BAB I PENDAHULUAN

1.

LATAR BELAKANG Bahan-bahan kimia telah menjadi bagian yang tak terpisahkan dalam

kehidupan kita, menjadi bagian dari aktivitas kita, juga dipakai dalam tindakan pencegahan dan pengendalian penyakit. Manfaatnya tak terhitung, tapi di sisi lain bahan kimia juga dapat membahayakan kehidupan kita dan meracuni lingkungan kita. Salah satu bahan kimia yang berbahaya adalah merkuri (Hg) atau air raksa. Merkuri merupakan unsur yang bermanfaat, seperti kegunaannya sebagai bahan pengikat biji emas yang dipergunakan oleh penambang emas tradisional. Namun sayangnya penggunakan merkuri dapat menyebabkan kerusakan lingkungan hidup dan berbahaya bagi masyarakat. 1 Secara alamiah, pencemaran merkuri berasal dari gunung berapi atau rembesan air tanah yang melewati deposit merkuri. Apabila masuk dalam perairan, merkuri mudah berkaitan dengan klor membentuk merkuri anorganik (HgCl). Dalam bentuk ini, merkuri dapat mudah masuk ke plankton dan bisa berpindah ke biota laut lain. Merkuri anorganik (HgCl) akan berubah menjadi merkuri organik (metil merkuri) oleh peran mikroorganisme yang terjadi pada sedimen dasar perairan. Merkuri dapat juga bersenyawa dengan karbon membentuk senyawa organo-merkuri. Senyawa organo-merkuri yang paling umum adalah metil merkuri yang dihasilkan oleh mikroorganisme dalam air dan tanah. Mikroorganisme kemudian termakan oleh ikan sehingga konsentrasi

-1-

merkuri dalam ikan meningkat. Metil merkuri memiliki kelarutan tinggi dalam tubuh hewan air sehingga merkuri terakumulasi melalui proses bioakumulasi dan biomagnifikasi dalam jaringan tubuh hewan air.2 Pencemaran logam berat merkuri pada tanah dan air sangat

membahayakan lingkungan dan kesehatan manusia. Senyawa merkuri dalam bentuk Hg(II) dapat terikat pada residu sistein protein/enzim manusia/binatang sehingga protein/enzim kehilangan aktivitasnya. Selain Hg(II), senyawa merkuri paling berbahaya bagi kesehatan manusia adalah senyawa organomerkuri, khususnya metilmerkuri dan fenilmerkuri. Senyawa ini bersifat sangat reaktif dan mempunyai mobilitas tinggi dibanding dengan Hg(0) atau Hg(II). Hal ini disebabkan gastrointestine manusia dapat menyerap sekitar 95% senyawa metilmerkuri, dan senyawa ini juga dapat menyerang syaraf manusia melalui peredaran darah. 1 Kasus yang berkaitan dengan limbah merkuri diantaranya kasus Minamata di Jepang pada tahun 1953, di mana muncul penyakit yang disebut penyakit Minamata atau Minamata Syndrome. Penyakit ini disebabkan keracunan metil merkuri lewat medium ikan di Teluk Minamata. Di mana terjadi kelainan fungsi saraf dengan gejala seperti kesemutan pada kaki dan tangan, lemas, penyempitan sudut pandang dan degradasi kemampuan berbicara dan pendengaran. Pada gejala akut bisa terjadi kelumpuhan, gila, koma dan akhirnya mati. 3 Penelitian tentang kadar merkuri sudah banyak dilakukan di Indonesia dan hasilnya banyak sungai yang mengandung merkuri di atas normal. Penelitian mengenai kadar merkuri pada tanah bekas buangan limbah penambangan emas rakyat di Sulawesi Utara sudah pernah dilakukan yaitu di desa Tanoyan Utara

-2-

Kabupaten Bolaang Mongondow dan ditemukan kadar merkuri di atas nilai normal.3 Selain itu, penelitian mengenai bakteri resisten merkuri sudah banyak di lakukan di berbagai daerah, salah satunya di Daerah Penambangan Emas di Kalimantan Selatan, ditemukan 18 bakteri resisten merkuri spektrum sempit.1 Salah satu usaha untuk menurunkan daya toksik merkuri dapat dilakukan menggunakan mikroorganisme resisten merkuri, misalnya bakteri resisten merkuri. Penurunan daya toksik merkuri terjadi oleh bakteri ini memiliki gen yang resisten, yaitu mer operon. Dengan adanya gen mer operon ini, kelompok bakteri ini mampu mengubah bentuk Hg2+ yang bersifat toksik menjadi bentuk Hg0 yang bersifat volatile dan tidak toksik dibandingkan bentuk Hg2+. Adanya kemampuan bakteri resisten merkuri untuk mengubah bentuk merkuri, maka untuk mendetoksifikasi lingkungan perairan yang tercemar metilmerkuri, penting untuk mengisolasi bakteri resisten terhadap metilmerkuri, karena bakteri ini mempunyai kemampuan menurunkan toksisitas metilmerkuri.1 Dengan adanya bakteri-bakteri resisten terhadap merkuri yang dapat menurunkan toksisitas merkuri, maka peneliti tertarik untuk melakukan mengidentifikasi bakteri resisten merkuri pada media kultur awal yang mengandung merkuri dan untuk mengetahui pengurangan daya toksik merkuri pada isolat bakteri resisten merkuri dari tanah bekas buangan limbah penambangan emas.

-3-

2.

PERUMUSAN MASALAH Berdasarkan latar belakang di atas, maka dirumuskan masalah sebagai berikut: 1. Bagaimana gambaran populasi bakteri dari sampel yg diambil? 2. Berapa besar kemampuan bakteri dalam mereduksi Hg?

3.

TUJUAN PENELITIAN 1. Untuk mengetahui gambaran populasi bakteri yang terdapat pada sampel yang diambil 2. Untuk mengetahui berapa besar kemampuan bakteri dalam mereduksi Hg.

4.

MANFAAT PENELITIAN 1. Untuk memanfaatkan kemampuan bakteri resisten merkuri sebagai salah satu cara untuk menurunkan bahaya toksik merkuri. 2. Dapat digunakan sebagai dasar penelitian lebih lanjut. dan mencegah

-4-

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

1. Merkuri 1. Pengenalan Mengenai Merkuri Merkuri atau hydrargyrum (bahasa Latin: Hydrargyrum, air/cairan perak). Dalam bahasa Inggris adalah Mercury yang berarti mudah menguap dan disebut juga Quicksilver. Walaupun terjemahan hydragyrum ke bahasa Indonesia adalah raksa, namun di kalangan masyarakat unsur ini lebih dikenal dengan merkuri. Merkuri sangat beracun dan bila masuk ke dalam tubuh akan terikat dalam jaringan dan bersifat sangat toksik serta tidak dapat diuraikan.3,4 Di Alam, raksa terdapat pada lapisan-lapisan batuan dalam bentuk unsur murni dan bersatu dengan perak dalam jumlah sedikit, tetapi sering kali ditemukan dalam biji cinnabar, yaitu mineral yang mengandung senyawa raksa disulfida (HgS). Untuk memperoleh raksa dapat dilakukan dengan memanaskan biji cinnabar tersebut.5

-5-

2. Kadar Merkuri Beberapa kadar Hg yang diperbolehkan menurut peraturan yang ada di Indonesia adalah sebagai berikut:6 kadar Hg dalam air minum menurut Permenkes no.907/2002 adalah 0,001mg/l kadar Hg dalam air bersih menurut No.416/Menkes/Per/IX/1990 adalah 0,001mg/l kadar Hg dalam udara tempat kerja menurut 216/Menkes/SK/II/1998 adalah 0,001mg/l kadar Hg dalam makanan dan minuman menurut Keputusan Badan Pengawas Obat dan Makanan : no.3725/B/SK/VII/89 adalah dalam ikan segar 0,5mg/l ; dalam sayuran 0,3mg/l ; dalam biji-bijian 0,05mg/l kadar Hg dalam air sungai menurut No. 02/MenKLH/1998 adalah Golongan A (baku mutu air minum) 0,001mg/l ; Golongan B (untuk perikanan) 0,001mg/l ; Golongan C (untuk pertanian) 0,001mg/l ; Golongan D (yang tidak termasuk golongan A, B, dan C) 0,005mg/l Kepmenkes :

3. Sifat Kimia Fisika Merkuri Merkuri merupakan logam yang dalam keadaan normal berbentuk cairan berwarna abu-abu, tidak berbau dengan berat molekul 200,59. Tidak larut dalam air, alkohol, eter, asam hidroklorida, hidrogen bromida dan hidrogen iodide; Larut dalam asam nitrat, asam sulfurik panas dan lipid. Tidak tercampurkan dengan oksidator, halogen, bahan-bahan yang mudah terbakar, logam, asam, logam carbide dan amine.

