Proceeding8 Seminar Reakwr Nuklir dalam Penelitian Sainsrmn Tekrwlogi Menuju Era Tinggal Landas

Bandung, 8 -10 Okwber 1991PPTN - BATAN

PEMANFAATAN GULMA AIR UNTUKMENANGGULANGIPENCEMARAN LIMBAH AKTIF Cr-51

T. Sugiyanto, M. Darussalam, N. NurhidayatPus at Penelitian Teknik Nuklir - Badan Tenaga Atom Nasional

ABSTRAK.

PEMANFAATANGULMAAIR UNTUKMENANGGULANGI PENCEMARAN LIMBAHAKTIF Cr-51. 'IUmbuhan air mampu menyerap air dan mineral serta melepaskan air melaluievapotranspirasi. Kemampuan ini dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan kualitas airdengan menyerap materi pencemar termasuk logam berat. Upaya penanggulangan pence­maran dapat dilakukan antara lain secara biologi dengan menanami tanaman akuatik yangmampu menyerap beberapa nuklida dalam air terce mar zat radioaktif. Diharapkan aktifitaslimbah menjadi rendah atau hilang sarna sekali. Percobaan untuk menunjang hal ini denganmenanam tanaman Eichhornia CNIBSives Salvinia. rnolesta .Pistia stratiotes dan Snirodelapolyrrhiza. Tanaman yang tumbuh baik, homogen dan memenuhi syarat dimasukkan ke­dalam bak-bak plastik yang berisi 2 liter cairan radiokrom Cr- 51 dengan aktivitasmasing-masing 10 /lCi/m!.Kemudian pada hari ke 2, 4,6,8 dan 10dilakukan pencacahan danperhitungan terhadap akar dan daun gulma air tersebut (%). Hasil menunjukkan bahwatanaman air Salvinia rnolesta (kayambang) merupakan biokonsentrator yang terbaik dianta­ra gulma terapung yang lain.

ABSTRACT

THE USE OF AQUATICWEEDS TO OVERCOMEPOLLUTION OF CR-51. The aquaticplants have the ability to absorb water and minerals and then it can release the water throughevapotranspiration. This capability can be used to increase water quality by absorption of thepollutant including the heavy meta!. The pollution process can be overcome among otherthings biologically, by planting aquatic plants which have the capability to absorb severalnuclides in the water polluted by radioactivity. The residual waste product activities isexpected to be low or negligible. The experiments for supporting this case is that by plantingEichomia craBsines. Salvinia rnolesta. Pistia stmtiotes and Pirodela nolvrrhiza. The plantsthat grow well, are homogeneous and meet the requirements will be entered into the plasticvessels which contained 2 liters of the radiochrom liquids Cr-51 each with an activity of 10/lCi/m!. On subsequent days i.e. 2nd, 4th, 6th, 8th and 10th the counting was done and alsocalculated for the roots and leaves (%). The result showed that the aquatic plant Salviniarnolesta is the best bioconcentrator among the other floating weeds.

PENDAHULUAN

Manusia dengan lingkungannya merupa­kan suatu sistem dimana terdapat hubungansaling ketergantungan. Bila salah satu kompo­nen sistem berubah, ini akan mempengaruhikomponen lainnya (13). Salah satu masalahlingkungan yang dihadapi manusia sekarangini adalah pencemaran air oleh limbah domes­tik, industri dan aktivitas pembangunan lain­nya sedangkan penggunaan air akan terus me­ningkat karena adanya pertambahan pendudukyang terus menerus.

