STUDI PERBANDINGAN KEMAMPUAN Skeletonema sp. DAN Chaetoceros sp. SEBAGAI AGEN BIOREMEDIASI TERHADAP LOGAM BERAT MERKURI (Hg) Repository - UNAIR REPOSITORY

  SKRIPSI STUDI PERBANDINGAN KEMAMPUAN Skeletonema sp. DAN Chaetoceros sp. SEBAGAI AGEN BIOREMEDIASI

  TERHADAP LOGAM BERAT MERKURI (Hg) Oleh: RIKKY LEONARD SURABAYA - JAWA TIMUR RIKKY LEONARD SURABAYA - JAWA TIMUR FAKULTAS PERIKANAN DAN KELAUTAN UNIVERSITAS AIRLANGGA SURABAYA 2014

  SKRIPSI STUDI PERBANDINGAN KEMAMPUAN Skeletonema sp. DAN Chaetoceros sp. SEBAGAI AGEN BIOREMEDIASI

  TERHADAP LOGAM BERAT MERKURI (Hg) Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Perikanan Pada Program Studi Budidaya Perairan Fakultas Perikanan dan Kelautan Universitas Airlangga

  Oleh :

RIKKY LEONARD NIM. 141011153

  Menyetujui, Komisi Pembimbing

  Pembimbing Utama Pembimbing Serta Dr. Ir. Endang Dewi Masithah, M.P. Wahju Tjahjaningsih, Ir., M.Si.

  NIP. 19690912 199702 2 001 NIP. 19580914 198601 2 001

  SKRIPSI STUDI PERBANDINGAN KEMAMPUAN Skeletonema sp. DAN Chaetoceros sp. SEBAGAI AGEN BIOREMEDIASI

  TERHADAP LOGAM BERAT MERKURI (Hg)

  Oleh :

RIKKY LEONARD NIM. 141011153

  Telah diujikan pada Tanggal : 15 Juli 2014 KOMISI PENGUJI SKRIPSI Ketua : Dr. Woro Hastuti Satyantini, Ir., M.Si.

  Sekretaris : Prayogo, S.Pi., M.P. Anggota : Abdul Manan, S.Pi., M.Si.

  Dr. Ir. Endang Dewi Masithah, M.P. Wahju Tjahjaningsih, Ir., M.Si.

  Surabaya, 23 Juli 2014 Fakultas Perikanan dan Kelautan

  Universitas Airlangga Dekan, Prof. Dr. Hj. Sri Subekti, DEA., drh.

  NIP. 19520517 197803 2 001

  RINGKASAN Rikky Leonard. Studi Perbandingan Kemampuan Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp. sebagai Agen Bioremediasi terhadap Logam Berat Merkuri (Hg). Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Endang Dewi Masithah, M.P. dan Wahju Tjahjaningsih, Ir., M.Si.

  Merkuri merupakan unsur kimia yang beracun. Logam berat ini berdampak racun bagi seluruh fungsi organ yang terdapat dalam tubuh walaupun hanya sejumlah kecil yang terserap oleh tubuh. Salah satu cara untuk mengantisipasi meningkatnya pencemaran logam berat dalam suatu perairan adalah dengan cara bioremediasi menggunakan diatom.

  Skeletonema sp. mengandung protein yang tersusun atas asam amino yang

  terdiri dari gugus fungsi COOH. Gugus fungsi ini dapat berikatan dengan ion hidrogen karena gugus ini bermuatan negatif dan reaktif untuk berikatan dengan merkuri yang memiliki muatan positif. Chaetoceros sp. memiliki kemampuan absorbsi karena adanya gugus fungsi yang terkandung pada dinding sel. Gugus fungsi tersebut adalah amino, karboksilat, fosfat, sulfidril, sulfat dan hidroksil. Pada dinding sel terdapat protein dan polisakarida yang dapat mengikat ion logam.

  Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp. dalam menyerap logam berat merkuri serta untuk mengetahui pengaruh logam berat merkuri terhadap pertumbuhan Skeletonema sp. dan

  Chaetoceros sp. Penelitian menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) yang

  terdiri dari empat perlakuan dengan lima ulangan. Konsentrasi logam berat merkuri yang digunakan adalah 0 ppm dan 0,06 ppm. Parameter utama dalam

  penelitian ini adalah kandungan logam berat merkuri yang masih tersisa dalam air laut pada botol perlakuan dan kepadatan diatom yang dilakukan setiap hari

  selama tujuh hari. Parameter pendukung dalam penelitian ini adalah kualitas air

  medium kultur. Pengujian kandungan merkuri yang terkandung di dalam air media

  dengan Atomic Absorption Spectrometry (AAS) Perkin Elmer 3110 di Balai Besar Laboratorium Kesehatan, Surabaya. iv

  Hasil penelitian menunjukkan bahwa Skeletonema sp. mampu menyerap logam berat merkuri dengan persentase 95,896%. Chaetoceros sp. dapat menyerap logam berat merkuri dengan persentase 99,526%. Logam berat merkuri mempengaruhi pertumbuhan Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp. Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp. dapat disarankan untuk digunakan dalam bioremediasi pada air yang tercemar logam berat merkuri. Diperlukan penelitian lebih lanjut tentang bioremediasi oleh Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp. untuk jenis logam berat lainnya. v

  SUMMARY Rikky Leonard. Comparison Study of Skeletonema sp. and Chaetoceros sp. Abilities as Bioremediation Agent of Mercury (Hg). Academic Advisors :

Dr. Ir. Endang Dewi Masithah, M.P. and Wahju Tjahjaningsih, Ir., M.Si.

  Mercury is poisonous chemical element. This heavy metal affect as poison for all organ functions in the body although only a small amount is absorbed by body. One of the way to anticipate the increasing of heavy metal contamination in water is by using bioremediation with diatom.

