How to cite:
Helmiady, Asep Saefumillah (2022) Studi Bioavailabilitas Logam Berat Merkuri Secara Ekstraksi Bertahap Dan Difussive Gradient In Thin Films (DGT) Pada Tanaman Bayam Batik ( Amaranthus Tricolor L ), Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia, (7) 11 ,
E-ISSN: 2548-1398 Published by: Ridwan Institute
Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia p–ISSN: 2541-0849 e- ISSN: 2548-1398 Vol. 7, No. 10, Oktober 2022
STUDI BIOAVAILABILITAS LOGAM BERAT MERKURI SECARA EKSTRAKSI BERTAHAP  DAN DIFUSSIVE  GRADIENT  IN  THIN  FILMS (DGT)  PADA TANAMAN BAYAM BATIK ( AMARANTHUS TRICOLOR L )
Helmiady, Asep Saefumillah Departemen Kimia, FMIPA, Universitas Indonesia, Indonesia E-mail: helmiady@sci.ui.ac.id, asep.saefumillah@sci.ui.ac.id

## Abstrak
Tanah  adalah  sumber  alami  yang  penting  dan  merupakan  bagian  dari  lingkungan. Merkurimerupakan salah satu logam yang memiliki dampak toksisitas yang berbahaya bagi  manusia.  Metode  untuk  ekstraksi  bertahap  untuk  merkuri  pada tanah.  Merkuri dipisahkan menjadi fraksi- fraksi. Urutan lima langkah ekstraksi F1 (air deionisasi), F2 (0,01 M HCl + 0,1  M  CH 3 COOH),  F3(1  M  KOH),  F4  (12  M  HNO3),  dan  F5  ( aqua regia ). Dari antara fraksi tersebut yang terbesar adalah: merkuri terikat sulfida (57,08 - 94,53%) dan merkuri unsur (4,79 - 6,10 %). Fraksi terkecil adalah merkuri larut asam (0,21 – 0,73%), merkuri larut air (0,45 – 0,68 %) dan senyawa organomerkuri (0,33 – 0,68%).  Teknik Diffusive Gradients  in  Thin  Films (DGT)  merupakan  metode  yang dikembangkan  untuk  monitoring  partikel  logam  berat  pada  media  baik  perairan, sedimen dan tanah. Namun, dilakukan modifikasi pada salah satu komponen difussive gel nya,  yaitu Crosslinker (pengikat  silang)  dengan  menggunakan N,N’- methylenebisacrylamide (MBA) yang dikombinasikan dengan  agarosa  sebagai difusif gel,  serta  penggunaan  resin  gel  3-  mercaptopropyl-terfungsionalisasi  silika  gel (komersil). Nilai koefisien elusi adalah 0,73, sedangkan nilai koefisien difusi 1,025 x 10 - 6 cm 2 /s.  Keseluruhan  analisis menggunakan  teknik Cold  Vapor-Atomic  Absorption Spectrometry . Nilai C DGT-Hg berkisar 8, 6074 – 19,8790 µg/L, sedangkan C A.tricolor 0,087 – 2,074 µg/kg.
Kata kunci :  diffusive  gradient  in  thin  films,  merkuri,  ekstraksi  bertahap,  amaranthus tricolor, cvaas

## Abstract
Soil is an important natural resource and is part of the environment. Mercury is a metal that has a toxic effect that is harmful to humans. Methods for the sequence extraction of mercury in soil. Mercury is separated into fractions. The five-step sequence extraction was F1 (deionized water), F2 (0.01 M HCl + 0.1 M CH 3 COOH), F3 (1 M KOH), F4 (12 M HNO 3 ) and F5 (aqua regia). The largest of these fractions are: sulfide bound mercury (57.08 - 94.53%) and elemental mercury (4.79 - 6.10 %). The smallest fractions were
acid-soluble  mercury  (0.21  –  0.73%),  water  soluble  mercury  (0.45  –  0.68%)  and organomercury compounds (0.33 – 0.68%). Diffusive Gradients in Thin Films (DGT) technique is a method developed for monitoring heavy metal particles in water, sediment and  soil  media.  However,  modifications  were  made  to  one  of  the  components  of  the diffussive gel, namely Crosslinker using N,N'- methylenebisacrylamide (MBA) combined with agarose as a diffusive gel, as well as the use of 3-mercaptopropyl- functionalized silica gel resin (commercial). The elution coefficient value is 0.73, while the diffusion coefficient  value is  1.025  x  10 -6 cm 2 /s.  Overall  analysis  using  Cold  Vapor-Atomic Absorption Spectrometry technique. The C DGT-Hg values ranged from 8.6074 – 19.8790 g/L, while the C A. tricolor was 0.087 – 2.074 g/kg.
