POTENSI ENCENG GONDOK (Eichhornia crassipes) SEBAGAI HIPERAKUMULATOR

POTENSI ENCENG GONDOK (Eichhornia crassipes) SEBAGAI HIPERAKUMULATOR

MAKALAH MATA KULIAH PENGELOLAAN LIMBAH DAN BIOREMEDIASI

PROGRAM DOKTOR ILMU PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

DISEMINARKAN TANGGAL 27 JANUARI 2011

I. PENDAHULUAN

A.     Latar Belakang

Air, tanah dan udara merupakan komponen penting dalam kehidupan manusia dan seluruh ekosistem yang ada di alam. Meningkatnya kebutuhan manusia terhadap air dan tanah telah banyak menyebabkan berbagai dampak negatif berupa pencemaran dan kerusakan lingkungan. Berbagai aktivitas seperti industri, pertambangan dan transportasi telah pula banyak memberikan kontribusi terhadap pencemaran udara. Pembangunan yang dilaksanakan selama ini masih banyak menyisahkan permasalahan pencemaran lingkungan, yang berakibat terhadap penurunan kualitas lingkungan hidup. Beberapa zat kimia yang terindikasi telah mencemari lingkungan antara lain adalah logam berat, pestisida, bahan radioaktif, senyawa nitrat, nitrit, amoniak dan lain-lain.

            Logam berat adalah zat kimia yang terbentuk secara alamiah, Strahler, 1973 dalam Notohadiprawiro, 2006, menyatakan ada 7 proses pembentukan logam berat, mulai dari segregasi langsung dalam magma hingga pelonggokan oleh sedimentasi, dan masuknya logam berat ini ke dalam lingkungan hidup terjadi dengan 4 cara :

1.     Tersingkapnya longgokan alami hingga berada di permukaan bumi

2.     Pelapukan batuan yang mengandung logam berat secara residual yang selanjutnya berada dalam tanah.

3.     Penggunaan bahan alami (mengandung logam berat untuk pupuk atau pembenaha tanah/

4.     Pembungan sisi limbah pabrik serta sampah.

Untuk meningkatkan hasil pertanian penggunaan pupuk tidak dapat dihindari. Petani-petani didaerah semakin banyak yang menggunakan obat-obatan pertanian dengan harapan dapat meningkatkan hasil produksinya yang maksimal tanpa mempertimbangkan akibat yang ditimbulkan pada tanaman dan lingkungan sekitarnya. Petani didaerah Brebes misalnya, sebagai salah satu pusat produksi bawang merah di Jawa Tengah, cenderung menggunakan pupuk dan pestisida secara berlebihan. (Sumarni dan Rosliani, 1996).

Berdasarkan hasil analisis, diketahui bahwa pupuk fosfat mengandung logam berat Pb antara 5 – 156 ppm (Setyorini et al. dalam Kurnia et al.) dan 7 ppm Cd untuk tanah netral. Apabila pupuk tersebut digunakan secara terus menerus dengan dosis dan intensitas yang tinggi dapat meningkatkan Pb dan Cd yang tersedia dalam tanah sehingga meningkatkan serapan Pb dan Cd oleh tanaman.

Pencemaran lingkungan perairan terutama oleh logam berat telah menjadi focus utama, karena air merupakan sumber kehidupan, logam berat yang terdapat secara alami ditambah dengan sampingan pupuk ditambah dengan hasil limbah pabrik semuanya terakumulasi di dalam perairan, air seperti ini sangat berbahaya jika dimanfaatkan oleh tumbuhan, hewan dan manusia, dan manusia sebagai kelompok omnivora merupakan puncak akumulasi, sehingga menimbulkan penyakit-penyakit pada manusia.       

Tumbuhan air seperti enceng gondok umumnya dianggab sebagai gulma perairan, sehingga perannya dalam penyangga ekosistem perairan kurang diperhatikan, tetapi setelah timbul pencemaran air, ternyata enceng gondok memiliki potensi dalam meremedasi air yang telah tercemar dengan nilai bioakumulasi yang tinggi. Tulisan ini akan mencoba memaparkan kemampuan khusus dari enceng gondok dalam meremediasi lingkungan perairan yang tercemar logam berat Pb

II. TOKSISITAS TIMBAL

Timbal atau dalam lebih bahasa keseharian di kenal dengan nama timah hitam dalam bahasa ilmiahnya dinamakan Pb. Logam ini termasuk ke dalam kelompok logam-logam golongan IV-A pada Tabel Periodik unsur kimia. Mempunyai nomor atom (NA) 82 atau berat atom (BA) 207,2. Logam timbal atau Pb mempunyai sifat-sfat khusus sebagai berikut : merupakan logam yang lunak, tahan terhadap peristiwa korosi atau karat, mempunyai titik lebur rendah, hanya 327,5⁰ celcius menpunyai kerapan yang lebih besar, merupakan penghantar listrik yang tidak baik ( Heryando palar, 1994).

