Proses Penyerapan Logam Berat oleh Tumbuhan pada Metode Fitoremediasi
Proses penyerapan limbah logam berat dalam metode fitoremediasi dapat dibagi menjadi 3 proses 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. Tumbuhan dapat menyerap logam berat tersebut dengan membawa logam tersebut ke dalam larutan di sekitar akar. Logam yang masuk ke dalam sel akar akan diangkut melalui jaringan xilem dan floem ke bagian tumbuhan lain. Agar lebih efisien, pengangkutan ini dapat ditambah dengan molekul khelat seperti histidin untuk mengikat logam Cr. Dalam mencegah peracunan logam, dilakukan lokalisasi pada jaringan dimana pada tumbuhan mempunyai mekanisme detoksifikasi seperti menimbun logam di dalam bagian tertentu seperti akar dan lateks.
(Sumber: Pandia et al, 2018)
Berdasarkan gambar diatas dapat dilihat bahwa pengambilan logam yang dapat larut akan masuk ke dalam akar melalui membran plasma dari akar-akar endodermal. Menurut (Refki, 2019) terdapat dua cara penyerapan ion logam kedalam akar tanaman. Pertama ion dalam air bergerak menuju akar ke gradien potensial yang disebabkan oleh traspirasi. Kedua difusi, gradien konsentrasi dihasilkan oleh pengambilan ion permukaan akar.
Logam akan masuk ke dalam xylem untuk ditranslokasi. Untuk masuk ke dalam xylem, solute (zat yang tidak diurai dalam zat yang lain) harus melewati casparian, suatu lapisan lilin yang tidak dapat ditembus menjadi solute, kecuali melewati sel-sel endodermis yang kemungkinan melalui tindakan pemompaan membran atau saluran. Xylem akan membawa logam menuju daun dengan melewati sebuah membran. Logam dapat disimpan dalam berbagai jenis sel, tergantung pada spesies dan bentuk logam, karena ini dapat diubah ke dalam bentuk-bentuk toksik (untuk tanaman) melalui konversi kimia atau kompleksasi. Logam dapat dipisahkan dalam beberapa bagian sub sel (dinding sel. Sitosol, vakuola) atau volatilisasi melalui stomata (Fitriah, 2018)
Fitoremediasi Limbah Logam Berat Tembaga (Cu)
Salah satu tanaman yang dapat digunakan dalam metode fitoremediasi pada logam berat tembaga (Cu) adalah kiambang (Salvinia Molesta). Tumbuhan kiambang (Salvinia Molesta) merupakan salah satu tumbuhan yang mengapung di permukaan air. Tanaman ini dapat hidup di daerah tropis, subtropis, dan daerah berterampur hangat si seluruh dunia. Biasanya, tanaman ini dapat dijumpai di sawah, sungai, dan saluran air. Tanaman ini termasuk gulma air yang memiliki karakteristik laju biaknya yang sangat cepat dan sifat adaptasi yang tinggi di berbagai kondisi lingkungan, terutama pada air buangan aktivitas industry, limbah domestik, limbah pertanian, dan kelautan (Yuliani, Sitorus, and Wirawan 2013). Pertumbuhan tanaman kiambang dipengaruhi oleh ruang tumbuh, makin sempit ruang tumbuhya maka pertumbuhannya akan semakin lambat dan sebaliknya.
