Kategori Kimia LogamBioremoval, Metode Alternatif Untuk Menanggulangi Pencemaran Logam BeratOleh Sinly Evan Putra dan Johan Angga PutraAsisten II Sekjend dan Kepala Staf Infokom BPP IKHMI

Mungkin istilah logam berat sudah tak asing bagi para kimiawan. Dari nomor atom sampai efek fisiologis telah secara rinci dibahas dalam buku-buku kimia terutama kimia anorganik dan kimia lingkungan. Tapi tak demikian dengan orang awam. Mungkin istilah logam berat masih terasa asing di telinga mereka dan didefinisikan secara sederhana saja yaitu logam yang berat (dalam artian ditimbang) seperti besi, baja, aluminium dan tembaga. Terlepas dari definisi di atas, biasanya dalam literatur kimia istilah “logam berat” digunakan untuk memerikan logam-logam yang

memiliki sifat toksisitas (racun) pada makhluk hidup.

Menurut Vouk (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 ini dapat dibagi dalam dua jenis. Jenis pertama adalah logam berat esensial, di mana keberadaannya dalam jumlah tertentu sangat dibutuhkan oleh organisme hidup, namun dalam jumlah yang berlebihan dapat menimbulkan efek racun. Contoh logam berat ini adalah Zn, Cu, Fe, Co, Mn dan lain sebagainya. Sedangkan jenis kedua adalah logam berat tidak esensial atau beracun, di mana keberadaannya dalam tubuh masih belum diketahui manfaatnya atau bahkan dapat bersifat racun, seperti Hg, Cd, Pb, Cr dan lain-lain. Logam berat ini dapat menimbulkan efek kesehatan bagi manusia tergantung pada bagian mana logam berat tersebut terikat dalam tubuh. Daya racun yang dimiliki akan bekerja sebagai penghalang kerja enzim, sehingga proses metabolisme tubuh terputus. Lebih jauh lagi, logam berat ini akan bertindak sebagai penyebab alergi, mutagen, teratogen atau karsinogen bagi manusia. Jalur masuknya adalah melalui kulit, pernapasan dan pencernaan.

Menurut Nordberg., et.al (1986) logam berat jika sudah terserap ke dalam tubuh maka tidak dapat dihancurkan tetapi akan tetap tinggal di dalamnya hingga nantinya dibuang melalui proses ekskresi. Hal serupa juga terjadi apabila suatu lingkungan terutama di perairan telah terkontaminasi (tercemar) logam berat maka proses pembersihannya akan sulit sekali dilakukan. Kontaminasi logam berat ini dapat berasal dari faktor alam seperti kegiatan gunung berapi dan kebakaran hutan atau faktor manusia seperti pembakaran minyak bumi, pertambangan, peleburan, proses industri, kegiatan pertanian, peternakan dan kehutanan, serta limbah buangan termasuk sampah rumah tangga.

Menyadari ancaman yang begitu besar dari pencemaran logam berat, maka berbagai metode alternatif telah banyak digunakan seperti

dengan cara mengurangi konsentrasi logam berat yang akan dibuang ke perairan, tetapi dalam jangka waktu yang lama, perlakuan tersebut dapat merusak lingkungan akibat dari akumulasi logam berat yang tidak sebanding dengan masa “recovery (perbaikan)” dari lingkungan itu sendiri. Teknik yang lebih baik dari teknik di atas adalah penetralan logam berat yang aktif menjadi senyawa yang kurang aktif dengan menambahkan senyawa-senyawa tertentu, kemudian dilepas ke lingkungan perairan, namun pembuangan logam berat non-aktif juga menjadi masalah karena dapat dengan mudah mengalami degradasi oleh lingkungan menjadi senyawa yang dapat mencemari lingkungan. Cara lain adalah reverse osmosis, elektrodialisis, ultrafiltrasi dan resin penukar ion.

Reverse osmosis adalah proses pemisahan logam berat oleh membran semipermeabel dengan menggunakan perbedaan tekanan luar dengan tekanan osmotik dari limbah, kerugian sistem ini adalah biaya yang mahal sehingga sulit terjangkau oleh industri di Indonesia. Teknik elektrodialisis menggunakan membran ion selektif permeabel berdasarkan perbedaan potensial antara 2 elektroda yang menyebabkan perpindahan kation dan anion, juga menimbulkan kerugian yakni terbentuknya senyawa logam-hidroksi yang menutupi membran, sedangkan melalui ultrafiltrasi yaitu penyaringan dengan tekanan tinggi melalui membran berpori, juga merugikan karena menimbulkan banyak sludge (lumpur). Resin penukar ion berprinsip pada gaya elektrostatik di mana ion yang terdapat pada resin ditukar oleh ion logam dari limbah, kerugian metode ini adalah biaya yang besar dan menimbulkan ion yang ter-remove sebagian.

Menilik pada berbagai kelemahan metode di atas, maka dewasa ini para peneliti sedang menggalakkan pencarian metode alternatif lain. Salah satunya adalah pengunaan mikroorganisme untuk mengabsorpsi logam berat atau biasa disebut dengan bioremoval. Keuntungan penggunaan mikroorganisme sebagai bioremoval menurut Kratochvil dan Voleski (1998) adalah biaya yang rendah, efisiensi yang tinggi, biosorbennya dapat diregenerasi, tidak perlu nutrisi tambahan, kemampuannya dalam me-recovery logam dan sludge yang dihasilkan sangat minim. Dilihat dari keuntungannya itu, maka bioremoval lebih efektif dibanding dengan pertukaran ion dan reverse osmosis dalam kaitannya dengan sensitifitas kehadiran padatan terlarut (suspended solid), zat organik dan logam berat lainnya serta lebih baik dari proses pengendapan (precipitation) bila dikaitkan dengan kemampuan menstimulasikan perubahan pH dan konsentrasi logam beratnya.

Bioremoval dan Bioabsorpsi

Istilah bioabsorpsi tidak dapat dilepaskan dari istilah bioremoval karena bioabsorpsi merupakan bagian dari bioremoval. Bioremoval dapat diartikan sebagai terkonsentrasi dan terakumulasinya bahan penyebab polusi atau polutan dalam suatu perairan oleh material biologi, yang mana material biologi tersebut dapat me-recovery polutan sehingga dapat dibuang dan ramah terhadap lingkungan. Sedangkan berdasarkan kemampuannya untuk membentuk ikatan

antara logam berat dengan mikroorganisme maka bioabsorpsi merupakan kemampuan material biologi untuk mengakumulasikan logam berat melalui media metabolisme atau jalur psiko-kimia. Proses bioabsorpsi ini dapat terjadi karena adanya material biologi yang disebut biosorben dan adanya larutan yang mengandung logam berat (dengan afinitas yang tinggi) sehingga mudah terikat pada biosorben.

Beberapa jenis mikroorganisme yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bioabsorpsi terutama adalah dari golongan alga yakni alga dari divisi Phaeophyta, Rhodophyta dan Chlorophyta. Logam-logam yang dapat diabsorbsi/di-remove adalah logam berat beracun, logam esensial dan radionuklida.

Tabel. Perbandingan selektifitas mikroorganisme terhadap logam berat

MikrooganismeLogam berat yang di remove berdasarkan beberapa penelitian

Mucur mucedoRhizopus stoloniferAspergillus orizaePenecillium chrysogenumEcklonia radiata Saccharomyces cerevisie Chlorella vulgarisPhellinus badiusPinus radiataSargassum sp.Durvillea potatorumMyriophylium spicatumChiarella vulgarisGanoderma lucidumAspergillus nigerPseudomonas syringaeSolanum elaeagnifolium Phanerochaete chrysosporiumAbsidia sp.

CuCu,Cd,Zn,U,PbCuCuCu,Pb,Cd,CrCu,Pb,Cd,NiPb,AsPb,CdPb,CdCu,Cr,FeZnPb,Zn,CuCuCr,CuCr,CuHg,Zn,CdCu,Cr,Pb,Ni,ZnNi,Cu,PbPb,U,Cu

*) Dari pelbagai sumber

Mekanisme Proses Bioabsorpsi

Sebagian besar mekanisme pembersihan logam berat oleh mikrooganisme adalah proses pertukaran ion yang mirip pertukaran ion pada resin. Mekanisme pertukaran ion ini dapat dirumuskan sebagai:

A2+ + (B-biomassa) --> B2+ + (A-biomassa)

Mekanisme ini dapat dibagi atas 3 cara yakni berdasarkan

metabolisme sel (dibagi atas; proses yang bergantung pada metabolisme dan proses yang tidak bergantung pada metabolisme sel). Sedangkan jika berdasarkan posisi logam berat di-remove, dapat dibagi atas; akumulasi ekstraseluler (presipitasi), akumulasi intraseluler dan penyerapan oleh permukaan sel. Dan untuk mekanisme yang terakhir adalah berdasarkan cara pengambilan (absorbsi) logam berat.

Cara pengambilan (absorbsi) logam berat dapat dibagi dua yakni :

1. Passive uptake. Proses ini 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, thiol, hidroksi, fosfat, dan hidroksi-karboksil secara bolak balik dan cepat. Sebagai contoh adalah pada Sargassum sp. dan Eklonia sp. di mana Cr(6) mengalami reaksi reduksi pada pH rendah menjadi Cr(3) dan Cr(3) di-remove melalui proses pertukaran kation.

Gambar. Proses pasisive uptake Cr pada permukaan membran selSumber : Cossich., et.al (2002)

2. Aktif uptake. Mekanisme masuknya logam berat melewati membran sel sama dengan proses masuknya logam esensial melalui sistem transpor membran, hal ini disebabkan adanya kemiripan sifat antara logam berat dengan logam esensial dalam hal sifat fisika-kimia secara keseluruhan. Proses aktif uptake pada mikroorganisme dapat terjadi sejalan dengan konsumsi ion logam untuk pertumbuhan dan akumulasi intraselular ion logam.

Menghitung Jumlah Logam berat yang Teradsorpsi

Untuk mengetahui jumlah logam berat yang mengalami proses bioabsorpsi oleh mikroorganisme dapat dihitung dengan pendekatan konstanta Langmuir yaitu :

Q =

Q = miligram logam yang diakumulasi per gramCeq = besar konsentrasi logam pada larutanQmax = maksimum serapan spesifik dari biosorbenb = rasio bioabsorpsi

Perhitungan di atas berlaku pada pH konstan dan untuk bioabsorpsi 1 jenis logam saja.

Salah satu contoh penelitian yang mengunakan konstanta langmuir untuk menghitung jumlah logam berat yang teradsorpsi oleh mikroorganisme adalah penelitian oleh Voleski (2005), pada penelitiannya terhadap 3 jenis Sargassum untuk menyerap logam berat Cd, Cu dan Uranium (U) diperoleh data bahwa penyerapan Cd pada pH 4,5 adalah 87 mg Cd/g untuk Sargassum vulgare, 80 mg Cd/g untuk Sargassum fluitans dan 74 mg Cd/g untuk Sargassum filipendula. Sedangkan untuk penyerapan Cu pada Sargassum vulgare adalah 59 mg Cu/g, Sargassum filipendula 56 mg Cu/g, Sargassum fluitans 51 mg Cu/g dan untuk penyerapan Uranium oleh sargassum adalah > 500 mg U/g.

Penutup

Ulasan tentang bioremoval sebagaimana telah disajikan dalam tulisan ini mungkin hanya sebagian kecil dari cakupan penelitian dan bahasan ilmu tentang bioremoval. Tetapi setidaknya penulis berharap dapat membuka wacana tentang pentingnya pemanfaatan mikroorganisme di Indonesia.