Keywords : diffusive  gradients  in  thin  films,  mercury,  sequence  extraction,  amaranthus tricolor,cvaas

## Pendahuluan
Tanah  adalah  sumber  alami  yang  penting  dan  merupakan  bagian  dari  lingkungan. Tanah juga merupakan bagian dari siklus logam berat pembuangan limbah. Efek fisiologis logam  berat  pada makhluk hidup dalam konsentrasi rendah merupakan aspek yang sangat penting.  Berdasarkan sifat  toksisitas,  stabilitas,  dan  bioagregasinya,  logam  berat  adalah kontaminan  lingkungan  yang  serius  dan  berbahaya  (Kahkha et  al .  2017).  Logam  berat memiliki potensi untuk mencemari tanah dan air dan dapat tersebar dan dikumpulkan pada tanaman dan hewan (Wcislo et al. 2002).
Merkuri  umumnya  dianggap  sebagai  salah  satu  logam  paling  beracun  yang ditemukandi lingkungan. Disebabkan potensi toksisitas merkuri (Hg), elemen ini adalah salah satu kontaminan paling  kritis  di  lingkungan  (Hissler  and  Probst  2006),  terutama  di  daerah yang terkena dampak penambangan, industri, dan pembuangan lumpur. Diffusive Gradient in Thin Film (DGT) merupakan teknik yang pada mulanya digunakan untuk analisis spesiasi logam  di  sistem  perairan. DGT  merupakan  teknik passive  sampler yang  berisi  3  lapisan penting, yaitu resin gel ( binding layer ) , teknik DGT digunakan untuk menilai bioavailabilitas merkuri (Hg) dalam tanah pertanian organik yang diubah, dan penyerapan oleh selada (Turul., et  al  2019).  Pada  umumnya,  teknik DGT adalah  teknik  yang  efektif  untuk  mengevaluasi bioavailabilitas logam.
Metode ekstraksi bertahap yang dikenalkan oleh Tessier, Campbell, & Bisson (1979) juga telah banyak digunakan untuk menganalisis spesiasi serta bioavailibilitas logam (Okoro et al. 2012) pada sedimen dan tanah. Metode Tesssier dapat lebih terperinci karena mampu memaparkan fraksi yang berhubungan dengan mangan oksida dan besi sebagai bentuk amorf dan kristalin yang terpisah.
Pada penelitian ini menitikfokuskan kepada pada permasalahan resiko kontaminasi dan  bioavailibilitas  logam  berat  Merkuri  (Hg)  pada  tanah  lahan  pertanian  dan  tanaman pangan  (bayam  batik).  Metode  pengambilan  sampel  yang  efektif,  sederhana  serta  metode ekstraksi bertahap yang dapat memberikan informasi spesiasi logam tersebut. Penelitian ini
bertujuan untuk mengetahui jenis spesi logam merkuri dalam tanah menggunakan ekstraksi bertahap,  mengetahui  pengaruh  dari  penggunaan N,N’-methylenebisacrylamide (MBA) sebagai  pengikat  silang  ( Crosslinker )  pada  perangkat  DGT,  mengetahui  kemampuan penjerapan  membran  3-mercaptopropil  terfungsionalisasi  silika sebagai resin gel  ( binding agent ) dalam penjerapan logam merkuri dalam media tanah dan tanaman serta mengetahui pengaruh  konsentrasi  logam  merkuri  yang  diberikan  pada  tanah  terhadap  serapan  logam tersebut pada DGT.

## Metode Penelitian Alat dan Bahan
Alat  yang  digunakan,  yaitu  CV-AAS,  termometer,  oven,  pipet  volumentrik,  labu ukur, tabung sentrifuge, pH meter, pengaduk vorteks, sentrifugasi, hot plate , magnetic stirrer , plat kaca, pot tanaman, pot plastik, blender, saringan 2 mm, membran filter nitrat 0,45 μm, cetakan DGT. Bahan  yang  digunakan,  yaitu  akrilamida,  DGT Crosslinker : N,N’- methylenebisaacrylamide (MBA), ammonium pershulphate, N,N. N, N- Tetramethylethylenediamine  (TEMED)  99%,  17  membrane  sellulosa  nitrat  (Whatman), aquademineralisasi,  HNO3 65%,  NaNO3,  KCl,  CH3COONa,  NH2OH.HCl,  CH3COOH, NH4Oac,FeSO4.7H2O, H3PO4 85%, H2SO4 97%, difenilamin, Larutan standar Hg 1000 ppm HGM , Millipore Filter Millex diameter pori 40 μm serta bibit sayuran bayam batik dari produksi Haira Seed.