-6-

Dikenal 3 bentuk merkuri, yaitu: 1. Merkuri elemental (Hg): terdapat dalam gelas termometer, tensimeter air

raksa, amalgam gigi, alat elektrik, batu batere dan cat. Juga digunakan sebagai katalisator dalam produksi soda kaustik dan desinfektan serta untuk produksi klorin dari sodium klorida. 2. Merkuri inorganik: dalam bentuk Hg++ (Mercuric) dan Hg+

(Mercurous) Misalnya: - Merkuri klorida (HgCl2) termasuk bentuk Hg inorganik yang sangat toksik, kaustik dan digunakan sebagai desinfektan Mercurous chloride (HgCl) yang digunakan untuk teething powder dan laksansia (calomel) 3. Mercurous fulminate yang bersifat mudah terbakar.

Merkuri organik: terdapat dalam beberapa bentuk, a.l. : - Metil merkuri

dan etil merkuri yang keduanya termasuk bentuk alkil rantai pendek dijumpaisebagai kontaminan logam di lingkungan. Misalnya memakan ikan yang tercemar zat tersebut, dapat menyebabkan gangguan neurologis dan

kongenital. - Merkuri dalam bentuk alkil dan aryl rantai panjang dijumpai sebagai antiseptik dan fungisida.7

4. Merkuri dalam Lingkungan Merkuri dan senyawa senyawanya, seperti halnya dengan logam logam yang lain, tersebar luas di alam. Mulai dari batuan, air, udara dan bahkan dalam tubuh organisme hidup. Penyebaran dari logam merkuri ini, turut dipengaruhi oleh faktor geologi, fisika, kimia dan biologi. Berdasarkan pada penelitian penelitian yang telah dilakukan oleh badan Survey Geologi di Amerika Serikat pada tahun 1974, dapat diketahui

-7-

konsentrasi merkuri di lingkungan sebagai berikut : 1. Dalam batuan Pada struktur batuan di alam, logam merkuri ditemukan dalam kisaran 0,1 sampai 20 ppm. Pada penelitian tersebut ternyata 20% dari contoh mengandung lebih dari 1 ppm merkuri 2. Dalam tanah Pada lapisan tanah melalui penelitian yang telah dilakukan secara acak pada tempat dan daerah serta wilayah yang berbeda, ditemukan bahwa logam merkuri terkonsentrasi 0,1 ppm. 3. Dalam sungai Dari penelitian yang dilakukan terhadap perairan ditemukan konsentrasi logam merkuri dalam variasi yang sangat luas, yaitu : - 65% contoh mengandung - 5% contoh mengandung 4. Dalam udara Ternyata kondisi dari lokasi pengambilan sampel udara untuk pengujian kandungan merkuri ditemukan konsentrasi yang variatif. dekat penambagan Hg, didapatkan merkuri dengan kisaran konsentrasi 9.10-5ppm dekat penambangan Cu, didapatkan merkuri dengan kisaran 4.105ppm

< 10-4 ppm < 10-3 ppm

pada lokasi udara tidak mengandung deposit ditemukan merkuri pada konsentrasi sekitar 10-5ppm.5 Dalam siklus biogeokimia, merkuri mengalami banyak transformasi

-8-

baik fisik maupun kimia, antara lain: 1. Dalam atmosfir elemen merkuri mengalami foto-oksidase menjadi ion merkuri (Hg2+). 2. Hujan mengendapkan merkuri inorganik pada permukaan bumi, yang mana nantinya akan dibuang terutama oleh mikroorganisme pada sistem perairan. 3. Mengalami reduksi kembali menjadi bentuk elemen atau dimetilasi. 4. Elemen merkuri yang mengalami evaporasi menjadi udara dimana akan terjadi siklus yang baru.

Sumber : Barkay et al., 2003 Gambar 1. Siklus biokimiawi merkuri

-9-

Dalam kehidupan terdapat empat proses utama di alam yang menghasilkan emisi Hg, yaitu sebagai berikut. 1. Pembentukan gas dari endapan mineral 2. Emisi dari aktivitas gunung merapi 3. Foto-reduksi dari merkuri dalam sistem perairan 4. Formasi biologi dari elemen dan metil merkuri.8

5. Penggunaan Merkuri Pemanfaatan logam merkuri pada saat ini sudah hampir mencakup seluruh aspek kehidupan manusia dan lingkungan. Selama kurun waktu beberapa tahun, merkuri telah banyak digunakan dalam bidang kedokteran, pertanian, dan industri. Bidang kedokteran telah menggunakan merkuri sejak abad ke-15 di mana merkuri (Hg) digunakan untuk pengobatan penyakit kelamin (sifilis). Kalomel (HgCl) digunakan sebagai pembersih luka sampai diketahui bahwa bahan tersebut beracun sehingga tidak digunakan lagi. Komponen merkuri organik digunakan untuk obat diuretika sampai bertahuntahun dan juga digunakan sebagai bahan untuk kosmetik. Dalam bidang pertanian, merkuri digunakan untuk membunuh jamur sehingga baik digunakan untuk pengawet produk hasil pertanian. Merkuri organik juga digunakan untuk pembasmi hama pada tanaman seperti buah apel, tomat, kentang, dan juga digunakan sebagai pembasmi hama padi. Dalam bidang industri, terbanyak adalah pabrik alat-alat listrik yang menggunakan lampu-lampu merkuri untuk penerangan jalan raya. Merkuri juga digunakan pada pembuatan baterai, karena baterai dengan bahan yang

- 10 -

mengandung merkuri dapat tahan lama dan tahan terhadap kelembapan yang tinggi. Selain itu, merkuri juga digunakan dalam industri pembuatan klor alkali yang menghasilkan klorin (Cl2), di mana perusahaan air minum memanfaatkan klorin untuk penjernihan air dan pembasmi kuman (proses klorinasi). Juga di dalam pembuatan kaustik soda yang diproduksi dengan jalan elektrolisis dari larutan garam NaCl. Merkuri juga digunakan dalam campuran cat yang digunakan untuk mengecat pada daerah yang mempunyai kelembapan tinggi sehingga dapat mencegah tumbuhnya jamur. Industri lain yang menggunakan merkuri sebagai bahan katalis terutama pada industri vinil-klorida yang mensintesis plastik (proses pembuatan plastik).9

6. Toksisitas Merkuri Merkuri secara luas digunakan pada termometer klinis sebelum dilarang oleh Direksi Gabungan Eropa (European Council Directive 93/42EEC), dan juga ditemukan dalam beberapa obat serta masih tetap digunakan dalam pengisian gigi. Meski demikian, toksisitasnya sudah dikenal dan dicatat sejak dua milenia ini. Bentuk-bentuk berbeda dari merkuri memiliki karakteristik yang berbeda terhadap toksisitasnya atas makhluk hidup. Toksisitas dari merkuri reaktif yang sangat tinggi (Hg2+) dihubungkan dengan pengikatannya dengan grup sulfhidril, sistein dari enzim esensial dan protein yang mengganggu fungsi vital sel. Dalam tubuh, garam merkuri larutair tidak secara efisien diabsorbsi, malah mereka dieliminasi dari tubuh

- 11 -

melalui ginjal yang secara akut merusak sistem renal dan pencernaan. Bahaya ini berasal dari merkuri elemental (Hg0) karena tekanan gasnya yang tinggi memungkinkan untuk mudah terhirup. Diabsorpsi oleh paru memasuki darah dan disirkulasi ke seluruh tubuh termasuk otak. Merkuri elemental ditransformasikan di sel darah merah, liver dan sistem saraf pusat menjadi Hg2+ dan metil merkuri. Paparan berulang maupun yang lama terutama menyebabkan gangguan vasomotor, tremor dan gangguan perilaku.10 Senyawa merkuri organik seperti mono atau dimetilmerkuri atau asetat fenilmerkuri adalah larut lemak dan siap untuk di absorbsi ke dalam tubuh. Mereka mempenetrasi membran dan melintas sawar otak darah.11 Sejumlah besar merkuri organik ditransformasikan menjadi Hg2+ reaktif dan dapat merusak sistem saraf pusat menyebabkan malfungsi neuromuskuler, dari anggota gerak yang keram, gangguan penglihatan hingga paralisis bahkan kematian. Buktibukti klinik dan epidemiologi memperlihatkan bahwa kehidupan prenatal lebih sensitif terhadap efek toksik dari metilmerkuri dibandingkan dengan orang dewasa yang menghasilkan perkembangan neural yang abnormal,

menyebabkan perubahan arsitektur dan ukuran otak. Oleh karena transformasi menjadi Hg2+ berjalan perlahan, maka gejala keracunan merkuri dapat muncul dalam beberapa minggu hingga bulan setelah keracunan awal. 10,11,12 Saat ini sumber utama dari paparan manusia terhadap merkuri adalah konsumsi makanan laut. Senyawa adalah toksik akut pada mikroorganisme air tawar. Kadar efek toksik yang tidak teramati (NOTEL) atas merkuri berkisar antara 1-50ppb tergantung pada mikroorganisme , densitas dari kultur sel, dan kondisi dari penelitian. Untuk merkuri organik, NOTELnya 10-100 kali lebih

- 12 -

rendah. Organomerkuri menyebabkan toksisitas pada konsentrasi 10-100 lebih sedikit. Sangat penting bagi lingkungan dan kesehatan masyarakat untuk menghindari kontaminasi pada ekosistem air tawar dan air laut. 13

7. Pencegahan Bahaya Merkuri Suatu laporan yang dibuat oleh U.S. Environmental Protection Agency memuat beberapa rekomendasi untuk mencegah terjadinya polusi merkuri di lingkungan. Beberapa rekomendasi tersebut adalah sebagai berikut: 1. Pestisida alkil merkuri seharusnya tidak boleh digunakan lagi. 2. Penggunaan pestisida yang mengandung komponen merkuri lainnya dibatasi untuk daerah-daerah tertentu. 3. Semua industri yang menggunakan merkuri harus membuang limbah industrinya dengan terlebih dahulu mengurangi jumlah merkuri sampai batas normal.

