PERBABIOD

FAKULT

ANDINGADEGRADA

DENGA

HE

TAS MATEIN

AN PROSEASI BAHA

AN METO

NY MURD

DEPAREMATIKA

NSTITUT P

EDUR OPAN METO

ODE BOTO

RDANI SU

RTEMEN KA DAN ILMPERTANIA

BOGOR2010

ERASIONODE DOCOL TERT

HARTON

KIMIA MU PENGEAN BOGOR

NAL STAC DIE-AWTUTUP

NO

ETAHUANR

NDAR WAY

N ALAM

ABSTRAK

HENY MURDANI SUHARTONO. Perbandingan Prosedur Operasional Standar Biodegradasi Bahan Metode DOC Die-Away dengan Metode botol tertutup. Dibimbing oleh MUHAMAD FARID dan ZAINAL ALIM MAS’UD.

Pengujian biodegradasi bahan kimia oleh Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) dibagi menjadi dua macam, yaitu ready dan inherent biodegradation. Dissolved organic carbon (DOC) die-away dan botol tertutup merupakan metode dalam pengujian ready biodegradation. Hasil penguraian bahan oleh mikroorganisme dalam perairan dapat dilihat dari konsentrasi karbon organik terlarut (metode DOC die-away) dan konsumsi oksigen terlarut (metode botol tertutup) oleh mikroorganisme. Analisis jumlah koloni dilakukan untuk mengetahui keberadaan mikroorganisme. Pada penelitian ini, analisis mikroorganisme dilakukan dengan metode hitungan cawan. Jumlah koloni mikroba yang ditumbuhkan pada medium agar dihitung dengan mata telanjang dan hasilnya sebesar 2.13 × 106 koloni/mL untuk lumpur DOC dan 2.30 × 104 koloni/mL untuk lumpur botol tertutup. Persentase degradasi metode DOC die-away yang mengukur perbandingan antara konsentrasi DOC pada waktu yang ditentukan dengan konsentrasi awal DOC diperoleh hasil yang lebih baik dibandingkan dengan metode botol tertutup yang merupakan nisbah antara nilai BOD dibagi dengan ThOD (kebutuhan oksigen teoritis) atau COD. Natrium benzoat sebagai kontrol memiliki ThOD sebesar 1.66 mg O2/mg bahan sedangkan bahan uji nilai CODnya sebesar 1.83 mg O2/mg bahan.

ABSTRACT

HENY MURDANI SUHARTONO. Comparison of Standard Operating Procedure DOC Biodegradation Materials Die-Away with Closed Bottle Methods. Supervised by MUHAMAD FARID and ZAINAL ALIM MAS’UD.

Tests for biodegradation of chemicals by the Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) are divided into two types, which are ready and inherent biodegradations. Dissolved organic carbon (DOC) die-away and the closed bottle are the method in ready biodegradation test. Results from material decomposition by microorganisms in waters can be seen in the concentration of dissolved organic carbon (DOC method of die-away) and dissolved oxygen consumption (closed bottle method) by microorganisms. Analysis on number of colony is performed to determine the existence of microorganisme. In this research, microorganisms analysis was conducted by cup count method. Number of colonies grown on the agar media counted with naked eye and the result was 2.13 × 104 colonies/mL for DOC mud and 2.3 × 106 colonies/mL for the covered bottle mud. Degradation percentage of DOC die-away methods which measures the ratio between DOC concentrations at the appointed time with the initial concentration of DOC obtained better results than the closed bottle method is the ratio between BOD value divided by ThOD (theoretical oxygen demand) or COD. Sodium benzoate as a control showeed ThOD about 1.66 mg O2/mg materials meanwhile the test materials had COD value of 1.83 mg O2/mg materials.

PERBANDINGAN PROSEDUR OPERASIONAL STANDAR BIODEGRADASI BAHAN METODE DOC DIE-AWAY

DENGAN METODE BOTOL TERTUTUP

HENY MURDANI SUHARTONO

Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains pada Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

2010

Judul skripsi : Perbandingan Prosedur Operasional Standar Biodegradasi Bahan Metode DOC die-away dengan Metode Botol Tertutup

Nama : Heny Murdani Suhartono NIM : G44203039

Menyetujui:

Mengetahui: Ketua Departemen Kimia Institut Pertanian Bogor

Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS NIP.19502271976032002

Tanggal Lulus:

Dr. Zainal Alim Mas’ud, DEA NIP.195606221986011001

Drs. Muhamad Farid NIP.196405251992031003

Pembimbing I, Pembimbing II,

PRAKATA

Puji Syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Tema yang dipilih dalam tugas akhir ini adalah Biodegradasi bahan dengan mengambil judul Perbandingan Prosedur Operasional Standar Biodegradasi Bahan Metode DOC die-away dengan Metode botol tertutup. Penelitian ini dilakukan dari bulan Oktober 2008 sampai bulan Desember 2009 di Laboratorium Terpadu Institut Pertanian Bogor.

Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada Bapak Drs. Mohamad Farid dan Dr. Zainal Alim Mas’ud, DEA selaku pembimbing, serta Mohammad Khotib, S.Si yang telah bersedia memberikan saran dan arahan selama penelitian berlangsung. Penghargaan juga penulis berikan kepada Ibu Ety Herawati, Ibu Dewi Kusuma Hastuti, dan seluruh teknisi Laboratorium Terpadu IPB yang telah membantu dalam mengumpulkan data. Ucapan terima kasih dan penghargaan penulis berikan kepada Bapak, Ibu, Nenek, dan Adik, serta seluruh keluarga yang telah memberikan doa dan dorongannya.

Semoga karya ilmiah ini berguna.

Bogor, Januari 2010

Heny Murdani Suhartono

RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Boyolali pada tanggal 25 Mei 1984 dari pasangan Yudo

Subarno dan Warsiki. Penulis merupakan anak pertama dari dua bersaudara. Pada tahun 2003 penulis telah menyelesaikan studinya dari SMA Negeri 1 Teras

Boyolali dan di tahun yang sama dapat masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis mengambil Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

Selama mengikuti perkuliahan, penulis merupakan anggota Perkumpulan Mahasiswa Boyolali mulai tahun 2003-sekarang. Tahun 2004 menjadi pengurus Ikatan Mahasiswa Kimia (Imasika) periode 2004/2005. Juara I Kompetisi Futsal IPB tahun 2004, dan Juara II Kompetisi Sepak Bola IPB tahun 2005. Penulis pernah menjadi asisten praktikum Kimia Organik tahun ajaran 2005/2006, asisten praktikum Kompetensi Departemen Kimia tahun ajaran 2006/2007, dan asisten praktikum Kimia Pangan Analisis Kimia tahun ajaran 2007/2008. Penulis melakukan praktik lapang di pabrik tisu PT Pindo Deli Pulp and Paper Mills II pada bulan Juli dan Agustus 2006 dengan mengambil judul Proses Produksi Tisu di PT Pindo Deli Pulp and Paper Mills II, Karawang, Jawa Barat. Pada tahun 2007 penulis penah menjadi pengajar privat Siswa SMU. Bulan Mei 2008 penulis juga tercatat sebagai staff honorer Giant Departement Store dengan jabatan Kasir. Tahun 2006-sekarang penulis bekerja sebagai teknisi lapang di Laboratorium Terpadu IPB.