  Skeletonema sp. containing proteins composed of amino acids, the amino acids comprising the COOH functional group. These functional groups can bind with hydrogen ions due to the negatively charged groups and reactive to bind to mercury that has a positive charge. Chaetoceros sp. have the absorption capacity due to the functional groups contained in the cell wall. The functional groups are amino, carboxylic, phosphate, sulfhydryl, sulfate and hydroxyl. In the cell wall proteins and polysaccharides that are able to bind metal ions.

  This study aimed to determine the ability of Skeletonema sp. and Chaetoceros sp. in absorbing the mercury and heavy metals to determine the effect of mercury on the growth of Skeletonema sp. and Chaetoceros sp. This research using completely randomized design which is consist of four treatment with five repetition. Heavy metal concentration of merkuri that used was 0 ppm and 0,06 ppm. Main parameter in this research was heavy metal content of mercury which still remain in sea water at treatment bottle and density of diatom every day for seven days. Supported parameter in this research was the quality of water medium. Mercury analysis of the media is using Atomic Absorption Spectrometry (AAS) Perkin Elmer 3110 in Balai Besar Laboratorium Kesehatan, Surabaya.

  The results showed that Skeletonema sp. able to absorb mercury with percentage of 95.896%. In Chaetoceros sp. can absorb mercury with percentage of 99.526%. Mercury affects the growth of Skeletonema sp. and Chaetoceros sp.

  Skeletonema sp. and Chaetoceros sp. can be recommended for use in the

  vi bioremediation of contaminated water mercury. Further research is needed about ability of Skeletonema sp. and Chaetoceros sp. for the other metals. vii

KATA PENGANTAR

  Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah S.W.T karena atas limpahan rakhmat serta hidayat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi dengan judul Studi Perbandingan Kemampuan Skeletonema sp. dan

  Chaetoceros sp. sebagai Agen Bioremediasi terhadap Logam Berat Merkuri (Hg). Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

  Sarjana Perikanan pada Program Studi S-1 Budidaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Kelautan, Universitas Airlangga, Surabaya.

  Penulis menyadari bahwa Skripsi ini masih belum sempurna, sehingga kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan demi perbaikan dan kesempurnaan Skripsi ini. Akhirnya penulis berharap semoga Skripsi ini bermanfaat dan dapat memberikan informasi kepada semua pihak, khususnya bagi Mahasiswa Program Studi S-1 Budidaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Kelautan, Universitas Airlangga Surabaya guna kemajuan serta perkembangan ilmu dan teknologi dalam bidang perikanan, terutama budidaya perairan.

  Surabaya, 23 Juli 2014 Penulis viii

UCAPAN TERIMA KASIH

  Pada kesempatan ini, dengan penuh rasa hormat penulis haturkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

  1 Prof. Dr. Hj. Sri Subekti, drh., DEA selaku Dekan Fakultas Perikanan dan Kelautan Universitas Airlangga Surabaya.

  2 Bapak Moch. Amin Alamsjah, Ir., M.Si., Ph.D selaku Dosen Wali yang sudah membimbing dan memberikan arahan selama menempuh studi di Fakultas Perikanan dan Kelautan, Universitas Airlangga.

  3 Ibu Dr. Ir. Endang Dewi Masithah, M.P. dan Ibu Wahju Tjahjaningsih, Ir., M.Si. selaku Dosen Pembimbing yang dengan sabar memberikan arahan, petunjuk dan bimbingan sejak penyusunan proposal hingga selesainya penyusunan Skripsi ini.

  4 Ibu Dr. Woro Hastuti Satyantini, Ir., M.Si., Bapak Prayogo, S.Pi., M.P. dan Bapak Abdul Manan, S.Pi., M.Si. selaku Dosen Penguji yang telah memberikan masukan dan saran atas perbaikan Skripsi ini.

  5 Mbak Nita, Mbak Irma, Mbak Risma, Mbak Evi dan Mbak Dini yang membantu dalam mencari referensi, peminjaman alat dan bahan laboratorium serta membantu administrasi.

  6 Mama (Lilik) dan kakak (Okky) yang senantiasa memberikan semangat dan doa dalam menyelesaikan Skripsi ini. 7 (Alm) Papa (Lukman) yang selalu memberikan doa.

  8 Tim Penelitian Bioremediasi (Arifah dan Dita) yang telah membantu dengan sepenuh hati dan juga mendengarkan keluh kesah selama pelaksanaan penelitian dari awal hingga akhir penelitian.

  9 Sahabatku tercinta Indra, Suci, Dilla, Faizah, Sofie, Lisa, Dyah Sunaring, Ahmad, Binti, Hutami, Rama, Aida, Astrid dan teman-teman Piranha 2010 yang turut memberikan masukan, motivasi dan semangat dalam menyelesaikan Skripsi ini. ix

  DAFTAR ISI Halaman

  RINGKASAN ..................................................................................... iv SUMMARY ........................................................................................ vi KATA PENGANTAR ........................................................................ viii UCAPAN TERIMA KASIH ............................................................... ix DAFTAR ISI ........................................................................................ x DAFTAR TABEL ............................................................................... xii DAFTAR GAMBAR .......................................................................... xiii DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................... xiv I PENDAHULUAN .......................................................................

  1 1.1 Latar Balakang .......................................................................

  1 1.2 Perumusan Masalah ...............................................................

  4 1.3 Tujuan ....................................................................................

  4 1.4 Manfaat ..................................................................................

  4 II TINJAUAN PUSTAKA ..............................................................

  5 2.1 Skeletonema sp .......................................................................

  5 2.1.1 Klasifikasi Skeletonema sp ...........................................