Pelaksanaan rekomendasi tersebut tidak seluruhnya dapat memecahkan masalah polusi merkuri di lingkungan. Pencemaran merkuri tetap terjadi pada lumpur di dasar sungai atau danau, dan menghasilkan CH3Hg+ yang dilepaskan ke badan air di sekelilignya. Beberapa cara dekomentasi merkuri telah dicoba dilakukan di Swedia, di antaranya adalah sebagai berikut: 1. Sedimen pada dasar sungai atau danau ditutupi dengan bahan-bahan yang mempunyai kemampuan absorbsi tinggi. 2. Sedimen pada dasar sungai ditutupi dengan bahan anorganik yang tidak bereaksi.

- 13 -

3. Sedimen yang mengandung merkuri dihilangkan dengan cara dikeruk atau dipompa.14

2. Bakteri Secara Umum dan Bakteri Resisten Merkuri 1. Definisi, Karakteristik, dan Morfologi Bakteri Bakteri, dari kata Latinbacterium (jamak, bacteria), adalah kelompok besar Prokariota, selain Archaea, yang berukuran sangat kecil serta memiliki peran besar dalam kehidupan di bumi. Bakteri sangatlah kecil (mikroskopik) dan kebanyakan uniselular (bersel tunggal), dengan struktur sel yang relatif sederhana15 Bakteri dapat ditemukan di hampir semua tempat: di tanah, air, udara, dalam simbiosis dengan organisme lain maupun sebagai agen parasit (patogen), bahkan dalam tubuh manusia. Pada umumnya, bakteri berukuran 0,5-5 m. Mereka umumnya memiliki dinding sel, seperti sel tumbuhan dan jamur, tetapi dengan bahan pembentuk sangat berbeda (peptidoglikan). Beberapa jenis bakteri bersifat motil (mampu bergerak) dan mobilitasnya ini disebabkan oleh flagel. Pada umumnya, semua bakteri memiliki struktur sel yang relatif sederhana. Struktur bakteri yang paling penting adalah dinding sel. Bakteri dapat digolongkan menjadi dua kelompok yaitu Gram positif dan Gram negatif didasarkan pada perbedaan struktur dinding sel. Bakteri Gram positif memiliki dinding sel yang tersusun dari lapisan peptidoglikan yang tebal dan asam teikoat. Sementara bakteri Gram negatif memiliki lapisan luar dari lipopolisakarida: terdiri dari membran dan lapisan peptidoglikan yang tipis dan

- 14 -

terletak pada periplasma.16

Gambar 2. Struktur sel bakteri Berdasarkan bentuknya, bakteri dibagi menjadi tiga golongan besar, yaitu: 1. Kokus (Coccus) dalah bakteri yang berbentuk bulat seperti bola, 2. Basil (Bacillus) adalah kelompok bakteri yang berbentuk batang 3. Spiril (Spirilum) adalah bakteri yang berbentuk lengkung. Bentuk tubuh/morfologi bakteri dipengaruhi oleh keadaan lingkungan, medium dan usia. Oleh karena itu untuk membandingkan bentuk serta ukuran bakteri, kondisinya harus sama. Pada umumnya bakteri yang usianya lebih muda ukurannya relatif lebih besar daripada yang sudah tua.16

2. Manfaat Bakteri Bagi Lingkungan Bakteri pengurai

Bakteri saprofit menguraikan tumbuhan atau hewan yang mati, serta sisa-sisa atau kotoran organisme. Bakteri tersebut menguraikan protein, karbohidrat dan senyawa organik lain menjadi CO2, gas amoniak, dan senyawa-senyawa lain yang lebih sederhana.

- 15 -

Bakteri nitrifikasi

Bakteri nitrifikasi adalah kelompok bakteri yang mampu menyusun senyawa nitrat dari senyawa amonia yang pada umumnya berlangsung secara aerob di dalam tanah. Kelompok bakteri ini bersifat kemolitotrof. Reaksi nitratasi bidang pertanian, nitrifikasi sangat menguntungkan karena

Dalam

menghasilkan senyawa yang diperlukan oleh tanaman yaitu nitrat. Bakteri nitrogen

Bakteri nitrogen adalah bakteri yang mampu mengikat nitrogen bebas dari udara dan mengubahnya menjadi suatu senyawa yang dapat diserap oleh tumbuhan. Karena kemampuannya mengikat nitrogen di udara, bakteri-bakteri tersebut berpengaruh terhadap nilai ekonomi tanah pertanian. Bakteri usus

Bakteri Escherichia coli yang hidup di kolon (usus besar) manusia memiliki peranan dalam membantu pencernaan dan menghasilkan beberapa jenis vitamin, seperti vitamin B12 dan vitamin K, yang penting dalam proses pembekuan darah. Bakteri fermentasi

Beberapa makanan hasil fermentasi dan mikroorganisme yang berperan antara lain : Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus sebagai bahan baku susu untuk pembuatan yoghurt, Streptococcus lactis utuk pembuatan mentega, Lactobacillus sp. untuk terasi dan asinan buah-buahan, Pediococcus cerevisiae untuk sosis. dan

- 16 -

Bakteri penghasil antibiotik

Antibiotik merupakan zat yang dihasilkan oleh mikroorganisme dan mempunyai daya hambat terhadap kegiatan mikroorganisme lain.

3. Bakteri Resisten Merkuri Bakteri resisten merkuri telah mengembangkan sebuah persiapan sebagai mekanisme pertahanan dari efek toksik merkuri yang akan timbul. Suatu kajian yang lebih luas mengenai sistem resistensi berdasarkan kluster gen dalam suatu operon (misalnya mer) memberi peluang pada bakteri untuk mendetoksifikasi Hg2+ ke bentuk Hg0 yang volatile melalui reduksi enzimatik. Bakteri resisten merkuri adalah bakteri yang dapat hidup dalam kadar merkuri (HgCl2) 10ppm pada media nutrient agar air laut (SWNA). Beberapa dari bakteri ini mampu hidup di lingkungan yang mengandung merkuri (HgCl2) dengan kadar 25ppm atau lebih, digolongkan dalam bakteri resistensi tinggi merkuri . Determinan resistensi merkuri ditemukan dalam sekumpulan besar bakteri gram negatif dan gram positif yang diisolasi dari beberapa lingkungan yang berbeda. Bakteri ini mengubah jumlah dan identitas gen yang berhubungan dengan resistensi dan perubahan ini dikode oleh mer operon yang berada dalam plasmid, kromosom, tranposom, dan integron. 8

4. Reduksi Merkuri oleh Bakteri Resisten Merkuri Mengatasi pencemaran merkuri dengan bakteri juga dimungkinkan karena diketahui ada bakteri yang dapat bertahan hidup dalam lingkungan

