BIOSORPSI LOGAM MERKURI (Hg) OLEH Bacillus megaterium ...
77
50 BIOSORPSI LOGAM MERKURI (Hg) OLEH Bacillus megaterium ASAL HILIR SUNGAI CISADANE HAFIDH ZARKASYI PROGRAM STUDI BIOLOGI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2008 M / 1429 H
Transcript of BIOSORPSI LOGAM MERKURI (Hg) OLEH Bacillus megaterium ...
50
BIOSORPSI LOGAM MERKURI (Hg)
OLEH Bacillus megaterium ASAL HILIR SUNGAI CISADANE
HAFIDH ZARKASYI
PROGRAM STUDI BIOLOGI
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI
SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2008 M / 1429 H
51
BIOSORPSI LOGAM MERKURI (Hg)
OLEH Bacillus megaterium ASAL HILIR SUNGAI CISADANE
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh
Gelar Sarjana Sains
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Hafidh Zarkasyi
103095029764
PROGRAM STUDI BIOLOGI
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI
SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2008 M / 1429 H
52
PENGESAHAN UJIAN
Skripsi berjudul ”Biosorpsi Logam Merkuri (Hg) Oleh Bacillus
megaterium Asal Hilir Sungai Cisadane” yang ditulis oleh Hafidh Zarkasyi, NIM 103095029764 telah diuji dan dinyatakan lulus dalam sidang Munaqosyah Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta pada hari Jum’at tanggal 13 juni 2008. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Strata Satu (S1) Program Studi Biologi.
Menyetujui, Penguji I Penguji II Fahma Wijayanti, M.Si Dasumiati, M.Si
Pembimbing I Pembimbing II Megga Ratnasari Pikoli, M.Si Drs. Muhammad Badjoeri
Mengetahui,
Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Ketua Program Studi Biologi DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis DR. Lily Surayya Eka Putri, M. Env. Stud NIP. 150 317 956 NIP. 150 375 182
53
PERNYATAAN
DENGAN INI SAYA MENYATAKAN KEASLIAN SKRIPSI INI BENAR-
BENAR HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN
SEBAGAI SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI
ATAU LEMBAGA MANAPUN.
Jakarta, Juni 2008
Hafidh Zarkasyi 103095029764
54
Ayat – Ayat Allah
⌧
☺ ⌧
⌧
”Telah nampak kerusakan di darat dan di laut, karena perbuatan tangan manusia, supaya Allah merasakan kepada mereka sebahagian dari (akibat) perbuatan mereka, agar mereka
kembali (ke jalan yang benar)” (Q.S. Ar-Ruum : 41)
☺ ☺
”Allah meninggikan orang-orang yang beriman diantara kamu dan orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat”. (Q.S. Al-Mujadalah :17)
☺ ☺ ⌧
” Katakanlah , ”Apakah sama orang-orang yang mempunyai ilmu pengetahuan dan orang-
orang yang tidak berpengetahuan?”(Q.S. Az-Zumar : 9)
55
This thesis is especially dedicated to my beloved parents
Terima kasih atas semua doa, semangat, cinta dan kasih sayang yang tiada
henti yang telah kalian berikan hingga mengalir deras dalam nadi juga darah ini untuk menghadapi semua perjalanan hidupku
Kasih kalian takkan bisa terbalaskan Tanpa kalian aku bukan apa-apa
You ‘re my best part of my life
Pada puncak ada harap
Pada batu ada rasa
Pada darahku ada kalian
Mengalir merah dalam hatiku
Selamanya...
Untuk lautku yang tak biru lagi
Untuk sungaiku yang tak jernih lagi
Untuk hutanku yang tak lebat lagi
Untuk gunungku yang tak hijau lagi
Untuk alamku yang tak asri lagi
Untuk bumiku yang tak damai lagi
56
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang
berjudul “BIOSORPSI LOGAM MERKURI (Hg) OLEH Bacillus megaterium
ASAL HILIR SUNGAI CISADANE”. Pada kesempatan ini, penulis ingin
menyampaikan ucapan terima kasih kepada :
1. Ibunda (Heryati) dan Ayahanda (H.Abdur Rosyid) yang telah mencurahkan
kasih sayang dan cinta yang tidak dapat terbalaskan sampai kapanpun.
2. DR. Ir. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis, selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta beserta jajarannya.
3. DR. Lily Surayya E.P, M. Env. Stud. selaku Ketua Program Studi Biologi
sekaligus sebagai penguji I dalam seminar proposal dan seminar hasil yang
telah memberikan ijin dan arahan dalam melaksanakan penelitian.
4. DR. Ir. Gadis Sri Haryani sebagai Kepala Puslit Limnologi yang telah
menerima dan memberikan izin penulis untuk melakukan penelitian di puslit
limnologi.
5. Megga Ratnasari Pikoli, M.Si, selaku Pembimbing I sekaligus dosen
Pembimbing Akademik yang telah memberikan bimbingan dan semangat
sehingga dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini.
6. Drs. Muhammad Badjoeri selaku Pembimbing II yang telah sangat sabar
dalam membimbing dan banyak membantu dan memberikan ilmunya kepada
penulis dalam melakukan penelitian dan pada akhirnya dapat menyelesaikan
penulisan skripsi ini.
7. Deni Zulfiana, M.Si dan Dra. Nani Radiastuti, M.Si selaku dosen penguji II
pada seminar proposal dan seminar hasil.
8. Fahma Wijayanti, M.Si dan Dasumiati, M.Si, selaku dosen penguji I dan II
pada sidang munaqosah.
9. Sekar Larashati, M.Si, Disti Juniarti dan Dra. Awalina Satya dari
Laboratorium Mikrobiota dan Laboratorium Hidrokimia Puslit Limnologi
57
yang telah membantu penulis dalam masa penelitian hingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini.
10. Ikhsan Khasani, M.Si selaku kakak seperjuangan yang telah memberikan
motivasi dalam sama-sama melaksanakan penelitian di puslit limnologi.
11. Keluarga Besar Puslit limnologi dan Keluarga Besar Sekuriti Puslit Limnologi
yang telah menemani penulis dalam keseharian menjalankan penelitian
semoga ikatan silaturahmi yang tercipta tetap terjalin.
12. Semua mahasiswa biologi angkatan 2003, Danil, Aki Bahri, Mardiansah,
Angga, Feri, Deden, Rengga, Nova, Adang, Wila, Yeni, Irul, Tutu, Maryam,
Mae, Ima, Isti, Ninis, Era, Neni, Nurul, Nyai, Ida dan semua teman-teman
angkatan 2003 yang terikat silaturahmi dengan penulis.
13. B 6935 EAI dan B 6498 EFG yang telah setia menemani semua perjalanan
penulis dalam melaksanakan dan menyelesaikan penelitian.
14. Semua pihak yang tidak disebutkan satu per satu yang telah membantu dalam
kelancaran penelitian dan penulisan skripsi ini namun tidak mengurangi rasa
terimakasih dan hormat penulis.
Semoga Allah SWT, senantiasa memberikan Rahmat dan Karunia-Nya
kepada orang-orang yang senantisa bersyukur atas nikmat Iman dan Islam-Nya.
Atas segala Kesempurnaan-Nya yang Luhur, penulis ucapkan terima kasih
kembali kepada mereka yang telah meluangkan waktu dalam penulisan skripsi ini.
Skripsi ini tentu saja masih jauh dari kesempurnaan, sehingga penulis dengan
senang hati menerima kritik demi perbaikan. Akhirnya semoga Skripsi ini dapat
digunakan sebaik-baiknya serta memiliki banyak manfaat bagi semua. Amin !
Wassalamu’alaikum wr.wb.
Jakarta, Juni 2008
Penulis
58
ABSTRAK
HAFIDH ZARKASYI. Biosorpsi Logam Merkuri (Hg) oleh Bacillus megaterium Asal Hilir Sungai Cisadane. Skripsi. Program Studi Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah, Jakarta. 2008. Penurunan konsentrasi logam berat seperti merkuri dalam media dapat dilakukan dengan bioremoval melalui proses biosorpsi. Pada penelitian ini digunakan bakteri B. megaterium asal hilir Sungai Cisadane, dengan kondisi perlakuan yang terdiri dari 10, 15 dan 20 mg/L Hg dalam media Nutrient Broth (NB). Konsentrasi merkuri yang tersisa dalam media dianalisa dengan menggunakan Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS). Pola tumbuh B. megaterium dijadikan tolak ukur di mana inokulum untuk perlakuan menggunakan kultur yang berumur 8 jam, karena merupakan kultur yang sedang memasuki fase logaritmik pertumbuhan (2,87x107 cfu/ml) dan durasinya sampai jam ke-12 merupakan fase pertumbuhan tercepat (µ= 3,102 / jam). Hasil uji statistik (α = 0,05) menunjukkan bahwa isolat B. megaterium memiliki kemampuan menyerap logam Hg dalam semua media perlakuan, yaitu pada konsentrasi Hg 10, 15 dan 20 mg/L dengan efisiensi berturut-turut sebesar 99,58, 99,13 dan 99,58%. Tingginya biosorpsi (>98%) menunjukkan potensi biosorpsi logam Hg isolat ini dalam media dengan konsentrasi Hg lebih dari 20 mg/L.
Kata kunci : Biosorpsi, Bakteri Bacillus megaterium, Merkuri (Hg) dan AAS.
59
ABSTRACT
HAFIDH ZARKASYI. Mercury Biosorption by Isolate Bacillus megaterium from The Downstream of Cisadane River. Thesis. Biology Department, Faculty of Science and Technology, State Islamic University Syarif Hidayatullah, Jakarta. 2008. Heavy metal reduction from medium can be implemented with bioremoval by biosorption process. In this research, isolate Bacillus megaterium from The Downstream of Cisadane River was cultured in Nutrient Broth (NB) medium containing 10, 15 and 20 mg/L of mercury. The rest of Mercury concentration in medium were analyzed using Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS). The growth pattern of Bacillus megaterium was used as standard where inoculum for treatment used 8 hours incubated culture as the culture at that time was entering logarithmic growth phase (2,87x107 cfu/ml) and its duration until 12 hours incubated was the fastest growth phase (µ= 3,102 / hour). The result of statistic test (one way anova, α = 0,05) showed that B. megaterium isolate has ability to absorb of Hg in all treatment medium, that were 10, 15 and 20 mg/L Hg with efficiencies 99,58, 99,13 and 99,58% respectively. The high level of biosorption (>98%) showed that this isolate has a potency to be applied in environment with more than 20 mg/L Hg concentration.
Keywords : Biosorption, Isolate Bacillus megaterium, Mercury (Hg) and AAS.