  5 2.1.2 Morfologi Skeletonema sp ............................................

  5 2.1.3 Habitat Skeletonema sp .................................................

  6 2.2 Chaetoceros sp .......................................................................

  7 2.2.1 Klasifikasi Chaetoceros sp ...........................................

  7 2.2.2 Morfologi Chaetoceros sp ............................................

  7 2.2.3 Habitat Chaetoceros sp .................................................

  8 2.3 Bioremediasi ..........................................................................

  8 2.4 Mekanisme Bioremediasi .......................................................

  9 2.5 Logam Berat Merkuri (Hg) ....................................................

  10 2.6 Sumber Merkuri (Hg) .............................................................

  11 2.7 Dampak Merkuri (Hg) ...........................................................

  11 2.8 Peranan Diatom dalam Proses Bioremediasi .........................

  12 x

  III KERANGKA KONSEPTUAL DAN HIPOTESIS .....................

  13 3.1 Kerangka Konseptual ............................................................

  13 3.2 Hipotesis Penelitian ..............................................................

  15 IV METODOLOGI PENELITIAN ...................................................

  17 4.1 Tempat dan Waktu Penelitian ................................................

  17 4.2 Materi Penelitian ....................................................................

  17 4.2.1 Alat Penelitian ..............................................................

  17 4.2.2 Bahan Penelitian ..........................................................

  17 4.3 Prosedur Penelitian ................................................................

  18 4.3.1 Metode Penelitian ........................................................

  18 4.3.2 Rancangan Penelitian ...................................................

  18 4.3.3 Variabel Penelitian ............................... ........................

  19 4.4 Pelaksanaan Penelitian ...........................................................

  19 4.4.1 Sterilisasi Alat ..............................................................

  19 4.4.2 Pembuatan Larutan Stok Logam Berat Merkuri (Hg) .

  20 4.4.3 Persiapan Stok Skeletonema sp dan Chaetoceros sp ....

  20 4.4.4 Pelaksanaan Penelitian .................................................

  21 4.5 Pengamatan dan Pengambilan Data .......................................

  22 4.5.1 Data Kepadatan Skeletonema sp dan Chaetoceros sp ..

  22 4.5.2 Data Kandungan Logam Berat Merkuri (Hg) ..............

  22 4.5.3 Parameter Pengamatan ............................... ..................

  23 4.6 Analisis Data ..........................................................................

  24 V HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................

  26 5.1 Hasil .......................................................................................

  26 5.1.1 Konsentrasi Merkuri (Hg) dalam Media Kultur ..........

  26 5.1.2 Pertumbuhan Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp. ....

  27 5.1.3 Kualitas Air ..................................................................

  28 5.2 Pembahasan ...........................................................................

  28 VI KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................

  37 6.1 Kesimpulan ............................................................................

  37 6.2 Saran ......................................................................................

  37 DAFTAR PUSTAKA .........................................................................

  38 LAMPIRAN ........................................................................................

  42 xi

  DAFTAR TABEL Tabel Halaman

  1. Rata-rata Konsentrasi Merkuri (Hg) dalam Media Kultur Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp. .............................................

  26

  2. Pertumbuhan Rata-rata Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp. Pada Hari Ke-0 sampai Hari Ke-7 ...........................................................

  27 3. Nilai Rata-rata Kualitas Air Pada Media Kultur Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp. ........................................................................

  28 xii xiii

  DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 1. Skeletonema sp .....................................................................................

  5 2. Chaetoceros sp .....................................................................................

  7 3. Kerangka Konseptual Penelitian ..........................................................

  16 4. Diagram Alir Penelitian .......................................................................

  25 5. Grafik Pertumbuhan Rata-rata Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp. .

  27

  DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Halaman 1. Data Hasil Pengujian Sampel Perlakuan .........................................

  41 2. Data Kualitas Air Pada Hari Pertama sampai Hari Ke Tujuh .........

  44

  4

  3. Data Pertumbuhan Skeletonema sp. (10 sel/ml) Pada Hari Ke-0 sampai Hari Ke-7 ............................................................................

  45

  4

  4. Data Pertumbuhan Chaetoceros sp. (10 sel/ml) Pada Hari Ke-0 sampai Hari Ke-7 ............................................................................

  45

  5. Kandungan Merkuri dalam Air Media Skeletonema sp. dengan Konsentrasi 0 ppm (Perlakuan A) ...................................................

  46

  6. Kandungan Merkuri dalam Air Media Chaetoceros sp. dengan Konsentrasi 0 ppm (Perlakuan B) ...................................................

  46

  7. Kandungan Merkuri dalam Air Media Skeletonema sp. dengan Konsentrasi 0,06 ppm (Perlakuan C) ..............................................

  47

  8. Kandungan Merkuri dalam Air Media Chaetoceros sp. dengan Konsentrasi 0,06 ppm (Perlakuan D) ..............................................

  47 9. Penghitungan Larutan Stok Logam Berat Merkuri (Hg) ................

  48 xiv

  1 I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Pencemaran perairan adalah masuknya makhluk hidup, zat energi dan komponen lain ke dalam lingkungan atau berubahnya tatanan lingkungan oleh kegiatan manusia sehingga kualitas lingkungan menurun (Supriatno dan Lelifajri, 2009). Salah satu contoh pencemaran adalah masuknya logam berat ke dalam lingkungan perairan secara berlebihan yang dapat menyebabkan biota yang ada di sekitarnya akan terganggu (Permanasari dkk., 2010).

