BIOREMEDIASI LOGAM BERAT TIMBAL (Pb) DALAM LUMPUR LAPINDO MENGGUNAKAN CAMPURAN BAKTERI (Pseudomonas pseudomallei dan Pseudomonas

aeruginosa)

SKRIPSI

Oleh :

ZAIMATUL KHOIROH

NIM. 10620072

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (UIN)

MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG

2014

BIOREMEDIASI LOGAM BERAT TIMBAL (Pb) DALAM LUMPUR LAPINDO MENGGUNAKAN CAMPURAN BAKTERI (Pseudomonas pseudomallei dan Pseudomonas

aeruginosa)

SKRIPSI

Diajukan Kepada :

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri (UIN)

Maulana Malik Ibrahim Malang

Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Dalam

Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)

Oleh :

ZAIMATUL KHOIROH

NIM.10620072/S1

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (UIN)

MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG

2014

MOTTO

بان فبأي آالء ربكما تكذ

Maka nikmat Tuhan kamu yang manakah yang kamu dustakan?

Aku mengagumi seorang mukmin. Bila memperoleh kebaikan dia memuji Allah

dan bersyukur. Bila ditimpa musibah dia memuji Allah dan bersabar. Seorang

mukmin diberi pahala dalam segala hal walaupun dalam sesuap makanan yang

diangkatnya ke mulut isterinya. (HR. Ahmad dan Abu Dawud)

PERSEMBAHAN

Karya tulis ini penulis persembahkan untuk :

Bapak dan ibuku, terimakasih telah menjadi orang tua yang terhebat, yang

terbaik dan yang paling menyayangi anakmu ini.

Kakak-kakakku, terimakasih telah mendukung dan memotifasi penulis.

Sahabat-sahabatku keluarga besar Lab. Mikro

Mb’kelip, ika, faza, mega dan teman2 yang lain.

Yanti, ni’mah dan segenap teman-teman SA 9 dan ifa dan teman-teman

kontrakan sumbersari 3b 158.

Terimakasih untuk shofi, yang setia menemani dan membantu selama proses

penelitian.

Dan teman-teman Karomah semuanya, terimakasih telah menjadi

keluargaku selama di Malang.

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillahirobbil’alamiin... penulis haturkan puji syukur ke hadirat

Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, taufik, hidayah dan inayah-Nya,

sehingga penulis dapat menyelesaikan studi di Jurusan Biologi Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang sekaligus

menyelesaikan tugas akhir/skripsi ini dengan baik.

Selanjutnya penulis haturkan ucapan terimakasih seiring do’a dan harapan

Jazakumullah Ahsanal jaza’ kepada semua pihak yang telah membantu selesainya

skripsi ini. Ucapan terimakasih ini penulis sampaikan kepada:

1. Prof. Dr. H. Mudjia Raharjo, M.Si, selaku Rektor Universitas Islam Negeri

Maulana Malik Ibrahim Malang.

2. Dr. Drh. Hj. Bayyinatul Muchtaromah, M.Si, selaku Dekan Fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang.

3. Dr. Evika Sandi Savitri, M. P, selaku Ketua Jurusan Biologi Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim

Malang.

4. Dr. Hj. Ulfah Utami, M. Si dan bapak Andik Wijayanto M. Si, selaku

dosen pembimbing yang telah banyak memberikan arahan dan

pengalaman yang berharga.

5. Bapak Suyono, M. P selaku dosen wali yang telah banyak memberikan

arahan dan dukungan serta pengalaman yang sangat bermanfaat.

6. Ir. Liliek Harianie AR, M. P selaku penguji utama dan bu Anik Maunatin,

M. P, selaku ketua penguji yang telah memberikan banyak masukan dan

arahan serta ilmu yang sangat berharga.

7. Segenap sivitas akademika Jurusan Biologi, terutama seluruh dosen,

terimakasih atas segenap ilmu dan bimbingannya.

8. Kedua orang tua penulis Bapak Zaenuri dan Ibu Maskanah yang

senantiasa memberikan kasih sayang do’a dan dorongan semangat kepada

penulis selama ini.