- 17 -

yang mengandung merkuri dalam jumlah yang tinggi. Ion merkuri (Hg2+) sangat beracun terhadap organisme-organisme karena kemampuan mengikatnya dengan kelompok-kelompok thiol sistem biologi. Jika Hg2+ direduksi pada elemen merkuri (Hg0), pengaruh toksisitas terhindar sebagai akhir yang volatile, tidak larut dalam air dan secara praktis tidak beracun. Enzim bakteri Mercuric Reductase mampu mengurangi Hg(II) sampai Hg(0). Bagaimanapun, merkuri yang volatile Hg(0) dapat dioksidasi kembali menjadi Hg2+ di atmosfer dengan adanya ozone, oksigen dan embun, dan di dalam sel dengan enzim-enzim peroksidase seperti catalase.17 Hg2+ dapat dimetilasi oleh beberapa bakteri untuk menghasilkan metilmerkuri dan dimetilmerkuri dengan inersi suatu ikatan kovalen antara atom-atom karbon dan merkuri. Metilmerkuri dan dimetilmerkuri dapat mengangkut ke dalam sel secara efisien melalui membran sel. Campurancampuran ini terakumulasi dalam sel-sel oleh bentukan yang kompleks dengan beberapa proteinm enzim dan asam nukleat. Enzim bakteri organomerkuri lyase dapat mengkonversi metilmerkuri ke dalam metana dan Hg2+. 17,18 Detoksifikasi oleh bakteri resisten merkuri terjadi karena bakteri resisten merkuri memiliki gen resisten merkuri yang disebut Mer Operon dengan gen-gen terkoordinat yang mengkode protein-protein dan enzim-enzim untuk pembuangan merkuri. Mer Operon ada pada sebuah plasmid beserta operon-operon yang memberikan resistensi antibiotik terhadap bakteri. Mer Operon mengkode protein yang bertindak dalam detoksifikasi merkuri. Struktur mer operon berbeda untuk tiap jenis merkuri. 17 Umumnya struktur mer operon terdiri dari gen metaloregulator (merR),

- 18 -

gen transpor merkuri (merT, merP, merC), gen merkuri reduktase (merA) dan organomerkuri liase (merB). Model mekanisme resisten merkuri bakteri gram negatip adalah sebagai berikut Hg(II) yang masuk periplasma terikat ke pasangan residu sistein MerP. Selanjutnya MerP mentransfer Hg(II) ke residu sistein MerT atau MerC. Akhirnya ion Hg menyeberang membran sitoplasma melalui proses reaksi pertukaran ligan menuju sisi aktif flavin disulfida oksidoreduktase, merkuri reduktase (MerA). Merkuri reduktase mengkatalisis reduksi Hg(II) menjadi Hg(0) volatil dan sedikit reaktif. Akhirnya Hg(0) berdifusi dilingkungan sel untuk selanjutnya dikeluarkan dari sel. 17 Bakteri yang hanya memiliki protein merkuri reduktase (MerA) disebut dengan bakteri resisten merkuri spektrum sempit. Beberapa bakteri selain memiliki protein merkuri reduktase (MerA) juga memiliki protein

organomerkuri liase (MerB). MerB berfungsi dalam mengkatalisis pemutusan ikatan merkuri-karbon sehingga dihasilkan senyawa organik dan ion Hg yang berupa garam tiol. Bakteri yang memiliki kedua protein merkuri reduktase (MerA) dan organomerkuri liase (MerB) disebut dengan bakteri resisten merkuri spektrum luas. 1

5. Bioremediasi Bioremediasi merupakan penggunaan mikroorganisme untuk

mengurangi polutan di lingkungan. Saat bioremediasi terjadi, enzim-enzim yang diproduksi oleh mikroorganisme memodifikasi polutan beracun dengan mengubah struktur kimia polutan tersebut, sebuah peristiwa yang disebut biotransformasi. Pada banyak kasus, biotransformasi berujung pada

- 19 -

biodegradasi, dimana polutan beracun terdegradasi, strukturnya menjadi tidak kompleks, dan akhirnya menjadi metabolit yang tidak berbahaya dan tidak beracun. Jenis-jenis bioremediasi adalah sebagai berikut: Biostimulasi Nutrien dan oksigen, dalam bentuk cair atau gas, ditambahkan ke dalam air atau tanah yang tercemar untuk memperkuat pertumbuhan dan aktivitas bakteri remediasi yang telah ada di dalam air atau tanah tersebut. Bioaugmentasi Mikroorganisme yang dapat membantu membersihkan kontaminan tertentu ditambahkan ke dalam air atau tanah yang tercemar. Cara ini yang paling sering digunakan dalam menghilangkan kontaminasi di suatu tempat. Bioremediasi Intrinsik Bioremediasi jenis ini terjadi secara alami di dalam air atau tanah yang tercemar.19

- 20 -

BAB III METODE PENELITIAN 1. Desain Penelitian Penelitian ini bersifat longitudinal.

2.

Waktu dan Tempat Penelitian 1. Waktu Penelitian Penelitian dilakukan pada bulan Juni-Agustus 2011 2. Tempat Penelitian Pengambilan sampel dilakukan di daerah pertambangan emas Desa TateluKecamatan Dimembe Kabupaten Minahasa Utara. Analisa sampel dilakukan di Laboratorium Bioteknologi Fakultas MIPA Universitas Sam Ratulangi.

3.

Populasi dan Sampel 1. Populasi Bakteri resisten merkuri yang terdapat pada daerah pertambangan emas rakyat di Desa Tatelu Kecamatan Dimembe Kabupaten Minahasa Utara. 2. Sampel Dipilih 5 titik di daerah buangan limbah pertambangan emas rakyat.

4.

Variabel Penelitian a. Tingkat resistensi merkuri

- 21 -

b. 5.

Kemampuan detoksifikasi bakteri terhadap merkuri

Definisi Operasional Untuk menjembatani antara teori dan praktik serta memperjelas istilah penting dalam penelitian ini, maka diketengahkan definisi operasional sebagai berikut : a. Kadar merkuri adalah kandungan merkuri (Hg) yang terdapat pada tanah atau sedimen pada daerah penambangan, diukur dengan menggunakan AAS (Atomic Absorbent Spectometric). b. Bakteri resisten merkuri adalah mikroorganisme yang dapat hidup atau bertahan pada konsentrasi Hg melebihi 0,01ppm. c. Identifikasi bakteri resisten merkuri adalah identifikasi koloni bakteri yang terbentuk, sifat-sifat populasi bakteri tersebut, dan tingkat resistensinya. d. Sedimen tanah adalah media pada lingkungan berupa

tanah/sedimen (dimana menjadi tempat pembuangan merkuri) yang terdapat kandungan merkuri dalam jumlah tertentu. e. Penambangan rakyat adalah suatu kawasan/daerah dimana sementara atau bekas aktifitas yang dijadikan tempat penambangan emas tanpa izin (PETI).

- 22 -

6.

Instrumen Penelitian Instrumen penelitian mencakup alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Botol sampel 2. Sekop 3. Sarung tangan steril 4. Object glass 5. Erlenmeyer 6. Lampu spiritus 7. Pemanas listrik dan pengatur suhu 8. Pipet 9. Labu ukur 10. Gelas ukur 11. Gelas piala 12. Tabung reaksi 13. Cawan petri 14. Sengkelit 15. AAS (Atomic Absorbent Spectometric)

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Sedimen yang diambil sebagai sample 2. Media agar

- 23 -

3. Buffer salin 4. Agar 5. Media dan reagen untuk uji morfologi, fisiologi dan biokimia

Instrumen Penelitian : 1. Izin pemerintah setempat 2. Izin Lurah 3. Dokumentasi lapangan 4. Mapping lapangan 5. Peta pengambilan sampel

7. 1.

Tatalaksana Penelitian Pengambilan Sampel Sampel diambil secukupnya dari tanah bekas buangan limbah pertambangan emas secara aseptik dengan kedalaman 3cm. Sampel diletakkan pada tabung steril dan diberi kode, kemudian dibawa ke laboratorium.

2.

Pemeriksaan Sampel Sampel berupa sedimen tersebut dibawa ke Laboratorium

Bioteknologi Fakultas MIPA Universitas Samratulangi untuk dikultur dan di uji resistensinya terhadap merkuri.

- 24 -

3.

Prosedur Kerja 1. Isolasi Bakteri Resisten Merkuri Sedimen yang diambil, diencerkan dengan H2O sebanyak 0,9gr, air 200mL dan NaCl. Kemudian sampel diambil sebanyak 1mL dan dipindahkan ke media Nutrien Broth (9ml) yang mengandung HgCl2. Kemudian sampel diinkubasi dengan 3 pantauan waktu yaitu 12 jam, 24 jam dan 48 jam. Bakteri yang hidup pada Nutrien Broth (NB) kemudian ditumbuhkan pada medium Natrium Agar (NA) dengan metode tuang dengan tujuan untuk mencari jenis bakteri yang resisten. Medium NA yang sudah mengandung bakteri resisten merkuri diinkubasi selama 24jam. Setelah itu bakteri yang sudah tumbuh dipindahkan pada medium selektif padat NA dengan metode gores dan diinkubasi selama 24 jam untuk mendapatkan bakteri murni. Setelah itu bakteri yang sudah tumbuh, diambil 1 koloni dan dipindahkan ke medium miring NA untuk ditumbuhkaan dan digunakan sebagai bahan untuk uji biokimiawi dan uji morfologi. Juga dilakukan prosedur yang sama dengan menggunakan Fenil merkuri. Kemudian diamati pertumbuhan bakteri pada 24 jam, 48 jam dan 96 jam.

2. a.

Uji Morfologi dan Fisiologi Uji Pewarnaan Gram.