  Logam berat dalam konsentrasi yang tinggi dapat mengakibatkan kematian beberapa jenis biota perairan. Pada konsentrasi yang rendah logam berat dapat mengganggu aktivitas biota dan proses ini diawali dengan penumpukan logam berat dalam tubuh biota (Supriatno dan Lelifajri, 2009). Salah satu logam yang berbahaya dan beracun adalah merkuri. Pada perairan merkuri ditemukan dalam jumlah yang sedikit. Pada umumnya merkuri berasal dari kegiatan gunung berapi dan rembesan-rembesan air tanah yang melewati daerah yang mengandung merkuri (Darmono, 1995). Lingkungan yang terkontaminasi oleh merkuri dapat membahayakan kehidupan manusia karena adanya rantai makanan. Merkuri terakumulasi dalam mikroorganisme yang hidup di air (sungai, danau, laut) melalui proses metabolisme. Bahan-bahan mengandung merkuri yang terbuang ke dalam sungai atau laut yang terserap oleh mikroorganisme tersebut dan secara kimiawi berubah menjadi senyawa methyl-merkuri. Mikroorganisme menjadi rantai makanan ikan sehingga methyl-merkuri terakumulasi dalam jaringan tubuh ikan. Ikan yang terakumulasi methyl-merkuri menjadi rantai makanan manusia (Mirdat dkk., 2013).

  Merkuri merupakan unsur kimia yang beracun. Logam berat ini berdampak racun bagi seluruh fungsi organ yang terdapat dalam tubuh walaupun hanya sejumlah kecil yang terserap oleh tubuh dan juga karena sifatnya yang beracun sehingga uap atau gas dari merkuri sangat berbahaya jika terserap (Mirdat dkk., 2013). Merkuri dapat memberikan dampak buruk pada fungsi organ yaitu gangguan pada fungsi ginjal, hati, saluran cerna dan organ reproduksi (Herman, 2006).

  Besarnya resiko pencemaran perairan akibat merkuri pada kehidupan makhluk hidup tersebut di atas menyebabkan perlu adanya teknologi yang dapat mengurangi konsentrasi logam berat sampai pada tingkat yang dapat ditoleransi oleh lingkungan dan dengan biaya yang relatif rendah (Suheryanto, 2001).

  Bioremediasi merupakan metode alternatif yang dapat digunakan dan potensial untuk mengurangi konsentrasi logam berat yang ada di perairan. Bioremediasi adalah aplikasi dari proses biologis untuk memulihkan suatu perairan yang tercemar dengan menggunakan mikroorganisme. Keuntungan pada proses bioremediasi adalah biaya yang relatif murah, efisiensi yang tinggi, serta kemampuannya dalam me-recovery logam berat dan hasil samping yang dihasilkan sangat minim (Priadie, 2012).

  Chaetoceros sp. adalah mikroalga yang termasuk dalam kelas

  Bacillariophycea yang mempunyai kemampuan produktifitas tinggi dan berkembang biak dengan cepat (Isnansetyo dan Kurniastuti, 1995). Chaetoceros sp. memiliki kemampuan absorbsi karena adanya gugus fungsi yang terkandung pada dinding sel. Gugus fungsi tersebut adalah amino, karboksilat, fosfat, sulfidril, sulfat dan hidroksil. Pada dinding sel terdapat protein dan polisakarida yang dapat mengikat ion logam (Das et al., 2008).

  Skeletonema sp. merupakan mikroalga yang termasuk dalam kelas

  Bacillariophycea yang tidak menimbulkan racun, mudah untuk dikultur dan pertumbuhannya relatif cepat (Isnansetyo dan Kurniastuti, 1995). Skeletonema sp. mengandung protein yang tersusun atas asam amino, asam amino yang terdiri dari gugus fungsi COOH. Gugus fungsi ini dapat berikatan dengan ion hidrogen karena gugus ini bermuatan negatif dan reaktif untuk berikatan dengan merkuri yang memiliki muatan positif (Sembiring dkk., 2009). Efektifitas penyerapan logam berat pada masing-masing plankton tidak sama untuk itu perlu diketahui efektifitas penyerapan logam berat pada masing-masing plankton agar dalam pemanfaatannya diperoleh hasil yang optimal. Atas dasar pemikiran di atas maka penelitian ini dilakukan untuk mengetahui perbandingan kemampuan Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp. sebagai agen bioremediasi terhadap logam berat merkuri.

  1.2 Perumusan Masalah

  Berdasarkan latar belakang permasalahan tersebut, maka dibuat rumusan masalah sebagai berikut :

  1. Apakah Skeletonema sp. memiliki kemampuan dalam menyerap kandungan logam berat merkuri (Hg)?

  2. Apakah Chaetoceros sp. memiliki kemampuan dalam menyerap kandungan logam berat merkuri (Hg)?

  3. Apakah logam berat merkuri (Hg) mempengaruhi pertumbuhan

  Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp.?

  1.3 Tujuan

  Berdasarkan rumusan masalah tersebut, maka tujuan dari penelitian ini adalah :

  1. Untuk mengetahui kemampuan Skeletonema sp. dalam menyerap kandungan logam berat merkuri (Hg).

  2. Untuk mengetahui kemampuan Chaetoceros sp. dalam menyerap kandungan logam berat merkuri (Hg).

  3. Untuk mengetahui pengaruh logam berat merkuri (Hg) terhadap pertumbuhan Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp.

  1.4 Manfaat

  Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah mengenai kemampuan Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp. dalam menyerap kandungan logam berat merkuri (Hg).

  5 II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Skeletonema sp.

  2.1.1 Klasifikasi Skeletonema sp.

  Klasifikasi Skeletonema sp. menurut Torgan et al., (2009) adalah sebagai berikut : Class : Bacillariophyceae Ordo : Bacillariales Sub Ordo : Coscinodiscinae Genus : Skeletonema Spesies : Skeletonema sp.

