Pemanfaatan Tumbuhan Air Dan Material Fisik Terhadap Penurunan Kadar Besi (Fe) Dan Mangan (Mn) Pada Air Sumur

PEMANFAATAN TUMBUHAN AIR DAN MATERIAL FISIK
TERHADAP PENURUNAN KADAR BESI (Fe)
DAN MANGAN (Mn) PADA AIR SUMUR

TESIS

Oleh
ASNAH RUMIAWATI
127004001/PSL

SEKOLAH PASCA SARJANA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015

i

PEMANFAATAN TUMBUHAN AIR DAN MATERIAL FISIK
TERHADAP PENURUNAN KADAR BESI (Fe)
DAN MANGAN (Mn) PADA AIR SUMUR

TESIS

Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains
dalam Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan lingkungan pada
Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

Oleh
ASNAH RUMIAWATI
127004001/PSL

SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015

ii

Judul Tesis

Nama

Nomor Pokok
Program Studi

: PEMANFAATAN
TUMBUHAN AIR
DAN
MATERIAL FISIK TERHADAP PENURUNAN
KADAR BESI (Fe) DAN MANGAN (Mn) PADA AIR
SUMUR
: Asnah Rumiawati
: 127004001
: Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan

Menyetujui
Komisi Pembimbing :

Dr.Hesti Wahyuningsih,S.Si, M.Si.
Pembimbing II

Prof. Dr. Harlem Marpaung

Pembimbing I

Mengetahui :

Ketua Program Studi

Direktur,

Dr. Delvian, SP., MP.

Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc.

Tanggal Lulus : 7 Februari 2015

iii

Telah diuji pada
Tanggal : 7 Februari 2015

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua
: Prof. Dr. Harlem Marpaung.
Anggota
: 1. Dr. Hesti Wahyuningsih,S.Si, M.Si.
2. Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc.
3. Drs. Chairuddin, M.Sc.

iv

PEMANFAATAN TUMBUHAN AIR DAN MATERIAL FISIK
TERHADAP PENURUNANKADAR BESI (Fe)
DAN MANGAN (Mn) PADA AIR SUMUR

ABSTRAK
Air merupakan kebutuhan pokok bagi setiap mahluk hidup untuk melakukan
aktivitasnya sehari – hari. Perkembangan jumlah penduduk dan pembangunan
yang semakin pesat, menimbulkan dampak antara lain terjadinya alih fungsi lahan
menjadi permukiman, yang mengakibatkan menurunnya kualitas lingkungan
permukiman terutama pada pada penggunaan air tanah yang banyak mengandung
besi dan mangan. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh penggunaan

bahan penyerap tumbuhan air eceng gondok (Eichornia crassipes), kiambang
(Salvinia molesta)dan sirih gading (Eupremnum pinnatum) serta material fisik
pasir dan kerikil, dan mengetahui jenis yang terbaik pada keduanya dalam
menurunkan besi dan mangan pada air sumur. Metode penelitian ini dengan
melakukan pengukuran parameter fisika yang dilakukan secara insitu berupa suhu,
pH, DO, TDS, kekeruhan, dan warna selama waktu penyerapan. Pengukuran
parameter kimia besi dan mangan pada tumbuhan air dan material fisik dan juga
pada organ tumbuhan dilakukan di laboratorium, serta pengamatan kondisi
morfologi sesuai waktu penyerapan. Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak
Lengkap yang terdiri dari 2 faktor penelitian yaitu bahan penyerap dan waktu
penyerapan dengan bahan penyerap tumbuhan air dan material fisik. Tumbuhan
air terdiri dari 3 taraf perlakuan yaitu eceng gondok, kiambang dan sirih gading,
dan waktu penyerapan 2,4, dan 6 hari. Material fisik terdiri dari pasir dan kerikil
dengan waktu penyerapan yang sama. Analisis data dilakukan dengan
menggunakan Analisis Of variansi (Anova) dan dilanjutkan dengan uji beda rata –
rata. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa ketuga tumbuhan yang terdiri dari
eceng gondok (E.crassipes), kiambang (S.molesta) dan sirih gading (E.pinnatum)
dapat menurunkan kadar besi dan mangan. E. crassipes hingga sebesar 95,63%
dan kadar mangan sebesar 95,62%, S.molesta 91,41% dan 64,94%, E.pinnatum 88
% dan 63,69%. Material pasir dapat menurunkan besi 95,665% dan mangan