Penggunaan mikroorganisme sebagai metode alternatif sangat baik diterapkan di Indonesia karena metode ini tidak memerlukan biaya yang tinggi dan alat yang canggih tetapi hanya memanfaatkan mikroorganisme selektif yang mampu me-recovery logam berat menjadi logam yang aman bagi lingkungan. Walaupun ada beratus jenis spesies mikroorganisme yang telah diidentifikasi, namun sangat sedikit diantaranya telah teridentifikasi sebagai mikroorganisme yang mempunyai daya tahan yang tinggi terhadap pengaruh toksisitas suatu ion logam berat. Pada beberapa kasus juga, sangat terbatas riset yang melakukan studi banding terhadap beberapa jenis mikroorganisme, di mana hasilnya selalu memiliki banyak perbedaan dalam efisiensi ikatan antara logam berat dengan spesies mikroorganisme. Bahkan perbedaan ini dapat terjadi pada strain dari spesies tunggal dengan kondisi psiko-kimia yang sama.

Menyadari bahwa metode ini belum sepenuhnya sempurna, maka diperlukan berbagai penelitian lebih lanjut untuk menunjang efektivitas metode bioremoval dalam menanggulangi pencemaran logam berat. Dalam perspektif pelestarian lingkungan, pencarian metode penanganan limbah yang efektif merupakan langkah awal yang seyogianya dilakukan di Indonesia. Dalam konteks ini, pengembangan metode bioremoval pantas diperhitungkan.

DAFTAR PUSTAKA

Cossich, E.S., C.R.G Tavares., T.M.K.Ravagnani., Biosorption of chromium(III) by Sargassum sp. Biomass. Universidad Catolica de Valparaiso. Chile, Vol. 5 No. 2, Issue of August 15, 2002.

Elankumaran R., Raj Mohan B., M. N. Madhyastha., Biosorption of Copper from Contaminated Water by Hydrilla verticillata Casp. and Salvinia sp.. Karnataka Regional Engineering College), 575 025 Surathkal. India, July 2003.

Gavrilescu, M., Removal of Heavy Metals from the Environment by Biosorption. Technical Engineering in Life Sciences. Univ. of Iasi, Romania, Vol 4 No 3, p 219-232, 2004.

Kratochvil, David., Volesky, Bohumil., 2005. Biosorption of Cu From Ferruginous Wastewater by Algal Biomass. Water Research journal. Mc Gill University, Canada.

Nakajama A., Sakaguchi T., Appl. Microbiol., 1986, 24, 59-64 Kratochvil, David. and Volesky, Bohumil. Advances in biosorption of heavy metals. Trends in Biotechnology, 1998, vol. 16, p. 291-300.

N, Ahalya., T.V., Ramachandra., R.D., Kanamadi.., 2004. Biosorption of Heavy Metals. Centre for Ecological Sciences, Indian Institute of Science, Bangalore, India.

Nordberg J. F., Parizek J., Pershagen G., and Gerhardsson L. 1986. Factor Influencing Effect and Dose-Respons Relationships of Metals. In: Freiberg L., Nordberg G.F., and Vouk V.B (Eds). Handbook on the Toxicology of Metals. Elsevier. New York

Putra, Johan Angga. 2005. Penanggulangan Pencemaran Logam Berat pada Perairan dengan Pendekatan Konsep Bioremoval. Karya Tulis Ilmiah. Universitas Lampung

St. Mihova., T.Godjevargova. 2001. Biosorption of Heavy Metals from Aqueous Solutions. University ”Prof. Dr. A. Zlatarov”, Bourgas 8010. ISSN 1311-8978.

Volesky, Bohumil., 2004. Biosorption. Biological and Environmental System group. Mc Gill University, Canada.

Volesky B, Holan ZR..,1995. Biosorption of Heavy Metals. Biotechnology Program. May-Jun;11(3):235-50.

Vouk V. 1986. General Chemistry of Metals. In: Freiberg L., Nordberg G.F., and Vouk V.B (Eds). Handbook on the Toxicology of Metals. Elsevier. New York

Bioremoval Logam Berat Dengan Menggunakan Microorganisme:Suatu Kajian Kepustakaan(Heavy Metal Bioremoval by Microorganisms: A Literature Study)Suhendrayatna

Institute for Science and Technology Studies(ISTECS)-Chapter JapanDepartment of Applied Chemistry and Chemical EngineeringFaculty of Engineering, Kagoshima University1-21-40 Korimoto, Kagoshima 890-0065, JapanAbstractTulisan ini memberikan kajian luas menyangkut bioremoval yang melibatkan berbagai jenismikroorganisme. Bioremoval didefinisikan sebagai terakumulasi dan terkonsentrasinya zat polusi(pollutant) dari suatu cairan oleh material biologi, selanjutnya melalui proses rekoveri material inidapat dibuang dan ramah terhadap lingkungan. Berbagai jenis mikroorganisme yang kapasitasnyasebagai material biologi diketahui dapat mengakumulasi logam berat dalam jumlah besar.Phenomena ini dapat digunakan sebagai dasar pengembangan proses bioremoval sehinggaberpotensial dan layak secara ekonomis diaplikasikan pada teknologi removal dan proses rekoveriion logam berat dari suatu cairan tercemar. Pemilihan yang terbaik dari beberapa variable danparameter fundamental dasar desain dan operasi sangat dibutuhkan untuk mendapatkan aplikasiterbaik bagi proses bioremoval dalam merekoveri logam berat. Dalam hal ini penggunaan prosesimmobilisasi mikroorganisme sangat layak dan menjanjikan beberapa kelebihan-kelebihan.Teknologi yang melibatkan mikroorganisme dalam mengatasi permasalahan lingkungan masihdalam pengembangan dan masih banyak pekerjaan yang dibutuhkan ke arah itu. Hanya penelitianpenelitiandan kajian-kajian yang berkesinambungan dapat menentukan proses terbaik untukmenjawab permasalahan ion logam berat di lingkungan.IntroduksiSejak kasus kecelakaan merkuri di Minamata Jepang tahun 1953 yang secara intensive dilaporkan,issue pencemaran logam berat meningkat sejalan dengan pengembangan berbagai penelitian yang mulaidiarahkan pada berbagai aplikasi teknologi untuk menangani polusi lingkungan yang disebabkan olehlogam berat. Kecemasan yang berlebihan terhadap hadirnya logam berat di lingkungan dikarenakan tingkatkeracunannya yang sangat tinggi dalam seluruh aspek kehidupan makhluk hidup. [1-3] USEPA (U.S.Environmental Agency) mendata ada 13 elemen logam berat yang merupakan elemen utama polusi yangberbahaya seperti dirangkumkan pada Tabel 1. [3] Beberapa ion logam berat, seperti arsenik, timbal,kadmium dan merkuri pada kenyataannya berbahaya bagi kesehatan manusia dan kelangsungan kehidupandi lingkungan. Walaupun pada konsentrasi yang sedemikian rendah efek ion logam berat dapatberpengaruh langsung hingga terakumulasi pada rantai makanan. Seperti halnya sumber-sumber polusilingkungan lainnya, logam berat tersebut dapat ditransfer dalam jangkauan yang sangat jauh di lingkungan,selanjutnya berpotensi mengganggu kehidupan biota lingkungan dan akhirnya berpengaruh terhadapkesehatan manusia walaupun dalam jangka waktu yang lama dan jauh dari sumber polusi utamanya.Secara umum diketahui bahwa logam berat merupakan elemen yang berbahaya di permukaan bumi.Table 1 menampilkan sumber utama logam berat yang ditemukan di lingkungan. Proses alam sepertiperubahan siklus alamiah mengakibatkan batuan-batuan dan gunung berapi memberikan kontribusi yangsangat besar ke lingkungan. Disamping itu pula masuknya logam berat ke lingkungan berasal dari sumbersumber

lainnya yang meliputi; pertambangan minyak, emas, dan batubara,pembangkit tenaga listrik,Disampaikan pada Seminar on-AirBioteknologi untuk Indonesia Abad 211-14 Februari 2001Sinergy Forum - PPI Tokyo Institute of Technology2peptisida, @keramik, peleburan logam, pabrik-pabrik pupuk dan kegiatan-kegiatan industri lainnya. Dibeberapa negara Asia, kontaminasi logam berat telah tersebar secara meluas seperti yang dilaporkan olehteam survey dari Asia Arsenic Network (AAN)[5]. Kontaminasi ini akan terus meningkat sejalan denganmeningkatnya usaha eksplotasi berbagai sumber alam di mana logam berat terkandung di dalamnya.Table 1 Daftar elemen pencemar utama dari logam berat dan sumbernya di alama

Elemen Sumber logam di alamAntimony Stibnite (Sb2S3), geothermal springs, mine drainage.Arsenic Metal arsenides and arsenates, sulfide ores (arsenopyrite), arsenite (HAsO2), vulcanic gases,geothermal springs.Beryllium Beryl (Be3Al2Si6O16), Phenacite (Be2SiO4).Cadmium Zinc carbonate and sulfide ores, copper carbonate and sulfide ores.Chromium Chromite (FeCr2O), chromic oxide (Cr2O3).Copper Free metal (Cu0), copper sulfide (CuS2), Chalcopyrite (CuFeS2), mine drainage.Lead Galena (PbS)Mercury Free mercury (Hg0), Cinnabar (HgS).Nickel Ferromagnesian minerals, ferrous sulfide ores, nickel oxide (NiO2), Pentladite [(Ni,Fe) 9S8],nickel hydroxide [Ni(OH)3].Selenium Free element (Se0), Ferroselite (FeSe2), uranium deposits, black shales, Chalcopyrite-Pantladite-Pyrrhotite deposits.Silver Free metal (Ag0), silver chloride (AgCl2), Argentide (AgS2), copper, lead, zinc ores.Thallium Copper, lead, silver residues.Zinc Zinc blende (ZnS), Willemite (ZnSiO4), Calamite (ZnCO3), mine drainagea modifikasi dari ref. [3]Berbasis pada wawasan kita terhadap resiko polusi lingkungan oleh ion logam berat, hal inimenyebabkan kita mau tidak mau harus memperbaiki kembali perhatian kita terhadap sistem pengolahanlimbah logam-logam berat tersebut. Salah satunya adalah proses pengolahan dengan menggunakanmikroorganisme dengan tujuan mengurangi tingkat keracunan elemen polusi terhadap lingkungan,pendekatan ini dapat mengacu pada proses bioremediasi. Saat ini, pengolahan secara biologis untukmengurangi ion logam berat dari air tercemar muncul sebagai teknologi alternatif yang berpotensi untukdikembangkan dibandingkan dengan proses kimia, seperti menambahkan zat kimia tertentu untuk prosespemisahan ion logam berat atau dengan resin penukar ion (exchange resins), dan beberapa methode lainnyaseperti penyerapan dengan menggunakan karbon aktif, electrodialysis dan reverse osmosis. Saat ini banyakhasil studi laboratorium dilaporkan secara detail pada berbagai tulisan ilmiah khususnya berkaitan denganevaluasi proses berbasis bioteknologi dalam cakupan tujuan bioremoval logam berat. Bioremovaldidefinisikan sebagai terakumulasi dan terkonsentrasinya zat polusi (pollutant) dari suatu cairan olehmaterial biologi, selanjutnya melalui proses rekoveri material ini dapat dibuang dan ramah terhadaplingkungan. Berbagai jenis mikroba biomassa dapat digunakan untuk tujuan ini. [3,4] Proses bioremovalberpotensi tinggi dalam kontribusinya untuk mengurangi kadar logam berat pada level konsentrasi yang