## Sampling dan Preparasi Tanah
Sampel tanah diambil dari kedalamn 0-10 cm di Sampel tanah diambil Desa Puraseda Village,  Kecamatan  Leuwiliang,  Kabupaten  Bogor  dengan  koordinat  S  06 o 40'59.96"  E 106 o 35'36.49  dengan  ketinggian  731  m  dpl  yang  merupakan  area persawahan  dan dekat instalasi tambang emas tradisional.

## Karakterisasi Sampel Tanah Kadar Air
Kadar air ditentukan dengan metode AOAC (2005). Cawan porselin dipanaskan dalam oven  pada  suhu  105 o C  selama  30  menit,  didinginkan  dalam  desikator  dan  ditimbang. Selanjutnya sampel tanah ditimbang sebanyak 10 g dan dimasukkan ke dalam cawan porselin lalu dipanaskan dalam  oven dengan suhu 105 o C selama 6 jam kemudian ditimbang hingga bobot konstan.
pH H2O dan pH KCl (1:5 / soil:solution)
Disiapkan  dua  buah  Erlenmeyer  untuk  dua  perlakuan.  Pada  masing-masing erlenmeyer, ditambahkan 10 g sampel tanah. Kemudian, pada Erlenmeyer 1 ditambahkan 50mL air deionisasi sedangkan erlenmeyer 2 ditambahkan 50 ml KCl 1 M dan diukur nilai pH-nya.
Water Holding Capacity (WHC) metode volumetri
Pada pengukuran ini disiapkan dua buah corong (satu untuk sampel dan untuk blanko)
dan klip jepit. Masing-masing perangkat corong dipasang kemudian kapas disumbatkan pada corong. Sampel tanah kering 50 g, blanko menggunakan kapas. Kemudian dituangkan 50 mL air pada corong dibiarkan 30 menit untuk menjenuhkan tanah. Volume air yang tertampung di gelas ukur dicatat.
Kadar Total Organik Karbon (Walkley & Black)
S ampel  tanah  kering  ditimbang  1  g  lalu  ditempatkan  labu  Erlenmeyer  500  mL. Kemudian  ditambakan  K 2 Cr 2 O 7 1  N  dan  20  mL  H 2 SO4  pekat.  Selanjutnya  suspensi diencerkan 200 mL dengan H 2 O. Ditambahkan 10 mL H 3 PO 4 85% dan 0,2 g NaF dan 20 tetes indikator DPA. Selanjutnya dititrasi dengan 0,5 M FeSO 4 , diamati perubahan warna dari biru gelap menjadi hijau dan dicatat volumenya (dilakukan hal sama dengan blanko).

## Kapasitas Tukar Kation (KTK) dan Tekstur Tanah
Pengukuran  kapasitas  tukar  kation  dan  tekstur  tanah  dilakukan  di  Laboratorium Indonesian  Center  for  Biodiversity  and  Biotechnology  (ICBB) Bogor. Metode  pengukuran KTK menggunakan ammonium asetat pH 7, sedangkan tekstur tanah dengan metode ayakan. Dekstruksi Total Logam Hg (aqua regia)
Sebanyak  0,5  g  sampel  tanah  kering  oven  105 o C  ditambahkan  5  ml  akua demineralisasi,  5  mL  aqua  regia,  lalu  dipanaskan  selama  30  menit  dengan  suhu  95  oC. Didinginkan, ditambahkan kembali 50 ml aqua dm dan 15 ml KMnO 4 dan dibiarkan selama 15  menit.  Sampel  kemudian  dicampur  dan  dipanaskan  kembali.  Didinginkan  dan ditambahkan 6 ml hidroksilamin kemudian dianalisis CV-AAS (US EPA, 2007).
Ekstraksi Bertahap Merkuri di tanah (Bloom et al, 2003). Fraksi spesies Hg larut air (water soluble)
Sebanyak  400  mg  sampel  tanah  uji  ditambah  25  ml  aqua  dm  kemudian  di stirrer selama  18  jam  lalu  disentrifugasi  selama  15  menit  dengan  kecepatan  3000  rpm.  Sampel kemudian di  saring menggunakan kertas asetat selulose 0,45 µm.  Residu yang dihasilkan dikocok kembali dengan 20 ml aqua dm selama 15 menit, kemudian dicampurkan ke filtrat dan diencerkan dengan 50 ml aqua dm. Filtrat kemudian ditambahkan 0,5 ml larutan BrCl 0,2 M, sampel lalu dianalisis dengan CV- AAS.
