Pengaruh Biomassa Azolla terhadap Status Logam Berat Timbal (Pb) pada Tanah
PENGARUH BIOMASSA AZOLLA TERHADAP STATUS LOGAM BERAT TIMBAL (Pb) PADA TANAH
SKRIPSI
Oleh : MUHAMMAD ABROR
080303061
PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2013
ii
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH BIOMASSA AZOLLA TERHADAP STATUS LOGAM BERAT TIMBAL (Pb) PADA TANAH
SKRIPSI
Oleh : MUHAMMAD ABROR 080303061 / ILMU TANAH Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana di Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2013
iii
Universitas Sumatera Utara
Judul Skripsi : Pengaruh biomassa azolla terhadap status logam berat timbal
(Pb) pada tanah
Nama
: Muhammad Abror
NIM : 080303061
Program Studi : Agroekoteknologi
Minat
: Tanah
Disetujui Oleh Komisi Pembimbing
Ir. T. Sabrina, M.Agr. Sc. Ph.D. Ketua
Benny Hidayat, SP. MP. Anggota
Mengetahui,
Ir. T. Sabrina, M.Agr. Sc. Ph.D Ketua Program Studi Agroekoteknologi
Tanggal Lulus:
iv
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pencemaran tanah akibat logam berat semakin banyak terjadi akibat perkembangan industri dan kurangnya pengawasan terhadap polutan. Tanah tidak terlepas pada ancaman ini. Penelitian pengaruh biomassa azolla terhadap status logam berat timbale (Pb) pada tanah bertujuan untuk mengukur kemampuan bimassa azolla tercemar Pb dalam menambahkan maupun mengurangi ketersediaan Pb pada tanah yang dicemari Pb maupun yang tidak dicemari. Penelitian ini menggunakan rancangan acak kelompok faktorial dengan perlakuan yaitu biomassa azolla yang tercemar (0 g, 15 g, dan 30g) dan tanah yang dicemari Pb (0g, 150 ppm, dan 300 ppm). Parameter yang diamati pH H2O, Bahan Organik, Pb Total dan Pb tersedia tanah minggu pertama dan minggu kedua setelah inkubasi. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pemberian biomassa azolla yang terkontaminasi Pb berpotensi menekan cemaran Pb dalam tanah yang tercemar sebesar 5% dan 10% berturut-turut untuk tanah yang dicemari Pb sebanyak 150 ppm dan 300 ppm. Penambahan biomassa azolla yang terkontaminasi Pb tidak berpengaruh terhadap pH maupun dalam meningkatkan bahan organik tanah. Sedangkan pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb ke tanah tidak tercemar justru berpotensi menambah ketersediaan Pb tanah sebesar 75% dan 82% berturut-turut untuk penambahan azolla tercemar Pb 15 g dan 30 g. Pemberian azolla ini meningkatkan kandungan bahan organik tanah namun tidak berpengaruh nyata secara statistik terhadap perubahan pH tanah. Efek dari pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb sejalan dengan waktu akan meningkatkan bahan organic tanah dan menurunkan pH tanah serta ketersediaan Pb didalam tanah. Pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb sebanyak 30 g kedalam tanah yang tercemar mampu menekan ketersediaan Pb didalam tanah sampai dua minggu setelah aplikasi.
Kata Kunci : Biomassa Azolla, Tanah tercemat Pb dan Timbal (Pb)
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Medan pada tanggal 7 Desember 1990 dari ayah Kasman Lubis dan ibu Siti Hafsah. Penulis merupaka putra kedua dari empat bersaudara.
Pada tahun 2008 penulis lulus dari SMA Negeri 7, Medan dan pada tahun yang sama masuk ke Fakultas Pertanian USU melalui jalur ujian tertulis Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri. Penulis memilih Program Studi Ilmu Tanah yang sekarang berbaur menjadi Program Studi Agroekoteknologi.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif sebagai anggota Ikatan Mahasiswa Ilmu Tanah, Sebagai asisten praktikum di Laboratorium Biologi Tanah dan Kimia Tanah.
Penulis melaksanakan praktek Kerja Lapangan (PKL) di PTPN III Kebun Tanah Raja, Sei Rampah dari Tanggal 20 Juni sampai 20 Juli 2012.
vi
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala rahmat dan KaruniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “ Pengaruh Biomassa Azolla Terhadap Status Logam Berat Timbal (Pb) Pada Tanah”.
Pada kesempatan ini penulis mengahturkan pernyataan terima kasih sebesar - besarnya kepada kedua orang tua yang telah membesarkan, memelihara dan mendidik penulis selama ini. Penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada Ibu T. Sabrina dan Bapak Benny Hidayat selaku ketua dan anggota komisi pembimbing yang telah membimbing dan memberikan berbagai masukan berharga kepada penulis dari mulai menetapkan judul, melakukan penelitian, sampai pada ujian akhir. Khusus untuk bapak Mukhlis, penulis juga menyampaikan banyak terima kasih atas bantuan dan arahannya kepada saya sehingga dapat menyelesaikan penelitian ini.
Di samping itu, penulis juga mengucapkan terimakasih kepada semua staf pengajar dan pegawai di Program Studi Agroekoteknologi, serta kepada Ardian Syahputra, Ridwandi, Cici Khairunnisa, Putri Juli Artha, Riri Rizki Chairiyah, Zoel Hani I. Hasibuan, Sri Wahyuni, Syahfitra Ibadillah, dan rekanrekan mahasiswa yang tak dapat disebutkan satu per satu disini yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat.
Medan, Januari 2013 Penulis
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Hal
ABSTRAK ...................................................................................................... ii
ABSTRACT...................................................................................................... iii
RIWAYAT HIDUP......................................................................................... iv
KATA PENGANTAR .................................................................................... v
DAFTAR ISI................................................................................................... vi
DAFTAR TABEL........................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... viii
DAFTAR LAMPIRAN................................................................................... ix
PENDAHULUAN
Latar Belakang ................................................................................................ Tujuan Penelitian ............................................................................................ Hipotesis Penelitian......................................................................................... Kegunaan Penelitian........................................................................................
1 2 3 3
TINJAUAN PUSTAKA
Logam Berat Pada Tanah ................................................................................ Timbal .......................................................................................................... Azolla .......................................................................................................... Potensi Azolla Sebagai Biosorbsi Logam Berat .............................................
4 6 9 11
METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian ......................................................................... Bahan dan Alat................................................................................................ Metode Penelitian............................................................................................ Pelaksanaan Penelitian .................................................................................... Parameter yang Diamati..................................................................................
14 14 14 16 18
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil .............................................................................................................. 19 Pembahasan..................................................................................................... 28
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan ..................................................................................................... 33 Saran................................................................................................................ 33
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
No. Hal
1. Kandungan logam berat dalam tanah secara alamiah (μg/g) .................. 5 2. Kandungan unsur kimia Azolla berdasarkan berat kering (%) ............... 10 3. Pengaruh pemberian biomassa azolla yang tercemar dan tanah yang
dicemari Pb terhadap pH tanah pada minggu pertama setelah inkubasi...19 4. Pengaruh pemberian biomassa azolla yang tercemar dan tanah yang
dicemari Pb terhadap pH tanah pada minggu kedua setelah inkubasi ......20 5. Pengaruh pemberian biomassa azolla yang tercemar dan tanah yang
dicemari Pb terhadap Bahan Organik pada minggu pertama setelah inkubasi .....................................................................................................21 6. Pengaruh pemberian biomassa azolla yang tercemar dan tanah yang dicemari Pb terhadap Bahan Organik pada minggu kedua setelah inkubasi .....................................................................................................23 7. Pengaruh pemberian biomassa azolla yangtercemar Pb dan tanah yang dicemari Pb terhadap Pb total tanah setelah inkubasi dua minggu ...........24 8. Pengaruh pemberian biomassa azolla yangtercemar Pb dan tanah yang dicemari Pb terhadap Pb total tanah setelah inkubasi dua minggu ...........26 9. Pengaruh pemberian biomassa azolla dengan tanah yang dicemari Pb terhadap Pb tersedia tanah minggu kedua setelah inkubasi ......................28
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
No. Hal 1. Interaksi pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb dan pencemaran Pb
pada tanah terhadap bahan organik tanah.......................................................22 2. Interaksi pemberian biomassa azolla dengan tanah yang dicemari Pb
terhadap Pb total tanah ............................................................................... 25 3. Interaksi pemberian biomassa azolla dengan tanah yang dicemari Pb
terhadap Pb total tanah ............................................................................... 27
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
No. Hal
1. Hasil pengukuran pH tanah satu minggu setelah inkubasi .......................33 2. Sidik ragam pengukuran pH tanah satu minggu setelah inkubasi.............33 3. Hasil pengukuran pH tanah dua minggu setelah inkubasi ........................34 4. Sidik ragam pengukuran pH tanah dua minggu setelah inkubasi .............34 5. Hasil pengukuran bahan organik tanah satu minggu setelah inkubasi......35 6. Sidik ragam pengukuran bahan organik tanah satu minggu setelah
inkubasi ................................................................................................... .35 7. Hasil pengukuran bahan organik tanah dua minggu setelah inkubasi ......36 8. Sidik ragam pengukuran bahan organik tanah dua minggu setelah
inkubasi ................................................................................................... .36 9. Hasil pengukuran Pb total tanah dua minggu setelah inkubasi.................37 10. Sidik ragam pengukuran Pb total tanah dua minggu setelah inkubasi.... .37 11. Hasil pengukuran Pb tersedia tanah satu minggu setelah inkubasi...........38 12. Sidik ragam pengukuran Pb tersedia tanah satu minggu setelah
inkubasi ................................................................................................... .38 13. Hasil pengukuran Pb tersedia tanah dua minggu setelah inkubasi ...........39 14. Sidik ragam pengukuran Pb tersedia tanah dua minggu setelah
inkubasi ................................................................................................... .39
xi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pencemaran tanah akibat logam berat semakin banyak terjadi akibat perkembangan industri dan kurangnya pengawasan terhadap polutan. Tanah tidak terlepas pada ancaman ini. Penelitian pengaruh biomassa azolla terhadap status logam berat timbale (Pb) pada tanah bertujuan untuk mengukur kemampuan bimassa azolla tercemar Pb dalam menambahkan maupun mengurangi ketersediaan Pb pada tanah yang dicemari Pb maupun yang tidak dicemari. Penelitian ini menggunakan rancangan acak kelompok faktorial dengan perlakuan yaitu biomassa azolla yang tercemar (0 g, 15 g, dan 30g) dan tanah yang dicemari Pb (0g, 150 ppm, dan 300 ppm). Parameter yang diamati pH H2O, Bahan Organik, Pb Total dan Pb tersedia tanah minggu pertama dan minggu kedua setelah inkubasi. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pemberian biomassa azolla yang terkontaminasi Pb berpotensi menekan cemaran Pb dalam tanah yang tercemar sebesar 5% dan 10% berturut-turut untuk tanah yang dicemari Pb sebanyak 150 ppm dan 300 ppm. Penambahan biomassa azolla yang terkontaminasi Pb tidak berpengaruh terhadap pH maupun dalam meningkatkan bahan organik tanah. Sedangkan pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb ke tanah tidak tercemar justru berpotensi menambah ketersediaan Pb tanah sebesar 75% dan 82% berturut-turut untuk penambahan azolla tercemar Pb 15 g dan 30 g. Pemberian azolla ini meningkatkan kandungan bahan organik tanah namun tidak berpengaruh nyata secara statistik terhadap perubahan pH tanah. Efek dari pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb sejalan dengan waktu akan meningkatkan bahan organic tanah dan menurunkan pH tanah serta ketersediaan Pb didalam tanah. Pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb sebanyak 30 g kedalam tanah yang tercemar mampu menekan ketersediaan Pb didalam tanah sampai dua minggu setelah aplikasi.
Kata Kunci : Biomassa Azolla, Tanah tercemat Pb dan Timbal (Pb)
v
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
Latar Belakang Dalam memenuhi kebutuhan hidupnya, manusia telah melakukan
eksploitasi terhadap alam dan menyebabkan berbagai dampak negatif berupa kerusakan dan pencemaran lingkungan. Pencemaran merupakan perubahan sifatsifat udara, air, tanah dan makanan yang dapat berpengaruh buruk terhadap kesehatan, kelangsungan hidup atau aktivitas manusia dan organisme hidup lainnya. Penyebab pencemaran tanah biasaya berasal dari hasil pembuangan limbah yang mengandung bahan-bahan anorganik yang sukar terurai dalam tanah seperti plastik, kaca, dan kaleng, dll. Lahan pertanian umumnya menerima paling banyak pencemaran dari atmosfir, batuan, pupuk buatan, pestisida dan limbah industri yang memiliki kandungan logam berat dalam jumlah sedikit, namun jika terus menerus akan terakumulasi kedalam tanah dan berbahaya bagi lingkungan serta makhluk yang hidup didalamnya (Mukhlis dkk., 2011).
Logam berat merupakan penyebab pencemaran terbesar yaitu logam timbal. Timbal banyak dijumpai pada tanah di daerah bekas pertambangan, buangan limbah industri, dan paling banyak berasal dari penggunaan bahan TEL (Tetra Etyl Lead), yang banyak terkandung dalam minyak bumi dan gas alam yang banyak digunakan. Timbal bersifat karsinogenik dan dapat menyebabkan mutasi serta terurai dalam jangka waktu yang lama dengan toksisitas yang tidak berubah (Francis, 1994; dan Notodarmojo, dkk, 2005).