sangat rendah. Bioremoval lebih efektif dibanding dengan ion exchange dan reverse osmosis dalamkaitannya dengan sensitifitas kehadiran padatan terlarut (suspended solid), zat organik dan logam beratlainnya, serta lebih baik dari proses pengendapan (presipitation) bila dikaitkan dengan kemampuanmenstimulasikan perubahan pH dan konsentrasi logam beratnya.[5] Beranjak dari bahasan di atas, terlihatsangat diperlukan suatu kajian teknologi alternatif dalam menangani permasalahan kontaminasi logamberat di lingkungan. Dalam review singkat ini penulis akan membahas bioremoval ion logam berat denganmenggunakan mikroorganisme, sebagai salah satu alternatif proses yang dapat dikembangkan.2. Toksisitas logam berat dan standar kesehatannyaKontaminasi logam berat di lingkungan merupakan masalah besar dunia saat ini. Persoalanspesifik logam berat di lingkungan terutama karena akumulasinya sampai pada rantai makanan dan3keberadaannya di alam, serta meningkatnya sejumlah logam berat yang menyebabkan keracunan terhadaptanah, udara dan air meningkat. Proses industri dan urbanisasi memegang peranan penting terhadappeningkatan kontaminasi tersebut. [6] Suatu organisme akan kronis apabila produk yang dikonsumsikanmengandung logam berat. Berikut ini penjelasan singkat menganai logam berat dan standar kesehatannya.Antimony (Sb). Antimony dapat dijumpai secara alamiah di lingkungan dalam jumlah yang kecil,tetapi dengan adanya kegiatan industri elemen ini dapat dijumpai dalam jumlah cukup besar. [7]Kuantitasnya di lingkungan adalah sebagai berikut; sebagai endapan rata-rata sebesar 0.03-0.31 ppb,endapan lumpur (Thames, UK) sebesar 1.3-12.7 ppm, pada air sungai (Thames, UK) levelnya berkisar0.09-0.86 ppb, lima air sungai Jepang Sb dijumpai sebesar 0.07-0.29 ppb, air danau (Biwa, Jepang) berkisar0.09-0.46 ppb, air laut (di perairan China) sebesar 0.8-0.9 ppb, perairan Jepang sebasar 0.18 ppb, tanahsebesar 4.3-7.9 ppm, rambut manusia berkisar 0.03-1.63 ppm, ambient partikel (didaerah industri Jepang)berkisar 58-1170 ppm. [8] Sifat racun antimony setara dengan arsenik dan bismut. Seperti halnya arsenik,antimony bervalensi tiga lebih beracun dibandingkan dengan antimony bervalensi lima.Arsenik (As). Arsenik diakui sebagai komponen essensial bagi sebagian hewan dan tumbuhtumbuhan,namun demikian arsenik lebih populer dikenal sebagai raja racun dibandingkan kapasitasnyasebagai komponen essensial. Pada permukaan bumi, arsenik berada pada urutan ke-20 sebagai elementyang berbahaya, ke-14 di lautan, dan unsur ke-12 berbahaya bagi manusia. Senyawa ini labil dalam bentukoksida dan tingkat racunnya sama seperti yang dimiliki oleh beberapa elemen lainnya, sangat tergantungpada bentuk struktur kimianya. Tingkat toksisiti senyawa ini adalah arsines > arsenites (inorganik, trivalen)> arsenoxides (organik, trivalen) > arsenates (inorganik, pentavalen) > methylated arsenik. Senyawamethylated arsenik memiliki tingkat racun yang sangat rendah dibanding dengan senyawa arsenik lainnya.Tingkat racunnya adalah monomethylated arsenik (MMA) > dimethylated arsenik (DMA) > trimethylatedarsenik (TMA) 0. Arsenik dapat berikatan kuat dengan gugus thiol dan protein, menyebabkan penurunan

kemampuan koordinasi penggerak, gangguan pada urat saraf, pernafasan, serta ginjal. Namun demikian,arsenik tidak menghambat system enzim. Proses alam seperti berbagai fluktuasi cuaca mengakibatkan batubatuandan gunung berapi memberikan kontribusi yang besar ke lingkungan. Disamping itu masuknyaarsenik ke lingkungan berasal dari sumber-sumber lainnya yang meliputi; pertambangan minyak, emas, danbatubara, pembangkit tenaga listrik, pestisida,keramik, peleburan logam dan pabrik-pabrik pupuk. Dibeberapa negara Asia, kontaminasi arsenik telah tersebar secara luas seperti yang dilaporkan oleh teamsurvey dari Asia Arsenic Network (AAN). Kontaminasi ini terus akan berkembang sejalan denganmeningkatnya usaha pengeksplorasian berbagai sumber alam di mana arsenik terdapat di dalamnya. Olehkarenanya beberapa negara, seperti Jepang dan Jerman pada tahun 1993 telah mengubah batas maksimumyang diizinkan untuk kandungan arsenic di perairan dari 0,05 menjadi 0.01 ppm, sedangkan bagi Indonesiadan negara Asia lainnya angka tersebut masih 0.05 ppm.Kadmium (Cd). Kadmium merupakan salah satu jenis logam berat yang berbahaya karenaelemen ini beresiko tinggi terhadap pembuluh darah. Kadmium berpengaruh terhadap manusia dalamjangka waktu panjang dan dapat terakumulasi pada tubuh khususnya hati dan ginjal. Secara prinsipil padakonsentrasi rendah berefek terhadap gangguan pada paru-paru, emphysema dan renal turbular disease yangkronis. Jumlah normal kadmium di tanah berada di bawah 1 ppm, tetapi angka tertinggi (1700 ppm)dijumpai pada permukaan sample tanah yang diambil di dekat pertambangan biji seng (Zn). [11] Kadmiumlebih mudah diakumulasi oleh tanaman dibandingkan dengan ion logam berat lainnya seperti timbal. [12]Logam berat ini bergabung bersama timbal dan merkuri sebagai the big three heavy metal yang memilikitingkat bahaya tertinggi pada kesehatan manusia. [5] Menurut badan dunia FAO/WHO, konsumsi perminggu yang ditoleransikan bagi manusia adalah 400-500 μg per orang atau 7 μg per kg berat badan. [12]Kromium (Cr). Kromium merupakan elemen berbahaya di permukaan bumi dan dijumpai dalamkondisi oksida antara Cr(II) sampai Cr(VI), tetapi hanya kromium bervalensi tiga dan enam memilikikesamaan sifat biologinya. Kromium bervalensi tiga umumnya merupakan bentuk yang umum dijumpai dialam, dan dalam material biologis kromium selalu berbentuk tiga valensi, karena kromium enam valensimerupakan salah satu material organik pengoksida tinggi. Kromium tiga valensi memiliki sifat racun yang4rendah dibanding dengan enam valensi. Pada bahan makanan dan tumbuhan mobilitas kromium relatifrendah, [11,12] dan diperkirakan konsumsi harian komponen ini pada manusia di bawah 100 μg,kebanyakan berasal dari makanan, sedangkan konsumsinya dari air dan udara dalam level yang rendah.[12]Kobal (Co). Logam berat ini memiki tingkat racun yang tinggi terhadap tumbuhan. Kebanyakantumbuhan memerlukan cairan elemen ini dalam konsentrasi tidak lebih dari 1 ppm. Biasanya kobal yang

terkandung di tanah diperkirakan sebesar 10 ppm, sebagai komponen esensial. Dosis kematian (LD50) bagitikus sebesar 1.3x10-3 mol/kg. [14]Tembaga (Cu). Tembaga bersifat racun terhadap semua tumbuhan pada konsentrasi larutan diatas 0.1 ppm. Konsentrasi yang aman bagi air minum manusia tidak lebih dari 1 ppm. Bersifat racun bagidomba pada konsentrasi di atas 20 ppm. Konsentrasi normal komponen ini di tanah berkisar 20 ppmdengan tingkat mobilitas sangat lambat karena ikatan yang sangat kuat dengan material organik danmineral tanah liat. Kehadiran tembaga pada limbah industri biasanya dalam bentuk ion bivalen Cu(II)sebagai hydrolytic product. Beberapa industri seperti pewarnaan, kertas, minyak, industri pelapisanmelepaskan sejumlah tembaga yang tidak diharapkan. Tembaga dalam konsentrasi tinggi (22-750 mg/kgtanah kering) dijumpai pada sedimen di laut Hongkong dan jumlah yang sama juga ditemui pada sejumlahpelabuhan-pelabuhan di Inggris. [6]Timbal (Pb). Timbal merupakan logam berat yang sangat beracun, dapat dideteksi secara praktispada seluruh benda mati di lingkungan dan seluruh sistem biologis. Sumber utama timbal adalah bersal darikomponen gugus alkyl timbal yang digunakan sebagai bahan additive bensin. Sumber utama timbal adalahmakanan dan minuman. [5] Komponen ini beracun terhadap seluruh aspek kehidupan. Timbalmenunjukkan beracun pada sistem saraf, hemetologic, hemetotoxic dan mempengaruhi kerja ginjal.Konsumsi mingguan elemen ini yang direkomendasikan oleh WHO toleransinya bagi orang dewasa adalah50 μg/kg berat badan dan untuk bayi atau anak-anak 25 μg/kg berat badan. [12] Mobilitas timbal di tanahdan tumbuhan cendrung lambat dengan kadar normalnya pada tumbuhan berkisar 0.5-3 ppm. [11]Merkuri (Hg). Keracunan merkuri pertama sekali dilaporkan terjadi di Minamata, Japan padatahun 1953. [11] Kontaminasi serius juga pernah diukur di sungai Surabaya, Indonesia tahun 1996. [15]Sebagai hasil dari kuatnya interaksi antara merkuri dan komponen tanah lainnya, penggantian bentukmerkuri dari satu bentuk ke bentuk lainnya selain gas biasanya sangat lambat. Proses methylisasi merkuribiasanya terjadi di alam di bawah kondisi terbatas, membentuk satu dari sekian banyak elemen berbahaya,karena dalam bentuk ini merkuri sangat mudah terakumulasi pada rantai makanan. Karena berbahaya,penggunaan fungisida alkylmerkuri dalam pembenihan tidak diizinkan di banyak negara.Nikel (Ni). Elemen ini cendrung lebih beracun pada tumbuhan. Selama masih mudah di ambiloleh tanaman dari tanah, pembuangan limbah yang mengandung nikel masih sangat perlu perhatian kita.Total nikel yang terkandung dalam tanah berkisar 5-500 ppm. Konsentrasi pada air tanah biasanya berkisar0.005-0.05 ppm, dan kandungan pada tumbuhan yang biasanya tidak lebih dari 1 ppm (kering). [11]Seng (Zn). Penggunaan elemen ini pada proses galvinasi besi sangat luas. Seng biasanya dijumpaipada tanah dengan level 10-300 ppm dengan perkiraan kasar rata-rata 30-50 ppm. Lumpur pembuanganbiasanya mengandung seng dengan kadar tinggi Elemen ini lebih bersifat aktif di tanah. [11]Stronsium (Sr). Stronsium bersifat isomorphously menggantikan peranan calsium pada tulangdan bahkan lebih aktif dibandingkan dengan kalsium, serta dapat menyebabkan penyakit Urov(Osteoarthritis Deformans Endemica). [12]

