ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
27
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Udara merupakan salah satu faktor penting dalam kehidupan bagi manusia hewan, dan tumbuhan.
Namun dengan meningkatnya jumlah penduduk,
meningkatnya laju pembangunan fisik di perkotaan, meningkatnya jumlah kendaraan bermotor, dan berkembangnya pusat industri, menyebabkan kualitas udara mengalami perubahan. Perubahan menuju penurunan kualitas udara ini disebabkan terjadinya pencemaran udara. Hasil survey WHO (2005) menyatakan bahwa terjadi pencemaran udara pada level cukup tinggi di berbagai kota besar di negara berkembang di seluruh dunia. Pencemaran udara terjadi karena adanya substansi atau bahan pencemar di udara dalam konsentrasi yang dapat menyebabkan gangguan pada manusia, hewan, tanaman maupun material. Pencemaran udara secara terus menerus dapat menimbulkan ancaman yang signifikan bagi kesehatan manusia di seluruh dunia. Penilaian WHO (2005) mengenai beban penyakit akibat polusi udara, ditunjukkan dengan data, bahwa lebih dari dua juta kematian prematur setiap tahun dapat dihubungkan dengan efek dari polusi udara perkotaan dan polusi udara dalam ruangan. Lebih dari setengah dari beban penyakit ini ditanggung oleh penduduk dari negara berkembang (WHO, 2005). Dengan demikian, kualitas udara perlu diperbaiki dan ditingkatkan agar kebutuhan akan udara bersih bagi manusia dan makhluk hidup lainnya dapat terpenuhi (Undang-undang Pengelolaan Udara Bersih No.32 Tahun 2009).
Desertasi
GLUTATION DAN APTI SEBAGAI .....
PANGESTI NUGRAHANI
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
28
Bahan pencemar udara yang utama meliputi sulfur dioksida (SO 2), nitrogen dioksida (NO2), karbon monoksida (CO), debu dan timbal.
Sulfur
dioksida adalah gas tidak berwarna dengan bau tajam, yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil (batubara dan minyak) dan peleburan biji mineral yang mengandung belerang. Sumber antropogenik utama dari SO 2 adalah pembakaran bahan bakar fosil yang mengandung Sulfur untuk pemanasan domestik, pembangkit listrik dan kendaraan bermotor. SO2 dapat mempengaruhi sistem pernapasan dan fungsi paru-paru, serta menyebabkan iritasi mata pada manusia (WHO, 2005). Menurut Larcher (1995), diantara bahan pencemar udara yang berbentuk gas, SO2 merupakan bahan pencemar udara yang utama memberikan dampak kerusakan bagi tanaman. Berbagai cara dan usaha telah dilakukan untuk menanggulangi masalah pencemaran udara.
Salah satu usaha menurunkan tingkat pencemaran udara
adalah dengan penghijauan dan penataan lanskap kawasan perkotaan dan kawasan industri.
Berbagai spesies tanaman dipergunakan sebagai elemen dalam
perancangan lanskap dan difungsikan tidak hanya secara estetis,
tetapi juga
secara ekologis. Fungsi ekologis tanaman antara lain dalam ameliorasi iklim mikro dan sebagai penyerap bahan pencemar udara (Zoer‟aini, 2005). Permasalahan timbul ketika para perancang lanskap dan pengambil kebijakan harus menentukan jenis tanaman elemen lanskap yang dapat berperan sebagai penyerap bahan pencemar udara di kawasan yang terkena dampak pencemaran.
Dalam rangka memilih tanaman yang memiliki kemampuan
menyerap bahan pencemar udara, diperlukan adanya informasi jenis tanaman dan kemampuan penyerapan bahan pencemar udara. Informasi dapat diperoleh
Desertasi
GLUTATION DAN APTI SEBAGAI .....
