View
220
Download
1
Category
Preview:
Citation preview
8
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Sungai dan Fungsinya
Saat ini masalah utama yang dihadapi oleh sumber daya air meliputi
kuantitas air yang sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus
meningkat dan kualitas air untuk keperluan domestik yang semakin
menurun. Kegiatan industri, domestik, dan kegiatan lain berdampak negatif
terhadap sumber daya air, antara lain menyebabkan penurunan kualitas air.
Kondisi ini dapat menimbulkan gangguan, kerusakan dan bahaya bagi
semua mahluk hidup yang bergantung pada sumber daya air. Oleh karena itu
diperlukan pengelolaan dan perlindungan sumber daya air secara seksama.
Sungai sebagai sumber air, sangat penting fungsinya dalam
pemenuhan masyarakat dan sebagai sarana penunjang utama dalam
meningkatkan pembangunan nasional. Di dalam peraturan Pemerintah
Nomor : 35 Tahun 1991, telah tersurat pengertian sungai yaitu tempat-
tempat dan wadah-wadah serta jaringan pengaliran air mulai dari mata air
sampai muara dengan dibatasi kanan dan kirinya serta sepanjang
pengalirannya oleh garis sempadan. Garis sempadan sungai adalah garis
batas luar pengamanan sungai. Garis sempadan ini dalam bentuk bertanggul
dengan ketentuan batas lebar sekurang-kurangnya 5 meter yang terletak di
sebelah luar sepanjang kaki tanggul 10.
Sungai sebagai sumber air yang merupakan salah satu sumber daya
alam berfungsi serbaguna bagi kehidupan dan penghidupan mahluk hidup.
Air merupakan segalanya dalam kehidupan ini yang fungsinya tidak dapat
digantikan dengan zat atau benda lainnya, namun dapat pula sebaliknya,
apabila air tidak dijaga nilainya akan sangat membahayakan dalam
kehidupan ini. Sungai sebagaimana dimaksudkan harus selalu berada pada
kondisi dengan cara : 1). Dilindungi dan dijaga kelestariannya. 2).
Ditingkatkan fungsi dan kemanfaatannya. 3). Dikendalikan daya rusaknya
terhadap lingkungan. Air atau sungai dapat merupakan sumber malapetaka
9
apabila tidak dijaga, baik dari segi manfaatnya maupun pengamanannya.
Misalnya dengan tercemarnya air oleh zat-zat kimia selain mematikan
kehidupan yang ada di sekitarnya juga merusak lingkungan 10.
B. Pencemaran Air
Pencemaran adalah suatu penyimpangan dari keadaan normalnya. Jadi
pencemaran air tanah adalah suatu keadaan air tersebut telah mengalami
penyimpangan dari keadaan normalnya. Keadaan normal air masih
tergantung pada faktor penentu, yaitu kegunaan air itu sendiri dan asal
sumber air 11.
Perkembangan teknologi dan industri dapat berdampak positif atau
negatif bagi kehidupan manusia. Dampak positif (menguntungkan), yaitu
dampak yang diharapkan dalam rangka meningkatkan kualitas dan
kenyamanan hidup. Dampak negatif (merugikan), yaitu dampak yang dapat
menurunkan kualitas/kenyamanan hidup. Dampak ini tidak diharapkan
karena menimbulkan masalah yang harus diatasi, yaitu masalah kerusakan
atau pencemaran lingkungan.
Dalam pasal 1 Peraturan Pemerintah Nomor : 20 tahun 1990 Tentang
Pengendalian Pencemaran Air, bahwa yang dimaksud dengan pencemaran
air adalah masuknya atau dimasukkannya mahluk hidup, zat, energi dan atau
komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia, sehingga kualitas air
turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air tidak berfungsi lagi
sesuai dengan peruntukannya 12.
1. Kualitas Air
Berdasarkan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No.82
tahun 2001 tentang Pengolahan Kualitas Air dan Pengendalian
Pencemaran Air menerapkan kriteria kualitas air yang dapat diterima
untuk serangkaian kategori penggunaan adalah : 1). Kelas I : Air yang
peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air minum, dan atau
peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan
kegunaan tersebut; 2). Kelas II : Air yang peruntukannya dapat
10
digunakan untuk prasarana/sarana rekreasi air, pembudidayaan ikan
air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau
peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan
kegunaan tersebut; 3). Kelas III : Air yang peruntukannya dapat
digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk
mengairi pertanaman, dan atau peruntukan lain yang
mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut; 4).
Kelas IV : Air yang peruntukannya dapat digunakan untuk mengairi
pertanaman dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air
yang sama dengan kegunaan tersebut 1,10.
Pengukuran kualitas atau pencemaran air sungai menggunakan
komposisi parameter fisik (bau, warna, jumlah zat padat terlarut,
kekeruhan, rasa) kimia (bahan an-organik : besi, seng, alumunium,
kesadahan, klorida, mangan, pH, sulfat, serta tembaga) dan
bakteriologis (jumah kuman dan total coli) dinyatakan dalam bentuk
Water Quality Index atau Indeks Kualitas Air (IKA) diperoleh dengan
mengambil akar dari perkalian kesembilan parameter, yaitu :
1).Temperature (C); 2). Dissolved (%); 3). Fecal coliform (jumlah);
4). Total PO4; 5). Total NO3; 6). BOD3 (mg/L); 7). Total solids
(mg/L); 8). pH; 9). Turbidity (NTV) 12.
IKA = 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 x 8 x 9
Indeks kualitas air ini bervariasi dari nilai 0 – 100, yaitu kualitas
air ini diukur dari kualitas air yang paling jelek sampai dengan
kualitas paling baik. IKA merupakan alat untuk membandingkan
kualitas air secara umum, dan dapat dipakai oleh berbagai pihak
termasuk masyarakat dan para pengambil keputusan. Indeks ini tidak
memperhitungkan parameter lain seperti logam berat, lemak, minyak,
dan bahan beracun 12.