Fraksi spesies Hg larut asam (acid soluble)
Sisa dari tahapan sebelumnya ditambahkan 25 ml 0,1 M CH 3 COOH + 0,01 M HCl. Selanjutnya dilakukan langkah yang sama dengan tahapan prosedur sebelumnya.
Fraksi spesies Hg terikat material organik (organic matter bound Hg)
Sisa dari tahapan sebelumnya ditambahkan 25 ml KOH 1 M. Selanjutnya dilakukan langkah yang sama dengan tahapan prosedur sebelumnya.
Fraksi spesies Hg unsur (elemental Hg)
Sisa dari tahapan sebelumnya ditambahkan 25 ml HNO 3 12 M. Selanjutnya dilakukan langkah yang sama dengan tahapan prosedur sebelumnya.
Fraksi spesies Hg sulfida (Hg sulfide)
Sisa dari tahapan sebelumnya ditambahkan 13 ml aqua regia (HCl : HNO 3 rasio 3:1)
kemudian  di stirrer selama  12  jam  lalu  disentrifugasi  selama  15  menit  dengan kecepatan 3000  rpm.  Sampel  kemudian  di  saring  menggunakan  kertas  PTFE 0,45  µm.  Residu  yang dihasilkan diencerkan dengan 50 ml aqua dm lalu dianalisis dengan CV-AAS. Eksperimen Pot
Tanaman  sayuran  bayam  batik  (A. tricolor  L )  dengan  tanah  yang  dikontaminasi dengan logam Hg masing-masing dengan konsentrasi 200 mg/kg, 500 mg/kg, 800 mg/kg, 1000  mg/kg,  1500  mg/kg  dan  2000  mg/kg.  Sampel  tanah  kering  yang  telah  bersih  dari pengotor ditimbang sebanyak 300 gram untuk setiap pot.
Destruksi Basah (Wet Ashing)
Sebanyak  1  gram  sampel  sayuran  kering  dimasukkan  ke  dalam  gelas  beaker,  lalu ditambahkan 5 mL HNO 3 pekat dan didiamkan semalam. Kemudian dipanaskan dengan hot plate hingga  menghasilkan  uap  NO 2 (berwarna  merah)  berkurang.  Didinginkan  dan ditambahkan 1 mL HClO 4 . Kemudian dipanaskan kembali (130 o C) hingga volume 2-3 mL. Larutan kemudian disaring, dianalisis dengan CV-AAS.
Eksperimen DGT Pembuatan Perangkat Diffusive Gradient in Thin Film (DGT)
Preparasi Crosslinker N,N’-methylenebisacrylamide (MBA) Sebanyak 3 gram N,N’-methylenebisacrylamide dilarutkan dengan metanol:air (1:9) padalabu ukur 100 mL kemudian disonikasi selama ± 30 menit.
Preparasi Larutan Gel
Larutan gel ini merupakan 40% acrylamide dan 0,3% larutan MBA. Pertama, untuk membuat 100 mL larutan gel, maka dicampurkan 15 mL MBA  dengan 47,5 mL aqua dm dalam beaker glass. Kemudian campuran diaduk sampai homogen dan ditambahkan 37,5 mL larutan akrilamida 40% dan diaduk kembali. Pada percobaan ini digunakan 5 mL larutan gel untuk pembuatan diffusive gel atau resin gel.
Pembuatan Diffusive Gel
Sebanyak 1,5 g agarose ditambahkan dengan 15 mL aqua dm, lalu dipanaskan dalam air  mendidih  dalam waterbath hingga  agarose  larut,  kemudian dengan  sesegera  mungkin, larutan  dipipet  ke  dalam  cetakan  kaca.  Gel  tersebut  kemudian  dicuci  dengan  air demineralisasi selama 24 jam untuk hidrasi.
Produksi  Resin  Gel  3-mercaptopropil  terfungsionalisasi  silika  (Gao, et  al,  2014 ) Sejumlah 2,5 g resin 3-mercaptopropil terfungsionalisasi silika (komersil)
ditambahkan ke 10 mL larutan gel (15% akrilamida, 0,3% DGT- Crosslinker ) dan larutan ini dicampur.  Kemudian  50  mL  10%  larutan  ammonium  persulfat  dan  15  mL  TEMED ditambahkan. Resin gel dikarakterisasi menggunakan FTIR.