Azolla merupakan tanaman paku air mini yang berukuran 3-4 cm yang hidup di daerah perairan. Tanaman ini dahulunya banyak dimanfaatkan, namun
xii
Universitas Sumatera Utara
akhir-akhir ini sudah tidak digunakan para petani khususnya petani padi di Indonesia. Azolla mampu bersimbiosis dengan Anabaena azollae pemfiksasi N2. Simbiosis ini menyebabkan azolla mempunyai kualitas nutrisi yang baik dan mampu menyediakan unsur N bagi tanah disekitarnya. Azolla segar juga mempunyai kemampuan untuk mengakumulasi logam berat pada tinggi konsentrasi dari media air. Dari sebuah penelitian menyebutkan bahwa azolla dapat menyerap logam berat dan mengakumulasikan logam tersebut kedalam tubuhnya sampai 100 ppm Cd dan Cu serta 1000 ppm Pb (Sela dkk., 1988).
Azolla yang terakumulasi logam berat kemudian akan mati dan biomassa azolla tersebut akan terdekomposisi menjadi bahan organik tanah. Bahan organik tanah akan terdekomposisi menjadi asam yang belum terhumifikasi seperti karbohidrat, asam amino, dan protein. Asam yang telah terhumifikasi seperti asam humat, asam fulfat dan turunan turunan hidroksi benzoatnya. Asam-asam organik tersebut yang berpotensi dalam mengkhelat logam berat (Tan, 1997)
Biomassa azolla yang terakumulasi logam berat kemudian akan terdekomposisi menjadi bahan organik tanah yang berpotensi dalam mengkhelat logam berat dan melepaskan logam berat. Untuk itu perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui kemampuan biomassa azolla dalam menjerap logam berat pada tanah. Tujuan Penelitian
1. Untuk mengukur kemampuan biomassa azolla tercemar logam berat Pb dalam menambahkan Pb total dan tersedia pada tanah yang dicemari logam berat Pb maupun yang tidak tercemar.
xiii
Universitas Sumatera Utara
2. Untuk mengukur pengaruh cemaran logam berat Pb terhadap penambahan Pb didalam tanah.
3. Untuk mengetahui pengaruh interaksi biomassa azolla yang tercemar Pb pada tanah terhadap ketersediaan dan total Pb didalam tanah.
Hipotesis Penelitian 1. Pemberian biomassa azolla yang terakumulasi logam berat Pb tidak memberi pengaruh terhadap status logam berat Pb di dalam tanah. 2. Pemberian biomassa azolla yang terakumulasi logam berat Pb mampu mengurangi konsentrasi logam berat pada tanah yang dicemari logam berat. 3. Pengaruh interaksi biomassa azolla yang tercemar Pb dengan penambahan cemaran Pb pada tanah mampu mengurangi konsentrasi logam berat pada tanah.
Kegunaan Penelitian 1. Sebagai syarat untuk mendapatkan gelar sarjana di Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan. 2. Sebagai bahan informasi bagi pihak yang membutuhkan.
xiv
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
Logam Berat Pada Tanah Perkembangan dan pembangunan di Indonesia yang semakin meningkat
baik dalam bidang pertanian maupun industri akan sejalan dengan penigkatan residu atau hasil samping berupa logam berat. Logam berat yang dihasilkan diantaranya adalah Cd, Hg, Pb, Zn,Cu, Ni dll. Logam berat merupakan unsur logam yang mempunyai massa jenis lebih besar dari 5 g/cm3. Logam berat dari residu pertanian maupun industri biasa dijumpai dalam jumlah yang kecil namun sangat sulit terurai sehingga dalam jangka waaktu tertentu akan terakumulasi dalam tubuh makhluk hidup yang meracuni makhluk hidup (Montazeri et al., 2010).
Logam berat Secara alami sangat banyak terkandung di dalam tanah, terutama tanah yang berasal dari batuan induk tertentu seperti tanah ultramafik (serpentin). Pencemaran logam berat di lahan sekitar penambangan, industri dan pertanian akan sangat meningkatkan kandungan logam berat didalam tanah karena residu maupun akibat tindakan dari kegiatan tersebut akan dibuang ataupun di timbun didalam tanah. Dalam jumlah yang sedikit tanah dapat mengurai logam berat, namun secara terus menerus tanah akan terakumulasi dan tercemar logam berat tersebut (Priyanto dan Joko, 2010).
Pencemaran logam berat saat ini sudah mempengaruhi seluruh ekosistem. Oleh karena itu para peneliti terus mencari cara untuk mengembalikan keseimbangan lingkungan yang telah tercemar diantaranya dengan bioremediasi. Bioremediasi yang sering dilakukan dewasa ini yakni dengan memanfaatkan
xv
Universitas Sumatera Utara
mikroorganisme tanah dan tumbuhan sebagai hiperakumulator. Tumbuhan dikatakan hiperakumulator apabila tanaman tersebut dapat menyerap logam berat yang ada dilapangan dalam jumlah tertentu dan mengakumulasikan logam berat tersebut ke dalam tubuhnya atau di sekitar perakaran tanaman tersebut (Shah and Nongkynrih, 2007)
Jenis limbah yang potensial merusak lingkungan hidup adalah limbah yang termasuk dalam Bahan Beracun Berbahaya (B3) yang di dalamnya terdapat logam-logam berat. Logam berat memasuki lingkungan tanah melalui penggunaan bahan kimia yaitu, penimbunan debu, hujan atau pengendapan, pengikisan tanah dan limbah buangan (Montazeri et al., 2010).
Tabel 1. Kandungan logam berat dalam tanah secara alamiah (μg/g)
Logam
Kandungan (Rata-Rata) Kisaran Non Populasi
As 100 5 – 3000
Co 8 1 – 40
Cu 20 2 – 300
Pb 10 2 – 200
Zn 50 10 – 300
Cd 0,06 0,05 – 0,7
Hg 0,03 0,01 – 0,3
Montazeri et al., (2010) Beberapa logam berat tersebut banyak digunakan dalam berbagai
keperluan sehari-hari namun secara langsung maupun tidak langsung dapat mencemari lingkungan dan apabila sudah melebihi batas yang ditentukan berbahaya bagi kehidupan. Logam-logam berat tersebut diketahui dapat terakumulasi di dalam tubuh suatu mikroorganisme, dan tetap tinggal dalam
xvi
Universitas Sumatera Utara
jangka waktu lama sebagai racun. Di antara logam berat di atas, timbal merupakan salah satu logam berat yang paling banyak dijumpai khususnya di daerah perkotaan (Supriyanto dkk, 2007). Timbal
Timbal adalah sebuah unsur yang biasanya ditemukan di dalam batu batuan, tanah, tumbuhan dan hewan. Timbal 95% bersifat anorganik dan pada umumnya dalam bentuk garam anorganik yang umumnya kurang larut dalam air. Selebihnya berbentuk timbal organik. Timbal organik ditemukan dalam bentuk senyawa Tetra Ethyl Lead (TEL) dan Tetra Methyl Lead (TML). Jenis senyawa ini hampir tidak larut dalam air, namun dapat dengan mudah larut dalam pelarut organik misalnya dalam lipid. Waktu keberadaan timbal dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti arus angin dan curah hujan. Timbal tidak mengalami penguapan namun dapat ditemukan di udara sebagai partikel. Karena timbal merupakan sebuah unsur maka tidak mengalami degradasi (penguraian) dan tidak dapat dihancurkan (Sudarwin, 2008).
Timah hitam (Pb) merupakan salah satu unsur logam berat yang bersifat mobil dan mudah bergerak di dalam tanah. Pb dalam tanah berasal dari batuan dan berada pada struktur silikat yang menggantikan unsur kalsium/Ca dan baru dapat diserap oleh tumbuhan ketika Pb dalam mineral utama dan terpisah oleh proses pelapukan. Selain itu Pb di dalam tanah juga dapat terikat pada koloid tanah baik koloid liat maupun organik dan sering terkonsentrasi pada bagian atas tanah karena menyatu dengan tumbuhan (Priyanto dan Joko, 2001).
Logam Pb dalam sedimen (nonorganik dan organik) dibawa oleh air sungai menuju samudera. Pb relatif dapat melarut dalam air dengan pH < 5
xvii
Universitas Sumatera Utara
dimana air yang bersentuhan dengan timah hitam dalam suatu periode waktu dapat mengandung > 1 μg Pb/dm3; sedangkan batas kandungan dalam air minum adalah 50 μg Pb/dm3 (Priyanto dan Joko, 2001).
Kandungan logam berat tanah dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah jenis tanah dan juga kondisi tanah tersebut. Logam berat terdapat banyak pada tanah- tanah masam dan juga yang miskin bahan organiknya. Dari sebuah penelitian menyatakan bahwa pH tanah menurun selama beberapa hari setelah aplikasi logam berat dan mikroorganisme ke dalam tanah. Mikroorganisme juga berpartisipasi dalam proses mobilisasi dan immobilisasi logam berat dalam tanah dengan menurunkan pH disekitar tanah tersebut (Mühlbacova, et al., 2005)
Keracunan Pb didalam tanah dipengaruhi oleh pH tanah, potensial redox dan jenis senyawa Pb tersebut. Secara umum Pb didalam tanah berikatan dengan ikatan karbonat, Fe dan Mn terikat, senyawa organik dan fase residual. Dampak negatif Pb pada fase larut ialah dapat dipertukarkan dan mudah tercuci, diserap tanaman air dan berada di permukaan air. Sedangkan Pb dalam fase organik karena ikatan yang kuat dari bahan organik dan sulfida (Dan et al., 2005).
Peran mikroorganisme dalam proses mobilisasi logam berat dapat dilihat dari penelitian Mühlbacova, et al. (2005) yang menyatakan bahwa pada inkubasi hari pertama jumlah mikroorganisme dalam tanah meningkat dan konsentrasi logam berat menurun pada perlakuan pemberian zeolit ke dalam tanah. Hal ini karena mikroorganisme tanah dapat menyerap Pb dan logam berat lainnya kedalam tubuhnya dan juga dapat berperan dalam memperbaiki sifat fisik, kimia
xviii
Universitas Sumatera Utara
dan biologi tanah sehingga membuat kondisi yang stabil antara logam berat dan tanah tersebut (Mühlbachová, 2002).
Logam Pb dapat mencemari udara, tanah, air, tumbuhan, hewan dan bahkan manusia. Masuknya Pb ke tubuh manusia dapat melalui pencernaan bersamaan dengan tumbuhan yang biasa dikonsumsi manusia seperti padi, teh, dan sayur-sayuran. Dari hasil penelitian menyatakan bahwa beberapa jenis sayuran yang ditanam di pinggir jalan di kota besar mengakumulasi Pb di daunnya. Selain melalui pencernaan, Pb masuk ke tubuh manusia melalui sistem pernafasan. Sekitar 25-50.% Pb akan diserap oleh paru-paru karena ukurannya yang kecil (< 0,5μm) sehingga lebih mudah diserap oleh alveoli (Ahmad, 1994).
Banyak dimanfaatkannya Pb oleh kehidupan manusia seperti sebagai bahan pembuat baterai, amunisi, produk logam (logam lembaran, solder, dan pipa), perlengkapan medis (penangkal radiasi dan alat bedah), cat, keramik, peralatan kegiatan ilmiah/praktek (papan sirkuit/CB untuk komputer) untuk campuran minyak bahan - bahan untuk meningkatkan nilai oktan. Selai itu Pb juga penyumbang polusi terbesar di udara adalah sektor transportasi, yang diakibatkan oleh penggunaan Pb sebagai zat aditif untuk meningkatkan bilangan oktan pada bahan bakar. Mengingat sebagian besar Pb dalam BBM (70-80%) akan dikeluarkan sebagai partikulat ke udara (Francis, 1994).
Logam Pb sangat beracun dan tidak dibutuhkan oleh manusia, sehingga bila makanan tercemar oleh logam tersebut, tubuh akan mengeluarkannya. Di dalam tubuh manusia, logam Pb bisa menghambat aktivitas enzim yang terlibat dalam pembentukan haemoglobin (Hb) dan sebagian kecil logam Pb dieksresikan lewat urin atau feses karena sebagian terikat oleh protein, sedangkan sebagian lagi
xix
Universitas Sumatera Utara
terakumulasi dalam ginjal, hati, kuku, jaringan lemak, dan rambut. Keracunan timbal kronik menimbulkan gejala seperti depresi, sakit kepala, sulit berkonsentrasi, gelisah, daya ingat menurun, sulit tidur, halusinasi dan kelemahan otot. Susunan saraf pusat merupakan organ sasaran utama timbal. (Widowati, 2008). Azolla
Azolla merupakan tumbuhan paku-pakuan air yang kecil dan terbukti dapat bersimbiosis dengan alga biru yakni Anabaena azolla. Di Cina dan Vietnam, azolla sudah digunakan berabad-abad sebagai sumber N bagi padi sawah karena kemampuannya dalam memfiksasi N2 dari udara dan menyediakan N disekitar tumbuhnya. Selain itu ternyata azolla juga berpotensi sebagai agen fitoremediasi logam berat. Spesies yang banyak terdapat di Indonesia terutama di pulau Jawa adalah Azolla pinnata, dan biasa tumbuh bersama-sama padi di sawah (Ganji et al., 2005).