- 25 -

Uji ini bertujuan untuk menentukan karakteristik mikroskop setiap isolat uji, baik reaksinya terhadap pewarnaan, bentuk sel dan ukuran sel. Pertama-tama siapkan kaca preparat bersih, bebas dari kotoran terutama minyak. Kemudian dibuat tanda dengan spidol menyerupai lingkaran dengan garis tengah 1,5cm pada sisi bawah kaca preparat. Secara aseptic, kultur murni bakteri diambil dengan jarum ose dan dioleskan pada kaca preparat, diberi setetes air steril untuk membantu menyebarkan sel secara merata pada kaca preparat. Olesan bakteri dibiarkan mongering kemudian diikuti dengan fiksasi di atas lampu spiritus sampai olesan bakteri benar-benar kering. Kemudian Kristal ungu diteteskan di atas olesan bakteri sampai semua olesan terendam dan biarkan selama satu menit. Setelah satu menit, olesan dicuci dengan menggunakan aquades lalu tambahkan lugol dan biarkan terendam selama satu menit, kemudian dicuci dengan air dan dilanjutkan dengan alcohol (90%) dan keringkan dengan kertas tissu. Setelah itu safranin diteteskan pada preparat dan biarkan terendam selama 30-45 detik selanjutnya dicuci dengan aquades dan keringkan. Preparat kemudian diamati di bawah mikroskop dengan pembesaran 1000x.

b.

Uji Motilitas. Uji ini bertujuan untuk melihat pergerakan bakteri. Pertama-tama dibuat media Motility Test Medium, kemudian masukkan ke dalam tabung reaksi sebanyak 5mL. Setelah itu media disterilkan pada suhu 121C dalam autoclaf selama 15menit lalu dinginkan. Setelah media dingin,

- 26 -

kultur murni diinokulasi ke dalam tabung reaksi dengan menggunakan jarum inokulasi sampai kedalaman bagian dari permukaan media dan diinkubasi selama 24-48 jam pada suhu 35C. setelah diinkubasi, diamati pertumbuhannya. Jika pertumbuhannya lurus maka uji dinyatakan negatif, sedangkan jika pertumbuhannya melebar maka dinyatakan positif.

3.

Uji Biokimiawi

a. Uji Indol. Uji ini bertujuan untuk menentukan kemampuan isolat uji dalam mendegradasi triptofan. Untuk uji ini menggunakan media semi padat yang kaya akan triptofan. Biakan bakteri yang digunakan untuk uji motiliti ditambahkan Reagen Kovacs sebanyak 2-3 tetes. Uji akan bersifat positif jika terbentuk warna merah seperti lingkaran cincin sebagai akibat pembentukan indol

b.

Uji H2S. Uji ini bertujuan untuk menentukan kemampuan isolat uji dalam memproduksi H2S melalui reduksi thiosulfat. Uji ini menggunakan Triple Sugar Iron Agar (TSIA) yang dimasukkan ke dalam tabung reaksi sebanyak 6mL. setelah itu media disterilkan pada suhu 121C selama 15 menit lalu diletakkan pada posisi miring sampai media dingin. Setelah media menjadi dingin, secara aseptik isolat uji bakteri diinokulasi dengan jarum inokulasi lurus dengan cara ditusuk pada

- 27 -

bagian tengah sampai kedalaman bagian dari permukaan media dan setelah itu digores pada bagian miring (slant) dari media kemudian diinkubasi selama 18-48jam pada 35C. Jika terbentuk endapan berwarna hitam pada bagian bawah (butt) media berarti bakteri dapat membentuk H2S, maka uji dinyatakan positif.

c. Uji Fermentasi Karbohidrat. Uji ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan bakteri dalam mendegradasi atau memfermentasikan karbohidrat tertentu dengan memproduksi suatu asam dan gas. Pengujian ini menggunakan tiga macam media fermentasi karbohidrat yang meliputi phenol red-glukosa broth, phenol red-laktosa broth, dan phenol red-maltosa broth dengan cara masing-masing gula ditimbang 0,5g dan ditambahkan dengan komposisi media fermentasi karbohidrat lainnya. Setiap media dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang berisi tabung Durham masing 6mL. seluruh media disterilkan pada suhu 121C selama 15menit. Kemudian isolat uji diinkokulasi secara aseptic ke setiap media yang ada dalam tabung-tabung tersebut dan diinkubasi selama 24 jam pada 37C. adanya fermentasi karbohidrat dapat dilihat dengan adanya pembentukan asam dan pembentukan gas. Pembentukan asam terlihat dengan adanya perubahan warna substrat karbohidrat dari warna merah menjadi kuning sedangkan pembentukan gas terlihat dalam tabung Durham.

- 28 -

d. Uji Katalase. Uji ini bertujuan untuk menentukan kemampuan bakteri untuk mendegradasi hydrogen peroksida melalui produksi enzim katalase. Pertama-tama media Nutrien Broth dimasukkan ke dalam tabung reaksi sebanyak 5mL kemudian isolat uji diinokulasi ke dalam tabung yang berisi media Nutrien Broth. Setelah itu diinkubasi pada suhu 37C selama 24-48 jam. Kemudian tambahkan 3-4 tetes hydrogen peroksida 3% ke dalam kultur. Hasil pengamatan dicatat berdasarkan

pembentukan gelembung udara di dalam tabung reaksi. Bila terjadi pembentukan gelembung udara maka uji ini bersifat positif.

e. Uji sitrat. Uji ini bertujuan menentukan kemampuan bakteri dalam menggunakan sitrat sebagai sumber karbon dan energi. Uji ini menggunakan Simmonss Citrate Agar yang disiapkan dalam tabung dengan kondisi miring. Isolat uji secara aseptic diinokulasi dengan cara penggoresan ke dalam tabung media Simmonss Citrate Agar. Setelah itu diinkubasi selama 24-48 jam pada suhu 37C. Bila terjadi perubahan warna pada media dari hijau tua menjadi warna biru maka pengujian bersifar positif.

- 29 -

f. Uji Lysine Dekarboksilasi. Uji ini digunakan untuk melihat kemampuan bakteri melakukan dekarboksilase dalam asam amino berupa lisin melalui produksi enzim dekarboksilasi. Proses dekarboksilasi lisin sering digunakan bakteri untuk menetralisasikan lingkungan asam menjadi basa. Pengujian ini menggunakan media Lysin Iron Sugar yang dimasukkan ke dalam tabung reaksi sebanyak 6mL. Media disterilkan pada suhu 121C

selama 15 menit setelah itu dibuat menjadi agar miring. Kemudian isolat uji diinokulasi ke dalam media Lysin Iron Agar dengan cara ditusuk dan digores setelah itu diinkubasi pada suhu 37C selama 24-48 jam. Pengujian bersifat positif jika adanya perubahan warna pada media menjadi warna violet sedangkan reaksi negatif ditandai dengan warna kuning pada media.

8.

Pengumpulan Data Data yang dikumpulkan adalah sebagai berikut : 1. Data primer, yang diperoleh dari hasil pengamatan populasi bakteri yang dilakukan kultur. Data ini merupakan data hasil pemeriksaan Laboratorium Biotek Fakultas MIPA Universitas Samratulangi. 2. Data sekunder, yang diperoleh dari Badan Pusat Statistik tentang kontribusi pertambangan terhadap ekonomi di Indonesia serta data

- 30 -

dari institusi lainnya tentang daerah penelitian serta data yang terkait dengan objek yang diteliti.

9.

Pengolahan dan Analisa Data Data yang diperoleh dari hasil penelitian laboratorium dapat berupa hasil pengujian morfologi, fisiologi, aktifitas biokimia, dan identifikasi jenis akan dipaparkan secara deskriptif. Di samping itu data tersebut juga akan diolah dan disajikan dalam bentuk tabel.

- 31 -

BAB IV HASIL PENELITIAN

1.

Gambaran Pertambangan Emas Rakyat Desa Tatelu Pertambangan emas rakyat Tatelu dimulai sejak tahun 1998, dengan luas

lokasi pertambangan 60 Ha dan jumlah penambang di wilayah penelitian 1700 penambang adalah penduduk asli dan 350 adalah pendatang. Wilayah ini memiliki 90 unit pengolahan dan terdiri dari masing-masing 12 tromol setiap unit pengolahan. Setiap harinya, masing-masing unit pengolahan rata-rata melakukan 2 kali pemrosesan, dimana hal ini ditentukan oleh jumlah batuan yang dihasilkan dari kegiatan penambangan dan kadar emasnya.

2.

Hasil Isolasi Bakteri Resisten Merkuri Sampel diambil dari 5 titik di daerah pertambangan emas rakyat Desa

Tatelu. Tiap sampel yang diambil di berikan kode yaitu : isolat 1, isolat 2, isolat 3, isolat 4 dan isolat 5. Setelah itu sampel yang sudah diambil dibawa ke laboratorium bioteknologi Universitas Samratulangi untuk diuji resistensi dan diidentifikasi. Dilakukan isolasi bakteri resisten merkuri dengan mencampurkan sampel yang sudah diencerkan dengan H2O dan NaCl ke dalam tabung reaksi berisi Nutrien Broth yang mengandung merkuri HgCl2. Kemudian sampel diinkubasi dengan 3 pantauan waktu yaitu 12 jam, 24 jam dan 48 jam.

