Nurfitriani, Siska and Prof. Ir. Eko Handayanto,, MSc., PhD and Dr.Ir.Yulia Nuraini,, MS and Dr. Endang Arisoesilaningsih,, MS. (2022) Aplikasi Bakteri Penghasil Biofilm Resisten Merkuri dan Tanaman Lokal dalam Fitoremediasi Tailing Tambang Emas Skala Kecil di Lombok. Doktor thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Penambangan dan pengolahan emas skala kecil mulai meningkat di Lombok setelah tahun 2008 di Sekotong. Metode amalgamasi umum digunakan pada kegiatan penambangan emas skala kecil di Lombok Barat untuk memisahkan emas dari unsur lainnya sehingga menghasilkan limbah berupa tailing yang masih mengandung merkuri (Hg). Limbah tersebut dibuang ke tanah di sekitar peternakan, menyebabkan kontaminasi merkuri di dalam tanah. Tailing cair dari pertambangan emas skala kecil yang mengandung merkuri mengalir ke badan air dan digunakan sebagai air irigasi untuk lahan pertanian. Menyebabkan pencemaran merkuri di area pertanian dan meningkatkan keracunan merkuri melalui rantai makanan. Upaya untuk mengurangi konsentrasi merkuri dalam tailing perlu dilakukan untuk mengurangi dampaknya. Tumbuh di area penambangan emas skala kecil diketahui toleran terhadap merkuri dan dapat digunakan dalam upaya untuk mengurangi konsentrasi merkuri. Beberapa tumbuhan diketahui berinteraksi dengan bakteri untuk mengurangi stres akibat merkuri. Mikroba berinteraksi dengan tumbuhan dengan menempel pada permukaan akar menggunakan zat polimer polisakarida ekstra. Bakteri yang menghasilkan zat polimer eksopolisakarida membungkus sel seperti kapsul, sehingga disebut bakteri penghasil biofilm. Penelitian ini bertujuan untuk mengurangi cemaran merkuri dari tailing tambang emas skala kecil dengan menggunakan biofilm mikroba dan tumbuhan. Hasil penelitian ini diharapkan dapat mengurangi potensi pencemaran merkuri dari tailing melalui rantai makanan Penelitian ini dilakukan pada bulan Juni 2018-Maret 2021 dalam tiga tahap, yaitu a.) Isolasi bakteri toleran dan akumulator merkuri dari tailing tambang emas skala kecil, uji pembentukan biofilm, dan pendampingan bakteri. Sampel penelitian yang digunakan dalam isolasi bakteri adalah tailing pengolahan emas (limbah padat) yang mengandung merkuri. Sampel tailing diambil dari 3 lokasi pengolahan emas skala kecil di Pulau Lombok, yaitu Sekotong, Pujut, dan Jonggat. Uji toleransi dan akumulasi dilakukan pada media yang diperkaya HgCl2 dengan konsentrasi uji 0, 25, 50, 75, 100, dan 125 ppm; b.) Fitoremediasi tailing tambang emas skala kecil menggunakan beluntas (Pluchea indica), rumput kerbau atau papaitan (Paspalum conjugatum), Fimbristylis dichotoma (L.) Vahl, Jayanti (Sesbania sesban), danau purun (Lepironia articulata), bambu air (Equisetum hyemale), paku ketak (Lygodium circinnatum (Burm.f.), kangkung atau krangkung (Ipomoea carnea), Sorghum timorense, dan Themeda arundinacea, serta bakteri pembentuk biofilm. Media tumbuh yang digunakan dalam percobaan adalah tailing dari pengolahan emas di Jonggat c.) Budidaya padi di media tailing pasca fitoremediasi. Media yang digunakan dalam budidaya adalah tailing pasca fitoremediasi. Hasil penelitian tahap pertama menunjukkan bahwa populasi bakteri dari tailing di berbagai lokasi berbeda nyata. Populasi bakteri terbesar ditemukan dari tailing Jonggat dan terkecil dari Pujut, dengan nilai 8,50x107 CFU.g-1 dan 1,46x106 CFU.g-1 . Berdasarkan hasil karakterisasi koloni, ditemukan 32 isolat dari limbah tambang emas skala kecil di Lombok. Tingkat toleransi merkuri oleh bakteri berbeda-beda. Bakteri yang ditemukan toleran terhadap merkuri pada konsentrasi uji 125 ppm sebanyak 27 isolat. Namun, 55% (15 isolat) dari total 27 isolat bakteri iii toleran merkuri