11
2. Komponen Pencemar Air
Komponen pencemar air dapat berupa bahan buangan padat,
organik, anorganik, olahan bahan makanan, cairan berminyak, zat
kimia, dan panas.
a. Bahan buangan padat/butiran.
Berupa limbah padat atau butiran yang tidak dapat / sulit
didegradasi mikroorganisme, misalnya air sabun.
1). Pelarutan bahan buangan padat menyebabkan perubahan
warna. Larutan pekat dan berwarna gelap mengurangi
penetrasi sinar matahari ke dalam air, fotosintesis dalam air
terganggu sehingga jumlah oksigen terlarut berkurang dan
akan berpengaruh terhadap kehidupan organisme dalam air.
2). Pengendapan bahan buangan padat akan menutupi permukaan
dasar air, menghalangi fotosintesis, menutupi sumber makanan
dan telur ikan di dasar air, sehingga jumlah ikan berkurang.
3). Pembentukan koloidal yang melayang dalam air menyebabkan
keruh dan menghalangi sinar matahari, fotosintesis terganggu
dan jumlah oksigen terlarut berkurang sehingga mempengaruhi
kehidupan dalam air.
b. Bahan buangan organik.
Berupa limbah yang dapat membusuk/terdegradasi oleh, misalnya
mikroorganisme. Menyebabkan jumlah mikroorganisme bertambah
dan tumbuh bakteri patogen yang merugikan. Limbah ini dapat
diproses menjadi pupuk/kompos.
c. Bahan buangan anorganik.
Berupa limbah yang tidak dapat membusuk dan sulit didegradasi
oleh mikroorganisme sehingga dapat meningkatkan jumlah ion
logam dalam air. Limbah ini berasal dari industri yang melibatkan
unsur logam Pb, As, Cd, Hg, Cr, Ni, Ca, Mg, Co, misalnya pada
industri kimia, elektronika, elektroplating. Ion logam Ca dan Mg
menyebabkan air sadah yang mengakibatkan korosi pada alat besi,
12
menimbulkan kerak/endapan pada peralatan proses seperti
tangki/bejana air, ketel uap, dan pipa penyalur. Ion logam Pb, As,
Hg bersifat racun sehingga air tidak dapat untuk minum.
d. Bahan buangan olahan bahan makanan (termasuk bahan organik).
Jika bahan mengandung protein dan gugus amin akan terdegradasi
menjadi senyawa yang mudah menguap dan berbau busuk sehingga
air mengandung mikroorganisme dan bakteri patogen.
e. Bahan buangan cairan berminyak.
Tidak larut dalam air, mengapung dan menutupi permukaan air.
Jika mengandung senyawa volatil akan menguap. Terdegradasi
oleh mikroorganisme dalam waktu lama.
f. Bahan buangan zat kimia, misalnya:
1). Sabun, deterjen, shampoo, dan bahan pembersih lainnya.
2). Bahan pemberantas hama/insektisida.
3). Zat pewarna.
4). Larutan penyamak kulit.
5). Zat radioaktif.
Pada jumlah tertentu manusia membutuhkan beberapa zat kimia
untuk metabolisme, tetapi ada beberapa zat kimia yang pada jumlah
besar membahayakan, seperti contoh beberapa zat-zat terlarut dalam
air yang dapat menggangu kesehatan antara lain 12:
a). Selenium, diijinkan < 0,01 mg/l, pada jumlah besar (>3-4 mg/l)
menyebabkan keracunan pada anak.
b). Arsen bila melebihi batas merupakan racun, chronic effect,
bersifat karsinogenik pada kulit, hati, dan saluran empedu
melalui kontak dengan makanan (food intake).
c). Barium, yang diijinkan < 1,5 mg/l dan dalam jumlah besar
bersifat toksid pada hati, aliran darah, nervous.
d). Cadmium, dapat menjadi racun, menimbulkan batu ginjal,
gangguan lambung, kerapuhan tulang, berkurangnya
13
haemoglobin dan pigmentasi gigi bagi manusia melalui
makanan.
e). Chromium, bersifat karsinogenik pada kulit dan pernafasan.
f). Timah hitam, bila melebihi batas menjadi racun, dapat melalui
makanan, air, udara, dan rokok.
g). Merkuri (air raksa), dapat menjadi racun bagi sel-sel tubuh,
merusak ginjal, hati dan syaraf. Pada bayi dapat menyebabkan
keterbelakangan mental dan celebral palsy.
h). Nitrat, pada kadar 15 – 250 mg/l menyebabkan
methemogloinemia (terhalangnya perjalanan oksigen dalam
tubuh) pada bayi melalui air yang dicampur susu.
i). Nitrit, dalam dosis yang besar serupa dengan nitrat, yaitu
menghambat perjalanan oksigen dalam tubuh. Dosis maksimum
yang diijinkan adalah 0,5 mg/l.
j). Selenium, bila > 3-4 mg/kg makanan yang masuk dapat
menyebabkan keracunan pada anak, dan dapat menyebabkan
kanker hati, ginjal dan limpa.
k). Perak (Ag), dapat menyebabkan penyakit agria, warna kulit
kelabu kebiruan dan penyakit pada mata.
l). Fluor, dibutuhkan untuk mencegah caries pada gigi, tetapi bila
jumlah berlebihan akan menyebabkan penyakit fluoresis.
m). Magnesium merupakan komponen dari kesadahan, dalam
jumlah kecil dibutuhkan karena untuk pertumbuhan tulang,
tetapi bila > 150 mg/l akan menyebabkan rasa mual.
n). Besi (Fe), merupakan salah satu unsur yang dibutuhkan untuk
metabolisme tubuh, tetapi bila > 0,1 mg/l menimbulkan bau dan
rasa tidak enak, warna air akan kemerah-merahan dan
membentuk endapan pada pipa logam (berkarat). Apabila
dikonsumsi akan mempengaruhi kesehatan ginjal.