60
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ........................................................................................... i
ABSTRAK ........................................................................................................... iii
ABSTRACT .......................................................................................................... iv
DAFTAR ISI ......................................................................................................... v
DAFTAR TABEL ..............................................................................................viii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... ix
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ x
BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................. 1
1.1. Latar Belakang ....................................................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah ................................................................................ 4
1.3. Hipotesis.................................................................................................. 4
1.4. Tujuan Penelitian ................................................................................... 5
1.5. Manfaat Penelitian .................................................................................. 5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA....................................................................... 6
2.1. Bakteri ..................................................................................................... 6
2.2. Bacillus megaterium............................................................................... 8
2.3. Bakteri Resisten Logam Merkuri (Hg) ................................................... 9
2.4. Logam Berat......................................................................................... 12
2.4.1. Merkuri (Hg) .................................................................................. 15
2.5. Sungai Cisadane................................................................................... 18
2.6. Bioremoval atau Biosorpsi Logam Berat ............................................. 21
61
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 24
3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian ............................................................... 24
3.2. Bahan dan Alat..................................................................................... 24
3.3. Prinsip Percobaan................................................................................. 25
3.4. Metode Kerja........................................................................................ 25
3.4.1. Persiapan Isolat Bakteri B. megaterium ....................................... 25
3.4.2. Persiapan Media ............................................................................. 25
3.4.3. Persiapan Sediaan Larutan Logam Hg........................................... 26
3.4.4. Pembuatan Kurva Tumbuh Isolat Bakteri B. megaterium ............ 27
3.4.5. Persiapan Kultur Inokulum ............................................................ 28
3.4.6. Uji Kemampuan Biosorpsi Isolat Bakteri B. megaterium.............. 28
3.4.7. Pengukuran Biosorpsi Logam Hg oleh Isolat
Bakteri B. megaterium ................................................................... 29
3.4.8. Pengukuran Efisiensi Biosorpsi oleh Isolat
Bakteri B. megaterium ................................................................... 30
3.5. Analisa Data .......................................................................................... 31
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................ 33
4.1. Pengamatan Pola Tumbuh Isolat Bakteri
B. megaterium ....................................................................................... 33
4.2. Biosorpsi Logam oleh Isolat Bakteri
B. megaterium ....................................................................................... 37
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 43
5.1. Kesimpulan .......................................................................................... 43
62
5.2. Saran...................................................................................................... 44
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 45
LAMPIRAN ........................................................................................................ 50
63
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Perlakuan Pemberian Kultur Inokulum dan Sediaan ............................. 27
Tabel 2. Analisis Sidik Ragam (RAL) ................................................................. 31
Tabel 3. Kecepatan Pertumbuhan Sel Bakteri (µ) ................................................ 34
64
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Kurva Pertumbuhan Bakteri (Pelczar dan Chan, 1986) ...................... 7
Gambar 2. Kultur murni B. megaterium pada permukaan medium NA ................. 9
Gambar 3. Bentuk Sel B. megaterium
(Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/Bacillus_megaterium)........................... 9
Gambar 4. Pergerakan Lokal Unsur Merkuri di Perairan Umum
(Gavis dan Ferguson, 1972 dalam Budiono, 2002) ........................... 18
Gambar 5. Salah Satu Ruas Bagian Hilir Sungai Cisadane Sebagai Lokasi
Eksplorasi Bakteri Agen Bioremoval Logam Berat........................... 20
Gambar 6. Proses passive uptake Cr pada permukaan membran sel .................. 23
Gambar 7. Pola Tumbuh Bakteri B. megaterium Selama 24 Jam......................... 34
Gambar 8. Korelasi antara Populasi Bakteri dengan Kerapatan Optik
(OD) Bacillus megaterium pada Fase Log
(inkubasi 0 sampai 12 jam) ................................................................. 35
Gambar 9. Korelasi antara Populasi Bakteri dengan Kerapatan Optik
(OD) Bacillus megaterium secara keseluruhan
(inkubasi 0 sampai 24 jam) ................................................................. 36
Gambar 10. Penurunan Konsentrasi Hg oleh Bakteri B. megaterium................... 38
Gambar 11. Efisiensi Penurunan Konsentrasi Hg oleh Bakteri B. megaterium.... 38
65
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Disain Penelitian............................................................................... 50
Lampiran 2. Bagan Kerja Pembuatan Pola Tumbuh dan Pengujian Kemampuan
Bakteri Menurunkan Konsentrasi Logam Hg .................................. 51
Lampiran 3. Data Populasi Bakteri, Kerapatan Optik (OD 600 nm) Pada
Pengamatan Pola tumbuh B. megaterium selama 24 jam ................ 52
Lampiran 4. Tahap Digest Sampel dan Pengukuran Instrumental dengan
Hiranuma HG310 Mercury Analyzer ............................................... 53
Lampiran 5. Hasil Analisa Logam dengan AAS Hiranuma Hg 310 Mercury
Analyzer ........................................................................................... 54
5.1. Perlakuan .................................................................................. 54
5.2. Kontrol ..................................................................................... 54
Lampiran 6. Hasil Pengolahan dengan SPSS 11.5 ............................................... 55
6.1. Tabel Deskriptif Perlakuan ...................................................... 55
6.1a. Penyerapan oleh Bakteri ................................................... 55
6.1b. Penyerapan di Media .............................................................55
6.2.Tabel Hasil Analisis Sidik Ragam (One Way Anova)............... 56
6.2a. Hasil Pengolahan data korelasi, cfu/ml, OD dan Jam (Jam
ke 0 sampai jam ke 12) ..................................................... 56
6.2b. Hasil Pengolahan data korelasi, cfu/ml, OD dan Jam (Jam
ke 0 sampai jam ke 24) ..................................................... 57
Lampiran 7. Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001 Tentang
66
Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian
Pencemaran Air .................................................................................................. 58
67
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Air merupakan salah satu sumber daya alam dan komponen yang sangat
penting bagi kehidupan organisme, serta modal bagi pembangunan negara. Oleh
karena itu melestarikan sumberdaya air seperti sungai menjadi sangat penting dan
perlu dilakukan. Pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran perairan
mempunyai peran yang penting untuk kelangsungan generasi sekarang dan
mendatang serta keseimbangan ekologis (PP No.82, 2001).
Semakin meningkatnya populasi dan berkembangnya industri
menyebabkan limbah padat dan cair semakin banyak. Limbah dari buangan
industri dapat saja mengandung logam berat yang sangat berbahaya. Menurut
Asmara (1996), sasaran utama dari kontaminasi logam berat yang berasal dari
limbah domestik dan industri adalah sistem perairan, yang salah satunya adalah
sungai.
Sungai Cisadane merupakan sungai yang diarahkan sebagai kawasan
perlindungan tata air dan sumber air baku, sekaligus sebagai kawasan wisata,
preservasi, konservasi budaya dan juga diharapkan sebagai water front city.
Namun berdasarkan hasil pemantauan Sarpedal yang dilakukan di 14 titik pantau
menunjukkan terjadinya penurunan tingkat kesehatan sungai dan meningkatnya
kandungan logam berat dari hulu ke hilir (Purwati dkk., 2003; Sarpedal, 2004).
Sungai Cisadane adalah salah satu sungai besar yang berperan penting
bagi aktivitas kehidupan kota-kota yang dilintasinya, seperti Jakarta dan
68
Tangerang, serta merupakan sumber air kota Jakarta, yaitu sekitar 15 % pasokan
air bersih yang dialirkan ke kota Jakarta (Anonimous, 2005). Sungai Cikaniki,
salah satu anak sungai yang bermuara ke Sungai Cisadane, diketahui telah
teridentifikasi tercemar logam merkuri (Syawal dan Yustiawati, 2004).
Secara umum diketahui bahwa keberadaan logam berat pada batas
konsentrasi tertentu merupakan elemen yang berbahaya (toksik) bagi kehidupan
organisme. Masukan logam berat ke lingkungan perairan adalah akibat dari
pesatnya perkembangan industri terutama industri kertas, tekstil, baterai dan
penambangan logam (Badjoeri dkk., 2006). Berdasarkan laporan USEPA (U.S.
Environmental Agency) ditemukan ada 13 elemen logam berat yang merupakan
elemen utama pencemar yang berbahaya, yaitu : Antimon (An), Arsen (As),
Berilium (Be), Kadmium (Cd), Krom (Cr), Tembaga (Cu), Timbal (Pb), Merkuri
(Hg), Nikel (Ni), Selenium (Se), Perak (Ag), Talium (Tl), Seng (Zn) (Wild, 1995).
Toksisitas (daya racun) logam berat dapat berdampak negatif bahkan
merugikan bagi kesehatan manusia tergantung pada bagian mana logam berat
tersebut terakumulasi didalam tubuh, selain itu toksisitas logam berat juga dapat
menjadi inhibitor (penghambat) proses enzimatik didalam tubuh sehingga proses
metabolisme tidak dapat berlangsung. Logam berat dapat juga menjadi pemicu
dan penyebab alergi, mutagen, teratogen atau karsinogen bagi manusia (Vouk,
1986).
Menurut Vouk (1986) jalur masuknya logam berat dapat melalui kulit,
pernapasan dan pencernaan. Logam berat jika sudah terserap ke dalam tubuh
sangat sulit dihancurkan dan akan tetap tinggal di dalamnya hingga nantinya
dibuang melalui proses ekskresi. Hal serupa juga terjadi apabila suatu lingkungan
69
terutama di perairan yang telah terkontaminasi (tercemar) logam berat maka
proses pembersihannya akan sulit sekali dilakukan (Nordberg et al., 1986).
Berbagai jenis mikroorganisme (bakteri) diketahui dapat mengakumulasi
logam berat dalam jumlah besar. Pendekatan inilah yang menjadi dasar penelitian
ini untuk pengembangan proses bioremoval dengan memanfaatkan kemampuan
aktivitas biosorpsi melalui metabolisme bakteri. Pemanfaatan bakteri sebagai agen
bioremoval ion logam berat untuk sistem perairan tercemar perlu dikembangkan
karena hal ini adalah salah satu alternatif pendekatan secara biologis yang
potensial, ekonomis dan ramah lingkungan untuk pengelolaan atau pengendalian
kualitas air suatu sistem perairan tercemar logam berat (Bourquin, 1990).
Bakteri merupakan salah satu organisme yang mampu memanfaatkan ion
logam berat dalam aktivitas metabolismenya (Bourquin, 1990). Secara alamiah
kelompok bakteri ini berkembang dan beradaptasi dengan kondisi lingkungannya.
Pada lapisan dasar perairan (surface sediment) yang banyak terakumulasi logam
berat akan ditumbuhi oleh berbagai kelompok bakteri atau mikroba tersebut (Atlas
dan Bartha, 1993).
Mikroorganisme yang tahan terhadap efek racun ion logam (resisten) akan
dihasilkan berdasarkan prosedur seleksi yang ketat terhadap pemilihan jenis
mikroorganisme yang tahan terhadap kehadiran ion logam berat (Suhendrayatna,
2001). Seleksi dan pemilihan biomassa yang sesuai serta proses treatment awal
merupakan unsur yang penting dalam mendisain suatu proses bioremoval. Proses
ini juga meliputi pemilihan strain yang sesuai, metode kulturisasi dan kondisi fisik
biomassa (Badjoeri dkk., 2006).
70
Salah satu upaya menangani pencemaran logam Hg di suatu perairan
adalah dengan bioremoval atau biosorpsi menggunakan bakteri indigenous yang
diisolasi dari perairan tersebut (Bourquin, 1990). Berdasarkan hasil penelitian
Cheung dan Dong-Gu (2005) menunjukkan bahwa bakteri Bacillus megaterium
strain TKW3 hasil isolasi dari sedimen permukaan air laut yang terkontaminasi
berbagai jenis logam berat. Bacillus megaterium strain TKW3 dapat mereduksi
logam berat seperti Cr dan resisten terhadap logam Cr, Se dan As secara in vitro.
Isolasi, karakterisasi dan uji resistensi terhadap bakteri indigenous asal
Sungai Cisadane yang memiliki kemampuan resistensi terhadap logam Hg 10
mg/L secara in vitro telah dilakukan (Zarkasyi, 2007). Selanjutnya isolat bakteri
tersebut berhasil diidentifikasi dan diketahui sebagai isolat bakteri B. megaterium
(Badjoeri, 2007). Namun sejauh ini belum diketahui kemampuan B. megaterium
dalam menyerap ion logam Hg dengan konsentrasi 10 mg/L atau lebih tinggi.
1.2. Perumusan Masalah
Agar penelitian ini lebih terarah, maka permasalahan yang akan dikaji
lebih mendalam adalah :
1. Bagaimana pola pertumbuhan isolat bakteri Bacillus megaterium sehingga
dapat diketahui umur yang tepat untuk pengujian biosorpsi logam Hg?
2. Bagaimana kemampuan isolat bakteri isolat Bacillus megaterium asal hilir
Sungai Cisadane yang resisten terhadap Hg dalam menyerap logam
merkuri (Hg) di antara konsentrasi yang diuji (10, 15 dan 20 mg/L)?
71
1.3. Hipotesis
Hipotesis yang dapat dikemukakan dari penelitian ini adalah :
1. Isolat bakteri Bacillus megaterium dapat mencapai fase aktif yang dapat
digunakan sebagai inokulum untuk pengujian biosorpsi logam Hg.
2. Isolat bakteri Bacillus megaterium asal hilir Sungai Cisadane yang resisten
Hg dapat menyerap logam Hg di antara konsentrasi Hg yang diuji (10, 15
dan 20 mg/L).
1.4. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mengetahui umur inokulum isolat bakteri Bacillus megaterium yang tepat
untuk pengujian biosorpsi logam Hg.
2. Mengetahui kemampuan penyerapan logam Hg oleh isolat Bacillus
megaterium asal Sungai Cisadane yang resisten Hg di antara konsentrasi
Hg yang diuji (10, 15 dan 20 mg/L).
1.5. Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi untuk penerapan
bioremoval logam berat merkuri dengan memanfaatkan bakteri Bacillus
megaterium dan dapat menjadi langkah awal untuk pengelolaan kualitas air dan
alternatif pemecahan permasalahan pencemaran perairan di Sungai Cisadane
khususnya.
72
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Bakteri
Bakteri termasuk organisme prokariotik (tidak memiliki membran inti).
Umumnya bakteri memiliki struktur sel yang relatif sederhana. Struktur sel bakteri
yang paling penting adalah dinding sel. Berdasarkan sifat dan struktur dinding sel
terhadap pewarnaan, bakteri digolongkan menjadi dua kelompok yaitu Gram
positif dan Gram negatif. Bakteri Gram positif memiliki dinding sel yang terdiri
atas lapisan peptidoglikan yang tebal dan asam teichoic. Sementara bakteri Gram
negatif memiliki lapisan luar, lipopolisakarida yang terdiri atas membran dan
lapisan peptidoglikan yang tipis terletak pada periplasma yaitu di antara lapisan
luar dan membran sitoplasmik (Volk dan Wheeler, 1986).
Sel-sel individu bakteri dapat berbentuk seperti oval (elips), bola (coccus),
batang (bacill) atau spiral (spirillum). Dari bentuknya ini dapat dijadikan ciri
penting dalam mengidentifikasi suatu spesies. Sel bakteri yang berbentuk seperti
bola dan elips dinamakan coccus. Sel bakteri yang berbentuk silindris atau seperti
batang dinamakan bacillus. Ada banyak variasi dalam ukuran panjang dan lebar
pada bakteri berbentuk bacillus. Bagian ujung sel bacillus ada yang berbentuk
persegi, bundar dan meruncing (Pelczar dan Chan, 1986; Volk dan Wheeler,
1993). Bakteri berbentuk spirilum, biasanya individu-individu selnya tidak
bergerombol atau saling melekat (Pelczar dan Chan, 1986).
Proses reproduksi paling umum di dalam daur pertumbuhan yang biasa
73
pada populasi bakteri ialah pembelahan biner melintang. Pembelahan biner
melintang adalah suatu proses reproduksi aseksual, setelah pembentukan dinding
sel melintang maka satu sel tunggal membelah menjadi dua sel dan disebut sel
anak. Beberapa spesies lainnya, bakteri dapat bereproduksi dengan proses
tambahan termasuk produksi spora reproduktif, fragmentasi pertumbuhan
berfilamen, dengan masing-masing fragmen menghasilkan pertumbuhan dan
penguncupan (Pelczar dan Chan, 1986).
Dengan adanya reproduksi dan terjadi pertumbuhan pada bakteri, maka ada
empat fase pertumbuhan bakteri sebagaimana tampak pada kurva pertumbuhan
(Gambar 1).