Azolla dapat tumbuh pada kondisi yang lembab dan akan mati pada keadaan kering. Azolla dapat tumbuh optimum pada suhu 20-300C dan pada pH 5,5-7. Azolla masih dapat tumbuh pada pH 3,5-10. Pertumbuhan azolla akan terhambat pada suhu 450C. Dalam kondisi tersebut azolla dapat tumbuh optimal dan dapat memberi sumbangan N pada lahan sawah mencapai 450 Kg N/Ha/Tahun. Sehingga azolla hanya sedikit membutuhkan N dari lingkungan namun membutuhkan unsur hara lain yang cukup banyak seperti P,K,Ca, Mg, dll. Fosfat merupakan unsur yang menjadi faktor pembatas pertumbuhan azolla. Kekurangan P mengakibatkan pertumbuhan azolla
xx
Universitas Sumatera Utara
terhambat, tanaman akan berwarna merah dan akarnya melengkung
(Hanafiah dkk, 2009)
Aplikasi azolla di sawah dapat melalui dua cara, yaitu disebar langsung
dan dibenamkan. Sebelum digunakan untuk pernupukan, azolla diperbanyak pada
kolam khusus. Bibit yang dipakai umur masih muda yaitu 2 minggu karena akan
mempengaruhi pada produktifitas. Pemberian pupuk tambahan seperti N, P dan K
sangat penting karena hal ini akan memacu pertumbuhan bibit azolla
(Ruhiyat dkk., 1999).
Tabel 2. Kandungan logam berat dalam tanah secara alamiah (μg/g)
No. Unsur Kimia
1. Abu 2. Lemak kasar 3. Serat kasar 4. Pati 5. Protein kasar 6. Gula terlarut 7. Klorofil 8. Nitrogen 9. Fosfat 10. Kalium 11. Kalsium 12. Magnesium (Djojosuwito, 2000)
Berat Kering ……………….%..........................
10.50 3.00 - 3.30
9.10 5.50 24.00 – 30.00 3.5 0.34 – 0.55 4.00 – 5.00 0.50 – 0.90 2.00 – 4.50 0.40 – 1.00 0.50 – 0.16
Pengaruh penambahan bahan organik terhadap pH tanah dapat
meningkatkan atau menurunkan tergantung oleh tingkat kematangan bahan
organik yang kita tambahkan dan jenis tanahnya. Penambahan bahan organik yang
belum masak (misal pupuk hijau) atau bahan organik yang masih mengalami
xxi
Universitas Sumatera Utara
proses dekomposisi, biasanya akan menyebabkan penurunan pH tanah, karena selama proses dekomposisi akan melepaskan asam-asam organik yang menyebabkan menurunnya pH tanah. Namun apabila diberikan pada tanah yang masam dengan kandungan Al tertukar tinggi, akan menyebabkan peningkatan pH tanah, karena asam-asam organik hasil dekomposisi akan mengikat Al membentuk senyawa komplek (khelat), sehingga Al-tidak terhidrolisis lagi. Dilaporkan bahwa penambahan bahan organik pada tanah masam, antara lain inseptisol, ultisol dan andisol mampu meningkatkan pH tanah dan mampu menurunkan Al tertukar tanah. Peningkatan pH tanah juga akan terjadi apabila bahan organik yang kita tambahkan telah terdekomposisi lanjut (matang), karena bahan organik yang telah termineralisasi akan melepaskan mineralnya, berupa kation-kation basa (Atmojo, 2003) Potensi Azolla Sebagai Biosorbsi Logam Berat
Di beberapa negara berkembang azolla menjadi dasar biosorbsi untuk perlakuan remediasi untuk tanah tercemar karena kemampuannya dalam membersihkan kontaminan logam berat pada lahan basah. Kemampuan azolla dibuktikan dari penelitian yang menyatakan azolla segar mampu mengadsorbsi logam berat Pb, Cd, Cu dan Zn masing-masing sekitar 228, 86, 62 dan 48 mg / g (biomassa azolla) (pada kondisi biomassa azolla) kemudian logam tersebut diikat bagian jaringan tubuhnya (Ganji et al., 2005).
Kemampuan azolla dalam menyerap logam berat bergantung pada jenis logam beratnya. Azolla mampu toleran terhadap logam Cu pada konsentrasi ± 70 ppm dan Cd ± 90 ppm, namun setelah beberapa hari azolla menunjukkan efek toksisitas. Sementara itu azolla yang diberi perlakuan logam berat Pb 140 ppm
xxii
Universitas Sumatera Utara
mampu diserap (terakumulasi pada azolla) mencapai 4.68%. Hal ini karena terdapatnya sejumlah besar pektin berupa gugus heteropolisakarida pada dinding sel berperan sebagai fitochelatin (Khosravi dkk., 2005 dan Hidayat, 2011a).
Potensi azolla sebagai hiperakumulator pada logam Pb dapat dilihat dari besarnya nilai bioakumulasi yaitu sebesar 18.139 artinya konsentrasi logam pada azolla lebih tinggi 18.139 kali dari media tanaman (air) tanpa mengalami efek toksisitas. Nilai biokonsentrasi belum dapat diketahui karena kecilnya berat untuk akar dan daun bila dilakukan pemisahan sehingga tidak dilakukan, tetapi pada Cu dan Cd masih diperlukan penelitian level konsentrasi maksimum bagi pertumbuhan azolla sehingga tidak mengalami efek letal (toksisitas) (Hidayat, 2011a). Azolla memilki adaptasi yang tinggi pada konsentrasi Pb, yang cukup tinggi. Pertumbuhan azolla pada kosentrasi Pb 50 ppm lebih baik dibandingkan pada Pb 0 ppm, dimana azolla menyerap Pb pada Daun 5.5 ppm dan pada akar 18.2 ppm. Azolla yang dibiakan pada air tailing justru mampu menyerap Pb pada daun hingga 94 ppm (Juhaeti dan Syarif, 2003).
Biomassa azolla yang mati akan terdekomposisi dengan cepat oleh bantuan mikroorganisme perombak. Mikroorganisme tersebut selain merombak biomassa azolla juga mampu menyerap logam berat yang tersedia didalam larutan tanah. Dengan demikian, proses dekomposisi tersebut mempengaruhi keseimbangan antara fase padat atau terlarut logam berat berat dengan mikroorganisme pada tanah tersebut (Naidu and Bolan, 2008).
Setiap tanah memiliki sifat fisik dan kimia yang berbeda- beda, sehingga berbeda dalam kemampuan untuk menyangga berbagai macam pencemar. Daya sanggah tanah terhadap Pb tergantung dari kandungan bahan organik, tekstur,
xxiii
Universitas Sumatera Utara
serta ada tidaknya tanaman yang tumbuh di atasnya. Dari hasil penelitian dapat dilihat bahwa pada tanah Latosol akibat pemberian jerami padi didapat kemampuan menyangga pencemaran logam berat Cd 10 ppm sebesar 99 % (Kunaefi dkk, 2010).
Bahan organik tanah adalah campuran polimer kompleks yang timbul dari mikroba dan kimia proses degradasi. Bahan organik memiliki afinitas tinggi untuk mengikat senyawa organik serta beberapa logam dalam tanah sehingga, mengurangi ketersediaan mereka. Sedangkan asam organik kelompok fungsional biasanya hadir dalam bahan organik memiliki afinitas tinggi untuk menarik logam kation (Naidu and Bolan, 2008). Inceptisol
Inceptisol adalah tanah yang yang belum matang ( immature) dengan perkembangan profil yang lebih lemah disbanding dengan tanah matang, dan masih banyak menyerupai sifat bahan induknya.
xxiv
Universitas Sumatera Utara
METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilaksanakan di Rumah Kaca Lahan Percobaan Fakultas
Pertanian Universitas Sumatera Utara, dan Analisis dilakukan di Laboratorium Biologi Tanah, Laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah Fakultas Pertanian. Universitas Sumatera Utara, Medan dengan ketinggian tempat ±25 m dpl. Penelitian ini dimulai pada Februari sampai September 2012. Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan adalah air dan tanah sebagai media yang telah dicemari dengan logam berat, Azolla pinnata berasal dari Laboratorium Biologi Tanah Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan. Logam berat Pb yang digunakan dengan senyawa Pb (CH3COOH)2.3H2O serta bahan-bahan kimia yang dipergunakan untuk keperluan analisis Laboratorium.
Alat yang digunakan adalah ember sebagai wadah media tanam pertumbuhan A. pinnata, polibag sebagai wadah penelitian, ember besar untuk perbanyakan azolla serta alat-alat laboratorium lainnya yang dipergunakan selama penelitian dan analisis tanah. Metode Penelitian
Metode percobaan yang dilakukan pada penelitian ini ialah rancangan acak kelompok faktorial dengan dua faktor dan dan tiga ulangan, yaitu:
Faktor 1 : biomassa azolla A0 = Tanpa pemberian biomassa azolla A1 = Pemberian 15 g biomassa azolla yang dicemari 70 ppm Pb
xxv
Universitas Sumatera Utara
A2 = Pemberian 30 g biomassa azolla yang dicemari 70 ppm Pb
Faktor 2 : Tanah yang dicemari logam berat Pb
P0 = Tanah tanpa dicemari logam berat Pb
P1 = Tanah dicemari Pb 150 ppm
P2 = Tanah dicemari Pb 300 ppm
Sehingga didapat 9 kombinasi perlakuan yang tertera pada bagan rancangan
sebagai berikut:
III A2 P1 A2 P0 A1 P1 A0 P2 A1 P2 A0 P0 A1 P0 A2 P2 A0 P1
I A2 P1 A1 P1 A2 P0 A1 P2 A0 P0 A2 P2 A0 P0 A0 P1 A0 P2
II A0 P1 A2 P0 A1 P1 A2 P1 A0 P0 A1 P2 A0 P2 A0 P0 A2 P2
Model linier Rancangan Acak Kelompok : Yijk = µ + ρi + αj + βk + (αβ)jk + ∑ijk
Dimana: Yij : Respon yang diamati µ : Nilai tengah umum ρi : Pengaruh perlakuan dari pengelompokan ke 3 αj : Pengaruh perlakuan biomassa azolla βk : Pengaruh pemberian logam berat Pb
xxvi
Universitas Sumatera Utara
(αβ)jk : Pengaruh interaksi antara perlakuan biomassa azolla dengan perlakuan logam berat Pb
∑ijk : Faktor galat percobaan perlakuan biomassa azolla dan pemberian logam berat dengan 3 pengelompokan
Selanjutnya data dianalisis dengan Analysis of variance (ANOVA) dan dilanjutkan dengan Uji Duncan Multiple Range Test (DMRT). Pelaksanaan Penelitian Persiapan Media Tanah Inkubasi Azolla
Media yang digunakan untuk memperbanyak azolla adalah tanah Inseptisol dari lahan percobaan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Tanah diisi kedalam ember (ø 10 cm) sebanyak 10 kg, dan air diisi kedalamnya hingga mencapai batas. Media untuk pengujian biomassa azolla dalam mengkhelat logam berat adalah tanah Inseptisol dari lahan percobaan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara. Tanah tersebut diisi sebanyak ± 1 kg per polibag sebanyak 27 buah yaitu 3 x 3 x 3. Kemudian tanah tersebut diberikan logam berat sesuai dengan perlakuan. Persiapan Azolla
Azolla diperbanyak dengan cara mengambil beberapa azolla dan diletakkan di media tersebut. Untuk mempercepat pertumbuhan azolla diberikan pupuk majemuk memiliki kandungan (5:30:30), dua minggu sekali sebanyak ± 5 g setiap embernya. Kadar air azolla dihitung untuk mengetahui dosis biomassa azolla yang akan diberikan pada penelitian ini.
xxvii
Universitas Sumatera Utara
Setelah azolla diperbanyak, maka dilakukan aklimatisasi azolla dengan media air yang kemudian diberikan logam pencemar sebanyak perlakuan, dengan dibiarkan selama seminggu sehingga logam terakumulasi dalam azolla. Pemberian biomassa azolla
Seminggu setelah azolla dicemari logam berat Pb, selanjutnya biomassa azolla dipanen dan ditiriskan. Aplikasi biomassa azolla yang telah terakumulasi logam berat ke dalam tanah dilakukan dengan cara membenamkan biomassa azolla sebanyak perlakuan kedalam tanah yang sudah disiapkan dan diinkubasi selama satu minggu. Analisis Awal
Analisis awal dilakukan pada azolla yang telah dicemari logam berat Pb dan diaklimatisasi sebelum biomassa azolla diberikan ke dalam tanah dan juga pada tanah yang telah diberikan logam berat dengan beberapa taraf untuk mengetahui dosis Pb yang akan diberikan kedalam tanah. Analisis Akhir
Analisis akhir dilakukan pada tanah meliputi pH H2O tanah, %C Organik tanah dengan ekstraktan K2Cr2O7, Pb tersedia pada tanah menggunakan ekstraktan 0,1M HCl dan analisa logam berat Pb total pada tanah menggunakan ekstraktan HClO4 dan HNO3 pekat dari setiap perlakuan di Laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah. Parameter yang Diamati
Parameter yang diamati dari penelitian ini adalah: − pH (H2O) tanah menggunakan metode elektrometri − Pb total tanah menggunakan AAS
xxviii
Universitas Sumatera Utara
− Pb tersedia tanah menggunakan AAS − %C organik tanah dengan metode Walkley and Black
xxix
Universitas Sumatera Utara
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
pH H2O Hasil uji statistik menunjukkan bahwa perlakuan tanah yang dicemari
logam berat Pb pada minggu pertama berbeda sangat nyata terhadap perubahan
pH H2O. Perlakuan pemberian biomassa azolla tanah dan interaksi antara pemberian biomassa azolla kedalam tanah dengan tanah yang dicemari logam
berat berbeda tidak nyata terhadap pH tanah pada minggu pertama (Lampiran 2).