Selenium (Se). Selenium merupakan elemen essensial bagi hewan dan juga merupakan prioritasutama elemen pencemar yang dapat didegradasi pada sistem akuatik. Selenium masuk ke lingkungan secaraalami sejalan dengan proses kegiatan manusia. Secara normal, selenium timbul pada organisme perairanmelalui proses perubahan cuaca secara alami. Selenium juga masuk ke perairan lingkungan melalui5leaching fly-ash serta dari limbah produksi pembakaran batubara pada pembangkit-pembangkit tenagalistrik di mana selenium terkandung dalam level yang tinggi. Sebagai contoh, bak penampungan buangandebu batubara yang masuk ke danau Belews, NC, mengandung selenium di atas 200 μg Se/L. [16]3. Mekanisme proses bioremovalSecara alami di mana kondisi tanpa kendali, proses bioremoval ion logam berat umumnya terdiridari dua mekanisme yang melibatkan proses active uptake dan passive uptake. Pada saat ion logam berattersebar pada permukaan sel, ion akan mengikat pada bagian permukaan sel berdasarkan kemampuan dayaaffinitas kimia yang dimilikinya.Passive uptake. Passive uptake dikenal dengan istilah proses biosorpsi. Proses ini terjadi ketikaion logam berat mengikat dinding sel dengan dua cara yang berbeda, pertama pertukaran ion di mana ionmonovalent dan divalent seperti Na, Mg, dan Ca pada dinding sel digantikan oleh ion-ion logam berat; dankedua adalah formasi kompleks antara ion-ion logam berat dengan functional groups seperti carbonyl,amino, thiol, hydroxy, phosphate, dan hydroxy-carboxyl yang berada pada dinding sel. Proses biosorpsi inibersifat bolak baik dan cepat. Proses bolak balik ikatan ion logam berat di permukaan sel ini dapat terjadipada sel mati dan sel hidup dari suatu biomass. Proses biosorpsi dapat lebih efektif dengan kehadirantertentu pH dan kehadiran ion-ion lainnya di media di mana logam berat dapat terendapkan sebagai garamyang tidak terlarut. [17] Misalkan, pH optimum biosorpsi ion lead(II), nickel(II) dan copper(II) olehZoogloea ramigera adalah berkisar antara 4.0-4.5 sedangkan untuk besi(II) adalah 2.0. [18] Hasil studiterhadap biosorpsi timbal oleh alga laut Eckloniaradiata menunjukkan bahwa laju penyerapan (biosorpsi)naik sejalan dengan naiknya pH hingga 5.0. [19] Fungus juga dapat digunakan untuk menyerap nickel,copper dan berbagai jenis elemen lantanida seperti throrium, uranium dan plutonium. Kebanyakan studymenggunakan pendekatan dengan pH 2. [1] Tetapi di bagian lain, metode ini menjadi tidak efektif bilaterdapat penghambat-penghambat proses metabolisme (metabolic inhibitor) atau siklus gelap terang. [6]Secara umum, biosorpsi ion logam berat berlangsung cepat, bolak balik dan tidak tergantung terhadapfaktor kinetik bioremoval bila dikaitkan dengan penyebaran sel (dispersed cell).Aktif uptake. Aktif uptake dapat terjadi pada berbagai tipe sel hidup. Mekanisme ini secarasimultan terjadi sejalan dengan konsumsi ion logam untuk pertumbuhan mikroorganisme atau/danakumulasi intraselular ion logam tersebut. Logam berat dapat juga diendapkan pada proses metabolismedan ekresi pada tingkat ke dua. Proses ini tergantung dari energy yang terkandung dan sensitifitasnya

terhadap parameter-parameter yang berbeda seperti pH, suhu, kekuatan ikatan ionik, cahaya dll. Disampingitu proses ini dapat dihambat oleh suhu yang rendah, tidak tersedianya sumber energi dan penghambatpenghambatmetabolisme sel. Di sisi lain, biosorpsi logam berat dengan sel hidup ini terbatas dikarenakanoleh akumulasi ion yang menyebabkan racun terhadap mikroorganisme. Hal ini biasanya dapatmenghalangi pertumbuhan mikroorganisme disaat keracunan terhadap ion logam tercapai. Mikroorganismeyang tahan terhadap efek racun ion logam akan dihasilkan berdasarkan prosedur seleksi yang ketat terhadappemilihan jenis mikroorganisme yang tahan terhadap kehadiran ion logam berat.Kedua mekanisme di atas dapat berjalan serentak pada. Beberapa hasil penelitian menunjukkanikatan cadmium pada dinding sel Ankistrodesmus dan Chlorella vulgaris mencapai kira-kira 80% dari totalakumulasinya di sel, [4] sedangkan arsenik yang berikatan dengan dinding sel Chlorella vulgaris rata-rata26%. [20] Nakajima bersama groupnya [21] melaporkan selektif uptake ion logam hampir sama antara selhidup dan sel mati dari Chlorella regularis, di mana jumlah total logam berat yang diabsorpsikan oleh selmati kira-kira dua kali lebih besar dibandingkan dengan yang diabsorpsikan oleh sel hidupnya. Tingkatabsorpsi Chlorella regularis terhadap ion logam berat dirutkan sebagai berikut ini.UO2

2+ â � Cu2+ â � Zn2+ . � Ba2+ Mn2+ . � Co2+ Cd2+ . � Ni2+ . � Sr2+ (living cells)UO2

2+ â � Cu2+ â� Mn2+ . � Ba2+ > Zn2+ . � Co2+ . � Cd2+ . � Ni2+ . � Sr2+ (heat-killed cells)6Table 2 Studi komperatif rekoveri logam berat dengan menggunakan miroorganismeMikroorganisms Metode LogamBeratInitial Conc.(ppm)% RemovalRef.Rhizomucor miehi (F) passive uptake Cu(II) 100 96 28Mucur mucedo (F) passive uptake Cu(II) 100 86 28Rhizopus stolonifer (F) passive uptake Cu(II) 100 82 28Aspergillus oryzae (F) passive uptake Cu(II) 100 58 28Penecillium chrysogenum (F) passive uptake Cu(II) 100 18 28Ecklonia radiata (A) passive uptake Cu(II) 0.29 95 19Phellinus badius (F) passive uptake Cu(II) 0.29 43 19Pinus radiata (F) passive uptake Cu(II) 0.29 24 19Saccharomyces cerevisie (Y) active uptake Cu(II) 0.29 17 19Chlorella vulgaris (A) passive uptake Pb(II) 100.2 83 22Ecklonia radiata (A) passive uptake Pb(II) 0.82 100 19Phellinus badius (F) passive uptake Pb(II) 0.82 50 19Pinus radiata (F) passive uptake Pb(II) 0.82 21 19Saccharomyces cerevisie (Y) active uptake Pb(II) 0.82 34 19Chlorella vulgaris (A) active uptake As(V) 9 17 23Chlorella vulgaris (A) active uptake As(III) 4 26 20Citrobacter sp. (B) active uptake Cd(II) 40 24Ecklonia radiata (A) passive uptake Cd(II) 0.48 90 19Phellinus badius (F) passive uptake Cd(II) 0.48 33 19Pinus radiata (F) passive uptake Cd(II) 0.48 29 19Saccharomyces cerevisie (Y) active uptake Cd(II) 0.48 10 19(A) alga, (B) bacterium, (F) Fungus, (Y) yeast.Protein dan polysaccharida memegang peranan yang sangat penting dalam proses biosorpsi ion

logam berat di mana terjadinya ikatan kovalent termasuk juga dengan gugus amino dan group carbonil. [4]Pengambilan ion logam berat oleh Chlorella regularis secara selektif dikarenakan oleh adanya ikatan yangkuat antara pasangan ion logam berat dan komponen sel, khususnya protein. [21] Pada saat algadikulturisasikan pada medium yang mengandung cadmium, cysteine-rich protein disinthesiskan oleh selChlorella vulgaris, tetapi ketika algae dikulturisasikan pada medium yang mengandung arsenik,methallothionen-like protein tidak tersinthesiskan. [23] Hasil studi komperative biosorpsi ion logam beratoleh berbagai jenis mikroorganisme di rangkumkan pada Tabel 2.4. Konsep dasar Proses BioremovalUntuk mendesain suatu proses pengolahan limbah yang melibatkan mikroorganisme dalammengatasi permasalah ion logam berat, secara proses bioremoval metode sangat simpel. Mikroorganismepilihan (Table 2) dimasukkan, ditumbuhkan dan selanjutkan dikontakkan dengan air yang tercemar ion-ionlogam berat. Proses pengontakkan dilakukan dalam jangka waktu tertentu yang ditujukan agar biomassaberinteraksi dengan ion-ion logam berat dan selanjutnya biomass ini dipisahkan dari cairan. Kemudianbiomass yang terikat dengan ion logam berat diregenerasi untuk digunakan kembali atau kemudian dibuangke lingkungan. Widle dkk [5] mengusulkan beberapa variabel yang perlu diperhatikan dalam mendesaindan mengoperasikan proses bioremoval dalam melibatkan mikroorganisme, seperti dijelaskan berikut ini:a. seleksi dan pemilihan biomassa yang sesuai serta treatment awalnya,b. waktu tinggal dan waktu kontak proses,c. proses pemisahan dan rekoveri biomassa,d. pembuangan biomassa yang telah digunakan, dane. pertimbangan ekonomis proses.7Seleksi dan pemilihan biomassa yang sesuai serta proses treatment awal merupakan unsur yang pentingdalam mendisain suatu proses bioremoval. Proses ini juga meliputi pemilihan strain yang sesuai, metodekulturisasi dan kondisi fisik biomassa. Walaupun ada beratus jenis species mikroorganisme yang telahdiidentifikasi sejak 200 tahun belakangan ini, namun sangat sedikit diantaranya teridentifikasi sebagaimikroorganisme yang mempunyai daya tahan yang tinggi terhadap pengaruh tingkat keracunan suatu ionlogam berat. Pada beberapa kasus, sangat terbatas studi yang melakukan studi banding terhadap beberapajenis mikroorganisme, di mana hasilnya selalu memiliki banyak perbedaan dalam efisiensi ikatan antaralogam berat dengan spesies mikroorganisme. Bahkan perbedaan ini dapat terjadi pada strain dari speciestunggal dengan kondisi physiochemical yang sama. Beberapa penelitian mengenai ikatan ion logam beratdengan mikroorganisme secara umum telah banyak dilakukan khususnya dengan mikroalga, sepertiChlorella vulgaris dan phormidium sp. Jenis ini relatif lebih mudah tumbuh dalam suatu kultur media danmudah ditemukan atau diperoleh dari sejumlah laboratorium-laboratorium pengkoleksian kultur di berbagai

negara. Hal yang paling penting dalam pemilihan biomassa ini adalah toleransi suatu mikroorganismeterhadap ion logam berat itu sendiri. Hasil penelitian menunjukkan ada beberapa jenis mikroalga sepertiDunaliella tertiolecta [4], Scenedemusacutus [4], Chlorella vulgaris [20,23], Nostoc sp. [23]. Phormidiumsp., [23] Euglena gracilis [4] memiliki toleransi yang tinggi terhadap pengambilan ion logam berat bahkanlaju pertumbuhan mikroalgae tersebut akan menurun tanpa hadirnya ion logam berat pada mediakulturisasinya.Table 3 Studi banding biosorpsi dan adsorpsi ion logam berat antara immobilized nonlivingcells dengan immobilized living cellsa

Adsorpsi menggunakan immobilized non-living biomass Biosorpsi menggunakan immobilized living cellsKeuntungan KeuntunganTidak tergantung pada pertumbuhan sel, nonlivingbiomassa tidak berpengaruh padaterbatasnya sifat toksistiti dari ion logam beratserta tidak memerlukan nutrisi.Proses tidak diatur oleh sifat fisik sajaPemilihan teknik immobilisasi tidak tergantungoleh terbatasnya tingkat toksisitas dan thermalinactivation.Sangat cepat dan efisien; biomassa memilikibehavior setara dengan penukar ion.Logam dapat segera dipisahkan dari biomassadan direkoveri kembali.Sistem mudah dirancang dengan perhitunganmatematis.Walaupun setiap sel dapat jenuh, namun sel memilikikemampuan meregenerasikannya sendiri berdasarkankemampuan pertumbuhannya.Logam disimpan dalam kondisi kimia labil dan memilikisensitivitas kecil pada spontaneous desorption.Aktivitas metabolisme dinilai ekonomis dalam upaya mencapaiperubahan valensi atau degradasi organometallic compoundsmelalui tahapan multi-enzyme.Sangat berpotensial bagi isolasi mutan atau manipulasi genetikuntuk pengembangan strain baru.Dua atau lebih mikroorganisme dapat digunakan bersamaan.Kerugian KerugianSangat cepat jenuh.Proses adsorpsi sensitive terhadap pH danspesifikasi logam.Tidak berpotensial mendegradasi sampai kebentuk organometallic species.Tidak berpotensial untuk pengembangan prosesbiologis sepanjang sel tidak dapatbermetabolisme.Tergantung dengan tingkat toksisitas logam terhadap sel,bahkan ada sel yang tidak tahan pada konsentrasi logam yangrendah sekalipun.Proses juga tergantung oleh sifat fisik.Membutuhkan nutrien bagi pertumbuhan sel.Sel dapat berupa ikatan komplek logam bila dikembalikandalam bentuk cairan.Logam tidak dapat segera dipisahkan dari biomassa karenaikatan intraselularnya.Sistem sulit dirancang secara matematisa Modifikasi dari ref. [24, 25]Waktu tinggal dan waktu kontak juga merupakan variable yang sangat berpengaruh terhadap desainproses bioremoval, termasuk ke dalamnya immobilisasi sel, pH dan konsentrasi biomasa. Penggunaan sel