9. Kakak-kakakku dan adikku semua yang senantiasa memberikan dorongan

serta motifasi.

10. Seluruh teman-teman biologi angkatan 2010 yang berjuang bersama-sama

untuk mencapai kesuksesan yang diimpikan.

11. Semua pihak yang ikut membantu dalam menyelesaikan skripsi ini baik

berupa materiil maupun moril.

Semoga Allah SWT, melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada kita

semua. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa di dunia ini tidak ada yang

sempurna. Begitu juga dalam penulisan skripsi ini, yang tidak luput dari

kekurangan dan kesalahan.

Akhirnya, penulis berharap semoga dengan rahmat dan izin-Nya mudah-

mudahan skripsi ini bermanfaat bagi penulis dan bagi pembaca.

Amin ya Robbal ‘alamiin...

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Malang, September 2014

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .................................................................................... i DAFTAR ISI .................................................................................................. iii DAFTAR TABEL ......................................................................................... v DAFTAR GAMBAR .................................................................................... . vi DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... . vii ABSTRAK .................................................................................................. . viii

ix ..................................................................................................... خملص البحث

ABSTRACT .................................................................................................. x

BAB I PENDAHULUAN .............................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah .................................................................................. 8 1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................... 8 1.4 Manfaat Penelitian ................................................................................. 8 1.5 Batasan Masalah .................................................................................... 9

BAB II KAJIAN PUSTAKA ....................................................................... 10 2.1 Lumpur Lapindo ................................................................................... 10 2.2 Pencemaran Logam Berat ..................................................................... 11 2.3 Logam Berat Timbal (Pb) ..................................................................... 12 2.4 Kegunaan Logam Timbal (Pb) ............................................................. 14 2.5 Bioremediasi ......................................................................................... 15 2.6 Faktor Yang Mempengaruhi Keberhasilan Bioremediasi .................... 20

2.6.1 Oksigen ..................................................................................... 20 2.6.2 Kelembaban .............................................................................. 21 2.6.3 Nilai pH ..................................................................................... 21 2.6.4 Temperatur ................................................................................ 21

2.7 Mikroba Indigen Lumpur Lapindo ....................................................... 21 2.8 Mikroba Eksogen pendegradasi Logam Timbal .................................. 23

2.8.1 Pseudomonas pseudomallei ...................................................... 23 2.8.2 Pseudomonas aeruginosa ......................................................... 26

2.9 Pengaruh Logam Timbal Terhadap Bakteri ......................................... 27 2.10 Pengaruh Konsentrasi dan Lama Inkubasi Terhadap Penurunan

Logam Pb .............................................................................................. 29 2.11 Fase-Fase Pertumbuhan Bakteri ........................................................... 30

2.11.1 Fase Adaptasi ............................................................................ 30 2.11.2 Fase Perbanyakan ..................................................................... 30 2.11.3 Fase Statis/konstan .................................................................... 31 2.11.4 Fase Kematian ........................................................................... 31

2.12 Peremajaan Campuran Bakteri (Pseudomonas pseudomallei dan Pseudomonas aeruginosa) .................................................................... 32

2.13 Spektroskopi Serapan Atom (SSA) ...................................................... 32

BAB III METODE PENELITIAN ............................................................. 34 3.1 Rancangan Penelitian............................................................................ 34 3.2 Variabel Penelitian................................................................................ 34 3.3 Waktu dan Tempat ................................................................................ 35

3.4 Alat dan Bahan ..................................................................................... 35 3.4.1 Alat ............................................................................................ 35 3.4.2 Bahan ........................................................................................ 35

3.5 Kegiatan Penelitian ............................................................................... 36 3.5.1 Pembuatan Media ..................................................................... 36 3.5.2 Sterilisasi Alat dan Bahan ......................................................... 36 3.5.3 Pembuatan Kurva Standar Logam Timbal (Pb) ....................... 36 3.5.4 Pengukuran Kadar Logam Pb ................................................... 37 3.5.5 Peremajaan dan Pembuatan Starter Campuran Bakteri