Pencemaran air yang paling serius adalahyang disebabkan oleh limbah bahan kimia yangmasuk dan berakumulasi didalam ekosistemdan rantai makanan (3, 16). Limbah radioaktifyang merupakan pencemar kimia dan fisika,wnlaupun relatif sedikit dibandingkan denganlimbah kimia dari industri, tetapi radiasinya

yang tidak dapat dideteksi panca indera ; mam­pu merusak tubuh dan keturunan ; mempunyaidaya akumulasi; kebal terhadap pengaruh suhudan tekanan serta reaksi kimia dan meluruhsecara alami (1, 7), perlu mendapat perhatianserius. Limbah radioaktifyang akan dibuang kelingkungan, aktivitasnya harus diturunkan se­rendah mungkin dengan biaya pelaksanaanekonomis dan tepat guna (As Low As Reason­ably Achiecable). Penguapan adalah salah satumetode pilihan pengolahan limbah cair untukmendapatkan hasilyang baik bila cara yang laintidak dapat dilakukan (5).

Tumbuhan air mampu menyerap danmengangkut air serta mineral untuk dipakaidan dilepaskan melalui proses penguapan (eva­potranspirasi). 'lUmbuhan air mampu menjer­nihkan air, meningkatkan kualitas air dengan

291

Proceedings Seminar Reakwr Nuklir dnlam Penelitinn. Sail/.8clan Teknolagi MenuJu Era Tinggal Lal~da8

Handung, 8· 10 Okwber 1991PPTN· BA'l'AN

HASILDAN PEMl::\HASAN

HasH menunjukkan bahwa aktivitas me­dium radiokrom Cr-51 menurun hal ini disebab­kan adanya penyerapan radionuklida oleh gul­ma air.

Penimbunan radioaktivitas rata-rata ps.damedium tiap gulma air berbeda nyata pada tiapperhitungan kecuali pada hari ke 2. Gamba:r 1memperlihatkan penurunan aktivitas mediumterhadap waktu, merupakan fungsi logaritmakarena uji linieritas, menurut (14) tidak berartikarena galat ana lisis sidikragamnya nol dansesuai dengan pendapat Russel (10).

r----1---r---j--...,.... ..

menyerap materi yang tidak berguna termasuklogam berat bersifat racun, komponen organiksintetik (2, 16), dan beberapa zat radioaktif (11,16). Daya pemekatan materi pencemar yangdijerapnya mencapai 4.000 - 20.000 kali konsen­trasi diperairan (9).

Eiehhornia erassipes (Mart.) Solm.Ponteridaceae (eceng gondok), Saluiniaaurieulata Aubl.. Saluiniaceae (kayambang).Pistia stratiotes L .. A1'aceae (ki apu) danSpirodela polyrrhiza (L) Seheild, Lemnaceae(kakarewoan) merupakan makrofita air ter­apung yang banyak terdapat di sawah, sungai,danau dan perairan tawar lainnya. Penelitiandengan menggunakan radioisotop untuk mem­bantu memecahkan masalah pencemaran airselain relatif ekonomis, juga analisisnya dapatdilakukan dengan cepat.

Kegunaan krom dalam fisiologi tumb\:1hanbelum banyak diungkapkan, tetapi krom mam­pu dijerap oleh tumbuhan (2, 12, 16).Berdasar­kan tingkatan toksisitas menurut Diament,(1974)krom merupakan logamyang sangat tok­sik, dibandingkan seng dan tembaga. Berda­sarkan IAEA,(5) radiokrom Cr-51, radio tem­baga -Cu-64 dan radioseng Zn-65 merupakanzat radioaktifyang sedang toksisitasnya. Dalampenelitian pendahuluan ini bertujuan menda­patkan data kemampuan makrofita air tera­pung dalam menjerap radiokrom Cr-51.

100

80,....

E.•.•

i' 60'-'••

~.; 40

o2 4 6 8 10

BAHAN DAN TATA KERJA

Tanaman gulma air yang digunakan dalampercobaan ini ialah Eichhorniaerassipes (Mart)S!Jlm&. (ecenggondok),Salvinia molestaMitehell(kayambang), Pistia stratiotes L. (ki apu) dan.Svirodela volyrrhiza (L) Beheild (kakarewoan).Gulma air tersebut diambil dari perairan kolamdan sawah daerah Bojong Loa Bandung dandipelihara di rumah kaca, sedang- kan aktifitasradiokrom Cr-51 ( ~ 51Cr04 ) yang digunakanadalah 10 ~Ci/ml dengan PH 7. Ta- namandiletakkan dalam kotak plastik yang berisi dualiter cairan radiokrom Cr-51 dengan kerapatan5 buah tanaman per pot.