14
0). Cyanida (CN)
Cyanida pada dosis tunggal 10 mg dan 3 – 5 mg/hari tidak
menimbulkan gangguan begitu besar, tetapi untuk dosis tunggal
50 mg akan dapat berakibat fatal. Standar menurut Departemen
Kesehatan Republik Indonesia adalah harus < 0,05 mg/l atau
menurut WHO Internasional < 0,5 mg/l.
Air limbah rumah tangga yang dibuang dan diambil kembali
dari sungai atau waduk, bila tidak memenuhi syarat harus melalui
proses perbaikan mutu dulu baru dapat digunakan sebagai air rumah
tangga.
C. Limbah
Limbah adalah zat, energi, dan atau komponen lain yang dikeluarkan
atau dibuang akibat sesuatu kegiatan baik industri maupun non-industri 13.
Air limbah terdiri dari berbagai zat-zat organik maupun anorganik.
Dalam air limbah yang bersumber dari larutan anorganik dan bahan organik
terdapat partikel-partikel lainnya yang harus disingkirkan. Air limbah
adalah cairan buangan yang berasal dari rumah tangga, industri dan tempat-
tempat umum lainnya yang biasanya mengandung bahan dan zat yang dapat
membahayakan kehidupan manusia serta mengganggu kelestarian
lingkungan10.
Limbah air dijumpai pada industri yang menggunakan air dalam
proses produksinya. Mulai dari pra pengelolaan bahan baku, seperti
pencucian, sebagai bahan penolong, sampai pada produksi akhir
menghasilkan limbah cair. Pada dasarnya limbah air tidak memberi efek
pencemaran sepanjang kandungannya tidak membawa senyawa-senyawa
yang membahayakan ataupun bahan-bahan endapan. Air adalah salah satu
media yang efektif untuk membawa limbah yang pada gilirannya
mencemari lingkungan. Apabila limbah cair tidak melalui pengolahan dan
dibuang langsung ke lingkungan umum, sungai, danau, laut maka akan
berdampak negatif pada lingkungan karena adanya polutan di dalam air
15
menjadi semakin tinggi. Setiap limbah yang keluar harus memenuhi kriteria
baku mutu limbah yang ditetapkan sesuai dengan ketentuan dan peraturan
yang berlaku.
Penanggulangan limbah dapat dilakukan dengan pemungutan bahan-
bahan buangan yang masih mempunyai nilai ekonomis dengan tujuan
memproses secara teknologi (recovery) atau daur ulang / penggunaan
kembali. Limbah kemungkinan dapat diolah dari sampah-sampah sisa
produksi sebelum dibuang dengan peralatan yang sesuai sering disebut
reuse.
D. Logam Berat
Dalam kehidupan sehari-hari, kita tidak terpisah dari benda-benda
yang bersifat logam. Pencemaran logam berat cenderung meningkat sejalan
dengan meningkatnya proses industrialisasi. Pencemaran logam berat dalam
lingkungan (perairan, tanah, udara) bisa menimbulkan bahaya bagi
kesehatan.
Logam berat dibagi ke dalam 2 jenis yaitu : 1). Logam berat esensial ;
yakni logam dalam jumlah tertentu yang sangat dibutuhkan oleh organisme.
Dalam jumlah yang berlebihan, logam tersebut bisa menimbulkan efek
toksik. Contohnya adalah Zn, Cu, Fe, Co, Mn dan lain sebagainya. 2).
Logam berat tidak esensial ; yakni logam yang keberadaannya dalam tubuh
manusia masih belum diketahui manfaatnya, bahkan bersifat toksik seperti
Hg, Cr, Cd, Pb dan lain sebagainya 14.
Logam berat masuk ke dalam jaringan tubuh makhluk hidup melalui
beberapa jalan, yaitu saluran pernapasan, pencernaan, dan penetrasi melalui
kulit. Absorbsi logam melalui saluran pernapasan cukup besar, baik pada
biota air yang masuk melalui sistem pernafasan, maupun biota darat yang
masuk melalui debu di udara ke saluran pernapasan 15.
Logam berat dapat menimbulkan efek gangguan terhadap kesehatan
manusia. Efek toksik dari logam berat mampu menghalangi kerja enzim
16
sehingga mengganggu metabolisme tubuh, menyebabkan alergi, bersifat
mutagen, teratogen, ataupun karsinogen.
Karena itu pencemaran logam berat dalam lingkungan (perairan,
tanah, udara) perlu diperhatikan secara serius mengingat bahaya yang
ditimbulkan terhadap kesehatan manusia maupun bagi kesetimbangan
lingkungan hidup.
E. Besi Dalam Air
Besi adalah logam dalam kelompok makromineral di dalam kerak
bumi, tetapi termasuk kelompok mikro dalam sistem biologi. Besi
merupakan salah satu unsur logam transisi periode ke empat golonganVIII
B yang mudah ditempa, mudah dibentuk, berwarna putih perak, dan mudah
dimagnetisasi pada suhu normal. Dalam sistem periodik unsur besi
mempunyai nomor atom 26 dan massa atom 55.847 sma dan memiliki titik
lebur pada 1535oC, dan tidak tahan terhadap proses oksidasi . Dalam bentuk
senyawa, besi mempunyai bilangan oksidasi +2 dan +3 16.
Di alam besi dalam bentuk senyawa-senyawa antara lain sebagai
hematite (Fe2O
3), magnetit (Fe
2O
4), pirit (FeS
2), siderite (FeCO
3). Besi
murni diperoleh dari proses elektroforesis dari larutan besi sulfat. Fungsi
bahan yang mengandung besi adalah mengangkut oksigen dan mediasi
dalam rantai pemindahan electron. Pada air permukaan jarang ditemui kadar
Fe > 12 mg/l, tapi dalam air tanah kadar Fe dapat jauh lebih tinggi.