merupakan bakteri patogen dengan kemampuan hemolitik alfa (α) dan beta (β). Isolat toleran non patogen (12 isolat) diketahui mampu mengakumulasi merkuri dengan rata-rata 70,06%. Isolat yang ditemukan pada penelitian ini adalah bakteri hiperakumulator (tingkat bioakumulasi lebih besar dari 50%). Isolat membentuk biofilm pada konsentrasi merkuri yang berbeda. Semakin tinggi konsentrasi merkuri, semakin sedikit bakteri yang mampu membentuk biofilm. Pada konsentrasi uji 50 ppm, empat isolat mampu membentuk biofilm, sedangkan pada konsentrasi merkuri 100 ppm, semua bakteri tidak mampu membentuk biofilm. Nilai absorbansi biofilm masing-masing isolat dengan konsentrasi uji 50 ppm adalah 2,77 nm (PJT-D), 0,85 (PJT-F), dan 3,5 nm (PJT-K dan JGT-F1). Identifikasi yang dilakukan pada ketiga bakteri dengan nilai adsorben biofilm tertinggi menunjukkan bahwa isolat PJT-D, PJT-K, dan JGT-F1 merupakan bakteri gram negatif berbentuk batang. Isolat PJT-D, PJT-K, dan JGT-F1 masingmasing diidentifikasi sebagai Mycrobacterium chocolatum, Burkholderia cepacia, dan Bacillus toyonensis. Hasil penelitian tahap kedua menunjukkan bahwa penambahan bakteri pembentuk biofilm mampu menurunkan konsentrasi merkuri pada beberapa kelompok tumbuhan. Namun penambahan bakteri tidak efektif dalam meningkatkan berat kering tanaman dan menurunkan konsentrasi merkuri tanah pada 12 MST. Namun penambahan bakteri pembentuk biofilm mampu menurunkan konsentrasi merkuri tanaman pada L. circinnatum, S. timorense, dan T. arundinacea menjadi 0,00 ppm (konsentrasi merkuri pada tanaman tidak terdeteksi) pada 12 MST, serta meningkatkan konsentrasi klorofil total P. conjugatum dan S. sesban dengan nilai masing-masing 1,61 dan 2,39 ug/g. Konsentrasi merkuri media pada 12 MST untuk ketiga kelompok tanaman yang diberi perlakuan penambahan bakteri pembentuk biofilm berturut-turut adalah 11,19 ppm, 5,89 ppm, dan 3,46 ppm. Penambahan bakteri penghasil biofilm hanya mampu meningkatkan konsentrasi klorofil total pada beberapa jenis tanaman yaitu L. articulata, F. dichotoma, dan S. sesban. Total klorofil pada tanaman uji berkisar antara 0,30-2,39 ug/g dengan rata-rata 0,88 ug/g. Analisis tailing pasca fitoremediasi menunjukkan bahwa penambahan bakteri pembentuk biofilm pada kelompok tanaman pertama dan kedua lebih efektif dalam menurunkan konsentrasi merkuri tailing. Kelompok tanaman kedua (T2B0 dan T2B1) yaitu P. indica, P. conjugatum, dan S. sesban memberikan hasil terbaik dibandingkan kelompok lainnya dalam mereduksi kandungan merkuri tailing dengan nilai masing-masing 14,15 ppm dan 10,93 ppm, diikuti oleh kelompok ketiga. kelompok tumbuhan (T3B0 dan T3B1). Kelompok tanaman ketiga menurunkan kandungan merkuri menjadi 20,13-22,24 ppm atau seperempat dari nilai kontrol (40,81-42,08 ppm). Namun penambahan bakteri tidak memberikan pengaruh yang signifikan. Hal ini menunjukkan bahwa kombinasi S. timorense, L. circinatum, dan T. arundinacea berpotensi dalam fitoremediasi tailing. Hasil penelitian tahap ketiga menunjukkan bahwa fitoremediasi menggunakan tumbuhan dan bakteri pembentuk biofilm belum mampu menurunkan kandungan merkuri tailing ke tingkat yang tidak toksik bagi tanaman padi. Pertumbuhan tanaman padi lebih dari 60 hari setelah tanam (HST) terhambat, tidak berkembang, dan tidak menghasilkan anakan dan rumpun. Pada 45 HST tinggi tanaman hanya mencapai 25,97 cm dengan 5 helai daun dan menurun hingga 60 HST. Konsentrasi merkuri yang tinggi setelah fitoremediasi menyebabkan pertumbuhan padi terhambat. Memperpanjang waktu fitoremediasi tailing dan memilih tanaman yang paling efektif dapat diterapkan untuk memaksimalkan penyerapan merkuri oleh tanaman dan bakteri biofilm.
