BAB
I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Mikroba terdapat dimana-mana di sekitar kita,
ada yang menghuni tanah, air, dan atmosfer. Studi tentang mikroba yang ada di
lingkungan alamiahnya disebut ekologi mikroba. Ekologi merupakan bagian biologi
yang berkenaan dengan studi mengenai hubungan organisme atau kelompok organisme
dengan lingkungannya.
Ekologi mikroba sangat berperan membantu
memperbaiki kualitas lingkungan. Misalnya mikroba yang menguraikan sampah yang
berasal dari manusia dan industry yang dibuang ke dalam.
Suatu mikroorganisme
dapat tumbuh dengan baik jika kondisi lingkungan sekitarnya sangat mendukung. Mikroorganisme
yang tumbuh adalah pertambahan jumlah mikroba sehingga dapat membentuk suatu
populasi mikroba yang dapat disebut dengan koloni dan bukan sel-sel yang
bertambah besar atau bertambah panjang. Populasi mikroorganisme dapat menjadi
besar sekali dala jangka waktu yang relatif singkat dan pertumbuhan
mikroorganisme yang tidak dapat dikendalikan. Kehadiran mikroorganisme di
lingkungan dapat memberikan keuntungan dan kerugian.
1.2.
Tujuan
Tujuan
dari pembuatan makalah ini adalah:
1.2.1.
Untuk
mengetahui kehidupan mikroba yang ada di tanah, air, dan udara.
1.2.2.
Untuk
mengetahui pemanfaatan mikroba dalam mengatasi pencemaran lingkungan.
BAB
II
PEMBAHASAN
2.1. Mikrobiologi
Lingkungan
2.1.1.
Mikrobiologi Udara
Mikroorganisme
memiliki cakupan habitat yang luas. Ukuran mikroorganisme yang kecil
mempermudahnya untuk berpindah. Mikrobiologi udara berkaitan dengan
mikroorganisme yang ada di udara. Pembahasan mengenai mikrobiologi udara di
beberapa buku sangat jarang. Udara merupakan media perantara bagi beberapa
mikroorganisme yang menyerang manusia, hewan maupun tumbuhan. Jamur Rhizopus
sp. merupakan jamur terbanyak yang biasanya tumbuh pada roti, sayuran,
buah-buahan, dan produk makanan lainnya. Namun apabila jamur tersebut tersebar
di udara dan terhirup melalui saluran pernafasan, secara klinis dapat
menyebabkan reaksi hipersensitivitas tipe II dan III seperti asma dan
pneumonitis hipersensitivitas (Pelczar, 2008; Anonim,2000).
Beberapa
faktor yang mempengaruhi keberadaan mikroorganisme dalam udara adalah
temperature, kelembapan udara, dan iklim (Cotty and Garcia,2007). Kedua faktor
ini akan mempengaruhi interaksi mikroorganisme dengan inang. Cotty dan Gracia
(2007) menjelaskan bahwa ketiga faktor tersebut mempengaruhi jamur dalam
menyerang tanaman jagung. Mikrobiologi udara berkaitan dengan bidang kesehatan,
makanan, dan pertanian.
2.1.2. Mikrobiologi Tanah
Tanah
merupakan campuran yang terdiri dari bahan organik, anorganik, air dan udara
yang semuanya tercampur menjadi satu sehingga sulit dipisahkan antara satu
dengan yang lainnya. Senyawa organik merupakan kumpulan sisa-sisa makanan yang
sebagian telah diuraikan. Bahan organik tersebut merupakan bagian yang mudah dihancurkan
oleh organisme tanah seperti bakteri, jamur,
mikro-alga dan protozoa. Dengan demikian mikroorganisme termasuk bagian
tanah yang berperan penting dalam menentukan sifat dan tekstur tanah (Kusnadi,
dkk. 2003).
Menurut
Hamdiyati (tanpa tahun) tanah merupakan campuran kompleks dengan komposisi
sebagai berikut:
ü Materi
Anorganik (45 %) : Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, P, dan lain-lain.
ü Materi
Organik (5 %) : Karbohidrat, Protein, Lipid, dan lain-lain.
ü Air
(25 %) dan Udara (25 %)
ü Organisme
: Vertebrata, Invertebrata, Mikroba
Kelimpahan
mikroorganisme tanah bervariasi untuk setiap kedalamam tertentu, seperti yang
terlihat pada table di bawah ini.
Tabel Data
kandungan mikroba tanah kebun (per gram) menurut kedalaman
Proses perkembangan tanah melibatkan interaksi yang
kompleks antara bahan baku (batu, pasir, dan lain-lain), topografi, iklim, dan
organisme hidup. Berdasarkan asal usulnya, tanah dibedakan menjadi dua kelompok
besar, yaitu tanah mineral dan tanah organik.
Secara langsung maupun tidak langsung, bahan buangan
dari makhluk hidup pada umumnya dibuang atau dikubur dalam tanah. Dalam waktu
yang cukup lama bahan buangan tersebut akan berubah menjadi komponen organik
dan komponen anorganik tanah. Perubahan tersebut juga dilakukan oleh organisme
yaitu perubahan dari bahan organik menjadi substansi yang menyediakan nutrien
bagi tumbuhan.
Bentuk tanah merupakan hasil dari penggabungan
antara proses fisik, kimia dan biologi. Suatu pengamatan terhadap batuan
terbuka menun jukkan adanya alga, lichen dna lumut. Organisme tesebut dapat
melakukan dormansi pada batuan yang kering dan akan tumbuh ketika batuan
tersebut lembab. Organisme-organisme tersebut bersifat fototropik dan
menghasilkan bahan organik yang membantu pertumbuhan bakteri dan fungi
organotrof.
a.
Tanah sebagai Habitat mikroorganisme
Di bumi
ini ada beberapa lingkungan yang mengandung banyak jenis mikroorganisme, salah
satunya lingkungan dalam tanah yang subur. Bakteri, fungi, alga, protozoa dan
virus bersama-sama membentuk kumpulan mikroorganisme yang jumlahnya dapat
mencapai milyaran organisme per gram tanah.