Konsentrasi Fe yang tinggi dapat dirasakan dan dapat menodai kain ataupun
perkakas dapur 16.
Air yang tidak mengandung O2 seperti air tanah yang sering kali
berada sebagai Fe 2+ teroksidasi menjadi Fe 3+. Fe 3+ sulit larut pada pH 6-8,
dapat menjadi ferihidroksida atau salah satu jenis oksida yang merupakan
zat padat dan bisa mengendap. Dalam air sungai besi berada sebagai Fe2+,
Fe3+ terlarut, dan Fe3+ dalam bentuk senyawa organis berupa koloid.
17
1. Kekurangan Zat Besi (Fe)
Zat besi (Fe) adalah suatu komponen dari berbagai enzim yang
mempengaruhi seluruh reaksi kimia yang penting di dalam tubuh. Besi
juga merupakan komponen dari hemoglobin, yang memungkinkan sel
darah merah membawa oksigen dan mengantarkannya ke jaringan
tubuh.
Kekurangan zat besi (Fe) merupakan kekurangan zat makanan yang
paling banyak ditemukan di dunia, menyebabkan anemia pada laki–laki,
wanita, dan anak–anak. Perdarahan yang mengakibatkan hilangnya zat
besi (Fe) dari tubuh menyebabkan kekurangan zat besi (Fe) yang harus
diobati dengan pemberian zat besi tambahan . Kekurangan zat besi (Fe)
juga bisa merupakan akibat dari asupan makanan yang tidak
mencukupi. Kekurangan seperti ini sering terjadi selama kehamilan
karena sejumlah besar zat besi (Fe) harus disediakan ibu untuk
pertumbuhan janin. Anemia karena kekurangan zat besi (Fe) juga bisa
terjadi pada remaja putri yang sedang tumbuh dan mulai mengalami
siklus menstruasi, jika mereka mengkonsumsi makanan yang tidak
mengandung daging.
2. Kelebihan Zat Besi (Fe)
Kelebihan zat besi (Fe) bisa menyebabkan keracunan. Ada lima fase
klinis dari toksisitas Fe sehingga dapat digunakan sebagai pedoman
untuk diagnosis dan cara pengobatannya, yaitu 15:
a) Fase pertama biasanya berjalan 2 jam setelah memakan makanan
terkontaminasi Fe, ditandai dengan sakit perut, diare atau muntah
yang berwarna kecoklatan, terkadang bercampur dengan darah.
Penderita akan terlihat lemah, gelisah dan sakit perut. Gejala ini
biasanya jarang menimbulkan kematian, tetapi hal tersebut secara
mendadak dapat saja terjadi kematian.
b) Gejala fase kedua terjadi setelah fase pertama berakhir. Pasien
dapat terlihat membaik. Bila tidak, akan segera berkembang
menjadi gejala fase ketiga.
18
c) Gejala fase ketiga terjadi 8-16 jam setelah fase pertama. Selama
periode ketiga ini terjadi shock dan asidosis yang menyebabkan
hipoglikemia, sianosis dan demam.
d) Fase keempat terjadi 2-4 hari setelah makan makanan
terkontaminasi dan terciri dengan kerusakan hati. Diduga terjadi
nekrosis hati disebabkan oleh reaksi langsung dari Fe terhadap
mitokondria dalam sel hati.
e) Fase kelima dari toksisitas Fe terjadi 2-4 minggu setelah makan
makanan terkontaminasi Fe dan terciri dengan adanya obstruksi
atau penyempitan saluran gastrointestinal, stenosis dan fibrosis
lambung.
F. Adsorpsi
Adsorpsi atau penyerapan merupakan peningkatan konsentrasi suatu
zat tersebut dalam medium pendispersinya. Bahan yang dipakai untuk
menyerap disebut penyerap dan yang diserap disebut fase terserap 16.
Adsorpsi adalah proses dimana subtansi molekul meninggalkan
larutan dan bergabung pada permukaan zat padat pada ikatan fisika dan
kimia. Substansi molekul atau bahan yang diserap disebut adsorbat, dan zat
padat penyerapnya disebut adsorben.
Proses adsorpsi dapat digambarkan sebagai proses dimana molekul
meninggalkan larutan dan menempel pada permukaan zat akibat ikatan
fisika dan kimia. Adsorpsi dapat dikelompokan menjadi dua yaitu :
1. Adsorpsi Kimia atau kemisorpsi
Yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dan zat terlarut yang
teradsorpsi. Ikatan antara zat terlarut yang teradsorpsi dan adsorben
yang sangat kuat, sehingga sulit untuk dilepaskan dan proses tidak
mungkin untuk bolak balik. Bersifat irreversibel.
2. Adsorpsi Fisika
Yaitu berhubungan dengan gaya van der walls dan merupakan proses
bolak balik. Apabila gaya tarik menarik antara zat terlarut dengan
19
adsorben lebih besar dari gaya tarik menarik antara zat terlarut dengan
pelarutnya maka zat terlarut akan diadsorpsi pada permukaan
adsorben. Bersifat reversibel.
Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi adalah :
a). Karakteristik fisik dan kimia dari zat yang terlarut yang teradsorpsi,
seperti ukuran molekul, polaritas molekul, komposisi kimia, suhu, dan
lain sebagainya.
b). Karakteristik fisik dan kimia dari adsorben seperti luas permukaan,
ukuran pori-pori, komposisi dan lain-lain.
c). Temperatur.
d). Tekanan parsial dari zat yang diserap.
e). Waktu kontak dan luas permukaan.
f). konsentrasi zat yang teradsorpsi.