Tabel 1. Keputusan Menteri Kesehatan RI Nomor 907/ MENKES/ SK/VII/2002, persyaratan kimia air

             adalah sebagai berikut:

No      Parameter                                                        Satuan                     Kadar Maksimum

1.      Arsenic                                                 mg/L                           0,01

4 .     Kadmium                                             mg/L                            0,003

7       Kadmium (Valensi 6)                            mg/L                            0,05

8       Tembaga                                              mg/L                            2

9       Sianida                                                             mg/L                            0,07

10     Flourida                                               mg/L                            1,5

11     Timbal                                                 mg/L                            0,01

12     Molydenum                                          mg/L                            0,07

13     Nikel                                                    mg/L                            0,02

Pencemaran lingkungan oleh timbal kebanyakan berasal dari aktifitas manusia yang mengekstraksi dan mengeksploitasi logam tersebut. Timbal digunakan untuk berbagai kegunaan terutama sebagai bahan perpipaan, bahan aditif untuk bensin, baterai, pigmen dan amunisi. Sumber potensial pajanan timbal dapat bervariasi di berbagai lokasi.

Manusia menyerap timbal melalui udara, debu, air dan makanan. Salah satu penyebab kehadiran timbal adalah pencemaran udara. Yaitu akibat kegiatan transportasi darat yang menghasilkan bahan pencemar seperti gas CO2, NOx, hidrokarbon, SO2,dan tetraethyl lead, yang merupakan bahan logam timah hitam (timbal) yang ditambahkan ke dalam bahan bakar berkualitas rendah untuk menurunkan nilai oktan. Gambar 1 menunjukkan alur pajanan timbal terhadap manusia.

Gambar 1 menunjukkan alur pajanan timbal terhadap manusia.

Air merupakan tempat mengendapnya semua residu yang tidak dimanfaatkan oleh tumbuahan dan hewan maupun manusia baik berupa limbah pabrik, manufaktur, industry kecil, limbah perumahan yang akhirnya menimbulkan pencemaran air, hingga akhirnya sangat sulit untuk mencari air bersih bagi kehidupan manusia.Setiap tahunnya danau, sungai dan delta menerima beban setara dengan seluruh populasi manusia di dunia, yakni sekitar 7 Milyar jiwa. Setiap tahunnya, semakin banyak orang yang meninggal sebagai konsekuensi dari unsafe water dan dampak terbesar menimpa balita. Maka di perlukan suatu upaya untuk membersih dan air dari polutan yang sangat berbahaya bagi kehidupan manusia (Darmono, 2001).

Tabel 2. Jenis-jenis industri pembuangan limbah yang mengandung logam berat :

No	Limbah	Logam Berat
1	Kertas	Cr, Hg, Pb, Zn, Cu, Ni
2	Petro-chemical	Cr, Hg, Pb, Zn, Cd, Sn
3	Pengelantang	Cr, Hg, Pb, Zn, Cd, Sn
4	Pupuk	Cr, Hg, Pb, Zn, Cd, Cu,Ni
5	Kilang Minyak	Cr, Ni, Pb, Zn, Cd, Cu
6	Baja	Cr, Hg, Pb, Zn, Cd, Cu, Ni, Sn
7	Logam Bukan Besi	Cr, Hg, Pb, Zn, Cu
8	Kendaraan Bermotor, Pesawat Terbang	Cr, Hg, Pb, Zn, Cd, Cu, Sn
9	Gelas, Semen, Keramik	Cr
10	Tekstil	Cr
11	Pembangkit Listrik Tenaga Uap	Cr, Zn

Senyawa Pb-organik seperti Pb-tetraetil dan Pb-tetrametil banyak digunakan sebagai zat aditif pada bahan bakar bensin untuk  meningkatkan angka oktan secara ekonomi dan merupakan bagian terbesar dari seluruh emisi Pb ke atmosfer. Pb-tetraetil dan Pb-tetrametil berbentuk larutan dengan titik didih masing-masing 110 ºC dan 200 ºC. Karena daya penguapan kedua senyawa tersebut lebih rendah dibandingkan dengan unsur-unsur lain dalam bensin, maka penguapan bensin akan cenderung memekatkan kadar Pb-tetraetil dan Pb-tetrametil. Kedua senyawa ini akan terdekomposisi pada titik didihnya dengan adanya sinar matahari dan senyawa kimia lain di udara seperti senyawa halogen asam atau oksidator.

