JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)

1

Uji Toksisitas Akut Limbah Cair Industri Marmer dengan Biota Uji Tumbuhan Anacharis (Egeria

densa) Narega Hermaniar, Bieby Voijant Tangahu

Jurusan Teknik Lingkungan, FTSP, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia

e-mail :bieby2003@yahoo.com

Abstrak – Kegiatan pertambangan marmer di Tulungagung, Jawa Timur semakin marak. Keberadaan industri ini selain memberi dampak positif bagi perekonomian, juga memberi dampak negatif bagi organisme akuatik. Kandungan kapur dan potassium dalam limbah marmer dapat mempengaruhi kesehatan makhluk hidup. Studi ini dilakukan untuk menentukan besarnya toksisitas akut (LC50) dan efek dari limbah marmer pada tumbuhan air yang hidup di sungai. Uji toksisitas ini dilakukan pada tumbuhan air anacharis (Egeria densa). Pengujian dilakukan secara statik di laboratorium untuk mencari range finding toxicity. Variasi tes I untuk tumbuhan anacharis adalah 0%, 20%, 40%, 60%, 80%, dan 100% volume toksikan. Variasi tes II untuk air limbah pemotongan marmer mulai dari 0% (kontrol), 12%, 24%, 36%, 48%, dan 60% volume toksikan. Untuk air limbah pemolesan marmer mulai dari 12%, 19%, 26%, 33% dan 40% volume toksikan secara duplo. Dari tes II uji toksisitas akut anacharis terhadap volume toksikan menggunakan perhitungan Litchfield – Wilcoxon, maka LC50, 96jam tertinggi ada pada limbah pemolesan marmer sebesar 12% ± 2,45. Kata kunci : uji toksisitas akut, range finding test, , Litcfield-Wilcoxon, LC50, 96jam, anacharis.

I. PENDAHULUAN

ARMER ditemukan di Tulungagung sejak zaman Hindia Belanda, sekitar tahun 1934.

Batuan tersebut diolah menjadi berbagai macam kerajinan seperti kursi, meja, ubin, patung, dan sebagainya. Industri marmer di Tulungagung telah berkembang selama 80 tahun. Pada mulanya pengolahan marmer dilakukan secara manual menggunakan baja hitam dan palu. Dengan bantuan teknis dan pengembangan dari pemerintah, pengolahan marmer saat ini telah menggunakan teknologi bubut batu, dan gergaji batu besar. Penelitian mengenai limbah marmer adalah penggunaan limbah marmer bubuk sebagai subtitusi semen pada mortar (Aida, 2008, dalam Istiqomah et al., 2013). Sisa limbah hanya ditimbun atau dibuang di badan air. Hasil

penelitian PT Sucofindo Jakarta menyebutkan bahwa komposisi yang terkandung dalam limbah marmer adalah senyawa CaO dengan kadar 52,69%, CaCO3 41,92%, MgO 0,84%, MgCO3 1,76%, SiO2 1,62%, Al2O3 + Fe2O3 0,37%. Dari hasil ini terlihat komposisi utama limbah marmer adalah zat kapur (Utami, 2010).

Masuknya senyawa beracun dari limbah menuju badan air telah menghasilkan perubahan komposisi spesies dan mempengaruhi kesehatan individu organisme akuatik (Ra, Jin Sung et al., 2010). Karena itu perlu dilakukan pengujian biologis limbah terhadap organisme akuatik untuk mengetahui respon organisme uji terhadap persenyawaan dalam air limbah (Tisler dan Koncan, 1999).

