilangkan B[a]P dari dalam tanah pada taraf konsentrasi 50 mg B[a]P kg−1
namujn bagaimana mekanisme proses tersebut belum dimengerti (Xing et al, ----).
2. Peningkatan aplikasi Cu dan Zn meningkatkan konsentrasi unsur tersebut pada
kedua bagian jerami dan biji gandum (Arshad et al, 2011).
3. Semakin tinggi kadar liat tanah percobaan diperoleh bahwa berat kering tanaman
gandum menurun pada tanah salin sodik yang diberikan perlakuan Cu dan Zn (Arshad
et al, 2011).
4. Aplikasi Cu dengan nyata meningkatkan konsentrasi Zn pada tanaman gandum
(Arshad et al, 2011).
5. Pada tanah sawah beririgasi pembentukan kompleks besioxyhydroxides pada
permukaan akar tanaman yang bersifat memisahkan As, dengan demikian akan
mnurunkan tingkat phytoavailabilitas As (Bravin et al, 2013).
6. Sebaliknya, pada tanah berkapur, exudat akar yang dikeluarkan oleh akar tanaman ke
dalam rhizosphere mempertajam atau memperburuk Phytoavailabilitas Cu, dengan
demikian memicu keracunan tanaman atau yang dikenal dengan istilah phytotoxicity
(Bravin et al, 2013).
7. Besarnya phytoavailability bagi tanaman padi sangat berkolerasi dengan consentrasi
Cr itu sendiri di dalam tanah (Xiao et al, 2013).
9
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
8. Ragi candida tropicalis sanggup menurunkan Cr di dalam tanah dan membatasi
toksisitas logam Cr tersebut terhadap bibit tanaman semanggi (Bahafid et al, 2013).
9. Kenaikan pH tanah dari 5,5 ke 7,7 secara nyata berpengaruh terhadap penurunan
konsentrasi Cd pada tanaman semanggi (Clover), selada (lettuce), wortel (carrot),
sejenis gandum (ryegrass) dan gamdum (Wheat), (Gray at al, 2010).
10. Reaksi tanah (pH) merupakan suatu alat yang sangat dapat diandalkan untuk menata
atau mengatur konsentrasi Cd yang diserap oleh beberapa jenis tanaman pada tingkat
pengujian rumahkaca (Gray at al, 2010).
11. Birnessite 10 g kg-1 soil dry weight (DW)
mampu menghasilkan penurunan
maksimum konsentrasi Zn dapat ekstrak dari tanah yang tercontaminasi (Michel et al,
2000).
12. Beringite memberi hasil yang hampir sama tetapi dengan taraf aplikasi yang lebih
tinggi yaitu 50 g kg-1 soil dry weight (DW) (Michel et al, 2000).
13. Perlakuan birnessite dan beringite adalah merupakan yang paling efektiv untuk
menurunkan assimilasi Zn untuk tanaman dwarf bean, dengan kenyataan yang
demikian ini tentunya juga bagi penurunan phytotoxicity (Michel et al, 2000).
14. Untuk perlakuan birnessite, ketersediaan Zn untuk bagian atas tanaman ryegrass ada
peningkatan bahkan pada pemanenan ketiga konsentrasi ini mencapai tingkat Zn
seperti taraf pada tanah terkontaminasi yang tidak mendapat perlakuan (Michel et al,
2000).
Kesimpulan Hasil Ringkasan Informasi Penelitian.
Dari seluruh hasil penelitian yang dirangkum dalam tulisan ini penulis
mencoba membuat beberapa poin kesimpulan yang perlu diwaspadai antara lain:
1. Kenyataan bahwa berbagai tanaman pangan merupakan tanaman yang juga dapat
digunakan dalam mengontrol peredaran logam berat dalam tanah yang tercemar,
maka atas dasar kenyataan tersebut peran Karantina dan Badan pemeriksaan
bahan pangan import lainnya adalah sangat penting dan merupakan keharusan
sebelum bahan pangan import tersebut masuk ke pasar konsumen.
10
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
2. Perlunya pemerikasaan bahan import yang berupa pakan ternak darat maupun
perikanan bahkan terhadap bahan pupuk tanaman yang diaplikasikan dalam
bidang pertanian baik melalui tanah maupun yang langsung terhadap tanaman,
mengingat adanya proses BIOMAGNIFICATION yang pada akhirnya berakibat
fatal. Jadi harus ada kepastian terhadap bahan-bahan tersebut bebas dari logam
berat.
3. Atas dasar kenyataan ini tersirat bahwa para ahli dalam bidang pertanian
mempunyai lingkungan kerja baru diluar bidang pertanian itu sendiri yaitu melalui
penerapan keahliannya dalam mengatasi pencemaran lingkungan tanah oleh
logam berat yang sering timbul akibat dampak kegiatan industri (yang bersifat
lokal) maupun penggunaan hasil industri itu sendiri (yang sangat tersebar luas).