hidup menawarkan sejumlah kelebihan, sementara itu secara praktis biomassa dikemas dalam bentukpowder atau dikulturisasikan pada operasi terpisah sebelum digunakan. Dengan kondisi ini pemilihanpenggunaan metode immobilisasi dinilai lebih menguntungkan. Augusto da Cocta dkk [25] melaporkan8Chlorella homospaera yang diimobilisasikan pada alginate menghasilkan sistem yang baik untukmereduksi kadmium, seng dan emas dari suatu perairan yang tercemar. Dengan inisial konsentrasi logamberatnya berkisar 20-27 ppm, Cd dan Zn dapat direduksi sebesar 99% dalam jangka waktu 60 menit dan90% tereduksi setelah 30 menit. Wilkinson dkk [26] melaporkan sel immobilisasi dari Chlorella emersoniidapat mengakumulasikan merkuri lebih tinggi dibandingkan dengan sel tanpa immobilisasi. Untukmenambah pembedaharaan pengetahuan kita tentang bioremoval ion logam berat ini, keuntungan dankerugian proses immobilisasi mikrooragnisme masing-masing dirangkumkan pada Tabel 3.Proses pemisahan dan pengrekoverian merupakan proses pemisahan biomassa dari air terpolusi setelahpengolahan serta berkenaan dengan proses eluting bound logam berat dari suatu biomassa. Prosessentrifugasi dan filtrasi yang saat ini rutin dilakukan di laboratorium dinilai tidak praktis bila diterapkanpada proses industri, sehingga penerapan immobilisasi mikroorganisme yang dipaking pada suatu kolomdipandang sangat praktis untuk digunakan. Suatu metode alternatif juga dapat digunakan di manamikroorganisme melakukan immobilisasi sendiri sebagai biofilm pada suatu media yang mempunyaiporositas yang besar seperti pasir, batuan, sponges dan lain-lain. Sistem immobilisasi sangat cocok untuknon-destructive recovery, dimana setelah logam berat dimasukkan, logam tersebut dapat berkontak dengansejumlah material padatan dan selanjutnya mudah tertarik ke luar bersama sebagian kecil cairan untukproses rekoveri dan pembuangan. Idealnya, proses bioremoval yang melibatkan immobilisasi sel akanmudah direkoveri dan digunakan kembali untuk pengikatan ion logam oleh biomass. Proses ini biasanyaakan tercapai tergantung dengan jumlah eluting metal chelator, tinggi atau rendahnya pH larutan, ataularutan garam untuk mereduksi ikatan ion logam.Pembuangan limbah merupakan aspek yang terpenting dari suatu proses bioremoval, walaupun issue inisebenarnya diabaikan oleh beberepa literature yang menekankan bahwa proses biologis dapat menengahiproses removal ion logam berat dari suatu limbah. Disamping itu terjadi banyak masalah yang menyangkutdengan lahan dan lautan dalam pembuangan lumpur yang mengandung ion logam berat sehingga metodeyang ramah lingkungan sangat diperlukan untuk dikembangkan. Penggunaan biomassa memiliki beberapapandangan attractive berkenaan dengan rekoveri dan buangan ikatan logam, termasuk di dalamnya;pertama, pada banyak kasus, logam yang berikatan dapat di elute dan biomassa dapat digunakan kembaliuntuk beberapa siklus proses; dan kedua, biomassa yang berikatan dengan logam berat dapat di reduksidengan menggunakan sistem pengeringan.

Tentu saja, pada akhirnya pertimbangan ekonomis sangat penting untuk diperhatikan dalammengevaluasi seluruh proses. Produksi biomassa suatu mikroorganisme, khususnya mikroalga diakui lebihmahal biayanya. Dua jenis alga Chlorella vulgaris dan Spirulina yang biasa diproduksi secara komersial diMeksiko, Israel, Thailand dan U.S tersedia dengan biaya produksi $ 10-20 per kg. [4] Namun demikian,produksi dalam jumlah besar dapat menekan biaya produksi. Ketika rekoveri logam berat dilakukan denganpertimbangan ekonomis, maka perlu juga dipertimbangkan pendekatan secara teknis yang menyangkutmekanisme akumulasi logam berat dengan menggunakan mikroorganisme. Sangat memungkinkanmenggunakan metode non-destractive yang membutuhkan regenerasi biomass untuk penggunaanberikutnya.5. KesimpulanTulisan ini memberikan pandangan dan kajian luas menyangkut perkembangan yang cepat dibidang bioremoval yang melibatkan mikroorganisme. Bioremoval merupakan pendekatan yang potensialdan secara ekonomis layak digunakan untuk teknologi removing dan rekoveri ion logam berat dari suatucairan tercemar. Pemilihan yang terbaik dari beberapa variable dan parameter sebagai fundamental dasardesain dan operasi sangat dibutuhkan untuk mendapatkan aplikasi terbaik bagi proses bioremoval dalammerekoveri logam berat di lingkungan. Penggunaan proses imobilisasi mikroorganisme sangat mampu danmenjanjikan beberapa kelebihan-kelebihan. Teknologi yang melibatkan mikroorganisme dalam mengatasipermasalahan lingkungan masih dalam pengembangan dan masih banyak pekerjaan yang dibutuhkan kearah itu. Hanya penelitian-penelitian dan kajian-kajian yang berkesinambungan dapat menentukan prosesterbaik untuk menjawab permasalahan ion logam berat di lingkungan.9Daftar Kepustakaan[1] M. Wainwright, An Introduction to Fungal Biotechnology, John Willey and Sony and Sons (1992), pp.81-101[2] F. Elgersma, J. N. Schinkel and M. P. C. Weijnen, Improving Environmental Performance of a PrimaryLead and Zinc Smelelter, In: Heavy Metals, R. Allan U. Forstner and W. Salmons (eds.), Springer(1995), pp. 193-207[3] V. Novotny, Diffise Sources of Pollution by Toxic Metals and Impact on Receiving Waters, In: HeavyMetals, R. Allan U. Forstner and W. Salmons (eds.), Springer (1995), pp. 34-64[4] C. Vilchez, I. Garbayo, M. V. Lobato, and J. M. Vega, Enzy. and Microb.Technol. 20, 562-572 (1997)[5] E. W. Widle and J. R. Benemann, Biotech. Adv. 11, 781-812 (1993)[6] Nora F. Y. Tam, Yuk-Shan Wong and Craig G. Simpson, Removal of Copper by Free and ImmobilizedMicroalgae, Chlorella vulgaris, In: Water Treatment with Algae, Yuk-Shan and Nora F. Y. Tam (eds.),Springer-Verlag and Landes Bioscience (1998), p. 17[7] R. O. Jenkins, P. J. Craig, D. P. Miller, L. C. A. M. Stoop, N. Ostah and T. A. Morris, Appl.Organometal. Chem. 12, 449-445 (1998)[8] S. Maeda, Safety and environmental effects. In: The chemistry of organic arsenic, antimony and

bismuth compounds, S. Patai (ed), John Wiley and Sons, New York, 1994, pp. 725-758; and referencestherein.[9] G. Prasad, Removal of arsenic (V) from aqueous systems by adsorption onto some geologicalmaterials, In: In: Arsenic in The Environment Part I; Cycling and Characterization, J. O. Nriagu (ed),John Willey and Sons (1994) p. 134[10] S. Maeda, Biotransformation of arsenic in the freshwater environment. In: Arsenic in the EnvironmentPart I: Cycling and Characterization, J. O. Nriagu (ed), John Wiley and Sons, New York, 1994, pp.155-187[11] R. W. Fairbridge and C. W. Finkl Jnr., The Encyclopedia of Soil Science Part 1, Dowden, Hutchinsonand Ross Inc., p. 388[12] V. SH. Barchan, E. F. Kovnatsky and M. S. Smetannikova. Water, Air, and Soil Pollution, 103, 173-195 (1998)[13] N. V. Ashley and D. J. W. Roach, J. Chem. Biotechnol. 49, 381-394 (1990)[14] S. Maeda and T. Sakaguchi, Accumulation and detoxification of toxic metal elements by algae. In:Introduction to Applied Phycology, I. Akatsuka (ed), SPB Academic Publishing bv, 1990, pp. 109-136; and references therein.[15] E. Zoelverdi, Gatra, 49/II (1996)[16] D.E. Malchow, A. W. Knight, K. J. Maier, Arch. Environ. Contam. Toxicol. 29, 104-109 (1995)[17] G. M. Gadd, Biotechnology Vol. 6 (H. J. Rehm, ed.), Verlagsgesellschaft, Weinheim (1988), pp. 401-433[18] Y. Sag and T. Kutsai, Chem. Eng. J. and Biochem. Eng. J. 60, 181 (1995)[19] Jose. T. Matheickal and Qiming Yu, Wat. Sci. and Tech. vol. 34(9), 1-7(1996)[20] Suhendrayatna, A. Ohki, T. Kuroiwa, S. Maeda, Appl. Organometal. Chem. 13, 128 (1999)[21] A. Nakajima, T. Horikoshi, and T. Sakaguchi, European J. Appl. Microbio. Biotecnol. 12, 76-83(1981)[22] Z. Aksu and T. Kutsal, J. Chem. Tech. Biotecnol. 52, 109-118 (1991)[23] S. Maeda and A. Ohki, Bioaccumulation and Biotransformation of Arsenic, Antimony, and BismuthCompouds by Frehwater Algae, In: Water Treatment with Algae, Yuk-Shan and Nora F. Y. Tam (eds.),Springer-Verlag and Landes Bioscience (1998), pp. 73-92[24] L. E. Mascaskie, J. Chem. Tech. Biotechnol. 49, 357-379 (1990)[25].P. K. Robinson, Immobilized Algal Technology for Wastewater Treatment Purposes, In: WaterTreatment with Algae, Yuk-Shan and Nora F. Y. Tam (eds.), Springer-Verlag and Landes Bioscience(1998), p. 1[26] A. C. Augusto da Costa and S. G. F. Leite, Biotech. Lett. 13-8, 559-562 (1991)[27] S. C. Wilkinson, K. H. Goulding and P. K. Robinson, Biotech. Lett. 11-12, 861-864 (1989)[28] D.S. Wales and B. F. Sagar, J. Chem. Biotechnol. 49, 345-355 (1990)[29] N. Yoshida, Y. Murooka and K. Ogawa, J. Ferment. Bioeng. 85-6, 630-633 (1998)

[envorum] MANGROVE JENIS API-API (Avicennia marina) ALTERNATIF PENGENDALIAN PENCEMARAN LOGAM BERAT PESISIRTerraNetSun, 02 Dec 2001 01:38:07 -0800

MANGROVE JENIS API-API (Avicennia marina) ALTERNATIF PENGENDALIAN PENCEMARAN LOGAM BERAT PESISIR

Pohon Api-api (Avicennia marina) memiliki kemampuan akumulasi logam berat yang tinggi Dari Penelitian yang dilakukan Oleh Daru Setyo Rini Ssi (Peneliti madya Lembaga kajian Ekologi dan Konservasi Lahan Basah-ECOTON ) Jenis Mangrove yang mendominasi Perairan Timur Pantai Surabaya ini memiliki sistem penanggulangan materi toksik lain diantaranya dengan melemahkan efek racun melalui pengenceran (dilusi), yaitu dengan menyimpan banyak air untuk mengencerkan konsentrasi logam berat dalam jaringan tubuhnya sehingga mengurangi toksisitas logam tersebut. Jenis Ini Dapat dikembangan sebagai benteng terakhir pengendalian Pencemaran Logam Berat di Wilayah Pesisir. <p>

APLIKASI  BIOSORPSI UNTUK PENANGGULANGAN LOGAM BERAT  DARI   LIMBAH PERTAMBANGAN

Limbah logam berat Pb, Cu, Zn, Mn dan Fe sebagai hasil dari proses konsentrasi bijih emas rakyat di daerah Sangatta, Kalimantan Timur yang dibuang ke badan perairan, sudah mencemari lingkungan dan sungai di sekitarnya hingga ke daerah hilir. Hal ini perlu penanganan serius mengingat bahwa pencemaran limbah logam berat tersebut dapat membahayakan kesehatan manusia, seperti yang terjadi di Jepang yaitu kasus Minamata. Pencemaran ini dapat diatasi dengan proses penangkapan logam berat pada daerah pembuangan pertama, untuk mencegah masuknya logam berat tersebut ke badan perairan di daerah hulu sungai. Penangkapan limbah dilakukan melalui proses biosorpsi dengan memanfaatkan media biomasa yang mudah diperoleh di daerah setempat, seperti jarong, jerami, alang-alang, eceng gondok, sekam padi dan bagas.