Tabel 3. Pengaruh pemberian biomassa azolla dan tanah yang dicemari Pb terhadap pH tanah pada minggu pertama setelah inkubasi
Perlakuan
P0 (0 ppm Pb)
P1 P2 (150 ppm Pb) (300 ppm Pb)
Rataan
A0 (0 g biomassa)
6.30
5.69
6.28 6.09
A1 (15 g biomassa)
6.35
5.78
6.49 6.21
A2 ( 30 g biomassa)
6.14
5.90
6.09 6.04
Rataan
6.26 a
5.79 b
6.29 a
Keterangan
: Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada α = 0,05 menurut DMRT
Dari Tabel 1 dapat dilihat bahwa pH H2O setelah satu minggu inkubasi,
nilai pH tertinggi pada perlakuan tanah yang dicemari Pb sebanyak 300 ppm
yaitu 6,29. Nilai tersebut tidak berbeda nyata dengan perlakuan tanpa pemberian
Pb, namun berbeda nyata dengan pH H2O pada tanah yang dicemari Pb 150 ppm. Pada perlakuan pemberian biomassa azolla tidak menunjukkan perbedaan yang
nyata terhadap pH tanah. pH tanah tertinggi terdapat pada pemberian 15 g
biomassa yaitu 6.21 dan pH tanah terendah pada pemberian biomassa 30 g yaitu
6.04.
xxx
Universitas Sumatera Utara
Perlakuan tanah yang dicemari logam berat Pb berbeda sangat nyata
terhadap pH H2O pada pengamatan minggu kedua sedangkan perlakuan
pemberian biomassa azolla dan interaksi antara pemberian biomassa azolla
dengan tanah yang dicemari logam berat berbeda tidak nyata terhadap pH tanah
(Lampiran 4).
Tabel 4.Pengaruh pemberian biomassa azolla dan tanah yang dicemari Pb terhadap pH tanah pada minggu kedua setelah inkubasi
Perlakuan
P0 P1
P2
(0 ppm Pb) (150 ppm Pb) (300 ppm Pb)
Rataan
A0 (0 g biomassa)
5.67
5.45
5.52 5.55
A1 (15 g biomassa)
5.76
5.49
5.64 5.63
A2 ( 30 g biomassa)
5.77
5.56
5.68 5.67
Rataan
5.73 a
5.50 b
5.62 a
Keterangan
: Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada α = 0,05 menurut DMRT
Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa setelah dua minggu inkubasi nilai pH
tertinggi pada perlakuan tanah tanpa dicemari Pb yaitu 5.73 dan berbeda nyata
dengan pH terendah pada perlakuan tanah yang dicemari Pb 150 ppm yaitu 5.5.
Sementara perlakuan tanah tanpa dicemari Pb tidak berbeda nyata terhadap
perubahan pH tanah yang dicemari 300 ppm Pb. Dari hasil uji statistik pemberian
biomassa azolla tidak berbeda nyata terhadap pH tanah dan nilai pH tertinggi pada
perlakuan pemberian azolla 30 g yaitu 5.67 dan terendah pada perlakuan tanpa
pemberian biomassa azolla yaitu 5.55.
Bahan Organik Tanah Perlakuan tanah yang dicemari logam berat Pb berbeda tidak nyata
terhadap bahan organik tanah. Sedangkan pada perlakuan pemberian biomassa azolla dan interaksi pemberian biomassa azolla dengan pemberian logam berat Pb
xxxi
Universitas Sumatera Utara
kedalam tanah berbeda nyata terhadap kandungan bahan organik tanah
(Lampiran 6).
Tabel 5. Pengaruh pemberian biomassa azolla dan tanah yang dicemari Pb terhadap bahan organik tanah pada minggu pertama setelah inkubasi
Perlakuan
P0 (0 ppm Pb)
P1 P2 (150 ppm Pb) (300ppm Pb)
Rataan
…………………………….%.......................................
A0 (0 g biomassa)
1.94 d
2.23 bc
2.03 cd
2.07 b
A1 (15 g biomassa) 2.03 cd
2.13 bcd
2.64 a
2.27 a
A2 ( 30 g biomassa) 2.31 b
2.35 b
2.30 b
2.32 a
Rataan
2.10 b
2.24 a
2.33 a
Keterangan
: Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada α =0,05 menurut DMRT
Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa tanpa pemberian biomassa azolla dengan
nilai bahan organik tertinggi pada pemberian 30 g sebesar 2.32% dan bahan
organik tanah terendah pada tanah tanpa pemberian biomassa azolla yaitu 2.07%
pada masa inkubasi satu minggu. Pada perlakuan tanah yang dicemari Pb bahan
organik tertinggi terdapat pada perlakuan tanah yang dicemari 300 ppm Pb,
2.33% yaitu dan yang terendah pada perlakuan tanpa dicemari Pb yaitu 2.10%.
Interaksi pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb dan pencemaran Pb pada
tanah terhadap bahan organik tanah dapat dilihat pada gambar berikut:
xxxii
Universitas Sumatera Utara
Bahan Organik (%)
2,75 2,50 2,25 2,00 1,75 1,50 1,25 1,00
0
15 Azolla (gram)
0 ppm Pb
150 ppm Pb
300 ppm Pb
y = 0.012x + 1.910 R² = 0.913 y = 0.003x + 2.178 R² = 0.272 y = 0.008x + 2.192 R² = 0.190 30
Gambar 1. Interaksi pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb dan pencemaran Pb pada tanah terhadap bahan organik tanah
Dari Gambar 1 terlihat bahwa pada semua perlakuan tanah menunjukkan perubahan kandungan bahan organik yang mengikuti garis linier menaik. Selain itu pada pemberian biomassa azolla 4 g pada tanah yang dicemari Pb 150 ppm berpotongan dengan tanah yang dicemari 300 ppm Pb. Pada grafik juga terlihat pemberian biomassa azolla 30 g terjadi perpotongan akibat pemberian logam berat Pb pada tanah pada. Hal ini menunjukkan kandungan bahan organik yang sama pada interaksi perlakuan tersebut.
Hasil uji statistik memperlihatkan bahwa pada minggu kedua setelah inkubasi perlakuan pemberian biomassa azolla berbeda sangat nyata terhadap bahan organik tanah dan pada tanah yang dicemari logam berat Pb berbeda nyata terhadap bahan organik tanah. Interaksi pemberian biomassa azolla dengan
xxxiii
Universitas Sumatera Utara
pemberian logam berat Pb kedalam tanah tidak berbeda nyata pada minggu
pertama terhadap peningkatan bahan organik tanah (Lampiran 8).
Tabel 6. Pengaruh pemberian biomassa azolla dan tanah yang dicemari Pb terhadap bahan organik tanah pada minggu kedua setelah inkubasi
Perlakuan
P0 (0 ppm Pb)
P1 P2 (150 ppm Pb) (300 ppm Pb)
Rataan
…………..……………..%...................................
A0 (0 g biomassa)
2.68
2.13
2.61 2.47 b
A1 (15 g biomassa)
2.86
2.55
2.89 2.77 a
A2 ( 30 g biomassa)
3.06
2.88
2.93 2.96 a
Rataan
2.87 a
2.52 b
2.81 a
Keterangan
: Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada α =0,05 menurut DMRT
Dari Tabel 3 dapat dilihat bahwa bahan organik tanah tertinggi setelah dua
minggu masa inkubasi pada perlakuan pemberian biomassa azolla 30 g yaitu
2.96% dan berbeda nyata terhadap pH tanah yang terendah pada pemberian 0 g
biomassa azolla yaitu 2.47%, sedangkan pada pemberian 15 g dan 30 g biomassa
azolla tidak berbeda nyata terhadap pH H2O. Pada perlakuan tanah yang dicemari Pb bahan organik tertinggi pada perlakuan tanpa dicemari yaitu 2.87%
menunjukkan perbedaan yang nyata dengan pH tanah terendah yaitu pada tanah
yang dicemari Pb 150 ppm sebesar 2.52%.
Pb Total Tanah
Hasil uji statistik menunjukkan bahwa pada minggu kedua setelah
inkubasi. perlakuan pemberian biomassa azolla dan tanah yang dicemari logam
berat Pb berbeda sangat nyata terhadap Pb total tanah. Interaksi pemberian
biomassa azolla dengan pemberian logam berat ke dalam tanah berbeda nyata
pada minggu pertama terhadap Pb total didalam tanah (Lampiran 12).
xxxiv
Universitas Sumatera Utara
Tabel 7. Pengaruh pemberian biomassa azolla dan tanah yang dicemari Pb terhadap Pb total tanah pada minggu kedua setelah inkubasi
Perlakuan
P0 (0 ppm Pb)
P1 P2 (150 ppm Pb) (300 ppm Pb)
Rataan
………..…………………….ppm………………………….
A0 (0 g biomassa) A1 (15 g biomassa) A2 ( 30 g biomassa)
97.78 e 176.89 c 273.63 c
280.44 c 323.11 b 339.82 b
316.42 b 322.49 b 451.23 a
231.55 c 274.16 b 354.89 a
Rataan
Keterangan
182.76 c
314.46 b
363.38 a
: Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada α =0,05 menurut DMRT
Dari Tabel 6 dapat dilihat bahwa Pb total tanah tertinggi pada interaksi
pemberian biomassa azolla dengan tanah yang dicemari Pb pada perlakuan
pemberian 30 g biomassa azolla ke dalam tanah yang dicemari Pb 300 ppm
sebesar 451.23 ppm dan berbeda nyata dengan Pb total tanah terendah pada
perlakuan tanah tanpa biomassa azolla dan dicemari Pb yaitu 97.78 ppm. Interaksi
pemberian biomassa tanah dengan pencemaran Pb pada tanah terhadap bahan Pb
total dapat dilihat pada gambar berikut:
Pb Total (ppm)
500,00 450,00 400,00 350,00 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00
50,00 0,00 0
15 Azolla (gram)
0 ppm Pb
150 ppm Pb
300 ppm Pb
y = 5.861x + 94.84 R² = 0.996 y = 1.979x + 284.7 R² = 0.940 y = 4.493x + 295.9 R² = 0.783
30
Gambar 2. Interaksi pemberian biomassa azolla dengan tanah yang dicemari Pb terhadap Pb total tanah
xxxv
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar 3 terlihat bahwa setelah dua minggu masa inkubasi pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb dapat meningkatkan kadar Pb total mengikuti garis linear menaik dan terjadi perpotongan di antara perlakuan tanah yang dicemari 150 ppm dan 300 ppm pada pemberian 15 g biomassa azolla yang tercemar Pb. Hal tersebut menunjukkan bahwa kadar Pb total didalam tanah pada tanah yang dicemari 150 ppm Pb sama dengan tanah yang dicemari 300 ppm Pb setelah dua minggu setelah masa inkubasi.
Pb Tersedia Tanah
Hasil uji statistik didapat bahwa perlakuan pemberian biomassa azolla dan
interaksi pemberian biomassa azolla dengan pemberian logam berat ke dalam
tanah berbeda nyata terhadap ketersediaan Pb di dalam tanah. Pada minggu
pertama setelah inkubasi dan pada perlakuan tanah yang dicemari logam berat Pb
berbeda sangat nyata terhadap Pb tersedia tanah (Lampiran 14).
Tabel 8. Pengaruh pemberian biomassa azolla dan tanah yang dicemari Pb terhadap Pb tersedia tanah minggu pertama setelah inkubasi
Perlakuan
P0 (0 ppm Pb)
P1 P2 (150 ppm Pb) (300 ppm Pb)
Rataan
………..……………………ppm………………………….