Daftar Pustaka
Arshad, M. Murtaza, Ghulam, A. Ali, M. Shafiq, M. Dumat, Camille, Ahmed and Niaz.
2011. Wheat growth and phytoavailability of copper and zinc as affected by soil
texture in saline-sodic conditions. Pakistan Journal of Botany, vol.43 (no. 5).
pp.2433-2439. ISSN 2070-3368.
Bahafid, W, T. Joutey, H. Sayel, I. Boularab and N. Ghachtouli . 2013. Bioaugmentation of
chromium-polluted soil microcosms with Candida tropicalis diminishes
phytoavailable chromium; Microbial Biotechnology Laboratory, Faculty of Sciences
and Technology, Sidi Mohammed Ben Abdellah University, Fez, Morocco.
Bravin, M, E. Doelsch and P. Hinsinger. 1013. Rhizosphere–a suitable scale for assessing
the phytoavailability of trace elements; Google.
Gerard , E, G. Echevarria, T. Sterckeman and J. L. Morell. ----. Phytoavailability of
Cadmium in Soils as Assessed by Isotopic Methods; 1Laboratoire Sols et
Environnement ENSAIA-INRA, 2 av. de la Forêt de Haye, F-54505 Vandoeuvreles-Nancy; 2Laboratoire d'Analyses des Sols, INRA, 273, rue de Cambrai, F-62000
Arras (gerarde@ensaia.u-nancy.fr).
Gray, C.W, R.G. Mclaren, A.H.C. Roberts dan L. M. Condron. 2010. Effect of soil pH on
cadmium phytoavailability in some New Zealand soils; pages 169-179; Published
online: 22 Mar 2010.
Ji L. Z. 2013. Systems Biology for Environmental Sustainability; China-US Joint Workshop.
11
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
Michel, J. M, A. Manceau, J. Vangronsveld, H. Clijsters, and B. Mocquot. 2000. Capacity
of soil amendments in lowering the phytoavailability of sludge-borne zinc; aINRA
Agronomy Unit, Bordeaux-Aquitaine Research Centre, BP 81, 33883 Villenave
d'Ornon Cedex, France; bEnvironmental Geochemistry Group, LGITIRIGM,University of Grenoble and CNRS, BP 53X, 38041 Grenoble Cedex 9,
France; cLimburgs Universitair Centrum, Department SBG, Universitaire Campus,
Building D, 3590 Diepenbeek, Belgium.
Sahar Hanafiah, A, T. Sabrina, dan H. Guchi. 2009. Biologi dan Ekologi Tanah; Program
Agroekoteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara.
Wang, X.P, X.Q Shan, S.Z Zhang, and B. Wen. ----. A model for evaluation of the
phytoavailability of trace elements to vegetables under the field conditions; Research
Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, P.O. Box
2871, Beijing 100085, China.
Xiao, W, X. Yang, Z. He, M.T. Rafiq, D. Hou and T. Li. 2013. Model for Evaluation of the
Phytoavailability of Chromium (Cr) to Rice (Oryza sativa L.) in Representative
Chinese Soils; American Chemical Society.
Xing, W, Y. Luo, L. Wu, J. Song, and P. Christie. ----. Accumulation and
phytoavailability of benzo[a]pyrene in an acid sandy soil; google; Purchase on
Springer.com.
12
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
BERAT DALAM TANAH BERMASALAH
Oleh:
Nama: Parlindungan Lumbanraja
NIM: 138104002
PROGRAM S-3
SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
1
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS
LOGAM BERAT
DALAM TANAH BERMASALAH
Pendahuluan
Peradaban atau budaya industri telah memberikan kesejahteraan sosial yang sangat
luarbiasa bagi kesejahteraan manusia mulai dari abat 19 hingga abat 20. Namun, perlu
disadari pula bahwa sederetan masalah lingkunganpun muncul sebagai akibat atau dampak
dari kegiatan industri tersebut, diantaranya adalah kekurangan energi, polusi air dan
degradasi ekosistem. Meskipun demikian proses indstrialisasi modern tersebut meningkat
dengan laju yang sangat tinggi pula menghabiskan sumberdaya fosil dan mengorbankan atau
menghancurkan pelayanan penyelamatan atau penjagaan lingkungan untuk menuju suatu
pembangunan masyarakat manusia yang sustainable berkesinambungan.