  Gambar 1. Skeletonema sp. (Sumber : Torgan et al., 2009)

  2.1.2 Morfologi Skeletonema sp.

  Skeletonema sp. merupakan diatom yang dapat membentuk untaian rantai

  yang terdiri dari beberapa sel dan berwarna coklat (Isnansetyo dan Kurniastuti, 1995). Skeletonema sp. memiliki ukuran 4-6 mikron, bersel tunggal, mempunyai bentuk kotak yang terdiri atas epiteka pada bagian atas dan hipoteka pada bagian bawah dengan sitoplasma yang memenuhi sel dan tidak memiliki alat gerak. Perkembangbiakan Skeletonema sp. terjadi melalui pembelahan sel. Dinding sel pada Skeletonema sp. yaitu pada bagian epiteka dan hipoteka mempunyai struktur yang terbuat dari silikat (Armanda, 2013).

2.1.3 Habitat Skeletonema sp.

  Skeletonema sp. hidup pada intensitas cahaya antara 500-10.000 lux.

  Intensitas cahaya kurang dari 500 lux mengakibatkan Skeletonema sp. tidak dapat tumbuh dan jika intensitas cahaya lebih besar dari 10.000 lux maka akan mengakibatkan penurunan pertumbuhan (Isnansetyo dan Kurniastuti, 1995). Derajat keasaman (pH) media hidup Skeletonema sp. berkisar antara 7-8 (Armanda, 2013).

  Skeletonema sp. memiliki sifat eurytermal yaitu memiliki toleransi yang

  cukup luas terhadap perubahan suhu. Suhu yang optimum untuk pertumbuhan

  Skeletonema sp. berkisar antara 25-27

  C. Oksigen terlarut (DO) yang optimal untuk pertumbuhan Skeletonema sp. berkisar antara 4-6 mg/l. Salinitas adalah salah satu faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan Skeletonema sp. Salinitas yang berubah di dalam air dapat menimbulkan hambatan bagi kultur Skeletonema sp. Salinitas yang optimum bagi pertumbuhan Skeletonema sp. berkisar antara 28-35 ppt (Isnansetyo dan Kurniastuti, 1995).

2.2 Chaetoceros sp.

  2.2.1 Klasifikasi Chaetoceros sp.

  Klasifikasi Chaetoceros sp. menurut Deuk Lee and Hwan Lee, (2011) adalah sebagai berikut : Class : Bacillariophyceae Ordo : Centrales Sub Ordo : Biddulphiineae Family Genus : Chaetoceros Spesies : Chaetoceros sp.

  Gambar 2. Chaetoceros sp. (Sumber : Deuk Lee and Hwan Lee, 2011)

  2.2.2 Morfologi Chaetoceros sp.

  Chaetoceros sp. termasuk dalam kelas Bacillariophycea pada kelompok

  diatom dan tidak berbentuk rantai melainkan berbentuk sel tunggal yang dilengkapi dengan setae (Indarmawan dkk., 2012). Chaetoceros sp. ada yang berbentuk bulat, berdiameter antara 4-6 mikron dan berbentuk segi empat dengan ukuran 8-12x7-18 mikron. Chaetoceros sp. dapat bereproduksi dengan cara aseksual dan seksual (Isnansetyo dan Kurniastuti, 1995).

  Chaetoceros sp. memiliki dinding sel disebut frustula yang tersusun dari

  bagian dasar yang dinamakan hipoteka dan bagian tutupnya dinamakan epiteka dan juga sabuk atau disebut juga singulum. Frustula ini tersusun oleh zat pektin yang dilapisi oleh silikon (Indarmawan dkk., 2012). Dinding sel pada Chaetoceros sp. dibentuk oleh silikat. Silikat mempunyai peranan penting dalam proses reproduksi diatom sebagai bahan pembentuk cangkang baru (Isnansetyo dan Kurniastuti, 1995).

2.2.3 Habitat Chaetoceros sp.

  Faktor yang dapat mempengaruhi pertumbuhan Chaetoceros sp. yaitu intensitas cahaya, salinitas, pH dan suhu (Indarmawan dkk., 2012). Chaetoceros sp. sangat toleran terhadap suhu dan salinitas tinggi. Chaetoceros sp. dapat tumbuh optimal pada suhu 25-30

  C. Salinitas yang optimal adalah 28-30 ppt. Intensitas cahaya berkisar antara 500-10.000 lux. Derajat keasaman media hidup

  Chaetoceros sp. berkisar antara 7-8. Oksigen terlarut yang optimal untuk

  pertumbuhan Chaetoceros sp. berkisar antara 5-7 mg/l (Isnansetyo dan Kurniastuti, 1995).

2.3 Bioremediasi

  Bioremediasi merupakan metode yang menggunakan mikroorganisme untuk menyerap senyawa polutan dari lingkungan. Bioremediasi adalah suatu proses penyerapan limbah organik maupun anorganik polutan secara biologi (Priadie, 2012). Bioremediasi berperan untuk meminimalisir kontaminan dengan cara mengubah senyawa kimia berbahaya menjadi kurang berbahaya seperti karbon dioksida, senyawa organik, air dan materi yang dibutuhkan oleh organisme (Munawar dkk., 2007).

  Metode bioremediasi pada proses pengolahan limbah logam berat menggunakan mikroorganisme adalah dengan menumbuhkan mikroorganisme lalu dimasukkan pada air yang tercemar logam berat. Proses ini dilakukan dalam jangka waktu tertentu agar mikroorganisme tersebut berikatan dengan ion logam berat dan setelah itu biomasa dipisahkan dari cairan limbah. Proses selanjutnya, biomasa mikroorganisme yang terikat dengan logam berat diregenerasi untuk dimanfaatkan kembali (Priadie, 2012).