Setelah 2, 4, 6, 8 dan 10 hari tanamandipanen. Kemudian akar dan daun dicacah da­lam waktu 5 menit tiap cuplikan dengan pen­cacah sintilasi tunggal tipe sumur dengan u­langan 5 kali. Hasil cacahan dihitung dan di­bandingkan dengan standar (%/gr).Selanjutnyadata dihitung menurut Rancangan ACAKleng­kap dengan Uji Ducan (14).

Gambar 1. Kurva rata-rata aktivitas mediumradiokrom Cr-51 terhadap perlakuan empatspesies gulma air terapung.

Urutan gulma air terapung menurut tingkntketepatgunaannya dalam pengolahan limbahcair radionuklida tersebut dari yang terbaikadalah : Salvinia molesta (G2), Svirodelapolvrrhiza (G4), Eiehhornia erassipes (G1)danPistia stl'atiotes (G3).

Penimbunan radioaktivitas radiokromCr-51 pada akar untuk setiap tanaman gulrnaair berbeda nyata pada tiap pencacahan danmeningkat sejalan dengan waktu. (TabeI1).

Gambar 2 menunjukkan bahwa radionuk­lida -Cr51 dijerap dan peningkatan penjerapanbeIjalan semakin lambat. Perbedaan tingkf:Ltpenimbunan aktivitas di akar karena adanyaperbedaan kebutuhan akan unsur diantara spE!­sies (4)dan adanya perbedaan kekuatanjerapanakar yang ditentukan oleh gradien konsentrw:iiantara akar dengan mediumnya (10).

Pada Tabel 2 dapat dilihat bahwa J>€'­

nimbunan radioaktivitas pada akar Spirodel.1.

292

Proceeding.9 Seminar Reaktor Nltklir dulum Penelitian Sainsdan Tekrwwgi Menltju Era Tinggal Lundas

Bundung, 8 - 10 Oktober 1991PPTN - BATAN

Tabell. Hasil rata-rata penimbunan aktivitas di akaI' em pat spes; 's gulma air terapung terhadapperlakuan radiokrom Cr-51 ( %/gram ).

Hari keG1 G2G3G4

x

dsxdsxdsxds

2

0,31c0,060,50b0,080,68b0,072,74a0,264

0,40c0,100,57b0,080,72b0,062,72a0,286

0,47b0,120,67b0,100,77b0,162,89a0,548

O,48b0,160,92b0,160,79b0,202,79a0,2510

0.56b0.16° 81b° 09° 87b0.06315a077

U

1,89 2,472,4112.16

Gambar. 2. Kurva penimbunan rata-rata radio­aktivitas radiokrom (Cr-51) pada akaI' ke em­pat spesies gulma air terapung.Keterangan :1. G1 = Eichhornia crassives:~.G2 = Pistia stratiotesa. G3 = Saluinia molesta4. G4 = Svirodela volyrrhiza

j)olyrrhiza lebih besar daripada akaI' gulma airlainnya.

Radiokrom (Cr-51) masuk dalam akaI' da­lam bentuk Cr6+ dan segera direduksi menjadi

1~abeI2. Hasil rata-rata penimbunan aktivitas di akaI' em pat spesies gulma air terapung terhadapperlakuan radiokrom Cr-51 ( %/gram ).

3

2

coto­•.­..•to

Cto

§ 05~EC 01l.

" //I

2 4 6Waktu(harl)

8 10

Cr3+ (6). Kation Cr3+ tersebut segera memben­tuk komplek dengan ligan organik dari akaI' (8,10).