Tabel 2.1 Adsorben Logam Berat 17
No Adsorben Efisiensi
Penyerapan Keuntungan Kerugian
1. Carbon Aktif 60% - 80 % Efisiensi penyerapan Besar
Biaya tinggi
2. Enceng Gondok dan Ganggang
60% - 70% Adsorben alami dan mudah didapat
Skala kecil, mudah rusak struktur
organnya 3. Jerami 95 % Efisiensi
penyerapan Besar Skala kecil, butuh treatmen lanjutan
4. Kelor 95% Efisiensi
penyerapan Besar, adsorben alami
Skala kecil
G. Fitoremediasi
Istilah fitoremediasi berasal dari bahasa Inggris phytoremediation;
kata ini sendiri tersusun atas dua bagian kata, yaitu phyto yang berasal dari
kata Yunani phyton (= "tumbuhan") dan remediation yang berasal dari kata
Latin remedium (="menyembuhkan", dalam hal ini berarti juga
"menyelesaikan masalah dengan cara memperbaiki kesalahan atau
20
kekurangan"). Dengan demikian fitoremediasi dapat didefinisikan sebagai
penggunaan tumbuhan untuk menghilangkan, memindahkan, menstabilkan,
atau menghancurkan bahan pencemar baik itu senyawa organik maupun
anorganik 18.
Alternatif pengolahan air limbah sederhana adalah dengan
fitoremediasi menggunakan tanaman enceng gondok. Fitoremediasi adalah
upaya penggunaan tanaman dan bagian-bagiannya untuk dekontaminasi
limbah dan masalah-masalah pencemaran lingkungan baik secara ex-situ
menggunakan kolam buatan atau reactor maupun in-situ (langsung di
lapangan) pada tanah atau daerah yang terkontaminasi limbah 19. Dipilihnya
enceng gondok karena berdasarkan penelitian-penelitian sebelumnya
tanaman ini memiliki kemampuan untuk mengolah limbah, baik itu berupa
logam berat, zat organik maupun anorganik. Selain itu Sheffield (1997)
melaporkan bahwa tanaman ini mampu menurunkan konsentrasi ammonia
sebesar 81% dalam waktu 10 hari 3.
H. Tanaman Enceng Gondok (Eichornia crassipes)
1. Klasifikasi Enceng Gondok
Divisi : Spermatophyta
Sub divisi : Angiospermae
Kelas : Monocotyledoneae
Suku : Pontederiaceae
Marga : Eichornia
Jenis : Eichornia crassipes Solms
Gambar 2.1 : Enceng Gondok
21
Enceng gondok pertama kali ditemukan secara tidak sengaja
oleh seorang ilmuan bernama Carl Friedrich Philipp von Martius,
seorang ahli botani berkebangsaan Jerman pada tahun 1824 ketika
sedang melakukan ekspedisi di Sungai Amazon Brasil. Enceng
Gondok lebih banyak dikenal sebagai tanaman tumbuhan pengganggu
(gulma) di perairan karena pertumbuhannya yang sangat cepat.
Awalnya didatangkan ke Indonesia pada tahun 1894 dari Brazil untuk
koleksi Kebun Raya Bogor. Ternyata dengan cepat menyebar ke
beberapa perairan di Pulau Jawa. Dalam perkembangannya, tanaman
keluarga Pontederiaceae ini justru mendatangkan manfaat lain, yaitu
sebagai biofilter cemaran logam berat, sebagai bahan kerajinan, dan
campuran pakan ternak 16.
2. Morfologi Enceng Gondok
Enceng gondok merupakan tumbuhan parenial yang hidup di
perairan terbuka, mengapung di air jika tempat tumbuhnya cukup
dalam dan berakar di dasar jika air dangkal. Tingginya sekitar 0,4 - 0,8
meter. Tidak mempunyai batang. Daunnya tunggal dan berbentuk
oval. Ujung dan pangkalnya meruncing, pangkal tangkai daun
menggelembung. Permukaan daunnya licin dan berwarna hijau.
Bijinya berbentuk bulat dan berwarna hitam. Buahnya kotak beruang
tiga dan berwarna hijau. Akarnya merupakan akar serabut.
Perkembangbiakan dapat terjadi secara vegetatif maupun secara
generatif. Perkembangan terjadi jika tunas baru tumbuh pada ketiak
daun lalu membesar dan akhirnya menjadi tumbuhan baru. Enceng
gondok dapat menggandakan daunnya pada 7-10 hari.
Perkembangbiakan secara generatif terjadi melalui bijinya, sebelum
terjadinya biji didahului oleh penyerbukan pada bunga. Karangan
enceng gondok berbentuk bulir bertangkai panjang, berbunga 6
sampai 35 tangkai. Kelopaknya bunga berbentuk tabung, termasuk
bunga majemuk, sehingga enceng gondok memungkinkan
penyerbukan, setelah 20 hari bunganya akan masak, terbebas lalu
22
pecah dan bijinya masuk ke perairan untuk kemudian menjadi
tanaman baru. Satu tanaman dapat menghasilkan 5 sampai 6 ribu biji
tiap musim 1.
Kemampuan tanaman inilah yang banyak digunakan untuk
mengolah air buangan, karena dengan aktivitas tanaman ini mampu
mengolah air buangan domestik dengan tingkat efisiensi yang tinggi.
Salah satu gambaran untuk mengetahui kemampuan enceng gondok
dalam mengelola limbah domestik adalah hasil penelitian Djaenudin
(2006) yang memperoleh hasil sebagai berikut : nilai TSS (total
padatan terlarut), sudah di bawah nilai baku mutu yang dipersyaratkan
yaitu 180 mg/l dengan nilai ambang batas yaitu 200 mg/l. Tanaman
enceng gondok juga ini mampu menurunkan konsentrasi ammonia
sebesar 81% dalam waktu 10 hari 3.