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL …………………………………………………………………….. viii DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………………. viii DAFTAR LAMPIRAN ……………………………………………………………….. viii PENDAHULUAN ………………………………………………………………………. 1 TINJAUAN PUSTAKA ………………………………………………………………… 1

Oksigen Terlarut ………………………………………………………………….... 1 Kebutuhan Oksigen Biokimia ……………………………………………………... 2 Kebutuhan Oksigen Kimia ………………………………………………………… 2 Karbon Organik Terlarut …………………………………………………………... 3 Perhitungan Mikroba …………..…………………………………………………... 3 Biodegradasi ……………………………………………………………………….. 3 DOC Die-Away ……………………………………………………………………. 4 Botol tertutup ………………………………………………………………………. 4

BAHAN DAN METODE ……………………………………………………………….. 4

Alat dan Bahan …………………………………………………………………….. 4 Metode ……………………………………………………………………………... 4

HASIL DAN PEMBAHASAN …………………………………………………………. 6

Jumlah Mikroba ……………………………………………………………………. 6 DOC Die-Away ……………………………………………………………………. 6 Botol Tertutup……………………………………………………………………… 8

SIMPULAN DAN SARAN ……………………………………………………………... 9 DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………………… 9 LAMPIRAN ……………………………………………………………………………. 11

DAFTAR TABEL

Halaman

1 Serapan kontrol pada panjang gelombang 224.9 nm untuk menetukan

kurva regresi linear …………………………………………………………………… 7 2 Persentase penguraian bahan uji pada panjang gelombang 204.9 nm ……………….. 7

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1 Kurva regresi linear kontrol pada panjang gelombang 224.6 nm …………...……....... 7

2 Persentase penguraian bahan uji pada panjang gelombang 204.9 nm dan kontrol 224.6 nm ( Sampel, Kontrol) ….………………...………………... 7

3 Persentase degradasi bahan uji konsentrasi 1 dan 2 mg/L selama 28 hari ( Kontrol 1 mg/L, Kontol 2 ppm, Sampel 1 mg/L, Sam- pel 2 mg/L) ………………………………………………………………...…………. 8

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1 Pengelompokan metode biodegradasi OECD dan EU …………………………….... 12

2 Diagram alir penelitian …………………………………………………………...…. 12

3 Hasil analisis jumlah mikroba …………………………………………………….… 13

4 Panjang gelombang maksimum bahan uji hasil scanning dengan rentang panjang gelombang 200 -400 nm …………………………………………………… 13

5 Panjang gelombang maksimum kontrol hasil scanning dengan rentang panjang gelombang 200 -400 nm …………………………………………………… 14

6 Hasil degradasi kontrol dalam metode DOC die-away ……………………...……… 14

7 Nilai COD bahan uji ………………………………………………………………… 15

8 Perhitungan persentase penguraian bahan uji ……………………………….……… 15

9 Nilai ThOD natrium benzoat ………………………………………………...……… 16

10 Hasil analisis konsentrasi oksigen terlarut (DO) selama 28 hari …………………… 17

11 Pembuatan pereaksi DO .............................................................................................. 19

12 Pembuatan pereaksi COD …………………………………………………………... 20

viii

PENDAHULUAN

Air merupakan pelarut universal dan berbagai bahan dapat terkandung di dalamnya baik yang dapat larut maupun yang tidak, termasuk mikroorganisme. Hampir semua air yang digunakan oleh manusia, baik untuk konsumsi maupun industri akan menghasilkan air buangan yang pada gilirannya jika tidak diproses secara benar akan mencemari (Salmin 2005). Indikator pencemaran air dapat dilihat antara lain dari kandungan oksigen terlarut dan jumlah bahan yang masuk dalam perairan.

Bahan yang masuk ke perairan dapat digolongkan menjadi bahan yang dapat, sulit, atau tidak dapat diurai (EC 2000). Penguraian dilakukan oleh mikroorganisme melalui oksidasi karbon organik terlarut (DOC) menggunakan oksigen terlarut (DO) menghasilkan karbon dioksida dan air. Oleh karena itu, tingkat penguraian bahan dapat diukur dari konsumsi DO selama waktu tertentu dan dari konsentrasi DOC di dalam perairan.

Metode pengukuran tingkat biodegradasi bahan diatur oleh OECD (Organization for Economic Cooperation and Development) dan telah distandardisasi di seluruh dunia. Ada 2 kelompok metode, yakni ready dan inherent biodegradation (Lampiran 1). Ready biodegradation terdiri atas 6 metode, yaitu DOC die-away, evolusi CO2 (uji Sturm termodifikasi), MITI (I) (Ministry of International Trade and Industry, Jepang), botol tertutup, penapisan OECD termodifikasi, dan respirometri manometrik (OECD 1992).

Dalam penelitian ini metode pengukuran melalui DOC die-away akan dibandingkan dengan metode botol tertutup. Kedua metode tersebut memiliki kesamaan dalam hal perlakuan terhadap sampel, waktu analisis, dan metode kerja. Faktor yang membedakan ialah cara analisis hasil penguraian. Metode DOC die-away menganalisis penurunan konsentrasi DOC, sedangkan metode botol tertutup mengukur konsumsi DOC oleh mikroorganisme dalam mengurai bahan.

Pada metode botol tertutup, penguraian bahan dilakukan dalam botol BOD pada suhu (22 ± 2) °C. Metode ini memiliki faktor kegagalan yang tinggi, karena DO dalam air secara tiba-tiba dapat mencapai nol (kondisi anaerob) karena terjadinya nitrifikasi. Analisis oksigen terlarut dilakukan dengan metode Winkler. Sementara pada metode DOC die-away, DO dijaga dengan aerasi (mengalirkan

oksigen atau udara ke dalam air) selama waktu inkubasi. Analisis hasil penguraian dilakukan dengan spektrofotometer ultraviolet (UV).

Perbandingan dilakukan dengan mengukur persentase penguraian suatu bahan uji yang tidak diketahui komposisinya. Nisbah konsentrasi DOC setelah waktu tertentu terhadap konsentrasi DOC awal merupakan persentase penguraian dalam metode DOC die-away. Sementara nisbah kebutuhan oksigen biokimia (BOD) terhadap kebutuhan oksigen teoretis (ThOD) atau oksigen kimia (COD) menghasilkan persentase penguraian dalam metode botol tertutup. Metode yang lebih baik akan menghasilkan persentase penguraian yang lebih stabil selama kurun waktu pengujian.

TINJAUAN PUSTAKA

Oksigen Terlarut

Kandungan oksigen terlarut (DO) dalam perairan menentukan banyaknya mikroorganisme akuatik. DO digunakan untuk menghancurkan bahan organik dalam air. Kebaradaan DO yang besar dalam air dapat menunjukkan kualitas perairan tersebut. Oksigen dalam perairan terutama berasal dari proses difusi dari udara bebas dan hasil fotosintesis organisme yang hidup dalam perairan tersebut (Salmin 2005).

Udara yang bersih dan kering dapat mengandung oksigen 20.95% berdasar volume dan sebagian besar oksigen dalam air berasal dari atmosfer (Saeni 1989). Oksigen yang dihasilkan ganggang sangat tidak efisien untuk mengisi kembali oksigen perairan, karena sebagian besar oksigen yang dibentuk oleh fotosintesis di siang hari harus digunakan lagi untuk proses metabolisme ganggang malam hari. Apabila ganggang mati, penghancuran biomassanya juga membutuhkan oksigen.

Kandungan DO minimum adalah 2 mg/L dalam keadaan normal dan tidak tercemar oleh senyawa beracun. Kandungan DO minimum ini sudah cukup mendukung kehidupan organisme (Swingle 1968). Idealnya DO tidak boleh kurang dari 1.7 mg/L selama 8 jam dengan tingkat kejenuhan sedikitnya sebesar 70% (Huet 1970). Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup (Kep Meneg LH) menetapkan bahwa kandungan DO adalah 5 mg/L untuk

kepentingan wisata bahari dan biota laut (KLH 2004).

Kelarutan oksigen dalam air bergantung pada suhu air, tekanan parsial oksigen dalam atmosfer, dan kandungan garam dalam air. Kelarutan oksigen merupakan fungsi dari tekanan parsial. Kelarutan oksigen dalam air pada suhu 25 °C dalam kesetimbangan dengan udara pada tekanan 1 atm hanya 8.32 mg/L. Jadi, air dalam keadaan setimbang dengan udara tidak dapat mengandung DO tinggi dibandingkan dengan banyak jenis zat terlarut yang lain. Kelarutan oksigen dalam air berkurang dari 14.74 mg/L pada 0 °C menjadi 7.03 mg/L pada 35 °C. Kenaikan suhu air menurunkan kelarutan oksigen yang biasanya disertai naiknya laju konsumsi oksigen oleh organisme perairan (Saeni 1989).

Kebutuhan Oksigen Biokimia

Kebutuhan oksigen biokimia (bio-chemical oxygen demand, BOD) merupakan banyaknya oksigen yang diperlukan oleh mikroorganisme pada saat mengurai bahan organik pada kondisi aerob, dengan hasil akhir karbon dioksida dan air. Bahan organik ini digunakan oleh mikroorganisme sebagai bahan makanan, dan energinya diperoleh dari proses oksidasi (Pescod 1973). Nilai BOD banyak dipakai untuk menentukan tingkat pencemaran air. Kelarutan oksigen dalam air harus dijaga agar tetap terukur selama pemeriksaan. Hal ini penting diperhatikan, sebab kelarutan oksigen dalam air terbatas dan hanya berkisar ± 9 mg/L pada suhu 20 °C (Sawyer dan Mc Carty 1978).