Perakitan Perangkat Gel
Lembaran  gel  ( diffusive  dan  resin  gel )  dipotong  dengan  diameter  25  mm  (dengan DGT cutter ). Membran filter direndam dalam aqua dm. DGT moulding dibilas dan dicuci dengan air demineralisasi. Potongan resin gel ( binding gel ) dan DGT ditutup rapat. Uji Nilai Faktor Elusi
Pada pengujian ini, disiapkan larutan logam (Hg) konsentrasi 15 µg/l sebanyak 100 mL dalam beaker gelas 250 mL. Binding gel dipotong dengan ukuran 25 mm (menggunakan DGT cutter ) kemudian binding gel-nya saja direndam ke dalam larutan uji tersebut. Sampel awal  dan  akhir  dari  larutan  uji  diambil  untuk  ditentukam  berapa  massa  larutan  yang teradsorpsi ke dalam binding gel .
Uji Nilai Koefisien Difusi Gel (Saefumillah et al. 2013)
Uji  nilai  koefisien  dilakukan  dengan  menghubungkan  waktu  dengan  massa  logam yang  terikat.  Larutan  yang  digunakan  adalah  larutan  logam  15  µg/l  sebanyak  100  mL. Perangkat DGT dipasang dan di- deployment pada larutan dengan variasi waktu 2, 4, 8, 10, 12 dan 24 jam. Kemudian larutan dianalisis menggunakan CV- AAS. Aplikasi DGT (pengukuran Ce) Terhadap Logam Merkuri pada Tanah Sebanyak 300 g tanah yang di- spike larutan logam, Hg dengan konsentrasi 0 (kontrol), 10  mg/kg,  30  mg/kg,  30  mg/kg,  50  mg/kg,  75  mg/kg,  100  mg/kg  dan  150  mg/kg  tanah, 100%WHC. Tanah diaduk dan didiamkan selama 24 jam. Perangkat DGT yang telah dirakit kemudian digelar ( deploy ) selama 24 jam, lalu perangkat DGT diangkat dari tanah lalu dibilas. Moulding DGT dibuka secara hati-hati untuk diambil diffusive dan resin gelnya. Kedua gel itu dielusi dengan 2 mL HNO 3 1 M selama 24 jam dan dianalisis CV-AAS.

## Hasil Penelitian dan Pembahasan Pengambilan Sampel Tanah
Sampel  tanah  dalam  penelitian  ini  diambil  dari  lokasi  persawahan  padi  di DesaPuraseda, Kecamatan  Leuwiliang,  Kabupaten  Bogor,  Jawa  Barat  (S  06 o 40'  59.96"  E 106 o 35'  36.49”  ketinggian 731 m dari permukaan laut). Sampel tanah diambil dari lokasi persawahan yang biasa digunakan  masyarakat  untuk  bertani  padi  dan  sekaligus  digunakan untuk mengolah emas secara tradisional. Sampel dibersihkan dari pengotor-pengotor. Karakterisasi Fisikokimia Sampel Tanah
Parameter  yang  diujikan  dalam  karakterisasi  tanah  meliputi  kadar  air,  pH, water  holding capacity (kapasitas tahanan air), total organik karbon, tekstur tanah, kapasitas tukar kation, serta kadar awal dari logam Hg pada tanah.
Tabel 1 Hasil karakterisasi sifat fisikokimia sampel tanah Parameter Nilai Kadar air (%) 63,9 Tekstur tanah (%) Pasir Debu Liat 35 33 32 pH H 2 O 4,39 pH KCl 3,74 Total Organik Karbon (%) 2,38 Nilai tukar kation (cmol(+)/kg) 19,72 Water holding capacity (%) 83 Hg awal (µg/kg) 0,35
Berdasarkan hasil pengukuran pada Tabel 1, nilai kadar pasir, debu dan liat diperoleh kadar pasir, debu, dan liat, yaitu 35 %, 33 %, dan 32 %. Hasil uji pH H2O dan KCl adalah 4,4 dan 3,7. Nilai pH memainkan peran dalam tingkat muatan negatif pada fase padat tanah. Pada pH tanah yang semakin asam (pH < 6), maka akan semakin banyak muatan positif (H + ) pada fase  padat  tanah.  Hal  ini  memungkinkan  terjadi  kompetisi  pada  situs  aktif  peningkatan pelepasan logam dari situs aktif menuju larutan tanah (Zheng et al, 2014). Nilai pH yang asam menunjukkan sampel tanah memiliki keadaan pH yang cukup baiksebagai media mobilitas logam (Muhammad et al., 2012).
Nilai water holding capacity (WHC) adalah 83% yang berarti sampel tanah dapat menampung 83 mL air dalam 100 gram tanah. Kapasitas tukar kation (KTK) masuk kategori sedang sebesar 19,72 cmolc/kg. Kandungan organik (TOC) sampel tanah cukup rendah, yaitu 2,38 %.Nilai C organik di bawah 5% menandakan sedikitnya binding site yang bisa disediakan asam humat sebagai tempat pengikatan logam berat pada tanah sehingga kompleks organik logam akan mudah larut dalam larutan tanah dan menjadi asupan untuk tanaman (Kushwaha et al .  2017).  Berdasarkan  uji  karakterisasi  fisiokimia  awal  tanah,  diperoleh  sampel  tanah merupakan tanah jenis latosol (Azizi, 1995).