Gambar 1. Pola Pertumbuhan Bakteri (Pelczar dan Chan, 1986)
Dari kurva diatas dapat dilihat bahwa ada suatu periode awal tanpa
pertumbuhan (fase lag) karena sel mengalami perubahan komposisi kimiawi dan
ukuran serta bertambahnya subtansi intraseluler sehingga siap untuk membelah
diri diikuti oleh suatu pertumbuhan cepat (fase log) yaitu sel membelah diri
dengan laju yang konstan, masa menjadi dua kali lipat dan keadaan pertumbuhan
seimbang. Kemudian fase mendatar (fase stasioner), yaitu terjadinya penumpukan
racun akibat metabolisme sel dan kandungan nutrien mulai habis, akibatnya
Ket: A : Fase lamban (lag) B : Fase Log (eksponensial) C : Fase Stasioner D : Fase Kematian
74
terjadi kompetisi nutrisi sehingga beberapa sel mati dan lainnya tetap tumbuh,
jumlah sel menjadi konstan. Akhirnya, terjadi suatu penurunan populasi sel-sel
hidup (fase kematian) yaitu sel-sel menjadi mati akibat penumpukan racun dan
habis nutrisinya, menyebabkan jumlah sel-sel yang mati lebih banyak daripada
yang hidup sehingga mengalami penurunan jumlah sel secara eksponensial
(Pelczar dan Chan, 1986).
2.2. Bacillus megaterium
Bacillus megaterium merupakan salah satu jenis bakteri yang termasuk
genus Bacillus, divisi Firmicutes, kelas Bacilli, ordo Bacillales, dan famili
Bacillaceae (Holt dkk.,1994; Turnbull, 1996). Jenis ini memiliki sel berbentuk
batang dan bersifat Gram positif, bergerak dengan menggunakan flagel dan dapat
membentuk endospora apabila hidup pada lingkungan yang ekstrim. B.
megaterium banyak ditemukan dalam tanah dan di air (Madigan dan Martinko,
2005).
Berdasarkan hasil uji biokimia bakteri pada penelitian sebelumnya
diketahui jenis ini mempunyai enzim katalase (katalase +), mampu menghemolisis
darah pada suhu 45oC (hemolisis +), memfermentasikan senyawa arabinosa,
glukosa dan mannitol, membentuk asam dari glukosa, dan mampu memanfaatkan
citrat sebagai sumber karbon (citrat +) (Badjoeri, 2007). Berikut ini diperlihat
gambar kultur murni Bacillus megaterium pada medium nutrien agar, inkubasi
selama 72 jam, pada suhu ruang (Gambar 2).
75
Gambar 2. Kultur murni B. megaterium pada permukaan medium NA
Gambar 3. Bentuk Sel B. megaterium (Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/Bacillus_megaterium)
2.3. Bakteri Resisten Logam Hg
Resistensi mikroorganisme terhadap logam Hg anorganik berbeda-beda
(Nofiani dan Gusrizal, 2004). Menurut Smith et al., (1998), perbedaan resistensi
76
ini berhubungan dengan mekanisme respon terhadap stress merkuri (Hg).
Pertama, dengan cara menghambat metabolisme sel sehingga pertumbuhan sel
lambat atau sel mati. Kedua, menginduksi sistem operon resisten merkuri (Hg)
untuk bekerja sehingga sel tetap hidup dalam kondisi stress. Ketiga, adanya
plasmid yang mengandung gen resisten merkuri (Hg) yang masuk ke dalam sel.
Bakteri yang resisten terhadap merkuri (Hg) terjadi karena bakteri resisten
merkuri memiliki gen resisten merkuri (mer operon), (Silver dan Phung, 1996;
De, 2004). Struktur mer operon berbeda untuk tiap jenis bakteri. Umumnya
struktur mer operon terdiri dari gen metaloregulator (merR), gen transport merkuri
(merT, merP, merC), gen merkuri reduktase (merA) dan organomerkuri liase
(merB) (De, 2004).
De (2004) menyatakan bahwa model mekanisme resisten merkuri bakteri
Gram negatif adalah sebagai berikut : Hg2+ yang masuk periplasma terikat ke
pasangan residu sistem merP. Selanjutnya merP mentransfer Hg2+ ke residu sistein
merT atau merC. Akhirnya ion Hg menyeberang membran sitoplasma melalui
proses reaksi pertukaran ligan menuju sisi aktif flavin disulfida oksidoreduktase,
merkuri reduktase (merA) mengkatalisis reduksi Hg2+ menjadi Hg0 volatil dan
sedikit reaktif. Akhirnya Hg0 berdifusi di lingkungan sel untuk selanjutnya
dikeluarkan dari sel.
Bakteri yang hanya memiliki protein merkuri reduktase (merA) disebut
dengan bakteri resisten merkuri spektrum sempit. Beberapa bakteri selain
memiliki protein merkuri reduktase (merA) juga memiliki protein organomerkuri
liase (merB) yang berfungsi dalam mengkatalisis pemutusan ikatan merkuri-
karbon sehingga dihasilkan senyawa organik dan ion Hg yang berupa garam tiol
77
(Smith et al., 1998). Bakteri yang memiliki kedua protein merkuri reduktase
(merA) dan protein organomerkuri liase (merB) disebut dengan bakteri resisten
merkuri spektrum luas (Silver dan Phung, 1996; Smith et al., 1998; De, 2004).
Dalam penggunaan mikroorganisme ada beberapa jenis bakteri yang dapat
dimanfaatkan sebagai bahan untuk menyerap logam berat, di antaranya dari genus
Pseudomonas, Leptotrix, Klebsiella, Citrobacter dan Bacillus (Zeroual et al.,
2001 dalam De, 2004; Satchanska et al., 2005). Di antara genus bakteri tersebut
hanya genus Pseudomonas dan Bacillus yang diakui paling resisten terhadap
logam berat di lingkungan (Satchanska et al., 2005).
Penelitian yang dilakukan oleh Wagner-Dobler et al., (2000) menjelaskan
bahwa beberapa spesies strain dari genus Pseudomonas seperti Pseudomonas
putida, Pseudomonas stutzeri dan Pseudomonas fulva dapat digunakan dalam
proses bioremoval logam merkuri (Hg) secara in vitro. Hal ini menegaskan bahwa
beberapa genus dari Pseudomonas dapat digunakan dalam proses bioremoval
untuk mereduksi beberapa senyawa logam berbahaya lainnya seperti, merkuri
(Hg), kadmium (Cd) dan timbal (Cu) (Wong et al., 1993; De, 2004).
Cheung dan Dong-Gu (2005) melaporkan bahwa bakteri Bacillus
megaterium strain TKW3 hasil isolasi dari sedimen permukaan air laut yang
terkontaminasi berbagai jenis logam berat. Bacillus megaterium strain TKW3
dapat mereduksi logam berat seperti Cr dan resisten terhadap logam krom (Cr),
selenium (Se) dan arsen (As) secara in vitro. Sedangkan percobaan mengenai
bakteri indigenous asal Sungai Cisadane yang resisten terhadap logam merkuri
(Hg) dan timbal (Pb) 10 mg/L secara in vitro telah dilakukan (Zarkasyi, 2007).
78
2.4. Logam Berat
Logam berat merupakan unsur-unsur kimia yang berat jenis > 5 gr/cm3,
mempunyai afinitas yang tinggi terhadap unsur Sulfur (S) dan biasanya bernomor
atom 22 sampai 92 dari periode 4 sampai 7, unsur-unsur ini pada sistem periodik
terletak di sudut kanan bawah (Manahan, 1977). Menurut Putra dan Putra (2005)
unsur logam berat memiliki sifat toksisitas pada makhluk hidup.
Logam berat merupakan komponen alami tanah dan unsur ini tidak dapat
didegradasi maupun dihancurkan. Logam berat dapat masuk ke dalam tubuh
manusia melalui perantara makanan, air minum atau melalui udara (Vouk, 1986).
Menurut Nugroho (2001) dalam jumlah sangat kecil logam-logam berat seperti
tembaga (Cu), selenium (Se) dan seng (Zn) merupakan elemen yang dibutuhkan
tubuh organisme untuk membantu proses metabolisme tubuh, namun demikian
logam-logam berat tersebut akan berpotensi menjadi racun (toksik) jika terdapat
dalam konsentrasi tinggi terdapat didalam tubuh.
Pada beberapa dekade ini bahaya yang ditimbulkan oleh logam berat
merupakan isu lingkungan yang sangat menonjol. Berbagai limbah berbahaya saat
ini dihasilkan dalam kegiatan manusia dan menimbulkan masalah pada
penanganannya. Hal ini terutama karena bentuk limbah bermacam-macam dan
mempunyai kadar yang beragam pula (Gavrilescu, 2004).
Persoalan spesifik logam berat di lingkungan terutama karena logam berat
terakumulasi dalam rantai makanan serta menyebabkan peningkatan keracunan
dalam tanah, air dan udara (Suhendrayatna, 2001). Bentuk limbah padat
79
menimbulkan pengaruh relatif lokal, tetapi apabila bentuk limbah cair atau yang
dapat menguap pengaruhnya lebih luas, dan lebih sulit dicegah kontaminasinya
(Badjoeri dkk., 2006).
Secara umum diketahui bahwa logam berat merupakan elemen yang
berbahaya di permukaan bumi. Proses alam seperti perubahan siklus alamiah
mengakibatkan batuan-batuan dan gunung berapi memberikan kontribusi yang
sangat besar ke lingkungan (ATSDR, 1999). Disamping itu pula masuknya logam
berat ke lingkungan berasal dari sumber-sumber lainnya, seperti pertambangan
minyak, emas, batubara, pembangkit tenaga listrik, pestisida, keramik, peleburan
logam, pabrik-pabrik pupuk dan kegiatan-kegiatan industri lainnya (ATSDR,
1999; Suhendrayatna, 2001).
Menurut Nordberg (1986) dalam Vouck (1986) terdapat 80 jenis dari 109
unsur kimia di muka bumi ini yang telah teridentifikasi sebagai jenis logam berat.
Berdasarkan sudut pandang toksikologi, logam berat dapat dibagi dalam dua jenis.
Jenis pertama adalah logam berat esensial, dimana keberadaannya dalam jumlah
tertentu sangat dibutuhkan oleh organisme hidup, namun dalam jumlah yang
berlebihan dapat menimbulkan efek racun. Contoh dari logam berat esensial
adalah Seng (Zn), Tembaga (Cu), Besi (Fe), Kobalt (Co) dan Mangan (Mn). Jenis
kedua adalah logam berat tidak esensial atau beracun, dimana keberadaannya
dalam tubuh masih belum diketahui manfaatnya atau bahkan dapat bersifat racun,
seperti yang telah disebutkan oleh Wild (1995) seperti, Antimon (An), Arsen (As),
Berilium (Be), Kadmium (Cd), Krom (Cr), Tembaga (Cu), Timbal (Pb), Merkuri
(Hg), Nikel (Ni), Selenium (Se), Perak (Ag), Talium (Tl) dan Seng (Zn).
80
Kontaminasi logam berat di beberapa negara Asia, telah tersebar secara
meluas seperti yang dilaporkan oleh tim survey dari Asia Arsenic Network
(AAN). Kontaminasi ini akan terus meningkat sejalan dengan meningkatnya
usaha eksploitasi berbagai sumber alam di mana logam berat terkandung di
dalamnya (Suhendrayatna, 2001).
Adanya logam berat di perairan dapat berbahaya baik secara langsung
terhadap organisme maupun tidak langsung terhadap kesehatan manusia (Rai et
al., 1981; Sutamihardja dkk., 1982). Hal ini berkaitan dengan sifat-sifat logam
berat yaitu :
1. Sulit didegradasi, sehingga mudah terakumulasi dalam lingkungan
perairan dan keberadaanya secara alami sulit terurai.
2. Dapat terakumulasi dalam organisme dan akan membahayakan kesehatan
manusia yang mengkonsumsi organisme tersebut.
3. Mudah terakumulasi di sedimen, sehingga konsentrasinya selalu lebih
tinggi dari konsentrasi logam dalam air. Di samping itu sedimen mudah
tersuspensi oleh pergerakan massa air yang akan melarutkan kembali
logam yang dikandungnya ke dalam air, sehingga sedimen menjadi
sumber pencemar potensial dalam skala waktu tertentu.
Pesatnya pertumbuhan dan perkembangan penduduk, perkotaan dan
industri menyebabkan limbah yang mengandung logam berat semakin
meningkat. Dari berbagai sumber polutan yang paling banyak mengandung
logam berat adalah limbah industri, dikarenakan industri banyak menggunakan
senyawa-senyawa atau unsur yang mengandung logam berat, baik sebagai bahan
81
baku, katalisator maupun sebagai bahan tambahan (Rai et al., 1981; Hutagalung,
1991; ATSDR, 1999).
Alasan utama logam berat menjadi bahan pencemar berbahaya karena
logam berat tidak dapat didegradasi (non degradable) oleh mikroorganisme
hidup di lingkungan, sehingga terakumulasi di lingkungan, terutama mengendap
di dasar perairan membentuk senyawa kompleks bersama bahan organik dan
anorganik secara adsorbsi dan kombinasi (Djuangsih dkk., 1982). Suhendrayatna
(2001) melaporkan salah satu jenis logam berat yang merupakan polutan
berbahaya adalah merkuri (Hg).
Pada dasarnya alam mempunyai mekanisme untuk mengurangi pengaruh
negatif penumpukan logam berat terhadap ekosistem, melalui proses self
purification (pemulihan alami), namun demikian karena terjadi akumulasi logam
berat yang melebihi batas kemampuan pemulihan alami untuk memprosesnya.