Metode yang digunakan adalah absorbsi kation logam berat oleh dinding sel media bio yang bermuatan negatip dari gugus karboksil, hidroksil, sulfidril, amina dan fosfat. Gugus fungsi yang tidak bermuatan seperti atom N dalam peptida berfungsi sebagai ligan yang akan membentuk senyawa koordinasi dengan kation logam. Ikatan koordinasi antara dinding sel dan logam melibatkan ligan dan sisi aktif yang berbeda untuk setiap species, antara lain gugus karboksil dan

fosforil yang membentuk ikatan primer dengan logam. Ikatan sekunder yang lemah terbentuk antara gugus hidroksil dan amil. Untuk itu dilakukan percobaan

menggunakan berbagai media bio yang mudah diperoleh di daerah setempat seperti jarong, jerami, alangalang, eceng gondok, sekam padi dan bagas. Teknologi yang digunakan berupa unggun media bio yang ditempatkan masing-masing dalam 6 buah kolom tegak yang terbuat dari PVC dan persfex berdiameter 20 cm dengan tinggi 180 cm. Setiap kolom dilengkapi dengan keran pengatur debit air, kontrol tinggi air dan pompa sirkulasi.

Percobaan yang dilakukan secara aliran batch dan kontinu memberikan hasil bahwa penyerapan ion logam Fe tertinggi diperoleh untuk keseluruhan media biomasa jarong, jerami, alangalang, eceng gondok, sekam padi dan bagas, yaitu sekitar 1100 mg/g. Ion logam lainnya seperti Pb, Cu, Zn dan Mn berada pada tingkat yang lebih rendah, yaitu sekitar 1/5 kemampuan serapan terhadap ion Fe. Serapan terendah diperoleh untuk ion logam Cu yaitu sekitar 7 mg/g.

Untuk aplikasi di lapangan, dilakukan penyaringan fisik terlebih dahulu, guna mencegah banyaknya partikel solid yang menutupi permukaan media biomasa, sehingga dayaserapnya lebih baik.

Hasil penelitian ini dapat diterapkan pada tambang emas rakyat di Sangatta maupun di daerah lainnya, dalam upaya untuk mengatasi pencemaran logam berat dari limbah proses konsentrasi emas rakyat, guna mencegah kerusakan lingkungan serta menjaga kesehatan masyarakat.

MANGROVE JENIS API-API (Avicennia marina) ALTERNATIF PENGENDALIAN PENCEMARAN LOGAM BERAT PESISIR

Pohon Api-api (Avicennia marina) memiliki kemampuan akumulasi logam berat yang tinggi Dari Penelitian yang dilakukan Oleh Daru Setyo Rini Ssi (Peneliti madya Lembaga kajian Ekologi dan Konservasi Lahan Basah-ECOTON ) Jenis Mangrove yang mendominasi Perairan Timur Pantai Surabaya ini memiliki sistem penanggulangan materi toksik lain diantaranya dengan melemahkan efek racun melalui pengenceran (dilusi), yaitu dengan menyimpan banyak air untuk mengencerkan konsentrasi logam berat dalam jaringan tubuhnya sehingga mengurangi toksisitas logam tersebut. Jenis Ini Dapat dikembangan sebagai benteng terakhir pengendalian Pencemaran Logam Berat di Wilayah Pesisir.

Pencemaran Pantai TimurDi perairan estuari (badan air di pantai setengah tertutup (semi-enclosed) yang berhubungan bebas dengan laut terbuka dimana di dalamnya terjadi percampuran antara air laut dan air tawar dari sungai) Pantai Timur Surabaya bermuara 7 buah sungai besar di antaranya Kali Wonokromo dan Kali Wonorejo, Sungai-sungai tersebut membawa limbah padat dan cair yang berasal dari industri maupun rumah tangga yang pada akhirnya akan menumpuk dan mencemari perairan estuari Pantai Timur Surabaya. Limbah yang dibuang ke sungai, terutama limbah dari industri, Tercatat lima industri Baja : PT. Timur Mega Steel, PT Maspion Group, PT Surabaya Wire, PT Nippon Paint, PT Ispat Indo dan 4 Pabrik Kertas PT Suparma, PT Surabaya Meka Box, Surabaya Kertas dan Pulp Tbk, PT Adiprima Surya Printa (Produsen Kertas

Jawa Pos). Industri Polimer (PT Wings Surya Produsen Sabun Colek Wings Ekonomi, Minuman Segar Dingin) yang belakangan diduga membuang limbah B3 Ke Anak Kali Surabaya dan 60 lebih industri berpotensi mengandung logam berat pencemar yang membahayakan kesehatan masyarakat.Pantai Timur Surabaya dikhabarkan telah tercemar oleh logam berat. Pencemaran ini harus diwaspadai karena telah menunjukkan gejala keracunan logam berat pada masyarakat nelayan di sekitar Pantai Timur Surabaya. Seperti diberitakan Harian Pagi Surya, 15 Juni 1999, penelitian yang dilakukan oleh lembaga penelitian dari Jerman DGFTZE pada tahun 1998 terhadap masyarakat Kenjeran menunjukkan bahwa Air Susu Ibu (ASI) dari ibu menyusui telah mengandung kadmium (Cd) sebanyak 36,1 ppm, sehingga dikhawatirkan akan membahayakan kesehatan anak-anak masyarakat Kenjeran karena dapat menyebabkan penurunan kecerdasan anak dan kerusakan jaringan tubuh.Penelitian Mahasiswa S2 Fakultas Kesehatan Masyarakat Universitas Airlangga tahun 1996 juga menunjukkan bahwa sampel darah penduduk Kenjeran mengandung tembaga (Cu) sebesar 2511,07 ppb dan merkuri (Hg) sebanyak 2,48 ppb. Kandungan tembaga (Cu) dalam darah warga telah melampaui nilai ambang batas yang ditetapkan WHO yaitu sebesar 800-1200 ppb. Hal ini menunjukkan bahwa masyarakat Kenjeran telah mengkonsumsi hewan laut di sekitar Pantai Timur Surabaya yang telah terkontaminasi logam berat.Pencemaran logam berat yang terjadi di Pantai Timur Surabaya terutama disebabkan oleh pembuangan limbah dari industri yang menggunakan logam berat dalam proses produksi seperti industri pengolah logam, cat dan pewarna, batere, percetakan, kertas, tekstil, peralatan listrik dan sebagainya. Menurut Ir. Munadjim, Staf Laboratorium Penelitian dan KonsultasiIndustri, pada tahun 1996 terdapat lebih dari 200 industri di Surabaya dan sekitarnya yang membuang 20-30 ton limbah cair per hari ke aliran sungai Kali Surabaya.

Logam Berat di Perairan EstuariSecara alami logam mengalami siklus perputaran dari kerak bumi ke lapisan tanah, ke dalam makhluk hidup, ke dalam kolom air, mengendap dan akhirnya kembali lagi ke dalam kerak bumi, tetapi kandungan alamiah logam berubah-ubah tergantung pada kadar pencemaran yang dihasilkan manusia maupun karena erosi alami. Pencemaran akibat aktivitas manusia lebih banyak berpengaruh dibandingkan pencemaran secara alami. Dalam lingkungan perairan, bentuk logam antara lain berupa ion-ion bebas, pasangan ion organik, dan ion kompleks. Kelarutan logam dalam air dikontrol oleh pH air. Kenaikan pH menurunkan kelarutan logam dalam air, karena kenaikan pH mengubah kestabilan dari bentuk karbonat menjadi hidroksida yang membentuk ikatan dengan partikel pada badan air, sehingga akan mengendap membentuk lumpur (Palar, 1994).Di dalam zona estuari dan aliran estuari yang terkena pengaruh pasang surut, terjadi mobilisasi logam berat antara sedimen dan kolom air. Lapisan nefeloid, yaitu lapisan lumpur di dasar perairan Sungai Hudson New York pada jarak 1 km dari tepi pantai mengandung partikel-partikel lumpur dengan konsentrasi 10 kali lebih besar dibandingkan konsentrasi di lautan lepas. Hal itu menunjukkan bahwa ion-ion logam berat yang sebagian besar terikat pada lumpur di dasar perairan tidak menyebar hingga ke laut lepas (Pikir, 1991).Logam berat yang terlarut dalam air akan berpindah ke dalam sedimen jika berikatan dengan materi organik bebas atau materi organik yang melapisi permukaan sedimen, dan penyerapan langsung oleh permukaan partikel sedimen. Materi organik dalam sedimen dan kapasitas penyerapan logam sangat berhubungan dengan ukuran partikel dan luas permukaan penyerapan, sehingga konsentrasi logam dalam sedimen biasanya dipengaruhi ukuran partikel dalam sedimen (Wilson et.al, 1985 dalam Wilson, 1988).Pencemaran merkuri di Teluk Minamata Jepang pada tahun 1953 dan 1961

menunjukkan bahwa pembuangan limbah yang mengandung merkuri (Hg) dalam jumlah yang relatif kecil dapat menyebabkan pencemaran yang membahayakan kesehatan manusia karena terjadi bioakumulasi di dalam organisme dan biomagnifikasi melalui rantai makanan, sehingga keluarga nelayan yang mengkonsumsi ikan menderita keracunan hebat (Pikir, 1991).Toksisitas logam berat bagi makhluk hidup tergantung pada jenis logam, bentuknya dan organisme target yang terkena. Jenis dan bentuk logam yang paling toksik adalah logam timbal (Pb), kadmium (Cd), dan merkuri (Hg) yang berikatan dengan senyawa organik sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1. Toksisitas beberapa logam berat

Logam berat Kisaran lingkat racun (ppb)Ar / Arsen 3.000 – 60.000Pb / Timah hitam (anorganik) 1.000 – 100.000Pb / Timah hitan (organik) 0,02 – 300Zn / Seng 200 – 20.000Cu / Tembaga 20 – 100.000Cd / Kadmium 0,1 – 50Hg / Air raksa (anorganik) 5 – 4.000Hg / Air raksa (organik) 0,2 – 8.000Sumber : Wilson, 1988