Ekstraksi Bertahap pada Tanah Uji
(a) spike 0 mg/kg (b) spike 200 mg/kg (c) spike 500 mg/k
500.00 400.00 300.00 200.00
100.00 F1  F2  F3  F4  F5
500.00
400.00 300.00 200.00
100.00
F1  F2  F3  F4  F5 500.00 400.00 300.00 200.00 100.00 F1  F2 F3 F4 F5 Ko ns en tr as i Hg (µ g/ kg ) Ko ns en tr as i Hg (µ g/ kg ) Ko ns en tr as i Hg (µ g/ kg )
(d) spike 800 mg/kg (e) spike 1000 mg/kg
(f) spike 1500 mg/kg
(g) spike 2000 mg/kg Gambar 1. Diagram hasil ekstraksi bertahap masing-masing fraksi yang telah di spike logam Hg
Pada  Gambar  1  digambarkan  secara  diagram  batang  hasil  ekstraksi  bertahap  pada tanah uji. Proses ekstraksi yaitu suatu proses pemisahan senyawa kimia yang disebabkan oleh adanya perbedaan kelarutan. (Adagunodo et al., 2018). Tanah yang di spike menggunakan HgCl 2 dengan variasi enam konsentrasi berturut-turut mulai dari 200 mg/kg; 500 mg/kg; 800 mg/kg; 1000  mg/kg;  1500  mg/kg  dan  2000  mg/kg.  Secara  umum  nilai  dari  semua  fraksi, terdapat peningkatan nilai akumulasi Hg seiring dengan penambahan spike awal. Fraksi larut air (water soluble)
Ekstraksi F1 ( deionized water ) dapat digunakan untuk menentukan kadar Hg 0 atau ion Hg yang dapat bermigrasi, dengan asumsi bahwa Hg 0 tidak teradsorpsi pada partikel atau teroksidasi menjadi Hg(II). Konsentrasi fraksi ( deionized water ) pada tiap konsentrasi spike Hg berkisar 3,34 - 8,92 µg/kg, sedangkan pada tanah blanko dengan kadar 0,64 µg/kg. Nilai F1 yang kurang dari 50 µg/kg Hg dalam F1 ditafsirkan secara ambigu, merkuri pada tingkat kejenuhan air dapat digunakan untuk mengkonfirmasi keberadaan kadar Hg 0 dalam sampel tanah.
Fraksi larut asam (‘human stomach acid’ soluble Hg)
Akumulasi fraksi merkuri yang larut asam (F2) terhadap total kandungan merkuri di tanah yang telah di spike awal berkisar 0,73 – 1,72 µg/kg. Jumlah akumulasi  yang relatif
500.00 400.00 300.00
200.00 100.00
F1  F2  F3  F4  F5 500.00
400.00 300.00 200.00 100.00
F1  F2  F3  F4  F5
500.00 400.00 300.00 200.00 100.00 F1 F2  F3 F4  F5 Ko ns en tr as i Hg (µ g/ kg ) Ko ns en tr as i Hg (µ g/ kg ) Ko ns en tr as i Hg (µ g/ kg )
lebihkecil dari merkuri yang larut dalam air (F1). Fraksi terikat organik ( organically bound Hg)
Tanah  di  tempat  pengambilan  sampel  termasuk  golongan  tanah  latosol.  Pengaruh tingkat material organik yang lebih rendah dikaitkan dengan lapisan tanah yang menyajikan kandungan liat yang lebih rendah. Bahan organik diyakini memiliki dampak yang signifikan terhadap penyimpanan, distribusi, dan metilasi Hg di tanah dan sedimen (Bravo et al., 2017; He et al., 2019). Nilai fraksi di spesi ini berkisar 5,22 – 8,00 µg/kg.
Fraksi Hg unsur ( elemental Hg)
Fraksinasi merkuri dalam bentuk unsur ( elemental Hg) merupakan fraksi dominan pada semua sampel bersama dengan  fraksi kelima dibandingkan ketiga fraksi sebelumnya danmewakili antara 110 – 163,04 µg/kg dari konsentrasi Hg yang tersedia pada sampel yang telahdi spike awal.  Meskipun  Hg  dianggap  dalam  bentuk  unsur,  Bloom  et  al.  (2003) menemukan  bahwa  penggunaan  HNO 3 12  mol  L −1 dapat  mengakses  Hg  terikat  pada amalgam Hg dan perak, senyawa organosulfur dan fase kristal besi dan mangan.