Untuk
mengamati mikroorganisme pada partikel tanah secara langsung dapat dilakukan
dengan pewarnaan yang berpendar pada tanah yang diamati. Akibatnya setiap sel
mikroorganisme akan memiliki sumber cahaya sehingga bentuk dan letaknya pada
permukaan partikel tanah dapat dilihat. Untuk pengamatan mikroorganisme yang
spesifik, biasanya digunakan pewarnaan antibodi-fluoresen. Dengan menggunakan
mikroskop elektron morfologi mikroorganisme dapat dilihat dengan baik dan dapat
dihitung jumlah sel mikroorganisme pada permukaan tanah.
b.
Faktor yang mempengaruhi aktivitas mikroorganisme dalam tanah
Menurut
Kusnadi, dkk. (tanpa tahun) faktor yang mempengaruhi aktivitas mikroorganisme
dalam tanah adalah air dan nutrisi dalam tanah.
·
Air
Air
merupakan komponen variabel tanah. Keberadaannya bergantunng pada komposisi
tanah, curah hujan, drainase (aliran udara) dan penutupan tumbuhan (kanopi).
Air terperangkap dalam tanag dengan dua cara, yaitu adsorpsi pada permukaan
tanah atau sebagai air bebas seperti lembaran tebal atau lapisan tipis diantara
partikel tanah. Air dalam tanah memiliki berbagai bahan yang terlarut di
dalamnhya dan keseluruhan bercampur menjadi larutan tanah. Dalam tanah yang
memiliki drainase baik, tekanan air cepat dan konsentrasi oksigen menjadi cukup
tinggi. Dalam tanah rawa hanya terdapat oksigen yang terlarut dalam air dan
akan segera dikonsumsi oleh mikroorganisme tanah. Tanah yang seperti itu akan
bersifat anaerobik, memperlihatkan perubahan yang sangat cepat dalam komponen
biologiknya.
·
Nutrisi
Aktivitas
mikroorganisme terdapat dalam lapisan permukaan tanah yang kaya akan bahan
organik khususnya daerah yang dekat dengan akar tumbuhan (rizofer). Jumlah dan
aktivitas mikroorganisme tanah tergantung besarnya tingkat keseimbangan jumlah
nutrisi. Dalam tanah berkarnon tidak terdapat batas nutrisi bahkan terdapat
nutrisi organik seperti fosfor dan nitrogen yang membatasi produktivitas
mikroorganisme.
Populasi
mikroorganisme dalam tanah dibagi menjadi tiga golongan besar, yaitu:
·
Autotonus
Golongan
ini merupakan suatu golongan mikroorganisme yang selalu dapat ditemukan dalam
tanah dan hidupnya tidak terpengaruh oleh lingkungan luar seperti iklim, suhu
dan kelembaban.
·
Zimogenik
Golongan
imi adalah golongan mikroorganisme yang keberadaannya dalam tanah disebabkan
olehb adanya pengaruh dari luar misalnya adanya penambahan senyawa organik.
·
Transien
Golongan
ini merupakan golongan mikroorganisme yang keberadaannya bersamaan dengan
penambahan mikroorganisme lain secara sengaja misalnya dalam bentuk
inokulum atau sediaan mikroorganisme
hidup berupa Rhizobium atau Acetobacter ke dalam tanah.
c.
Peranan mikroorganisme tanah
Menurut
Kusnadi, dkk. (2003) mikroorganisme tanah berfungsi merubah senyawa kimia dalam
tanah terutama mengubah senyawa organik yang mengandung karbon, nitrogen,
sulfur dan fosfor menjadi senyawa anorganik. Proses ini disebut mineralisasi
yang di dalamnya terlibat sejumlah besar perubahan senyawa kimia serta peranan
bermacam-macam spesies mikroba. Rangkaian reaksinya dapat digambarkan sebagai
suatu proses siklik, misalnya diawali dengan unsur nitrogen yang mengalami perubahan persenyawaan
anorganik menjadi senyawa organik. Kemudian dibebaskan dari protein dan proses
tersebut berulang kembali.
Gambar daur karbon
Gambar daur belerang dan
sulfur
Menurut Hamdiyati (tanpa tahun), mikroorganisme
memiliki peranan positif dan peranan negatif. Peranan positif mikroorganisme
tanah contohnya adalah mikroorganisme berperan dalam proses biogeokimia yang
meliputi:
a. Siklus Karbon.
b. Siklus Nitrogen, terjadi beberapa
reaksi / proses pada siklus nitrogen, yaitu:
1)
Amonifikasi
2)
Nitrifikasi
3)
Denitrifikasi
4)
Fiksasi Nitrogen
Mikroorganisme
yang berperan dalam proses fiksasi nitrogen ada yang bersimbiosis ada yang
tidak.
·
Tidak bersimbiosis : Azotobacter,
Beijerinckia, Clostridium, Klebsiella,
Enterobacter,
Bacillus, Rhodospirillum, Chlorobium, Cyanobacteria,
populasi tertinggi ditemukan di Rizosfir.
·
Bersimbiosis, dapat
dibedakan simbiosis antara :
1. Mikroorganisme
dengan selain Leguminoseae. Beberapa contoh simbiosis dengan selain
Leguminoseae :
a. Cyanobacteria
(Blue Green Algae) dengan paku : Anabaena azolla hidup pada
rongga udara daun paku air Azolla pinnata.
b. Anabaena
cycadae pada akar Cycas (pakis).
c. Nostoc
spp. Pada akar karang cemara laut (Cassuarina
equisetifolia).
d. Lichens
: Cyanobacteria dengan jamur.