Satu syarat kunci untuk pembangunan yang sustaiable itu sendiri adalah pola
pemanfaatan sumberdaya pendukung dalam hal ini lingkungan atau ekosistem bumi ini
dimana kita hidup. Diperlukan suatu pola pelayanan kita terhadap ekosistem bumi ini dengan
satu kesadaran bahwa ekosistem bumi inilah satu-satunya pondasi dari seluruh kegiatan
aktivitas ekonomi bagi kesejahteraan umat manusia. Perlu diketahui bahwa ada beberapa
negara yang sangat-sangat konsumtiv dalam menghabiskan energi secara global di bumi ini
yang diantaranya adalah Amerika dan China. Kedua negara
ini termasuk yang memicu
konsumsi energi yang berlebihan, kekurangan air, pola perubahan pemanfaatan lahan,
mendorong penggunaan pupuk kimia, dan meningkatkan emisi gas rumah kaca. Sehingga
kedua negara di atas secara strategis berkaitan dengan tantangan terjadinya perubahan iklim
global, pencemaran lingkungan, kenyamanan pangan, dan pembangunan yang sustainable (Ji,
2013)
Atas kenyataan tersebut sudah seharusnyalah kedua negara tersebut harus berbagi
tanggungjawab dalam pengembangan strategi yang efektiv yang dengan protokol praktis
untuk mendapatkan solusi terbaik dalam penanganan atau pemecahan terhadap permasalahan
2
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
lingkungan yang timbul dalam mendapatkan produksi yang dihasilkan melalui pemanfaatan
sumberdaya ekosistem yang terbatas maupun sumberdaya energi yang ada. Lebih dari apa
yang telah pernah ada sebelumnya, setiap
negara yang selama ini mempergunakan
ekosistemnya seperti kedua negara contoh yang disebutkan sebelumnya, maka perlu ada
berubah dalam cara pandang mereka pada segala lini dan turut bergabung dalam satu agenda
yang menguntungkan bumi atau dunian secara keseluruhan, jadi bukan hanya menurut
keinginan dalam batas negara saja.
Atas dasar kesadaran yang sungguh akan adanya batas daya dukung dari lingkungan,
teknologi secara biologi (biological technology) berkembang dengan sangat cepat dalam
menangani masalah polusi lingkungan yang timbul bahkan dalam beberapa hal sanggup
meniadakan masalah itu sendiri dengan memproduksi energi terbaharui (renewable energy).
Sistem biologi dapat menolong manusia dalam penyelamatan lingkungan bumi melalui
pemahaman kita
atas mekanisme yang terbangun dalam interaksi antara mikrobia dan
lingkungan itu sendiri. Sehingga dengan pemahaman mekanisme tersebut diharapkan akan
dapat menolong dalam meningkatkan atau mengembangkan efisiensi remediasi atau
penyehatan lingkungan dan dalam menghasilkan bioenergi itu sendiri. Juga, perlu
pemahaman bahwa sebenarnya sistem biologi itu sendiri sanggup menyediakan pendekatan
biologi sintetik (Syntetic Biology Approaches) untuk merekayasa atau bahkan membangun
komunitas mikrobia yang fungsional untuk menjaga dan mempertahankan lingkungan tetap
dalam kondisi yang sustainable atau berkelanjuta.
Selain hal di atas dengan adanya kerusakan lingkungan akibat dari pencemaran yang
muncul sebagai akibat dari kegiatan industri, kita harus berusaha menyehatkan kembali
(remediasi) lingkungan yang sudah tercemar tersebut. Atas dasar kenyataan di atas tentunya
usaha yang harus dilakukan adalah menyehatkan tanah yang tercemar tersebut baik secara
kimia, fisika dan biologi. Tentunya yang paling bersih dan aman adalah cara biologi yaitu
dengan menggunakan organisma hidup yang dikenal dengan istilah bioremediasi (Sahar
Hanafiah et al, 2009) menyatakan bahwa secara umum teknik dasar yang biasa digunakan
dalam proses bioremediasi adalah sebagai berikut: 1. Stimulasi aktivitas mikrobia native
dalam tanah, 2. Inokulasi mikrobia, 3. Penggunaan enzim, 4. Penmggunaan tanaman
(phytoremediation), dan 5. Penggunaan mikrobia dan tanaman.
3
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
Sebelum sampai kepada proses remediasi, tentunya kita perlu mengetahui bagaimana
phytoavailability dari berbagai logam atau unsur-unsur polutan tersebut. Untuk itu dalam
presentasi ini dicoba menginformasikan berbagai hasil penelitian yang ada tentang
phytoavailability berbagai unsur pada berbagai macam tanah dan teksturnya serta pada
berbagai jenis tanaman. Fitoavailabilitas merupakan suatu proses pengontrolan transfer atau
perpindahan unsur-unsur mikro dari dalam tanah ke dalam tanaman (Xing et al, ----).