Fraksi Hg sulfida ( Hg sulfide)
Fraksi  kelima  yang  diekstraksi  menggunakan  aqua  regia  terutama  berhubungan dengan  merkuri  terikat sulfida ( cinnabar  dan  metacinnabar,  HgS )  (Alshehri et al., 2016). Fraksi merkuri sulfida di dalam sampel tanah yang telah di spike awal memiliki akumulasi yang paling tinggi yang berkisar antara 353,3 – 2403 µg/kg. Fraksi 5 menggunakan  akua regia,  campuran  dari  asam  nitrat  dan  asam  klorida  dapat  memutus ikatan  antara  logam dengan  ikatan  silika.  Campuran  dari  asam  nitrat  dan  asam  klorida akan membentuk gas NOCl yang kemudian terurai menjadi gas NO dan Cl2 (Pers. 6).
HNO3(aq)  + 3 HCl(aq) → NOCl(g) + Cl2(g)  + 2 H2O(l) 2 NOCl (g) → 2 NO (g) + Cl 2(g) 2NO (g) + O 2(g) → 2 NO 2(g) (6)

## Eksperimen Tanaman
Tanaman  yang  digunakan  dalam  eksperimen  ini  yaitu  tanaman  bayam  batik (Amaranthus tricolor L) . Tahapan determinasi tanaman dilakukan untuk menentukan nama latin dari tanaman uji. Berbagai macam jenis tanaman bayam yang ada di pasaran, terutama dari  famili Amaranthaceae .  Berdasarkan  pengamatan  morfologi,  bahwa  bibit  tanaman berwarna hitam dilihat secara fisik, dapat tumbuh pada terestrial, berdaun bulat hijau terang, batang bercabang, dan di tengah daunterdapat pola berwarna merah kehitaman menyerupai batik. (Gambar 2).
Gambar 2. Tanaman (a) A. tricolor L untuk determinasi (tanpa spike
logam) dan (b) A. Tricolor L dengan spike awal logam Hg
Eksperimen  tanaman  akumulasi  logam  merkuri  pada  tanaman  uji A.tricolor  L dilakukan  pada  tanah spike Hg  (blanko,  200,  500,  800,  1000,  1500  dan  2000  mg/kg). Berdasarkan hasil penelitian akumulasi Hg pada tanaman uji, akumulasi merkuri total pada tanaman meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi spike tanah, dengan kisaran 0,087 –  2,074  µg/kg.  Penelitian  pada  tanaman  lain  seperti Amaranthus  blitum  L jmenunjukkan peningkatan dengan penambahan spike Hg (5-20 mg/kg) berkisardari 0,18 – 1,11 µg/g (Sinduja et al , 2018) serta pada jenis Amaranthus spinosus L terkandung 70,69 mg/kg pada spike 100 mg/kg selama 14 hari (Irsyad et al, 2014). Kadar Hg +2 yang tinggi sangat fitotoksik bagi sel tanaman sel. Tingkat toksisitas Hg +2 dapat menyebabkan cedera yang terlihat dan gangguan fisiologis pada tanaman (Sinduja et al., 2018).

## Eksperimen DGT
Reaksi yang terjadi dalam proses reaksi akrilamidan dan MBA ini yaitu polimerisasi adisi vinil yang diinisiasi oleh radikal bebas dari amonium persulfat.

## Gambar 3. Reaksi akrilamida dan MBA dengan inisiator Ammonium persulfat dan katalisTEMED (Craciun et al., 2015)
Proses mekanisme reaksi yang ada pada Gambar 3, dalam memperkuat struktur agar tidak mudah terurai oleh pelarut yang digunakan MBA sebagai pengikat silang (crosslinker ) sehingga membentuk suatu gel. Dengan adanya ikat silang ( crosslink ) ikatan dalam polimer serta  struktur  dan  sifat  mekanik  dari  akrilamida  dan  inisiator  akan  menjadi  lebih  kuat. Tampilan membran difusif dan binding gel ditunjukkan pada Gambar 4.5. Secara fisik dapat terlihat, binding gel berwarna lebih keruh karena adanya 3-mercaptopropil dan gugus -SH yang terdistribusi dalam membran.