A0 (0 g biomassa) A1 (15 g biomassa) A2 ( 30 g biomassa)
Rataan
14.45 d 35.87 d 93.73 c 48.01 c
94.45 c 117.43 b 116.83 b 109.57 b
131.85 b 181.93 a 177.57 a 163.78 a
87.91 b 111.54 a 121.92 a
Keterangan
: Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada α =0,05 menurut DMRT
Dari Tabel 7 terlihat bahwa Pb tersedia tanah pada interaksi perlakuan
pemberian biomassa azolla dengan tanah dicemari Pb setelah satu minggu
inkubasi tertinggi pada pemberian biomassa 30 g pada tanah yang dicemari 300
ppm yaitu 177.57 ppm dan berbeda nyata dengan kadar Pb tersedia terendah pada
xxxvi
Universitas Sumatera Utara
perlakuan tanpa pemberian biomassa azolla ke dalam tanah tanpa dicemari Pb, yaitu 14.45 ppm. Selain itu terlihat penambahan ketersediaan Pb sampai 80 ppm dan peningkatan Pb tersedia ± 20 ppm akibat pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb pada tanah tanpa dicemari Pb dan tanah yang dicemari 300 ppm Pb. Namun pada pemberian 150 ppm Pb terjadi pengurangan ketersediaan Pb 1- 10 ppm. Interaksi pemberian biomassa tanah dengan pencemaran Pb pada tanah terhadap bahan Pb tersedia tanah dapat dilihat pada gambar berikut:
Pb Tersedia ( ppm)
200.00 180.00 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00
0.00 0
15 Azolla (gram)
0 ppm Pb
150 ppm Pb
300 ppm Pb
y = 2.642x + 8.371 R² = 0.934 y = 0.015x + 101.5 R² = 0.003 y = 1.523x + 140.9 R² = 0.679
30
Gambar 3. Interaksi pemberian biomassa azolla dengan tanah yang dicemari Pb terhadap Pb total tanah
Dari Gambar 3 terlihat bahwa pada tanah tanpa dan yang dicemari Pb 300 ppm menghasilkan ketersediaan Pb tanah mengikuti garis linear menaik pada. Sedangkan pada tanah yang dicemari 150 Pb akibat pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb meningkatkan kemudian menurunkan ketersediaan Pb sehingga
xxxvii
Universitas Sumatera Utara
menunjukkan garis linear datar. Selain itu juga terlihat pertemuan titik pada
pemberi
SKRIPSI
Oleh : MUHAMMAD ABROR
080303061
PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2013
ii
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH BIOMASSA AZOLLA TERHADAP STATUS LOGAM BERAT TIMBAL (Pb) PADA TANAH
SKRIPSI
Oleh : MUHAMMAD ABROR 080303061 / ILMU TANAH Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana di Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2013
iii
Universitas Sumatera Utara
Judul Skripsi : Pengaruh biomassa azolla terhadap status logam berat timbal
(Pb) pada tanah
Nama
: Muhammad Abror
NIM : 080303061
Program Studi : Agroekoteknologi
Minat
: Tanah
Disetujui Oleh Komisi Pembimbing
Ir. T. Sabrina, M.Agr. Sc. Ph.D. Ketua
Benny Hidayat, SP. MP. Anggota
Mengetahui,
Ir. T. Sabrina, M.Agr. Sc. Ph.D Ketua Program Studi Agroekoteknologi
Tanggal Lulus:
iv
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pencemaran tanah akibat logam berat semakin banyak terjadi akibat perkembangan industri dan kurangnya pengawasan terhadap polutan. Tanah tidak terlepas pada ancaman ini. Penelitian pengaruh biomassa azolla terhadap status logam berat timbale (Pb) pada tanah bertujuan untuk mengukur kemampuan bimassa azolla tercemar Pb dalam menambahkan maupun mengurangi ketersediaan Pb pada tanah yang dicemari Pb maupun yang tidak dicemari. Penelitian ini menggunakan rancangan acak kelompok faktorial dengan perlakuan yaitu biomassa azolla yang tercemar (0 g, 15 g, dan 30g) dan tanah yang dicemari Pb (0g, 150 ppm, dan 300 ppm). Parameter yang diamati pH H2O, Bahan Organik, Pb Total dan Pb tersedia tanah minggu pertama dan minggu kedua setelah inkubasi. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pemberian biomassa azolla yang terkontaminasi Pb berpotensi menekan cemaran Pb dalam tanah yang tercemar sebesar 5% dan 10% berturut-turut untuk tanah yang dicemari Pb sebanyak 150 ppm dan 300 ppm. Penambahan biomassa azolla yang terkontaminasi Pb tidak berpengaruh terhadap pH maupun dalam meningkatkan bahan organik tanah. Sedangkan pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb ke tanah tidak tercemar justru berpotensi menambah ketersediaan Pb tanah sebesar 75% dan 82% berturut-turut untuk penambahan azolla tercemar Pb 15 g dan 30 g. Pemberian azolla ini meningkatkan kandungan bahan organik tanah namun tidak berpengaruh nyata secara statistik terhadap perubahan pH tanah. Efek dari pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb sejalan dengan waktu akan meningkatkan bahan organic tanah dan menurunkan pH tanah serta ketersediaan Pb didalam tanah. Pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb sebanyak 30 g kedalam tanah yang tercemar mampu menekan ketersediaan Pb didalam tanah sampai dua minggu setelah aplikasi.
Kata Kunci : Biomassa Azolla, Tanah tercemat Pb dan Timbal (Pb)
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Medan pada tanggal 7 Desember 1990 dari ayah Kasman Lubis dan ibu Siti Hafsah. Penulis merupaka putra kedua dari empat bersaudara.
Pada tahun 2008 penulis lulus dari SMA Negeri 7, Medan dan pada tahun yang sama masuk ke Fakultas Pertanian USU melalui jalur ujian tertulis Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri. Penulis memilih Program Studi Ilmu Tanah yang sekarang berbaur menjadi Program Studi Agroekoteknologi.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif sebagai anggota Ikatan Mahasiswa Ilmu Tanah, Sebagai asisten praktikum di Laboratorium Biologi Tanah dan Kimia Tanah.
Penulis melaksanakan praktek Kerja Lapangan (PKL) di PTPN III Kebun Tanah Raja, Sei Rampah dari Tanggal 20 Juni sampai 20 Juli 2012.
vi
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala rahmat dan KaruniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “ Pengaruh Biomassa Azolla Terhadap Status Logam Berat Timbal (Pb) Pada Tanah”.
Pada kesempatan ini penulis mengahturkan pernyataan terima kasih sebesar - besarnya kepada kedua orang tua yang telah membesarkan, memelihara dan mendidik penulis selama ini. Penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada Ibu T. Sabrina dan Bapak Benny Hidayat selaku ketua dan anggota komisi pembimbing yang telah membimbing dan memberikan berbagai masukan berharga kepada penulis dari mulai menetapkan judul, melakukan penelitian, sampai pada ujian akhir. Khusus untuk bapak Mukhlis, penulis juga menyampaikan banyak terima kasih atas bantuan dan arahannya kepada saya sehingga dapat menyelesaikan penelitian ini.
Di samping itu, penulis juga mengucapkan terimakasih kepada semua staf pengajar dan pegawai di Program Studi Agroekoteknologi, serta kepada Ardian Syahputra, Ridwandi, Cici Khairunnisa, Putri Juli Artha, Riri Rizki Chairiyah, Zoel Hani I. Hasibuan, Sri Wahyuni, Syahfitra Ibadillah, dan rekanrekan mahasiswa yang tak dapat disebutkan satu per satu disini yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat.
Medan, Januari 2013 Penulis
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Hal
ABSTRAK ...................................................................................................... ii
ABSTRACT...................................................................................................... iii
RIWAYAT HIDUP......................................................................................... iv
KATA PENGANTAR .................................................................................... v
DAFTAR ISI................................................................................................... vi
DAFTAR TABEL........................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... viii
DAFTAR LAMPIRAN................................................................................... ix
PENDAHULUAN
Latar Belakang ................................................................................................ Tujuan Penelitian ............................................................................................ Hipotesis Penelitian......................................................................................... Kegunaan Penelitian........................................................................................
1 2 3 3
TINJAUAN PUSTAKA
Logam Berat Pada Tanah ................................................................................ Timbal .......................................................................................................... Azolla .......................................................................................................... Potensi Azolla Sebagai Biosorbsi Logam Berat .............................................
4 6 9 11
METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian ......................................................................... Bahan dan Alat................................................................................................ Metode Penelitian............................................................................................ Pelaksanaan Penelitian .................................................................................... Parameter yang Diamati..................................................................................
14 14 14 16 18
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil .............................................................................................................. 19 Pembahasan..................................................................................................... 28
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan ..................................................................................................... 33 Saran................................................................................................................ 33
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
No. Hal
1. Kandungan logam berat dalam tanah secara alamiah (μg/g) .................. 5 2. Kandungan unsur kimia Azolla berdasarkan berat kering (%) ............... 10 3. Pengaruh pemberian biomassa azolla yang tercemar dan tanah yang
dicemari Pb terhadap pH tanah pada minggu pertama setelah inkubasi...19 4. Pengaruh pemberian biomassa azolla yang tercemar dan tanah yang
dicemari Pb terhadap pH tanah pada minggu kedua setelah inkubasi ......20 5. Pengaruh pemberian biomassa azolla yang tercemar dan tanah yang
dicemari Pb terhadap Bahan Organik pada minggu pertama setelah inkubasi .....................................................................................................21 6. Pengaruh pemberian biomassa azolla yang tercemar dan tanah yang dicemari Pb terhadap Bahan Organik pada minggu kedua setelah inkubasi .....................................................................................................23 7. Pengaruh pemberian biomassa azolla yangtercemar Pb dan tanah yang dicemari Pb terhadap Pb total tanah setelah inkubasi dua minggu ...........24 8. Pengaruh pemberian biomassa azolla yangtercemar Pb dan tanah yang dicemari Pb terhadap Pb total tanah setelah inkubasi dua minggu ...........26 9. Pengaruh pemberian biomassa azolla dengan tanah yang dicemari Pb terhadap Pb tersedia tanah minggu kedua setelah inkubasi ......................28
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
No. Hal 1. Interaksi pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb dan pencemaran Pb
pada tanah terhadap bahan organik tanah.......................................................22 2. Interaksi pemberian biomassa azolla dengan tanah yang dicemari Pb
terhadap Pb total tanah ............................................................................... 25 3. Interaksi pemberian biomassa azolla dengan tanah yang dicemari Pb
terhadap Pb total tanah ............................................................................... 27
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
No. Hal
1. Hasil pengukuran pH tanah satu minggu setelah inkubasi .......................33 2. Sidik ragam pengukuran pH tanah satu minggu setelah inkubasi.............33 3. Hasil pengukuran pH tanah dua minggu setelah inkubasi ........................34 4. Sidik ragam pengukuran pH tanah dua minggu setelah inkubasi .............34 5. Hasil pengukuran bahan organik tanah satu minggu setelah inkubasi......35 6. Sidik ragam pengukuran bahan organik tanah satu minggu setelah
inkubasi ................................................................................................... .35 7. Hasil pengukuran bahan organik tanah dua minggu setelah inkubasi ......36 8. Sidik ragam pengukuran bahan organik tanah dua minggu setelah
inkubasi ................................................................................................... .36 9. Hasil pengukuran Pb total tanah dua minggu setelah inkubasi.................37 10. Sidik ragam pengukuran Pb total tanah dua minggu setelah inkubasi.... .37 11. Hasil pengukuran Pb tersedia tanah satu minggu setelah inkubasi...........38 12. Sidik ragam pengukuran Pb tersedia tanah satu minggu setelah
inkubasi ................................................................................................... .38 13. Hasil pengukuran Pb tersedia tanah dua minggu setelah inkubasi ...........39 14. Sidik ragam pengukuran Pb tersedia tanah dua minggu setelah
inkubasi ................................................................................................... .39
xi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pencemaran tanah akibat logam berat semakin banyak terjadi akibat perkembangan industri dan kurangnya pengawasan terhadap polutan. Tanah tidak terlepas pada ancaman ini. Penelitian pengaruh biomassa azolla terhadap status logam berat timbale (Pb) pada tanah bertujuan untuk mengukur kemampuan bimassa azolla tercemar Pb dalam menambahkan maupun mengurangi ketersediaan Pb pada tanah yang dicemari Pb maupun yang tidak dicemari. Penelitian ini menggunakan rancangan acak kelompok faktorial dengan perlakuan yaitu biomassa azolla yang tercemar (0 g, 15 g, dan 30g) dan tanah yang dicemari Pb (0g, 150 ppm, dan 300 ppm). Parameter yang diamati pH H2O, Bahan Organik, Pb Total dan Pb tersedia tanah minggu pertama dan minggu kedua setelah inkubasi. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pemberian biomassa azolla yang terkontaminasi Pb berpotensi menekan cemaran Pb dalam tanah yang tercemar sebesar 5% dan 10% berturut-turut untuk tanah yang dicemari Pb sebanyak 150 ppm dan 300 ppm. Penambahan biomassa azolla yang terkontaminasi Pb tidak berpengaruh terhadap pH maupun dalam meningkatkan bahan organik tanah. Sedangkan pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb ke tanah tidak tercemar justru berpotensi menambah ketersediaan Pb tanah sebesar 75% dan 82% berturut-turut untuk penambahan azolla tercemar Pb 15 g dan 30 g. Pemberian azolla ini meningkatkan kandungan bahan organik tanah namun tidak berpengaruh nyata secara statistik terhadap perubahan pH tanah. Efek dari pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb sejalan dengan waktu akan meningkatkan bahan organic tanah dan menurunkan pH tanah serta ketersediaan Pb didalam tanah. Pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb sebanyak 30 g kedalam tanah yang tercemar mampu menekan ketersediaan Pb didalam tanah sampai dua minggu setelah aplikasi.
Kata Kunci : Biomassa Azolla, Tanah tercemat Pb dan Timbal (Pb)
v
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
Latar Belakang Dalam memenuhi kebutuhan hidupnya, manusia telah melakukan
eksploitasi terhadap alam dan menyebabkan berbagai dampak negatif berupa kerusakan dan pencemaran lingkungan. Pencemaran merupakan perubahan sifatsifat udara, air, tanah dan makanan yang dapat berpengaruh buruk terhadap kesehatan, kelangsungan hidup atau aktivitas manusia dan organisme hidup lainnya. Penyebab pencemaran tanah biasaya berasal dari hasil pembuangan limbah yang mengandung bahan-bahan anorganik yang sukar terurai dalam tanah seperti plastik, kaca, dan kaleng, dll. Lahan pertanian umumnya menerima paling banyak pencemaran dari atmosfir, batuan, pupuk buatan, pestisida dan limbah industri yang memiliki kandungan logam berat dalam jumlah sedikit, namun jika terus menerus akan terakumulasi kedalam tanah dan berbahaya bagi lingkungan serta makhluk yang hidup didalamnya (Mukhlis dkk., 2011).
Logam berat merupakan penyebab pencemaran terbesar yaitu logam timbal. Timbal banyak dijumpai pada tanah di daerah bekas pertambangan, buangan limbah industri, dan paling banyak berasal dari penggunaan bahan TEL (Tetra Etyl Lead), yang banyak terkandung dalam minyak bumi dan gas alam yang banyak digunakan. Timbal bersifat karsinogenik dan dapat menyebabkan mutasi serta terurai dalam jangka waktu yang lama dengan toksisitas yang tidak berubah (Francis, 1994; dan Notodarmojo, dkk, 2005).