PANGESTI NUGRAHANI
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
29
dari hasil berbagai penelitian yang telah dilakukan terhadap berbagai macam spesies tanaman dan berbagai jenis bahan pencemar udara. Tanaman menyerap gas dan melepaskan gas dari dan ke udara. Bahan pencemar udara sebagian besar terserap ke dalam jaringan tanaman bersamaan dengan penyerapan gas CO2 pada proses fotosintesis melalui stomata pada daun (Kovacs, 1992; Welburn, 1994; Larcher, 1995; Zeiger, 2006). Masuknya bahan pencemar udara ke dalam jaringan tanaman memacu berbagai perubahan fisiologis dan biokimia.
Biomarker seperti aktivitas enzim dan peningkatan
metabolit, dapat dijadikan penanda awal sebelum adanya tanda kerusakan yang dapat terlihat ataupun penurunan produksi panen tanaman (Peters et al., 1988). Kemampuan tanaman dalam pertukaran gas melalui proses fotosintesis dimanfaatkan dalam teknologi fitoremediasi (Salt et al., 1998; Luo, 2002; PillonSmith, 2004; Liu dan Ding, 2007). Fitoremediasi (phytoremediation) adalah pembersihan pencemaran lingkungan dengan mempergunakan tanaman (Salt et al., 1998; Mc Cutcheon dan Schnoor, 2003). Pada awalnya, fitoremediasi banyak dilakukan untuk pembersihan pencemaran tanah dan air. Kini, fitoremediasi juga dikembangkan untuk pembersihan pencemaran udara (Salt et al., 1998; Luo, 2002; Pillon-Smith, 2004; Nwoko, 2010).
Fitoremediasi mencakup beberapa
proses meliputi (a) fitoekstraksi (b) fitodegradasi (c) rizofiltrasi (d) fitostabilisasi (e) fitovolatilisasi dan (f) pemanfaatan tanaman untuk menyerap bahan pencemar udara (Salt et al., 1998; Mc Cutcheon dan Schnoor, 2003). Kemampuan tanaman menyerap bahan pencemar udara SO2 dengan kadar konsentrasi tertentu, tanpa memperlihatkan kerusakan eksternal, merupakan pencerminan resistensi tanaman terhadap bahan pencemar udara SO2. Hal ini
Desertasi
GLUTATION DAN APTI SEBAGAI .....
PANGESTI NUGRAHANI
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
30
disebabkan karena tanaman memiliki mekanisme untuk melawan cekaman (stress) terhadap bahan pencemar SO2, salah satunya adalah metabolisme sulfur, yang ditunjukkan dengan pembentukan sistein dan metionin, serta akumulasi stress metabolit glutation (Larcher, 1995). Glutation merupakan antioksidan non enzimatis yang berperan dalam sistem pertahanan tanaman terhadap bahan kimia, serta detoksifikasi (Tauz dan Grill, 2000). Selain glutation, asam askorbat dan karotenoid juga berperan sebagai non enzymatis protection. Tingkat toleransi tanaman terhadap polusi udara dinyatakan oleh Singh et al. (1991) dengan suatu index APTI (Air Pollution Tolerance Index). APTI merupakan formula yang tersusun sebagai berikut: APTI = {A ( T + P ) + R} / 10, dimana A: kadar asam askorbat; T: kadar klorofil; P: pH daun dan R: kadar air relatif. Nilai APTI telah banyak dipergunakan sebagai kriteria untuk menentukan spesies tanaman yang toleran atau sensitif terhadap kondisi lingkungan yang terdampak pencemaran udara (Singh, et al., 1991; Dwivedi dan Tripathi, 2007; Liu dan Ding, 2007; Lakshmi et al., 2008; Agbaire, 2009; Agbaire dan Esiefarienrhe, 2009; Priyanka dan Dibyendu, 2009). Dari berbagai penelitian yang telah dilakukan, nilai APTI beberapa tanaman menunjukkan perbedaan antar spesies (Lakshmi et al., 2008; Nugrahani dan Sukartiningrum 2008; Agbaire, 2009; Priyanka dan Dibyendu, 2009), serta dipengaruhi oleh keadaan suhu dan kelembapan udara lingkungannya (Liu dan Ding, 2007). Nilai APTI ini tidak mengacu kepada jenis bahan pencemar udara tertentu. Selain itu, kriteria toleransi tanaman terhadap pencemaran udara dengan menggunakan nilai APTI ini, masih menggunakan standar yang berbeda antar peneliti.