Menurut Russell ( 10 ) kation-kation ter­sebut akan segera berdifusi menembus dindingsel ke ruang kosong di ruang antar sel. KationCr3+ mempunyai afinitas yang besar sehinggaakan lebih cepat berdifusi karena permukaandinding sel bermuatan negatif. Kation-kationtersebut selanjutnya menyebrangi endodermismenuju ke jaringan pembuluh dan segera diba­wa dari daerah yang berpotensial elektro kimiarendah ke tinggi.

Perakaran tumbuhan turut menentukanefisiensi penjerapan unsur, volume, lebih me­nentukan panjang dan luas permukaan akaI'(10).

Seharusnya sistem perakaran E. crassives(G1) lebih efisien menjerap radiokrom Cr-51 dandiharapkan dapat menurunkan radioak- tivitasCr-51 dari medium, walau penimbunanradioaktivitas per gram akaI' keci!. Sebaliknyawalaupun penimbunan radioaktivitas akaI' S.polyrrhiza (G4) per gram terbesar tetapi volu­me akaI' sedikit maka penurunan radioaktivitasradiokrom akan keci!.

Hari keGl G2G3G4

x

dsxdsxdsxds

2

0,02d0,0010,14b0,030,04c1,0020,35a0,064

0,03d0,0130,16b0,020,16b0,0390,30a0,056

0,05c0,0120,31a0,120,18b0,0740,34a0,078

0,06c0,0150,32a0,090,17b0,0480,41a0,0710

O.lId° 024° 29b° 03° 21c0.0420,43a° 04

U0,29 1,120,771,57

293

Proceedings Seminar Reaktor Nllklir dalam Penelitian Sainsdan Teknologi Menllju Era 1'inggal Landas

Perbedaan tingkatan penimbunan radio­aktivitas di akar disebabkan perbedaan kebu­tuhan akan unsur dan perbedaan kekuatan je­rapan akar yang ditentukan oleh gradien kon­sentrasi antara akar dengan mediumnya (10).

Penimbunan radioaktivitas radiokrom

Cr-51 pad a daun tiap gulma air berbeda nyatauntuk setiap pencacahan.

Gambar 3 menunjukkan bahwa perbedaantingkat penimbunan radioaktivitas pad a daunSpirodela polyrrhiza (G4) tertinggi, sedang padatanaman S molesta (G2), P. stratwtes dan~crassioes (G1) terendah.

Tingkat penimbunan radioaktivitas padadaun bersesuaian dengan tingkat penimbunan

,,",0,4.:

0.

.-- __ . - -1 G4

'-/' )(

...••••03

></A. --1 G2

en •

/}C " ..---co

- / ,/

>

/'

;; 02

I ./ JG3

....co /

/ ........

c

/A -t" '" .- +-

co

.\0,.-/..-

; 0.1/~

D

.....-

E1/.,'-/

cCD~ 0 246810

Gambar 3. Kurva penimbunan rata - rata ra­dioaktivitas Cr-51 pada daun ke empat spe­sies gulma air terapung.Keterangan :1. Gl = Eichhornia crassioes2. G2 = Pistia stratiotes3. G3 = Salvinia molesta4. G4 = Soirodela oolvrrhiza

Hamillng, 8 - 10 Ohtober 1991PPTN - BATAN

radioaktivitas pact akar. Tingkat penimbunanradioaktivitas di ddam daun lebih rendah dari­

pada di dalam akaI' karena akar kontak lang­sung dengan medium, sedang pada daun seringterjadi penyumbatan jaringan pembuluh dantergantung pada tingkat kebutuhan daun akanunsur tersebut.

KESIMPULAN

Gulma air terapung mampu menyerap 10­

gam berat krom dari medium air habitatnya danlebih banyak tertimbun di akar daripada di da­un.