Emisi Pb masuk ke dalam lapisan atmosfer bumi dan dapat berbentuk gas dan partikel. Emisi Pb yang masuk dalam bentuk gas terutama berkaitan sekali berasal dari buangan gas kendaraan bermotor. Emisi tersebut merupakan hasil samping pembakaran yang terjadi dalam mesin-mesin kendaraan, yang berasal dari senyawa tetrametil-Pb dan tetril-Pb yang selalu ditambahkan dalam bahan bakar kendaraan bermotor yang berfungsi sebagai antiknock pada mesin-mesin kendaraan. Musnahnya timbal (Pb) dalam peristiwa pembakaran pada mesin yang menyebabkan jumlah Pb yang dibuang ke udara melalui asap buangan kendaraan menjadi sangat tinggi. Berdasarkan estimasi skitar 80–90% Pb di udara ambien berasal dari pembakaran bensin tidak sama antara satu tempat dengan tempat lain karena tergantung pada kepadatan kendaraan bermotor dan efisiensi upaya untuk mereduksi kandungan Pb pada bensin.

Dampak Pb terhadap Kesehatan

Pb sebagai gas buang kendaraan bermotor dapat membahayakan kesehatan dan merusak lingkungan. Pb yang terhirup oleh manusia setiap hari akan diserap, disimpan dan kemudian ditampung dalam darah. Bentuk kimia Pb merupakan faktor penting yang mempengaruhi sifat-sifat Pb di dalam tubuh. Komponen Pb organik misalnya tetraethil Pb segara dapat terabsorbsi oleh tubuh melalui kulit dan membran mukosa. Pb organik diabsorbsi terutama melalui saluran pencernaan dan pernafasan dan merupakan sumber Pb utama di dalam tubuh. Tidak semua Pb yang terisap atau tertelan ke dalam tubuh akan tertinggal di dalam tubuh. Kira-kira 5-10 % dari jumlah yang tertelan akan diabsorbsi melalui saluran pencernaan, dan kira-kira 30 % dari jumlah yang terisap melalui hidung akan diabsorbsi melalui saluran pernafasan akan tinggal di dalam tubuh karena dipengaruhi oleh ukuran partikel-partikelnya.

Dampak dari timbal sendiri sangat mengerikan bagi manusia, utamanya bagi anak-anak. Di antaranya adalah mempengaruhi fungsi kognitif, kemampuan belajar, memendekkan tinggi badan, penurunan fungsi pendengaran, mempengaruhi perilaku dan intelejensia, merusak fungsi organ tubuh, seperti ginjal, sistem syaraf, dan reproduksi, meningkatkan tekanan darah dan mempengaruhi perkembangan otak. Dapat pula menimbulkan anemia dan bagi wanita hamil yang terpajan timbal akan mengenai anak yang disusuinya dan terakumulasi dalam ASI.
Pada jaringan atau organ tubuh logam Pb akan terakumulasi pada tulang. Karena dalam bentuk ion Pb2+, logam ini mampu menggantikan keberadaan ion Ca2+ (kalsium) yang terdapat pada jaringan tulang. Disamping itu pada wanita hamil logam Pb dapat dapat melewati plasenta dan kemudian akan ikut masuk dalam sistem peredaran darah janin dan selanjutnya setelah bayi lahir Pb akan dikeluarkan bersama air susu. Meskipun jumlah Pb yang diserap oleh tubuh hanya sedikit ternyata logam Pb ini sangat berbahaya. Hal itu disebabkan senyawa-senyawa Pb dapat memberikan efek racun terhadap berbagai macam fungsi organ tubuh.

Sel-sel darah merah merupakan suatu bentuk kompleks khelat yang dibentuk oleh laogam Fe dengan gugus haeme dan globin. Sintesis dari kompleks tersebut melibatkan dua macam enzim ALAD (Amino Levulinic Acid Dehidrase) atau asam amino levulinat dehidrase dan enzim jenis sitoplasma. Enzim ini akan bereaksi secara aktif pada tahap awal sintesis dan selama sirkulasi sel darah merah berlangsung. Adapun enzim ferrokhelatase termasuk pada golongan enzim mitokondria. Enzim ferrokhelatase ini akan berfungsi pada akhir proses sintesis.

Keracunan akibat kontaminasi logam Pb dapat menimbulkan berbagai macam hal :

• Meningkatkan kadar ALAD dalam darah dan urine
• Meningkatkan kadar protopporhin dlam sel darah merah
• Memperpendek umum sel darah merah
• Menurunkan jumlah sel darah merah dan kadar sel-sel darah merah yang masih muda
• Meningkatkan kandungan logam Fe dalam plasma darah

Secara umum efek timbal terhadap kesehatan dapat dikelompokkan sebagai berikut:

a.      Sistem syaraf dan kecerdasan

Efek timbal terhadap sistem syaraf telah diketahui, terutama dalam studi kesehatan kerja dimana pekerja yang terpajan kadar timbal yang tinggi dilaporkan menderita gejala kehilangan nafsu makan, depresi, kelelahan, sakit kepala, mudah lupa, dan pusing. Pada tingkat pajanan yang lebih rendah, terjadi penurunan kecepatan bereaksi, memburuknya koordinasi tangan-mata, dan menurunnya menurunya kecepatan konduksi syaraf.