Tumbuhan adalah kunci utaman penyusun dari suatu agroekosistem, jadi adalah sangat
esensial untuk mempelajari transfer (phytoavailability) elemen mikro (trace elements/TE)
pada tanah pertanian tercontaminasi. Tanah bermasalah dalam hal ini adalah dibatasi pada
tanah-tanah yang tercemar oleh logam berat baik yang merupakan unsur mikro bagi tanaman
bahkan yang mungkin jelas-jelas merupakan unsur beracun. Beberapa unsur elemen mikro
seperti arsenik (As) dan lain sebagainya dapat berakumulasi di dalam tanaman, yang pada
akhirnya dapat berentetan dengan risiko pencemaran rantai makanan (Bravin et al, 2013).
Beberapa jenis polutan yang hasil penelitiannya dikutip dalam bahan presentasi
ini adalah tentang:
1.
Fitoavailabilitas Benzo[a]pyrene (B[a]P) bagi tanaman sejenis gandum (Lolium
perenne L.) (Xing et al, ----).
2.
Fitoavailabilitas Cu dan Zn
bagi tanaman gandum ( Triticum aestivum L.)
(Arshad et al, 2011).
3.
Fitoavailabilitas Arsenic (As) dan Tembaga (Cu) pada zona perakaran padi
(Oryza sativa L.) (Bravin et al, 2013).
4.
Fitoavailabilitas Chromium (Cr) pada tanaman padi (Oryza sativa L.) (Xiao et al,
2013).
5.
Fitoavailabilitas Cromium (Cr) dengan inokulasi ragi (yeast) tanaman semanggi
(clover) (Bahafid et al, 2013).
6.
Pengaruh kenaikan pH tanah dari 5,5 ke 7,7 terhadap penurunan konsentrasi Cd
pada tanaman semanggi (Clover), selada (lettuce), wortel (carrot), sejenis gandum
(ryegrass) dan gamdum (Wheat) (Gray at al, 2010).
4
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
7.
Pengaruh berbagai
seperti Zn bagi
bahan inorganik terhadap phytoavailabilitas logam berat
tanaman dwarf bean
(Phaseolus vulgaris L.) dan ryegrass
(Lolium multiflorum) (Michel et al, 2000).
Berbagai Fakta Hasil Penelitian
Dari
penelitian
tentang
pengaruh
benzo[a]pyrene
(B[a]P)
terhadap
pertumbuhan sejenis gandum (Lolium perenne L.) oleh Xing et al (----). diperolah
bahwa akumulasin bahan ini pada tanaman dan penghilangan unsur tersebut dari dalam
tanah merah berpasir (Hapli-Udic Argosol) yang dilakukan dalam suatu percobaan pot,
setelah membiarkan tanaman tumbuh selama 61 hari pada tanah yang diberikan B[a]P
pada taraf 0, 12.5, 25 dan 50 mg kg−1 , dan dalan percobaan ini pot kontrol tanpa
tanaman juga dibuat. Meskipun dilakukan ekstraksi bahan B[a]P dapat ekstrak dari
tanah, biomassa bagian atas tanaman dan bagian akar tanaman, tetapi yang menjadi
bahan pengamatan hanyalah konsentrasi bahan tersebut pada bagian atas dan akar
tanaman. Dari hasil pengamatan diperoleh bahwa pada biomassa tanaman gandum
konsentrasi bahan tersebut meningkat dengan peningkatan taraf pemberian bahan
tersebut. Konsentrasi bahan pada akar tanaman berkorelasi secara langsung dengan
penambahan konsentrasi dari bahan tersebut secara signifikan tetapi hal ini tidaklah
terjadi terhadap konsentrasi
Konsentrasi bahan B[a]P
B[a]P
pada bagian atas tanaman gandum tersebut.
dapat ekstrak pada tanah yang ditanami adalah nyata lebih
rendah dibandingkan dengan konsentrasinya pada tanah kontrol yang tidak ditanami
pada taraf aplikasi 50 mg B[a]P kg−1. Hal ini menggambarkan bahwa tanaman jenis
gandum ini dapat membantu dalam menghilangkan B[a]P dari dalam tanah pada taraf
konsentrasi 50 mg B[a]P kg−1 meskipun bagaimana mekanisme proses tersebut belum
dimengerti (Xing et al, ----).