Laju reaksi oksidasi (bioaktivitas mikroorganisme) selama pemeriksaan BOD sangat dipengaruhi oleh jumlah populasi organisme dan juga suhu. Karena itu, suhu selama pemeriksaan BOD harus diusahakan konstan pada 20 °C, suhu yang lazim di alam. Secara teoretis, waktu yang diperlukan untuk proses oksidasi sempurna bahan organik menjadi CO2 dan H2O tidak terbatas. Pada praktiknya, analisis nilai BOD di lab dilakukan selama 5 hari dengan anggapan bahwa persentase reaksi oksidasi yang cukup besar berlangsung selama waktu tersebut. Nilai BOD 5 hari memiliki persentase 70-80% dari nilai BOD total (Sawyer dan Mc Carty 1978). Penentuan waktu inkubasi selama 5 hari dapat mengurangi kemungkinan oksidasi amonia (NH3) yang cukup tinggi. Amonia dapat dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat. Oksidasi nitrogen anorganik ini memerlukan

oksigen terlarut sehingga memengaruhi hasil analisis BOD.

Penentuan BOD yang berdasarkan pada pemeriksaan DO dapat dilakukan secara langsung atau dengan cara pengenceran. Prosedur yang umum dilakukan dengan mengadaptasi sampel pada suhu 20 °C dan mengalirkan oksigen atau udara ke dalam air (aerasi) untuk memperbesar kadar oksigen terlarut dan mengurangi gas yang terlarut, sehingga sampel mendekati kejenuhan oksigen terlarut. Sementara dengan cara pengenceran, pengukuran BOD didasarkan atas laju biodegradasi bahan organik yang sebanding dengan banyaknya zat yang tidak teroksidasi pada saat tertentu. Jumlah oksigen yang digunakan dalam pengenceran sampel berbanding lurus dengan persentase sampel yang ada dalam pengenceran.

Kebutuhan Oksigen Kimia

Kualitas air yang baik dapat dilihat dari kandungan oksigen di dalamnya. Salah satu parameternya adalah kebutuhan oksigen kimia (chemical oxygen demand, COD) yang didefinisikan sebagai jumlah oksigen (mg O2) yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat-zat organik yang ada dalam air menjadi CO2 dan H2O. Pada penentuan COD, hampir semua zat (sekitar 85%) teroksidasi menjadi CO2 dan H2O dalam suasana asam, lebih besar daripada yang terurai oleh mikroorganisme pada penentuan BOD (Fardiaz 1992).

Oksidator kuat yang sering digunakan dalam analisis COD adalah KMnO4 dan K2Cr2O7. Daya oksidasi KMnO4 (E° = +1.59 V) lebih daripada K2Cr2O7 (E° = +1.36 V) (Purwaningsih 2008). Namun, K2Cr2O7 lebih lazim dalam analisis COD.

Beberapa bahan organik tertentu dalam air limbah, ada yang tahan urai secara hayati dan ada juga yang beracun meskipun pada konsentrasi yang rendah. Bahan yang tidak terurai secara hayati akan terurai secara kimiawi melalui proses oksidasi. Karena itu, nilai COD biasanya lebih besar daripada BOD (Purwaningsih 2008).

COD merupakan salah satu indikator penting untuk mengetahui pencemaran air yang disebabkan oleh limbah organik, baik yang berasal dari limbah rumah tangga maupun industri. Secara umum, konsentrasi COD yang tinggi dalam air menunjukkan adanya bahan pencemar organik dalam jumlah yang relatif banyak.

Perairan dengan nilai COD yang tinggi tidak diinginkan bagi kepentingan perikanan

2

dan pertanian. Nilai COD pada perairan yang tidak tercemar biasanya kurang dari 20 mg/L, sedangkan pada perairan tercemar dapat lebih dari 200 mg/L, dan pada limbah industri dapat mencapai ± sekitar 60.000 mg/L. Karena itu, nilai COD harus memenuhi ambang yang ditentukan untuk masing-masing industri.

Karbon Organik Terlarut

Karbon Organik Terlarut (dissolved organic carbon, DOC) digunakan untuk menggambarkan ribuan senyawa terlarut dalam air yang berasal dari bahan organik. Nilai rerata DOC dalam perairan ialah 5.7 mg/L. Bahan organik penyusun DOC berasal dari tumbuhan dan hewan yang telah berubah ukurannya menjadi lebih kecil dan larut dalam air. Beberapa molekul DOC memiliki struktur kimia yang dapat dikenali dengan mudah (seperti lemak, karbohidrat, dan protein). Akan tetapi, sebagian besar molekul ini tidak memiliki struktur yang mudah diidentifikasi.

DOC yang berupa lemak, protein, dan karbohidrat terlarut dalam sungai atau danau berasal dari kotoran hewan atau dekomposisi ikan dan serangga. Molekul DOC ini tidak memiliki pigmen, maka tidak memengaruhi warna perairan. Sebaliknya DOC dari luar perairan, seperti hasil penguraian daun dan puing-puing kayu yang jatuh disekitar atau di dalam perairan, dapat bereaksi dengan molekul lain membentuk senyawaan yang kompleks. Zat humus atau tanin misalnya, memiliki nilai asam alami (dapat memengaruhi pH) dan warnanya yang kuning kehitaman memiliki pengaruh yang besar terhadap warna air.

Fraksi DOC yang dapat didegradasi (BDOC) terdiri dari molekul organik yang dapat digunakan oleh bakteri heterotrof sebagai sumber energi dan karbon. Dalam konteks kualitas air minum, sebagian DOC merupakan produk samping disinfeksi prazat, dan BDOC merupakan sumber nutrisi yang dapat menyumbang pertumbuhan secara hayati dalam sistem distribusi air (EPA 2009).

Perhitungan Mikroba

Metode untuk menghitung jumlah mikroba

terdiri dari metode hitungan cawan, “most propable number” (MPN), dan metode hitungan mikroskopik langsung (Fardiaz 1989). Di antara kedua metode tersebut, metode hitungan cawan paling banyak digunakan. Metode lain untuk menghitung jumlah mikroba di dalam larutan adalah

metode turbidimetri dengan menggunakan sperktrofotometer. Namun, metode ini sulit diterapkan pada bahan pangan karena sampel harus bening.

Bahan yang diperkirakan mengandung lebih dari 300 sel mikroba per mL, per g, atau per cm permukaan, perlu diencerkan sebelum ditumbuhkan pada medium agar di dalam petri, agar setelah inkubasi terbentuk koloni dalam jumlah yang dapat dihitung, jumlah yang terbaik adalah antara 30 dan 300. Pengenceran biasanya dilakukan secara desimal, yaitu 1:10, 1:100, 1:1000, dan seterusnya. Pengenceran secara desimal ini memudahkan perhitungan jumlah koloni. Pengenceran yang bukan desimal, misalnya 1:5, 1:25, dan seterusnya jarang dilakukan karena tidak praktis dalam perhitungannya.

Larutan untuk mengencerkan dapat berupa larutan bufer fosfat atau garam fisiologis 0.85%. Prinsip metode hitungan cawan, ialah jika sel mikroba yang masih hidup ditumbuhkan pada medium agar, maka sel mikroba tersebut akan berkembang biak dan membentuk koloni yang dapat dilihat langsung dengan mata tanpa menggunakan mikroskop (Fardiaz 1989).

Biodegradasi

Biodegradasi berasal dari kata bio dan degradation, bio berarti makhluk hidup dan degradation berarti penguraian menjadi lebih kecil. Biodegradasi dari uraian tersebut dapat diartikan sebagai penguraian molekul organik atau bahan kimia oleh makhluk hidup (mikroorganisme) menjadi CO2, H2O, dan garam. Biodegradasi dan fotosintesis merupakan proses yang dapat balik. Fotosintesis mengubah CO2 dan H2O menjadi bahan organik sedangkan biodegradasi adalah proses sebaliknya: pengubahan bahan organik kembali menjadi CO2 dan H2O melalui aktivitas mikroorganisme (Loonen et al. 2006).

Setiap bahan yang masuk ke perairan akan diurai menjadi bahan yang lebih kecil. Keberadaan mikroorganisme sangat berperan penting dalam hal ini. Bahan yang tidak dapat diurai oleh peran mikroorganisme akan dioksidasi oleh kandungan oksigen dalam air. Kandungan bahan kimia organik dalam air dibedakan berdasarkan kemampuanya untuk diurai. Readily biodegradable (sangat dapat-urai) , inherently biodegradable (sulit diurai), dan non biodegradable (tidak dapat-urai) (EC 2000).