95,15% dan kerikil 90,86% dan 95,62%. Jenis penyerap yang paling baik pada
tumbuhan air adalah eceng gondok (E.crassipes) dan pada material fisik, pasir
menurunkan besi dan kerikil untuk mangan.
Kata kunci : Besi, Eceng Gondok, Kiambang, Mangan, Sirih gading

v

APPLICATION OF WATER PLANT AND PHYSIC MATERIAL TO
REDUCE THE IRON (Fe) AND MANGANESE (Mn)
CONTENTS IN WELL WATER

ABSTRAK
Water is basic need of living organism for the daily activities. The higher
population development and growth has any impact such as the change of
function of land to be settlement area that cause the lower of settlement
environment quality especially on the using of ground water that contain Iron
and Manganese substance. The objective of this research is to study the influence
of water plants as absorber Eichornia crassipes, Salvinia molesta and
Eupremnum pinnatum and physical material such as sand and gravel in addition
to stud, and the better type of them in minimize the iron and manganese content

on well water. The method of research is consist of preparation of material, data
collecting and measurement of other water quality parameter, i.e pH, DO,TDS,
turbidity and colour during the absorption process, measurement of iron and
manganese content on plant laboratory, and morphology condition based on
duration of absorption. This research using the complete random design that
consist of two stydy factor, i.e absorber and duration time of absorption for each
steps pf absorber, i.e. water plant and physical material. The water plant is
consist of three treatment, i.e. eichornia crassipes, salvinia molesta and
eupremnum pinnatum and the absorption time is two days, four days and five
days. As well as the treatment of physical material that consist of sand and gravel
with the same absorption time. The data was analyzed by analysis of variance
(Anova). The result of study indicates that the water plant eichornia crassipes can
minimize the iron content up to 95,63% and manganese content for 95,62%,
salvinia molesta 91,41% and 64, 94%, eupremnum pinnatum is 88 % and 63,69
%. The physical material of sand can minimize the iron 95,66 % and mangan for
95,15 % and gravel for 90,86 % and 95,62 %. The better absorber on water plant
is eichornia crassipes and physical material is sand for iron and gravel for
mangan.
Kata kunci :Eichornia crassipes, Eupremnum pinnatum, Iron, Manganese,
Salviniamolesta.

ii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang senantiasa
memberikan rahmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan
penulisan tesis ini, yang diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
gelar Magister Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan (PSL) Sekolah
Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Tesis yang berjudul “Pemanfaatan
Tumbuhan Air dan Material Fisik Terhadap Penurunan Kadar Besi (Fe) dan
Mangan (Mn) pada Air Sumur”.
Selama melakukan penelitian dan penulisan tesis ini, Penulis banyak
memperoleh bantuan moril dan material dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada
kesempatan penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tulus kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc selaku Direktur Sekolah Pascasarjana
Universitas Sumatera Utara dan sekaligus sebagai Komisi Penguji yang telah
memberikan arahan dan masukan dalam penulisan tesis ini.
2. Alm. Ibu Prof. Dr. Retno Widiastuti, MS selaku Ketua ProgramStudi Doktor
dan Magister Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan

(PSL) Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Prof. Dr. Harlem Marpaung, M.Sc. selaku Ketua Komisi Pembimbing
yang telah dengan arif dan sabar dalam memberikan bimbingan, arahan dan
masukan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini.
4. Ibu Dr. Hesti Wahyuningsih, S.Si.M.Si, selaku anggota Komisi Pembimbing
yang telah dengan sabar dan penuh pengertian dalam memberikan masukan
dan arahan serta bimbingan kepada penulis sehingga tesis ini dapat
diselesaikan.
5. Bapak Drs. Chairuddin M.Sc, selaku anggota komisi penguji yang telah
banyak memberikan masukan dan saran demi perbaikan penulisan tesis ini
6. Ibu Prof (R). Dr. Anita Firmanti, selaku Kepala Puslitbang Permukiman
Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat, yang telah
memberikan
ijin perkuliahan dan motivasi sehingga penulis dapat
menyelesaikan tesis ini.
7. Bapak Yuri Hermawan Prasetyo, ST.MT., selaku Kepala Kantor Loka
Teknologi Permukiman Medan Kementerian Pekerjaan Umum dan
Perumahan Rakyat, yang telah memberikan ijin perkuliahan dan bantuan
penelitian sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis ini.
8. Suamiku tercinta Agus Budianto, ST.S.Pd.M.Si., yang selalu memberikan

dukungan dan motivasi yang tulus dan ikhlas tiada henti, dalam mendukung
dan membantu penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis
ini.
9. Alm. Ayahanda Abdul Karim Bsc. Dan ibunda ercinta Mariana Magdalena
Ritonga, yang telah bersusah payah membesarkanku, membimbingku dan
selalu mendoakanku dalam setiap hal.