Mengetahui kenyataan bahwa kondisi tanah salin sodik sendiri sudah
mengakibatkan kondisi ketersediaan nutrisi bagi tanaman tidak berjalan sebagaimana
mestinya dan akan mengakibatkan terganggunya pertumbuhan tanaman. Untuk tujuan
menguji bagaimana pengaruh tersebut telah dilakukan suatu percobaan dalam pot untuk
mengetahui bagaimana pengaruh Cu dan Zn terhadap pertumbuhan gandum (Triticum
aestivum L.) dan bagaimana fitoavailabilitas dari unsur ini pada tanah salin sodik
5
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
dengan tiga tekstur tanah yaitu yang terdiri dari sandy loam (SL), sandy clay loam
(SCL) dan clay (C)] dengan EC 8.63, 8.80, 8.98 dS m–1 and SAR 21.66, 23.48, 24.84
(mmol L–1) berturut-turut. Ada tujuh perlakuan meliputi Cu (4, 6 dan 8 mg kg–1) dan
level Zn (4, 6 dan 8 mg kg–1) yang diaplikasikan secara terpisah berikut dengan satu
perlakuan kontrol. Dari hasil pengamatan hasil percobaan
yang telah dilakukan
tersebut diperoleh bahwa berat kering hasil (jerami + biji) dari gandum tersebut
meningkat hingga 35,2% dengan perlakuan Cu dan dengan perlakuan Zn peningkatan
terjadi hingga 31,2% dibandingkan dengan kontol. Diperoleh juga bahwa ada pengaruh
yang sangat besar dari tekstur tanah. Terjadi penurunan berat kering tanaman dengan
semakin meningkatnya kadar liat tanah, dalam hal ini penurunan berat kering hasil pada
tanah dengan tekstur Sandy Clay Loam (SCL) sampai pada 39,2 % dan pada tanah
dengan tekstur Clay (C) penurunan berat kering tanaman hingga 62,7 % yang
dibandingkan terhadap tanah bertekstur Sandy Loam (SL). Peningkatan aplikasi Cu
meningkatkan konsentrasi unsur tersebut pada kedua bagian tanaman, yaitu baik pada
jeraminya maupun biji hingga 2,46 dan 2,20 mg/kg berat kering bahan berturut-turut
dibandingkan
terhadap
kontrol.
Demikian
juga
aplikasi
Zn
menignkatkan
konsentrasinya juga pada kedua bagian tanaman yang diamati yaitu jerami dan biji
hingga 29,97 dan 29,40 mg/kg berat kering masing-masing bahan secara berturut
dibandingkan terhadap kontrol.Aplikasi Cu dengan nyata meningkatkan konsentrasi Zn
pada tanaman gandum (Arshad et al, 2011).
Unsur atau elemen mikro lainnya seperti Tembaga (Cu) adalah merupakan suatu
unsur yang bersifat meracuni tanaman (phytotoxic) dan mempengaruhi produksi
tanaman. Suatu tim peneliti telah melakukan pengujian terhadap keadaan ini dengan
fokus atau konsentrasi penelitian dilakukan pada zona perakaran tanaman atau
rhizosphere. Mereka menjelaskan bahwa lingkungan tanah yang mereka uji atau yang
digunakan dalam percoban mereka adalah lapisan tipis tanah (mulai dari beberapa
mikrometer hingga ketebalan bebeapa millimeter dari perakaran tanaman) atau dengan
batasan mereka ini yang mereka anggap masih bersentuhan dengan perakaran sampai
kepada lapisan
yang masih terpengaruh oleh sifat physicochemical aktivitas akar
tanaman tersebut. Meskipun idealnya rhizospher dipelajari dengan cara in situ dengan
cara mengumpulkan tanah yang bersentuhan dengan akar tanaman, tetapi dalam
6
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
percobaan uji laboratorium, percobaan uji rhizotest ini yang didasari pada pemisahan
tanah dari akar tumbuhan, dapat bermanfaat untuk digunakan untuk analisis yang lebih
dalam
untuk
mengetahui
bagaimana
dampak
rhyzospher
terhadap
proses
phytoavailability dari elemen mikro sebagaimana diutarakan oleh (Bravin et al, 2013).
Untuk sawah irigasi ketersediaan As yang tinggi didorong oleh air irigasi yang
penggenangan lahan padi sawah tersebut yang memperbesar risiko phytoavailabelitas
As. Namun demikian kondisi tanah yang reduktiv ini tanaman padi menyukai
pembentukan matriks besioxyhydroxides pada permukaan akar tanaman, yang bersifat
memisahkan As pada daerah rhyzosfer dan dengan demikian akan menurunkan tingkat
phytoavailabilitas As tersebut. Sebaliknya, pada tanah berkapur, exudat akar yang
dikeluarkan oleh akar tanaman ke dalam rhizosphere mempertajam atau memperburuk
Phytoavailabilitas Cu, dengan demikian memicu keracunan tanaman atau yang dikenal
dengan istilah phytotoxicity. Kedua kejadian ini mendorong atau mendukung terhadap
pentingnya melakukan
penelitian
yang berfokus pada rhizospher dalam menguji
phytoavailability elemen mikro (Bravin et al, 2013).