3

DOC Die-Away

Bahan yang akan diuji dengan metode DOC die-away adalah bahan yang tidak atsiri dan memiliki kelarutan dalam air sekitar 100 mg/L. Selain itu, kandungan karbon, kemurnian, atau nisbah relatif dari komponen utama harus diketahui. Uji ini hampir sama dengan Standar ISO 7827-1984. Uji ini juga serupa dengan uji penapisan termodifikasi OECD 301 E, namun memperbolehkan penggunaan sel mikroba dengan densitas yang lebih tinggi.

Prinsip dari metode ini adalah medium mineral yang diinokulasi dengan mikroorganisme pada volume tertentu, mengandung bahan uji yang akan dianalisis dengan konsentrasi DOC antara 10-40 mg/L, diaerasi pada keadaan gelap dengan suhu sekitar (22 ± 2) °C. Penguraian dalam analisis DOC dilakukan pada interval waktu lebih dari 28 hari. Derajat biodegradasi dapat dihitung dengan menyatakan konsentrasi DOC yang hilang (dikoreksi dari blangko) sebagai nilai dari konsentrasi asalnya. (OECD 1992).

Botol Tertutup

Prinsip metode ini adalah larutan dari bahan uji dalam medium mineral (dengan konsentrasi 2-5 mg/L) diinokulasi dengan mikroorganisme dalam jumlah yang relatif kecil dari campuran populasi dalam botol BOD dengan volume 250-300 mL. Botol ditutup pada keadaan gelap dengan suhu sekitar (22 ± 2) °C. Penguraian diamati melalui analisis oksigen terlarut dengan periode 28 hari. Jumlah oksigen yang digunakan oleh populasi mikroba selama biodegradasi zat uji, dikoreksi oleh blangko, dan dinyatakan sebagai persentase dari ThOD (kebutuhan oksigen teoritis) atau kehilangan COD (OECD 1992).

Bahan uji dalam metode ini, komposisi unsur pokok dan kemurniannya atau ukuran relatif komponen-komponen utamanya harus diketahui agar ThOD dapat dihitung. Jika ThOD tidak dapat dihitung, COD harus ditentukan. Persentase biodegradasi yang tinggi mungkin diperoleh jika bahan uji tidak teroksidasi sempurna dalam uji COD.

BAHAN DAN METODE

Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan meliputi alat penyaring lumpur, spektrofotometer UV-VIS (Shimadzu UV-1700 , sentrifus (Clements 2000), botol BOD dengan kaca penutup 250-300 mL, inkubator, botol kaca 2.5 L, blender, autoklaf, hot plate, oven, neraca analitik, tabung COD, aerator, dan dan alat-alat kaca lainnya.

Bahan-bahan yang dipakai antara lain MnSO4, NaOH-KI, H2SO4, indikator amilum, indikator feroin, Na2S2O3.5H2O, agar-agar hara (NA), NaOH 6 N, K2Cr2O7, KI, Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O, K2Cr2O7-HgSO4, H2SO4-Ag2SO4, dan NaCl 0.85%.

Metode

Penentuan Jumlah Mikroba (Fardiaz 1989)

Lumpur diambil dari sumber inokulum,

disaring kotorannya, kemudian disentrifugasi dengan kecepatan 3500 rpm selama 10 menit. Sebanyak 10 g lumpur hasil sentrifugasi dalam 90 mL buffer fosfat diaduk hingga tidak ada endapan sama sekali. Larutan ini dipipet tepat 1 mL ke dalam tabung reaksi bertutup yang telah berisi garam fisiologis (NaCl 0.85% dalam akuades) sebanyak 9 mL tepat. Campuran dikocok hingga homogen, kembali dipipet 1 mL ke dalam tabung reaksi bertutup lainnya yang juga berisi 9 mL garam fisiologis. Demikian seterusnya proses ini dilakukan berulang secara paralel hingga didapatkan pengenceran yang diinginkan.

Sebanyak 1 mL larutan dari masing-masing tabung dipipet ke dalam cawan petri menggunakan pipet 1 mL. Waktu antara dimulainya pengenceran dan penuangan ke petri tidak boleh lebih dari 30 menit. Kemudian ke dalam setiap petri ditambahkan ± sekitar 15 mL agar cair steril yang telah didinginkan sampai 50 °C. Selama penuangan medium tersebut, tutup petri tidak boleh dibuka terlalu lebar. Segera setelah penuangan, petri digerakkan di atas meja secara hati-hati, dengan gerakan melingkar atau seperti angka delapan. Setelah agar memadat (kira-kira 15 menit), semua petri diinkubasi dalam inkubator dengan posisi terbalik. Inkubasi dilakukan pada suhu 28 °C selama 2 hari. Selama inkubasi, sel-sel yang masih hidup akan tumbuh dan membentuk koloni yang kasat mata. Setiap koloni dapat dianggap berasal dari satu sel yang membelah

4

menjadi banyak sel, meskipun mungkin juga berasal dari lebih dari satu sel yang letaknya berdekatan. Perhitungan jumlah koloni dapat dilakukan menggunakan metode pencacah koloni Quebec. Ketelitian akan lebih tinggi jika dilakukan pengenceran secara duplo, yaitu menggunakan 2 petri untuk setiap pengenceran.

Medium agar yang digunakan berupa agar-agar hara (NA) yang berisi 3 g ekstrak daging sapi, 5 g pepton, 15 g agar, 5 g NaCl dengan pH 7.4 pada suhu 25 °C. Garam NA ditimbang sebanyak 28 g dalam 1 L akuades. NA dilarutkan dengan pemanasan sambil diaduk. Medium lalu disterilisasi dalam autoklaf dengan suhu 121 °C dan tekanan 100-110 kPa selama 15 menit. DOC Die-Away

Tahapan analisis (DOC die-away (OECD

1992)) meliputi, penyiapan medium mineral, pembuatan larutan stok untuk bahan uji, penyiapan inokulum, dan penyiapan botol.

Penyiapan Medium Mineral. Medium mineral merupakan tempat bakteri tumbuh dan beraktivitas dalam menguraikan bahan. Larutan ini berasal dari air laut yang diambil langsung tanpa penambahan bahan kimia apapun, kemudian diaerasi pada suhu kamar hingga diperkirakan telah jenuh oleh oksigen. Pembuatan Larutan Stok. Sampel bahan uji ditimbang sebanyak 0.1 g dan diencerkan dengan akuades hingga 1 L, sehingga didapat konsentrasi larutan stok uji sebesar 100 mg/L. Larutan ini kemudian diencerkan menjadi 50 mg/L untuk analisis biodegradasi. Penyiapan Inokulum. Lumpur aktif yang telah diambil awalnya disaring untuk memisahkan partikel berdasarkan ukurannya. Setelah dihilangkan partikel kasarnya, disentrifugasi dengan kecepatan 3500 rpm selama 10 menit. Supernatan hasil sentrifugasi dibuang dan residunya diambil untuk diberi perlakuan lebih lanjut. Sebanyak 5 g residu ditimbang dan ditambahkan medium mineral hingga didapatkan konsentrasi 5 g/L. Larutan ini diblender dengan kecepatan sedang selama 2 menit, didiamkan selama 30 menit, kemudian diaerasi selama 5-7 hari. Penyiapan Botol. Sebanyak 800 mL medium mineral dimasukkan ke dalam botol kaca 2.5 L dan ditambahkan larutan stok uji dengan volume yang tepat agar didapat konsentrasi 50

mg/L. Botol lalu diinokulasi dengan lumpur aktif hingga konsentrasi akhirnya lebih dari 30 mg suspensi padatan per L. Disiapkan juga inokulum dalam medium mineral tanpa bahan uji sebagai blangko. Volume akhir larutan dijadikan 1 L dengan medium mineral.

