Eksplorasi Vegetasi Fitoremediator Dan Bakteri Rizosfer Resisten Logam Berat Pb Dan Sn Di Lahan Bekas Tambang Timah Pulau Bangka

Abstract

Timbal (Pb) dan timah (Sn) merupakan logam berat yang paling umum ditemukan di lahan bekas tambang timah di Pulau Bangka, dan oleh karena itu berisiko untuk memasuki rantai makanan. Salah satu metode prospektif yang dapat diterapkan di Indonesia untuk mempercepat penurunan toksisitas logam berat pada tanah atau tailing bekas tambang timah adalah bioremediasi. Bioremediasi merupakan salah satu metode remediasi yang memanfaatkan organisme, baik vegetasi maupun mikrob, untuk menurunkan toksisitas limbah termasuk logam berat di lahan bekas tambang. Oleh karena itu, vegetasi dominan yang berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai fitoremediator dan bakteri rizosfer yang resisten terhadap logam berat Pb dan Sn sangat perlu dieksplorasi dan dimanfaatkan dalam kerangka bioremediasi dan reklamasi lahan bekas tambang timah di Indonesia. Tujuan penelitian ini adalah menganalisis: (1) komposisi dan struktur vegetasi, (2) kadar dan karakteristik akumulasi Pb dan Sn di dalam tanah dan jaringan vegetasi dominan, dan (3) vegetasi potensial untuk dimanfaatkan sebagai fitoremediator Pb dan Sn, serta (4) menghitung jumlah populasi, mengisolasi, mengkarakterisasi dan mengidentifikasi bakteri rizosfer resisten logam berat Pb dan Sn di lahan bekas tambang timah Pulau Bangka. Lokasi penelitian adalah tiga tipe penggunaan lahan yang mewakili lahan bekas tambang timah yang sudah menjadi hutan sekunder (Hutan), lahan bekas tambang timah yang sudah direklamasi (LBTR), dan lahan bekas tambang timah yang belum direklamasi (LBTB), masing-masing dengan tiga ulangan. Pengamatan lapang serta pengambilan contoh tanah dan vegetasi dilakukan pada awal akhir kemarau 2014. Contoh tanah diambil pada kedalaman 0-40 cm. Spesimen akar dan tajuk vegetasi dikumpulkan pada tingkat semai, sapihan, tiang dan pohon. Vegetasi dominan ditentukan berdasarkan kurva spesies area dan analisis vegetasi dengan metode kuadrat. Spesimen vegetasi dibuatkan herbarium kering. Kadar Pb dan Sn tersedia dalam tanah dan jaringan vegetasi dominan diekstraksi menggunakan pengekstrak Morgan dan kadar totalnya dalam tanah dengan TCLP (toxicity characteristic leaching procedure). Karakterisasi akumulasi Pb dan Sn oleh vegetasi dominan didasarkan atas nilai translocation factor (TF) dan/atau bioconcentration factor (BCF) dan bio-accumulation coefficient (BAC) untuk selanjutnya digunakan menyeleksi jenis vegetasi yang menunjukkan potensi fitoekstraksi atau fitostabilisasi. Nilai TF, BCF dan BAC berturut-turut didefinisikan sebagai nisbah kadar logam di tajuk dan akar, nisbah kadar logam di akar dan tanah, serta nisbah kadar logam di tajuk dan tanah. Sifat fisika dan kimia tanah di semua lahan penelitian dianalisis. Hubungan dan keterkaitan antar lahan penelitian, sifat tanah, serta komposisi dan struktur vegetasi dominan dievaluasi berdasarkan hasil analisis cluster dan PCA-Biplots. Kadar Pb yang digunakan dalam uji resistensi bakteri rizosfer vegetasi dominan adalah 0, 12.5, 25, 50 dan 100 ppm, sedangkan untuk kadar Sn adalah 0, 25, 50, 200 dan 400 ppm. Isolat bakteri yang lolos uji skrining logam, uji hemolisis dan uji hipersensitivitas dianalisis dengan metode 16S rRNA sequencing dan dikarakterisasi fisiologi dan biokimianya untuk mengidentifikasi spesies. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Sn di tanah tidak terdeteksi. Kadar PbTCLP tanah di LBTR dan LBTB melebihi baku mutu. Kadar tertinggi PbTCLP tanah (50.53 ppm) terukur di LBTR. Kadar Pb dan Sn pada jaringan vegetasi dominan tidak melebihi batas normal. Pohon Acacia auriculiformis berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai fitoremediator Pb dan Sn di lahan Hutan, sedangkan rumput Eragrostis chariis sebagai fitoremediator Pb di LBTB. Kedua spesies memiliki nilai TF >1. Total populasi bakteri rizosfer di Hutan lebih tinggi daripada di LBTR dan LBTB. Diperoleh tiga isolat bakteri yang resisten terhadap logam berat dengan kadar hingga 100 ppm Pb dan 400 ppm Sn, yaitu isolat yang diberi kode 1R, 8RP dan 12 RP. Ketiga isolat bakteri tersebut juga tidak patogen terhadap tumbuhan, hewan dan manusia Hasil analisis sekuen 16S rRNA menunjukkan bahwa isolat 1R memiliki homologi 98.8% dan query cover 98.8% dengan Bacillus subtilis strain 2C-62. Isolat 8RP memiliki homologi 98.8% dan query cover 98.8% dengan Enterobacter aerogenes strain KNUC5001. Isolat 12RP memiliki homologi 99.9% dan query cover 99.9% dengan Paenibacillus sp. TA_AM1 strain TA_AM1. Interaksi antara vegetasi dengan potensi fitoremediator dan bakteri rizosfer resisten Pb dan Sn yang dihasilkan dari penelitian ini perlu dikembangkan agar dapat dimanfaatkan sebagai agen bioremediator (phytoextractor dan/atau phytostabilizator) di lahan bekas tambang timah atau lahan lain yang tercemar Pb dan Sn. Dalam upaya meningkatkan kemampuan vegetasi Acacia auriculiformis dan Eragrostis chariis serta bakteri Bacillus subtilis strain 2C-62, Enterobacter aerogenes strain KNUC5001 dan Paenibacillus sp. TA_AM1 strain TA_AM1 sebagai agen bioremediator Pb dan Sn untuk reklamasi dan revegetasi lahan bekas tambang timah perlu dilakukan penelitian lanjutan. Penelitian lanjutan yang disarankan meliputi: uji pertumbuhan vegetasi terpilih secara ex situ dengan perlakuan kadar Pb dan Sn hingga batas toleransi tanaman; uji efektivitas metode fitoremediasi, seperti pemilihan soil amendments, manipulasi kelat logamsenyawa organik dan penetapan umur panen aktif; uji keefektifan isolat bakteri terpilih dalam menurunkan ketersediaan Pb dan Sn pada medium cair; uji in situ penanaman vegetasi dan aplikasi isolat bakteri terpilih secara terpadu pada skala plot percobaan bioremediasi, serta uji kompabilitas ketiga spesies bakteri.