Efek timbal terhadap keerdasan anak telah banyak diteliti, dan studi menunjukkan timbal memiliki efek menurunkan IQ bahkan pada tingkat pajanan rendah. Peningkatan kadar timbal dalam darah sebesar 10 µg/dl hingga 20 µg/dl dapat menurunkan IQ sebesar 2.6 poin. Studi lebih lanjut menunjukkan bahwa kenaikan kadar timbal dalam darah di atas 20 µg/dl dapat mengakibatkan penurunan IQ sebesar 2-5 poin.

a.      Efek sistemik

Studi menunjukkan hubungan antara meningkatnya tekanan darah dengan BLL paling banyak ditemukan pada kasus pajanan terhadap laki-laki dewasa. Schwartz (1995) dalam laporan WHO menunjukkan bahwa penurunan BLL sebesar 10 µg/dl to 5 µg/dl menyebabkan penurunan tekanan darah sebsar 1.25 mmHg. Pada wanita dewasa, hubungan antara BLL dengan tekanan darah tidak terlalu kuat dan jarang ditemukan.
Efek sistemik lainnya adalah gejala gastrointestinal. Keracunan timbal dapat berakibat sakit perut, konstipasi, kram, mual, muntah, anoreksia, dan kehilangan berat badan.

b.     Efek timbal terhadap reproduksi

Efek timbal terhadap reproduksi dapat terjadi pada pria dan wanita dan telah diketahui sejak abad 19, dimana pada masa itu timbal bahkan digunakan untuk menggugurkan kandungan. Pajanan timbal pada wanita di masa kehamilan telah dilaporkan dapat memperbesar resiko keguguran, kematian bayi dalam kandungan, dan kelahiran prematur. Pada laki-laki, efek timbal antara lain menurunkan jumlah sperma dan meningkatnya jumlah sperma abnormal.

III. FITOREMEDIASI

1. Prinsip-prinsip Fitoremediasi

Istilah fitoremediasi berasal dari kata Inggris phytoremediation; kata ini sendiri tersusun atas dua bagian kata, yaitu phyto yang berasal dari kata Yunani phyton (= "tumbuhan") dan remediation yanmg berasal dari kata Latin remedium ( ="menyembuhkan", dalam hal ini berarti juga "menyelesaikan masalah dengan cara memperbaiki kesalahan atau kekurangan") (Anonimous, 1999b). Dengan demikian fitoremediasi dapat didefinisikan sebagai: penggunaan tumbuhan untuk menghilangkan, memindahkan, menstabilkan, atau menghancurkan bahan pencemar baik itu senyawa organik maupun anorganik.

Proses dalam sistim ini berlangsung secara alami dengan enam tahap proses secara serial yang dilakukan tumbuhan terhadap zat kontaminan/ pencemar yang berada disekitarnya

1. Phytoacumulation (phytoextraction) yaitu proses tumbuhan menarik zat kontaminan dari media sehingga berakumulasi disekitar akar tumbuhan, proses ini disebut juga Hyperacumulation
2. Rizofiltration (rhizo= akar) adalah proses adsorpsi atau pengendapan zat kontaminan oleh akar untuk menempel pada akar. Proses ini telah dibuktikan dengan percobaan menanam bunga matahari pada kolam mengandung zat radio aktif di Chernobyl Ukraina.
3. Phytostabilization yaitu penempelan zat-zat contaminan tertentu pada akar yang tidak mungkin terserap kedalam batang tumbuhan. Zat-zat tersebut menempel erat (stabil ) pada akar sehingga tidak akan terbawa oleh aliran air dalam media.
4. Rhyzodegradetion disebut juga enhenced rhezosphere biodegradation, or plented-assisted bioremidiation degradation, yaitu penguraian zat-zat kontaminan oleh aktivitas microba yang berada disekitar akar tumbuhan. Misalnya ragi, fungi dan bacteri.
5. Phytodegradation (phyto transformation) yaitu proses yang dilakukan tumbuhan untuk menguraikan zat kontaminan yang mempunyai rantai molekul yang kompleks menjadi bahan yang tidak berbahaya dengan dengan susunan molekul yang lebih sederhana yang dapat berguna bagi pertumbuhan tumbuhan itu sendiri. Proses ini dapat berlangsung pada daun, batang, akar atau di luar sekitar akar dengan bantuan enzym yang dikeluarkan oleh tumbuhan itu sendiri. Beberapa tumbuhan mengeluarkan enzym berupa bahan kimia yang mempercepat proses degradasi.
6. Phytovolatization yaitu proses menarik dan transpirasi zat contaminan oleh tumbuhan dalam bentuk yang telah menjadi larutan terurai sebagai bahan yang tidak berbahaya lagi untuk selanjutnya di uapkan ke atmosfir. Beberapa tumbuhan dapat menguapkan air 200 sampai dengan 1000 liter perhari untuk setiap batang.