Hal tersebut dapat menimbulkan bahaya secara beruntun, mengingat saling
ketergantungan yang terjadi antara komponen-komponen ekosistem (Nugroho,
2001). Akibat dari aktivitas manusia terjadi peningkatan mobilisasi, perpindahan
dan akumulasi logam berat di lingkungan. Aktivitas industri misalnya, logam
berat masuk ke atmosfer, tanah dan perairan melebihi kemampuan alamiah untuk
memprosesnya. Bahan-bahan demikian dikenal sebagai bahan senobiotik atau
antropogenik. Logam berat tersebut masuk ke ekosistem tanah dalam bentuk
organik maupun anorganik (Badjoeri dkk., 2006).
2.4.1. Merkuri (Hg)
82
Merkuri (Hg) merupakan senyawa pencemar terbesar dalam lingkungan
pada beberapa dekade terakhir. Sejak tahun 1950 emisi merkuri ditetapkan
sebagai pencemar berbahaya yang dapat mengakibatkan dampak serius terhadap
kesehatan manusia dan lingkungan sekitar (USGS, 1995; Klaasen dan Watskin
III, 1999). Merkuri tetap ada dalam lingkungan karena sifatnya sangat persisten
baik dari bentuk merkuri organik maupun merkuri anorganik. Merkuri
ditemukan dalam bijih sinabar didaerah Spanyol, Rusia, Meksiko, Kanada dan
Algeria (Evanko dan Dzombak, 1997).
Logam merkuri telah ditemukan pada 714 tempat pembuangan limbah
berbahaya di Amerika Serikat (ATSDR, 1999), dan diantaranya merkuri sebagai
pencemar paling berbahaya. Logam merkuri (Hg) adalah salah satu trace
element yang mempunyai sifat cair pada temperatur ruang dengan specific
gravity dan daya hantar listrik yang tinggi. Karena sifat-sifat tersebut, merkuri
banyak digunakan baik dalam kegiatan perindustrian maupun laboratorium
(USGS, 1995; Budiono, 2002; NABIR, 2003).
Merkuri yang terdapat dalam limbah atau waste di perairan umum dirombak
oleh mikroorganisme melalui aktivitas metabolismenya menjadi senyawa metil
merkuri (CH3-Hg) yang bersifat toksik dan mempunyai daya ikat yang kuat
serta daya kelarutan yang tinggi di dalam tubuh organisme akuatik, seperti
udang, ikan atau tumbuhan akuatik. Hal tersebut dapat mengakibatkan merkuri
terakumulasi melalui proses bioakumulasi dan biomagnifikasi dalam jaringan
tubuh organisme akuatik, sehingga kadar merkuri dapat mencapai level yang
berbahaya baik bagi kehidupan hewan air dan kesehatan manusia yang
mengkonsumsinya, seperti bahaya dari metil merkuri (merkuri organik) yang
83
dapat terakumulasi pada jaringan syaraf pusat (Budiono, 2002; Klaasen dan
Watskin III, 2003).
Transfer dan transformasi merkuri di perairan dapat dilakukan oleh
fitoplankton, bakteri dan sea grasses (rumput laut), dimana jenis-jenis
organisme tersebut relatif mendominasi badan perairan. Bakteri dapat
merombak merkuri menjadi metil merkuri dan membebaskan merkuri dari air
atau sedimen.
Kasus keracunan merkuri pertama kali dilaporkan terjadi di Minamata,
Jepang pada tahun 1953. Sedangkan di Indonesia, kasus kontaminasi merkuri
ditemukan pada sungai di Surabaya tahun 1996. Proses metilisasi merkuri
biasanya terjadi di alam di bawah kondisi tertentu, membentuk satu dari sekian
banyak elemen berbahaya, karena dalam bentuk ini merkuri sangat mudah
terakumulasi pada rantai makanan (Suhendrayatna, 2001; Setyorini, 2003).
Karena sifatnya yang sangat beracun, maka U.S. Food and Administration
(FDA) menentukan pembakuan atau nilai ambang batas (NAB) kadar merkuri
yang ada dalam perairan yaitu sebesar 0,005 mg/L. Nilai ambang batas ialah
suatu keadaan dimana suatu konsentrasi senyawa kimia, dalam hal ini merkuri
dianggap belum membahayakan bagi kesehatan manusia. Namun demikian
apabila konsentrasi merkuri di dalam makanan, minuman atau perairan sudah
melampaui NAB maka air maupun makanan tersebut harus dinyatakan
berbahaya (Budiono, 2002). Wardoyo (1981) menyatakan perairan yang aman
untuk budidaya ikan mempunyai kadar (konsentrasi) merkuri sekitar 0,002
mg/L.
84
Menurut OECD (1974) dalam Budiono (2002), pencemaran merkuri di
perairan akibat kegiatan alam mempunyai kisaran antara 0,00001 sampai 0,0028
mg/L, kecuali pada beberapa tempat seperti sungai-sungai di Italia dimana
terdapat sumber endapan logam merkuri alamiah, kadarnya dapat mencapai 136
ppb. Secara kualitatif pergerakan lokal unsur merkuri di perairan umum dapat
dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Pergerakan Lokal Unsur Merkuri di Perairan Umum (Gavis dan Ferguson, 1972 dalam Budiono, 2002)
2.5. Sungai Cisadane
Sungai Cisadane merupakan salah satu sungai utama di Propinsi Banten
dan Jawa Barat. Sumber mata airnya berasal dari Gunung Salak – Pangrango,
85
Bogor dan bermuara ke Laut Jawa. Panjang sungai sekitar 80 km dengan daerah
tangkapan seluas 1.100 km2. Pada saat ini Sungai Cisadane merupakan sumber air
yang diandalkan untuk memenuhi kebutuhan air bagi industri, irigasi dan air
minum di wilayah ini (Badjoeri dkk., 2006).
Dalam 2 dasawarsa terakhir ini kasus pencemaran merkuri (Hg) ditemukan
di berbagai wilayah perairan di Indonesia, seperti di perairan Teluk Buyat dan
Teluk Manado di Sulawesi Utara terutama, di Sungai Kapuas dan Kahayan di
Kalimantan, di Sungai Citarum dan Cisadane (daerah Pongkor) di Jawa Barat,
Pantai Kenjeran di Surabaya, sungai-sungai yang melintasi DKI Jakarta hingga
Teluk Jakarta, dan beberapa perairan di Sumatera Barat dan Jambi (Setyorini,
2003).
Sungai Cisadane diketahui telah tercemar oleh logam berat seperti Cu, Pb,
Cd dan Hg. Pencemaran di Sungai Cisadane selain disebabkan oleh buangan
limbah domestik juga oleh limbah cair industri sebanyak 60.483 m3/hari dari 63
industri yang berada disepanjang Sungai Cisadane. Hasil analisa ditemukan
konsentrasi Hg mencapai 0,007 mg/L. Konsentrasi Hg ini sudah melampaui batas
ketentuan baku mutu air golongan B (Djarismawati, 1991).
Sungai Cisadane bagian hilir diduga dapat dijadikan lokasi pencarian
sumber isolat bakteri agen bioremoval ion logam berat (Gambar 5), karena
berdasarkan hasil pemantauan Sarpedal yang dilakukan pada 14 titik pantau
menunjukan kualitas sungai Cisadane tahun 2003-2004 pada bulan Juni dan
Agustus secara umum menunjukkan adanya pencemaran logam berat dari hulu ke
hilir. Pada bulan Agustus 2004 beberapa logam berat terlarut (Pb, Cr, Cu, Fe dan
86
Mn) terutama Pb mencapai 441,15 dan 956 ng/L di C21 (Kecamatan Kelor,
Tangerang) dan total logam Hg terlarut menunjukkan peningkatan di tahun 2004.
Gambar 5. Salah Satu Ruas Bagian Hilir Sungai Cisadane Sebagai Lokasi
Eksplorasi Bakteri Agen Bioremoval Logam Berat
Parameter Hg di air Sungai Cisadane secara umum tidak terdeteksi
sedangkan Hg di sedimen menunjukkan nilai yang cenderung meningkat ke arah
87
hilir sebesar 122,671 ng/g sampai 617,706 ng/g (Purwati dkk., 2003 dalam
Badjoeri dkk., 2006). Pencemaran logam berat merkuri (Hg) di hilir Sungai
Cisadane cukup tinggi yaitu sekitar 0,004 – 0,184 µg/L pada bulan April dan
sekitar 0,737 – 2,026 µg/L pada bulan Juli, namun belum melampaui batas
ambang baku mutu air untuk golongan IV (5 µg/L) (Badjoeri dkk., 2006).
2.6. Bioremoval atau Biosorpsi Logam Berat
Bioremoval didefinisikan sebagai terkonsentrasi dan terakumulasinya bahan
pencemar dari suatu cairan dalam tubuh mikroorganisme atau material biologi
(Suhendrayatna, 2001). Sedangkan Putra dan Putra (2005), mengartikan
bioremoval sebagai terkonsentrasi dan terakumulasinya bahan penyebab polusi
atau polutan dalam suatu perairan oleh material biologi, dimana material biologi
tersebut dapat me-recovery polutan sehingga dapat dibuang dan ramah terhadap
lingkungan.
Berdasarkan kemampuan bakteri untuk membentuk ikatan antara logam
berat dengan selnya maka biosorpsi merupakan kemampuan material biologi
untuk mengakumulasikan logam berat melalui proses metabolisme. Proses
biosorpsi ini dapat terjadi karena adanya material biologi (biosorben) dan adanya
larutan yang mengandung logam berat sehingga mudah terikat pada biosorben
(Cossich et al., 2002).
Menurut Suhendrayatna (2001) dan Gavrilescu (2004), pada mekanisme
bioremoval terjadi proses secara biologis dan kimiawi. Secara biologis ialah
proses bioremoval ion logam berat yang melibatkan dua mekanisme, yang
meliputi proses active uptake dan passive uptake. Sebagian besar mekanisme
88
bioremoval logam berat oleh mikrooganisme adalah proses pertukaran ion yang
dirumuskan sebagai berikut:
Mekanisme pertukaran ion ini dibagi atas 3 cara yakni berdasarkan :
1. Metabolisme sel
• proses yang bergantung pada metabolisme
• proses yang tidak bergantung pada metabolisme sel).
2. Posisi logam berat di-remove, dapat dibagi atas;
• akumulasi ekstraseluler (presipitasi),
• akumulasi intraseluler dan
• penyerapan oleh permukaan sel.
3. Absorbsi logam berat (proses biosorpsi): melalui proses passive uptake dan
active uptake (Nakajama dan Sakaguchi, 1998; Cossich et al., 2002).
Passive uptake adalah proses yang terjadi ketika ion logam berat terikat pada
dinding sel biosorben. Mekanisme passive uptake dapat dilakukan dengan dua
cara, pertama dengan cara pertukaran ion di mana ion pada dinding sel digantikan
oleh ion-ion logam berat; dan kedua adalah pembentukan senyawa kompleks
antara ion-ion logam berat dengan gugus fungsional seperti karbonil, amino, tiol,
hidroksi, posfat dan hidroksi-karboksil secara bolak balik dan cepat
(Suhendrayatna, 2001; Ahalya et al., 2004). Sebagai contoh adalah pada
Sargassum sp. dan Eklonia sp. di mana Cr4+ mengalami reaksi reduksi pada pH
rendah menjadi Cr3+ dan Cr3+ di-remove melalui proses pertukaran kation (Gambar
6).
A2+ + (B-biomassa) B2+ + (A-biomassa)
89
Gambar 6. Proses passive uptake Cr pada permukaan membran sel
Sedangkan active uptake dapat terjadi pada berbagai tipe sel hidup. Mekanisme
ini secara simultan terjadi sejalan dengan konsumsi ion logam untuk pertumbuhan
mikroorganisme dan akumulasi intraselular ion logam tersebut. Proses ini sangat
dipengaruhi oleh energi yang terkandung oleh sel dan sensitifitasnya terhadap
parameter-parameter seperti pH dan suhu (Suhendrayatna, 2001; Gavrilescu,
2004). Dengan demikian dalam proses bioremoval logam berat proses kimiawi
dan biologis tidak dapat dipisahkan
90
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada bulan Juli - Oktober 2007 di Laboratorium
Mikrobiota dan Laboratorium Hidrokimia Pusat Penelitian Limnologi LIPI
Cibinong.
3.2. Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan adalah isolat bakteri Bacillus megaterium asal
Sungai Cisadane yang diperoleh dari hasil isolasi dan telah diidentifikasi pada
kegiatan penelitian sebelumnya di Laboratorium Mikrobiota Pusat Penelitian
Limnologi LIPI Cibinong. Media bakteri Nutrient Agar (NA) dan Nutrient Broth
(NB), akuades steril, air demin, alkohol 70%, sediaan Hg stok 1000 mg/L, H2SO4
pekat, HNO3 pekat, KMnO4 5%, KperSulfat 5%, hidroksilamin klorida 10%, dan
SnCl210%.