Berdasarkan penelitian menyebutkan bahwa tanaman kiambang mampu menyerap logam berat Cu dengan optimal dan total persentase logam berat Cu pada air maupun limbah 81,68% dari kosentrasi 20 ppm (Yuliani, Sitorus, and Wirawan 2013). Sedangkan penelitian yang dilakukan oleh (Baroroh, Handayanto, and Irawanto 2018) tanaman kimabang dapat menurukan logam berat Cu sebanyak 96% pada konsentrasi 2 ppm dan 90% pada 5 ppm tanpa terdapat gejala kerusakan. Namun pada konsentrasi yang lebih tinggi, tanaman (Salvinia Molesta) berubah menjadi coklat ujung tanaman. Tanaman (Salvinia Molesta) dapat menyerap mineral baik itu logam berat maupun nutrisi di sekitar secara bersamaan dengan air secara osmosis. Pengangkutan air dan garam-garam mineral dilakukan oleh penyerapan oleh sel akar. Kemudian terjadi pengangkutan dari akar menuju batang dan daun oleh xylem. Dan selanjutnya terjadi pengangkutan oleh floem ke seluruh jaringan tanaman. Hal tersebut akan mengakibatkan berat basah pada tanaman dan konsentrasi Cu pada tanaman akan semakin meningkat, sedangkan berat logam berat Cu pada air akan semakin menurun (Yuliani, Sitorus, and Wirawan 2013).
Fitoremediasi Limbah Logam Berat Cadmium (Cd)
Salah satu tanaman yang dapat digunakan dalam metode fitoremediasi pada logam berat Cadmium (Cd) adalah tanaman eceng gondok. Eceng gondok (Eichhornia crassipes) merupakan salah satu jenis tumbuhan air yang dapat digunakan untuk menetralisir pencemaran logam berat. Tumbuhan ini merupakan gulma yang hidup terapung pada air dan mengembangkan perakarannya di dalam lumpur. Eceng gondok berkembang biak secara cepat, baik vegetatif maupun generatif. Eceng gondok (Eichhornia crassipes) memiliki kecepatan tumbuh yang tinggi sehingga tumbuhan ini dianggap sebagai gulma yang dapat merusak lingkungan perairan. Salah satu cara penanganan terhadap limbah cair yang ramah lingkungan yaitu memanfaatkan eceng gondok sebagai biofilter penyerap berbagai zat berbahaya bagi lingkungan (Vidyawati and Fitrihidajati, 2019). Eceng gondok (Eichhornia crassipes) juga merupakan tumbuhan yang memiliki toleransi tinggi terhadap logam berat, dikarenakan eceng gondok (Eichhornia crassipes) memiliki kemampuan membentuk fitokelatin yang menghasilkan senyawa peptide yang mampu menghelat logam dalam jumlah yang besar (Welhelmus Djo et al, 2017).
Eceng gondok mampu mengikat kadmium dikarenakan akar yang dimiliki eceng gondok merupakan tipe akar serabut yang lebat. Proses penyerapan kadmium oleh eceng gondok terjadi dalam suatu proses dimana mikrorganisme yang terdapat pada permukaan akar melakukan dekomposisi pada bahan-bahan organik dan partikel-partikel yang menempel pada akar. Bahan–bahan organik dan partikel– partikel tersebut sebelum didekomposisi oleh mikroorganisme terlebih dahulu disaring oleh eceng gondok menggunakan akar seperti bulu berbentuk labirin-labirin yang lembut dan ringan dalam jumlah yang banyak sehingga memudahkan mikroorganisme untuk mendekomposisi bahan-bahan organik dan partikel-partikel tersebut. Menurut (Febrianingsih, 2013), Efesiensi pertukaran atau penyerapan logam kadmium antara sebuah sel dengan sekelilingnya oleh eceng gondok karena adanya vakuola dalam struktur sel. Mekanisme penyerapan yang terjadi yaitu dengan adanya bahan-bahan yang diserap menyebabkan vakuola menggelembung, maka sitoplasma terdorong ke pinggiran sel sehingga protoplasma dekat dengan permukaan sel.