Gambar 1. Konsep Fitoremediasi

IV. PENYERAPAN LOGAM BERAT OLEH TUMBUHAN

Semua tumbuhan memiliki kemampuan menyerap logam tetapi dalam jumlah yang bervariasi. Sejumlah tumbuhan dari banyak famili terbukti memiliki sifat hipertoleran, yakni mampu mengakumulasi logam dengan konsentrasi tinggi pada jaringan akar dan tajuknya, sehingga bersifat hiperakumulator. Sifat hiperakumulator berarti dapat mengakumulasi unsur logam tertentu dengan konsentrasi tinggi pada tajuknya dan dapat digunakan untuk tujuan fitoekstraksi. Dalam proses fitoekstraksi ini logam berat diserap oleh akar tanaman dan ditranslokasikan ke tajuk untuk diolah kembali atau dibuang pada saat tanaman dipanen (Chaney et al. 1995).

 1. Tumbuhan hiperakumulator logam

Ada beberapa kriteria agar tanaman dapat disebut sebagai suatu hiperakumulator, misalnya tanaman yang mampu mentranslokasikan unsur (baik tunggal ataupun berbagai macam unsur) ke pucuk tanaman lebih tinggi dari translokasi yang terjadi di akar, sehingga tanaman yang hanya dapat beradaptasi baik pada tanah-tanah tercemar tidak tergolong tanaman hiperakumulator, karena tidak adanya kemampuan tanaman ini mentranslokasikan serapan unsur ke pucuk tanaman (Hidayati, 2004)

Tanaman hiperakumulator harus mampu mentranslokasikan unsur-unsur tertentu tersebut dengan konsentrasi sangat tinggi ke pucuk dan tanpa membuat tanaman tumbuh dengan tidak normal dalam arti kata tidak kerdil dan tidak mengalami fitotoksisitas. Tanaman juga dikriteriakan sebagai hiperakumulator jika nilai bioakumulasi unsur tersebut adalah lebih besar dari nilai 1, di mana "nilai bioakumulasi" dihitung dari konsentrasi unsur tersebut di pucuk (shoot concentration) di bagi konsentrasi unsur di dalam tanah (defined as shoot concentration/total soil concentration).

Tanaman, misalnya, dapat dikatakan hiperakumulator Mn, Zn, Ni jika mampu menyerap lebih dari 10.000 ppm unsur- unsur tersebut, lebih dari 1.000 ppm untuk Cu dan Se, dan harus lebih dari 100 ppm untuk Cd, Cr, Pb, dan Co.

Karakteristik tumbuhan hiperakumulator adalah: (i) Tahan terhadap unsur logam dalam konsentrasi tinggi pada jaringan akar dan tajuk; (ii) Tingkat laju penyerapan unsur dari tanah yang tinggi dibanding tanaman lain; (iii) Memiliki kemampuannmentranslokasi dan mengakumulasi unsur logam dari akar ke tajuk dengan laju yang tinggi. Pada kondisi normal konsentrasi Zn, Cd, atau Ni pada akar adalah 10 kali lebih tinggi dibanding konsentrasi pada tajuk, tetapi pada tumbuhan hiperakumulator, konsentrasi logam pada tajuk melebihi tingkat konsentrasi pada akar (Brown et al. 1995a). Sebagian besar pustaka menggunakan batasan akumulasi lebih dari 1% dari total berat kering tajuk atau 100 kali lebih besar dari tanaman normal, tergantung pada jenis unsur. Untuk Ni sedikitnya 1000 mg kg-1 berat kering tajuk (atau 0.1%). Untuk Zn sedikitnya 1% karena Zn biasa terdapat dengan konsentrasi lebih besar di dalam tanah; (iv) Secara ideal memiliki potensi produksi biomassa yang tinggi (Reeves 1992 dalam Hidayati, 2004).

 Mekanisme penyerapan logam oleh tumbuhan

            Penyerapan dan akumulai logam berat oleh tumbuhan dapat dibagi menjadi tiga proses yang sinambung, yaitu penyerapan logam oleh akar, translokasi logam dari akar ke bagian tumbuhan lain, dan lokalisasi logam pada bagian sel tertentu untuk menjaga agar tidak menghambat metabolisme tumbuhan tersebut.

A.  Penyerapan oleh akar. Telah diketahui, bahwa agar tumbuhan dapat menyerap logam maka logam harus dibawa ke dalam larutan di sekitar akar (rizosfer) dengan beberapa cara bergantung pada spesies tumbuhannya Terdiri dari 2 proses

1. Ekskresi zat khelat. Mekanisme penyerapan besi lewat pembentukan suatu zat khelat yang disebut fitosiderofor telah diketahui secara mendalam pada jenis rumput-rumputan (Marschner dan Romheld, 1994). Molekul fitosiderofor yang terbentuk ini akan mengikat (mengkhelat) besi dan membawanya ke dalam sel akar melalui peristiwa transport aktif. Selain aktif terhadap besi, fitosiderofor dapat mengikat logam lain seperti seng, tembaga dan mangan.