10. Anak – anakku tercinta Nadya Manja Miftahul Jannah, Annisa Dwi Novira
Kesuma, Muhamad Rizky Naufal dan Afief Surya Ramadhan yang selalu
memberikan semangat, penuh pengertian dan doa dalam setiap langkah.
11. Rekan – rekan Program Studi Pengelolaan Sumber Daya Alam dan
Lingkungan (PSL) Angkatan Tahun 2012, atas solidaritas dan
kekompakannya selama menempuh pendidikan Sekolah Pascasarjana
Universitas Sumatera Utara.
12. Rekan – rekan Kantor Loka Teknologi Permukiman Medan Kementerian
Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat, atas semangat dan dukungannya.
13. Berbagai pihak yang telah membantu penulis dalam penulisan tesis ini yang
tidak bisa disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari tesis ini masih banyak memiliki kekurangan dan jauh dari
sempurna. Oleh karena itu penulis dengan segala kerendahan hati mengharapkan

masukan dan saran yang sifatnya membangun demi kesempurnaan penulisan tesis
ini dan perbaikan selanjutnya. Semoga dengan penyusunan tesis ini dapat berguna
dan bermanfaat bagi semua pihak.

Medan, Februari 2015

Asnah Rumiawati

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan pada tanggal 11 Oktober 1970 di Medan, Sumatera
Utara.Merupakan anak ke 1 dari 3 bersaudara dari pasangan Alm.Bapak Abdul
Karim BSc. dan Ibu Mariana Magdalena Ritonga.
Penulis mengikuti pendidikan formal di SD Swakarya Laut Dendang,
Kecamatan Percut Sei Tuan, Kabupaten Deli Serdang pada tahun 1977- 1983.
Kemudian penulis melanjutkan pendidikan SMP di SMP Bina Siswa Laut
Dendang pada tahun 1983-1986. Penulis melanjutkan pendidikan di SMA Bina
Siswa Laut Dendang Jurusan IPA pada tahun 1986-1989.
Setelah itu penulis melanjutkan pendidikan D3 FMIPA Jurusan Kimia Analis di
Universitas Sumatera Utara (USU) Medan pada tahun 1989-1992, dan kemudian
melanjutkan Pendidikan S-1 jurusan Teknik Kimia di Sekolah Tinggi Teknologi
Industri (STTI) Glugur Medan pada tahun 1996 - 1999. Penulis melanjutkan
pendidikan S-2 Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan di
Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara pada tahun 2012 - 2015.
Pada tahun 1998 hingga saat ini, penulis bekerja sebagai Pegawai Negeri
Sipil (PNS) di Kantor Loka Teknologi Permukiman Medan, Puslitbang
Permukiman, Balitbang, Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat.
Pengalaman penulis di bidang kegiatan selama bekerja antara lain :
- Tahun 2007 – 2009, sebagai Ketua Tim pada Kegiatan Penerapan
Teknologi Sanitasi (Biority) Berbasis Masyarakat di Kab. Tapanuli Utara,
Kab. Samosir, Kab. Simalungun, Kab. Toba samosir, Kab. Karo dan Kab.
Dairi.
- Tahun 2010, sebagai Sekretaris Tim dalam kegiatan Litbang Inventarisasi
rumah tradisional Batak di Provinsi Sumatera Utara.
- Tahun 2011, sebagai Ketua Tim pada kegiatan Litbang Identifikasi dan
inventarisasi rumah tradisional Melayu dan Nias.
- Tahun 2012, Ketua Tim pada kegiatan Identifikasi Rumah dan Desa
Tradisional Melayu di Provinsi Riau dan Kepulauan Riau.
- Tahun 2013, Ketua Tim pada kegiatan Litbang Kajian Kinerja Termal
pada Bangunan Tradisional Melayu dan Ketua Tim Kegiatan Inovasi
Penerapan Taman Atap pada Bangunan Tinggal Atap Seng.
- Tahun 2014, sebagai Ketua Tim pada Kegiatan Inovasi Penerapan
Teknologi Taman Atap Pada Bangunan Kantor.
- Tahun 2015, sebagai Ketua Tim pada Kegiatan Kinerja Termal dan
Karakteristik Material Rumah Tradisional Minangkabau.