Azolla merupakan tanaman paku air mini yang berukuran 3-4 cm yang hidup di daerah perairan. Tanaman ini dahulunya banyak dimanfaatkan, namun
xii
Universitas Sumatera Utara
akhir-akhir ini sudah tidak digunakan para petani khususnya petani padi di Indonesia. Azolla mampu bersimbiosis dengan Anabaena azollae pemfiksasi N2. Simbiosis ini menyebabkan azolla mempunyai kualitas nutrisi yang baik dan mampu menyediakan unsur N bagi tanah disekitarnya. Azolla segar juga mempunyai kemampuan untuk mengakumulasi logam berat pada tinggi konsentrasi dari media air. Dari sebuah penelitian menyebutkan bahwa azolla dapat menyerap logam berat dan mengakumulasikan logam tersebut kedalam tubuhnya sampai 100 ppm Cd dan Cu serta 1000 ppm Pb (Sela dkk., 1988).
Azolla yang terakumulasi logam berat kemudian akan mati dan biomassa azolla tersebut akan terdekomposisi menjadi bahan organik tanah. Bahan organik tanah akan terdekomposisi menjadi asam yang belum terhumifikasi seperti karbohidrat, asam amino, dan protein. Asam yang telah terhumifikasi seperti asam humat, asam fulfat dan turunan turunan hidroksi benzoatnya. Asam-asam organik tersebut yang berpotensi dalam mengkhelat logam berat (Tan, 1997)
Biomassa azolla yang terakumulasi logam berat kemudian akan terdekomposisi menjadi bahan organik tanah yang berpotensi dalam mengkhelat logam berat dan melepaskan logam berat. Untuk itu perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui kemampuan biomassa azolla dalam menjerap logam berat pada tanah. Tujuan Penelitian
1. Untuk mengukur kemampuan biomassa azolla tercemar logam berat Pb dalam menambahkan Pb total dan tersedia pada tanah yang dicemari logam berat Pb maupun yang tidak tercemar.
xiii
Universitas Sumatera Utara
2. Untuk mengukur pengaruh cemaran logam berat Pb terhadap penambahan Pb didalam tanah.
3. Untuk mengetahui pengaruh interaksi biomassa azolla yang tercemar Pb pada tanah terhadap ketersediaan dan total Pb didalam tanah.
Hipotesis Penelitian 1. Pemberian biomassa azolla yang terakumulasi logam berat Pb tidak memberi pengaruh terhadap status logam berat Pb di dalam tanah. 2. Pemberian biomassa azolla yang terakumulasi logam berat Pb mampu mengurangi konsentrasi logam berat pada tanah yang dicemari logam berat. 3. Pengaruh interaksi biomassa azolla yang tercemar Pb dengan penambahan cemaran Pb pada tanah mampu mengurangi konsentrasi logam berat pada tanah.
Kegunaan Penelitian 1. Sebagai syarat untuk mendapatkan gelar sarjana di Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan. 2. Sebagai bahan informasi bagi pihak yang membutuhkan.
xiv
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
Logam Berat Pada Tanah Perkembangan dan pembangunan di Indonesia yang semakin meningkat
baik dalam bidang pertanian maupun industri akan sejalan dengan penigkatan residu atau hasil samping berupa logam berat. Logam berat yang dihasilkan diantaranya adalah Cd, Hg, Pb, Zn,Cu, Ni dll. Logam berat merupakan unsur logam yang mempunyai massa jenis lebih besar dari 5 g/cm3. Logam berat dari residu pertanian maupun industri biasa dijumpai dalam jumlah yang kecil namun sangat sulit terurai sehingga dalam jangka waaktu tertentu akan terakumulasi dalam tubuh makhluk hidup yang meracuni makhluk hidup (Montazeri et al., 2010).
Logam berat Secara alami sangat banyak terkandung di dalam tanah, terutama tanah yang berasal dari batuan induk tertentu seperti tanah ultramafik (serpentin). Pencemaran logam berat di lahan sekitar penambangan, industri dan pertanian akan sangat meningkatkan kandungan logam berat didalam tanah karena residu maupun akibat tindakan dari kegiatan tersebut akan dibuang ataupun di timbun didalam tanah. Dalam jumlah yang sedikit tanah dapat mengurai logam berat, namun secara terus menerus tanah akan terakumulasi dan tercemar logam berat tersebut (Priyanto dan Joko, 2010).
Pencemaran logam berat saat ini sudah mempengaruhi seluruh ekosistem. Oleh karena itu para peneliti terus mencari cara untuk mengembalikan keseimbangan lingkungan yang telah tercemar diantaranya dengan bioremediasi. Bioremediasi yang sering dilakukan dewasa ini yakni dengan memanfaatkan
xv
Universitas Sumatera Utara
mikroorganisme tanah dan tumbuhan sebagai hiperakumulator. Tumbuhan dikatakan hiperakumulator apabila tanaman tersebut dapat menyerap logam berat yang ada dilapangan dalam jumlah tertentu dan mengakumulasikan logam berat tersebut ke dalam tubuhnya atau di sekitar perakaran tanaman tersebut (Shah and Nongkynrih, 2007)
Jenis limbah yang potensial merusak lingkungan hidup adalah limbah yang termasuk dalam Bahan Beracun Berbahaya (B3) yang di dalamnya terdapat logam-logam berat. Logam berat memasuki lingkungan tanah melalui penggunaan bahan kimia yaitu, penimbunan debu, hujan atau pengendapan, pengikisan tanah dan limbah buangan (Montazeri et al., 2010).
Tabel 1. Kandungan logam berat dalam tanah secara alamiah (μg/g)
Logam
Kandungan (Rata-Rata) Kisaran Non Populasi
As 100 5 – 3000
Co 8 1 – 40
Cu 20 2 – 300
Pb 10 2 – 200
Zn 50 10 – 300
Cd 0,06 0,05 – 0,7
Hg 0,03 0,01 – 0,3
Montazeri et al., (2010) Beberapa logam berat tersebut banyak digunakan dalam berbagai
keperluan sehari-hari namun secara langsung maupun tidak langsung dapat mencemari lingkungan dan apabila sudah melebihi batas yang ditentukan berbahaya bagi kehidupan. Logam-logam berat tersebut diketahui dapat terakumulasi di dalam tubuh suatu mikroorganisme, dan tetap tinggal dalam
xvi
Universitas Sumatera Utara
jangka waktu lama sebagai racun. Di antara logam berat di atas, timbal merupakan salah satu logam berat yang paling banyak dijumpai khususnya di daerah perkotaan (Supriyanto dkk, 2007). Timbal
Timbal adalah sebuah unsur yang biasanya ditemukan di dalam batu batuan, tanah, tumbuhan dan hewan. Timbal 95% bersifat anorganik dan pada umumnya dalam bentuk garam anorganik yang umumnya kurang larut dalam air. Selebihnya berbentuk timbal organik. Timbal organik ditemukan dalam bentuk senyawa Tetra Ethyl Lead (TEL) dan Tetra Methyl Lead (TML). Jenis senyawa ini hampir tidak larut dalam air, namun dapat dengan mudah larut dalam pelarut organik misalnya dalam lipid. Waktu keberadaan timbal dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti arus angin dan curah hujan. Timbal tidak mengalami penguapan namun dapat ditemukan di udara sebagai partikel. Karena timbal merupakan sebuah unsur maka tidak mengalami degradasi (penguraian) dan tidak dapat dihancurkan (Sudarwin, 2008).
Timah hitam (Pb) merupakan salah satu unsur logam berat yang bersifat mobil dan mudah bergerak di dalam tanah. Pb dalam tanah berasal dari batuan dan berada pada struktur silikat yang menggantikan unsur kalsium/Ca dan baru dapat diserap oleh tumbuhan ketika Pb dalam mineral utama dan terpisah oleh proses pelapukan. Selain itu Pb di dalam tanah juga dapat terikat pada koloid tanah baik koloid liat maupun organik dan sering terkonsentrasi pada bagian atas tanah karena menyatu dengan tumbuhan (Priyanto dan Joko, 2001).
Logam Pb dalam sedimen (nonorganik dan organik) dibawa oleh air sungai menuju samudera. Pb relatif dapat melarut dalam air dengan pH < 5
xvii
Universitas Sumatera Utara
dimana air yang bersentuhan dengan timah hitam dalam suatu periode waktu dapat mengandung > 1 μg Pb/dm3; sedangkan batas kandungan dalam air minum adalah 50 μg Pb/dm3 (Priyanto dan Joko, 2001).
Kandungan logam berat tanah dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah jenis tanah dan juga kondisi tanah tersebut. Logam berat terdapat banyak pada tanah- tanah masam dan juga yang miskin bahan organiknya. Dari sebuah penelitian menyatakan bahwa pH tanah menurun selama beberapa hari setelah aplikasi logam berat dan mikroorganisme ke dalam tanah. Mikroorganisme juga berpartisipasi dalam proses mobilisasi dan immobilisasi logam berat dalam tanah dengan menurunkan pH disekitar tanah tersebut (Mühlbacova, et al., 2005)
Keracunan Pb didalam tanah dipengaruhi oleh pH tanah, potensial redox dan jenis senyawa Pb tersebut. Secara umum Pb didalam tanah berikatan dengan ikatan karbonat, Fe dan Mn terikat, senyawa organik dan fase residual. Dampak negatif Pb pada fase larut ialah dapat dipertukarkan dan mudah tercuci, diserap tanaman air dan berada di permukaan air. Sedangkan Pb dalam fase organik karena ikatan yang kuat dari bahan organik dan sulfida (Dan et al., 2005).
Peran mikroorganisme dalam proses mobilisasi logam berat dapat dilihat dari penelitian Mühlbacova, et al. (2005) yang menyatakan bahwa pada inkubasi hari pertama jumlah mikroorganisme dalam tanah meningkat dan konsentrasi logam berat menurun pada perlakuan pemberian zeolit ke dalam tanah. Hal ini karena mikroorganisme tanah dapat menyerap Pb dan logam berat lainnya kedalam tubuhnya dan juga dapat berperan dalam memperbaiki sifat fisik, kimia
xviii
Universitas Sumatera Utara
dan biologi tanah sehingga membuat kondisi yang stabil antara logam berat dan tanah tersebut (Mühlbachová, 2002).
Logam Pb dapat mencemari udara, tanah, air, tumbuhan, hewan dan bahkan manusia. Masuknya Pb ke tubuh manusia dapat melalui pencernaan bersamaan dengan tumbuhan yang biasa dikonsumsi manusia seperti padi, teh, dan sayur-sayuran. Dari hasil penelitian menyatakan bahwa beberapa jenis sayuran yang ditanam di pinggir jalan di kota besar mengakumulasi Pb di daunnya. Selain melalui pencernaan, Pb masuk ke tubuh manusia melalui sistem pernafasan. Sekitar 25-50.% Pb akan diserap oleh paru-paru karena ukurannya yang kecil (< 0,5μm) sehingga lebih mudah diserap oleh alveoli (Ahmad, 1994).
Banyak dimanfaatkannya Pb oleh kehidupan manusia seperti sebagai bahan pembuat baterai, amunisi, produk logam (logam lembaran, solder, dan pipa), perlengkapan medis (penangkal radiasi dan alat bedah), cat, keramik, peralatan kegiatan ilmiah/praktek (papan sirkuit/CB untuk komputer) untuk campuran minyak bahan - bahan untuk meningkatkan nilai oktan. Selai itu Pb juga penyumbang polusi terbesar di udara adalah sektor transportasi, yang diakibatkan oleh penggunaan Pb sebagai zat aditif untuk meningkatkan bilangan oktan pada bahan bakar. Mengingat sebagian besar Pb dalam BBM (70-80%) akan dikeluarkan sebagai partikulat ke udara (Francis, 1994).
Logam Pb sangat beracun dan tidak dibutuhkan oleh manusia, sehingga bila makanan tercemar oleh logam tersebut, tubuh akan mengeluarkannya. Di dalam tubuh manusia, logam Pb bisa menghambat aktivitas enzim yang terlibat dalam pembentukan haemoglobin (Hb) dan sebagian kecil logam Pb dieksresikan lewat urin atau feses karena sebagian terikat oleh protein, sedangkan sebagian lagi
xix
Universitas Sumatera Utara
terakumulasi dalam ginjal, hati, kuku, jaringan lemak, dan rambut. Keracunan timbal kronik menimbulkan gejala seperti depresi, sakit kepala, sulit berkonsentrasi, gelisah, daya ingat menurun, sulit tidur, halusinasi dan kelemahan otot. Susunan saraf pusat merupakan organ sasaran utama timbal. (Widowati, 2008). Azolla
Azolla merupakan tumbuhan paku-pakuan air yang kecil dan terbukti dapat bersimbiosis dengan alga biru yakni Anabaena azolla. Di Cina dan Vietnam, azolla sudah digunakan berabad-abad sebagai sumber N bagi padi sawah karena kemampuannya dalam memfiksasi N2 dari udara dan menyediakan N disekitar tumbuhnya. Selain itu ternyata azolla juga berpotensi sebagai agen fitoremediasi logam berat. Spesies yang banyak terdapat di Indonesia terutama di pulau Jawa adalah Azolla pinnata, dan biasa tumbuh bersama-sama padi di sawah (Ganji et al., 2005).