Gambar 2. Terbentuknya khelat oleh akar tanaman

                                                          

Sekarang diketahui, bahwa berbagai molekul lain berfungsi serupa, misalnya histidin yang meningkatkan penyerapan nikel pada Alyssum sp. (Kramer et al., 1996) dan suatu senyawa peptida khusus, fitokhelatin, yang mengikat selenium pada Brassica juncea (Speiser et al., 1992) dan logam lain seperti timbal, kadmium dan tembaga (Gwozdz et al., 1997).

2. Pembentukan reduktase spesifik logam. Di dalam meningkatkan penyerapan besi, tumbuhan membentuk suatu molekul reduktase di membran akarnya (Marschner dan Romheld, 1994). Reduktase ini berfungsi mereduksi logam yang selanjutnya diangkut melalui kanal khusus di dalam membran akar.

B. Translokasi di dalam tubuh tumbuhan. Setelah logam dibawa masuk ke dalam sel akar, selanjutnya logam harus diangkut melalui jaringan pengangkut, yaitu xilem dan floem, ke bagian tumbuhan lain. Untuk meningkatkan efisiensi pengangkutan, logam diikat oleh molekul khelat. Berbagai molekul khelat yang berfungsi mengikat logam dihasilkan oleh tumbuhan, misalnya histidin yang terikat pada Ni (Kramer et al., 1996) dan fitokhelatin-glutation yang terikat pada Cd (Zhu et al., 1999).

 C. Lokalisasi logam pada jaringan. Untuk mencegah peracunan logam terhadap sel, tumbuhan mempunyai mekanisme detoksifikasi, misalnya dengan menimbun logam di dalam organ tertentu seperti akar (untuk Cd pada Silene dioica [Grant et al., 1998]), trikhoma (untuk Cd [Salt et al., 1995]), dan lateks (untuk Ni pada Serbetia acuminata [Collins, 1999]).

Gambar 2. Proses Penyerapan Logam Oleh Tumbuhan

 

V. POTENSI ENCENG GONDOK SEBAGAI HIPERAKUMULATOR

Eceng gondok hidup mengapung di air dan kadang-kadang berakar dalam tanah. Tingginya sekitar 0,4 – 0,8 meter. Tidak mempunyai batang. Daunnya tunggal dan berbentuk oval. Ujung dan pangkalnya meruncing, pangkal tangkai daun menggelembung. Permukaan daunnya licin dan berwarna hijau. Bunganya termasuk bunga majemuk, berbentuk bulir, kelopaknya berbentuk tabung. Bijinya berbentuk bulat dan berwarna hitam. Buahnya kotak beruang tiga dan berwarna hijau. Akarnya merupakan akar serabut.

Enceng Gondok mempunyai manfaat antara lain:

1. Mempunyai sifat biologis sebagai penyaring air yang tercemar oleh berbagai bahan kimia buangan industri
2. Sebagai bahan penutup tanah (mulch) dan kompos dalam kegiatan pertanian dan perkebunan
3. Sebagai sumber gas yang antara lain berupa gas ammonium sulfat, gas hidrogen, nitrogen dan metan yang dapat diperoleh dengan cara fermentasi
4. Bahan baku pupuk tanaman yang mengandung unsur NPK yang merupakan tiga unsur utama yang dibutuhkan tanaman
5. Sebagai bahan industri kertas dan papan buatan
6. Sebagai bahan baku karbon aktif
7. Sumber lignoselulosa yang dapat dikonversi menjadi produk yang lebih berguna, seperti pakan ternak.

Pemanfaatan eceng gondok untuk memperbaiki kualitas air yang tercemar telah biasa dilakukan, khususnya terhadap limbah domestik dan industri. Hal ini karena eceng gondok memiliki kemampuan menyerap zat pencemar yang tinggi daripada jenis tumbuhan lainnya.

Kecepatan penyerapan zat pencemar dari dalam air limbah oleh eceng gondok dipengaruhi oleh beberapa faktor, di antaranya komposisi dan kadar zat yang terkandung dalam air limbah, kerapatan eceng gondok, dan waktu tinggal eceng gondok dalam air limbah. Moenandir (1990) menyebutkan, bahwa pada konsentrasi kadar O2 yang terlarut dalam air 3,5 – 4,8 ppm perkembangbiakan eceng gondok dapat berjalan dengan cepat.

Eceng gondok memiliki akar yang bercabang-cabang halus, permukaan akarnya digunakan oleh mikroorganisme sebagai tempat pertumbuhan (Neis, 1993). Muramoto dan Oki dalam Sudibyo (1989) menjelaskan, bahwa Eceng gondok dapat digunakan untuk menghilangkan polutan, karena fungsinya sebagai sistem filtrasi biologis, menghilangkan nutrien mineral, untuk menghilangkan logam berat seperti cuprum, aurum, cobalt, strontium, merkuri, timah, kadmium dan nikel.