(Pseudomonas pseudomallei dan Pseudomonas aeruginosa) .. 38 3.5.6 Pembuatan Kurva Pertumbuhan Bakteri ................................... 38 3.5.7 Persiapan Reaktor Bioremediasi ............................................... 40 3.5.8 Percobaan Bioremediasi ........................................................... 40 3.5.9 Perhitungan % Penurunan Kadar Logam ................................. 42 3.5.10 Perhitungan Jumlah Total Sel Mikroba .................................... 41

3.6 Pengumpulan dan Analisa Data ............................................................ 41

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 43 4.1 Kurva Standart Pertumbuhan Bakteri dan Kurva Pertumbuhan

Bakteri (Pseudomonas pseudomallei dan Pseudomonas aeruginosa) . 43 4.2 Pengaruh Lama Inkubasi, dan Konsentrasi Campuran Bakteri

(Pseudomonas pseudomallei dan Pseudomonas aeruginosa) Terhadap Jumlah Total Sel Mikroba .................................................... 47

4.3 Pengaruh Konsentrasi Campuran Bakteri (Pseudomonas pseudomallei dan Pseudomonas aeruginosa) Terhadap Kadar Logam Timbal dalam Lumpur Lapindo ........................................................... 49

4.4 Pengaruh Lama Inkubasi dan Konsentrasi Campuran Bakteri (Pseudomonas pseudomallei dan Pseudomonas aeruginosa) Terhadap Kadar Logam Timbal (Pb) dalam Lumpur Lapindo ............. 54

4.5 Pengaruh pH Media Terhadap Kadar Logam Lumpur Lapindo ........... 57

BAB V PENUTUP ........................................................................................ 59 5.1 Kesimpulan ........................................................................................... 59 5.2 Saran ..................................................................................................... 59

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 60

LAMPIRAN-LAMPIRAN .......................................................................... 66

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Perhitungan jumlah sel mikroba selama proses bioremediasi logam berat timbal (Pb) dalam lumpur Lapindo ......................... 47

Tabel 4.2 Pengaruh campuran bakteri (Pseudomonas pseudomallei dan Pseudomonas aeruginosa) terhadap logam berat timbal (Pb) pada lumpur Lapindo .................................................................. 50

Tabel 4.3 Nilai pH selama perlakuan .......................................................... 57

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Bangunan tiga lantai yang terendam lumpur Lapindo sehingga

yang terlihat hanya atapnya ........................................................ 10

Gambar 2.2 Prinsip Metabolisme Mikroba dalam Bioremediasi ............... 16

Gambar 2.3 Bakteri Pseudomonas pseudomallei ....................................... 23

Gambar 2.4 Koloni Bakteri Pseudomonas aeruginosa .............................. 26

Gambar 2.5 Mekanisme Biosorbsi Pb oleh Biomassa pada Dinding Selnya ..................................................................................... 28

Gambar 3.1 Reaktor Bioremediasi Metode Slurry Bioreaktor ................... 40

Gambar 4.1 Kurva Pertumbuhan Bakteri Pseudomonas aeruginosa ......... 45

Gambar 4.2 Kurva Pertumbuhan Bakteri Pseudomonas pseudomallei ..... 46

Gambar 4.3 Pengaruh lama inkubasi dan konsentrasi campuran bakteri terhadap kadar logam berat timbal dalam lumpur Lapindo .... 55

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Perhitungan Pembuatan Kurva Standar Logam Timbal (Pb) . 66

Lampiran 2. Pengukuran tingkat kekeruhan (OD) dan perhitungan koloni (TPC) ...................................................................................... 67

Lampiran 3. Korelasi dan Regresi Pertumbuhan Bakteri Pseudomonas pseudomallei pada Nilai OD dan Nilai TPC .......................... 68

Lampiran 4. Korelasi dan Regresi Pertumbuhan Bakteri Pseudomonas aeruginosa pada Nilai OD dan Nilai TPC .............................. 69

Lampiran 5. Data Pengukuran Pertumbuhan Campuran Bakteri (Pseudomonas pseudomallei dan Pseudomonas aeruginosa) Pada Kurva Pertumbuhan Bakteri ............................................. 70