Anacharis merupakan salah satu tumbuhan air tipe tenggelam yang hidup di air tawar. Tumbuhan ini dapat dijumpai sebagai tanaman hias di dalam akuarium. Beberapa laporan menyebutkan bahwa akibat pertumbuhannya yang cepat, tumbuhan ini menyebar luas dan menjadi gulma di beberapa negara. Antara lain : Jepang, Selandia Baru, Australia, Amerika Serikat, termasuk di Indonesia (Csurhes et al., 2008). Anacharis telah digunakan sebagai model untuk menilai kualitas air, akumulasi logam berat dan toksisitas, serta metabolisme pestisida pada tanaman (Su et al., 2012). Untuk mengetahui unsur pencemar perlu dilakukan uji efek zat pencemar terhadap biota yang ada. Uji yang umum digunakan adalah LC50 (Lethal concentration 50%) yang didefinisikan sebagai konsentrasi senyawa kimia yang apabila diterapkan dalam lingkungan dimana target populasi berada, dapat menyebabkan kematian 50% dari organisme tersebut (Oliveira et al., 2011).

II. URAIAN PENELITIAN

Penelitian ini menggunakan reaktor uji (30 cm x 25 cm x 30 cm) sebanyak 10 buah dan 1 reaktor kontrol. Reaktor A berisi air limbah marmer proses pemotongan dan reaktor B berisi

M

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)

2

air limbah marmer proses pemolesan dengan biota uji Egeria densa (Anacharis). Tumbuhan ditanam dalam kerapatan 80 mg/cm2 dengan tinggi tanah 5 cm dan tinggi tanaman 6 cm/batang. Setiap reaktor berisi 8 batang anacharis dengan volume air total 10 liter. Terdapat dua tahapan uji, yaitu Range Finding Test (RFT) dan uji definitif, yang masing-masing dilakukan dengan konsentrasi toksikan yang berbeda selama 96 jam. Adapun susunan reaktor penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Susunan Reaktor Penelitian

Uji definitif dilakukan secara duplo dan hasilnya dirata-rata. Tumbuhan akan diukur panjang batang, warna fisik, dan bentuk fisik setelah 96 jam. Data kematian anacharis yang diperoleh pada pengamatan 96 jam digunakan untuk menentukan LC50. Hal ini dilakukan untuk mengetahui besarnya konsentrasi toksikan yang dapat membunuh 50% biota uji. Analisis parameter DO, pH, suhu, konsentrasi Ca2+, K+, COD, BOD, TSS mengacu pada Peraturan Gubernur Jawa Timur no. 72 tahun 2013 tentang air limbah untuk industri keramik.

Sebelum dilakukan penelitian utama, terlebih dulu dilakukan aklimatisasi tumbuhan hingga didapatkan tunas baru pada masing-masing tumbuhan. Kemudian dilakukan RFT untuk menetapkan konsentrasi optimum limbah cair industri marmer yang dapat membunuh 50% biota uji pada penelitian ini. Dilakukan variasi konsentrasi 100%, 80%, 60%, 40%, 20%, 0% volume toksikan. Konsentrasi terbesar yang dapat membunuh 50% biota uji, dijadikan pedoman untuk menentukan variasi konsentrasi pada tahap uji definitif. Pada uji definitif, rentang konsentrasi toksikan meliputi 12%, 24%, 36%, 48%, dan 60% volume toksikan air limbah pemotongan marmer (A). Untuk air limbah pemolesan marmer (B) mulai dari 12%, 19%, 26%, 33% dan 40% volume toksikan. Terdapat

satu reaktor kontrol tumbuhan (0% limbah toksikan). Hasil rata-rata kematian anacharis pada uji definitif dihitung dengan Ligthfield – Wilcoxon Abbreviated Method. Metode ini dipakai apabila harus ada efek akurat parsial dalam pengujian, memperhitungkan batas – batas kepercayaan 95% dari hasil LC50.

Analisis laboratorium digunakan untuk mengukur parameter penelitian. Pengukuran parameter meliputi parameter sampel dan tumbuhan uji. Pengukuran sampel meliputi suhu, pH, DO, BOD5, COD, TSS, Ca2+, K+. Untuk suhu, pH dan DO diukur setiap dua hari sekali. Untuk BOD5, COD, TSS, Ca2+, K+ pada sampel diukur pada awal test.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada awal penelitian dilakukan aklimatisasi selama tujuh hari untuk persiapan RFT dan uji definitif. Analisa parameter pada aklimatisasi yang perlu diperhatikan setiap hari adalah pH, dan suhu. Untuk DO, diperiksa setiap 2-3 hari sekali.