  Faktor-faktor penentu kemampuan agen bioremediasi adalah sebagai berikut : enzim-enzim degradatif yang dihasilkan oleh mikroba tidak mampu mengkatalis reaksi degradasi polutan yang tidak alami, kelarutan polutan dalam air sangat rendah dan polutan terikat kuat dengan partikel-partikel organik atau partikel tanah. Pengaruh lingkungan seperti : pH, temperatur dan kelembapan tanah juga sangat berperan dalam menentukan kesuksesan proses bioremediasi (Munir, 2006).

2.4 Mekanisme Bioremediasi

  Bioremediasi ion logam berat terdiri dari dua mekanisme yaitu passive

  uptake (bioadsorbsi) dan active uptake (bioakumulasi). Passive uptake dikenal

  dengan proses bioadsorbsi. Passive uptake merupakan suatu proses dimana ion logam berat diikat pada dinding sel agen bioremediasi dengan dua cara yang berbeda, yaitu pertama pertukaran ion seperti ion monovalen dan divalen (Na, Mg dan Ca) yang ada pada dinding sel oleh ion-ion logam berat. Cara yang kedua yaitu pembentukan senyawa kompleks antara ion-ion logam berat dengan gugus fungsi seperti amino, karboksilat, hidroksil, fosfat, sulfidril dan sulfat yang terdapat pada dinding sel (Siswati dkk., 2013).

  Active uptake atau bioakumulasi dapat terjadi pada berbagai tipe sel hidup.

  Mekanisme ini terjadi oleh konsumsi ion logam untuk pertumbuhan mikroorganisme dan akumulasi intraselular ion logam tersebut. Logam berat dapat diendapkan pada proses metabolisme dan ekskresi. Proses ini tergantung dari energi yang terkandung dan sensitivitasnya terhadap parameter lingkungan seperti suhu, kekuatan ikatan ionik, pH dan cahaya. Disamping itu penyerapan ion logam berat dengan sel hidup terbatas karena akumulasi ion yang menyebabkan racun bagi mikroorganisme. Hal ini biasanya dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme pada saat keracunan ion logam berat (Heriyanto dan Subiandono, 2011).

2.5 Logam Berat Merkuri (Hg)

  Merkuri merupakan unsur kimia yang mempunyai nomor atom 80 serta mempunyai massa molekul relatif (MR=200,59). Merkuri adalah satu-satunya unsur logam yang berbentuk cair pada suhu kamar (25

  C), mudah menguap dan titik bekunya pada suhu -39 C. Warna merkuri tergantung pada bentuk fasenya. Pada fase cair, merkuri berwarna putih perak dan pada fase padat berwarna abu- abu. Merkuri juga dapat mengalirkan arus listrik sebagai konduktor, baik tegangan arus listrik tinggi maupun tegangan arus listrik rendah (Alfian, 2006).

  Pada perairan alami, merkuri ditemukan dalam jumlah yang sedikit. Pada umumnya merkuri berasal dari kegiatan gunung berapi dan rembesan-rembesan air tanah yang melewati daerah yang mengandung merkuri (Darmono, 1995). Merkuri baik dalam bentuk unsur, gas dan bentuk garam merkuri organik adalah beracun (Alfian, 2006). Mirdat dkk., (2013) mengemukakan bahwa logam berat merkuri sangat beracun yang sifatnya mudah larut dan terikat dalam jaringan tubuh organisme air.

  2.6 Sumber Merkuri (Hg)

  Pencemaran perairan akibat masuknya bahan pencemar (polutan) berupa bahan-bahan pelarut, gas dan partikulat. Bahan pencemaran masuk ke perairan dengan berbagai sumber misalnya melalui kegiatan pertambangan, rumah tangga, limbah pertanian, limbah industri dan lain-lain. Polutan berupa bahan kimia bersifat stabil dan tidak mudah mengalami degradasi dalam waktu yang lama (Ahmad, 2009).

  Merkuri digunakan dalam berbagai bentuk dan keperluan, misalnya industri khlor-alkali, alat-alat listrik, cat, pertanian, alat-alat laboratorium dan obat-obatan (Sudarmaji dkk., 2006). Merkuri yang ada di alam dihasilkan oleh limbah industri dalam jumlah ± 10.000 ton setiap tahunnya. Penggunaan merkuri sangat luas dimana ± 3.000 jenis kegunaan dalam industri pengolahan bahan kimia, proses pembuatan obat-obatan yang digunakan oleh manusia serta sebagai bahan dasar pembuatan insektisida untuk pertanian (Alfian, 2006).

  2.7 Dampak Merkuri (Hg) Merkuri dapat menyebabkan keracunan akut dan keracunan kronis.

  Keracunan akut adalah keracunan yang terjadi secara langsung dan berlangsung cepat. Keracunan akut akibat merkuri dapat diketahui dari gejala-gejala yang tampak seperti: peradangan pada tenggorakan (pharyngitis), rasa sakit pada bagian perut, mual-mual yang disertai muntah, diare disertai dengan darah. Keracunan kronis adalah keracunan yang terjadi secara perlahan dan berlangsung lama. Keracunan kronis ditandai dengan peradangan mulut dan gusi, pembengkakan kelenjar ludah dan pengeluaran ludah secara berlebihan, kerusakan pada gigi dan ginjal (Mirdat dkk., 2013).

2.8 Peranan Diatom dalam Proses Bioremediasi

  Pemanfaatan diatom sebagai agen bioremediasi didasarkan pada kemampuannya dalam pengikatan logam berat pada dinding sel (adsorbsi) dan penyerapan logam berat ke dalam sel (absorbsi) (Moreno-Garrido et al., 2000). Kemampuan ini dimiliki oleh diatom karena terdapat gugus fungsi yang dapat melakukan pengikatan dengan ion logam. Gugus fungsi terdiri dari gugus amino, karboksilat, hidroksil, fosfat, sulfidril dan sulfat yang terdapat pada dinding sel. Pada dinding sel terdapat protein dan polisakarida yang dapat mengikat ion logam (Das et al., 2008).