Adapun bagian-bagian tanaman yang berperan dalam
penguraian air limbah adalah sebagai berikut :
a. Akar
Bagian akar enceng gondok ditumbuhi dengan bulu-bulu
akar yang berserabut, berfungsi sebagai pegangan atau jangkar
tanaman. Sebagian besar peranan akar untuk menyerap zat-zat
yang diperlukan tanaman dari dalam air. Pada ujung akar
terdapat kantung akar yang mana di bawah sinar matahari
kantung akar ini berwarna merah, susunan akarnya dapat
mengumpulkan lumpur atau partikel-partikal yang terlarut
dalam air 14.
b. Daun
Daun enceng gondok tergolong dalam makrofita yang
terletak di atas permukaan air, yang di dalamnya terdapat
lapisan rongga udara dan berfungsi sebagai alat pengapung
tanaman. Zat hijau daun (klorofil) enceng gondok terdapat
dalam sel epidemis. Di permukaan atas daun dipenuhi oleh
mulut daun (stomata) dan bulu daun. Rongga udara yang
23
terdapat dalam akar, batang, dan daun selain sebagai alat
penampungan juga berfungsi sebagai tempat penyimpanan O2
dari proses fotosintesis. Oksigen hasil dari fotosintesis ini
digunakan untuk respirasi tumbuhan di malam hari dengan
menghasilkan CO2 yang akan terlepas kedalam air 12.
c. Tangkai
Tangkai eceng gondok berbentuk bulat menggelembung
yang di dalamnya penuh dengan udara yang berperan untuk
mengapungkan tanaman di permukaan air. Lapisan terluar
petiole adalah lapisan epidermis, kemudian di bagian bawahnya
terdapat jaringan tipis sklerenkim dengan bentuk sel yang tebal
disebut lapisan parenkim, kemudian di dalam jaringan ini
terdapat jaringan pengangkut (xylem dan floem). Rongga-rongga
udara dibatasi oleh dinding penyekat berupa selaput tipis
berwarna putih.
d. Bunga
Enceng gondok berbunga bertangkai dengan warna
mahkota lembayung muda. Berbunga majemuk dengan jumlah
6-35 berbentuk karangan bunga bulir dengan putik tunggal.
Enceng gondok juga memiliki ciri-ciri morfologi sebagai
berikut, enceng gondok merupakan tumbuhan perennial yang
hidup dalam perairan terbuka, yang mengapung bila air dalam
dan berakar di dasar bila air dangkal. Perkembangbiakan enceng
gondok terjadi secara vegetatif maupun secara generatif,
perkembangan secara vegetatif terjadi bila tunas baru tumbuh
dari ketiak daun, lalu membesar dan akhirnya menjadi tumbuhan
baru. Setiap 10 tanaman enceng gondok mampu
berkembangbiak menjadi 600.000 tanaman baru dalam waktu 8
bulan, hal inilah membuat enceng gondok banyak dimanfaatkan
guna untuk pengolahan air limbah. Enceng gondok dapat
24
mencapai ketinggian antara 40 - 80 cm dengan daun yang licin
dan panjangnya 7 - 25 cm.
Pemilihan tanaman enceng gondok pada reaktor ini
didasarkan pada pertimbangan – pertimbangan berikut ini :
1). Tanaman enceng gondok merupakan jenis tanaman yang
banyak dijumpai di Indonesia.
2). Dari segi ekonomi tanaman enceng gondok harganya
relatif murah.
3). Tidak memerlukan perawatan khusus dan pemeliharaan
sangat mudah.
4). Tanaman enceng gondok ini juga memiliki kemampuan
untuk mengolah limbah, baik itu berupa logam berat, zat
organik maupun anorganik.
3. Ciri-ciri Fisiologis Enceng Gondok
Enceng gondok memiliki daya adaptasi yang besar terhadap
berbagai macam hal yang ada di sekelilingnya dan dapat berkembang
biak dengan cepat. Eceng gondok dapat hidup di tanah yang selalu
tertutup oleh air yang banyak mengandung makanan. Selain itu daya
tahan eceng gondok juga dapat hidup di tanah asam dan tanah yang
basah.
Kemampuan enceng gondok untuk melakukan proses-proses
sebagai berikut :
a. Transpirasi
Jumlah air yang digunakan dalam proses pertumbuhan hanyalah
memerlukan sebagian kecil jumlah air yang diadsorbsi atau
sebagian besar dari air yang masuk ke dalam tumbuhan dan keluar
meninggalkan daun dan batang sebagai uap air disebut sebagai
proses transpirasi. Laju hilangnya air dari tumbuhan dipengaruhi
oleh kuantitas sinar matahari dan musim penanaman. Laju
transpirasi akan ditentukan oleh struktur daun enceng gondok yang
terbuka lebar yang memiliki stomata yang banyak sehingga proses
25
transpirasi akan besar dan beberapa faktor lingkungan seperti suhu,
kelembaban, udara, cahaya dan angin.
b. Fotosintesis
Fotosintesis adalah sintesa karbohidrat dari karbondioksida dan air
oleh klorofil. Menggunakan cahaya sebagai energi dengan oksigen
sebagai produk tambahan. Dalam proses fotosintesis ini tanaman
membutuhkan CO2dan H2O dan dengan bantuan sinar matahari
akan menghasilkan glukosa dan oksigen dan senyawa-senyawa
organik lain. Karbondioksida yang digunakan dalam proses ini
berasal dari udara dan energi matahari.
c. Respirasi
Sel tumbuhan dan hewan mempergunakan energi untuk
membangun dan memelihara protoplasma, membran plasma dan
dinding sel. Energi tersebut dihasilkan melalui pembakaran
senyawa-senyawa. Dalam respirasi molekul gula atau glukosa
(C6H
12O
6) diubah menjadi zat-zat sedarhana yang disertai dengan
pelepasan energi.