Range finding test merupakan tahapan mencari konsentrasi limbah yang diperkirakan menyebabkan kematian 50% dari populasi pada masing-masing reaktor. Tahapan ini dilakukan selama 96 jam dengan variasi konsentrasi limbah mulai dari 0%, 20%, 40%, 60%, 80%, dan 100%. Analisa awal parameter pencemar yang diduga sebagai penyebab kematian ikan adalah pH, COD, BOD, TSS, Ca2+, dan K+. Dari hasil analisis laboratorium dapat diketahui bahwa limbah cair industri marmer berada di atas baku mutu dan berpotensi menimbulkan pencemaran. Standar baku mutu ini diatur dalam Peraturan Gubernur Jawa Timur no. 72 tahun 2013, tentang baku mutu air limbah industri keramik. Adapun hasil uji laboratorium terhadap parameter pencemar dapat dilihat pada tabel 1.

Tabel 1.

Karakteristik limbah pada tahap RFT

Parameter Satuan

Konsentrasi Limbah

(PERGUB. JATIM No. 72 Tahun

2013)

A B Kadar mak.(mg/L)

pH - 8 7,9 6-9 DO mg/L 5,5 5,5 -

COD mg/L 310 3.593 100 BOD5 mg/L 148 1.760 50 TSS mg/L 26.000 81.250 100 Ca2+ mg/L 32.142 30.357 - K+ Ppm 3,75 675 -

Sumber : Hasil Laboratorium

Pada limbah A, akar anacharis berwarna hijau kecolatan. Sedangkan pada limbah B, akar anacharis berwarna coklat kehitaman. Perbandingan limbah dan anacharis dapat dilihat

0%

K1 K1

K2 K2

K3 K3

K4 K4

K5 A

K5 B

Keterangan : K1 – K5 adalah konsentrasi toksikan yang didapat setelah kisaran tahap uji toksisitas akut ditemukan. A merupakan air limbah dari proses pemotongan B merupakan air limbah dari proses pemolesan

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)

3

pada gambar 2. Adanya penambahan asam potassium oksalat pada limbah B menyebabkan perubahan fisik bentuk daun dan batang anacharis. Untuk anacharis, pengamatan dilakukan pada hari ke 4 (96 jam). Dalam satu reaktor terdapat 8 batang anacharis dengan tinggi ± 6 cm. Jumlah kematian anacharis tahap RFT dapat dilihat pada gambar 3.

Gambar 2. Perbandingan limbah dan anacharis Sumber : Hasil Penelitian

Gambar 3.Kematian anacharis pada tahap RFT 96 jam Sumber : Hasil Penelitian

Konsentrasi limbah yang menyebabkan kematian biota uji sebesar 50% populasi pada tahap range finding test, akan dipersempit kisarannya pada uji definitif. Data konsentrasi limbah dan jumlah mortalitas digunakan untuk mencari besarnya nilai LC50. Konsep yang digunakan pada uji definitif sama dengan tahap range finding test dan dilakukan secara duplo. Untuk uji definitif limbah A memiliki rentang konsentrasi 0%, 12%, 24%, 36%, 48%, dan 60%.

Untuk uji definitif limbah B memiliki rentang konsentrasi 0%, 12%, 19%, 26%, 33%, dan 40%. Parameter harian yang diukur saat penelitian adalah suhu, pH, dan DO. Hasil pengukuran suhu, pH, dan DO pada uji definitif dapat dilihat pada gambar 4 – gambar 9.