2. Mikroorganisme
dengan Leguminoseae. Beberapa species yang bersimbiosis dengan Leguminoseae
contohnya Rhizobium leguminosarum, Rhizobium phaseoli, Rhizobium trifolii,
dan Bradyrhizobium. Ada hubungan spesifik antara species mikroba dengan
Species tanaman leguminoseae, contohnya R. trifolii dengan white Clover
(Trifolium spp.).
Sedangkan
peranan negatif mikroorganisme antara lain adalah sebagai berikut:
a. Patogen pada manusia dan hewan contohnya Salmonella
sp., Bacillus anthracis (antrax, bertahan 10
tahun) Clostridium tetani, C. botulinum, C. perfringens (habitat normal di tanah, masuk
melalui makanan atau luka tumbuh toksin)
b. Patogen pada tumbuhan misalnya fungi,
paling banyak dapat tumbuh pada kelembaban yang rendah. Sebagai contoh yaitu
rebah kecambah dan busuk akar (Rhizoctonia solani), penyakit karat daun
yang disebabkan oleh jamur karat.
2.1.3. Mikrobiologi Air
Air merupakan materi penting dalam kehidupan.
Semua makhluk hidup membutuhkan air. Misalnya sel hidup, baik hewan maupun
tumbuhan, sebagian besar tersusun oleh air, yaitu lebih dari 75% isi sel
tumbuhan atau lebih dari 67% isi sel hewan. Dari sejumlah 40 juta milkubik air
yang berada di permukaan dan di dalam tanah, ternyata tidak lebih dari 0,5%
(0,2 juta mil-kubik) yang secara langsung dapat digunakan untuk kepentingan
manusia. Karena dari jumlah 40 juta mil-kubik, 97% terdiri dari air laut dan
jenis air lain yang berkadar-garam tinggi, 2,5% berbentuk salju dan es-abadi
yang dalam keadaan mencair baru dapat dipergunakan secara langsung oleh
manusia. Kebutuhan air untuk keperluan sehari-hari, berbeda untuk setiap tempat
dan setiap tingkatan kehidupan. Biasanya semakin tinggi taraf kehidupan,
semakin meningkat pula jumlah kebutuhan air. Di Indonesia, berdasarkan catatan
dari Departemen Kesehatan, rata-rata keperluan air adalah 60 liter per kapita,
meliputi:
Tabel 2
Kebutuhan air per kapita di Indonesia.
|
Air untuk keperluan
|
Jumlah
(liter)
|
|
Mandi
|
30
|
|
Masak
|
10
|
|
Mencuci
|
5
|
|
Minum
|
5
|
|
Lain-lain
|
5
|
Sejalan
dengan kemajuan dan peningkatan taraf kehidupan, tidak dapat dihindari adanya peningkatan
jumlah kebutuhan air, khususnya untuk keperluan rumah tangga, sehingga berbagai
cara dan usaha telah banyak dilakukan untuk memenuhi kebutuhan air, antara lain
dengan :
·
Mencari sumber-sumber air
baru (air-tanah, air danau, air sungai, dan sebagainya);
·
Mengolah dan mentawarkan air
laut;
·
Mengolah dan memurnikan
kembali air kotor yang berada di sungai, danau, dan sumber lain yang umumnya
telah tercemar baik secara fisik, kimia maupun mikrobiologis.
Komponen
kehidupan di dalam air, terdiri dari
1. Mikroba
: bakteri, jamur, mikroalga, protozoa, virus
2. Hewan dan tumbuhan air
Mikroba
dalam air ada yang menguntungkan dan ada yang merugikan. Mikroba air yang menguntungkan,
berperan sebagai :
· Makanan
ikan : fitoplankton dan zooplankton. Contoh : mikroalga (chlorella, scenedesmus,
hydrodiction, pinnularia, dan lain-lain)
· Dekomposer
: pengolahan limbah secara biologis
· Produsen
: adanya mikroalga yang dapat berfotosintesis sehingga meningkatkan oksigen
terlarut
· Konsumen
: hasil rombakan organisme dimanfaatkan oleh mikroalga, bakteri, jamur
· Penyebab
penyakit : Salmonella (tipus / paratipus), Shigella (disentri
basiler), Vibrio (kolera), Entamoeba (disentri amoeba)
· Penghasil
toksin : bakteri anaerobik (Clostridium), bakteri aerobik (Pseudomonas,
Salmonella, Staphylococcus, dan lain-lain), mikroalgae (Anabaena,
Microcystis)
Mikroba air yang merugikan dapat menyebabkan :
·
Blooming menyebabkan perairan
berwarna, ada endapan, dan bau amis, disebabkan oleh meningkatnya pertumbuhan mikroalga
(Anabaena flos-aquae dan Microcystis aerugynosa)
·
Bakteri besi : Fe2+
(oksidasi oleh bakteri Crenothrixsphaerotilus) menjadi Fe3+
·
Bakteri belerang : SO4
(reduksi oleh bakteri Thiobacillus cromatium) menghasilkan H2S
(bau busuk).
Lingkungan Akuatik
Berbagai macam mikroorganisme ditemukan dalam
lingkungan akuatik, penyebarluasannya ditentukan oleh faktor kimia dan fisik
yang terdapat dalam lingkungan tersebut. Faktor lingkungan ini sangat berbeda
satu dengan yang lainnya seperti suhu, tekanan hidrostatik, cahaya, salinitas,
turbiditas, pH dan nutrient.
a. Temperatur
Temperature air permukaan berkisar antara 0oC
di daerah kutub sampai 40oC di daerah aquator. Di bawah permukaan lebih dari
90% lingkungan laut memiliki temperatur di bawah 5oC, suatu kondisi yang
disukai untuk pertumbuhan mikroorganisme psikofilik.