Pencemaran Logam Berat di Pantai Timur SurabayaPantai Timur Surabaya diberitakan telah tercemar oleh merkuri (Hg) dan tembaga (Cu). Hal ini merujuk pada penelitian Anwar (1996) yang menunjukkan bahwa darah masyarakat nelayan di Kenjeran mengandung tembaga (Cu) sebesar 2511,07 ppb dan merkuri (Hg) sebesar 2,48 ppb, padahal ambang batas tembaga dalam darah menurut ketetapan WHO adalah 800-1200 ppb. Kualitas kehidupan biota lumpur (makrozoobenthos) menunjukkan klasifikasi tercemar berat di bagian utara Pantai Timur Surabaya dan tercemar ringan di bagian selatan, kecuali bagian litoral Muara Sungai Kali Wonokromo dan Kali Kenjeran termasuk dalam kategori tercemar berat. Biota tersebut menggambarkan biomagnifikasi yang terjadi akibat beban limbah yang masuk ke perairan terus bertambah. Komposisi makrozoobenthos terbesar adalah golongan kerang-kerangan (85,8%). Kandungan logam berat di dalam substrat lumpur di dasar perairan dan biota di Pantai Timur Surabaya telah melebihi ambang batas FAO/WHO yang menetapkan kandungan logam berat bersifat akumulatif dan kronis untuk biota laut. Hal ini menunjukkan bahwa dasar perairan pesisir dan sungai telah menjadi perangkap logam berat yang terdapat dalam limbah cair yang dibuang ke sungai. Penelitian oleh DGFTZE pada tahun 1998 terhadap masyarakat Kenjeran menunjukkan bahwa Air Susu Ibu (ASI) dari ibu-ibu yang menyusui telah mengandung kadmium sebesar 36,1 ppm, sehingga dikhawatirkan dapat menyebabkan timbulnya penyakit kanker, cacat janin dan penurunan kecerdasan anak.Pikir, 1991 juga melaporkan bahwasanya kandungan logam berat dalam sedimen yang terbawa aliran sungai yang bermuara di perairan estuari Pantai Timur Surabaya berada di atas rata-rata kandungan logam untuk daerah yang belum tercemar dengan urutan logam terbanyak adalah Fe, Mn, Zn, Cu, Pb, Ni, Cd, dan Ag. Tiga unsur logam terbanyak dalam daging kupang adalah besi (Fe), mangan (Mn), dan seng (Zn), sehingga masyarakat disarankan untuk mengurangi kualitas dan kuantitas konsumsi kerang-kerangan. Tembaga (Cu) dan kadmium (Cd) merupakan logam berat yang sangat membahayakan kesehatan manusia, tetapi logam tembaga (Cu) juga

dibutuhkan dalam kehidupan makhluk hidup sebagai elemen mikro. Tembaga (Cu) dibutuhkan sebagai unsur yang berperan dalam pembentukan enzim oksidatif dan pembentukan kompleks Cu-protein yang dibutuhkan untuk pembentukan haemoglobin, kolagen, pembuluh darah, dan myelin otak (Darmono, 1995). Keracunan logam berat bersifat kronis dan dampaknya baru terlihat setelah beberapa tahun atau menyebabkan cacat janin jika menyerang ibu hamil. Logam berat bersifat akumulatif di dalam tubuh organisme dan konsentrasinya mengalami peningkatan (biomagnifikasi) dalam tingkatan trofik yang lebih tinggi dalam rantai makanan. Biomagnifikasi berhubungan langsung dengan manusia yang menempati posisi top level dalam rantai makanan pesisir, karena konsentrasi logam berat yang dikandung dalam makanan kita telah mengalami peningkatan mulai dari komponen di tingkat dasar (produsen) (Wilson, 1988).Keracunan tembaga (Cu) pada manusia menimbulkan dampak seperti kerusakan otak, demyelinasi, penurunan fungsi ginjal, dan pengendapan tembaga (Cu) dalam kornea mata. Keracunan kadmium (Cd) bersifat kronis dan biasanya terakumulasi dalam ginjal. Keracunan kadmium (Cd) dalam waktu lama dapat membahayakan kesehatan paru-paru, tulang, hati, kelenjar reproduksi dan ginjal. Logam kadmium (Cd) juga bersifat neurotoksin yang menimbulkan dampak kerusakan indera penciuman (Darmono, 1995).Pencemaran tembaga (Cu) biasanya berasal dari industri peralatan listrik, peleburan logam, katalisator, algasida, pengawet kayu dan anti fouling paint. Sedangkan kadmium (Cd) digunakan dalam industri logam, batere, bahan cat warna, plastik, percetakan, dan tekstil (Palar, 1994).

Mangrove Pantai Timur SurabayaWilayah Pantai Timur Surabaya merupakan bentang alam yang relatif datar dengan kemiringan 0-3o, rata-rata ketinggian pasang surut 1,67 meter. Kawasan ini terbentuk dari hasil pengendapan dari sistem sungai yang ada di sekitarnya dan dipengaruhi oleh laut. Kondisi daerah delta dengan tanah aluvial yang sangat dipengaruhi oleh sistem laut ini merupakan habitat yang baik bagi tumbuhnya ekosistem mangrove (Anonim, 1991).Arisandi, 1996 menemukan 15 jenis vegetasi mangrove di Pantai Timur Surabaya yaitu:1) Avicennia marina, 2) Avicennia alba, 3) Avicennia officinalis, 4) Rhizophora mucronata, 5) Sonneratia alba, 6) Sonneratia caseolaris, 7) Bruguiera cylindrica, 8) Bruguiera gymnorrhiza, 9) Xylocarpus moluccencis, 10) Excoecaria agallocha, 11) Aegiceras corniculatum, 12) Lumnitzera racemosa, 13) Nypa fruticans, 14) Acanthus ilicifolius, dan 15) Acanthus eubracteatus.Jenis yang mendominasi adalah Avicennia marina dengan ketebalan vegetasi mangrove hanya berkisar antara 5-100 meter ke arah daratan, bahkan beberapa bagian garis pantai tidak lagi ditumbuhi vegetasi mangrove karena telah dialihkan menjadi lahan pertambakan dan rekreasi. Ekosistem mangrove merupakan mata rantai utama yang berperan sebagai produsen dalam jaring makanan ekosistem pantai. Selain itu ekosistem mangrove yang memiliki produktivitas tinggi menyediakan makanan berlimpah bagi berbagai jenis hewan laut dan menyediakan tempat berkembang biak, memijah, dan membesarkan anak bagi beberapa jenis ikan, kerang, kepiting dan udang, sehingga secara tidak langsung kehidupan manusia tergantung pada keberadaan ekosistem mangrove. Mangrove juga memiliki fungsi fisik bagi pantai yaitu sebagai pelindung pantai dari hempasan ombak dan angin kencang, penahan abrasi, penampung air hujan sehingga mencegah banjir, dan penyerap limbah yang mencemari perairan. Mangrove yang tumbuh di ujung sungai besar berperan sebagai penampungan terakhir bagi limbah dari industri di perkotaan dan perkampungan hulu yang terbawa

aliran sungai. Limbah padat dan cair yang terlarut dalam air sungai terbawa arus menuju muara sungai dan laut lepas. Area hutan mangrove akan menjadi daerah penumpukan limbah, terutama jika polutan yang masuk ke dalam lingkungan estuari melampaui kemampuan pemurnian alami oleh air. Mangrove alami berperan efektif dalam melindungi pantai dari tekanan alam dan erosi (Mastaller, 1996).Pemandangan menyedihkan yang biasa ditemui pada ekosistem mangrove adalah banyaknya sampah padat seperti plastik, gabus, kaca dan kardus yang menumpuk dan tersangkut di akar-akar mangrove. Pembuangan sampah ke dalam ekosistem ini merupakan indikator rendahnya perhatian masyarakat terhadap ekosistem ini. Mangrove merupakan tempat yang praktis untuk pembuangan sampah karena wilayah ini jauh dari pemukiman penduduk (Mastaller, 1996).Kerusakan hutan pasang surut di dunia tidak banyak mendapat perhatian publik. Hilangnya mangrove dapat memberi dampak beberapa tahun ke depan. Kerusakan dan punahnya mangrove di seluruh dunia merupakan akibat dari aktivitas manusia. Pesatnya pembangunan di negara-negara tropis yang berkembang mengubah rawa mangrove menjadi area pemukiman, pelabuhan, industri, lahan pertanian, dan pertambakan (Mastaller, 1996).

Pohon Api-api (Avicennia marina)Pohon api-api (Avicennia marina) telah dimasukkan dalam suku tersendiri yaitu Avicenniaceae, setelah sebelumnya dimasukkan dalam suku Verbenaceae, karena Avicennia memiliki perbedaan mendasar dalam bentuk organ reproduksi dan cara berkembang biak dengan anggota suku Verbenaceae lainnya. (Tomlinson, 1996). Pohon api-api (Avicennia marina) memiliki akar napas (pneumatofore) yang merupakan akar percabangan yang tumbuh dengan jarak teratur secara vertikal dari akar horizontal yang terbenam di dalam tanah. Reproduksinya bersifat kryptovivipary, yaitu biji tumbuh keluar dari kulit biji saat masih menggantung pada tanaman induk, tetapi tidak tumbuh keluar menembus buah sebelum biji jatuh ke tanah. Buah berbentuk seperti mangga, ujung buah tumpul dan panjang 1 cm, daun berbentuk ellips dengan ujung tumpul dan panjang daun sekitar 7 cm, lebar daun 3-4 cm, permukaan atas daun berwarna hijau mengkilat dan permukaan bawah berWarna hijau abu-abu dan suram. dalam banyak penelitian di Cilacap menunjukkan Bahwa pohon bakau (Rhizophora mucronata) dapat mengakumulasi tembaga (Cu), mangan (Mn), dan seng (Zn). Banus,1977 juga mengungkapkan bahwa hipokotil pohon bakau (Rhizophora mucronata) dapat mengakumulasi tembaga (Cu), besi (Fe), dan seng (Zn).Kemampuan vegetasi mangrove dalam mengakumulasi logam berat dapat dijadikan alternatif perlindungan perairan estuari Pantai Timur Surabaya terhadap pencemaran logam berat. Tumbuhan yang hidup di daerah tercemar memiliki mekanisme pe-nyesuaian yang membuat polutan menjadi nonaktif dan disimpan di dalam jaringan tua sehingga tidak membahayakan pertumbuhan dan kehidupan tumbuhan. Polutan tersebut akan memberi pengaruh jika dikeluarkan melalui metabolisme jaringan atau jika tumbuhan tersebut dikonsumsi. Pemberian polutan dapat merangsang kemampuannya untuk bertahan pada tingkat yang lebih toksik (Bryan and Hummerstone, 1971 dalam Wilson, 1988).Mangrove yang tumbuh di muara sungai merupakan tempat penampungan terakhir bagi limbah-limbah yang terbawa aliran sungai, terutama jika jumlah limbah yang masuk ke lingkungan estuari melebihi kemampuan pemurnian alami oleh badan air (Mastaller, 1996).Tumbuhan memiliki kemampuan untuk menyerap ion-ion dari lingkungannya ke dalam tubuh melalui membran sel. Dua sifat penyerapan ion oleh