Inkubasi larutan uji, kontrol (natrium benzoat), dan blangko dilakukan pada suhu (22 ± 2) °C. Waktu inkubasi bervariasi, yaitu 0, 2, 4, 7, 10, 14, 21, dan 28 hari. Pada hari yang telah ditentukan, larutan diukur konsentrasi DOC-nya pada panjang gelombang maksimum dan persentase degradasi bahan dihitung dengan rumus:

Dt = 1001)0(0

)( xCCCC

bl

tblt

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

−

−−

dengan Dt = persentase degradasi pada waktu t Ct = konsentrasi rerata DOC sampel pada

waktu t (mg DOC/L) Cbl(t) = konsentrasi rerata DOC blangko pada

waktu t (mg DOC/L) C0 = konsentrasi rerata awal DOC sampel

(mg DOC/L) Cbl(0) = konsentrasi rerata awal DOC blangko

(mg DOC/L) Botol Tertutup (OECD 1992)

Metode analisis botol tertutup secara garis

besar sama dengan DOC die-away. Perbedaan terletak pada penggunaan botol. Air dalam botol BOD tidak boleh kontak langsung dengan udara dan terkena sinar matahari langsung.

Larutan uji, sebelum diinokulasi dengan lumpur aktif pada konsentrasi 10 mg/L dalam medium mineral, disiapkan terlebih dahulu dalam skala besar. Setiap parameter (blangko, kontrol 1 dan 2 mg/L, sampel 1 dan 2 mg/L) dibuat dalam 3 L untuk 8 botol sesuai dengan waktu inkubasi yang ditentukan, yaitu 0, 2, 4, 7, 10, 14, 21, dan 28 hari. Pada hari yang ditentukan setelah diinkubasi, konsentrasi bahan uji dan kontrol serta blangko dianalisis kadar DO-nya menggunakan metode Winkler. Nilai DO yang didapat pada hari tertentu digunakan untuk melihat besarnya degradasi bahan dari metode ini. Analisis DO (Clesceri et al. 1998)

Larutan sampel yang telah mengandung

lumpur aktif dimasukkan ke dalam botol BOD dengan volume 250-300 mL hingga penuh, kemudian ditutup dan dipastikan tidak ada

5

gelembung udara di dalam botol. Alkali-iodida-azida (NaOH-KI) dan MnSO4 ditambahkan masing-masing sebanyak 1 mL melalui dinding botol, kemudian ditutup dan didiamkan hingga terbentuk endapan berwarna cokelat. Sebanyak 1 mL H2SO4 pekat ditambahkan dan dikocok sampai semua endapan larut. Setelah itu, 50 mL larutan di pipet dan dimasukkan ke dalam Erlenmeyer 250 mL untuk dititrasi dengan larutan Na2S2O3 0.025 N sampai berwarna kuning muda, kemudian ditambahkan indikator amilum dan titrasi dilanjutkan hingga warna biru tepat hilang (Lampiran 11). Analisis COD (Clesceri et al. 1998)

Sebanyak 10 mL larutan contoh

dimasukkan ke dalam tabung COD, lalu berturut-turut ditambahkan 5 mL campuran K2Cr2O7-HgSO4 dan10 mL campuran H2SO4-Ag2SO4. Isi tabung diaduk dan kemudian ditutup. Langkah yang sama dilakukan untuk blangko, dengan 10 mL larutan contoh digantikan oleh 10 mL akuades. Unit pengaman tutup dipasang pada masing-masing tabung dan dimasukkan dalam oven 150 °C selama 2 jam. Setelah mendingin, isi tabung dipindahkan ke dalam Erlenmeyer 125 mL dan dibilas dengan 10 mL air suling. Ke dalam campuran ini ditambahkan 2 mL H2SO4 pekat dan 3 tetes indikator feroin sebelum dititrasi dengan larutan baku fero amonium sulfat (FAS) 0.05 N yang telah dibakukan sampai warna berubah dari hijau menjadi merah cokelat. Apabila selisih pemakaian larutan baku FAS secara duplo lebih dari 0.1 mL, penetapan diulangi. Namun, apabila kurang dari atau sama dengan 0.1 mL, rerata hasilnya digunakan untuk penentuan nilai COD (Lampiran 12).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Jumlah Mikroba

Analisis jumlah mikroba bertujuan memastikan keberadaan mikroorganisme pengurai dalam lumpur air laut. Analisis dilakukan sebanyak 2 kali sesuai dengan metode analisis penguraian yang diuji, yaitu DOC die-away dan botol tertutup, karena lumpur yang digunakan berbeda waktu pengambilannya meskipun tempat dan cara pengambilannya sama.

Pengenceran lumpur dilakukan secara desimal untuk memudahkan penentuan jumlah mikroba. Nilainya berkisar antara 10-2 dan 10-

8. Jumlah koloni yang dapat dihitung dalam lumpur DOC sebanyak 213 koloni pada cawan dengan konsentrasi 10-4, sementara pada lumpur botol tertutup sebanyak 160 dan 30 koloni berturut-turut pada konsentrasi 10-2 dan 10-3. Nilai tersebut diambil karena jumlah koloni terbaik dalam cawan setelah masa inkubasi adalah antara 30 dan 300 (Fardiaz 1989). Karena itu, jumlah koloni kurang dari 30 dan lebih dari 300 tidak masuk dalam perhitungan. Jumlah koloni mikroba dalam lumpur dihitung dengan mengalikan jumlah koloni dalam cawan dengan pengenceran, yakni 2.13 × 106 koloni/mL untuk lumpur DOC dan 2.30 × 104 koloni/mL untuk lumpur botol tertutup (Lampiran 3).

DOC Die-Away

Metode DOC menganalisis penguraian

bahan berdasarkan konsentrasi DOC yang hilang atau dipindahkan. Nilainya dikoreksi dengan blangko untuk meminimumkan galat.

Penguraian dilakukan pada bahan yang tidak diketahui komponen penyusunnya. Sebagai kontrol, digunakan natrium benzoat yang merupakan senyawa yang mudah diurai bahkan tanpa penambahan inokulum (OECD 1992). Penguraian bahan dilakukan dalam medium mineral (air laut) yang telah diaerasi dan ditambahkan lumpur yang mengandung mikroba dengan konsentrasi tertentu. Sebelum serapan pada bahan uji dan kontrol ditentukan, terlebih dahulu dicari panjang gelombang maksimumnya. Digunakan konsentrasi 2-10 mg/L dengan rentang panjang gelombang 200-400 nm dan kecepatan pemayaran (scanning) sedang. Panjang gelombang maksimum untuk bahan uji diperoleh pada 204.9 nm dan untuk kontrol pada 224.6 nm (Lampiran 4 dan 5). Pada panjang gelombang ini dibuat kurva regresi linear antara konsentrasi dan serapannya. Tabel 2 memperlihatkan hasil ulangan pembacaan serapan kontrol. Ulangan 1 dipilih karena memiliki linearitas lebih tinggi dibanding ulangan 2. Persamaan garis yang didapat dari kurva regresi linear kontrol adalah y = 0.043x + 0.018 pada 224.6 nm (Gambar 1). Dari persamaan garis tersebut konsentrasi DOC kontrol dapat diperoleh dari serapan yang terbaca selama uji biodegradasi (Lampiran 6).

6

Tabel 1 Serapan kontrol pada panjang gelombang 224.9 nm untuk menetukan kurva regresi linear.

Konsentrasi (mg/L) Ulangan 1 Ulangan 2

2 0.089 0.0194 0.179 0.0596 0.273 0.137 8 0.361 0.216

10 0.505 0.345 20 0.893 0.69430 1.346 1.132 40 1.787 1.471 50 2.189 1.817

Gambar 1 Kurva regresi linear kontrol pada

panjang gelombang 224.6 nm. Uji dilakukan selama 28 hari, dan

pembacaan serapan dilakukan pada hari ke-0, 2, 4, 7, 10, 14, 21, dan 28. Persentase penguraian kontrol lalu dihitung sebagai hasil bagi antara rerata hasil pengukuran pada hari yang telah ditentukan dengan rerata hasil pengukuran pada hari ke-0, masing-masing dikoreksi dengan blangko. Nilainya tidak lebih dari satu.

Analisis penguraian bahan uji yang tidak diketahui komponen penyusunnya dilakukan melalui persamaan reaksi dibawah ini:

Corg + 2H2O CO2 + 4H+ + 4e-

Reaksi tersebut memperlihatkan DOC dapat dicari dengan anggapan bahwa oksigen bereaksi sempurna dengan karbon organik menghasilkan karbon dioksida. Jumlah oksigen yang digunakan dalam reaksi dapat diketahui dari COD. Nilai COD ditentukan dengan refluks tertutup pada suhu 150 °C selama 2 jam dan dilanjutkan dengan metode titrimetri. Refluks tertutup menghasilkan nilai yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan refluks terbuka. Dalam penelitian ini,

diperoleh nilai COD sebesar 1.83 mg O2/mg bahan (Lampiran 7).