Lampiran 6 Komposisi media percobaan bioremediasi ............................. 71

Lampiran 7. Foto-Foto Penelitian ............................................................... 72

ABSTRAK

Khoiroh, Zaimatul. 2014. Bioremediasi Logam Berat Timbal (Pb) dalam Lumpur Lapindo Menggunakan Campuran Bakteri (Pseudomonas pseudomallei dan Pseudomonas aeruginosa). Pembimbing : Dr. Hj. Ulfah Utami, M. Si., Andik Wijayanto, M. Si

Kata Kunci : Bioremediasi, Logam Berat Timbal (Pb), Pseudomonas pseudomallei dan Pseudomonas aeruginosa

Peristiwa meluapnya lumpur Lapindo telah menyebabkan kerugian yang besar terutama bagi korban luapan dan lingkungan di sekitarnya. Bencana ekologis yang ditimbulkan dari pembuangan lumpur ke sungai Porong adalah pencemaran logam berat timbal (Pb). Logam Pb bersifat toksik pada manusia dan dapat menyebabkan keracunan akut dan kronis. Hasil uji pendahuluan menunjukkan kadar logam Pb melebihi ambang batas keberadaan Pb dilingkungan yaitu 3,50 ppm. Untuk menanggulangi hal tersebut perlu dilakukan upaya, salah satunya dengan bioremediasi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh campuran bakteri (Pseudomonas pseudomallei dan Pseudomonas aeruginosa) terhadap jumlah total sel bakteri pada proses bioremediasi logam Pb lumpur Lapindo dan kadar logam Pb dalam lumpur Lapindo. Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium mikrobiologi, fisiologi

tumbuhan, genetika, dan laboratorium instrumentasi UIN Maulana Malik Ibrahim

Malang. Analisis yang digunakan untuk mengetahui keberhasilan bioremediasi

adalah jumlah sel, dan kadar logam. Rancangan penelitian yang digunakan adalah

analisis deskriptif kuantitatif. Campuran bakteri yang digunakan adalah

Pseudomonas pseudomallei dan Pseudomonas aeruginosa dengan berbagai

konsentrasi (0%, 9%, 12%, dan 15%). Proses bioremediasi dilakukan dengan lama

inkubasi (0, 20, 30, dan 40 hari). Hasil penelitian berupa deskripsi yang

ditunjukkan dengan angka-angka kuantitatif sebagai penguat hasil penelitian.

Hasil penelitian menunjukkan jumlah total sel tertinggi terdapat pada perlakuan dengan penambahan campuran bakteri sebesar 15%, dengan jumlah sel 6,57x1010. Persen penurunan kadar logam berat timbal (Pb) tertinggi terdapat pada perlakuan dengan penambahan mikroba eksogen sebesar 12%, dengan persen penurunan sebesar 65% dari kadar awal logam sebesar 3,5 ppm menjadi 1,21 ppm.

ABSTRACT

Khoiroh, Zaimatul.2014. Bioremediation of Heavy Lead Metal (Pb) in Lapindo Mud Using Mixed Bacterial (Pseudomonas pseudomallei and Pseudomonas aeruginosa). Minorthesis. Biology Department, Faculty of Science and Technology. Maulana Malik Ibrahim Malang State University. Supervisors: Dr. Hj. Ulfah Utami, M. Si. And Andik Wijayanto, M. Si.

Keywords: Bioremediation, heavy lead metal (Pb), Pseudomonas pseudomallei and Pseudomonas aeruginosa.

The Lapindo mudflow disaster has made great bad effects . The heaviest

impact has occurred in the region surrounding the mud volcano. Ecological disaster arising from the disposal of sludge to Porong river is heavy metal pollution of lead (Pb). Pb is toxic to humans and can cause acute and chronic poisoning. Preliminary test results showed Pb levels exceeding the threshold where the 3.50 ppm Pb in the environment. To overcome this effort must be taken, one with bioremediation. The purpose of this study was to determine the effect of a mixture of bacteria (Pseudomonas pseudomallei and Pseudomonas aeruginosa) to the total number of bacterial cells in the bioremediation process Lapindo mud Pb and Pb levels in the Lapindo mud.