Gambar 4. Suhu Limbah A tahap uji definitif 96 jam Sumber : Hasil Penelitian

Gambar 5. Suhu Limbah B tahap uji definitif 96 jam Sumber : Hasil Penelitian

Suhu rata-rata untuk limbah A dan B pada anacharis adalah 310C. Anacharis memiliki konsistensi tinggi daripada submerged macrophyta lainnya pada temperatur tinggi di lingkungan tropis (Carvalho, et al., 2005). Perubahan suhu terjadi setiap hari dengan kisaran 31-320C. Secara keseluruhan suhu lingkungan biota uji masih memenuhi suhu optimum biota uji untuk tetap bertahan hidup. Sehingga kematian biota akibat perubahan suhu air jarang terjadi.

Berdasarkan gambar 6 dan gambar 7, pH lingkungan rata-rata mengalami kenaikan dan penurunan berkisar pada rentang pH 6-8. Kadar kalsium dalam limbah marmer menyebabkan pH air menjadi basa. Berdasarkan Peraturan Gubernur Jawa Timur no. 72 tahun 2013, tentang baku mutu air limbah industri keramik, pH maksimum adalah 6-9. Sehingga pH lingkungan rata-rata pada uji definitif masih memenuhi syarat kelangsungan hidup biota uji.

B A

Perbandingan warna air kontrol, limbah A, dan limbah B pada anacharis.

A : Anacharis terpapar limbah A B : Anacharis terpapar limbah B

A B

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)

4

Gambar 6. pH Limbah A tahap uji definitif 96 jam Sumber : Hasil Penelitian

Gambar 7. pH Limbah B tahap uji definitif 96 jam Sumber : Hasil Penelitian

Kebutuhan oksigen dalam air pada tahap uji definitif diperiksa setiap hari untuk mengetahui kadar oksigen dalam air yang dapat terpenuhi. Setiap hari terjadi penurunan dan kenaikan nilai DO yang berkisar antara 4-6 mg/L (gambar 8 dan 9). Kenaikan suhu dan reaksi kimia dapat menyebabkan penurunan DO.

Gambar 8. DO Limbah A tahap uji definitif 96 jam Sumber : Hasil Penelitian

Gambar 9. DO Limbah B tahap uji definitif 96 jam Sumber : Hasil Penelitian

Penurunan oksigen terlarut pada air terjadi karena adanya pengaruh mikroorganisme dalam menggunakan oksigen terlarut, untuk melakukan metabolisme dan adanya oksidasi beban pencemar yang terdapat pada limbah.

Hasil uji laboratorium terhadap parameter pencemar uji definitif dapat dilihat pada tabel 2. Uji parameter air limbah A dan B pada uji definitif hanpir seluruhnya berada di atas baku mutu peraturan pemerintah.

Tabel 2.

Karakteristik limbah pada tahap uji definitif

Parameter Satuan Konsentrasi Limbah

(PERGUB. JATIM No. 72 Tahun

2013)

A B Kadar maks.(mg/L)

pH - 7,9 7,7 6-9 DO mg/L 5 5 -

COD mg/L 724 10.058 100 BOD5 mg/L 378 6.438 50 TSS mg/L 109.800 156.380 100 Ca2+ mg/L 23.214 18.214 - K+ Ppm 4,45 66,5 -

Sumber : Hasil Laboratorium

Rentang konsentrasi limbah A dan B berbeda, karena kandungan dari masing-masing limbah tersebut juga berbeda. Untuk limbah A (dari proses pemotongan marmer) mengandung mineral murni. Sedangkan limbah B (dari proses pemolesan marmer) mengandung mineral murni dan bahan kimia tambahan berupa asam potassium oksalat. Nilai COD yang lebih besar daripada BOD dikarenakan bahan-bahan yang tidak dapat teroksidasi dalam uji BOD, dapat ikut teroksidasi dalam COD. Peningkatan COD disebabkan oleh penambahan asam potassium oksalat pada proses pemolesan yang menyebabkan terurainya Ca2+. Ion ini kemudian berikatan dengan asam karbonat berubah menjadi senyawa garam CaCO3 yang menyebabkan nilai TSS tinggi. Kalsium karbonat berupa endapan yang yang terdapat pada dasar reaktor, dengan reaksi sebagai berikut :