Azolla dapat tumbuh pada kondisi yang lembab dan akan mati pada keadaan kering. Azolla dapat tumbuh optimum pada suhu 20-300C dan pada pH 5,5-7. Azolla masih dapat tumbuh pada pH 3,5-10. Pertumbuhan azolla akan terhambat pada suhu 450C. Dalam kondisi tersebut azolla dapat tumbuh optimal dan dapat memberi sumbangan N pada lahan sawah mencapai 450 Kg N/Ha/Tahun. Sehingga azolla hanya sedikit membutuhkan N dari lingkungan namun membutuhkan unsur hara lain yang cukup banyak seperti P,K,Ca, Mg, dll. Fosfat merupakan unsur yang menjadi faktor pembatas pertumbuhan azolla. Kekurangan P mengakibatkan pertumbuhan azolla
xx
Universitas Sumatera Utara
terhambat, tanaman akan berwarna merah dan akarnya melengkung
(Hanafiah dkk, 2009)
Aplikasi azolla di sawah dapat melalui dua cara, yaitu disebar langsung
dan dibenamkan. Sebelum digunakan untuk pernupukan, azolla diperbanyak pada
kolam khusus. Bibit yang dipakai umur masih muda yaitu 2 minggu karena akan
mempengaruhi pada produktifitas. Pemberian pupuk tambahan seperti N, P dan K
sangat penting karena hal ini akan memacu pertumbuhan bibit azolla
(Ruhiyat dkk., 1999).
Tabel 2. Kandungan logam berat dalam tanah secara alamiah (μg/g)
No. Unsur Kimia
1. Abu 2. Lemak kasar 3. Serat kasar 4. Pati 5. Protein kasar 6. Gula terlarut 7. Klorofil 8. Nitrogen 9. Fosfat 10. Kalium 11. Kalsium 12. Magnesium (Djojosuwito, 2000)
Berat Kering ……………….%..........................
10.50 3.00 - 3.30
9.10 5.50 24.00 – 30.00 3.5 0.34 – 0.55 4.00 – 5.00 0.50 – 0.90 2.00 – 4.50 0.40 – 1.00 0.50 – 0.16
Pengaruh penambahan bahan organik terhadap pH tanah dapat
meningkatkan atau menurunkan tergantung oleh tingkat kematangan bahan
organik yang kita tambahkan dan jenis tanahnya. Penambahan bahan organik yang
belum masak (misal pupuk hijau) atau bahan organik yang masih mengalami
xxi
Universitas Sumatera Utara
proses dekomposisi, biasanya akan menyebabkan penurunan pH tanah, karena selama proses dekomposisi akan melepaskan asam-asam organik yang menyebabkan menurunnya pH tanah. Namun apabila diberikan pada tanah yang masam dengan kandungan Al tertukar tinggi, akan menyebabkan peningkatan pH tanah, karena asam-asam organik hasil dekomposisi akan mengikat Al membentuk senyawa komplek (khelat), sehingga Al-tidak terhidrolisis lagi. Dilaporkan bahwa penambahan bahan organik pada tanah masam, antara lain inseptisol, ultisol dan andisol mampu meningkatkan pH tanah dan mampu menurunkan Al tertukar tanah. Peningkatan pH tanah juga akan terjadi apabila bahan organik yang kita tambahkan telah terdekomposisi lanjut (matang), karena bahan organik yang telah termineralisasi akan melepaskan mineralnya, berupa kation-kation basa (Atmojo, 2003) Potensi Azolla Sebagai Biosorbsi Logam Berat
Di beberapa negara berkembang azolla menjadi dasar biosorbsi untuk perlakuan remediasi untuk tanah tercemar karena kemampuannya dalam membersihkan kontaminan logam berat pada lahan basah. Kemampuan azolla dibuktikan dari penelitian yang menyatakan azolla segar mampu mengadsorbsi logam berat Pb, Cd, Cu dan Zn masing-masing sekitar 228, 86, 62 dan 48 mg / g (biomassa azolla) (pada kondisi biomassa azolla) kemudian logam tersebut diikat bagian jaringan tubuhnya (Ganji et al., 2005).
Kemampuan azolla dalam menyerap logam berat bergantung pada jenis logam beratnya. Azolla mampu toleran terhadap logam Cu pada konsentrasi ± 70 ppm dan Cd ± 90 ppm, namun setelah beberapa hari azolla menunjukkan efek toksisitas. Sementara itu azolla yang diberi perlakuan logam berat Pb 140 ppm
xxii
Universitas Sumatera Utara
mampu diserap (terakumulasi pada azolla) mencapai 4.68%. Hal ini karena terdapatnya sejumlah besar pektin berupa gugus heteropolisakarida pada dinding sel berperan sebagai fitochelatin (Khosravi dkk., 2005 dan Hidayat, 2011a).
Potensi azolla sebagai hiperakumulator pada logam Pb dapat dilihat dari besarnya nilai bioakumulasi yaitu sebesar 18.139 artinya konsentrasi logam pada azolla lebih tinggi 18.139 kali dari media tanaman (air) tanpa mengalami efek toksisitas. Nilai biokonsentrasi belum dapat diketahui karena kecilnya berat untuk akar dan daun bila dilakukan pemisahan sehingga tidak dilakukan, tetapi pada Cu dan Cd masih diperlukan penelitian level konsentrasi maksimum bagi pertumbuhan azolla sehingga tidak mengalami efek letal (toksisitas) (Hidayat, 2011a). Azolla memilki adaptasi yang tinggi pada konsentrasi Pb, yang cukup tinggi. Pertumbuhan azolla pada kosentrasi Pb 50 ppm lebih baik dibandingkan pada Pb 0 ppm, dimana azolla menyerap Pb pada Daun 5.5 ppm dan pada akar 18.2 ppm. Azolla yang dibiakan pada air tailing justru mampu menyerap Pb pada daun hingga 94 ppm (Juhaeti dan Syarif, 2003).
Biomassa azolla yang mati akan terdekomposisi dengan cepat oleh bantuan mikroorganisme perombak. Mikroorganisme tersebut selain merombak biomassa azolla juga mampu menyerap logam berat yang tersedia didalam larutan tanah. Dengan demikian, proses dekomposisi tersebut mempengaruhi keseimbangan antara fase padat atau terlarut logam berat berat dengan mikroorganisme pada tanah tersebut (Naidu and Bolan, 2008).
Setiap tanah memiliki sifat fisik dan kimia yang berbeda- beda, sehingga berbeda dalam kemampuan untuk menyangga berbagai macam pencemar. Daya sanggah tanah terhadap Pb tergantung dari kandungan bahan organik, tekstur,
xxiii
Universitas Sumatera Utara
serta ada tidaknya tanaman yang tumbuh di atasnya. Dari hasil penelitian dapat dilihat bahwa pada tanah Latosol akibat pemberian jerami padi didapat kemampuan menyangga pencemaran logam berat Cd 10 ppm sebesar 99 % (Kunaefi dkk, 2010).
Bahan organik tanah adalah campuran polimer kompleks yang timbul dari mikroba dan kimia proses degradasi. Bahan organik memiliki afinitas tinggi untuk mengikat senyawa organik serta beberapa logam dalam tanah sehingga, mengurangi ketersediaan mereka. Sedangkan asam organik kelompok fungsional biasanya hadir dalam bahan organik memiliki afinitas tinggi untuk menarik logam kation (Naidu and Bolan, 2008). Inceptisol
Inceptisol adalah tanah yang yang belum matang ( immature) dengan perkembangan profil yang lebih lemah disbanding dengan tanah matang, dan masih banyak menyerupai sifat bahan induknya.
xxiv
Universitas Sumatera Utara
METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilaksanakan di Rumah Kaca Lahan Percobaan Fakultas
Pertanian Universitas Sumatera Utara, dan Analisis dilakukan di Laboratorium Biologi Tanah, Laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah Fakultas Pertanian. Universitas Sumatera Utara, Medan dengan ketinggian tempat ±25 m dpl. Penelitian ini dimulai pada Februari sampai September 2012. Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan adalah air dan tanah sebagai media yang telah dicemari dengan logam berat, Azolla pinnata berasal dari Laboratorium Biologi Tanah Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan. Logam berat Pb yang digunakan dengan senyawa Pb (CH3COOH)2.3H2O serta bahan-bahan kimia yang dipergunakan untuk keperluan analisis Laboratorium.
Alat yang digunakan adalah ember sebagai wadah media tanam pertumbuhan A. pinnata, polibag sebagai wadah penelitian, ember besar untuk perbanyakan azolla serta alat-alat laboratorium lainnya yang dipergunakan selama penelitian dan analisis tanah. Metode Penelitian
Metode percobaan yang dilakukan pada penelitian ini ialah rancangan acak kelompok faktorial dengan dua faktor dan dan tiga ulangan, yaitu:
Faktor 1 : biomassa azolla A0 = Tanpa pemberian biomassa azolla A1 = Pemberian 15 g biomassa azolla yang dicemari 70 ppm Pb
xxv
Universitas Sumatera Utara
A2 = Pemberian 30 g biomassa azolla yang dicemari 70 ppm Pb
Faktor 2 : Tanah yang dicemari logam berat Pb
P0 = Tanah tanpa dicemari logam berat Pb
P1 = Tanah dicemari Pb 150 ppm
P2 = Tanah dicemari Pb 300 ppm
Sehingga didapat 9 kombinasi perlakuan yang tertera pada bagan rancangan
sebagai berikut:
III A2 P1 A2 P0 A1 P1 A0 P2 A1 P2 A0 P0 A1 P0 A2 P2 A0 P1
I A2 P1 A1 P1 A2 P0 A1 P2 A0 P0 A2 P2 A0 P0 A0 P1 A0 P2
II A0 P1 A2 P0 A1 P1 A2 P1 A0 P0 A1 P2 A0 P2 A0 P0 A2 P2
Model linier Rancangan Acak Kelompok : Yijk = µ + ρi + αj + βk + (αβ)jk + ∑ijk
Dimana: Yij : Respon yang diamati µ : Nilai tengah umum ρi : Pengaruh perlakuan dari pengelompokan ke 3 αj : Pengaruh perlakuan biomassa azolla βk : Pengaruh pemberian logam berat Pb
xxvi
Universitas Sumatera Utara
(αβ)jk : Pengaruh interaksi antara perlakuan biomassa azolla dengan perlakuan logam berat Pb
∑ijk : Faktor galat percobaan perlakuan biomassa azolla dan pemberian logam berat dengan 3 pengelompokan
Selanjutnya data dianalisis dengan Analysis of variance (ANOVA) dan dilanjutkan dengan Uji Duncan Multiple Range Test (DMRT). Pelaksanaan Penelitian Persiapan Media Tanah Inkubasi Azolla
Media yang digunakan untuk memperbanyak azolla adalah tanah Inseptisol dari lahan percobaan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Tanah diisi kedalam ember (ø 10 cm) sebanyak 10 kg, dan air diisi kedalamnya hingga mencapai batas. Media untuk pengujian biomassa azolla dalam mengkhelat logam berat adalah tanah Inseptisol dari lahan percobaan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara. Tanah tersebut diisi sebanyak ± 1 kg per polibag sebanyak 27 buah yaitu 3 x 3 x 3. Kemudian tanah tersebut diberikan logam berat sesuai dengan perlakuan. Persiapan Azolla
Azolla diperbanyak dengan cara mengambil beberapa azolla dan diletakkan di media tersebut. Untuk mempercepat pertumbuhan azolla diberikan pupuk majemuk memiliki kandungan (5:30:30), dua minggu sekali sebanyak ± 5 g setiap embernya. Kadar air azolla dihitung untuk mengetahui dosis biomassa azolla yang akan diberikan pada penelitian ini.
xxvii
Universitas Sumatera Utara
Setelah azolla diperbanyak, maka dilakukan aklimatisasi azolla dengan media air yang kemudian diberikan logam pencemar sebanyak perlakuan, dengan dibiarkan selama seminggu sehingga logam terakumulasi dalam azolla. Pemberian biomassa azolla
Seminggu setelah azolla dicemari logam berat Pb, selanjutnya biomassa azolla dipanen dan ditiriskan. Aplikasi biomassa azolla yang telah terakumulasi logam berat ke dalam tanah dilakukan dengan cara membenamkan biomassa azolla sebanyak perlakuan kedalam tanah yang sudah disiapkan dan diinkubasi selama satu minggu. Analisis Awal
Analisis awal dilakukan pada azolla yang telah dicemari logam berat Pb dan diaklimatisasi sebelum biomassa azolla diberikan ke dalam tanah dan juga pada tanah yang telah diberikan logam berat dengan beberapa taraf untuk mengetahui dosis Pb yang akan diberikan kedalam tanah. Analisis Akhir
Analisis akhir dilakukan pada tanah meliputi pH H2O tanah, %C Organik tanah dengan ekstraktan K2Cr2O7, Pb tersedia pada tanah menggunakan ekstraktan 0,1M HCl dan analisa logam berat Pb total pada tanah menggunakan ekstraktan HClO4 dan HNO3 pekat dari setiap perlakuan di Laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah. Parameter yang Diamati
Parameter yang diamati dari penelitian ini adalah: − pH (H2O) tanah menggunakan metode elektrometri − Pb total tanah menggunakan AAS
xxviii
Universitas Sumatera Utara
− Pb tersedia tanah menggunakan AAS − %C organik tanah dengan metode Walkley and Black
xxix
Universitas Sumatera Utara
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
pH H2O Hasil uji statistik menunjukkan bahwa perlakuan tanah yang dicemari
logam berat Pb pada minggu pertama berbeda sangat nyata terhadap perubahan
pH H2O. Perlakuan pemberian biomassa azolla tanah dan interaksi antara pemberian biomassa azolla kedalam tanah dengan tanah yang dicemari logam
berat berbeda tidak nyata terhadap pH tanah pada minggu pertama (Lampiran 2).