Walaupun dari hasil penelitian Spirodela P

menunjukkan jerapan tertinggi per gramnyanamun Salvinia molesta (kayambang) dapat di·gunakan sebagai biokonsentrator yang terbaikdiantara gulma air terapung penelitian. Karenamempunyai permukaan akar yang lebih luaedibandingkan dengan akar gulma lainnya.

Dalam waktu sepuluh hari gulma air ter··apung secara umum mampu menurunkan ra ..dioaktivitas radiokrom Cr-51 sampai setengah ..nya.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepadastaf dan teknisi Bidang Kimia dan K-3 atasbantuan yang diberikan. Ucapan terima kasihdisampaikan pula kepada Saudara DedyRonadi dan Drs. Yana Sumpena serta semuapihak sehingga laporan ini dapat disusun.

DAFTAR PUSTAKA

1. ABDURAHIM, DAIM, Penatalaksanaan sampah radioaktif, Tinjauan sebuah kasus pe­ngelolaan sampah radioaktif di Pusat Reaktor Atom Bandung. Fakultas KesehatanMasyarakat Universitas Indonesia, Jakarta (1976).

2. EASTBROOK, F.G., BURK,D.V., INMAN,D.R., KAUFMAN, P.B., WELL,J.R., JOVES, J.nand GHOSES, N., Comparison of heavy metal in aquatic plant on Charity Island, SaginawBay, Lake Hudson, USA with Plant A long Shorw Line of Saginaw Bay, American Journal ofBotany 72 (2) Washington DC (1985) 209-216.

294

Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam Penelitian Sainsdan Teknologi MenuJu Era. Tinggal Lan-das

Bandung, 8- 10 Oktober 1991PPTN - BATAN

3. Djuangsih, N., Environmental impact of water polution, Wor:;<;hop on water quality manage­ment, Institute of Hydraulic Engineering, Bandung (7-9 Mei 1884).

4. EPSTEIN,E., Mineral Nutrition of Plant Principles and Perspective, John Willey & Sons. Inc.,New York (1972).

5. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY (IAEA) , Safe Handling of Radionuclides,Vienna (1973).

6. JAMES, B.R. and BARLETT, Plant soil interaction of chromium, Journal of EnvironmentalQuality, Vol. 13 No.1,(1984).

7. KOELZER, W., Environmental Monitoring of Nuclear Facilities. Karlsouke, FRG (1986).

8. LUTTGE, U. and HIGINBOTHAM, N., Transport in Plant Springer Verlag, Berlin (1979).

9. National Academic of Science, Making aquatic weed useful: Some Prespective for DevelopingCountries Report of the Advisery Committe, Washington DC (1976).

10. RUSSELL, R.S., Plant Rott System, Their Function and Interaction with The Soil. ELBS.Mc Graw Hill, London (1982).

11. SAWID IS , T.S., Uptake of radio nuclides by plants after Chernobyl accident, Environmentalpollution Vol. 50 No.4 (1988) Elsevier Applied Science, London (1987).

12. SPEPPARD, M., SHEPPARD, S.X. and THIBAULT, D.H., Uptake by plants and migrationof uranium and chromium in fild lysimeters, Journal of Environmental Quality. Vol. 13, No.3.(1984).

13. SOEMARWOTO, OTTO, Ekologi, Lingkungan Hidup dan Pembangunan, Penerbit Jam­batan, Jakarta (1987).

14. SUDJANA, Teknik analisis regresi dan korelasi bagi para peneliti, Tarsito, Bandung (1983).

15. SUGIYANTO, T., DARUSSALAM, M., SUMANTONO K., TJARSUDI, H. dan KUSWARINI,P., Tingkat jerapan radioyod 1-131 dan radiofosfor P-32 oleh tanaman Aquatik, PPTN BATANBandung (1989).

16. THYAGARAJAN, G., Water hyacinth. United National Environmental Programe, Nairobi &Paris (1984).

295