4. Manfaat Enceng Gondok
Enceng gondok banyak menimbulkan masalah pencemaran
sungai dan waduk, tetapi mempunyai manfaat sebagai berikut 1:
a. Mempunyai sifat biologis sebagai penyaring air yang tercemar oleh
berbagai bahan kimia buatan industri.
b. Sebagai bahan penutup tanah dan kompos dalam kegiatan
pertanian dan perkebunan.
c. Sebagai sumber gas yang antara lain berupa gas ammonium sulfat,
gas hidrogen, nitrogen dan metan yang dapat diperoleh dengan cara
fermentasi.
d. Bahan baku pupuk tanaman yang mengandung unsur NPK yang
merupakan tiga unsur utama yang dibutuhkan tanaman.
e. Sebagai bahan industri kertas dan papan buatan dan bahan baku
karbon aktif.
26
5. Dampak Negatif Enceng Gondok
Kondisi merugikan yang timbul sebagai dampak pertumbuhan
enceng gondok yang tidak terkendali di antaranya adalah :
a. Meningkatnya evapotranspirasi (penguapan dan hilangnya air
melalui daun-daun tanaman), karena daun-daunnya yang lebar dan
serta pertumbuhannya yang cepat.
b. Menurunnya jumlah cahaya yang masuk ke dalam perairan
sehingga menyebabkan menurunnya tingkat kelarutan oksigen
dalam air (DO: Dissolved Oxygens).
c. Tumbuhan enceng gondok yang sudah mati akan turun ke dasar
perairan sehingga mempercepat terjadinya proses pendangkalan.
d. Mengganggu lalu lintas (transportasi) air, khususnya bagi
masyarakat yang kehidupannya masih tergantung dari sungai
seperti di pedalaman Kalimantan dan beberapa daerah lainnya.
e. Meningkatnya habitat bagi vektor penyakit pada manusia.
f. Menurunkan nilai estetika lingkungan perairan.
6. Penyerapan Oleh Enceng Gondok
Tumbuhan ini mempunyai daya regenerasi yang cepat karena
potongan-potongan vegetatifnya yang terbawa arus akan terus
berkembang menjadi enceng gondok dewasa. Proses regenerasi yang
cepat dan toleransinya terhadap lingkungan yang cukup besar,
menyebabkan enceng gondok dapat dimanfaatkan sebagai pengendali
pencemaran lingkungan.
Sel-sel akar tanaman umumnya mengandung ion dengan
konsentrasi yang lebih tinggi dari pada medium sekitarnya yang
biasanya bermuatan negatif. Penyerapan ini melibatkan energi,
sebagai konsekuensi dan keberadaannya, kation memperlihatkan
adanya kemampuan masuk ke dalam sel secara pasif ke dalam
gradient elektrokimia, sedangkan anion harus diangkut secara aktif
27
kedalam sel akar tanaman sesuai dengan keadaan gradient konsentrasi
melawan gradient elektrokimia 1.
Di dalam akar, tanaman biasa melakukan perubahan pH
kemudian membentuk suatu zat khelat yang disebut fitosiderofor. Zat
inilah yang kemudian mengikat logam kemudian dibawa ke dalam sel
akar. Agar penyerapan logam meningkat, maka tumbuhan ini
membentuk molekul rediktase di membran akar 8,20.
Dengan adanya pembentukan zat khelat dan molekul reduktase
ini akan mempermudah logam Fe melintasi epidermis akar dan masuk
kedalam sel-sel akar, sehingga mengakibatkan logam Fe yang
terakumulasi juga tinggi. Terjadinya akumulasi di akar juga
disebabkan karena di akar terjadi serapan ion secara aktif, sehingga
ion-ion logam tersebut secara aktif terakumulasi di dalam epidermis.
selanjutnya ditransportasikan ke sitoplasma atau sel-sel jaringan akar
melewati epidermis masuk ke protoplas antar sel-sel jaringan akar
yaitu kortek, endodermis, perisikel dan xilem. Pada endodermis
terdapat adanya pita caspary sehingga menyebabkan akumulasi
partikel yang lebih berat di dalam akar. Dengan adanya pita caspary
ini menjadi kontrol terhadap penyerapan ion-ion oleh akar 8.
Lokalisasi logam pada jaringan bertujuan untuk mencegah keracunan
logam terhadap sel, maka tanaman akan melakukan detoksofikasi,
misalnya menimbun logam ke dalam organ tertentu seperti akar.
Terdapat dua cara penyerapan ion ke dalam akar tanaman : 1).
Aliran massa, ion dalam air bergerak menuju akar gradient potensial
yang disebabkan oleh transpirasi. 2). Difusi, gradient konsentrasi
dihasilkan oleh pengambilan ion pada permukaan akar 1.
Dalam pengambilan ada dua hal penting, yaitu pertama , energi
metabolik yang diperlukan dalam penyerapan unsur hara sehingga
apabila respirasi akan dibatasi maka pengambilan unsur hara
sebenarnya sedikit. Dan kedua, proses pengambilan bersifat selektif,
28
tanaman mempunyai kemampuan menyeleksi penyerapan ion tertentu
pada kondisi lingkungan yang luas.
7. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kemampuan Enceng Gondok
(Eichornia crassipes) Sebagai Adsorben Fe
Faktor-faktor yang mempengaruhi mekanisme adsorbs adalah
suhu, pH, dan unsur hara yang mampu mempengaruhi tingkat
kemampuan zat terlarut yang dapat diadsorbsi adsorben, yaitu 4:
a. Suhu
Semakin tinggi suhu lingkungan tanaman maka semakin
tinggi penyerapan oleh tanaman, dimana suhu lingkungan
menyebabkan akan menyebabkan proses fotosintesis meningkat
sehingga penyerapan tanaman akan meningkat juga. Pada proses
fotosintesis, logam Fe sebagai salah satu unsur logam yang
diperlukan untuk tranpor elektron pada proses fotosintesis.