Peralatan yang digunakan adalah tabung reaksi pyrex bertutup ulir, rak
tabung reaksi, cawan petri berdiameter 9 cm dan tinggi 2 cm, botol Schott 200 ml
dan 2000 ml, gelas ukur 10 ml, gelas Beaker 200 ml, labu Erlenmeyer 200 ml dan
500 ml, kapas, kertas tissu, kertas koran, alumunium foil, kertas saring Whattman
θ=0,2 µm , pipet mikro Gilson dan pipet volumetrik 2 ml, 5 ml dan 10 ml, pipet
makro otomatis Socorex 0,5 - 5 ml, pipet mikro eppendorf 50 - 100µL, tip pipet
mikro steril, bulb pipet, spatula, ose, laminar air flow, hot plate with stirrer
91
(Nuova), shaker, pompa vakum, timbangan analitik elektrik, autoklaf, inkubator,
botol sampel steril, spektrofotometer DR/2010 dan Atomic Absorption
Spectrophotometry (AAS) Hiranuma Hg-310 Mercury Analyzer.
3.3. Prinsip Percobaan
Penelitian ini merupakan studi eksperimental dengan objek isolat bakteri
Bacillus megaterium. Isolat B. megaterium dengan kemampuan metabolisme yang
dimilikinya akan diuji kemampuannya dalam menyerap logam berat Hg dengan
konsentrasi yang berbeda (10, 15 dan 20 mg/L) dalam media secara triplo dan
dibandingkan dengan kontrol masing-masing perlakuan.
3.4. Metode Kerja
3.4.1. Persiapan Isolat Bakteri B. megaterium
Peremajaan isolat bakteri B. megaterium dilakukan dengan menggunakan
media Nutrient Agar. Isolat diambil sebanyak satu ose, kemudian digores pada
media NA dalam cawan petri dan diinkubasi selama 24-48 jam pada suhu 28˚C.
Pemurnian bakteri dilakukan sampai didapat koloni yang terpisah. Hasil
pemurnian diinokulasi ke dalam beberapa media NA pada tabung miring,
berfungsi sebagai working culture dan stock culture.
3.4.2. Persiapan Media
Media NA (Nutrient Agar) terdiri dari 0,3 gr ekstrak daging, 0,5 gr bakto
pepton dan 1,5 gr agar. Media NA dibuat dengan mencampur semua komponen
bahan dengan akuades sesuai volume yang dibutuhkan, kemudian dipanaskan
92
sambil diaduk sampai homogen. Media NB dibuat dengan cara yang sama
namun tanpa agar, kemudian media disterilisasi di dalam autoklaf selama 15
menit pada suhu 121o C, tekanan 1 atm.
3.4.3. Persiapan Sediaan Larutan Logam Hg
Sediaan larutan logam Hg (murni) dengan konsentrasi 1000 mg/L
dikonversi menjadi 10 mg/L, 15 mg/L dan 20 mg/L dengan teknik pengenceran.
Untuk mendapatkan volume logam yang harus dimasukkan ke dalam media NB
dalam Erlenmeyer 200 ml sampai mencapai volume total sebesar 40 ml dengan
menggunakan rumus persamaan :
V1 = Volume total media dalam Erlenmeyer (40 ml)
V2 = Volume larutan logam Hg yang akan digunakan (ml)
N1 = Konsentrasi logam Hg yang ditentukan (mg/L)
N2 = Konsentrasi logam Hg yang digunakan (1000 mg/L)
Perlakuan 1 (Logam 10 mg/L)
V1 . N1 = V2 . N2
40 x 10 = V2 x 1000
V2 = 40 x 10 = 0,4 ml larutan logam sediaan 1000 mg/L 1000
Perlakuan 2 (Logam 15 mg/L)
V1 . N1 = V2 . N2
40 x 3 = V2 x 1000
V2 = 40 x 15 = 0,6 ml larutan logam sediaan 1000 mg/L 1000
Perlakuan 3 (Logam 20 mg/L)
V1 . N1 = V2 . N2
40 x 3 = V2 x 1000
V2 = 40 x 20= 0,8 ml larutan logam sediaan 1000 mg/L 1000
Kontrol : Media NB yang ditambahkan logam Hg sesuai perlakuan
V1 . N1 = V2 . N2
93
(Tabel 1). Tabel 1. Perlakuan Pemberian Kultur Inokulum dan Sediaan (Volume total = 40 ml)
Perlakuan
Volume Kultur
Inokulum Bakteri
yang diberikan
Volume Larutan
Logam Hg (Sediaan)
1 (10mg/L) 4 ml 0,4 ml
2 (15 mg/L) 4 ml 0,6 ml
3 (20 mg/L) 4 ml 0,8 ml
Kontrol
Media NB yang ditambahkan larutan logam Hg
sesuai masing-masing perlakuan, tanpa inokulum
bakteri
3.4.4. Pembuatan Kurva Tumbuh Isolat Bakteri B. megaterium
Sebanyak satu ose isolat bakteri B. megaterium dalam agar miring (working
culture) diinokulasi ke dalam 50 ml media NB steril dalam Erlenmeyer, lalu
dihomogenkan dengan dikocok dan diinkubasi dalam suhu ruang selama 24 jam
dengan shaker berkecepatan 100 rpm. Selanjutnya kultur tersebut dimasukkan
sebanyak 20 ml ke dalam 180 ml NB steril kemudian diukur nilai OD (Optical
Density) sel-selnya dengan panjang gelombang 600 nm menggunakan
spektrofotometer. Selain itu, jumlah selnya dihitung dengan metode TPC (Total
Plate Count) menggunakan spread plate dengan batang L pada cawan petri
secara triplo untuk mengetahui jumlah sel per koloni/ml pada jam ke 0, 4, 8, 12,
16, 20 dan 24. Skema pembuatan pola tumbuh bakteri ditampilkan pada
Lampiran 2.
Pembuatan pola pertumbuhan bakteri B. megaterium bertujuan untuk
mengetahui waktu pertumbuhan yang optimum dan masa inkubasi terbaik (“tx”)
94
yang dapat menunjukkan kecepatan pertumbuhan sel tertinggi persatuan waktu
(jam) dengan menggunakan rumus kecepatan pertumbuhan (µ) (Fardiaz, 1988):
N0 = jumlah sel awal/ ml
N = jumlah sel/ml setelah waktu t
t0 = waktu awal
t = waktu akhir
3.4.5. Persiapan Kultur Inokulum
Sebanyak satu ose isolat Bakteri B. megaterium berumur 24 jam dalam
agar miring (working culture) diinokulasi ke dalam 50 ml media NB steril
dalam Erlenmeyer, lalu dihomogenkan dengan dikocok dan dinkubasi selama 24
jam dengan shaker berkecepatan 100 rpm.
Sebanyak 20 ml inokulum tadi (10% dari volume total media) di
masukkan ke dalam Erlenmeyer yang berisi media NB sehingga menjadi 200
ml, lalu diinkubasi selama “tx” terbaik atau sampai waktu saat kecepatan
pertumbuhan sel bakteri tertinggi dengan shaker berkecepatan 100 rpm. Untuk
selanjutnya kultur cair ini digunakan sebagai biang inokulum.
3.4.6. Uji Kemampuan Biosorpsi oleh Isolat Bakteri B. megaterium
Inokulum isolat bakteri diinokulasi ke dalam media steril NB yang berisi
logam Hg dengan konsentrasi perlakuan 10, 15 dan 20 mg/L. Volume inokulum
bakteri (inokulum biang) yang dimasukkan ke dalam setiap Erlenmeyer adalah
µ = 2,303 ( log N – log N0) t – t0
95
1/10 (10%) dari volume total media yang telah ditentukan (40 ml), jadi volume
inokulum bakteri yang dimasukkan ke dalam tiap Erlenmeyer adalah: 1/10 x
40ml = 4 ml, dengan suhu ruang, shaker berkecepatan 100 rpm dengan waktu
inkubasi setelah bakteri diinokulasikan ke dalam media perlakuan adalah setelah
tercapai fase kematian. Kemudian kultur diukur konsentrasi logam Hg yang
tersisa, sehingga dapat diketahui kemampuan biosorpsinya melalui konsentrasi
logam Hg yang terserap.
3.4.7. Pengukuran Biosorpsi Logam Hg oleh Isolat B. megaterium
Sampel disaring dengan kertas saring Whattman menggunakan pompa
vakum untuk mendapatkan filtrat sampai volume ±10 ml dalam tabung reaksi
bertutup ulir, kemudian cairan filtrat dari setiap perlakuan tersebut ditambahkan
2 tetes HNO3 pekat dan siap untuk dianalisa logamnya pada AAS.
Filtrat yang diperoleh dari hasil pemisahan biomassa isolat diukur
konsentrasi logam Hg-nya untuk mengetahui konsentrasi logam Hg yang tidak
terserap oleh B. megaterium (yang tersisa di dalam media). Perbedaan
konsentrasi logam awal dengan konsentrasi akhir merupakan konsentrasi logam
Hg yang terserap oleh B. megaterium (Hancock, 1996).
Pengukuran logam berat Hg pada sampel tersebut dilakukan menggunakan
Atomic Absorption Spectrophothometry (AAS) dengan nyala udara asetilen pada
panjang gelombang 253,7 nm. Pengukuran konsentrasi logam Hg dilakukan
setelah sampel diinkubasi sampai fase kematian.
Karena kisaran konsentrasi Hg dalam sampel perlakuan dan sampel
kontrol sekitar 10, 15 dan 20 mg/L atau lebih tinggi maka sebelum sampel
96
tersebut diukur konsentrasinya pada instrumen AAS Hiranuma Hg-310 Mercury
Analyzer dilakukan proses digest (Lampiran 4), dan dilution (pengenceran).
Proses dilution dilakukan agar memungkinkan sampel dapat diukur dalam orde
nano gram/L, dilution dilakukan dengan menggunakan automatic micropipette
eppendorf 10-100 µg/L dan automatic macropipette Socorex 0-5 mL.
Dengan demikian karena sangat sensitif maka proses pemanasan yang
terlalu lama (konvensional dengan hot plate ± 2 jam pada 95 ºC) akan
menyebabkan hilangnya Hg yang telah didisain hanya dalam konsentrasi orde
nano gram/L yaitu 0 s/d 20 nano gram/L) oleh karena itu, dilakukan modifikasi
metode seperti yang disarankan Csuros dan Csuros (2002) dengan menggunakan
autoklaf dengan waktu pemanasan 30 menit.
Rumus jumlah logam Hg yang terserap (biosorpsi) :
Co = konsentrasi awal logam Hg dalam larutan (mg/L)
Ceq = konsentrasi akhir logam Hg dalam larutan (mg/L)
Cb = jumlah logam Hg yang terserap (mg/L)
3.4.8. Pengukuran Efisiensi Biosorpsi Logam Hg oleh Isolat B. megaterium
Setelah mengetahui konsentrasi logam Hg yang tidak terserap oleh B.
megaterium (yang tersisa di media perlakuan) dan konsentrasi akhir logam Hg
dalam media kontrol maka dilakukan pengukuran efisiensi biosorpsi oleh
bakteri (Joshi, 2003) :
CeqK = konsentrasi akhir logam Hg dalam media kontrol (mg/L)
CbP = jumlah logam Hg yang tidak terserap pada perlakuan (mg/L)
Cb = Co - Ceq
R = Ceq K – CbP x 100% Ceq K
97
3.5. Analisa Data
Data yang diperoleh pada penelitian, dianalisa secara statistik
menggunakan program SPSS 11.5 dengan cara sebagai berikut :
1. Data hasil pengukuran diolah dengan metode Analisa Sidik Ragam dari
Rancangan Acak Lengkap untuk mengetahui perbedaan diantara
perlakuan dengan taraf uji α = 0,05. Perlakuan yang dianalisa adalah
konsentrasi Hg 10 mg/L, 15 mg/L dan 20 mg/L Hg. Kontrol yang
digunakan adalah media tanpa Hg. Jika hasilnya berbeda nyata atau
sangat nyata, maka dilakukan uji Duncan (Gomez dan Gomez, 1984).
H0 = Tidak ada perbedaan yang nyata pada efisiensi biosorpsi di antara
keempat perlakuan yang diberikan.
H1 = Ada perbedaan yang nyata pada efisiensi biosorpsi di antara keempat
perlakuan yang diberikan.
Tabel 2. Analisa Sidik Ragam (RAL)
Keragaman Jumlah Kuadrat db Rata-rata
Kuadrat F Sig.
Perlakuan
Ulangan Galat
Total Dasar penentuan keputusan dilakukan jika :
a. Nilai Fhitung > Ftabel atau nilai probabilitas (sig) < 0,05 = tidak signifikan,
maka H0 diterima.
b. Nilai Fhitung < Ftabel atau nilai probabilitas (sig) > 0,05 = signifikan, maka
H0 ditolak (Pratisto, 2004).
98
Optical Density (OD, λ = 600 nm) dan populasi bakteri (cfu/ml) dianalisa secara
statistik dengan menggunakan uji korelasi Pearson dan menggunakan program
Microsoft Excel untuk melihat korelasi di antara keduanya. Jika berkorelasi positif
(r ≈ 1), nilai OD dapat digunakan untuk mengetahui umur inokulum untuk
pengujian selanjutnya.
99
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengamatan Pola Tumbuh Isolat Bakteri B. Megaterium
Hasil pengamatan pola pertumbuhan bakteri B. megaterium dapat dilihat
pada Gambar 7. Pada awal inkubasi (0 - 8 jam) bakteri memperlihatkan kenaikan
pertumbuhan yang relatif lambat (2,15 x 106 cfu/ml sampai 2,87 x 107 cfu/ml), hal
ini dikarenakan bakteri masih dalam fase lag di mana pertumbuhan bakteri sangat
lambat. Populasi sel bakteri meningkat tajam pada jam ke-8 sampai jam ke-12
inkubasi. Pertumbuhan sel tertinggi terjadi pada jam ke-12 inkubasi, yaitu
mencapai 1,73 x 109 cfu/ml dan pertumbuhan sel mengalami penurunan setelah
inkubasi melampaui 12 jam.