DAFTAR ISI

halaman
ABSTRAK ...................................................................................................
i
ABSTRACT .................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR .................................................................................. iii
DAFTAR RIWAYAT HIDUP .................................................................... iv
DAFTAR ISI ................................................................................................ v
DAFTAR TABEL ........................................................................................ vii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... viii
DAFTAR ISTILAH .................................................................................... ix
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ x
BAB.I.

BAB.II.

PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang........................................................................
1.2. Perumusan Masalah ...............................................................
1.3. Tujuan Penelitian ....................................................................
1.4. Hipotesis Penelitian ................................................................
1.5. Manfaat Penelitian .................................................................
1.6. Kerangka Penelitian................................................................

1
6
6
7
7
8

TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Air sebagai Sumber Air Minum ............................................. 9
2.1.1. .............................................................................. Siklus
Air .............................................................................. 9
2.1.2. .............................................................................. Sumbe
r Air Minum ................................................................ 10
2.1.2.1. ................................................................ Air
Tanah .......................................................... 11
2.1.2.2. ................................................................ Air
Sumur Gali.................................................. 12
2.1.3. .............................................................................. Kualita
s Air yang Diperuntukkan untuk air minum ............... 13
2.2. Logam Berat Besi (Fe) dan Mangan (Mn) ............................. 15
2.2.1. Sumber Besi dan Mangan............................................. 16
2.2.2. Bahaya Pencemaran Besi dan Mangan......................... 17
2.3. Pengelolaan Air untuk Menghilangkan Zat Besi dan Mangan 19
2.3.1. Pengolahan air secara Fisika ........................................ 19
2.3.2. Pengolahan air secara Kimia ........................................ 20
2.3.3. Pengolahan air secara Biologi ...................................... 21
2.4. Prospek Fitoramediasi ............................................................ 25

BAB.III.

BAB.IV.

BAB.V.

METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ................................................. 26
3.2. Bahan dan Alat Penelitian ........................................................ 26
3.3. Metode Penelitian .................................................................... 27
3.3.1. Rancangan Percobaan ..................................................... 27
3.2.1. Prosedur Penelitian ........................................................ 28
3.2.1.1.Penyiapan Tumbuhan Air dan Material Fisik ..... 29
3.2.1.2. Perlakuan ............................................................ 29
3.4. Pengumpulan Data ................................................................... 33
3.5. Analisa Data ............................................................................. 34
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Kadar Besi (Fe) dan Mangan (Mn) pada Air ......................... 35
4.1.1. ............................................................................. Perlak
uan Jenis Tumbuhan Air ............................................ 35
4.1.1.1. ................................................................
Tumbuhan Eceng Gondok.............................. 39
4.1.1.2. ................................................................
Tumbuhan Kiambang ..................................... 40
4.1.1.3. ................................................................
Tumbuhan Sirih Gading ................................. 41
4.1.2. ............................................................................. Perlak
uan Jenis Material Fisik ............................................. 43
4.1.2.1. ................................................................
Material Pasir ................................................. 46
4.1.2.2. ................................................................
Material Kerikil .............................................. 47
4.2. Kadar Besi dan Mangan pada Bagian Organ Tumbuhan ....... 46
4.2.1. Eceng Gondok ............................................................ 47
4.2.2. Kiambang.................................................................... 48
4.2.3. Sirih Gading ................................................................ 49
4.3. Kondisi Morfologi Bagian Organ Tumbuhan ........................ 55
4.4. Parameter Kualitas Air Lainnya ............................................. 58
4.4.1. Suhu ............................................................................. 58
4.4.2. Derajat Keasaman (pH) ................................................ 61
4.4.3. Disolved Oxygen (DO) ................................................ 62
4.4.4. Total Disolved Solid (TDS) ......................................... 63
4.4.5. Kekeruhan .................................................................... 64
4.4.6. Warna ........................................................................... 65
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ............................................................................ 67
5.2. Saran....................................................................................... 67

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 68

DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1.