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)

5

Ca2+ + 2HCO3- → CaCO3(s) + H2O + CO2

Peningkatan BOD disebabkan oleh penambahan kalium (K+) pada proses pemolesan sebagai oksidator. Penambahan K+ menyebabkan terbentuknya ion Ca2+ yang nantinya melalui proses kimia akan menghasilkan CO2. Karbondioksida ini digunakan untuk proses fotosintesis, sehingga nilai BOD pada limbah B tinggi. Nilai BOD5, COD, dan TSS pada limbah cair industri marmer telah melebihi baku mutu air limbah industri keramik pada Peraturan Gubernur Jawa Timur no. 72 tahun 2013. Perbedaan kandungan air limbah juga mempengaruhi fisik dari biota uji. Kematian anacharis tahap uji definitif dapat dilihat pada gambar 10 dan gambar 11.

Gambar 10. Kematian anacharis limbah A pada tahap uji definitif 96 jam Sumber : Hasil Penelitian

Gambar 11. Kematian anacharis limbah B pada tahap uji definitif 96 jam Sumber : Hasil Penelitian

Tabel 3. Deskripsi anacharis pada uji definitif rata-rata

Limbah A Gambar Deskripsi

0%

4 batang bertambah panjang 2 cm, 2 batang bertunas, warna daun hijau segar, dan bentuk daun rapat.

12%

2 batang bertambah panjang 2 cm, 1 batang bertunas, warna daun hijau segar, dan bentuk daun rapat.

24%

2 batang bertambah panjang 2 cm, 1 batang bertunas, warna daun hijau, dan batang bagian bawah menguning.

36%

2 batang bertambah panjang 1,5 cm, 1 batang bertunas, warna daun hijau, bentuk daun rapat, batang bagian bawah menguning dan sedikit putih.

48%

1 batang bertambah panjang 1 cm, 1 batang bertunas, daun berwarna hijau sedikit putih, batang bagian bawah menguning, dan bentuk daun rapat.

60%

1 batang bertambah panjang 1 cm, 1 batang bertunas, daun berwarna hijau sedikit putih, batang mengecil dengan daun tipis berwarna kuning.

Limbah B Gambar Deskripsi

12%

3 batang bertambah panjang 1 cm, warna daun kuning kehitaman, batang bagian bawah berwarna hitam, dan bentuk daun renggang.

19%

2 batang bertambah panjang 1 cm, 1 batang bertunas, warna daun hijau kehitaman, batang bagian bawah hitam, dan bentuk daun renggang.

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)

6

26%

3 batang bertambah panjang 1 cm, warna daun hijau kehitaman, batang bagian bawah hitam sedikit putih, dan bentuk daun renggang.

33%

2 batang bertambah panjang 1 cm, warna daun hijau kehitaman, batang bagian bawah berwarna hitam sedikit putih, dan bentuk daun renggang.

40%

1 batang bertambah panjang 1 cm, warna daun hijau kehitaman, batang bagian bawah berwarna hitam sdikit putih, dan bentuk daun renggang.

Sumber : Hasil Penelitian

Anacharis yang dapat beradaptasi dengan toksikan akan hidup dengan tanda bertambah panjangnya batang serta munculnya tunas. Untuk anacharis yang tidak dapat berdaptasi akan mati. Tinggi batang anacharis yang hidup pada air limbah, bentuk fisiknya tidak akan sama dengan anacharis pada reaktor kontrol. Adanya penambahan asam potassium oksalat pada limbah B menyebabkan perubahan fisik bentuk daun dan batang anacharis. Dari yang semula berbentuk rapat, berubah menjadi renggang. Semakin tinggi konsentrasi limbah, semakin sedikit batang anacharis yang dapat tumbuh. Adanya lapisan film tipis yang terbentuk pada permukaan air limbah B menjadi salah satu faktor penyebab kematian anacharis dalam air. Adaptasi biota dengan baik pada bahan pencemar dilihat dari bertambahnya tinggi tumbuhan. Tumbuhan akan menyerap unsur hara (bahan pencemar) yang kemudian akan digunakan dalam produksi sel-sel baru.