Pada penelitian ini fase stasioner pertumbuhan bakteri tidak teramati, karena
setelah 12 jam inkubasi pertumbuhan sel bakteri sudah menurun tajam, sedangkan
interval sampling adalah 4 jam, namun jika interval sampling dalam pengamatan
ini dipersempit maka kemungkinan fase stasioner pertumbuhan bakteri akan dapat
diamati.
Setelah lebih dari 12 jam, populasi tampak telah memasuki fase kematian.
Pada fase kematian pertumbuhan sel terhenti dan bakteri sudah menghabiskan
energi cadangan ATP untuk respirasinya, sehingga sel bakteri banyak yang mati
(Brock dan Madigan, 1991; Volk dan Wheeler, 1993).
100
Gambar 7. Pola Tumbuh Bakteri B. megaterium Selama 24 Jam
Kecepatan pertumbuhan sejak awal inkubasi sampai puncak pertumbuhan
dapat dilihat pada Tabel 3. Berdasarkan pola pertumbuhan pada Gambar 7. dan
kecepatan pertumbuhan sel bakteri (Tabel 3), inokulum untuk perlakuan
selanjutnya digunakan kultur yang berumur 8 jam. Kultur yang berumur 8 jam
merupakan kultur yang sedang memasuki fase logaritmik pertumbuhan dan
durasinya sampai jam ke-12 merupakan fase pertumbuhan tercepat (µ= 3,102 /
jam). Hal ini didukung oleh pernyataan Volk dan Wheeler (1993), bakteri aktif
melakukan pembelahan sel secara cepat pada fase logaritmik (fase log).
Tabel 3. Kecepatan Pertumbuhan Sel Bakteri
Waktu Inkubasi (Jam) Kecepatan Pertumbuhan Sel Bakteri (µ)
0 - 4 2,564 / Jam
4 - 8 0,048 / Jam
0,215 2,79 2,8723,1
2,38 2,35
173
0
50
100
150
200
0 4 8 12 16 20 24
Lama Inkubasi (Jam)
Popu
lasi
(cfu
/ml
x 10
7 )
101
8 - 12 3,102 / Jam
Pertumbuhan populasi bakteri B. megaterium pada fase log (inkubasi pada
0 – 12 jam) dengan kerapatan optik (Optical Density, OD) sel-selnya
menunjukkan kecenderungan berkorelasi positif (y = 0,0992e 6,2304x; R2 = 0,8659;
r = 0,9305) (Gambar 8). Hal ini didasari oleh hasil analisa statistik dengan
korelasi Pearson, yaitu terdapat hubungan korelasi antara pertumbuhan populasi
bakteri dengan OD sel-selnya (Lampiran 6.2a). Hal ini berarti semakin tinggi
jumlah populasi bakteri maka nilai OD sel-selnya semakin besar selama inkubasi
12 jam. Dengan demikian pembuatan inokulum untuk pengujian dapat
menggunakan hasil pengukuran OD pada umur kultur dengan kecepatan
pertumbuhan tertinggi (8-12 jam).
Gambar 8. Korelasi antara Populasi Bakteri dengan Kerapatan Optik (OD)
Bacillus megaterium pada Fase Log (inkubasi 0 sampai 12 jam)
173
0,215 2,79 2,87
y = 0,0992e6,2304x
R2 = 0,8659r = 0,9305
0
50
100
150
200
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
OD 600 nm
Popu
lasi
bak
teri
x 10
7 (cfu
/ml)
Populasi (cfu/ml) Expon. (Populasi (cfu/ml))
102
Pertumbuhan B. megaterium selama 24 jam inkubasi memperlihatkan
kecenderungan pola eksponensial (y = 0.1038e5.2414x; R2 = 0.6815; r = 0,825),
(Gambar 9).
Gambar 9. Korelasi antara Populasi Bakteri dengan Kerapatan Optik (OD)
Bacillus megaterium secara keseluruhan (inkubasi 0 sampai 24 jam)
Data tersebut memperlihatkan bahwa pertumbuhan populasi bakteri sejak
0 sampai 12 jam inkubasi meningkat dan setelah memasuki lebih dari 12 jam
inkubasi pertumbuhannya menurun, begitu pula dengan nilai OD sel-selnya. Hal
tersebut juga berarti bahwa antara pertambahan jumlah populasi bakteri sejalan
dengan nilai OD sel-selnya. Berdasarkan analisa statistik antara pertumbuhan
populasi bakteri dengan OD sel-selnya selama 24 jam berkorelasi positif
(Lampiran 6.2b).
Pola pertumbuhan bakteri seperti ini sesuai dengan penelitian yang
dilakukan oleh Sulaksono dkk., (2002) yang mengamati pola pertumbuhan bakteri
Bacillus coagulans dan Bacillus sphaericus dengan OD pada panjang gelombang
173
0,215 2,7923,1
2,38
2,352,87
y = 0,1038e5,2414x
R2 = 0,6815r = 0,825
020406080
100120140160180200
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
OD (600 nm)
Popu
lasi
bak
teri
x 10
7 (cfu
/ml)
Populasi (cfu/ml) Expon. (Populasi (cfu/ml))
103
600 nm. Pertumbuhan maksimum populasi B. coagulans dan B. sphaericus terjadi
sekitar 7 – 8 jam inkubasi dan setelah > 8 jam pertumbuhan populasinya menurun.
Sementara itu, penelitian yang dilakukan oleh Muis (2006) yang menggunakan B.
subtilis, pola pertumbuhannya telah memasuki fase log dan maksimum setelah
diinkubasi selama 8 – 10 jam. Dengan demikian umumnya diketahui pola
pertumbuhan dari Bacillus sp. setelah diinkubasi selama 7 – 10 jam telah
mencapai maksimum.
4.2. Biosorpsi Logam Hg oleh Isolat Bakteri B. megaterium
Hasil penelitian menunjukkan bahwa isolat bakteri B. megaterium mampu
menyerap logam Hg sehingga menurunkan konsentrasi logam merkuri (Hg)
didalam semua media perlakuan (Gambar 10). Hasil uji kemampuan bakteri
menyerap logam Hg juga menunjukkan efisiensi yang sangat baik, yaitu mencapai
99,58% (Gambar 11).
Pada Gambar 10. dapat dilihat bahwa kemampuan biosorpsi isolat bakteri
B. megaterium terhadap logam Hg yang terbaik adalah pada uji penurunan
konsentrasi 10 mg/L, yaitu dari 1,0855 mg/L menjadi 0,004535 mg/L) atau
mencapai 99,58%. Urutan berikutnya tingkat biosorpsi terjadi pada uji penurunan
logam Hg dengan konsentrasi logam 15 mg/L, yaitu dari 1,1044 mg/L menjadi
0,009561 mg/L atau mencapai 99,13%. Urutan yang terakhir terjadi pada uji
penurunan logam Hg 20 mg/L, yaitu dari 1,1265 mg/L menjadi 0,017654 mg/L
atau mencapai 98,43%.
104
Gambar 10. Penurunan Konsentrasi Hg oleh Bakteri B. megaterium Keterangan : 1 = Perlakuan 10 mg/L Hg ; 2 = Perlakuan 15 mg/L Hg ;
3 = Perlakuan 20 mg/L Hg
1.1265; 0.017654 (3)
1.1044; 0.009561 (2)
1.0855; 0.004535 (1)
y = 0,3552Ln(x) - 0,025R2 = 0,9911
0,004
0,006
0,008
0,01
0,012
0,014
0,016
0,018
1,08 1,1 1,12 1,14
Konsentrasi Hg Sebelum ditambahkan Bakteri (mg/L)
Kon
sent
rasi
Hg
Sete
lah
dita
mba
hkan
Bak
teri
(mg/
L)
99,13% (2)
99,58% (1)
98,43% (3)98,2%
98,4%
98,6%
98,8%99,0%
99,2%
99,4%
99,6%
99,8%
1,0855 1,0955 1,1055 1,1155 1,1255
Konsentrasi Hg dalam Media (mg/L)
Efisi
ensi
Kon
sent
rasi
Hg
dala
m M
edia
(%)
105
Gambar 11. Efisiensi Penurunan Konsentrasi Hg oleh Bakteri B. megaterium Keterangan : 1 = Perlakuan 10 mg/L Hg ; 2 = Perlakuan 15 mg/L Hg ;
3 = Perlakuan 20 mg/L Hg
Ada beberapa peraturan yang dapat dijadikan acuan mengenai standar
logam berat Hg dalam perairan. Berdasarkan Keputusan Menteri Lingkungan
Hidup (KepMen LH) No. 51 tahun 1995 Lampiran C, standar baku mutu limbah
cair yang mengandung Hg adalah 0,002 - 0,01 mg/L. Menurut SNI (Standar
Nasional Indonesia) dalam Draft Final TKSDA (SNI M-31-1990-03) standar baku
mutu kualitas air limbah di perairan adalah 0,0006 – 0,015 mg/L. Dengan
demikian, mengacu pada kedua peraturan tersebut, isolat B. megaterium
berpotensi untuk diterapkan pada instalasi pengolah air limbah industri atau air
limbah dengan tingkat cemaran merkuri yang lebih tinggi atau melebihi standar-
standar tersebut.
Proses biosorpsi logam Hg pada bakteri bisa berjalan karena bakteri
mempunyai sifat resistensi terhadap Hg.. Resistensi mikroorganisme terhadap
logam Hg anorganik dikarenakan bakteri resisten merkuri memiliki gen resisten
merkuri, mer operon (Silver dan Phung, 1996; De, 2004). Meskipun belum
diperiksa, isolat bakteri B. megaterium yang digunakan dalam penelitian ini
memiliki gen tersebut yang menyebabkannya resisten terhadap Hg.
Proses atau mekanisme absorbsi logam oleh bakteri terjadi melalui proses
passive uptake dan active uptake. Pada semua perlakuan penurunan konsentrasi
Hg dalam media sangat tinggi, mencapai 98,43% - 99,58 %. Tingginya efisiensi
biosorpsi tersebut dapat disebabkan oleh adanya kombinasi proses passive uptake
dan active uptake. Mekanisme ini secara simultan terjadi sejalan dengan konsumsi
106
ion logam untuk pertumbuhan (metabolisme) mikroorganisme dan akumulasi
intraselular ion logam tersebut (Nakajama dan Sakaguchi, 1998; Cossich et al.,
2002).
Kemampuan bakteri B. megaterium sebagai penyerap logam berat di
perairan didukung oleh hasil penelitian lain. Cheung dan Dong-Gu (2005)
mengisolasi bakteri B. megaterium strain TKW3 dari sedimen permukaan air laut
yang terkontaminasi berbagai jenis logam berat. B. megaterium strain TKW3
dapat mereduksi logam berat seperti Cr dan resisten terhadap logam krom (Cr),
selenium (Se) dan arsen (As) secara in vitro.
Pada penelitian ini ditemukan adanya kemampuan media (bahan organik)
mengikat senyawa logam Hg. Hal ini menyebabkan konsentrasi logam Hg yang
dimasukkan ke dalam media uji menjadi menurun, sehingga konsentrasi Hg pada
media kontrol yang semula mengandung Hg 10 mg/L menjadi 1,0855 mg/L,
media kontrol Hg 15 mg/L menjadi 1,1044 mg/L dan media kontrol Hg 20 mg/L
menjadi 1,1265 mg/L (Lampiran 5.2).
Bahan organik maupun anorganik diketahui mempunyai kemampuan
untuk mengikat atau bereaksi dengan berbagai jenis logam. Menurut Buffle dan
Stumm (1994) dalam Buffle dan De Vitre (1994), senyawa organik di perairan,
seperti polisakarida, protein dan humat, mampu mengabsorp ion-ion logam, dan
proses penyerapannya dapat melalui reaksi redoks atau reaksi pengikatan
membentuk senyawa kompleks organik–logam, namun reaksi penyerapan
terhadap logam tersebut sangat bervariasi dan dipengaruhi oleh kondisi pH
lingkungannya.
107
Logam Hg merupakan trace element di alam yang dapat berikatan dengan
dengan senyawa S-organik atau N-organik pada konsentrasi tertentu (Sigg, 1994
dalam Buffle dan De Vitre, 1994). Menurut Zumstein dan Buffle (1989), logam
Hg termasuk toxic metal group III yang apabila terdapat di kolom air mempunyai
kecenderungan yang kuat untuk berikatan dengan senyawa protein dan menjadi
partikel yang mengendap.
Setelah media ditambahkan bakteri dan diinkubasi selama 24 jam, terlihat
isolat bakteri B. megaterium mampu menurunkan konsentrasi Hg dalam media
(yang konsentrasi Hg-nya telah menurun karena adanya pengikatan oleh bahan
organik dalam media) dengan sangat baik, yaitu mencapai lebih dari 98% (98,43-
99,58%). Hasil analisa tersebut menunjukkan bahwa bakteri isolat B. megaterium
yang merupakan bakteri indigenous asal Hilir Sungai Cisadane mempunyai
kemampuan menyerap logam Hg dan beradaptasi terhadap kondisi lingkungan
tercemar logam Hg.
Hal ini didukung oleh penelitian yang dilakukan Gadd (1992) yang
menyatakan bahwa bakteri B. megaterium merupakan salah satu dari bakteri
resisten merkuri dan mempunyai enzim mercury reductase (Mer A) yang dapat
mereduksi Hg2+ menjadi Hg0, yang dikode oleh gen Mer eperon, yaitu gen yang
mengkode kemampuan resisten terhadap logam Hg (Silver dan Phung, 1996; De
2004). Selain itu Rogers et al., (1980) dalam Bachofen (1994) menyatakan
bahwa, membran sel B. megaterium (bakteri Gram positif) mempunyai komposisi
kimia protein 58 – 75%, lipid 20 – 28 %, heksosa 0,2 – 8,0 % dan asam ribo
nukleat 1,2 – 5,1 %. Hal ini diduga yang menyebabkan bakteri B. megaterium
mampu menyerap logam Hg.