Desertasi
Namun demikian, nilai APTI telah dipergunakan oleh para perancang
GLUTATION DAN APTI SEBAGAI .....
PANGESTI NUGRAHANI
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
31
lanskap sebagai salah satu kriteria seleksi tanaman yang tahan terhadap pencemaran udara (Liu dan Ding, 2007; Dwivedi dan Tripathi, 2007). Tanaman lanskap yang toleran dipergunakan dalam rangka fitoremediasi terhadap pencemaran udara, sedangkan tanaman yang sensitif dimanfaatkan sebagai fitoindikator pencemaran udara. Hasil penelitian Nugrahani dan Sukartiningrum (2008); Nugrahani dkk. (2008), yang dilakukan dengan pengukuran APTI terhadap beberapa tanaman lanskap kawasan industri dan kawasan perkotaan padat kendaraan bermotor di Surabaya, menunjukkan nilai APTI tanaman semak hias adalah 16,84 hingga 41,61 dan nilai APTI tanaman pohon pelindung adalah 12,34 hingga 28,49. Menurut kriteria Singh et al., (1991), tanaman dengan nilai APTI lebih dari 18 tergolong tanaman toleran terhadap pencemaran udara, sedangkan tanaman dengan nilai APTI kurang dari 10 tergolong tanaman yang sensitif. Tanaman yang dimanfaatkan dalam fitoremediasi pencemaran udara adalah tanaman yang selain mempunyai kemampuan untuk menyerap bahan pencemar dari udara, juga merupakan tanaman yang toleran terhadap bahan pencemar udara.
Potensi fitoremediasi berbagai spesies tanaman terhadap
pencemaran udara, khususnya gas SO2, merupakan salah satu kajian yang banyak dilakukan oleh para peneliti manca negara (Esguirra et al., 1982; Iqbal dan Mahmood, 1992). Namun kaitan antara kemampuan tanaman dalam menyerap bahan pencemar udara dengan toleransinya terhadap bahan pencemar udara SO 2 belum banyak informasi yang dapat diperoleh.
Demikian juga potensi
fitoremediasi tanaman lanskap tropis yang banyak ditanam di Indonesia. Untuk itu diperlukan suatu penelitian dan kajian terhadap berbagai aspek, baik
Desertasi
GLUTATION DAN APTI SEBAGAI .....
PANGESTI NUGRAHANI
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
32
morfologis, maupun fisiologis tanaman yang berkaitan dengan potensi tanaman dalam fitoremediasi pencemaran udara SO2. Kajian dan penelitian mengenai bahan pencemar udara SO 2 dan pengaruhnya terhadap tanaman, merupakan salah satu kajian yang telah banyak dilakukan oleh para peneliti sejak dulu. Kajian respon morfologis dan fisiologis tanaman terhadap bahan pencemar lingkungan dapat dilakukan dengan teknik in vitro (Burchett dan Pulkownik, 1995; Lombardi dan Sebastiani, 2005), kajian di lapang serta evaluasi dengan menggunakan chamber (Karnosky, 1981). Penelitian dan kajian dilakukan untuk mendapatkan informasi mengenai toleransi dan kerentanan
tanaman terhadap bahan pencemar udara, pengaruh bahan
pencemar udara terhadap tanaman, mekanisme pertahanan tanaman terhadap cekaman pencemaran udara, serta upaya untuk memperoleh jenis tanaman yang dapat menyerap bahan pencemar udara. Pemilihan tanaman yang mempunyai potensi sebagai penyerap bahan pencemar SO2, serta memiliki toleransi tinggi terhadap lingkungan yang tercemar SO2, perlu dilakukan dengan penetapan indeks toleransi khusus terhadap pencemaran SO2, yang dikaitkan dengan mekanisme toleransi tanaman terhadap SO2.