Atas dasar ekologi manusia, pencemaran lingkungan oleh chromium (Cr) pada
tanah akan menimbulkan ancaman besar terhadap kesehatan manusia melalui rantai
makanan.
Adalah
merupakan
suatu
hal
yang mendesak
untuk
memahami
phytoavailability dari Cr bagi padi (Oryza sativa L.) karena sebagaimana diketahui
bahwa bahan ini merupakan tanaman yang menjadi sumber bahan makanan utama bagi
sebagian besar populasi manusia di atas bumi ini (Xiao et al, 2013). Dari hasil
percobaan yang dilakukan di China memperlihatkan bahwa besarnya phytoavailability
bagi tanaman padi sangat berkolerasi dengan konsentrasi Cr itu sendiri di dalam tanah
sebagimana diutarakan oleh Xiao et al (2013).
Bioaugmentasi dari tanah tercemar Cr dengan inokulasi ragi (yeast) baik dalam
kondisi hidup maupun
phytoavailable
biomassa bahan mati terbukti mampu menurunkan
dari Cr tanah, dan memperbaiki pertumbuhan tanaman semanggi
(clover). Bukti ini memberikan manfaat yang sangat besar bagi bioremediasi dari
tanah tercemar Cr. Dari hasil studi diperoleh bahwa Cr didapati pada bagian sitoplasma
maupun bagian membran. Terbukti juga bahwa baik dalam kondisi mati maupun hidup
biomassa dari Candida tropicalis sanggup menurunkan Cr di dalam tanah dan
7
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
membatasi toksisitas logam tersebut terhadap bibit tanaman semanggi. Kegunaan
penelitian ini adalah sebagai dokumen yang menginformasikan bahwa ragi mati dapat
membatasi
phytoavailability dari unsur Cr yang terkandung pada suatu tanah
sebagaimana diutarakan Bahafid et al (2013).
Untuk mengetahi bagaimana pengaruh pH tanah terhadap konsentrasi Cadmium
(Cd) pada tanaman telah dilakukan percobaan rumah kaca terhadap beberapa jenis
tanaman oleh Gray at al (2010). Hasil studi tersebut menunjukkan secara umum ada
pengaruh kenaikan pH tanah dari 5,5 ke 7,7 secara nyata berpengaruh terhadap
penurunan konsentrasi Cd pada tanaman semanggi (Clover), selada (lettuce), wortel
(carrot), sejenis gandum (ryegrass) dan gamdum (Wheat), mereka juga menegaskan
bahwa pengaruh tersebut meski nyata tetapi tetap ada variasi pengaruhnya bagi spesies
tanaman yang berbeda dan perbedaan tersebut turut dipengaruhi oleh jenis tanah
sebagaimana diutarakan oleh Gray at al (2010). Mereka sampai kepada suatu
kesimpulan bahwa pH merupakan suatu alat yang sangat dapat diandalkan untuk
menata atau mengatur konsentrasi Cd yang diserap oleh tanaman, namun mereka
menyarankan mengingat penelitian ini dilakukan pada rumahkaca maka
perlu
pengujian kesimpulan tersebut pada tingkat lapangan (Gray at al, 2010).
Satu cara untuk menurunkan phytoavailability dari suatu bahan metal berlebih
dalam tanah seperti Zn adalah dengan penambahan bahan amandement seperti
pemberian berbagai bahan inorganik. Untuk mengetahui efektivitas berbagai bahan
inorganik seperti basic slags, magnetite, maghemite, hematite, birnessite, hydrous
manganese oxide, steel shots, dan beringite, terlah dievaluasi dalam suatu percobaan
pot dengan menggunakan tanah bertekstur pasir kasar yang dikontaminasi dengan
limbah yang mengandung Zn. Zn dapat ekstrak dan Zn phytoavailability dianalisis
dengan menggunakan ekstraksi tunggal sampel tanah dengan menggunakan CaNO3 0,1
M. Tanaman sebagai indikator yang digunakan adalah dwarf bean (Phaseolus vulgaris
L.) dan ryegrass (Lolium multiflorum). Uji Phytotoxicitas dilakukan atas dasar
pengujian
aktivitas enzimatis yang berperan pada gangguan metabolisme sebagai
akibat dari kehadiran konsentrasi Zn pada tingkat yang toksik bagi daun primer dari
tanaman dwarf bean (Phaseolus vulgaris L.). Atas dasar dari penambahan taraf yang
diuji ternyata birnessite 10 g kg-1 soil, dry weight (DW)
8
mampu menghasilkan
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
penurunan maksimum konsentrasi Zn dapat ekstrak dari tanah yang tercontaminasi
sebagaimana diutarakan oleh Michel et al (2000). Beringite memberi hasil yang hampir
sama tetapi dengan taraf aplikasi yang lebih tinggi yaitu 50 g kg-1 soil DW. Perlakuan
birnessite dan beringite adalah merupakan yang paling efektiv untuk menurunkan
assimilasi Zn untuk tanaman dwarf bean, dengan kenyataan yang demikian ini
tentunya juga bagi penurunan phytotoxicity. Untuk perlakuan birnessite, ketersidiaan
Zn untuk bagian atas tanaman ryegrass ada peningkatan bahkan pada pemanenan
ketiga konsentrasi ini mencapai tingkat Zn seperti taraf pada tanah terkontaminasi yang
tidak
mendapat
perlakuan
(Michel
et
al,
2000).