108
Gaudy dan Gaudy (1981) menyatakan bakteri yang telah lama hidup di
lingkungan tercemar logam berat, maka bakteri tersebut akan mampu beradaptasi
terhadap cemaran logam, bahkan bakteri menjadi resisten terhadap logam
tersebut. Selain itu penelitian ini didasari oleh hasil percobaan yang telah
dilakukan sebelumnya (Zarkasyi, 2007) di mana isolat bakteri B. megaterium hasil
isolasi dari hilir Sungai Cisadane mempunyai daya adaptasi yang relatif tinggi dan
daya resistensi karena mampu hidup atau berkembang pada media yang
mengandung logam Hg sampai konsentrasi 10 mg/L.
Hasil uji statistik menunjukkan bahwa ketiga perlakuan tidak berbeda
nyata (Lampiran 6.2). Hal ini berarti efisiensi kemampuan B. megaterium
menyerap logam Hg pada konsentrasi 10 mg/L, 15 mg/L dan 20 mg/L dalam
media tidak berbeda (α = 0,05). Hasil uji statistik yang tidak berbeda nyata
tersebut menunjukkan bahwa isolat bakteri B. megaterium memiliki kemampuan
menyerap Hg dalam media yang mengandung konsentrasi Hg sampai 20 mg/L,
meskipun penyerapan dipengaruhi oleh adanya bahan-bahan organik dalam media
pertumbuhannya. Tingginya biosorpsi hingga lebih dari 98% juga menunjukkan
potensi resistensi dan kemampuan biosorpsi logam Hg oleh bakteri B. megaterium
dalam media pertumbuhan yang mengandung Hg lebih dari 20 mg/L.
109
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5. 1. Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil berdasarkan hasil penelitian ini adalah :
1. Inokulum untuk perlakuan digunakan kultur yang berumur 8 jam, yaitu
kultur yang sedang memasuki fase logaritmik pertumbuhannya dengan
kecepatan pertumbuhan tertinggi sampai jam ke-12 (µ= 3,102 / jam).
2. Isolat B. megaterium memiliki kemampuan menyerap logam Hg dalam
semua media perlakuan, yaitu pada konsentrasi Hg 10, 15 dan 20 mg/L
dengan efisiensi berturut-turut sebesar 99,58, 99,13 dan 99,58%.
Tingginya biosorpsi (>98%) menunjukkan potensi biosorpsi logam Hg
isolat ini dalam media dengan konsentrasi Hg lebih dari 20 mg/L.
5. 2. Saran
1. Penelitian ini masih perlu dikaji lebih mendalam sehingga perlu
dilanjutkan dengan perlakuan konsentrasi logam Hg yang lebih tinggi (>
20 mg/L) agar diketahui batas kemampuan biosorpsinya, sebagai upaya
untuk mendapatkan isolat bakteri yang terseleksi dan unggul untuk agen
110
bioremoval logam berat, khususnya untuk mengembangkan instalasi
pengolah limbah pada perairan tercemar logam.
2. Pengujian biosorpsi dapat dicoba menggunakan media yang minim bahan
organik sehingga dapat diketahui kemampuan biosorpsi sebenarnya oleh
isolat dalam keadaan tanpa atau minim penyerapan oleh bahan organik.
111
DAFTAR PUSTAKA Ahalya, N., T.V., Ramachandra. and R.D., Kanamadi. 2004. Biosorption of Heavy
Metals. Centre for Ecological Sciences. Indian Institute of Science. Bangalore, India.
Asmara, W. 1996. Bioakumulasi Metal Berat pada Mikroorganisme. In
Symposium and Workshop Heavy Metal Bioaccumulation. IUC Biotechnology, Gadjah Mada University, Yogyakarta.
Atlas, R. M. and R. Bartha. 1993. Microbial Ecology. Fundamentals and
Applications. 3 rd (Ed.). The Benjamin and Cummings Publishing Co. Inc, Redwood. 563 pp.
ATSDR (Agency for Toxic Substances and Disease Registry). 1999.
http://www.atsdr.cdc.gov. 27 Desember 2007. pkl. 19.40 WIB. Bachofen, R. 1994. Cell Structure and Metabolism, and its Relation with the
Environment. In Chemical and Biological Regulation of Aquatic Systems. J, Buffle. De Vitre.R.R. Lewis Publishers, Tokyo. p 231-233.
Badjoeri, M. 2007. Hasil Identifikasi Bakteri Isolat AS1.3a. Pusat Penelitian
Limnologi-LIPI Cibinong, Bogor. belum dipublikasikan. Badjoeri, M, S. Larashati, M.S. Syawal, Awalina, Sugiarti dan V. Indarwati. 2006.
Kajian Potensi Bakteri Indigenous Sebagai Agen Bioremoval Senyawa Logam Pada Sistem Perairan Sungai Cisadane. Laporan Hasil Penelitian. Pusat Penelitian Limnologi-LIPI, Cibinong, Bogor.
Bourquin, A. W. 1990. Bioremediation of Hadzarous Waste Biofutur. p 24 – 35. BPPT. 2005. Air Bersih Bebas Bakteri dan Zat Kimia. Badan Pengkajian dan
Penerapan Teknologi (BPPT). http://www.bppt.go.id/. 24 Juni 2007. pkl. 20.15 WIB.
Brock, T.D and M.T. Mandigan. 1991. Biology of Microorganism (6th Ed).
Prentice-Hall International Inc, New Jersey. Budiono, A. 2002. Pengaruh Pencemaran Merkuri Terhadap Biota Air. Makalah
Pengantar Falsafah Sains. Program Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor, Bogor.
112
Buffle, J. and W. Stumm. 1994. General Chemistry of Aquatic Systems. In Chemical and Biological Regulation of Aquatic Systems. J, Buffle. De Vitre.R.R. Lewis Publishers, Tokyo. p 1-10.
Cappucino, J.G and Sherman, N. 1996. Microbiology : A Laboratory Manual.
Fourth Edition. The Benjamin and Cumming Publishing Company Inc, California.
Cheung, K.H. and Ji-Dong Gu. 2005. Chromate Reduction by Bacillus
megaterium TKW 3 Isolated From Marine Sediments. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 21 (3) : 213-219.
Cossich, E. S., C.R.G. Tavares and T.M.K. Ravagnani. 2002. Biosorption of
chromium(III) by Sargassum sp. Biomass. 5 (2). Csuros, M. and Csuros, C. 2002 Cold Vapour AAS for Solid and Semi Solids. In
Environmental Sampling and Analysis for Metals. Lewis Publishers, Tokyo. p 149.
De, Jaysankar. 2004. Mercury-resistant Marine Bacteria and Their Role in
Bioremediation of Certain Toxicants. Thesis. National Institute of Oceanography Goa University, India.
Djarismawati. 1991. Tinjauan Penelitian Kadar Logam Berat pada Sungai di DKI
Jakarta. Cermin Dunia Kedokteran. 70: 5-9. Djuangsih, N., A.K. Benito, H. Salim. 1982. Aspek Toksikologi Lingkungan,
Laporan Analisis Dampak Lingkungan. Lembaga Ekologi Universitas Padjadjaran, Bandung.
Evanko, C. R., and Dzombak D. A. 1997. Remediation of Metals-Contaminated Soil and Groundwater. GWRTAC. http://www.gwrtac.org. 14 Desember 2007. Pkl. 19.07 WIB.
Fardiaz, S. 1988. Fisiologi Fermentasi. Pusat Antar Universitas IPB. Bogor. p 23-
24. Gadd, G. M. 1992. Metal Tolerance. In Microbial Control Pollution. Fry, J. C.,
Gadd, G. M., Herbert, R. A., Jones, R. W. and Watson-Craik, I. A. (Eds). Society for General Microbiology Symposium Cambridge University Press, UK.
Gaudy, A. F. and E. T. Gaudy. 1981. Microbiology for Environmental Scientist
and Engineers. International Student Edition, McGraw-Hill International Book Company, Auckland. p 176-195.
Gavrilescu, M. 2004. Removal of Heavy Metals from the Environment by
Biosorption. Technical Engineering in Life Sciences. 4 (3) : 219-232.
113
Gomez, K. A. and Gomez, A. A. 1984. Statistical Procedures for Agricultural Research. John Willey & Sons Inc. New York.
Hancock, J. C. 1996. Mechanism of Passive Sorption of Heavy Metal by Biomassa and Biologycal Product. dalam Symposium and Workshop an Heavy Metal Bioaccumulation. Prosiding IUC Biotehnology UGM. Yogyakarta.
Holt, G. J., N. R. Krieg., P. H. A. Snealth, J. T. Staley, S. T. Williams. 1994. Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology (9th. Ed.). Williams and Wilkins. Baltimore. p 559 – 561.
Hutagalung, H. P. 1991. Pencemaran Laut oleh Logam Berat dalam Status
Pencemaran Laut di Indonesia dan Teknik Pemantauan. Pusat Penelitian dan Pengembangan Oseanologi-LIPI, Jakarta.
Joshi, N. 2003. Biosorption of Heavy Metals. Thesis. Department of
Biotechnology and Environmental Sciences. Thapar Institute of Engineering Technology. Patiala. http://www.dspace.tiet.ac.in:bitstream/123456789/280/1/91860.pdf. 27 Desember 2007. pkl. 21.35 WIB.
Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 51 tahun 1995 Standar Baku Mutu
Limbah Cair. Lampiran C. Klaassen, C. D. and J. B. Watkins III. 2003. Absorption, Distribution, and
Excretion of Toxicants. Essentials of Toxicology. Madigan, M. and Martinko, J. 2005. Brock Biology of Microorganisms (11th Ed),
Prentice Hall. Manahan, S.E. 1977. Environmental Chemistry (2nd Ed.). Williand Press. Boston. Muis, A. 2006. Biomass Production and Formulation of Bacillus subtilis for
Biological Control. Indonesian Journal of Agricultural Science. 7 (21) : 51-56.
Nakajama A., and Sakaguchi T. 1998. Advances in Biosorpstion of Heavy-
Metals. Trends in Biotechnology. 16 : 291-300. Natural and Accelerated Bioremediation Research (NABIR) Program. 2003.
Office of Biological and Environmental Research, Office of Science, U.S. Department of Energy. What is Bioremediation. 9 pp.
Nofiani, R. dan Gusrizal. 2004. Bakteri Resisten Sempit dari Daerah Bekas
Penambangan Emas Tanpa Izin (PETI) Mandor, Kalimantan Barat. Jurnal Natur Indonesia. 6(2) : 67-64.
114
Nordberg, J.F. 1986. Factor Influencing Effect and Doses Respons Relation of Metal. dalam Vouck. 1986. General Chemistry of Metal. Elsivier. New York.
Nugroho. 2001. Ekologi Mikroba pada Tanah Terkontaminasi Logam. Institut Pertanian Bogor, Bogor. pp 13.
Pelczar, Jr. M.J. dan E.C.S. Chan. 1986. Dasar-Dasar Mikrobiologi, alih bahasa
Ratna SH, dkk. Penerbit UI Press, Jakarta. Peraturan Pemerintah RI No.82. 2001 Tentang Pengelolaan Kualitas Air dan
Pengendalian Pencemaran Air. Tambahan Lembaran Negara Republik Indonesia No. 4161. http://www.ditjenphka.go.id. pdf. 14 Desember 2007. pkl. 19.37 WIB.
Pratisto, A. 2004. Cara Mudah Mengatasi Masalah Statistik dan Rancangan
Percobaan dengan SPSS 12. PT Elex Media Komputindo. Jakarta. Putra, S. E., dan Putra, J. A. 2005. Bioremediasi, Metode Alternatif untuk
Menanggulangi Pencemaran Logam Berat. http://www.chem-is-try-org. 27 Juni 2007. pkl. 19.40 WIB.
Rai, L.L., J.P. Gaur and H.D. Kumar, 1981. Phyciology and Heavy Metal
Pollution. In Biological Review of The Phycology Society. Cambridge University Press London.
Satchanska. G, E.N. Pentcheva, R. Atanasova., V. Groudeva, R.Trifonova and E. Golovinsky. 2005. Microbial Diversity in Heavy-Metal Polluted Waters. Environmental Biotechnolgy. 19 (3) : 61-67.
Setyorini, D. 2003. Mewaspadai Bahaya Merkuri di Sumber Air Kita. Ecological
Observation And Wetlands Conservation. Gresik. Sigg, L. 1994. Regulation of Trace Elements in Lakes: The Role of
Sedimentation. In Chemical and Biological Regulation of Aquatic Systems. J, Buffle. De Vitre.R.R. Lewis Publishers, Tokyo. p 176-180.
Silver, S. and Phung, L.T. 1996. Bacterial Heavy Metal Resistance: new surprises.
Annual. Rev. Mirobiol. 50: 753-789. Smith, E.,Wolters, A. and Elsas, J.D.V. 1998. Self Transmissible Mercury
Resistance Plasmids with Gene Mobilizing Capacity in Soil Bactery Populations: Influence of Wheat Roots and Mercury Addition. Appl. Environment. Microbiol. 64 : 1210-1219.
SNI (Standar Nasional Indonesia). 2003. M-31-90 dalam Draft Final TKSDA.
Metoda Analisis dan Acuan untuk Pemantauan Kualitas Air Limbah. p 8.