Nilai DOC konsentrasi 50 mg/L pada hari ke-0 sebesar 34.31 mg/L (Lampiran 8). Nilai ini dinyatakan sebagai konsentrasi DOC awal sebelum terurai. Konsentrasi DOC hasil penguraian pada waktu tertentu dihitung berdasarkan konsentrasi awalnya. Persentase penguraian bahan uji terlihat pada Tabel 2.

Tabel 2 Persentase penguraian bahan uji pada

panjang gelombang 204.9 nm Waktu

inkubasi Serapan [DOC] mg/L

% Degradasi

0 0.490 34.31 0 2 0.191 13.37 61 4 0.113 7.91 77 7 0.096 6.72 80

10 0.074 5.18 85 14 0.068 4.76 86 21 0.052 3.64 89 28 0.042 2.94 91

Data hasil penguraian kontrol diberikan

pada Lampiran 6, sementara persentase penguraiannya ditunjukkan di Gambar 2. Pada kontrol 50 mg/L, terlihat kenaikan kurva seiring bertambah lamanya waktu inkubasi sampai hari ke-10. Setelah itu, kurva cenderung mendatar dan agak menurun. Bentuk kurva seperti ini dapat diakibatkan karena mulai berkurangnya jumlah mikroba sehingga kemampuannya mengurai bahan uji juga mulai menurun.

Gambar 2 Persentase penguraian bahan uji

pada panjang gelombang 204.9 nm dan kontrol 224.6 nm (Sampel, Kontrol).

Persentase penguraian bahan uji pada

Gambar 2 terlihat sangat baik. Kurva naik seiring dengan bertambahnya waktu inkubasi hingga hari ke-28. Kenaikan kurva terlihat signifikan sampai hari ke-4. Setelah itu, kurva cenderung datar. Hal ini dapat diakibatkan adanya pembentukan senyawa kompleks hasil

7

y = 0.043x + 0.018R² = 0.999

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 10 20 30 40 50 60

Abs

orba

n

Konsentrasi larutan (ppm)

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30

% D

egra

dasi

Waktu inkubasi (hari)

degradasi bahan uji sehingga berpengaruh terhadap hasil serapannya. Bahan uji dapat diurai hingga 91% dari total konsentrasi awal, yakni 34.34 mg/L.

Botol Tertutup

Metode botol tertutup merupakan analisis penguraian bahan uji yang didasarkan pada konsumsi oksigen terlarut (DO) dalam air. Konsentrasi DO akan turun secara berkala selama waktu inkubasi, karena aktivitas mikroba dalam mengurai bahan uji. Dari penurunan nilai DO ini diperoleh nilai BOD.

Persentase biodegradasi adalah nisbah BOD terhadap ThOD bahan uji. Penentuan nilai BOD dilakukan selama 28 hari, dengan analisis DO dilakukan pada hari ke-0, 2, 4, 7, 10, 14, 21, dan 28. Aktivitas mikroba dalam mengurai bahan uji dapat menghabiskan jumlah DO dalam air hingga mencapai nol (anaerob). Nilai BOD dikatakan sahih jika oksigen yang dikonsumsi pada blangko setelah 28 hari tidak lebih dari 1.5 mg/L, dan jika konsentrasi DO sisa pada botol uji pada setiap waktu tidak kurang dari 0.5 mg/L. Nilai DO ditentukan dengan metode Winkler atau metode iodometri dengan modifikasi azida. Metode ini cukup baik dalam mengurangi gangguan nitrit yang lazim terjadi pada pengukuran nilai BOD.

Senyawa kontrol yang digunakan pada penelitian ini adalah natrium benzoat. Rumus molekulnya C6H5CO2Na, maka nilai ThOD-nya dapat dihitung sebesar 1.66 mg O2/mg bahan (Lampiran 9). Nilai tersebut dihitung tanpa memperhatikan terjadinya nitrifikasi.

Karena komposisi dan kemurnian atau ukuran relatif komponen-komponen bahan uji tidak diketahui, dilakukan analisis COD pada bahan uji sebagai pengganti nilai ThOD (OECD 1992). Nila COD seperti yang telah dijelaskan pada metode DOC die-away adalah sebesar 1.83 mg O2/mg bahan.

Medium mineral yang digunakan dalam proses degradasi bahan uji berupa air laut yang telah diaerasi selama 5-7 hari untuk menjenuhkan oksigen. Kelarutan oksigen yang kecil dalam air akan menghambat proses penguraian bahan uji selama waktu inkubasi. Mikroorganisme yang sedang mengurai bahan organik hanya mampu mengubah 7-8 mg bahan organik, jika mengonsumsi oksigen jenuh dalam 1 L air pada suhu 25 °C (Saeni 1989). Jumlah konsumsi oksigen selama proses penguraian tidak dapat diketahui dengan pasti. Karena itu, harus dipastikan

bahwa kandungan DO dalam air dibuat berlebih.

Gambar 3 memperlihatkan kurva persentase penguraian bahan uji selama 28 hari, yang diperoleh dari hasil analisis konsentrasi DO (Lampiran 10). Bentuk kurva yang menaik pada 1 mg/L kontrol maupun bahan uji menunjukkan bahwa biodegradasi berjalan dengan baik. Oksigen dikonsumsi terus-menerus oleh mikroba untuk aktivitasnya mengurai bahan uji. Sementara itu, kontrol maupun bahan uji 2 mg/L menunjukkan penurunan persentase penguraian pada hari ke-2 dan ke-10. Penurunan itu mungkin disebabkan oleh kekurangtelitian dalam pengukuran volume botol. Botol BOD yang digunakan dalam penelitian ini memiliki volume yang berbeda-beda dan harus diukur satu per satu. Sementara penurunan pada hari ke-10 dapat diakibatkan mulai menurunnya kemampuan mikroba dalam mengurai bahan uji atau telah tercapai fase stasioner dari mikroba itu. Konsentrasi sampel yang tinggi dan hasil penguraian bahan uji juga dapat meracuni mikroba dalam inokulum (Erpina 2007). Oksidasi amonia menjadi nitrit dan nitrat (nitrifikasi) sangat berpengaruh terhadap nilai BOD. Nilai ini akan memberikan dampak terhadap persentase degradasinya.

Gambar 3 Persentase degradasi bahan uji

konsentrasi 1 dan 2 mg/L selama 28 hari ( Kontrol 1 mg/L,

Kontol 2 ppm, Sampel 1 mg/L, Sampel 2 mg/L).

Secara garis besar, penguraian bahan uji

dengan metode botol tertutup ini telah tercapai. Dalam praktiknya, analisis nilai BOD di laboratorium biasanya berlangsung selama 5 hari saja dengan anggapan bahwa persentase reaksi cukup besar dari total BOD dikonsumsi pada waktu tersebut. Nilai BOD 5 hari memiliki persentase 70-80% dari nilai BOD total (Sawyer dan Mc Carty 1978).

8

01020304050607080

0 5 10 15 20 25 30

% D

egra

dasi

Waktu inkubasi (hari)

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Hasil analisis mikroba menunjukkan keberadaan mikroorganisme sebesar 2.13 × 106 koloni/mL dalam lumpur DOC dan 2.30 × 104 koloni/mL dalam lumpur botol tertutup. Nilai ThOD kontrol, yakni 1.66 mg O2/mg bahan sedangkan nilai COD bahan uji sebesar 1.83 mg O2/mg bahan. Penguraian bahan metode DOC die-away dan metode botol tertutup berbasis pada COD. Metode DOC die-away yang mengukur penurunan konsentrasi DOC memberikan hasil yang lebih baik daripada metode botol tertutup yang mengukur konsentrasi DO. Kemampuan mikroba dan terjadinya nitrifikasi mengakibatkan persentase penguraian dalam metode botol tertutup memberikan hasil yang kurang baik.

Saran

Analisis kelarutan oksigen dengan

ketelitian yang tinggi diperlukan agar dihasilkan kurva persentase biodegradasi metode botol tertutup yang baik. Sampel yang digunakan dalam metode DOC die-away juga harus stabil pada saat pembacaan serapannya menggunakan spektrofotometer.

DAFTAR PUSTAKA Clesceri LS, Eaton AE, Greenberg AE, editor.

1998. Standard Methods For the Examination of Water and Wastewater. Volume ke-1. Ed ke-20. Washington DC: American Public Health Association. hlm. 4.129-4.136.

[EC] European Community. 2000.

Commission Decision of establishing the ecological criteria for the award of the Community eco-label to lubricants. Regulation (EC) No 1980/2000, 17 July 2000.