Kesimpulan
1. Tanaman
sejenis gandum (Lolium perenne L.)
dapat membantu dalam
menghilangkan B[a]P dari dalam tanah pada taraf konsentrasi 50 mg B[a]P kg−1
namujn bagaimana mekanisme proses tersebut belum dimengerti (Xing et al, ----).
2. Peningkatan aplikasi Cu dan Zn meningkatkan konsentrasi unsur tersebut pada
kedua bagian jerami dan biji gandum (Arshad et al, 2011).
3. Semakin tinggi kadar liat tanah percobaan diperoleh bahwa berat kering tanaman
gandum menurun pada tanah salin sodik yang diberikan perlakuan Cu dan Zn (Arshad
et al, 2011).
4. Aplikasi Cu dengan nyata meningkatkan konsentrasi Zn pada tanaman gandum
(Arshad et al, 2011).
5. Pada tanah sawah beririgasi pembentukan kompleks besioxyhydroxides pada
permukaan akar tanaman yang bersifat memisahkan As, dengan demikian akan
mnurunkan tingkat phytoavailabilitas As (Bravin et al, 2013).
6. Sebaliknya, pada tanah berkapur, exudat akar yang dikeluarkan oleh akar tanaman ke
dalam rhizosphere mempertajam atau memperburuk Phytoavailabilitas Cu, dengan
demikian memicu keracunan tanaman atau yang dikenal dengan istilah phytotoxicity
(Bravin et al, 2013).
7. Besarnya phytoavailability bagi tanaman padi sangat berkolerasi dengan consentrasi
Cr itu sendiri di dalam tanah (Xiao et al, 2013).
9
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
8. Ragi candida tropicalis sanggup menurunkan Cr di dalam tanah dan membatasi
toksisitas logam Cr tersebut terhadap bibit tanaman semanggi (Bahafid et al, 2013).
9. Kenaikan pH tanah dari 5,5 ke 7,7 secara nyata berpengaruh terhadap penurunan
konsentrasi Cd pada tanaman semanggi (Clover), selada (lettuce), wortel (carrot),
sejenis gandum (ryegrass) dan gamdum (Wheat), (Gray at al, 2010).
10. Reaksi tanah (pH) merupakan suatu alat yang sangat dapat diandalkan untuk menata
atau mengatur konsentrasi Cd yang diserap oleh beberapa jenis tanaman pada tingkat
pengujian rumahkaca (Gray at al, 2010).
11. Birnessite 10 g kg-1 soil dry weight (DW)
mampu menghasilkan penurunan
maksimum konsentrasi Zn dapat ekstrak dari tanah yang tercontaminasi (Michel et al,
2000).
12. Beringite memberi hasil yang hampir sama tetapi dengan taraf aplikasi yang lebih
tinggi yaitu 50 g kg-1 soil dry weight (DW) (Michel et al, 2000).
13. Perlakuan birnessite dan beringite adalah merupakan yang paling efektiv untuk
menurunkan assimilasi Zn untuk tanaman dwarf bean, dengan kenyataan yang
demikian ini tentunya juga bagi penurunan phytotoxicity (Michel et al, 2000).
14. Untuk perlakuan birnessite, ketersediaan Zn untuk bagian atas tanaman ryegrass ada
peningkatan bahkan pada pemanenan ketiga konsentrasi ini mencapai tingkat Zn
seperti taraf pada tanah terkontaminasi yang tidak mendapat perlakuan (Michel et al,
2000).
Kesimpulan Hasil Ringkasan Informasi Penelitian.
Dari seluruh hasil penelitian yang dirangkum dalam tulisan ini penulis
mencoba membuat beberapa poin kesimpulan yang perlu diwaspadai antara lain:
1. Kenyataan bahwa berbagai tanaman pangan merupakan tanaman yang juga dapat
digunakan dalam mengontrol peredaran logam berat dalam tanah yang tercemar,
maka atas dasar kenyataan tersebut peran Karantina dan Badan pemeriksaan
bahan pangan import lainnya adalah sangat penting dan merupakan keharusan
sebelum bahan pangan import tersebut masuk ke pasar konsumen.