Sejumlah bakteri termofilik dapat diisolasi
dari endapan anaerobic dekat palung pada dasar lautan. Archaebacteria
Pyrodictium occutum, diisolasi dari bawah laut dekat pulau Volcano. Italia, air
bertemperatur 103oC. Dari hasil penelitian di laboratorium bakteri
tersebut dapat tumbuh secara optimum pada suhu 105oC dan tidak
tumbuh pada temperature di bawah 82oC.
b. Tekanan
Hidrostatik
Tekanan
hidrostatik merupakan tekanan pada dasar suatu kolom vertical air. Tekanan
tersebut meningkat menurut kedalaman pada kisaran 1 atmosfer tekanan dari
setiap 10 m. pada daerah yang sangat dalam, seperti dekat dasar lautan, tekanan
hidrostatik sangat besar dan dapat menyebabkan perubahan dan mempengaruhi
system biologic, seperti perubahan kelarutan nutrient, titik didih air.
Organisme
basofilik merupakan organisme yang tidak dapat tumbuh pada tekanan atmosfer
normal. Sejumlah bakteri basofilik dapat diisolasi dari parit lautan Pasifik
pada kedalaman 1000-10.000 m. Umumnya bakteri basofilik dapat tumbuh baik pada
tekanan yang kurang dari tempat asalnya dan hampir seluruhnya diinkubasi pada
temperature psikrofilik (sekitar 2oC).
c. Cahaya
Sebagian besar bentuk kehidupan bergantung
(baik langsung maupun tidak langsung) pada produk metabolic organism
fotosintetik. Organisme fotosintetik utama dalam sebagian besar habitat aquatic
adalah alga dan Cyanobacteria, pertumbuhannya dibatasi oleh lapisan permukaan
air yang cahaya dapat menembus. Bagian dalam air tempat terjadi fotosintesis
disebut zona fotik. Ukuran zona ini berbeda bergantung pada kondisi daerah
seperti posisi matahari, musim, dan khususnya kekeruhan air.
d. Salinitas
Salinitas
atau konsentrasi NaCl air alami berkisar antara 0% dalam air tawar sampai 32%
NaCl dalam danau asin. Air laut mengandung NaCl sekitar 2,75%, konsentrasi
garam total air laut berkisar 3,3 – 3,7%. Sebagian besar mikroorganisme laut
merupakan halofilik, yang tumbuh dengan baik pada konsentrasi NaCl kurang dari
2,5 – 4,0%. Dengan kata lain, mikroorganisme dari danau dan sungai dapat
dihambat pertumbuhannya dengan konentrasi NaCl lebih dari 1%.
Mikroorganisme Dalam Air
Jernih
Dalam air yang dianggap jernih, misalnya
berasal dari sumur biasa, sumur pompa, sumber mata air dan sumber air lainnya,
bisa terdapat mikroorganisme misalnya:
a) Kelompok
bakteri besi (contoh Crenothrix dan Sphaerotilus) yang mampu mengoksidasi
senyawa besi (II) menjadi besi (III). Akibat kehadiran mikroorganisme tersebut,
air sering mengalami perubahan warna kehitam-hitaman, kecoklat-coklatan dan
lain-lain.
b) Kelompok bakteri belerang (contoh, Chromatium
dan Thiobacillus) yang mampu mereduksi senyawa sulfat menjadi H2S. akibatnya
jika air disimpan lama akan tercium bau busuk.
c) Kelompok
mikroalga (misalnya yang termasuk kelompok mikroalga hijau biru, biru dan
kersik) sehingga jika air disimpan lama, didalamnya akan Nampak kelompok
mikroorganisme yang berwarna hijau, biru atau kekuning-kuningan, tergantung
dominasi mikroalga yang terdapat dalam air serta lingkungan yang mempengaruhinya.
Lebih jauh lagi akibat kehadiran kelompok
bakteri mikroalga dalam air dapat mendatangkan kerugian. Misalnya karena
terjadi peningkatan kekeruhan dan hambatan aliran, hal tersebut disebabkan
kelompok bakteri besi dan belerang dapat membentuk serat atau lender.
Akibat lainnya adalah terjadinya proses korosi
(pengkaratan) terhadap benda-benda logam yang berada di dalamnya maupun pipa
saluran air, menyebabkan bau, berubah warna, dan lain-lain.
Kualitas Air
Kualitas air harus memenuhi 3 persyaratan,
yaitu kualitas fisik, kimia, dan biologis. Kualitas fisik berdasarkan pada
kekeruhan, temperatur, warna, bau, dan rasa. Kualitas kimia adanya
senyawa-senyawa kimia yang beracun, perubahan rupa, warna, dan rasa air, serta
reaksi-reaksi yang tidak diharapkan menyebabkan diadakannya standar kualitas air
minum. Standar kualitas air memberikan batas konsentrasi maksimum yang dianjurkan
dan yang diperkenankan bagi berbagai parameter kimia, karena pada konsentrasi
yang berlebihan kehadiran unsur-unsur tersebut dalam air akan memberikan pengaruh
negatif, baik bagi kesehatan maupun dari segi pemakaian lainnya. Kualitas biologis
didasarkan pada kehadiran kelompok-kelompok mikroba tertentu seperti mikroba
patogen (penyakit perut), pencemar (terutama Coli), penghasil toksin dsb.
a. Parameter
alami
Di bidang mikrobiologi air, kehadiran
mikroorganisme tertentu khususnya bakteri dan mikroalga dapat digunakan sebagai
mikroorganisme parameter/ indicator alami terhadap kehadiran pencemar organic.
Bakteri Sphaerotillus,
kehadirannya dapat menjadi petunjuk terhadap kandungan senyawa organic tinggi
di dalam air. Juga mikroalga Anabaena
dan Mycrocystis dapat menjadi
petunjuk kehadiran senyawa fosfat tinggi di dalam badan air. Sedangkan
mikroalga kersik (Diatome) lebih cenderung menjadi petunjuk terhadap kehadiran
senyawa kimia yang bersifat toksik di dalam badan air.