   

Gambar 3. Enceng Gondok yang subur pada perlakuan pemberian Cd, Cu, dan Pb

Hasil penelitian yang dilaporkan oleh Liao dan Chang (2004) dimana eceng gondok mampu menyerap Cd, Pb, Cu, Zn dan Ni masing-masing adalah 24, 542, 2162, 2617, dan 1346 mg/m² untuk kondisi perairan Erh-Chung wetland yang tercemar logam berat.

Mekanisme yang mungkin terjadi ketika tanaman eceng gondok mengakumulasikan Pb ke dalam jaringannya adalah mekanisme rizofiltrasi dan fitoekstraksi. Mekanisme ini terjadi ketika akar tumbuhan mengabsorpsi larutan polutan sekitar akar ke dalam akar, yang selanjutnya ditranslokasi ke dalam organ tumbuhan melalui pembuluh xylem. Proses ini cocok digunakan untuk dekontaminasi zat-zat anorganik seperti logam-logam berat (Erakhrumen & Agbontalor, 2007).  Hasil Penelitian yang dilaporkan oleh Hasyim bahwa kadar logam Fe menurun 3,177 ppm (65,45 persen) untuk 1 rumpun eceng gondok, 3,511 ppm (71,93 persen) untuk dua rumpun eceng gondok dan 3,686 ppm (74,47 persen) untuk tiga rumpun eceng gondok pada wadah yang diberi 5ppm Fe. Begitu juga wadah yang diberi dengan Timbal (Pb) 5ppm Kadar logam Pb menurun 5,167 ppm (96,4 persen) pada perlakuan satu rumpun eceng gondok, menurun 5,204 ppm (98,7 persen) pada perlakuan tiga rumpun, dan menurun 6,019 ppm (99,7 persen).

Serangkaian penelitian seputar kemampuan eceng gondok dalam menyerap logam berat juga telah dilakukan oleh para pakar. Widyanto dan Susilo (1977) melaporkan, dalam waktu 24 jam eceng gondok mampu menyerap logam kadmium (Cd), merkuri (Hg), dan nikel (Ni), masing- masing sebesar 1,35 mg/g, 1,77 mg/g, dan 1,16 mg/g bila logam itu tak bercampur. Eceng gondok juga menyerap Cd 1,23 mg/g, Hg 1,88 mg/g dan Ni 0,35 mg/g berat kering apabila logam-logam itu berada dalam keadaan tercampur dengan logam lain.Lubis dan Sofyan (1986) menyimpulkan logam chrom (Cr) dapat diserap oleh eceng gondok secara maksimal pada pH 7. Dalam penelitiannya, logam Cr semula berkadar 15 ppm turun hingga 51,85 persen.

Selain dapat menyerap logam berat, eceng gondok dilaporkan juga mampu menyerap residu pestisida, contohnya residu 2.4-D dan paraquat. Pada percobaan Chossi dan Husin (1977) diketahui eceng gondok mampu menyerap residu dari larutan yang mengandung 0,50 ppm 2.4-D sebanyak 0,296 ppm dan 2,00 ppm 2.4-D sebanyak 0,830 ppm dalam waktu 96 jam.Adapun paraquat yang diserap oleh eceng gondok dari dua kadar, yaitu 0,05 ppm dan 0,10 ppm masing-masing adalah 0,02 ppm dan 0,024 ppm.

Dari hasil penelitian-penelitian itu dapat disimpulkan ternyata eceng gondok tidaklah sia-sia dicipta oleh Tuhan Yang Maha Esa, apalagi sebagai pengganggu manusia. Eceng gondok dapat dinyatakan sebagai pembersih alami perairan waduk atau danau terhadap polutan, baik logam berat maupun pestisida atau yang lain.

VI. KESIMPULAN

1.     Timbal (Pb) secara alami telah terekspos kepermukaan bumi melalui letusan gunung atau terbukanya longgokan alaminya, tetapi aktifitas manusia justru meningkatkan konsentrasi Pb sehingga menuju kepada level yang sangat berbahaya yaitu di bawah ambang batas.

2.     Enceng gondok berpotensi sebagai hiperakumulator, Pb, Cd, Cu, Zn. Ni, dan Cr

3.     Karakteristik tumbuhan hiperakumulator adalah: (i) Tahan terhadap unsur logam dalam konsentrasi tinggi pada jaringan akar dan tajuk; (ii) Tingkat laju penyerapan unsur dari tanah yang tinggi dibanding tanaman lain; (iii) Memiliki kemampuan mentranslokasi dan mengakumulasi unsur logam dari akar ke tajuk dengan laju yang tinggi.(iv), mempunyai nilai bioakumulasi minimal 1

4.     Mekanisme penyerapan logam berat oleh tumbuhan adalah penyerapan oleh akar, Translokasi pada tubuh tumbuhan, dan akumulasi pada jaringan tanaman

5.     Mekanisme yang mungkin terjadi ketika tanaman eceng gondok mengakumulasikan Pb ke dalam jaringannya adalah mekanisme rizofiltrasi dan fitoekstraksi

DAFTAR PUSTAKA

Aiyen, Dr. Sc. Agr. 2005. lmu Remediasi untuk Atasi Pencemaran Tanah di Aceh dan Sumatera Utara Peneliti Fitoremediasi Dosen pada Fakultas Pertanian Universitas Tadulako, Palu.Diakses dari .http://pkrlt.ugm.ac.id (Diakses 20 Oktober 2010)

Baker, A.J.M. 1999. Metal hyperaccumulator plants: a biological resource for exploitation in the phytoextraction of metal-polluted soils. URL: http://lbewww.epfl.ch/COST837/ WG2_abstracts.html (21 April 1999; diakses Mei 2000).