This study was conducted in the laboratory of microbiology, plant physiology, genetics, and intrumental laboratory of UIN Maulana Malik Ibrahim Malang. This study aimed to determine the success of bioremediation is the number of cells, and metal content. The experimental design was used by quantitative descriptive analysis. The mixture of bacteria used were Pseudomonas pseudomallei and Pseudomonas aeruginosa with various concentrations (0%, 9%, 12%, and 15%). Bioremediation process is done with a long incubation (0, 20, 30, and 40 days). The results of the study shown by quantitative figures as a research amplifier.

The results showed that the total number of cells was highest in the treatment with the addition of a mixture of bacteria by 15%, the number of cells 6,57x1010. Percent decrease in the levels of heavy metal lead (Pb) is highest in the treatment with the addition of exogenous microbes by 12%, with a decrease of 65% percent of the initial metal concentration of 3.5 ppm to 1.21 ppm.

خملص البحث

( خبلية بكرتيا " الفندو"املعاجلة البيولوجية املعدن الثقيلة الرصاص ىف اآل طيان . 2014. زأمة اخلريه

Pseudomonas pseudomallei و Pseudomonas aeruginosa (

قسم العلم اآلحياة، كلية العلوم والتكنولوجيا ىف اجلامعة موالنا مالك إبراهيم البحث،

: الثاين .الدوكتور احلجة اولفاة اوتامي املاجستري: املشرف اآلويل . اإلسالمية احلكومية ماالنج

أنديك وجيايانتتو املاجستري

Pseudomonas( املعاجلة البيولوجية ،املعدن الثقيلة الرصاص، : كلماة البحث

pseudomallei و Pseudomonas aeruginosa(

هذااملصيبة . خصوصا آلضحية واملنطقة حنوها. األضرار الكبرية" الفندو"قد تسبب الطيان

معدن الثقيلة ). الرصاص(هي التلوث باملعادن الثقيلة " فورونج"التبيئية الىت تظهرها املنفى الطيان اىل �ر

نتائج التجربة تدل املقدر االطيان . نسان ويستتيع ان يسبب التسمم هزمنا شديداصفاته غري سامعة لإل

للتغالب هذه املشكلة جيب ان يفعل ppm 3،5الرصاص أكثر من حدود موجود الرصاص فىالبىيئة يعىن

احملاولة، إحده منهابا املعاجلة البيولوجية األهدف من هذا البحث للتعريف التأثرية خليط بكترييا

)Pseudomonas pseudomallei وPseudomonas aeruginosa ( للجميع عدد

ومقدار معدن رصص ىف " الفندو"املعدن الرصاص ىف الطبان bioremediasiخلية بكترييا ىف عملية

".الفندو"الطيان

هذا البحث ينفد ىف معمل علم األحياء ا�هري، فزيولوجي النبات، علم الوراثة ومعمل االلة

التحليل الذى تستعملها التعريف النتجة املعاجلة . جبامعة موالنا مالك ابراهيم اإلسالمية احلكومية ماالنج

. التخليط البحث الذى بشعمله التحليل الوصفية الكمية. نالبيولوجية هي عدد خلية ومقدار املعد

bioremediasiعملية %) 15، %12، %9، %0(ببعض الرتكيز () خليطبكترييا الذى يستعمله

نتائح البحث بشئل الوصيفة اليت تدل على اعداد الكمية . يوما) 40، 30، 0،20(يعمل بالتسكون

.كالتأكيد نتائج البحث

على مجيع العدد خليط األعلى الذى وقع ىف املعاملة بزيادة خلية بكترييا نتائج البحث بدل

التنقيص من مقدار املعد الرصص األعلى وقع ىف املعاملة بزيادة اجلر 6،57x1010بعدد خليط % 15

.ppm 1،21جبعل 3،5ppmمن مقدار األوىل املعدن % 65بالتنقيص %. 12سوم إكسوجني