Tabel 3. Pengaruh pemberian biomassa azolla dan tanah yang dicemari Pb terhadap pH tanah pada minggu pertama setelah inkubasi
Perlakuan
P0 (0 ppm Pb)
P1 P2 (150 ppm Pb) (300 ppm Pb)
Rataan
A0 (0 g biomassa)
6.30
5.69
6.28 6.09
A1 (15 g biomassa)
6.35
5.78
6.49 6.21
A2 ( 30 g biomassa)
6.14
5.90
6.09 6.04
Rataan
6.26 a
5.79 b
6.29 a
Keterangan
: Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada α = 0,05 menurut DMRT
Dari Tabel 1 dapat dilihat bahwa pH H2O setelah satu minggu inkubasi,
nilai pH tertinggi pada perlakuan tanah yang dicemari Pb sebanyak 300 ppm
yaitu 6,29. Nilai tersebut tidak berbeda nyata dengan perlakuan tanpa pemberian
Pb, namun berbeda nyata dengan pH H2O pada tanah yang dicemari Pb 150 ppm. Pada perlakuan pemberian biomassa azolla tidak menunjukkan perbedaan yang
nyata terhadap pH tanah. pH tanah tertinggi terdapat pada pemberian 15 g
biomassa yaitu 6.21 dan pH tanah terendah pada pemberian biomassa 30 g yaitu
6.04.
xxx
Universitas Sumatera Utara
Perlakuan tanah yang dicemari logam berat Pb berbeda sangat nyata
terhadap pH H2O pada pengamatan minggu kedua sedangkan perlakuan
pemberian biomassa azolla dan interaksi antara pemberian biomassa azolla
dengan tanah yang dicemari logam berat berbeda tidak nyata terhadap pH tanah
(Lampiran 4).
Tabel 4.Pengaruh pemberian biomassa azolla dan tanah yang dicemari Pb terhadap pH tanah pada minggu kedua setelah inkubasi
Perlakuan
P0 P1
P2
(0 ppm Pb) (150 ppm Pb) (300 ppm Pb)
Rataan
A0 (0 g biomassa)
5.67
5.45
5.52 5.55
A1 (15 g biomassa)
5.76
5.49
5.64 5.63
A2 ( 30 g biomassa)
5.77
5.56
5.68 5.67
Rataan
5.73 a
5.50 b
5.62 a
Keterangan
: Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada α = 0,05 menurut DMRT
Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa setelah dua minggu inkubasi nilai pH
tertinggi pada perlakuan tanah tanpa dicemari Pb yaitu 5.73 dan berbeda nyata
dengan pH terendah pada perlakuan tanah yang dicemari Pb 150 ppm yaitu 5.5.
Sementara perlakuan tanah tanpa dicemari Pb tidak berbeda nyata terhadap
perubahan pH tanah yang dicemari 300 ppm Pb. Dari hasil uji statistik pemberian
biomassa azolla tidak berbeda nyata terhadap pH tanah dan nilai pH tertinggi pada
perlakuan pemberian azolla 30 g yaitu 5.67 dan terendah pada perlakuan tanpa
pemberian biomassa azolla yaitu 5.55.
Bahan Organik Tanah Perlakuan tanah yang dicemari logam berat Pb berbeda tidak nyata
terhadap bahan organik tanah. Sedangkan pada perlakuan pemberian biomassa azolla dan interaksi pemberian biomassa azolla dengan pemberian logam berat Pb
xxxi
Universitas Sumatera Utara
kedalam tanah berbeda nyata terhadap kandungan bahan organik tanah
(Lampiran 6).
Tabel 5. Pengaruh pemberian biomassa azolla dan tanah yang dicemari Pb terhadap bahan organik tanah pada minggu pertama setelah inkubasi
Perlakuan
P0 (0 ppm Pb)
P1 P2 (150 ppm Pb) (300ppm Pb)
Rataan
…………………………….%.......................................
A0 (0 g biomassa)
1.94 d
2.23 bc
2.03 cd
2.07 b
A1 (15 g biomassa) 2.03 cd
2.13 bcd
2.64 a
2.27 a
A2 ( 30 g biomassa) 2.31 b
2.35 b
2.30 b
2.32 a
Rataan
2.10 b
2.24 a
2.33 a
Keterangan
: Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada α =0,05 menurut DMRT
Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa tanpa pemberian biomassa azolla dengan
nilai bahan organik tertinggi pada pemberian 30 g sebesar 2.32% dan bahan
organik tanah terendah pada tanah tanpa pemberian biomassa azolla yaitu 2.07%
pada masa inkubasi satu minggu. Pada perlakuan tanah yang dicemari Pb bahan
organik tertinggi terdapat pada perlakuan tanah yang dicemari 300 ppm Pb,
2.33% yaitu dan yang terendah pada perlakuan tanpa dicemari Pb yaitu 2.10%.
Interaksi pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb dan pencemaran Pb pada
tanah terhadap bahan organik tanah dapat dilihat pada gambar berikut:
xxxii
Universitas Sumatera Utara
Bahan Organik (%)
2,75 2,50 2,25 2,00 1,75 1,50 1,25 1,00
0
15 Azolla (gram)
0 ppm Pb
150 ppm Pb
300 ppm Pb
y = 0.012x + 1.910 R² = 0.913 y = 0.003x + 2.178 R² = 0.272 y = 0.008x + 2.192 R² = 0.190 30
Gambar 1. Interaksi pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb dan pencemaran Pb pada tanah terhadap bahan organik tanah
Dari Gambar 1 terlihat bahwa pada semua perlakuan tanah menunjukkan perubahan kandungan bahan organik yang mengikuti garis linier menaik. Selain itu pada pemberian biomassa azolla 4 g pada tanah yang dicemari Pb 150 ppm berpotongan dengan tanah yang dicemari 300 ppm Pb. Pada grafik juga terlihat pemberian biomassa azolla 30 g terjadi perpotongan akibat pemberian logam berat Pb pada tanah pada. Hal ini menunjukkan kandungan bahan organik yang sama pada interaksi perlakuan tersebut.
Hasil uji statistik memperlihatkan bahwa pada minggu kedua setelah inkubasi perlakuan pemberian biomassa azolla berbeda sangat nyata terhadap bahan organik tanah dan pada tanah yang dicemari logam berat Pb berbeda nyata terhadap bahan organik tanah. Interaksi pemberian biomassa azolla dengan
xxxiii
Universitas Sumatera Utara
pemberian logam berat Pb kedalam tanah tidak berbeda nyata pada minggu
pertama terhadap peningkatan bahan organik tanah (Lampiran 8).
Tabel 6. Pengaruh pemberian biomassa azolla dan tanah yang dicemari Pb terhadap bahan organik tanah pada minggu kedua setelah inkubasi
Perlakuan
P0 (0 ppm Pb)
P1 P2 (150 ppm Pb) (300 ppm Pb)
Rataan
…………..……………..%...................................
A0 (0 g biomassa)
2.68
2.13
2.61 2.47 b
A1 (15 g biomassa)
2.86
2.55
2.89 2.77 a
A2 ( 30 g biomassa)
3.06
2.88
2.93 2.96 a
Rataan
2.87 a
2.52 b
2.81 a
Keterangan
: Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada α =0,05 menurut DMRT
Dari Tabel 3 dapat dilihat bahwa bahan organik tanah tertinggi setelah dua
minggu masa inkubasi pada perlakuan pemberian biomassa azolla 30 g yaitu
2.96% dan berbeda nyata terhadap pH tanah yang terendah pada pemberian 0 g
biomassa azolla yaitu 2.47%, sedangkan pada pemberian 15 g dan 30 g biomassa
azolla tidak berbeda nyata terhadap pH H2O. Pada perlakuan tanah yang dicemari Pb bahan organik tertinggi pada perlakuan tanpa dicemari yaitu 2.87%
menunjukkan perbedaan yang nyata dengan pH tanah terendah yaitu pada tanah
yang dicemari Pb 150 ppm sebesar 2.52%.
Pb Total Tanah
Hasil uji statistik menunjukkan bahwa pada minggu kedua setelah
inkubasi. perlakuan pemberian biomassa azolla dan tanah yang dicemari logam
berat Pb berbeda sangat nyata terhadap Pb total tanah. Interaksi pemberian
biomassa azolla dengan pemberian logam berat ke dalam tanah berbeda nyata
pada minggu pertama terhadap Pb total didalam tanah (Lampiran 12).
xxxiv
Universitas Sumatera Utara
Tabel 7. Pengaruh pemberian biomassa azolla dan tanah yang dicemari Pb terhadap Pb total tanah pada minggu kedua setelah inkubasi
Perlakuan
P0 (0 ppm Pb)
P1 P2 (150 ppm Pb) (300 ppm Pb)
Rataan
………..…………………….ppm………………………….
A0 (0 g biomassa) A1 (15 g biomassa) A2 ( 30 g biomassa)
97.78 e 176.89 c 273.63 c
280.44 c 323.11 b 339.82 b
316.42 b 322.49 b 451.23 a
231.55 c 274.16 b 354.89 a
Rataan
Keterangan
182.76 c
314.46 b
363.38 a
: Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada α =0,05 menurut DMRT
Dari Tabel 6 dapat dilihat bahwa Pb total tanah tertinggi pada interaksi
pemberian biomassa azolla dengan tanah yang dicemari Pb pada perlakuan
pemberian 30 g biomassa azolla ke dalam tanah yang dicemari Pb 300 ppm
sebesar 451.23 ppm dan berbeda nyata dengan Pb total tanah terendah pada
perlakuan tanah tanpa biomassa azolla dan dicemari Pb yaitu 97.78 ppm. Interaksi
pemberian biomassa tanah dengan pencemaran Pb pada tanah terhadap bahan Pb
total dapat dilihat pada gambar berikut:
Pb Total (ppm)
500,00 450,00 400,00 350,00 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00
50,00 0,00 0
15 Azolla (gram)
0 ppm Pb
150 ppm Pb
300 ppm Pb
y = 5.861x + 94.84 R² = 0.996 y = 1.979x + 284.7 R² = 0.940 y = 4.493x + 295.9 R² = 0.783
30
Gambar 2. Interaksi pemberian biomassa azolla dengan tanah yang dicemari Pb terhadap Pb total tanah
xxxv
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar 3 terlihat bahwa setelah dua minggu masa inkubasi pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb dapat meningkatkan kadar Pb total mengikuti garis linear menaik dan terjadi perpotongan di antara perlakuan tanah yang dicemari 150 ppm dan 300 ppm pada pemberian 15 g biomassa azolla yang tercemar Pb. Hal tersebut menunjukkan bahwa kadar Pb total didalam tanah pada tanah yang dicemari 150 ppm Pb sama dengan tanah yang dicemari 300 ppm Pb setelah dua minggu setelah masa inkubasi.
Pb Tersedia Tanah
Hasil uji statistik didapat bahwa perlakuan pemberian biomassa azolla dan
interaksi pemberian biomassa azolla dengan pemberian logam berat ke dalam
tanah berbeda nyata terhadap ketersediaan Pb di dalam tanah. Pada minggu
pertama setelah inkubasi dan pada perlakuan tanah yang dicemari logam berat Pb
berbeda sangat nyata terhadap Pb tersedia tanah (Lampiran 14).
Tabel 8. Pengaruh pemberian biomassa azolla dan tanah yang dicemari Pb terhadap Pb tersedia tanah minggu pertama setelah inkubasi
Perlakuan
P0 (0 ppm Pb)
P1 P2 (150 ppm Pb) (300 ppm Pb)
Rataan
………..……………………ppm………………………….
A0 (0 g biomassa) A1 (15 g biomassa) A2 ( 30 g biomassa)
Rataan
14.45 d 35.87 d 93.73 c 48.01 c
94.45 c 117.43 b 116.83 b 109.57 b
131.85 b 181.93 a 177.57 a 163.78 a
87.91 b 111.54 a 121.92 a
Keterangan
: Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada α =0,05 menurut DMRT
Dari Tabel 7 terlihat bahwa Pb tersedia tanah pada interaksi perlakuan
pemberian biomassa azolla dengan tanah dicemari Pb setelah satu minggu
inkubasi tertinggi pada pemberian biomassa 30 g pada tanah yang dicemari 300
ppm yaitu 177.57 ppm dan berbeda nyata dengan kadar Pb tersedia terendah pada
xxxvi
Universitas Sumatera Utara
perlakuan tanpa pemberian biomassa azolla ke dalam tanah tanpa dicemari Pb, yaitu 14.45 ppm. Selain itu terlihat penambahan ketersediaan Pb sampai 80 ppm dan peningkatan Pb tersedia ± 20 ppm akibat pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb pada tanah tanpa dicemari Pb dan tanah yang dicemari 300 ppm Pb. Namun pada pemberian 150 ppm Pb terjadi pengurangan ketersediaan Pb 1- 10 ppm. Interaksi pemberian biomassa tanah dengan pencemaran Pb pada tanah terhadap bahan Pb tersedia tanah dapat dilihat pada gambar berikut:
Pb Tersedia ( ppm)
200.00 180.00 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00
0.00 0
15 Azolla (gram)
0 ppm Pb
150 ppm Pb
300 ppm Pb
y = 2.642x + 8.371 R² = 0.934 y = 0.015x + 101.5 R² = 0.003 y = 1.523x + 140.9 R² = 0.679
30
Gambar 3. Interaksi pemberian biomassa azolla dengan tanah yang dicemari Pb terhadap Pb total tanah
Dari Gambar 3 terlihat bahwa pada tanah tanpa dan yang dicemari Pb 300 ppm menghasilkan ketersediaan Pb tanah mengikuti garis linear menaik pada. Sedangkan pada tanah yang dicemari 150 Pb akibat pemberian biomassa azolla yang tercemar Pb meningkatkan kemudian menurunkan ketersediaan Pb sehingga
xxxvii
Universitas Sumatera Utara
menunjukkan garis linear datar. Selain itu juga terlihat pertemuan titik pada
pemberi