Pada penelitian yang telah dilakukan oleh (Zumani, Suryaman, and Dewi, 2015) telah dibuktikan bahwa tanaman eceng gondok dapat mengurangi adanya pencemar kadmium. Dalam penelitian ini didapatkan hasil analisis konsentrasi kadmium dalam bagian tanaman, dimana konsentarasi kadmium yang tertinggi terdapat pada bagian akar selanjutnya batang dan daun. Hal ini terjadi karena akar eceng gondok memiliki bulu-bulu akar yang jumlahnya sangat banyak. Permukaan akar yang luas dan langsung mengalami kontak dengan air, memudahkan proses penyerapan dalam jumlah banyak. Pertukaran ion terjadi karena penyerapan air oleh bulu-bulu akar, sehingga ion-ion yang terlarut terbawa masuk ke dalam sel-sel akar. Akar yang masih muda memiliki potensi menyerap ion-ion dalam jumlah besar. Sedangkan konsentrasi kadmium pada batang dan daun lebih rendah karena perlu translokasi terlebih dahulu melalui xilem dan floem. Berdasarkan penelitian (Zumani, Suryaman, and Dewi, 2015), Semakin lama kontak eceng gondok pada air, konsentrasi kadmium pada daun dan batang semakin meningkat sedangkan pada akar semakin berkurang hal ini menunjukkan telah terjadi translokasi kadmium dari akar ke batang dan daun.
Fitoremediasi Limbah Logam Berat Timbal (Pb)
Salah satu tanaman yang dapat digunakan dalam metode fitoremediasi pada logam berat timbal (Pb) adalah tanaman kangkung air. Kangkung merupakan tanaman dengan daya adaptasi yang cukup luas terhadap kondisi iklim dan tanah di daerah tropis, sehingga dapat ditanam di berbagai daerah di Indonesia. Kangkung juga merupakan tanaman yang tidak selektif terhadap unsur hara tertentu, sehingga dapat menyerap semua unsur yang ter-kandung di dalam tanah. Kangkung dapat tumbuh dengan baik pada badan air yang tidak terlalu dalam atau bantaran sungai, danau, dan selokan. Kangkung memiliki dua varietas yaitu jenis kangkung air dan kangkung darat. Kangkung air memiliki warna bunga putih kemerah-merahan, ukuran batang dan daun yang lebih besar dibandingkan dengan kangkung darat, berbatang hijau dan berbiji sedikit. Kangkung merupakan salah satu ta-naman yang mudah menyerap logam berat dari media tumbuhnya. Akibat pencemaran yang terjadi pada air, udara maupun tanah yang digunakan sebagai media tanamnya, maka besar kemungkinan terjadi penyerapan logam berat pada tanaman kangkung tersebut. Salah satu logam berat yang banyak mencemari adalah timbal (Pb).
Pada penelitian (Hapsari, Amri, and Suyanto 2018) telah dibuktikan bahwa tanaman kangkung air dapat mengurangi pencemar Pb. Tanaman kangkung air ini memiliki fungsi sebagai biofilter karena kangkung air mempunyai kemampuan untuk mengurai benda organik dan anorganik di sekitar akarnya. Batang dan akar tanaman kangkung air mempunyai jaringan yang khas yang disebut aerenchima yang berfungsi sebagai alat transportasi oksigen ke perakaran. Dengan adanya jaringan aerenchima tersebut, maka unsur hara dari tanah dan air dapat diserap dengan cepat. Ada dua jalan masuk logam berat ke dalam tumbuhan, yaitu melalui akar dan daun. Akar merupakan organ pada tumbuhan yang berfungsi sebagai organ penyerap dan penyalur unsur-unsur hara ke bagian lain. Sesuai dengan fungsinya, maka akar akan banyak menyerap unsur hara sehingga akumulasi logam akan lebih tinggi di akar dibandingkan dengan di bagian batang dan daun. Pada penelitian (Vidyanti, and Rokhmalia 2020) diketahui bahwa tanaman kangkung air dapat menurunkan logam berat timbal sebanyak 92% dan terdapat pengaruh yang significant setelah dilakukan perlakuan fitoremediasi menggunakan tanaman kangkung air (Ipomoea aquatica).