English Abstract
Small-scale gold mining and processing started to increase in Lombok after 2008 in Sekotong. The amalgamation method commonly used in small-scale gold mining activities in West Lombok to separate gold from other elements produces waste in the form of tailings that still contain mercury (Hg). The waste is dumped into the land around the farm, causing mercury contamination in the soil. Liquid tailings from small-scale gold mining containing mercury flow into water bodies and are used as irrigation water for agricultural land. Causing mercury pollution in agricultural areas and increasing mercury poisoning through the food chain. Efforts to reduce the mercury concentration in tailings need to be made to reduce the impact. Growing in small-scale gold mining areas is known to tolerate mercury and can be used in efforts to reduce mercury concentrations. Some plants are known to interact with bacteria to reduce stress from mercury. Microbes interact with plants by attaching to the root surface using extra polysaccharide polymeric substances. Bacteria that produce exopolysaccharide polymeric substances wrap cells like capsules, so they are called biofilm-producing bacteria. This study aims to reduce mercury contamination from small-scale gold mining tailings by using microbial and plant biofilms. The results of this study are expected to reduce the potential for mercury contamination from tailings through the food chain This research was conducted in June 2018-March 2021 in three stages, namely a.) Isolation of tolerant bacteria and mercury accumulators from smallscale gold mining tailings, biofilm formation tests, and bacterial assistance. The research sample used in bacterial isolation is gold processing tailings (solid waste) containing mercury. Tailings samples were taken from 3 small-scale gold processing locations on Lombok Island, namely Sekotong, Pujut, and Jonggat. Tolerance and accumulation tests were carried out in media enriched with HgCl2 with test concentrations of 0, 25, 50, 75, 100, and 125 ppm; b.) Phytoremediation of small-scale gold mining tailings using beluntas (Pluchea indica), buffalo grass or papaitan (Paspalum conjugatum), Fimbristylis dichotoma (L.) Vahl, Jayanti (Sesbania sesban), purun lake (Lepironia articulata), water bamboo (Equisetum hyemale), ketak fern (Lygodium circinnatum (Burm.f.), water spinach or krangkung (Ipomoea carnea), Sorghum timorense, and Themeda arundinacea, as well as biofilm-forming bacteria. The growing medium used in the experiment was tailings from gold processing in Jonggat; c.) Rice cultivation in post-phytoremediation tailings media. The medium used in cultivation is post-phytoremediation tailings. The results of the first phase of the research showed that the bacterial populations from tailings at various locations were significantly different. The largest population of bacteria was found from Jonggat tailings and the smallest from Pujut, with values of 8.50 x 107 CFU.g-1 and 1.46 x 106 CFU.g-1 . Based on the results of colony characterization, 32 isolates were found from small-scale gold mining tailings in Lombok. The tolerance level of mercury by bacteria is different. Bacteria found to tolerate mercury at a test concentration of 125 ppm were 27 isolates. However, 55% (15 isolates) of a total of 27 isolates of mercury-tolerant bacteria were pathogenic bacteria with alpha (α) and beta (β) hemolytic abilities. Non-pathogenic tolerant isolates (12 isolates) were known to be able to accumulate mercury with an average of 70.06%. The isolates found in this study v were hyperaccumulator bacteria (bioaccumulation rate greater than 50%). The isolates formed biofilms at different concentrations of mercury. The higher the concentration of mercury, the fewer bacteria capable of forming biofilms. At a test concentration of 50 ppm, four isolates were able