10
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
2. Perlunya pemerikasaan bahan import yang berupa pakan ternak darat maupun
perikanan bahkan terhadap bahan pupuk tanaman yang diaplikasikan dalam
bidang pertanian baik melalui tanah maupun yang langsung terhadap tanaman,
mengingat adanya proses BIOMAGNIFICATION yang pada akhirnya berakibat
fatal. Jadi harus ada kepastian terhadap bahan-bahan tersebut bebas dari logam
berat.
3. Atas dasar kenyataan ini tersirat bahwa para ahli dalam bidang pertanian
mempunyai lingkungan kerja baru diluar bidang pertanian itu sendiri yaitu melalui
penerapan keahliannya dalam mengatasi pencemaran lingkungan tanah oleh
logam berat yang sering timbul akibat dampak kegiatan industri (yang bersifat
lokal) maupun penggunaan hasil industri itu sendiri (yang sangat tersebar luas).
Daftar Pustaka
Arshad, M. Murtaza, Ghulam, A. Ali, M. Shafiq, M. Dumat, Camille, Ahmed and Niaz.
2011. Wheat growth and phytoavailability of copper and zinc as affected by soil
texture in saline-sodic conditions. Pakistan Journal of Botany, vol.43 (no. 5).
pp.2433-2439. ISSN 2070-3368.
Bahafid, W, T. Joutey, H. Sayel, I. Boularab and N. Ghachtouli . 2013. Bioaugmentation of
chromium-polluted soil microcosms with Candida tropicalis diminishes
phytoavailable chromium; Microbial Biotechnology Laboratory, Faculty of Sciences
and Technology, Sidi Mohammed Ben Abdellah University, Fez, Morocco.
Bravin, M, E. Doelsch and P. Hinsinger. 1013. Rhizosphere–a suitable scale for assessing
the phytoavailability of trace elements; Google.
Gerard , E, G. Echevarria, T. Sterckeman and J. L. Morell. ----. Phytoavailability of
Cadmium in Soils as Assessed by Isotopic Methods; 1Laboratoire Sols et
Environnement ENSAIA-INRA, 2 av. de la Forêt de Haye, F-54505 Vandoeuvreles-Nancy; 2Laboratoire d'Analyses des Sols, INRA, 273, rue de Cambrai, F-62000
Arras (gerarde@ensaia.u-nancy.fr).
Gray, C.W, R.G. Mclaren, A.H.C. Roberts dan L. M. Condron. 2010. Effect of soil pH on
cadmium phytoavailability in some New Zealand soils; pages 169-179; Published
online: 22 Mar 2010.
Ji L. Z. 2013. Systems Biology for Environmental Sustainability; China-US Joint Workshop.
11
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.
Michel, J. M, A. Manceau, J. Vangronsveld, H. Clijsters, and B. Mocquot. 2000. Capacity
of soil amendments in lowering the phytoavailability of sludge-borne zinc; aINRA
Agronomy Unit, Bordeaux-Aquitaine Research Centre, BP 81, 33883 Villenave
d'Ornon Cedex, France; bEnvironmental Geochemistry Group, LGITIRIGM,University of Grenoble and CNRS, BP 53X, 38041 Grenoble Cedex 9,
France; cLimburgs Universitair Centrum, Department SBG, Universitaire Campus,
Building D, 3590 Diepenbeek, Belgium.
Sahar Hanafiah, A, T. Sabrina, dan H. Guchi. 2009. Biologi dan Ekologi Tanah; Program
Agroekoteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara.
Wang, X.P, X.Q Shan, S.Z Zhang, and B. Wen. ----. A model for evaluation of the
phytoavailability of trace elements to vegetables under the field conditions; Research
Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, P.O. Box
2871, Beijing 100085, China.
Xiao, W, X. Yang, Z. He, M.T. Rafiq, D. Hou and T. Li. 2013. Model for Evaluation of the
Phytoavailability of Chromium (Cr) to Rice (Oryza sativa L.) in Representative
Chinese Soils; American Chemical Society.
Xing, W, Y. Luo, L. Wu, J. Song, and P. Christie. ----. Accumulation and
phytoavailability of benzo[a]pyrene in an acid sandy soil; google; Purchase on
Springer.com.
12
TUGAS PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI (AGR-662), Dosen:Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S.
FITOAVAILABILITAS DAN EKSTRAKTABILITAS LOGAM BERAT DALAM TANAH BERMASALAH; Oleh: Parlindungan Lumbanraja;
NIM: 138104002; PROGRAM S-3; SEKOLAH PASCASARJANA,UNIVERSITAS SUMATERA UTARA. 2013.