Kehadiran materi fekal (dari tinja) di dalam
badan air dapat diketahui dengan adanya kelompok bakteri Coli. Kehadiran materi
fekal di dalam air minum sangat tidak diharapkan, baik ditinjau dari segi
estetika, sanitasi maupun dengan alasan infeksi. Jika di dalam 100 ml sampel
air didapatkan 500 sel bakteri Coli, memungkinkan terjadinya infeksi
gastroenteritis yang segera diikuti oleh demam tifoid. E.coli sebagai salah satu contoh jenis Coli, pada keadaan tertentu
dapat mengalahkan mekanisme pertahanan tubuh, sehingga dapat menyebabkan
infeksi pada kandung kemih, ginjal dan hati. Juga dapat menyebabkan diare,
peritonitis, meningitis, dan lain-lain.
Dari jumlah feses yang dihasilkan setiap hari
oleh manusia (100-150 gram) di dalamnya terkandung 3 x 1011 (300 milyar)
sel bakteri Coli. Sehingga kehadiran bakteri ini di dalam badan air
diparalelkan dengan terjadinya kontaminasi materi fekal. Dengan kata lain,
lebih tinggi kandungan bakteri Coli maka lebih kotor dan tidak memenuhi syarat
keadaan air tersebut untuk kepentingan manusia, khususnya untuk air minum.
b. Kualitas
Biologi
Menurut WHO kualitas air ditentukan oleh
kehadiran dan jumlah bakteri Coli di dalamnya, yaitu untuk minum dan untuk
keperluan lain:
|
Keperluan
air
|
Jumlah
maksimum yang diperkenankan (per 100 ml sampel air)
|
|
Rekreasi
|
1000
|
|
Kolam
renang
|
200
|
|
Minum
|
1
|
Secara umum berdasarkan sifat kimia, fisik, dan
mikrobiologi, maka kualitas air akan ditentukan berdasarkan keperluannya.
Penentuan kualitas air secara umum, misalnya ir sungai, air danau, ataupun air
kolam dapat pula diukur berdasarkan Nilai Indeks Pencemar-biologi (IPB),
|
Nilai
IPB
|
Nilai/keadaan
air
|
|
0 - 8
|
Bersih,
jernih
|
|
9 - 20
|
Tercemar-ringan
|
|
21 -
60
|
Tercemar-sedang
|
|
61 -
100
|
Tercemar-berat
|
Penentuan kualitas mikrobiologi sumber air dilatarbelakangi
dasar pemikiran bahwa air tersebut tidak akan membahayakan kesehatan konsumen.
Dalam konteks ini maka penetuan kualitas mikrobiologik air didasarkan pada
analisis kehadiran mikroorganisme indicator yang selalu ditemukan dalam tinja
manusia atau hewan berdarah panas. Mikroorganisme ini tinggal dalam usus
manusia ataupun hewan dan merupakan bakteri yang dikenal dengan nama bakteri
Coliform. Bila dalam sumber air ditemukan bakteri ini maka merupakan petunjuk
bahwa air tersebut telah mengalami pencemaran oleh feses manusia ataupun hewan
berdarah panas.
c. Kualitas
Fisik
Kualitas fisik yang umum dianalisis dalam
penetuan kualitas air meliputi kekeruhan, suhu, warna, bau, dan rasa. Kekeruhan
air dapat ditimbulkan oleh adanya bahan-bahan anorganik dan organic yang
terkandung dalam air, seperti lumpur, dan bahan-bahan yang dihasilkan oleh
industri. Bahan yang mengakibatkan kekeruhan air berdasarkan sifat
pengendapannya dapat dibedakan menjadi bahan yang mudah mengendap (settleable)
dan bahan yang sukar mengendap (koloidal). Bahan settleable dapat dihilangkan
dengan proses-proses pengendapan (sedimentasi) dan penyaringan (filtrasi).
Sedangkan bahan koloidal hanya dapat dihilangkan dengan proses flokulasi dan
koagulasi yang diikuti dengan proses sedimentasi dan filtrasi, yng diperlukan
penambahan koagulan ke dalam air. Bau dan rasa dapat dihasilkan oleh kehadiran
organism dalam air seperti alga serta oleh adanya gas seperti H2S yang
terbentuk dalam kondisi anaerobic.
Dari segi estetika, air yang berbau dan mempunyai
rasa, sangat tidak menyenangkan untuk diminum. Bau dan rasa dalam air juga
dapat menunjukkan kemungkinan adanya mikroorganisme penghasil bau dan rasa yang
tidak enak serta adanya senyawa asing yang mengganggu kesehatan. Selain itu
dapat pula menunjukkan kondisi anaerobic sebagai hasil aktivitas penguraian
senyawa organic oleh kelompok mikroorganisme tertentu.
Warna air dapat ditimbulkan oleh kehadiran
mikroorganisme, bahan-bahan tersuspensi yang berwarna, dan ekstrak senyawa
organic serta tumbuhan. Warna yang berasal dari bahan buangan industry
kemungkinan dapat membahayakan kesehatan. Warna dalam air juga dapat mengandung
senyawa-senyawa organic yang jika dilakukan proses klorinasi terhadap air
tersebut akan mengakibatkan terbentuknya kloroform. Senyawa-senyawa organic
tersebut juga dapat mengakibatkan peningkatan pertumbuhan mikroorganisme
akuatik.
Kenaikan temperature air menyebabkan penurunan
kadar oksigen terlarut. Kadar oksigen terlarut yang terlalu rendah akan
menimbulkan bau tidak sedap akibat terjadinya degradasi anaerobic oleh
mikroorganisme. Kadar residu terlarut yang tinggi dapat menyebabkan rasa tidak
enak dan dapat mengganggu system pencernaan makanan. Air dengan kadar residu
terlarut yang tinggi, cenderung memiliki
kesadahan yang tinggi pula.