Namun apabila tanaman enceng gondok itu tumbuh di daerah
yang memiliki suhu kurang dari 25⁰C maka proses fotosintesis
akan terganggu dan berakibat menurunkan kemampuan
mengadsorbsi logam Fe oleh enceng gondok. Suhu optimum
untuk pertumbuhan enceng gondok adalah 25⁰C-30⁰C 21.
b. pH
Derajat keasaman (pH) merupakan ukuran dalam
kandungan ion H+ yang menunjukkan suatu perairan asam atau
basa. Untuk pertumbuhan yang lebih baik, tanaman enceng
gondok lebih cocok terhadap pH 7,0-7,5. Jika pH lebih tinggi
atau kurang maka pertumbuhan tanaman akan terhambat,
bahkan mati bila pH terlalu ekstrim 22. Apabila pH terlalu tinggi
maka penyerapan logam Fe oleh enceng gondok akan terhambat
dikarenakan batang dan daun akan cepat mengering sehingga
menyebabkan singkatnya umur hidup enceng gondok.
29
c. Banyaknya Akar
Kemampuan akar enceng gondok menyerap senyawa
logam Fe yang ada di air tidak terlepas dari sistem perakaran
yang dimiliki enceng gondok dan aspek fisiologis tumbuhan
tersebut. Semakin panjang akar dan semakin banyak akar yang
dimiliki enceng gondok maka semakin cepat proses penyerapan
logam Fe karena pada akar enceng gondok dapat membentuk
suatu zat khelat yaitu fitosidorof 23.
Zat inilah yang akan mengikat logam Fe dan kemudian
membawanya ke dalam sel akar, kemudian didistribusikan ke
batang dan daun. Penyerapan ion di akar ini terjadi secara aktif
dimana ion-ion masuk dari epidermis dan selanjutnya
ditransportasikan ke sitoplasma atau sel-sel jaringan akar
melewati epidermis masuk ke protoplas antar sel-sel jaringan
akar yaitu kortek, endodermis, perisikel dan xilem. Pada
endodermis terdapat adanya pita caspary sehingga menyebabkan
akumulasi partikel yang lebih berat di dalam akar. Dengan
adanya pita caspary ini menjadi kontrol terhadap penyerapan
ion-ion oleh akar 8.
d. Berat Enceng Gondok
Perairan yang ditumbuhi enceng gondok memberikan
pengkayaan CO2. Rumpun anakan akan memproduksi CO2
sampai 39% lebih berat kering dibanding tanaman induk.
Peningkatan CO2 ini mengawali rata-rata bersih fotosinesis. Hal
ini diduga ada hubungannya dengan berat basah yang tinggi,
supaya terjadi penguapan yang banyak. Secara fisiologis enceng
gondok dapat berperan secara tidak langsung dalam mengatasi
bahan pencemar perairan karena dapat bertahan hidup dengan
cara membentuk rumpun. Semakin banyak enceng gondok yang
hidup di dalam perairan semakin banyak penguapan. Proses
tranpirasi yang giat dapat mempercepat angkutan garam-
30
garaman dan logam dari akar ke daun. Air yang meninggalkan
akar mengakibatkan konstannya kadar garam tersebut, walaupun
kadang terjadi penurunan konsentrasi 4.
e. Waktu Detensi
Adaptasi biokimiawi melibatkan perubahan molekuler,
kecepatan dan pola rangkaian reaksi atau pola metabolisme sel,
jaringan dan organ. Adaptasi ini sangat dipengaruhi oleh waktu
yang tersedia bagi organisme untuk dapat memberikan respon
terhadap perubahan lingkungan tersebut 6.
Respon jangka pendek dapat terlihat pada perubahan
morfologi maupun fisiologi dan anatomi dalam jangka yang
lama. Tetapi bila perubahan terjadi terus menerus sampai satu
periode atau lebih perkembangan tanaman, maka akan terjadi
aklimatisasi dan naturalisasi, namun sangat tergantung keadaan
lingkungan lain 24.
31
I. Kerangka Teori
Berdasarkan tinjauan pustaka yang dipaparkan, dapat disusun kerangka teori
sebagai berikut:
Kontaminasi Logam Berat
Air Udara Tanah
- Pertabangan - Peleburan Logam - Jenis Industri
lainnya
Proses penggunaan logam pada suhu
yang tinggi
- Penggunaan bahan kimia
- Penimbunan debu, hujan atau pengendapan
- Pengikisan tanah dan limbah homogen Adsorben :
Carbon Aktif
- Jerami - Kelor - Ganggang - Enceng Gondok (Proses Fitoremediasi )
Besi (Fe) dalam
Perairan
Penurunan Konsentrasi Fe
dalam air Faktor yang Mempengaruhi
Kemampuan Adsorpsi Tanaman Enceng Gondok
- pH - Suhu - Banyaknya akar - Waktu detensi - Berat enceng gondok
Sumber : 4,8,21,22,23,25
Gambar 2.2 Kerangka Teori
32
J. Kerangka Konsep
Variabel Bebas Variabel Terikat
Gambar 2.4 Kerangka Konsep
Keterangan :
* : Diukur
** : Dikendalikan
K. Hipotesis
Berdasarkan dengan tujuan penelitian di atas maka dapat dirumuskan
suatu hipotesis yaitu : Ada pengaruh interaksi variasi berat enceng gondok
dan lama waktu detensi tanaman enceng gondok (Eichornia crassipes)
terhadap penurunan konsentrasi Besi (Fe) pada air limbah.
Berat enceng gondok (Eichornia Crassipes)
200 gr/L, 250 gr/L, dan 300gr/L
Waktu Detensi pada Air Limbah Rumah Tangga
( 1 hari, 3 hari dan 6 hari )
Penurunan Konsentrasi Fe Pada Air Limbah Rumah
Tangga
Variabel Pengganggu - pH** - Suhu* - Banyaknya
Akar**
Recommended