Bentuk mekanisme toleransi tanaman terhadap SO 2 antara lain ditandai
dengan adanya peningkatan aktivitas enzim glutation S-transferase (GST) dan perubahan kadar glutation tereduksi (GSH) dalam daun (Karam, 1998). Penelitian ini dilakukan untuk mengkaji nilai APTI sebagai dasar kriteria pemilihan terhadap tanaman yang memiliki potensi fitoremediasi terhadap bahan pencemar udara khususnya SO2. Kriteria ini didasarkan kepada tetapan APTI yang dimodifikasi dengan memasukkan indikator lain yaitu glutation. Pendekatan
Desertasi
GLUTATION DAN APTI SEBAGAI .....
PANGESTI NUGRAHANI
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
33
kepada modifikasi tetapan APTI dilakukan dengan analisis statistik berdasarkan data hasil serangkaian penelitian. Diharapkan bahwa tetapan baru yang diperoleh dapat dipergunakan secara lebih luas oleh para perancang tatanan lanskap dan Ruang Terbuka Hijau (RTH) dalam memilih tanaman yang mempunyai potensi fitoremediasi pencemaran udara, khususnya SO2 pada kawasan perkotaan yang padat lalu lintas kendaraan bermotor, dan kawasan industri yang menghasilkan bahan pencemar gas SO2. Dalam penelitian ini, tanaman puring (Codiaeum variegatum L.) dipilih sebagai tanaman model, berdasarkan hasil penelitian pendahuluan Nugrahani dan Sukartiningrum (2008) yang menunjukkan bahwa tanaman ini memiliki nilai APTI relatif lebih tinggi dari nilai APTI tanaman lain.
Tanaman puring
merupakan tanaman tropis, yang telah sejak dahulu banyak dipergunakan sebagai tanaman hias dan elemen lanskap pertamanan di Indonesia. Tanaman lain sebagai model pembanding adalah tanaman nusa indah (Mussaendah phillipica) yang memiliki nilai APTI kurang dari 10.
1.2
Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang tersebut, maka dapat dibuat rumusan masalah
yang tertuang dalam pertanyaan penelitian, sebagai berikut: 1. Apakah ada perubahan nilai APTI, kadar glutation dan kadar Sulfur di dalam daun akibat paparan gas SO2 ? 2. Apakah ada korelasi antara kadar Sulfur dengan nilai APTI, antara nilai APTI dengan kadar glutation, dan antara kadar Sulfur dengan kadar glutation pada daun ?
Desertasi
GLUTATION DAN APTI SEBAGAI .....
PANGESTI NUGRAHANI
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
34
3. Apakah glutation dapat menjadi indikator baru terhadap nilai APTI yang dimodifikasi untuk menduga potensi fitoremediasi dan toleransi tanaman terhadap bahan pencemar udara gas SO2?
.3
Tujuan
1.3.1 Tujuan Umum Tujuan umum penelitian ini adalah mengembangkan metode penetapan indeks toleransi tanaman terhadap bahan pencemar udara untuk mengetahui potensi fitoremediasi dan toleransi tanaman terhadap bahan pencemar udara SO 2.
1.3.2 Tujuan Khusus 1. Menganalisis nilai APTI, kadar glutation dan kadar Sulfur dalam daun akibat paparan gas SO2. 2. Menganalisis hubungan antara kadar Sulfur dengan nilai APTI, antara nilai APTI dengan kadar glutation, dan antara kadar Sulfur dengan kadar glutation pada daun. 3. Mengembangkan formula APTI yang dimodifikasi dengan menambahkan indikator glutation.
1.4
Manfaat
1.4.1 Manfaat Teoritis Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah berupa modifikasi formula APTI khusus untuk pencemaran udara gas SO 2, yang dapat
Desertasi
GLUTATION DAN APTI SEBAGAI .....
PANGESTI NUGRAHANI
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
35
dipakai sebagai dasar penelitian lain yang mengkaji pengaruh bahan pencemar udara terhadap perubahan biokimia tanaman pada tingkat sel.
1.4.2 Manfaat Praktis Aplikasi perolehan informasi ilmiah ini diharapkan dapat dimanfaatkan oleh para perancang lanskap dalam seleksi spesies tanaman sebagai elemen lanskap, khususnya untuk kawasan yang tercemar SO2.
Desertasi
GLUTATION DAN APTI SEBAGAI .....
PANGESTI NUGRAHANI