Standar kualitas fisik
air kadar air minum
|
Parameter
|
Satuan
|
Minuman
yang dianjurkan
|
Maksimum
yang dianjurkan
|
|
Kekeruhan
|
Mg/L
SiO2
|
5
|
25
|
|
Rasa
|
-
|
Tidak
berasa
|
Tidak
berasa
|
|
Warna
|
Unit
Pt-Co
|
5
|
50
|
|
Temperature
|
oC
|
Suhu
air normal
|
Suhu
air normal
|
|
Residu
terlarut
|
Mg/L
|
500
|
1500
|
d. Kualitas
Kimiawi
Standar kualitas air memberikan batas
konsentrasi maksimum yang dianjurkan dan yang diperkenankan bagi berbagai
parameter kimia, karena pada konsentrasi yang berlebihan kehadiran unsur-unsur
tersebut dalam air akan memberikan pengaruh negative, baik bagi kesehatan
maupun dari segi pemakaian lainnya. Pembatasan pH dilakukan karena pH akan
mempengaruhi rasa, korosivitas air, dan efisiensi klorinasi. Beberapa senyawa
asam dan basa lebih toksik dalam bentuk molekuler, yang disosiasi
senyawa-senyawa tersebut dipengaruhi oleh pH.
Kehadiran unsur Arsen (As) pada kadar yang
rendah, sudah bersifat racun untuk manusia, sehingga perlu dibatasi secara
ketat (maksimum sekitar 0,05 mg/L). Demikian pula unsure sianida (Cn).
Kehadiran besi (Fe) dalam air bersih menyebabkan timbulnya rasa dan bau logam,
menimbulkan warna koloid merah (karat) dalam air akibat oksidasi oleh oksigen
terlarut dan dapat bersifat racun bagi manusia.
Mikroorganisme Indikator
Kriteria
untuk suatu mikroorganisme indicator yang ideal, adalah sebagai berikut:
1.
Harus merupakan anggota
mikroflora intestinal hewan berdarah panas.
2.
Harus terdapat pada saat
pathogen ada dan tidak ada pada sampel yang tidak terkontaminasi.
3.
Harus terdapat dalam jumlah
yang lebih besar dari pathogen.
4.
Resistensinya terhadap
lingkungan dan disiinfeksi dalam system pengolahan air dan air buangan, paling
sedikit sebanding dengan pathogen.
Indikator kehadiran bakteri coliform merupakan
polusi kotoran akibat kondisi sanitasi yang buruk terhadap air dan makanan..
Bakteri coliform ada 2 jenis :
1. Fekal :
berasal dari tinja manusia dan mamalia (misal : Escherichia coli)
2. Nonfekal
: berasal dari sumber lain (misal : Enterobacter aerogenes, Klebsiella).
Mikroorganisme indicator yang biasa digunakan atau dianjurkan:
a.
Coliform total
Kelompok Coliform total termasuk bakteri bentuk
batang, Gram-negatif, tidak membentuk spora, aerobic dan anaerobic fakultatif
yang memfermentasi laktosa dengan menghasilkan gas dalam 48 jam pada suhu 35oC.
Kelompok ini termasuk Escherichia coli, Enterobacter, dan Citrobacter. Coliform
tersebut dikeluarkan dalam jumlah yang besar (2x109 coliform per
hari per kapita) dalam feses manusia dan hewan, tetapi tidak semua bakteri
tersebut berasal dari fekal.
Indikator tersebut sering digunakan untuk
menentukan kualitas air minum, kerang air, air untuk rekreasi. Mikroorganisme
tersebut kurang sensitif terhadap disinfekatan dan faktor lingkungan jika
dibandingkan dengan virus atau kista protozoa.
b.
Coliform Fekal
Coliform fekal termasuk semua coliform yang
dapat memfermentasi laktosa pada suhu 44,5oC. Kelompok coliform
fekal terdiri dari bakteri E.coli dan Kleibsiella pneumonia. Adanya coliform
fekal menunjukkan adanya bakteri fekal dari hewan berdarah panas.
Coliform fekal kurang resisten terhadap
disinfeksi dibandingkan dengan virus atau kista protozoa. Standar coliform
tidak layak digunakan untuk menunjukkan polusi virus pada kerang dan air yang
berhubungan. Coliform fekal juga tumbuh kembali pada air dan air limbah dalam
kondisi yang memungkinkan.
c.
Streptococcus fekal
Kelompok bakteri ini menempati saluran
intestinal manusia dan hewan berdarah panas, sehingga kelompok ini digunakan
untuk menentukan kontaminasi fekal dalam air. Anggota kelompok ini tetap ada
dalam lingkungan tetapi tidak berkembangbiak. Subkelas dari kelompok
streptococcus fekal dianggap sering digunakan untuk menunjukkan adanya virus,
khususnya dalam lumpur dan air laut.
d.
Bakteri anaerobic
Clostridium
perfringens, mikroorganisme ini merupakan bakteri bentuk
batang, pembentuk spora, gram negative anaerobic yang menghasilkan spora jika
terdapat tekanan lingkungan dan disinfeksi. Spora yang sangat kuat membuat
bakteri ini sangat resisten untuk digunakan sebagai mikroorganisme indicator.
Bakteri ini layak menjadi indicator untuk mengetahui asal polusi fekal pada
lingkungan laut.
Bifidobacteria
merupakan bakteri gram positif, tidak membentuk
spora, anaerobic disarankan sebagai indicator fekal. Kelompok bakteri tersebut
dapat membantu membedakan kontaminasi yang disebabkan oleh manusia ataupun
disebabkan oleh hewan.
Bacteroides
spp bakteri ini terdapat dalam saluran intestinal
pada konsentrasi kira-kira 1010 sel per gram feses, dan ketahanan hidup bakteri
ini dalam air lebih rendah dari E.coli.
Bakteriofaga, digunakan sebagai indicator
kualitas air di daearh muara (estuaria), air laut, air bersih untuk rekreasi,
dan air minum. Colifaga juga merupakan indicator untuk menaksir efisiensi
pembersihan system pengolahan air limbah dan air.
2.2.