to form biofilms, whereas at a mercury concentration of 100 ppm, all bacteria were unable to form biofilms. Biofilm absorbance values of each isolate with a test concentration of 50 ppm were 2.77 nm (PJT-D), 0.85 (PJT-F), and 3.5 nm (PJT-K and JGT-F1). Identification carried out on the three bacteria with the highest biofilm adsorbent values showed that isolates PJT-D, PJT-K, and JGT-F1 were gram-negative and rod-shaped bacteria. PJT-D, PJT-K, and JGT-F1 isolates were identified as Mycrobacterium chocolatum, Burkholderia cepacia, and Bacillus toyonensis, respectively. The results of the second phase of the study showed that the addition of biofilm-forming bacteria was able to reduce mercury concentrations in several groups of plants. However, adding bacteria was ineffective in increasing plant dry weight and reducing soil mercury concentrations at 12 WAP. However, the addition of biofilm-forming bacteria was able to reduce plant mercury concentrations in L. circinnatum, S. timorense, and T. arundinacea to 0.00 ppm (mercury concentrations in plants were not detected) at 12 WAP, as well as increase the total chlorophyll concentration of P. conjugatum and S. sesban with values of 1.61 and 2.39 ug/g respectively. Media mercury concentrations at 12 WAP for the three groups of plants treated with the addition of biofilm-forming bacteria were 11.19 ppm, 5.89 ppm, and 3.46 ppm respectively. The addition of biofilm-producing bacteria was only able to increase the total chlorophyll concentration in several types of plants, namely L. articulata, F. dichotoma, and S. sesban. Total chlorophyll in the test plants ranged from 0.30-2.39 ug/g with an average of 0.88 ug/g. Post-phytoremediation tailings analysis showed that the addition of biofilmforming bacteria to the first and second plant groups was more effective in reducing tailings mercury concentrations. The second plant group (T2B0 and T2B1), namely P. indica, P. conjugatum, and S. sesban gave the best results compared to the other groups in reducing tailings mercury content with values of 14.15 ppm and 10.93 ppm respectively, followed by third plant group (T3B0 and T3B1). The third plant group reduced the mercury content to 20.13-22.24 ppm or a quarter of the control value (40.81-42.08 ppm). However, the addition of bacteria did not have a significant effect. This shows that the combination of S. timorense, L. circinatum, and T. arundinacea has potential in tailings phytoremediation. The results of the third phase of the study showed that phytoremediation using plants and biofilm-forming bacteria had not been able to reduce the tailings mercury content to a non-toxic level for rice plants. The growth of rice plants for more than 60 days after planting (HST) is stunted, does not develop, and does not produce tillers and clumps. At 45 HST the plant height only reached 25.97 cm with 5 leaves and decreased until 60 HST. High concentrations of mercury after phytoremediation caused rice growth to be stunted. Increasing the length of time for tailings phytoremediation and selecting the most effective plants can be applied to maximize the uptake of mercury by plants and biofilm bacteria.
Other obstract
-
| Item Type: | Thesis (Doktor) |
|---|---|
| Identification Number: | 0622040017 |
| Subjects: | 300 Social sciences > 338 Production > 338.1 Agriculture > 338.16 Production efficiency |
| Divisions: | S2/S3 > Doktor Ilmu Pertanian, Fakultas Pertanian |
| Depositing User: | PKN 01 UB |
| Date Deposited: | 13 Jun 2023 03:18 |
| Last Modified: | 13 Jun 2023 03:18 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/201508 |
![[thumbnail of DALAM MASA EMBARGO]](http://repository.ub.ac.id/style/images/fileicons/text.png) |
Text (DALAM MASA EMBARGO)
Siska Nurfitriani.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2024. Download (3MB) |
Actions (login required)
 |
View Item |