Collins, C.D. 1999. Strategies for minimizing environmental contaminants. Trends Plant Sci. 4:45. Dalam Priyanto dan Prayitno, 2009. (http://ltl.bppt.tripod.com/sublab/lflora1.htm, diakses 4 Oktober 2010).

Darmono, 1995. Logam Dalam Sistem Biologi Mahluk Hidup. UI Press Jakarta

Darmono, 2001. Lingkungan Hidup dan Pencemaran, Hubungannya dengantoksikologi senyawa logam, UI Press Indonesia. 

Eddy S., 2008. Kemampuan Tanaman Enceng Gondok sebagai agens Fitoremediasi Air Tercemar Timbal (Pb). http://blog.unsri.ac.id/userfiles/Fitoremediasi%20ECENG%20GONDOK.rtf. Di akses tanggal 20 Oktober 2010

Erakhrumen & Agbontalor, A. 2007. Phytoremediation: An Environmentally Sound Technology for Pollution Prevention, Control and Remediation in Developing Countries, Educational Research and Review , (Online), Vol. 2 (7), (diakses, 28 Oktober 2010).

Hardyanti N., Rahayu SS., 2007. Fitoremediasi Fosfat dengan Pemanfaatan Enceng Gondok Eichornia Crassipes) (Studi Kasus Pada Limbah Cair Industri Kecil Laundry), Jurnal PRESIPITASI Vol. 2 No.1 Maret 2007, ISSN 1907-187X

Hidayati, N.,2004. Fitoremediasi  dan Potensi Tumbuhan Hiperakumulator, jurnal Hayati, Maret 2005 .Hal 35-40.

Hidayati, N. dan Saefudin. 2003. Potensi Hipertoleransi dan Serapan Logam Beberapa Jenis Tumbuhan terhadap Limbah Pengolahan Emas.[Laporan Teknik]. Bogor: Proyek Pengkajian dan Pemanfaatan Sumberdaya Hayati. Pusat Penelitian Biologi. LIPI.

Henry, J.R. 2000. An Overview of the phytoremediation of Lead and mercury. USEPA. Washington, D.C.

Juhaeti, T. dan F. Syarif. 2003. Studi Potensi Beberapa Jenis Tumbuhan Air untuk Fitoremediasi. [Laporan Teknik]. Bogor: Proyek Pengkajian dan Pemanfaatan Sumberdaya Hayati. Pusat Penelitian Biologi. LIPI. Bogor .

Juhaeti,T., Starif,F., Hidayati,N., 2004.Inventarisasi Tumbuhan Tumbuhan Potensia Untuk Fitoremediasi.Jurnal Biodiversitas.Vol.6 No.1.hal 310-33

Priyanto, B. & Prayitno, J. 2006.Fitoremediasi Sebagai Sebuah Teknologi Pemulihan Pencemaran, Khususnya Logam berat, (Online). (http://ltl.bppt.tripod.com/sublab/lflora1.htm, diakses 4 Oktober 2010).

Bennicelli, Z. St.,pniewska, A. BanachK. ,Szajnocha dan  J. Ostrowski, 2003. The ability of Azolla caroliniana to remove heavy metals (Hg(II), Cr(III), Cr(VI)) from municipal waste water. Chemosphere, Volume 55, Issue 1, April 2004, Pages 141-146

Simangunsong, Y., 2009. Evaluasi Tingkat Pencemaran Tanah Oleh Beberapa Logam Berat di Desa Tanjung Merawa-B Kecamatan Tanjung Merawa Kabupaten Deli Serdang. Departemen Ilmu Tanah Universitas Sumatera Utara

Tomy,M.P., 2009. Bioremediasi Merkuri (Hg) Dengan Tumbuhan Air Sebagai Salah Satu lternatif Penanggulangan Limbah Tambang Emas Rakyat.J

Xin Zhang, Ai-Jun Lin, Fang-Jie Zhao, Guo-Zhong Xu, Gui-Lan Duan, Yong-Guan Zhu , 2005. Arsenic accumulation by the aquatic fern Azolla: Comparison of arsenate uptake, speciation and efflux by A. caroliniana.Environmental Pollution, Volume 156, Issue 3, December 2008, Pages 1149-1155