  Beberapa penelitian telah dilakukan sebagai upaya pemanfaatan diatom sebagai agen bioremediasi telah dilakukan oleh peneliti. Nuzzi, (1972) dalam Supriharyono, (2002) menyatakan bahwa logam berat merkuri pada konsentrasi 0,06 ppm mampu menghambat pertumbuhan diatom Phaeodactylum tricornutum.

  III KERANGKA KONSEPTUAL DAN HIPOTESIS

3.1 Kerangka Konseptual

  Pencemaran perairan adalah masuknya bahan polutan ke dalam lingkungan atau berubahnya tatanan lingkungan oleh kegiatan manusia sehingga kualitas lingkungan menurun. Salah satu bahan pencemaran adalah masuknya logam berat ke dalam lingkungan perairan yang menyebabkan biota yang ada di sekitarnya akan terganggu (Permanasari dkk., 2010). Salah satu logam yang berbahaya dan beracun adalah merkuri.

  Bioremediasi merupakan salah satu cara untuk mengantisipasi makin tingginya konsentrasi logam pencemar pada perairan. Bioremediasi merupakan suatu proses penyerapan limbah organik maupun anorganik polutan secara biologi. Proses bioremediasi tersebut bertujuan untuk mengabsorpsi atau menyerap senyawa polutan dari lingkungan dengan menggunakan mikroorganisme (Priadie, 2012). Berbagai bahan biologi yang mempunyai kemampuan mengikat logam dengan kapasitas sangat tinggi, yaitu alga, jamur, bakteri dan kapang (Sembiring dkk., 2009).

  Diatom mempunyai kemampuan yang cukup tinggi dalam pengikatan logam berat pada dinding sel (adsorbsi) dan penyerapan logam berat ke dalam sel (absorbsi) (Moreno-Garrido et al., 2000). Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp. merupakan contoh diatom yang memiliki gugus fungsi yang terdapat di dalam dinding sel. Gugus fungsi tersebut adalah gugus karboksilat, hidroksil, amino, sulfidril, sulfat dan fosfat. Pada dinding sel terdapat protein dan polisakarida yang dapat mengikat ion logam (Das et al., 2008).

  Logam berat merkuri masuk ke dalam membran sel secara langsung melalui difusi. Hal ini disebabkan karena membran sel tersusun oleh molekul lipid (Gutknecht, 1981 dalam Sunda and Huntsman, 1998). Proses masuknya logam berat melintasi membran sel dapat terjadi jika logam berat tersebut bersifat lipofilik (mudah larut dalam lemak atau lipid) (Lu, 1995 dalam Purbonegoro, 2008). Lapisan membran sel terbentuk dari dua lapisan lipid. Logam berat yang bersifat lipofilik tersebut akan larut dalam lipid dan berikatan dengan protein di dalam sel (Darmono, 1995). Proses tersebut terjadi karena adanya bantuan enzim di dalam membran sel yang disebut permease. Enzim permease adalah suatu protein membran sel yang membuatkan jalan bagi laktosa agar dapat melintasi dua lapisan lipid hidrofobik dari membran sel (Kimball, 1992). Setelah ion logam berat melewati membran sel, enzim dan organel sel dalam sitoplasma menjadi tujuan ion tersebut (Ernst, 1998 dalam Purbonegoro, 2008).

  Diatom umumnya memiliki mekanisme perlindungan terhadap logam berat beracun untuk mempertahankan kehidupannya. Prosesnya dengan cara melemahkan efek racun logam berat melalui pengenceran (dilusi), yaitu dengan menyimpan banyak air untuk mengencerkan konsentrasi logam berat dalam jaringan tubuhnya, sehingga mengurangi toksisitas logam berat tersebut pada diatom (Lembaga Kajian Ekologi dan Konservasi Lahan Basah, 2002 dalam Heriyanto dan Subiandono, 2011). Mekanisme ini melibatkan pembentukan kompleks logam dengan protein dalam membran sel sehingga logam dapat terakumulasi dalam sel tanpa mengganggu pertumbuhannya. Jika konsentrasi logam demikian tinggi, akumulasi dapat menghambat pertumbuhan sel karena sistem perlindungan organisme tidak mampu lagi mengimbangi efek toksik logam (Arifin dan Raya, 1997 dalam Hala dkk., 2012).

3.2 Hipotesis Penelitian

  Berdasarkan rumusan masalah yang ada, maka hipotesis yang diberikan adalah: a) Skeletonema sp. memiliki kemampuan menyerap logam berat merkuri (Hg)

  b) Chaetoceros sp. memiliki kemampuan menyerap logam berat merkuri (Hg)

  c) Logam berat merkuri (Hg) mempengaruhi pertumbuhan Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp.

  Pencemaran perairan akibat logam berat merkuri (Hg)

  Bioremediasi

  Skeletonema Chaetoceros

  Dinding Sel Gugus fungsi yang berikatan dengan ion logam

  Amino Hidroksi Fosfat

  Karboksil Sulfidril Sulfat l at Muatan

  Muatan (Hg) positif negatif Terjadi ikatan muatan positif dan muatan negatif

  Melemahkan efek racun logam berat Logam berat terabsorpsi merkuri dengan cara pengenceran di dalam sel

  (dilusi) pada jaringan tubuhnya Logam berat berbahaya dalam perairan menurun

  Gambar 3: Kerangka Konseptual Penelitian Keterangan : : Aspek yang Tidak Diteliti : Aspek yang Diteliti

  IV METODOLOGI PENELITIAN

  4.1 Tempat dan Waktu Penelitian

  Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Pendidikan Fakultas Perikanan dan Kelautan, Universitas Airlangga, Surabaya. Pemeriksaan kandungan merkuri pada air media kultur Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp. dilakukan di Balai Besar Laboratorium Kesehatan, Surabaya. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret-April 2014.