[EPA] Environmental Protection Agency.

2009. Dissolved Organic Carbon. http://www.epa.gov/emap/index.html. [20 Feb 2009].

Erpina E. 2007. Evaluasi konsentrasi senyawa

uji pada prosedur operasional standar biodegradasi bahan kimia dengan metode

botol tertutup [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

Fardiaz S. 1989. Analisis Mikrobiologi

Pangan. Bogor: IPB Pr. Fardiaz S. 1992. Polusi Air dan Udara.

Bogor: PAU Pangan dan Gizi. Huet HBN. 1970. Water Quality Criteria for

Fish Life Biological Problems in Water Pollution. PHS. Publ. No. 999-WP-25.

[KLH]. Kementrian Lingkungan Hidup. 2004.

Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. 51 Tahun 2004. Tentang Baku Mutu Air Laut. 2004. 11 hal.

Loonen et al. 2006. Prediction of

biodegradibility from chemical structure: modeling of ready biodegradation test data. Environ Toxicol Chem. 18:1763-1768.

[OECD] Organization for Economic

Cooperation and Development. 1992. Guidelines for Testing of Chemicals, section 3. Paris : OECD.

[OECD] Organization for Economic

Cooperation and Development. 1995. Detail Review Paper on Biodegrability Testing. Paris: OECD.

[OECD] Organization for Economic

Cooperation and Development. 2005. Guidelines for Testing of Chemicals. Paris: OECD.

Pescod MD. 1973. Investigation of Rational

Effluent and Stream Standards for Tropical Countries. Bangkok: AIT.

Purwaningsih I. 2008. Pengolahan limbah

cair industri batik CV. Batik Indah Raradjonggrang Yogyakarta dengan metode elektrokoagulasi ditinjau dari parameter chemical oxygen demand (COD) dan warna [skripsi]. Yogyakarta: Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Islam Indonesia.

Saeni MS. 1989. Kimia Lingkungan. Bogor:

IPB Pr. Salmin. 2005. Oksigen terlarut (DO) dan

kebutuhan oksigen biologi (BOD) sebagai

9

salah satu indikator untuk menentukan kualitas perairan. Oseana 3:21-26.

Swingle HS. 1968. Standardization of

Chemical Analysis for Water and Pond

Muds. FAO. Fish Rep 4:379 - 406. Sawyer CN and McCarty PL. 1978. Chemistry

for Environmental Engineering. Ed ke-3. Mc Graw Hill Kogakusha Ltd.: 405 - 486.

10

LAMPIRAN

Lampiran 1 Pengelompokan metode biodegradasi OECD dan EU OECD EU Kajian301A C4a Ready biodegradation, DOC die-away 301B C4c Ready biodegradation, evolusi CO2301C C4f Ready biodegradation, modifikasi MITI 301D C4e Ready biodegradation, botol tertutup 301E C4b Ready biodegradation, Penapisan OECD modifikasi 301F C4d Ready biodegradation, Respirometri manometrik C5 BOD C6 COD302A C12S Inherent biodegradation, SCAS 302B C9 Inherent biodegradation, Zahn Wellens 302C Modifikasi MITI (bagian 2)303A C10 Inherent biodegradation, simulasi (lumpur aktif) 303B Inherent biodegradation, simulasi (biofilm) 304A Inherent biodegradation dalam tanah

Lampiran 2 Diagram alir penelitian

Lumpur aktif

Analisis jumlah mikroba

Analisis konsentrasi DOC dengan spektrofotometer UV

Inkubasi pada botol gelas 2.5 L

Analisis konsentrasi DO dengan metode Winkler

Inkubasi pada botol BOD 250 -300 mL

12

Lampiran 3 Hasil analisis jumlah mikroba

Jenis lumpur Jumlah koloni per cawan

10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 Lumpur botol tertutup 160 30 8 1 0 0 1 Lumpur DOC >300 >300 213 19 2 2 0

Contoh perhitungan: Lumpur botol tertutup,

Jumlah koloni per ml = Jumlah koloni per cawan ×

= × = 2.30 × 104 Lumpur DOC,

Jumlah koloni per ml = Jumlah koloni per cawan ×

= 213 × = 2.13 × 106 Keterangan:

Jika cawan dari dua tingkat pengenceran menghasilkan koloni dengan jumlah antara 30 dan 300, dan nisbah antara hasil tertinggi dan terendah dari kedua pengenceran tersebut lebih kecil atau sama dengan 2, rata-rata dari kedua nilai tersebut dengan memperhitungkan pengencerannya. Jika perandingan antara hasil tertinggi dan terendah lebih besar dari 2, yang dilaporkan hanya hasil yang terkecil. Lampiran 4 Panjang gelombang maksimum bahan uji hasil scanning dengan rentang panjang

gelombang 200 -400 nm

13

Lampiran 5 Panjang gelombang maksimum kontrol hasil scanning dengan rentang panjang gelombang 200 -400 nm

Lampiran 6 Hasil degradasi kontrol dalam metode DOC die-away

Hari Ke- Serapan Konsentrasi DOC (mg/L)

% Degradasi Blanko 50 ppm Blanko 50 ppm

0 0.043 2.552 0.581 58.930 0 2 0.046 1.896 0.651 43.674 26 4 0.055 1.681 0.860 38.674 35 7 0.03 0.696 0.279 15.767 73 10 0.069 0.237 1.186 5.093 93 14 0.061 0.38 1.000 8.419 87 21 0.153 0.531 3.140 11.930 85 28 0.572 0.534 12.884 12.000 102

Contoh perhitungan: Dari persamaan garis y = 0.014x - 0.150 pada kontrol dengan panjang gelombang 224.6 nm dan konsentrasi 50 ppm, didapat persen degradasi pada hari ke-2:

Konsentrasi DOC = . .

.

= 43.674 ppm

% degradasi = 1 -

× 100

=

. .

. – . × 100

= 26

14

Lampiran 7 Nilai COD bahan uji

Jenis Ulangan Volume FAS (ml) terpakai

Volume sampel (ml)

COD (mg/ml)

COD rerata (mg/ml)

Blanko 1 10.8 10.0 - - 2 10.8 10.0

Sampel 1 6.0 10.0 183.16 2 6.0 10.0 183.16 183.16

Contoh perhitungan: Konsentrasi sampel: 100 mg/L

COD = × AS × × BE

= . . × . × ×

.

= 183.16 mg/L Untuk 1 mg/L sampel nilai COD menjadi 1.83 mg O2/mg bahan. Lampiran 8 Perhitungan persen penguraian bahan uji Corg + 2H2O CO2 + 4H+ + 4e-

COD = 1.83 mg O2/mg bahan Dari persamaan reaksi, didapat: [DOC] = Bobot ekuivalen C × bobot ekuivalen O2 × COD = × × 1.83 = 0.69 mg/L Untuk 50 mg/L bahan uji konsentrasi DOC menjadi 34.31 mg/L. Persentase penguraian DOC pada hari ke-7:

[DOC] =

× [DOC] hari ke-0

=

.

. × 34.31

= 6.72 mg/L

% DOC = DOC – DOC

DOC × 100

=

. ..

× 100 = 80 %

15

Lampiran 9 Nilai ThOD natrium benzoat Rumus Molekul: C6H5CO2Na Bobot molekul: 144.11 g/mol Senyawa pembanding: CaHbClcNdNaeOfPgSh Koefisien unsur a b c d e f g h Bobot molekul (g/mol) 12.011 1.0079 35.453 14.007 22.990 15.999 30.974 32.066 Jumlah atom 7 5 0 0 1 2 0 0

Contoh Perhitungan :

ThOD = ⁄

= ⁄

.