tumbuhan adalah:1) faktor konsentrasi; kemampuan tumbuhan dalam mengakumulasi ion sampai tingkat konsentrasi tertentu, bahkan dapat mencapai beberapa tingkat lebih besar dari konsentrasi ion di dalam mediumnya,2) perbedaan kuantitatif akan kebutuhan hara yang berbeda pada tiap jenis tumbuhan.Sel-sel akar tumbuhan umumnya mengandung konsentrasi ion yang lebih tinggi daripada medium di sekitarnya. Sejumlah besar eksperimen menunjukkan adanya hubungan antara laju pengambilan ion dengan konsentrasi ion yang menyerupai hubungan antara laju reaksi yang dihantarkan enzim dengan konsentrasi substratnya. Analogi ini menunjukkan adanya barier khusus dalam membran sel yang hanya sesuai untuk suatu ion tertentu dan dapat menyerap ion tersebut, sehingga pada konsentrasi substrat yang tinggi semua barier berperan pada laju maksimum hingga mencapai laju pengambilan jenuh (Fitter, 1982).Tembaga (Cu) dalam konsentrasi tinggi atau rendah bersifat sangat toksik bagi tumbuhan jika berada sebagai satu-satunya unsur dalam larutan. Sebagai fungisida tembaga (Cu) digunakan dalam bentuk serbuk dan spray. Tembaga (Cu) juga dibutuhkan oleh beberapa jenis tumbuhan sebagai elemen mikro yang berperan dalam proses respirasi (Fitter, 1982).Kadmium (Cd) termasuk dalam elemen stimulator tumbuhan pada bagian tertentu. Elemen ini secara tidak langsung menguntungkan pertumbuhan tumbuhan melalui peningkatan kemampuan elemen tertentu, melalui penurunan konsentrasi substansi toksik atau dengan menjaga keseimbangan ion-ion dalam media pertumbuhan (Fitter, 1982). Menurut Fitter, 1982, mekanisme yang mungkin dilakukan oleh tumbuhan untuk menghadapi konsentrasi toksik adalah:(a). Penanggulangan (ameliorasi); untuk meminimumkan pengaruh toksin terdapat empat pendekatan:1.) lokalisasi (intraseluler atau ekstraseluler); biasanya pada organ akar2.) ekskresi; secara aktif melalui kelenjar pada tajuk atau secara pasif melalui akumulasi pada daun-daun tua yang diikuti dengan pengguguran daun,3.) dilusi (melemahkan); melalui pengenceran,4.) inaktivasi secara kimiaMekanisme pembentukan kompleks logam sering dijumpai pada tumbuhan, seperti pada tembaga (Cu) yang biasanya mengalami translokasi pembentukan kelat dengan asam-asam poliamino-polikarboksilik (Tiffin, 1972 dalam Fitter, 1982).(b). toleransi; tumbuhan mengembangkan sistem metabolik yang dapat berfungsi pada konsentrasi toksikJenis-jenis tumbuhan yang mampu bertahan terhadap ion-ion toksik memiliki mekanisme berlapis (multilayered). Lazimnya adaptasi terhadap logam berat melibatkan diferensiasi ekotipe yaitu evolusi dari genotip-genotip yang beradaptasi (Fitter, 1982).Dari hasil penelitian Terhadap kandungan Logam Berat Kadmium (Cd), Tembaga (Cu) terhadap jenis Api-Api yang dilakukan oleh Daru Setyo Rini Ssi (Peneliti Madya Lembaga Kajian Ekologi dan Konservasi Lahan Basah-ECOTON) menunjukkan hasil sebagai berikut

1. Pohon api-api (Avicennia marina) di Muara Kali Wonokromo mengandung tembaga (Cu) paling tinggi di bagian akar yaitu 11,5319 mg/gram, diikuti dalam batang sebesar 3,7552 mg/gram dan daun sebesar 2,1142 mg/gram, sedangkan kandungan kadmium (Cd) di bagian akar sebesar 8,6387 mg/gram, di bagian batang sebesar 2,6825 mg/gram dan bagian daun sebesar 1,2138 mg/gram. 2. Rata-rata kandungan tembaga (Cu) dalam sedimen di Muara Kali

Wonokromo adalah 13,7513 mg/gram dan logam kadmium (Cd) adalah 11,7495 mg/gram. Rata-rata kandungan tembaga (Cu) di Muara Kali Wonorejo adalah 12,7277 mg/gram dan kadmium (Cd) adalah 7,7468 mg/gram.LAMPIRAN.1. Metode Analisa Kandungan Logam Berat Dalam TumbuhanProses destruksi sampel adalah sebagai berikut:Sampel tumbuhan yang telah diambil dari lokasi pengamatan dicuci untuk menghilangkan lumpur yang melekat pada organ tumbuhan, bersama sedimen kemudian dioven pada suhu 80 oC selama 48 jam. Setelah kering sampel dihaluskan hingga menjadi serbuk. Sampel tumbuhan dihaluskan dengan menggunakan blender, sedangkan sampel sedimen dihaluskan dengan cara digerus. Serbuk sampel tumbuhan dan sedimen kemudian ditimbang sebanyak 2-4 gram untuk kemudian dimasukkan ke dalam furnace oven pada suhu 450 oC selama 12 jam sampai menjadi abu yang berwarna putih.Abu sampel kemudian didestruksi secara kimia. Abu sampel dimasukkan ke dalam beaker glass pyrex kemudian ditambahkan 15 ml HCl pekat dan 5 ml HNO3 pekat dan mulut beaker ditutup dengan kaca arloji, kemudian beaker glass dipanaskan di atas api bunsen selama 30 menit hingga larutan asam menguap dan mengering. Ke dalam beaker glass diteteskan 1 ml HNO3 pekat, kemudian beaker glass didinginkan. Setelah dingin ditambahkan aquadess sedikit demi sedikit dan larutan sampel dipindahkan ke dalam labu volumetrik 25 ml menggunakan corong kaca yang dilapisi kertas saring dan ditetesi aquadess sampai volume larutan tepat 25 ml. Larutan sampel kemudian dituangkan di dalam botol plastik dan siap untuk dianalisis kandungan tembaga (Cu) dan kadmium (Cd). Analisis Kandungan Tembaga (Cu) dan Kadmium (Cd)Penghitungan kandungan tembaga (Cu) dan kadmium (Cd) dalam larutan sampel dilakukan dengan menggunakan AAS (Atomic Absorption Spectrophotometry) di Balai Penelitian dan Konsultasi Industri Surabaya.

Analisis Kandungan Tembaga (Cu) dan Kadmium (Cd) dalam Sedimen di Perairan Estuari Pantai Timur SurabayaAnalisis kandungan tembaga (Cu) dan kadmium (Cd) dalam sedimen di Muara Kali Wonokromo dan Muara Kali Wonorejo menggunakan AAS (Atomic Absorption Spectrophotometry) di Balai Penelitian dan Konsultasi Industri Surabaya memberikan hasil yang ditunjukkan dalam tabel 3.

Tabel . Kandungan tembaga (Cu) dan kadmium (Cd) dalam sedimen pohon api-api (Avicennia marina) di Muara Kali Wonorejo dan Muara Kali Wonokromo (mg/gram)

Replikasi Kandungan Cu Kandungan CdWonokromo Wonorejo Wonokromo Wonorejo1 14.9962 13.9951 11.8012 9.611042 13.75 13.2594 12.4224 7.85743 14.4949 11.7723 11.1801 6.55114 13.9986 11.6237 10.559 6.7065 12.8769 12.4701 12.7329 7.98086 12.3913 13.2454 11.8012 7.7747Rata-rata 13.7513 12.7277 11.7495 7.7468SD 0.9775 0.8519 0.7958 1.1006

Rata-rata kandungan tembaga (Cu) di Muara Kali Wonokromo adalah 13,7513 mg/gram dan kadmium (Cd) adalah 11,7495 mg/gram. Rata-rata kandungan

tembaga (Cu) di Muara Kali Wonorejo adalah 12,7277 mg/gram dan kadmium (Cd) adalah 7,7468 mg/gram. Perbandingan rata-rata kandungan tembaga (Cu) dan kadmium (Cd) dalam sedimen di Muara Kali Wonokromo dan Muara Kali Wonorejo ditampilkan dalam Gambar 3.

Analisis Kandungan Logam Berat dalam Pohon Api-api (Avicennia marina)Analisis kandungan tembaga (Cu) dan kadmium (Cd) dalam pohon api-api (Avicennia marina) di stasiun Wonorejo dan Wonokromo dengan menggunakan AAS (Atomic Absorption Spectrophotometry) di Balai Penelitian dan Konsultasi Industri Surabaya memberikan hasil yang ditunjukkan dalam Tabel 4 dan Tabel 5.

Tabel 4. Kandungan tembaga (Cu) dan kadmium (Cd) dalam sampel pohon api-api (Avicennia marina) di Muara Kali Wonorejo dan Muara Kali Wonokromo (mg/gram)

Sampel Replikasi Wonokromo Wonorejo Cu Cd Cu CdAkar 1 6.3047 4.6976 6.9988 4.66592 15.8299 11.8725 6.3268 3.99593 11.7861 8.8396 7.9992 5.49954 10.5564 8.4531 8.9969 4.99825 11.2368 8.4923 8.7500 5.75006 13.4677 9.4772 9.9975 5.2495Batang 1 3.1552 2.5484 3.9896 3.32472 3.2484 2.4363 4.9947 3.66283 3.6573 2.9923 3.6652 2.66564 4.5074 3.0586 2.9975 1.99835 4.1277 2.2705 3.3277 2.32946 3.8352 2.7892 4.3319 2.6658Daun 1 1.7707 1.4166 2.2446 1.49642 2.5877 1.6173 2.4940 0.99763 2.4074 1.1234 2.9928 1.24704 2.2963 1.3122 2.7434 0.74825 1.6591 0.9954 1.9954 0.79826 1.9638 0.8182 2.3194 1.2715

Pohon Api-api (Avicennia marina) memiliki upaya penanggulangan materi toksik lain diantaranya dengan melemahkan efek racun melalui pengenceran (dilusi), yaitu dengan menyimpan banyak air untuk mengencerkan konsentrasi logam berat dalam jaringan tubuhnya sehingga mengurangi toksisitas logam tersebut. Pengenceran dengan penyimpanan air di dalam jaringan biasanya terjadi pada daun dan diikuti dengan terjadinya penebalan daun (sukulensi). Ekskresi juga merupakan upaya yang mungkin terjadi, yaitu dengan menyimpan materi toksik logam berat di dalam jaringan yang sudah tua seperti daun yang sudah tua dan kulit batang yang mudah mengelupas, sehingga dapat mengurangi konsentrasi logam berat di dalam tubuhnya. Metabolisme atau transformasi secara biologis (biotransformasi) logam berat dapat mengurangi toksisitas logam berat. Logam berat yang masuk ke dalam tubuh akan mengalami pengikatan dan penurunan daya racun, karena diolah menjadi bentuk-bentuk persenyawaan yang lebih sederhana. Proses ini dibantu dengan aktivitas enzim yang mengatur dan mempercepat jalannya poses tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, Pemerintah Daerah Tk.II Kotamadya Surabaya, 1991, Fakta dan Analisis Rencana Detail Tata Ruang Kota Surabaya Unit Pengembangan Pantai Timur Surabaya, Surabaya.

Anwar, D., 1996, Kandungan Logam Berat Cu dan Hg dalam Eritrosit Warga Kenjeran, Fakultas Pasca Sarjana, Universitas Airlangga

Arisandi, Prigi, 1996, Struktur dan Komposisi Mangrove Pantai Timur Surabaya, Laporan Penelitian, Jurusan Biologi FMIPA UNAIR

Banus, M., 1977, Copper, Iron, and Manganese Content of Mangrove Seedlings from Puerto Rico, Puerto Centre for Energy and Environmental Research Inc.

Burhan, A.L., 1991, Kualitas Perairan Pesisir dengan Keanekaragaman Makrozoobenthos di Pantai Timur Surabaya, Thesis, Program Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor

Darmiyati, M., dan Kusmana, C., 1995, Akumulasi Logam Berat (Mn, Zn, Cu) pada Rhizophora mucronata di Hutan Tanaman Mangrove Cilacap, Majalah DUTA RIMBA Edisi Maret-April/177-178/XXI/1995, Jakarta

Darmono, 1995, Logam Berat dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup, Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta

Fitter, 1982, Fisiologi Lingkungan Tanaman, Gajah Mada University Press, Yogyakarta

Mastaller, 1996, Natural Resources and Development Volume 43/44, Journal, Focus: Mangrove Forest, Institute for Scientific Cooperation, Maier, Rottenberg, Federal Republic of Germany

Nybakken, J.W., 1988, Biologi Laut, Suatu Pendekatan Ekologis, Pt. Gramedia, Jakarta

Palar, H., 1994, Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat, PT. Rineka Cipta, Jakarta

Pikir, S., 1991, Studi Tentang Logam Berat dalam Sedimen dan Dalam Kupang di Daerah Estuari Dekat Muara Kali Surabaya, Laporan Penelitian, Lembaga Penelitian Universitas Airlangga, Surabaya

Tiffin, O., 1977, The Form and Distribution of Metal in Plants, Beltsville, Maryland

Tomlinson, P.B., 1986, The Botany of Mangroves, Cambridge University Press

Wallace, A. and Romney, 1977, Root of Higher Plants as a Barrier Translocation of Some Metals in Plants, University of California, Los Angeles

Wilson, James G., 1988, The Biology of Estuarine Management, St.

Edmundsbury Press Ltd, Suffolk, Great Britain.