115
Suhendrayatna. 2001. Bioremoval Logam Berat dengan Menggunakan Mikroorganisme : Suatu Kajian Kepustakaan. Institute for Science and Technology Studies (ISTECS). Japan. http://www.mail-archive.com. 17 Maret 2007. pkl. 16.07 WIB.
Sulaksono, H., O. Komala dan I. M. Sudiana. 2002. Isolasi Bakteri Selulolitik
Aerobik dan Karakteristik Enzimnya dari Tanah Gunung Botol, Kawasan Taman Nasional Gunung Halimun. Ekologia. 2 (2) : 33-41.
Sutamihardja, R. T. M., Adnan, K. dan Sanusi. 1982. Perairan Teluk Jakarta
Ditinjau dari Tingkat Pencemarannya. Fakultas Pascasarjana, Jurusan PSL. IPB, Bogor.
Syawal dan Yustiawati. 2004. Kajian Pencemaran Merkuri Akibat Pengolahan
Biji Emas di Sungai Cikaniki, Sub Das Cisadane, Bogor. Laporan Hasil Penelitian. Pusat Penelitian Limnologi LIPI Cibinong, Bogor.
Turnbull, P.C.B. 1996. Bacillus. In Barron's Medical Microbiology (Baron S et al,
Eds.), 4th ed., Univ. of Texas Medical Branch. USGS (United States Geological Survey). 1995. Mercury Contamination of
Aquatic Ecosystems. Fact Sheet FS-216-95. Vouck. 1986. General Chemistry of Metal. Handbook on the Toxicology of Metal.
Elsivier. New York. Volk, A. Wesley. dan M.F. Wheeler. 1986. Mikrobiologi Dasar. Edisi Kelima,
Jilid 2 alih bahasa Soenartono A. Penerbit Erlangga, Jakarta. Wagner-Dobler, I, H.V. Canstein, Y. Li, K. N. Timmis, and W.D. Deckwer. 2000.
Removal of Mercury from Chemical Wastewater by Microorganisms in Technical Scale. Environmental Science. 34.
Wardoyo, S. T. H, 1981. Analisa Dampak Suatu Proyek Terhadap Kualitas Air.
Training ANDAL PPLH-UNDP-PUSDI. PSL, IPB. Bogor. 30 pp. Wild, A. 1995. Soils and The Environment : An Introduction. Cambridge
University Press. Cambridge, Great Britain. Wong, P.K., K.C. Lam, C.M. So. 1993. Removal and Recovery of Cu(II) from
Industrial Effluent by Immobilization Cells of Pseudomonas putida II-11. Appl. Microbiol. Biotech. 39 : 127-131.
Zarkasyi, H. 2007. Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Resisten Ion Logam Hg dan
Pb yang Berasal Dari Air di Hilir Sungai Cisadane yang Tercemar. Laporan PKL. Program Studi Biologi, FST, UIN Syarif Hidayatullah, Jakarta.
116
Zumstein, J. and J. Buffle. 1989. Circulation of Pedogenic and Aquagenic Organic Matter in Eutrophic Lake. Water Res. 123 : 219-239.
117
Lampiran 1. Disain Penelitian
Efisiensi Penyerapan oleh Bakteri yang dibandingkan dengan kontrol
Analisa secara kuantitatif penurunan konsentrasi Hg pada
t 24
Uji penurunan konsentrasi logam Hg (10,15 dan 20 mg/L) dan
kontrol perlakuan dengan AAS
Isolat B. megaterium
Peremajaan isolat
Pengamatan pola tumbuh bakteri pada t0, t4, t8, t12, t16, t20, t24
Analisa Data
Pengukuran OD Penghitungan cfu/ml
Korelasi OD dengan cfu/ml
Pola Pertumbuhan Bakteri
Penghitungan cfu/ml
Diketahui kecepatan pertumbuhan sel tertinggi (µ) untuk inkubasi bakteri pada
uji berikutnya
118
Data penurunan konsentrasi logam Hg [Hg]t0 – [Hg]t24
Isolat diinkubasi sampai umur terbaik yang diperoleh dari pola pertumbuhan
Dilakukan uji penurunan konsentrasi logam Hg dalam medium NB dengan perlakuan masing-masing 10,15
dan 20 mg/L selama 24 jam (0 dan 24) berikut kontrol masing-masing perlakuan
Analisa konsentrasi logam Hg dalam larutan kultur t : 24
dengan AAS
Pengukuran OD (Optical Density) dengan spektrofotometer λ 600
nm
Analisa populasi bakteri dengan TPC (Total Plate Count), triplo, T ruang, inkubasi selama 24 jam
Pola pertumbuhan bakteri dalam media NB
Media NB
Lampiran 2. Bagan Kerja Pembuatan Pola Tumbuh dan Pengujian Kemampuan Bakteri Menurunkan Konsentrasi Logam Hg
t0 t4 t8 t12 t16 t20 t24
119
Lampiran 3. Data Populasi bakteri, Kerapatan Optik (OD 600 nm) Pada Pengamatan Pola tumbuh B. megaterium selama 24 jam
Lama Inkubasi (Jam) Populasi Bakteri (cfu/mlx107) OD (λ 600 nm)
0 0,215 0,11
4 2,79 0,43
8 2,87 0,77
12 173 1,07
16 23,1 0,95
20 2,38 0,87
24 2,35 0,81
120
Lampiran 4. Tahap Digest Sampel dan Pengukuran Instrumental dengan Hiranuma HG310 Mercury Analyzer.
- Working standards solution
- Control solution - Laboratory Reagents
Blank
+ 0,5 ml H2SO4 pekat + 0,3 ml HNO3 pekat Mixing
+ 1,5 ml KMnO4 5% di diamkan 10 menit
+ 1,5 ml KperSulfat 5%
Autoklaf selama 30 menit
- Dinginkan - + 0,2 ml Hidroksilamin klorida
10% (reduksi MnO4) - Didiamkan 10 detik - Tepatkan 25 ml
- Reduksi dengan SnCl2 10% - Pemograman instrumen
AAS Hiranuma HG 310 - Baca konsentrasi dengan
instrumen
121
Lampiran 5. Hasil Analisa Logam dengan AAS Hiranuma Hg 310 Mercury Analyzer
5.1. Perlakuan sample code absorbance constr. corrected
conc. corrected
conc. corrected
conc.
ng/L ng/L(1) ng/L(2) ng/L(3) µg/L mg/L Kontrol 1 0,02914 -0,7778 -0,0030 -0,0041 -4,1107 0,00 0,0000
10A 3,60599 1,7689 2,5437 3,4339 3.433,9438 3,43 0,003410B 5,10767 2,8381 3,6129 4,8774 4.877,3528 4,88 0,004910C 5,53992 3,1459 3,9206 5,2928 5.292,8298 5,29 0,0053 15A 8,89336 5,5335 6,3083 8,5161 8.516,1435 8,52 0,008515B 11,43915 7,3461 8,1208 10,9631 10.963,1470 10,96 0,011015C 9,61022 6,0439 6,8187 9,2052 9.205,1865 9,21 0,0092 20A 18,93057 12,6800 13,4547 18,1639 18.163,8711 18,16 0,018220B 16,70176 11,0931 11,8678 16,0215 16.021,5475 16,02 0,016020C 19,56848 13,1342 13,9089 18,7770 18.777,0278 18,78 0,0188 LFB 23,28761 15,7822 true value 16
% recovery 98,6
LFB Laboratory Fortified Blank 16 ng/L
5.2. Kontrol ( Media NB yang ditambahkan Logam masing-masing perlakuan).
Nama sampel mg Hg/L
Media NB +10 mg/L, 24 jam 1,0855
Media NB +15 mg/L, 24 jam 1,1044
Media NB +20 mg/L, 24 jam 1,1265
122
Lampiran 6. Hasil Pengolahan dengan SPSS 11.5 6.1. Tabel Deskriptif Perlakuan
6.1a. Penyerapan oleh Bakteri
Perlakuan N Rata-rata Standar deviasi Standar error Rata-rata pada taraf kepercayaan 95% Minimum Maksimum
Batas Bawah Batas Atas
10 mg/L 3 99,5800 0,00000 0,00000 99,5800 99,5800 99,58 99,58
15 mg/L 3 98,8200 0,00000 0,00000 98,8200 98,8200 98,82 98,82
20 mg/L 3 98,4300 0,00000 0,00000 98,4300 98,4300 98,43 98,43
Total 9 98,9433 0,50648 0,16883 98,5540 99,3327 98,43 99,58
6.1b. Penyerapan di Media
N Rata-rata Standar deviasi Standar error Rata-rata pada taraf kepercayaan 95% Minimum Maksimum
Batas Bawah Batas Atas
10 mg/L 2 89,1400 0,00000 0,00000 89,1400 89,1400 89,14 89,14
15 mg/L 2 88,9600 0,00000 0,00000 88,9600 88,9600 88,96 88,96
20 mg/L 2 88,7300 0,00000 0,00000 88,7300 88,7300 88,73 88,73
Total 6 88,9433 0,18381 0,07504 88,7504 89,1362 88,73 89,14
123
6.2. Tabel Hasil Analisis Sidik Ragam (One Way Anova)
Jumlah Kuadrat db Rata-rata
Kuadrat F Sig.
Perlakuan 2,052 2 1,026 0,00 0,00
Ulangan Galat 0,000 6 0,000
Total 2,052 8 H0 = Tidak ada perbedaan yang nyata pada efisiensi biosorpsi di antara keempat
perlakuan yang diberikan
H1 = Ada perbedaan yang nyata pada efisiensi biosorpsi di antara keempat
perlakuan yang diberikan
Pada tabel tampak nilai probabilitas (sig) < 0,05 maka H0 diterima atau
tidak ada perbedaan yang nyata pada efisiensi biosorpsi di antara keempat
perlakuan yang diberikan tidak menunjukkan perbedaan yang nyata.
6.2a. Hasil Pengolahan data korelasi, cfu/ml, OD dan jam (jam ke 0 - jam ke 12)
CFU OD JAM
CFU Pearson Correlation 1 0,770 0,783
Sig. (2-tailed) 0,00 0,230 0,217
N 4 4 4
OD Pearson Correlation 0,770 1 1,000
Sig. (2-tailed) 0,230 0,00 ,000
N 4 4 4
JAM Pearson Correlation 0,783 1,000 1
Sig. (2-tailed) 0,217 ,000 0,00
N 4 4 4 ** Correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed).
124
6.2b. Hasil Pengolahan data korelasi, cfu/ml, OD dan jam (jam ke 0 - jam ke 24)
CFU OD JAM
CFU Pearson Correlation 1 0,521 0,031
Sig. (2-tailed) 0,00 0,230 0,947 N 7 7 7
OD Pearson Correlation 0,521 1 0,735
Sig. (2-tailed) 0,230 0,00 0,060 N 7 7 7
JAM Pearson Correlation 0,031 0,735 1
Sig. (2-tailed) 0,947 0,060 0,00 N 7 7 7
Ket : CFU/ml (Colony Forming Unit) = Jumlah sel bakteri pembentuk suatu koloni per ml. OD (Optical Density) = Kerapatan optik suatu partikel yang diukur dengan alat spektrofotometri
dan dengan nilai panjang gelombang yang ditentukan.
125
Lampiran 7. Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air
No Parameter Satuan Baku Mutu
Kelas II 1. Temperatur 0 C deviasi 3 Deviasi temperatur dari keadaan alamianya 2. Residu terlarut mg/L 1000 3. Residu tersuspensi mg/L 50 4. pH 6 - 9 5. BOD mg/L 3 6. COD mg/L 25 7. DO mg/L 4 8. PO4
-3 sebagai P mg/L 0.2 9 NO3 sebagai N mg/L 10 10. NH3-N mg/L - 11. NH2-N mg/L - 12. Arsen mg/L 1 13. Kobalt mg/L 0.2 14. Barium mg/L - 15. Kadmium mg/L 0.01 16. Khrom (VI) mg/L 0.05 17. Tembaga mg/L 0.02 18. Besi mg/L - 19. Timbal mg/L 0.03 20. Mangan mg/L - 21. Merkuri mg/L 0.002 22. Seng mg/L 0.05 23. Khlorida mg/L - 24. Sianida mg/L 0.02 25. Flourida mg/L 1.5 26. Sulfat mg/L - 27. Khlorida bebas mg/L 0.03 28. S sebagai H2S mg/L 0.002 29. Fecal coliform Jml/100 ml 1000 30.Total coliform Jml/100 ml 5000 31. Gross-A Bq/L 0.1 32. Gross-B Bq/L 1 33. Minyak dan Lemak ug/L 1000 34. Deterjen sebagai MBAS ug/L 200 35. Fenol ug/L 1 36. BHC ug/L 210 37. Aldrin/Dieldrin ug/L - 38. Chlordane ug/L - 39. DDT ug/L 2 40. Heptachlor dan Heptachlor epoxide ug/L - 41. Lindane ug/L - 42. Methoxychlor ug/L - 43. Endrin ug/L 4 44 Toxaphan ug/L - Keterangan: mg = milligram ug = mikrogram ml = milliliter L = liter Bq = Bequerel MBAS = Methylen Blue Aktive Substance ABAM = Air Baku untuk Air Minum Logam berat merupakan logam terlarut Nilai diatas merupakan nilai maksimum kecuali untuk pH dan DO Bagi pH merupakan nilai rentang yang tidak boleh kurang atau lebih dari nilai yang tercantum Nilai DO merupakan nilai minimum Tanda ≤ adalah lebih kecil atau sama dengan Tanda ≥ adalah lebih besar atau sama dengan
126