Rata-Rata Kadar Besi pada Air dengan Perlakuan
Tumbuhan Air dan Waktu Pemaparan ..............................................35

Tabel 4.2.

Rata-Rata Kadar Mangan pada Air dengan Perlakuan
Tumbuhan Air dan Waktu Pemaparan ..............................................35

Tabel 4.3.

Rata-rata Kadar Besi pada Air dengan Perlakuan Material
Fisik dan Waktu Pemaparan .............................................................43

Tabel 4.4.

Rata-Rata Kadar Mn pada Air dengan Perlakuan
Tumbuhan Air dan Waktu Pemaparan ..............................................43

Tabel 4.5.

Rata-Rata Kadar Besi pada Organ Eceng Gondok ...........................46

Tabel 4.6.

Rata-Rata Kadar Mangan pada Organ Eceng Gondok .....................46

Tabel 4.7.

Rata-Rata Kadar Besi pada Organ Kiambang ...................................48

Tabel 4.8.

Rata-Rata Kadar Mangan pada Organ Kiambang .............................48

Tabel 4.9.

Rata-Rata Kadar Besi pada Organ Sirih Gading ...............................49

Tabel 4.10. Rata-Rata Kadar Mangan pada Organ Sirih Gading .........................49
Tabel 4.11. Kondisi Morfologi pada Perlakuan Tumbuhan Air Selama
Waktu Pemaparan .............................................................................55
Tabel 4.12. Rata-Rata Hasil Parameter Kualitas Air Lainnya pada Air
oleh Media Tumbuhan Air ................................................................60
Tabel 4.13. Rata-Rata Hasil Parameter Kualitas Air Lainnya pada Air
oleh Media Material Fisik .................................................................60

DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar.1.1.

Kerangka Penelitian .......................................................................8

Gambar 2.1.

Siklus Hidrologi ...........................................................................10

Gambar 2.2.

Kondisi Visual Air Sumur yang Akan Diteliti .............................16

Gambar 2.3.

Tumbuhan Air ..............................................................................24

Gambar 2.4.

Bahan Kerajinan yang Berasal dari Bahan Dasar Eceng
Gondok .........................................................................................25

Gambar 4.1.

Persentase Penyerapan Fe oleh Tumbuhan dan
Material Fisik ...............................................................................42

Gambar 4.2.

Persentase Penyerapan Mn oleh Tumbuhan Air dan
Material Fisik ...............................................................................42

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1.

Peta Lokasi Penelitian ....................................................................73

Lampiran 2.

Alat yang Digunakan dalam Penelitian ..........................................74

Lampiran.3.

Denah Penelitian.............................................................................75

Lampiran 4.

Data Hasil Pengamatan Kadar Besi (Fe) dari Perlakuan
Jenis Tumbuhan Air dan Waktu Penyerapan,Pemaparan
Selama Penelitian (mg/L) ...............................................................76

Lampiran 5.

Data Hasil Pengamatan Kadar Mangan (Mn) dari Perlakuan
Jenis Tumbuhan air dan waktu penyerapan selama penelitian
(mg/L) .............................................................................................77

Lampiran 6.

Data Hasil Pengamatan Kadar Besi (Fe) pada air dari
perlakuan jenis material dan waktu penyerapan/pemaparan
(mg/L) .............................................................................................78

Lampiran 7.

Data Hasil Pengamatan Kadar Mangan (Mn) Pada Air dari
Perlakuan Jenis Material dan Waktu Penyerapan (mg/L) ..............79

Lampiran 8.

Data Hasil Pengukuran Besi (Fe) dan Mangan (Mn) Pada Bagian
Organ Tumbuhan Selama Penelitian .............................................80

Lampiran 9.

Hasil Analisis Anova Kadar Fe dan Mn pada Perlakuan
Organ Tumbuhan ............................................................................81

Lampiran 10. Data hasil pengukuran suhu air sumur selama penelitian (°C).......84
Lampiran 11. Data Hasil Pengukuran Derajat Keasaman (pH) air
sumur selama penelitian .................................................................85
Lampiran12. Data Hasil Pengukuran Dissolved Oxigen (DO) Air Sumur
Selama penelitian............................................................................86
Lampiran 13. Data Hasil Pengukuran Total Dissolved Solid (TDS) Air Sumur
Selama Penelitian ...........................................................................87
Lampiran 14. Data Hasil Pengukuran Kekeruhan Air Sumur Selama Penelitian .88