- 32 -

Sampel yang sudah diencerkan juga dicampurkan ke dalam tabung reaksi berisi Nutrien Broth yang mengandung Fenil Merkuri. Kemudian diinkubasi dan diamati pertumbuhan bakteri pada 24 jam, 48 jam dan 96 jam. Dari hasil isolasi yang dilakukan masih ditemukan bakteri yang resisten dan bertahan hidup pada pemberian HgCl2 hingga 48 jam, dan pada Fenil Merkuri bakteri resisten merkuri dapat bertahan hidup hingga 96 jam. Kemudian, bakteri yang bertahan pada konsentrasi HgCl2 dan Phenil Merkuri tersebut ditumbuhkan untuk diindentifikasi jenis bakteri. Sampel yang diberikan HgCl2 diberikan kode A, dan sampel yang diberikan Phenil Merkuri diberikan kode B.

3. 1.

Hasil Identifikasi Bakteri Uji Morfologi dan Fisiologi a. Pewarnaan Gram Hasil yang didapatkan pada pewarnaan gram adalah : Kode Isolat 2B1 2B2 3A1 3A2 3B1 3B2 Bentuk Kokus Kokus Basil Basil Basil Kokus Bakteri Gram Gram Positif Gram Positif Gram Negatif Gram Positif Gram Positif Gram Positif

- 33 -

b.

Uji Motilitas.

Hasil pengujian pada ke tujuh isolat, 2 isolat (2B2 dan 3B2) menunjukkan hasil yang positif yaitu bakteri menunjukkan pertumbuhan menyebar baik di sekitar tempat penusukan sampai ke permukaan media. Koloni yang terbentuk pada media agar datar adalah berwarna putih keruh dan menyebar sampai ke permukaan media. Empat isolat lainnya (2B1, 3A1, 3A2, 3B1) menunjukkan hasil negatif dimana bakteri tidak menunjukkan pertumbuhan yang menyebar dan hanya bertumbuh lurus di daerah penusukan.

2.

Uji Biokimia a. Uji Indol

Hasil yang didapatkan pada uji indol menunjukkan bahwa semua isolat (6 isolat) memberikan hasil yang negatif, yaitu tidak terbentuk cincin berwarna merah di permukaan media setelah diberikan 5 tetes reagen kovacs dan dibiarkan selama 10 menit. Hal ini menunjukkan bahwa bakteri tidak mengandung enzim triptofanase yang merupakan katalis pengurai gugus indol yang terkandung dalam asam amino triptofan.

b.

Uji H2S

Pada uji H2S dengan menggunakan media TSIA ( Triple Sugar Iron Agar), didapatkan hasil negatif pada semua isolat dimana tidak terbentuk endapan berwarna hitam pada dasar (butt) dari media.

- 34 -

c.

Uji Fermentasi Karbohidrat

Uji fermentasi karbohidrat dilakukan pada media TSIA bersama-sama dengan uji pembentukan H2S. Pada uji fermentasi didapatkan hasil sebagai berikut: isolat 2B1 dan 3B2 media yang berwarna merah tidak berubah menjadi kuning pada bagian dasar (butt) menjadi kuning dan pada bagian miring (slant) juga tetap berwarna merah. Tidak ada pembentukan gas pada dasar media. Sehingga dapat disimpulkan bahwa bakteri pada isolat ini tidak dapat memfermentasikan glukosa, laktosa dan surkosa. Isolat 2B2, 3A1, 3A2, dan 3B1 media yang sebelumnya berwarna merah berubah pada bagian dasar (butt) menjadi warna kuning sedangkan pada bagian miring (slant) tetap berwarna merah. Tidak ada pembentukan gas pada dasar media. Sehingga dapat disimpulkan bahwa bakteri pada isolat ini hanya dapat memfermentasikan glukosa, sedangkan untuk laktosa dan surkosa tidak dapat difermentasikan. Kode Isolat Uji 2B1 2B2 3A1 3A2 3B1 3B2 Fermentasi Karbohidrat Glukosa + + + + Laktosa Surkosa Gas H2S

- 35 -

d.

Uji Katalase

Hasil uji katalase yang dilakukan pada semua isolat yang ditumbuhkan pada media Nutrien Broth menunjukkan: isolat 2B1, 2B2, dan 3A2 menunjukkan hasil positif, dimana terdapat pembentukan gelembung gas. Hal ini menunjukkan bakteri memiliki enzim Katalase yang berfungsi menguraikan H2O2 yang ditambahkan ke koloni bakteri menjadi H2O dan O2. Isolat 3A1, 3B1, dan 3B2menunjukkan hasil negatif, dimana tidak terdapat pembentukan gelembung gas. Hal ini menunjukkan bakteri tidak memiliki enzim Katalase yang berfungsi menguraikan H2O2 yang ditambahkan ke koloni bakteri menjadi H2O dan O2.

e.

Uji Sitrat

Uji Sitrat ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan bakteri dalam menguraikan sitrat. Dari ke 6 isolat yang diuji, semuanya menunjukkan hasil negatif dimana tidak terjadi perubahan warna media dari hijau menjadi biru.

f.

Uji Lysin Dekarboksilase

Hasil uji lysine dekarboksilase adalah semua isolat (2B1, 2B2, 3A1, 3A2, 3B1, dan 3B2) menunjukkan hasil yang positif dimana media yang berwarna kuning berubah warna menjadi lembayung (ungu).

- 36 -

Selanjutnya setelah hasil dari identifikasi bakteri yang meliputi uji morfologi, fisiologi dan biokimia diperoleh, semua hasil ini digabungkan dan digunakan untuk menentukan bakteri yang terkandung pada masing-masing isolat. Penentuan bakteri dilakukan dengan membandingkan hasil uji yang diperoleh dengan data-data yang terdapat di dalam Bergeys Manual Determinative of Bacteriology. Isolat 2B1 menunjukkan gambaran bakteri kokus Gram positif. Pada uji motilitas bakteri tidak dapat bergerak, merupakan bakteri aerob fakultatif yang terbukti dengan terbentuknya gelembung pada uji katalase, tidak memiliki enzim triptofanase yang dibuktikan dengan tes indol negatif, pembentukan hidrogen disulfida negatif, tidak dapat memfermentasikan glukosa, laktosa maupun sukrosa serta tidak menghasilkan gas, tidak dapat membentuk sitrat dan uji lysine dekarboksilase positif. Dari semua hasil yang telah diuji, maka disimpulkan bakteri pada isolat 2B1 ini adalah Staphylococcus aureus. Isolat 2B2 menunjukkan gambaran bakteri kokus Gram positif. Pada uji motilitas didapatkan bakteri ini motil, merupakan bakteri aerob fakultatif yang terbukti dengan terbentuknya gelembung pada uji katalase, tidak memiliki enzim triptofanase yang dibuktikan dengan tes indol negatif, pembentukan hydrogen disulfida negatif, hanya dapat memfermentasikan glukosa tapi tidak menghasilkan gas, tidak dapat membentuk sitrat dan uji lysine dekarboksilase positif. Maka disimpulkan bakteri pada isolat 2B2 ini adalah Staphylococcus aureus. Isolat 3A1 menunjukkan gambaran bakteri basil Gram negatif. Pada uji motilitas didapatkan bakteri ini tidak dapat bergerak, merupakan bakteri anaerob fakultatif yang terbukti dengan tidak terbentuknya gelembung pada uji katalase, tidak

- 37 -

memiliki enzim triptofanase yang dibuktikan dengan tes indol negatif, pembentukan hydrogen disulfida negatif, hanya dapat memfermentasikan glukosa dan tidak menghasilkan gas, tidak dapat membentuk sitrat dan uji lysine dekarboksilase positif. Maka disimpulkan bakteri pada isolat 3A1 ini adalah Bacillus .sp Isolat 3A2 menunjukkan gambaran bakteri basil Gram positif. Pada uji motilitas didapatkan bakteri ini tidak dapat bergerak, merupakan bakteri aerob fakultatif yang terbukti dengan terbentuknya gelembung pada uji katalase, tidak memiliki enzim triptofanase yang dibuktikan dengan tes indol negatif, pembentukan hydrogen disulfida negatif, hanya dapat memfermentasikan glukosa dan tidak menghasilkan gas, tidak dapat membentuk sitrat dan uji lysine dekarboksilase positif. Maka disimpulkan bakteri pada isolat 3A2 ini adalah Bacillus .sp Isolat 3B1 menunjukkan gambaran bakteri basil Gram positif. Pada uji motilitas didapatkan bakteri ini motil, merupakan bakteri anaerob fakultatif yang terbukti dengan tidak terbentuknya gelembung pada uji katalase, tidak memiliki enzim triptofanase yang dibuktikan dengan tes indol negatif, pembentukan hydrogen disulfida negatif, hanya dapat memfermentasikan glukosa dan tidak menghasilkan gas, tidak dapat membentuk sitrat dan uji lysine dekarboksilase positif. Maka disimpulkan bakteri pada isolat 3B1 ini adalah Clostridum sp Isolat 3B2 menunjukkan gambaran kokus Gram positif, motil, uji indol menunjukkan hasil negatif dan uji katalase negatif. Pada isolat 3B2 tidak menggunakan sitrat sebagai sumber energi yang terbentuk dengan hasil uji sitrat

- 38 -

yang negatif, dan untuk uji lysin dekarboksilase positif. Sehingga dapat disimpulkan bakteri pada isolat 3B2 adalah Aerococcus, sp

- 39 -

- 40 -

4.