Biodegradasi dan Bioremediasi
Aktivitas metabolic mikroorganisme
dapat dimanfaatkan di dalam lingkungan alam yang kompleks seperti di dalam air,
tanah, atau kompos dengan kandungan organic tinggi dimana kondisi fisik dan
nutrisi untuk pertumbuhan mikroba tidak bisa dikontrol secara teratur.
1.
Biodegradasi
Biodegradasi adalah
pemecahan cemaran organik oleh aktivitas mikroba yang melibatkan serangkaian
reaksi enzimatik. Umumnya terjadi karena senyawa tersebut dimanfaatan sebagai
sumber makanan (substrat). Biodegradasi yang lengkap disebut juga sebagai
mineralisasi, dengan produk akhirnya berupa karbondioksida dan
air. Proses ini dipakai dalam pengolahan limbah untuk menjadi CO2
dan air.Ko-metabolisma (co-metabolism) yaitu kemampuan mikroba
dalam mengoksidasi atau metabolisasi suatu senyawa tetapi energi yang
dihasilkan tidak dapat digunakan sebagai sumber energi untuk pertumbuhan.
Terjadi jika mikroba secara kebetulan menghasilkan suatu enzim yang mampu
mendegradasi senyawa tertentu, sehingga dikatakan enzim tersebut tidak
spesifik.
Penambahan N
dan P pada lingkungan yang tercemar hidrokarbon pada rasio C:N:P = 100:10:1.
Hal ini merupakan nilai N P ratio yang digunakan mikroorganisme untuk melakukan
metabolisme. Apabila kandungan N yang ada terdapat pada sumber lain
maka ratio N P mungkin saja tidak sama.
Degradasi
pada komponen yang kompleks membutuhkan beberapa tahapan yang berbeda,
berkaitan dengan jenis mikrobanya. Biodegradasi dapat dipakai untuk menjelaskan
tiga jenis utama pada perubahan molekul, yaitu : 1) perubahan minor di dalam sebuah
senyawa organic seperti subsitusi pada golongan
hidroksil pada kelompok klorin, 2) fragmentasi pada senyawa organic
komplek menjadi fragmen organic untuk dapat disusun kembali menjadi molekul
semula, 3) degradasi lengkap senyawa organic pada mineral (Willey,etc.2008).
Biodegrabilitas
(penguraian secara biologic/mikrobiologik) suatu senyawa bergantung pada sifat
dan susunan bahan atau senyawa yang diurai, umumnya senyawa organic mempunyai
sifat yang tinggi (cepat) sedangkan senyawa anorganik mempunyai sifat yang
rendah ( lambat atau sangat lambat) tetapi dalam kenyataannya khususnya di
lingkungan alami, biodegrabilitas ditentukan oleh beberapa faktor, baik faktor
biotik (bentuk dan sifat organism pengurai) dan faktor abiotik (bentuk, kadar
air, suhu, sumber energi, sumber nutrisi, pH bahan yang akan diurai)
(Kusnadi,2003).
2.
Bioremediasi
Bioremediasi berasal dari dua kata yaitu bio
dan remediasi yang dapat diartikan sebagai proses dalam menyelesaikan masalah.
Menurut Munir (2006), bioremediasi merupakan pengembangan dari bidang
bioteknologi lingkungan dengan memanfaatkan proses biologi dalam mengendalikan
pencemaran. Menurut Sunarko (2001), bioremediasi mempunyai potensi untuk
menjadi salah satu teknologi lingkungan yang bersih, alami, dan paling murah
untuk mengantisipasi masalah-masalah lingkungan. Sehingga dapat disimpulkan,
bioremediasi adalah salah satu teknologi untuk mengatasi masalah lingkungan
dengan memanfaatkan bantuan mikroorganisme. Mikroorganisme yang dimaksud adalah
khamir, fungi, dan bakteri yang berfungsi sebagai agen bioremediator.
Sejumlah senyawa kimia berbahaya
(kontaminan pencemaran) dan kelompok bahan buangan sudah diperbaiki melalui
bioremediasi. Bioremediasi merupakan proses perbaikan bahan buangan atau limbah
dengan melibatkan mikroorganisme. Terdapatya senyawa berbahaya dalam lingkungan
karena , kondisi lingkungan tersebut tidak memungkinkan aktivitas mikroba untuk
melakukan degradasi secara biokimia (Kusnadi,2003).
Teknik pertama yang digunakan
adalah mengevaluasi, menentukan batas kondisi lingkungan pada daerahyang
tercemar bahan tertentu. Rancangan akhir harus menyediakan control untuk
memanpulasi keadaan lingkungan tersebut dalam rangka menigkatkan biodegradasi
senyawa target. Senyawa target merupakan senyawa kimia berbahaya yang akan
diremediasi Limbah domestic (umumnya
banyak mengandung bahan organic) dan limbah non domestic ( umumnya banyak
mengandung bahan anorganik) memiliki kandungan senyawa yang berbeda serta
perbedaan biodegrbilitas.
Terdapat sedikit perbedaan antara
rancangan prinsip proses biologic/ biodgradasi air limbah dengan bioremediasi
senyawa kimia berbahaya. Proses biologic merupakan proses katalis senyawa kimia
oleh mikroorganisme yang terjadi secara alami. Pada bioremediasi menggunakan
teknik kimia dan teknik lingkungan. Bioremediasi lebih rumit karena menggunakan
katalis / enzim yang disuplai oleh mikroorganisme yang mengkatalisis
penghancuran senyawa berbahaya spesifik (senyawa target) (Kusnadi,2003).
Keberhasilan proses bioremediasi
dikontrol oleh sumber energi, sistem donor-akseptor electron, dan nutrient.
Pelaksanaan bioremediasi membutuhkan pemahaman mengenai hubungan timbal balik
dari fungsi-fungsi mikroorganisme tersebut. Rancangan suatu proses bioremediasi
melibatkan optimalisasi dan pengendalian bagian tertentu dari siklus kimia (Kusnadi,2003).