= 1.66 mg O2/mg bahan uji

16

Lampiran 10 Hasil analisis konsentrasi oksigen terlarut (DO) selama 28 hari

Ulangan Volume tiosulfat terpakai (ml) Konsentrasi DO (mg/L)

0 2 4 7 10 14 21 28 0 2 4 7 10 14 21 28

Blangko 1 1.59 1.52 1.49 1.48 1.43 1.41 1.45 1.38 5.94 5.68 5.57 5.53 5.34 5.26 5.51 5.24 2 1.53 1.53 1.47 1.52 1.45 1.43 1.43 1.38 5.72 5.72 5.49 5.68 5.41 5.34 5.43 5.24 3 1.57 1.51 1.51 1.48 1.45 1.42 1.43 1.4 5.87 5.64 5.64 5.53 5.41 5.30 5.43 5.32

Volume botol 311 306.5 311.8 318 276.7 282.7 307.7 292.1

Kontrol 1 ppm

1 1.55 1.33 1.23 1.22 1.16 1.13 1.13 1.1 5.79 4.97 4.59 4.56 4.33 4.22 4.29 4.18 2 1.59 1.32 1.23 1.22 1.18 1.13 1.15 1.09 5.94 4.93 4.59 4.56 4.41 4.22 4.37 4.14 3 1.53 1.32 1.21 1.19 1.17 1.11 1.2 1.12 5.71 4.93 4.52 4.45 4.37 4.15 4.56 4.26

Volume botol 304 300 306.4 308.6 299.5 306.6 300 310

Kontrol 2 ppm

1 1.56 1.07 1.09 0.93 0.85 0.94 0.8 0.76 5.83 4.00 4.07 3.47 3.17 3.51 3.04 2.89 2 1.56 1.08 1.09 0.94 0.87 0.92 0.81 0.83 5.83 4.03 4.07 3.51 3.25 3.43 3.08 3.15 3 1.53 1.07 1.08 0.95 0.84 0.93 0.82 0.78 5.72 4.00 4.03 3.55 3.14 3.47 3.12 2.96

Volume botol 310 300 302 289.3 290 285.8 316.5 273.8

Sampel 1 ppm

1 1.59 1.44 1.36 1.32 1.15 1.08 1.09 1.05 5.94 5.38 5.08 4.93 4.30 4.04 4.14 3.99 2 1.54 1.41 1.36 1.33 1.17 1.09 1.08 1.04 5.75 5.27 5.08 4.97 4.37 4.07 4.10 3.95 3 1.55 1.42 1.36 1.29 1.16 1.08 1.06 1.05 5.79 5.30 5.08 4.82 4.33 4.04 4.03 3.99

Volume botol 307 308.5 310.9 282.3 313.5 317.1 308.8 274.8

Sampel 2 ppm

1 1.57 1.2 1.02 0.94 0.83 0.93 0.81 0.68 5.86 4.48 3.81 3.51 3.10 3.47 3.08 2.58 2 1.55 1.23 1.01 0.97 0.85 0.9 0.82 0.7 5.79 4.59 3.77 3.62 3.17 3.36 3.11 2.66 3 1.57 1.2 1.03 0.96 0.84 0.9 0.81 0.7 5.86 4.48 3.85 3.58 3.14 3.36 3.08 2.66

Volume botol 300 309.9 300 284.7 287.6 307.2 278.6 302.6

17

Lampiran 10 (lanjutan) Contoh perhitungan: Konsentrasi tiosulfat hari ke-0 sampai hari ke-14: 0.0235 N Konsentrasi tiosulfat hari ke-21 dan hari ke-28: 0.0239 N Konsentrasi oksigen terlarut blangko hari ke-0, ulangan ke-1:

DO = × × BE ×

×

= . × . × ×

= 5.94 mg/L

Hari ke-

Konsentrasi DO rerata (mg/L) BOD (mg/L) % Degradasi Blanko Ktr 1

ppm Ktr 2 ppm

Spl 1 ppm

Spl 2 ppm

Ktr 1 ppm

Ktr 2 ppm

Spl 1 ppm

Spl 2 ppm

Ktr 1 ppm

Ktr 2 ppm

Spl 1 ppm

Spl 2 ppm

0 5.84 5.81 5.79 5.83 5.84 - - - - ‐  ‐  ‐  ‐ 2 5.68 4.94 4.01 5.32 4.52 0.71 1.62 0.35 1.16 43 49 19 32 4 5.57 4.57 4.06 5.08 3.81 0.97 1.46 0.47 1.76 58 44 26 48 7 5.58 4.52 3.51 4.90 3.57 1.03 2.02 0.66 2.01 62 61 36 55

10 5.39 4.37 3.19 4.33 3.14 0.99 2.15 1.04 2.25 60 65 57 61 14 5.30 4.20 3.47 4.05 3.40 1.08 1.78 1.24 1.90 65 53 68 52 21 5.46 4.41 3.08 4.09 3.09 1.03 2.33 1.35 2.37 62 70 74 65 28 5.27 4.19 3.00 3.97 2.63 1.05 2.22 1.28 2.63 63 67 70 72

Ktr = kontrol; Spl = sampel

18

Lampiran 10 (lanjutan) Contoh perhitungan: Rerata konsentrasi blangko hari ke-0:

Konsentrasi DO rerata =

= . . .

= 5.84 mg/L Kebutuhan oksigen biokimia kontrol hari ke-2: BOD = DO DO DO DO = 5.81 4.94 5.84 5.68 = 0.71 mg/L Persen degradasi kontrol hari ke-2:

% Degradasi = BOD

K × OD × 100

= .

× . × 100

= 43 Lampiran 11 Pembuatan pereaksi DO Pembuatan larutan Na2S2O3 0.025 N

Ditimbang sebanyak 6.205 g Na2S2O3 ·5H2O dengan tepat, kemudian ditambahkan 1.5 mL NaOH 6 N. Campuran dilarutkan dengan sedikit air bebas-CO2, lalu dipindahkan ke dalam labu takar 1 L. Air bebas-CO2 ditambahkan kembali hingga mencapai tanda tera. Apabila NaOH 6 N tidak ada, dapat diganti dengan 0.4 g NaOH pelet atau 0.2 g Na2CO3 pelet.

Standardisasi larutan Na2S2O3 0.025 N

Dilarutkan 1.226 g K2Cr2O7 (yang telah dikeringkan dalam oven 103 °C selama 2 jam) dalam 1 L akuades. Sebanyak 20 mL K2Cr2O7 0.025 N tersebut dipipet ke dalam Erlenmeyer dan diencerkan menjadi 200 ml dengan akuades, lalu ditambahkan 2 g KI dan 2 mL H2SO4 4 N. Sebanyak 10 mL larutan ini dititrasi dengan Na2S2O3 ·5H2O sampai warna kuning muda. Sebelum warna kuning muda hilang, ditambahkan indikator amilum 2 -3 tetes sehingga warna larutan berubah menjadi biru. Titrasi dilanjutkan kembali sampai warna biru tepat hilang.

19

Lampiran 12 Pembuatan pereaksi COD Pembuatan larutan fero amonium sulfat (FAS) 0.05 N

Ditimbang dengan teliti 19.607 g Fe(NH4)2(SO4)2 ·6H2O dengan neraca analitik, kemudian dilarutkan dalam 500 mL akuades dan ditambahkan 20 mL H2SO4 pekat. Campuran ini diencerkan dengan akuades dalam labu takar 1 L hingga mencapai tanda tera. Standardisasi larutan FAS

Dilarutkan 0.245 g K2Cr2O7 (yang telah dikeringkan dalam oven 103 °C selama 2 jam) dalam 100 ml akuades. Sebanyak 20 mL K2Cr2O7 0.05 N tersebut dimasukkan ke dalam Erlenmeyer dan diencerkan dengan akuades hingga 100 mL, lalu ditambahkan 3 mL H2SO4 pekat dan 2 -3 tetes indikator feroin. Larutan ini dititrasi dengan FAS 0.05 N sampai warna biru tepat hilang dan mulai terbentuk warna merah bata (cokelat kemerahan). Apabila selisih pemakaian larutan baku FAS antara 2 ulangan lebih dari 0.1 mL, penetapan diulangi. Pembuatan larutan indikator feroin

Larutan indikator ferroin dibuat dengan melarutkan 1.4893 g 1,10-fenantrolina dengan 50 mL air suling dalam labu takar 100 mL. Kemudian sebanyak 0.7178 g FeSO4 ·7H2O ditambahkan, lalu volumenya ditepatkan sampai tanda tera. Pembuatan larutan K2Cr2O7-HgSO4

Larutan K2Cr2O7 dibuat dengan melarutkan 1.2289 g K2Cr2O7 dengan 200 mL air suling dalam labu takar 250 mL. Sebanyak 41.75 mL H2SO4 pekat lalu ditambahkan, dilanjutkan dengan penambahan 8.3910 g HgSO4. Volumenya ditepatkan sampai tanda tera Pembuatan larutan H2SO4-Ag2SO4

Larutan pereaksi sulfat dibuat dengan menimbang 3.6 g Ag2SO4, lalu ditambahkan 300 mL H2SO4 pekat. Larutan didiamkan selama satu hari sebelum digunakan.

20