Hasil Uji Resistensi Bakteri terhadap Merkuri Pada pemberian HgCl2 Semua isolat tumbuh dengan baik padapemberian HgCl2 hingga 48 jam Pada pemberian Fenil Merkuri Semua isolat tumbuh dengan baik pada pemberian Fenil merkuri hingga 96 jam. Kemudian isolat yang tumbuh pada HgCl20jam, 12 jam, 24 jam dan 48 jam serta Fenil Merkuri 0 jam, 24 jam, 48 jam, dan 96 jam. dilakukan pengujian analisa logam merkuri dengan menggunakan AAS(Atomic Absorbent Spectometric) untuk mengetahui penurunan kadar merkuri.

Tabel 2: hasil pengukuran kadar Fenil Merkuri pada sampel 2B Sampel No. Sampel 2B 0 jam 118.431 ppm 24 Jam 56.895 ppm 48 Jam 40.693 ppm 96 Jam 39.414 ppm

Kurva pertumbuhan bakteri pada media yang mengandung Fenil MerkuriChart Title

0 jam 24 jam 48 jam 96 jam

- 41 -

Tabel 3 : hasil pengukuran kadar HgCl2pada sampel 3A Sampel No. Sampel 3A 0 jam 5.20956 ppm 12 jam 0.00009 ppm 24 jam 0.01038 ppm 48 jam 0.00012 ppm

Kurva pertumbuhan bakteri pada media yang mengandung Fenil MerkuriChart Title

0 jam 12 jam 24 jam 48 jam

Tabel 4: hasil pengukuran kadar Fenil Merkuri pada sampel 3B Sampel No. Sampel 3B 0 jam 118.431 ppm 24 jam 38.561ppm 48jam 30.887 ppm 96jam 39.988 ppm

Kurva pertumbuhan bakteri pada media yang mengandung Fenil MerkuriChart Title

0 jam 24 jam 48 jam 96 jam

- 42 -

Kemudian dilakukan perhitungan persentasi penurunan jumlah merkuri. Dengan cara, untuk HgCl2: (kadar merkuri 0 jam kadar merkuri 48 jam) / kadar merkuri 0 jam x 100%. Untuk fenil merkuri : (kadar merkuri 0 jam kadar merkuri 96 jam) / kadar merkuri 0 jam x 100%. Dari tabel diatas dapat terlihat kemampuan bakteri dalam mereduksi merkuri baik HgCl2 maupun Fenil Merkuri. Pada isolat 2B setelah diinkubasi hingga 96 jam kadar merkuri telah berkurang hingga 66,7%. Pada isolat 3A setelah diinkubasi hingga 48 jam kadar merkuri telah berkurang sebesar 99,8%. Demikian juga dengan isolat 3B yang diberikan Fenil Merkuri, kadar merkuri pada pemeriksaan awal masih tinggi, setelah diinkubasi hingga 96 jam jumlah merkuri telah jauh berkurang yaitu sebesar 66%. Hal ini dimungkinkan karena bakteri yang diuji memiliki gen resisten merkuri yang mampu mendetoksifikasi merkuri.

- 43 -

BAB V PEMBAHASAN

Penelitian yang dilakukan pada 5 titik daerah buangan limbah pertambangan emas rakyat Desa Tatelu Kecamatan Dimembe Kabupaten Minahasa Utara, ditemukan adanya bakteri resisten merkuri pada sampel tersebut. Hal ini dimungkinkan karena pada lokasi pengambilan sampel telah menggunakan merkuri sebagai salah satu bahan pembuatan emas sejak 10 tahun lalu. Kemudian hasil uji resistensi bakteri terhadap merkuri menunjukkan semua isolat tumbuh dengan baik pada pemberian HgCl2 dan diinkubasi hingga 48 jam serta pada pemberian Fenil Merkuri yang kemudian diinkubasi hingga 96 jam. Hasil pengukuran kadar merkuri dengan menggunakan AAS (Atomic Absorbent Spectometric), terjadi penurunan kadar merkurisebesar 66,7% pada isolat 2B yang diberikan Fenil Merkuri dan diinkubasi hingga 96 jam. Pada isolat 3A yang diberikan HgCl2dan diinkubasi hingga 48 jam terjadi penurunan kadar merkuri hingga 99,8%. Sedangkan pada isolat 3B yang diberikan Fenil Merkuri dan diinkubasi selama 96 jam terjadi penurunan kadar merkuri sebesar 66%. Penurunan kadar merkuri oleh bakteri resisten merkuri dimungkinkan karena bakteri resisten merkuri mampu mereduksi Hg2+menjadi Hg0. Hg0 bersifat volatil, tidak larut dalam air dan tidak beracun serta mudah menguap, sehingga dalam pemeriksaan, kadar merkuri telah banyak berkurang. Reaksi reduksi

- 44 -

merkuri terjadi dengan persamaan sebagai berikut : Hg(II)+[H2] Hg(0)+2HDemikian juga pada HgCl2 dan Fenil merkuri, dimana bakteri resisten merkuri memutuskan ikatan merkuri sehingga terbentuk Hg0 yang mudah menguap dan tidak beracun. Setelah dilakukan uji resistensi bakteri terhadap merkuri, tahap selanjutnya yang dilakukan adalah isolasi dan identifikasi bakteri resisten merkuri yang meliputi uji morfologi, uji fisiologi dan uji biokimia. Setelah bakteri diisolasi dalam 6 isolat yang terdiri dari 4 isolat diberikan Fenil Merkuri dan 2 isolat diberikan HgCl2, maka segera dilakukan identifikasi terhadap bakteri di tiap isolat tersebut. Isolat 2B1 dan 2B2 menunjukkan gambaran bakteri Staphylococcus aureus. Bakteri ini merupakan bakteri gram positif. Berukuran 0,5-1,5, tumbuh berpasangan atau berkelompok seperti anggur, bisa motil, tapi ada beberapa juga yang non-motil. Koloni yang terbentuk pada agar miring berwarna krem atau putih, dan kadang berwarna kuning hingga oranye. Pada nutrien Broth terlihat keruh, sedimen banyak terkumpul di dasar dan berwarna keabuan. Staphylococcus aureus bersifat fakultatif anaerob dan terkadang menunjukkan hasil positif pada uji katalase, biasanya menunjukkan hasil negatif pada uji oksidase. Uji indol negatif, H2S negatif. Memfermentasikan glukosa. Dapat mereduksi nitrat menjadi nitrit. Bakteri ini tumbuh pada NaCl 10% dan media tumbuh optimum pada suhu 30-37C.21 Isolat 3A1 dan 3A2 menunjukkan gambaran yang sesuai dengan Bacillus .sp yang merupakan bakteri batang Gram Positif. Motil tapi ada beberapa yang

- 45 -

non motil. Pada agar miring, koloni yang terbentuk berwarna keputihan, berbentuk opaque dan menyebar. Pada nutrien Broth tampak berat, terkumpul di dasar dan keruh. Dapat membentuk asam tapi tidak membentuk gas terutama dari glukosa, glycerol dan salisin. Memproduksi nitrit. Bersifat aerobik tapi juga dapat bersifat fakultatif anaerobik. Memerlukan asam amino untuk pertumbuhannya. Bisa hidup pada suhu 30C dan maksimum 37-48C. habitatnya banyak tersebar di debu, susu dan permukaan tanah.21 Isolat 3B1 menunjukkan gambaran bakteri Clostridium. sp, bakteri ini merupakan bakteri aerobik Gram positif berbentuk batang, bergerak pada uji motilitas, tapi ada juga yang non motil, bakteri ini tumbuh optimum pada agar darah merupakan bakteri anaerob fakultatif. Gambaran koloni pada agar datar biasanya terbentuk koloni yang kecil. Pada nutrien Broth terlihat keruh. Bakteri ini dapat ditemukan terutama pada habitat yang mengandung senyawa organik seperti minyak, sedimen air, dan saluran pencernaan hewan. Clostridium mampu memfermentasikan berbagai jenis senyawa organik, dan dapat menghasilkan berbagai produk akhir seperti asam butirat, asam asetat, butanol, asetone, dan gas dalam jumlah yang banyak selama fermentasi glukosa. Bakteri ini dapat hidup pada suhu 30-37C.21 Isolat 3B2 menunjukkan gambaran bakteri Aerococcus sp.Aerococcus merupakan bakteri gram positif, berbentuk bulat, non motil, berukuran 1-2 dalam diameter, tersusun berpasangan atau berkelompok, berwarna semi transparan, putih atau kuning. Bakteri ini tumbuh optimal terutama pada nutrien agar. Negatif pada uji katalase dan uji indol. Tidak memiliki sitokrom. Pada agar