Proses
pengolahan limbah cair oleh mikroba dalam mendegradasi senyawa kimia yang
berbahaya di lingkungan sangat penting. Dalam proses degradasinya, mikroba
menggunakan senyawa kimia tersebut untuk pertumbuhan dan reproduksinya melalui
berbagai proses oksidasi (Munir, 2006). Misalnya mengubah bahan kimia menjadi
air dan gas yang tidak berbahaya misalnya CO2.
Saat
terjadinya bioremediasi, enzim-enzim yang diproduksi oleh mikroba memodifikasi
senyawa kimia berbahaya dengan mengubah struktur kimianya biasa disebut
biotransformasi. Pada banyak kasus, biotransformasi berujung pada biodegradasi,
di mana senyawa kimia terdegradasi, strukturnya tidak kompleks dan akhirnya
menjadi metabolit yang tidak berbahaya dan tidak beracun (Aguskrisno, 2011).
Proses Bioremediasi
Mikroba dalam mengolah senyawa kimia berbahaya
dapat berlangsung apabila adanya mikroba yang sesuai dan tersedia kondisi
lingkungan yang ideal tempat tumbuh mikroba seperti suhu, pH, nutrient, dan
jumlah oksigen. Aplikasi bioremediasi di Indonesia mengacu pada keputusan
Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 128 Tahun 2003 mengatur tentang tatacara
dan persyaratan teknis pengolahan limbah dan tanah terkontaminasi oleh minyak
bumi secara biologis. Bioremediasi dapat dilakukan dengan menggunakan mikroba
lokal. Pada umumnya, di daerah yang tercemar jumlah mikroba yang ada tidak
mencukupi untuk terjadinya bioproses secara alamiah (Suhardi, 2010).
Teknologi bioremediasi dalam menstimulasi
pertumbuhan mikroba dilakukan dengan dua cara yaitu
1. Biostimulasi adalah memperbanyak dan
mempercepat pertumbuhan mikroba yang sudah ada di daerah tercemar dengan cara
memberikan lingkungan pertumbuhan yang diperlukan, yaitu penambahan nutrien dan
oksigen. Jika jumlah mikroba yang ada dalam jumlah sedikit, maka harus
ditambahkan mikroba dalam konsentrasi yang tinggi sehingga bioproses dapat
terjadi. Mikroba yang ditambahkan adalah mikroba yang sebelumnya diisolasi dari
lahan tercemar kemudian setelah melalui proses penyesuaian di laboratorium di
perbanyak dan dikembalikan ke tempat asalnya untuk memulai bioproses. Namun
sebaliknya, jika kondisi yang dibutuhkan tidak terpenuhi, mikroba akan
tumbuh dengan lambat atau mati. Secara umum kondisi yang diperlukan ini tidak
dapat ditemukan di area yang tercemar.
2. Bioaugmentasi merupakan penambahan produk
mikroba komersial ke dalam limbah cair untuk meningkatkan efisiensi dalam
pengolahan limbah secara biologi. Hambatan mekanisme ini yaitu sulit untuk
mengontrol kondisi situs yang tercemar agar mikroba dapat berkembang dengan
optimal. Selain itu mikroba perlu beradaptasi dengan lingkungan tersebut
(Uwityangyoyo, 2011). Menurut Munir (2006), dalam beberapa hal, teknik
bioaugmentasi juga diikuti dengan penambahan nutrien tertentu.
3. Bioremediasi intrinsik terjadi secara alami di
dalam air atau tanah yang tercemar.
Keuntungan Bioremediasi
1. Bioremediasi sangat aman digunakan karena
menggunakan mikroba yang secara alamiah sudah ada dilingkungan (tanah).
2. Bioremediasi tidak menggunakan/menambahkan
bahan kimia berbahaya.
3. Tidak melakukan proses pengangkatan polutan.
4. Teknik pengolahannya mudah diterapkan dan murah
biaya.
Waktu yang digunakan untuk menyelesaikan
pengolahan tergantung pada faktor jenis dan jumlah senyawa kimia yang berbahaya
yang akan diolah, ukuran dan kedalaman area yang tercemar, jenis tanah dan
kondisi setempat dan teknik yang digunakan.
Kesimpulan:
1. Mikrobiologi
udara berkaitan dengan mikroorganisme yang ada di udara. Udara sebagai
perantara bagi mikroba menuju ke inang.
2. Biodegradasi
adalah proses penguraian senyawa kimia melalui proses biologi. Bioremediasi
merupakan proses perbaikan bahan buangan atau limbah dengan melibatkan
mikroorganisme. Terdapatya senyawa berbahaya dalam lingkungan karena, kondisi lingkungan
tersebut tidak memungkinkan aktivitas mikroba untuk melakukan degradasi secara
biokimia
Rujukan :
Cotty, Peter J.Ramon Jaime Gracia.2007. Influences of climate
on aflatoxin producing fungi and
aflatoxin contamination. USA
Hamdiyati,
Yanti. Tanpa tahun. Mikrobiologi Lingkungan (Mikrobiologi Tanah dan
Mikrobiologi Air).
Imaniar,
Erin. Ety Apriliana. Prambudi Rukmono. Tanpa tahun. Kualitas Mikrobiologi Udara di
Inkubator Unit Perinatologi Rumah Sakit Umum Daerah Dr. Abdul Moeloek Bandar
Lampung. Fakultas Kedokteran
Universitas Lampung
Kusnadi, dkk. 2003. Common Textbook Mikrobiologi. Bandung: FMIPA UPI.
Kusnadi. Peristiwati. Ammi
Syulasmi. Widi Purwianingsih. Diana Rochintaniawati. 2003. Common Text Book (Edisi Revisi) Mikrobiologi. JICA: Universitas
Pendiidikan Indonesia.
Willey, Joanne M., Linda M.
Sherwood, ChristopherJ.Woolverton. 2008. Microbiology.
7 thedt. New York. McGraw Hill
LUMAYAN....
BalasHapusulasan yg menarik.. terus berkarya..
BalasHapus