Efek kematian biota uji disebabkan dari pemaparan air limbah dalam jangka waktu 96 jam disebut dengan efek akut. Efek tersebut disebabkan karena suatu toksikan dapat menghasilkan efek negatif yang dapat merusak struktur maupun fungsi biologis biota uji. Faktor yang dapat mempengaruhi kematian biota uji adalah sifat fisik kimia toksikan dan sifat fisik kimia biologis lingkungan (Mangkoediharjo, et al., 2009).

Kematian terbanyak biota uji terdapat pada limbah B dengan konsentrasi toksikan yang lebih tinggi daripada limbah A. Dari jumlah

kematian tersebut dilakukan perhitungan LC50, 96 jam menggunakan metode Litcfield-Wilcoxon. Metode ini digunakan karena memperhitungkan batas-batas kepercayaan 95% dari hasil LC50.

Tabel 4. Nilai LC50, 96 jam Limbah Cair Industri Marmer Jenis Limbah Biota Nilai LC50, 96 jam

A Anacharis 15% ± 4,5 B Anacharis 12% ± 2,45

Sumber : Hasil perhitungan

IV. KESIMPULAN

Toksisitas limbah tertinggi ada pada jenis limbah cair industri marmer dari proses pemolesan. Dimana pada konsentrasi 12% volume toksikan dapat membunuh 50% biota uji. Jenis limbah industri marmer yang berbeda proses dan kandungan kimiawi, menyebabkan perbedaan fisik pada anacharis. Kematian biota uji diakibatkan oleh akumulasi beberapa parameter kimia yang ada pada air limbah. Antara lain TSS, COD, Ca2+, K+. Nilai LC50, 96 jam dengan metoe Litcfield-Wilcoxon pada anacharis adalah sebagai berikut :

Limbah pemotongan = 15% ± 4,5 Limbah pemolesan =12% ± 2,45

UCAPAN TERIMA KASIH

Terima kasih kepada seluruh pihak yang telah membantu dalam pelaksanaan penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

Carvalho, P., Thomaz, S.M., Bini, L.M., 2005. Effects of temperature on decomposition of a potential nuisance species: the submerged aquatic macrophyte Egeria najas Planchon (Hydrocharitaceae). Braz. J. Biol 65 : 767–770.

Csurhes, S., Martin, H. J., Dimmock, A. 2008. Pest plant risk assessment–dense waterweed (Egeria densa). Journal Aquatic Plant Manage 48, 16 p.

Istiqomah, Shanti, K. 2013. Pengaruh limbah marmer sebagai bahan pengisi pada beton (175S). Konferensi Nasional Teknnik Sipil 7, UNS : Surakarta.

Mangkoedihardjo, S., dan Samudro, G. 2009. Ekotoksikologi teknosfer. Guna Widya : Surabaya.

Ra, Jin, S., Sang, Don, K., Nam, Ik, C., Kwang, Guk, A. 2010. Ecological health assessments based on whole effluent toxicity tests and the index of biological integrity in temperate streams influenced by wastewater treatment plant

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)

7

effluents.Environmental Toxicology and Chemistry Vol.26(9), pp.2010-1028.

Su, Shengqi, Yiming, Z., Jian, G.Q., Wei, W., Weizhi, Y., Liang, S. 2012. Physiological responses of Egeria densa to high ammonium concentration and nitrogen deficiency. Journal Chemosphere, 86 : 538-545.

Tišler T, Zagorc-Končan J. 2003. Aquatic toxicity in environmental classification. Arh Hig Rada Tokiskol. 54:207-213.

Utami, S. 2010. Pemanfaatan limbah marmer untuk pembuatan paving stone. Neutron, 10 (2):54 – 59.