- 46 -

miring koloni yang terbentuk berwarna putih, pada nutrien Broth terlihat keruh. Tidak memfermentasikan glukosa, laktosa dan sukrosa, serta tidak menghasilkan gas. Hidup pada suhu 30-37C. Dapat bersifat patogenik. Terdapat pada bahan makanan atau hewan yang difermentasikan, juga pada saluran pencernaan dan luka pada hewan berdarah panas juga manusia. 21 Hasil identifikasi terhadap ke tujuh isolat, didapatkan 4 jenis bakteri yang berbeda yaitu, Staphylococcus aureus, Bacullis sp, Clostridium sp, dan Aerococcus sp. Hasil ini didapatkan setelah dicocokkan dengan buku Bergeys Manual Determinative of Bacteriology Hasil yang didapatkan pada penelitian ini berbeda dengan hasil yang didapatkan oleh Noviani dan Guzrial pada penelitian yang dilakukan di daerah penambangan Emas di Kalimantan Barat, dimana dari 18 isolat yang diuji hanya ditemukan 2 spesies bakteri yaitu Enterobacter hafniae dan Enterobacter cloacae.1 Suatu bakteri digolongkan bakteri resisten merkuri apabila bakteri tersebut dapat bertahan pada konsentrasi merkuri 0,01ppm atau lebih. Hal ini dapat terjadi karena sampel diambil dari daerah pertambangan emas rakyat yang telah menggunakan merkuri sebagai salah satu bahan pengikat biji emas selama 10 tahun, sehingga dapat disimpulkan bahwa bakteri ini memiliki gen resisten merkuri. Tingginya tingkat resistensi merkuri dapat disebabkan oleh berbagai macam faktor, salah satunya adalah kadar merkuri pada lokasi pengambilan sampel. Keberadaan gen resisten merkuri pada sampel diduga berhubungan

- 47 -

langsung dengan lamanya kandungan Hg pada lokasi penambangan. Tingginya kontaminasi pada daerah tersebut akan menginduksi sel bakteri untuk menerima gen resisten merkuri dari lingkungan. Pada penelitian di Desa Tatelu, sampel diambil dari daerah bekas buangan limbah penambangan emas rakyat yang telah menggunakan merkuri cukup lama. Penelitian bakteri resisten merkuri ini penting terutama dalam upaya kesehatan masyarakat khusunya untuk dapat memutuskan rantai mekanisme keracunan merkuri. Penelitian ini bertujuan untuk mengurangi atau

menghilangkan merkuri di lingkungan sebagai upaya detoksifikasi merkuri.

- 48 -

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

1.

Kesimpulan 1. Hasil identifikasi bakteri yang dilakukan pada 6 isolat bakteri didapatkan empat jenis bakteri resisten merkuri yang berbeda yaitu Staphylococcus aureus, Bacullis sp, Clostridium sp, dan Aerococcus sp. 2. Berdasarkan hasil pengukuran kadar merkuri dengan menggunakan AAS (Atomic Absorbent Spectometric), terjadi penurunan kadar merkuri sebesar 66,7% pada isolat 2B yang diberikan Fenil Merkuri dan diinkubasi hingga 96 jam. Pada isolat 3A yang diberikan HgCl2 dan diinkubasi hingga 48 jam terjadi penurunan kadar merkuri hingga 99,8%. Sedangkan pada isolat 3B yang diberikan Fenil Merkuri dan diinkubasi selama 96 jam terjadi penurunan kadar merkuri sebesar 66%.

2.

Saran 1. Perlu adanya sosialisasi pada masyarakat tentang bahaya merkuri bila penggunaannya berlebihan dan lama. 2. Sebelum air limbah dari proses pemisahan emas dibuang ke lingkungan maka harus dilakukan rangkaian proses pengolahan sederhana yang dilakukan untuk menurunkan kadar merkuri. 3. Sebaiknya dilakukan penelitian secara berkala di daerah pertambangan emas yang menggunakan merkuri untuk terus menemukan adanya bakteri

- 49 -

resisten merkuri lainnya yang tidak sempat teridentifikasi dalam penelitian ini. 4. Sebaiknya penelitian terhadap bakteri resisten merkuri ini dilanjutkan pada tingkat molekuler untuk dapat menyelesaikan masalah pencemaran merkuri di alam melalui upaya detoksifikasi.

- 50 -

DAFTAR PUSTAKA

1. Risa Nofiani, Gusrizal. (2004). Bakteri Resisten Merkuri Spektrum Sempit dari Daerah Bekas Penambangan Emas Tanpa Izin (PETI) Mandor, Kalimantan Barat. Jurusan Kimia, FMIPA (Persiapan), Universitas Tanjungpura, Pontianak. 2. Rompas R.J. (1995). Kemampuan Tumbuhan Air Tumpe (Monochoria Vaginalis) Menyerap Logam Berat Hg dan Zn. 3. Waworoentoe, A.S. (2001). Minamata dan Minahasa Keduanya Heboh Air Raksa dalam Sikap Opini Telegram. 4. Herlambang A. (1995). Pengaruh Logam Berat Terhadap Lingkungan. MKI 5. Palar. H. (2008). Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat. Rhineka Cipta. Jakarta. 6. Trilianty, L. (2010). Faktor-faktor yang berhubungan dengan keracunan merjuru (Hg) pada penambang emas tanpa ijin (PETI) di Kecamatan Kurun, Kabupaten Gunung Mas, Kalimantan Tengah. Thesus untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-2 Magister Kesehatan Lingkungan. Program Pasca Sarjana Universitas Diponegoro Semarang. 7. Inswiasri. Jurnal Ekologi Kesehatan Vol.7 No.2 Paradigma Kejadian Penyakit Pajanan Merkuri (Hg). Agustus 2008. Diunduh 13 Juni 2011. 8. Jaysankar, De (2004), Mercury Resistan Marine Bacteria and They Role in Bioremediation of Certain Toxicant, Thesis pada National Institute of Ocheanograpyhy Dona Paule, Goa, India. 9. Alfian. Z. (2006). Merkuri : Antara Manfaat dan Efek Penggunaannya bagi Kesehatan Manusia dan Lingkungan. Universitas Sumatera Utara Medan.www.usu.ac.id/id/files/pidato/ppgb/.../ppgb_2006_zul_alfian.pdf, diakses 10 juni 2011. 10. Schelert James, Divixt Vidula, Hoang Viet, Simbaha Jessica, Drozda Melissa and Blum Paul. (October 20, 2003). Occurrence and characterization of Mercury Resistance in the Hyperthermophilic Archeon Sulfolobulus Sulfavtoricus by Use Gene Desruption. Available from : www.jbacteriol.com.

- 51 -

11. Puwarna, R. Kompas Cyber Media. (2005). Merkuri, Kian Ancam Kehidupan Bumi. Available : http://www.compas.com. 12. Langford, N. and Ferner, R. (1999). Toxicity of Mercury. Available from : www.funpecrp.com. 13. Barkay, T. Miller, S.M, and A.O. Summers. (2003). Bacterial Mercury Resistance from Atoms to Ecosystems. Available from : www.jbacteriol.com. 14. Srikandi Fardiaz. (2010). Polusi Air Dan Udara. 15. Madigan MT (2009). Brock Biology of Microorganisms Twelfth Edition. 16. http://id.wikipedia.org/wiki/Bakteri. 17. Silver, S and Phung, L.T. (1996). Bacterial Heavy Metal Resistance : New Surprises. Annu. Rev. Microbial. 18. Santana, Y.X, Cartone-souza, E. and Fereira, M.D. (1989). Drug resitance of colicinogeny of Salmonella typhymurium strains isolated from sewagecontaminated surface water and humans in Belo Horizonte, Brazil. Microbiol 20:41-49. 19. Brooker et al. (2008). Biology. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-110200-1 20. Lay, B. M. 1994. Analisis Mikroba di Laboratorium. PT. Raja Grafindo Persada : Jakarta. 21. Breed,R, Murray,E, Smith,N, et al. Bergeys Manual of Determinative Bacteriology. 7th edition. The William and witkins company: 1957.

- 52 -