  4.2 Materi Penelitian

  4.2.1 Alat Penelitian

  Alat-alat yang diperlukan dalam penelitian ini adalah Atomic Absorption

  Spectrometry (AAS) Perkin Elmer 3110 di Balai Besar Laboratorium Kesehatan,

  Surabaya, botol transparan untuk kultur diatom, DO meter, pH meter, termometer, refraktometer, autoclave, haemocytometer, kertas saring untuk menyaring

  Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp., mikroskop, handtally counter, pengaduk

  magnetik, pemanas listrik, berbagai peralatan gelas seperti pipet volume, pipet tetes, botol perlakuan, botol sampel, gelas ukur, tabung Erlenmeyer dan labu ukur.

  Semua peralatan gelas tersebut dicuci dengan menggunakan deterjen dan dibilas dengan air hingga bersih (Hardianie, 2013).

  4.2.2 Bahan Penelitian

  Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi biakan murni

  Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp. yang diperoleh dari Balai Besar

  Pengembangan Budidaya Air Payau (BBPBAP) Jepara, logam berat merkuri, air laut, akuades, klorin, sabun cair pembersih, natrium thiosulfat, aluminium foil, media F (KNO

  3 8-100 ppm, NaH

  2 PO 4 8-10 ppm, Na

  2 FeO 3 6 ppm, FeCl 3 1 ppm

  dan EDTA 5 ppm) sebagai pupuk untuk kultur diatom dan silikat sebagai senyawa kimia yang dibutuhkan Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp. dalam pertumbuhannya.

4.3 Prosedur Penelitian

  4.3.1 Metode Penelitian

  Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen, yaitu mengadakan percobaan untuk melihat suatu hasil. Perlakuan dilakukan dengan empat perlakuan dan lima ulangan yaitu : A (Skeletonema sp. tanpa penambahan merkuri), perlakuan B (Chaetoceros sp. tanpa penambahan merkuri), perlakuan C (Skeletonema sp. dengan konsentrasi merkuri 0,06 ppm) dan perlakuan D (Chaetoceros sp. dengan konsentrasi merkuri 0,06 ppm). Penentuan konsentrasi merkuri dalam penelitian didasarkan pada pertimbangan hasil penelitian Nuzzi, (1972) dalam Supriharyono, (2002) menyatakan bahwa logam berat merkuri pada konsentrasi 0,06 ppm mampu menghambat pertumbuhan diatom.

  4.3.2 Rancangan Penelitian

  Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan empat perlakuan dan lima ulangan. Menurut Kusriningrum (2008), rumus yang digunakan untuk menentukan ulangan yang diberikan adalah: t (n-1) ≥15

  Keterangan : t = total perlakuan ; n = jumlah ulangan

4.3.3 Variabel Penelitian

  Variabel dalam penelitian ini meliputi variabel bebas, variabel terkendali dan variabel terikat. Variabel bebas penelitian ini adalah jenis diatom dan

  5

  konsentrasi merkuri. Variabel terkendali adalah kepadatan diatom 1x10 sel/ml, suhu, volume media air, intensitas cahaya, pH, oksigen terlarut dan salinitas.

  Variabel terikat adalah kandungan merkuri yang tersisa pada air media dan kepadatan Skeletonema sp. dan Chaetoceros sp.

4.4 Pelaksanaan Penelitian

4.4.1 Sterilisasi Alat

  Pada tahap awal dilakukan sterilisasi alat untuk menghindari adanya kontaminasi oleh mikroorganisme lain. Alat-alat yang disterilkan antara lain tabung Erlenmeyer, botol transparan untuk perlakuan, botol sampel analisis merkuri dan pipet ukur. Alat-alat yang dipergunakan terlebih dahulu dicuci dengan deterjen, kemudian dibilas dengan air sampai bersih lalu dikeringkan. Setelah kering masing-masing dibungkus dengan aluminium foil. Sterilisasi

  o menggunakan autoclave pada suhu 121 C selama 15 menit (Hardianie, 2013).

  Air laut untuk media kultur disterilkan dengan menggunakan kaporit atau klorin 60 ppm minimal selama 24 jam dan dinetralkan dengan larutan natrium thiosulfat 40 ppm untuk menghilangkan sisa klorin dalam air laut minimal selama 48 jam (Isnansetyo dan Kurniastuti, 1995).

4.4.2 Pembuatan Larutan Stok Logam Berat Merkuri (Hg)

  Pembuatan larutan stok HgCl

  2 0,06 mg/l sebanyak 100 ml dengan

  penggunaan 1 ml/l sehingga HgCl

  2 yang dibutuhkan adalah 6 mg. Kemudian dilarutkan dalam 100 ml akuades sehingga didapatkan konsentrasi stok 60 mg/l.

  Volume yang diambil untuk mendapatkan konsentrasi 0,06 mg/l dalam media kultur 500 ml adalah 0,5 ml. Penghitungan larutan stok logam berat merkuri disajikan pada Lampiran 9. Pengambilan stok merkuri yang akan diperlakukan menggunakan rumus berikut (Nisak, 2013) :

  V

  1 N 1 = V

2 N

  2 Keterangan : V 1 = Volume stok yang dicari

  N

  

1 = Konsentrasi stok yang dicari

  V

  

2 = Volume stok yang diketahui

  N