Gambar 4. Penampakan (a) membran difusi (b) dan binding gel
Penentuan zat terlarut yang efektif bergantung pada pilihan difusi lapisan dan bahan pengikat. Beberapa gel pengikat yang mengandungresin tiol (–SH) telah dikembangkan untuk pengukuran spesies Hg tunggal. Tiol adalah senyawa yang mengandung gugus fungsi -SH, yang merupakan analog sulfur dari gugus hidroksil atau alkohol. Karena keelektronegatifan sulfur dan hidrogen yang serupa, tiol bersifat kurang polardan memiliki momen dipol yang lebih rendah daripada alkohol. Tiol hanya memiliki ikatan hidrogen lemah dengan air dan tiol lainnya. Gugus tiol terutama digunakan untuk afinitas kuat yang ditunjukkan oleh anion tiolat terhadap logam berat (Wermuth,2003). Mousavi (2015) juga menerangkan aturan asam dan  basa  keras  dan  lunak  memprediksi  bahwa  asam  lunak  dan  basa  lunak  akan  memiliki interaksi yang kuat ditunjukkan oleh Gambar 5.
(a) (b) Gambar 5. Contoh reaksi tiol (-SH) dan logam merkuri (Hg)
Gambar 6. Spektrum FTIR dari 3-mercaptopropyl terfungsionalisasi silika gel
Karakterisasi binding gel dilakukan dengan FTIR seperti yang ada pada gambar 6. Binding gel merupakan membran yang memiliki gugus tiol sehingga diperoleh 3000 – 3600 cm -1 stretching (R)3  Si-  OH,  pada  panjang  gelombang  2113,59  cm -1 dan  1170,  57  cm -1 stretching SiO3  ;  panjang  gelombang  1641,12  cm -1 stretching  (R)2CH-NH-C  dan  terjadi stretching Si- CH benzene pada1641,12 cm -1 .

## Faktor Elusi
Zhou et al., (2018) menjelaskan bahwa hasil dari membandingkan massal logam yang berhasil  dielusi  secara  eksperimen  dengan  nilai  teoritisnya  (C)  yaitu  0,8.  Penelitian ini digunakan HNO 3 1 M karena merupakan larutan yang secara umum digunakan pada proses elusi logam-logam (Zhang et al, 1995). Nilai hasil pengukuran pada penelitian ini, diperoleh faktor elusi (f e ) Hg dengan HNO 3 1 M menunjukkan nilai faktor elusi sebesar 0,73.

## Koefisien Difusi
Penelitian ini menggunakan Crosslinker (pengikat silang) yang diaplikasikan pada membran  difusif  dan binding  gel bukan  jenis  komersil  yang  disediakan  oleh  DGT Corp . Pengikat  silang  yang  digunakan  yaitu methylenebisacrylamide (MBA).  Hasil pengamatan pada  jam  ke  2,  4,  8,  10,  12,  dan  24  jam,  massa  logam  yang  berhasil  dijerap  secara konsisten mengalami peningkatan. Nilai koefisien difusi (D) diperoleh dari nilai kemiringan (slope) yangdiperoleh dari hubungan massa logam dengan waktu, melalui persamaan berikut:

## Gambar 7. Hubungan massa logam yang terelusi seiring dengan waktu untuk logam Hg
Berdasarkan  hasil  pengukuran,  koefisien  difusi  yang  diperoleh  berdasarkan percobaan, yaitu 1,025 x 10 -6 cm 2 /s , sedangkan berdasarkan literatur yang dipaparkan oleh DGT  Research  dengan  penggunaan  agarose  dan Crosslinker akrilamida  pada  suhu  25  ºC untuk  logam  Hg  yaitu  8,00  ×  10−6 𝑐𝑚 2/ 𝑠 .  Nilai  tersebut  lebih  kecil  dibandingkan  nilai koefisien difusi yang diperoleh dari nilai teoritis (DGT Research ). Hal ini disebabkan karena faktor ketebalan membran difusif percobaan yang lebih tebal (2,1 mm) dibandingkan literatur (Zhang menggunakan tebal difusif 0,8 mm) serta jenis Crosslinker yang berbeda (penelitian ini  menggunakan  MBA).  Ukuran  pori  dan  laju  migrasi  dari  ion logam menuju binding gel akan berpengaruh karena perbedaan Crosslinker dan ketebalan membran  difusif  (Zhang  & Davison, 1999).
Gambar 8. Gambaran proses spesi ion yang kontak dengan perangkat DGT (Hooda et al., 1999)
Sistem di dalam perangkat DGT terdiri atas lapisan-lapisan hidrogel membran yang seluruhnya  saling  menempel.  Namun,  hanya  objek  tanah  yang  langsung  kontak  dengan
membran filternya. Mobilitas dari spesi ion logam dari tanah ke resin ditentukan dari nilai gradien konsentrasi dengan ketebalan membran tertentu. Ion logam akan terperangkap pada binding gel yang didahului difusi ion logam tersebut melalui membran difusi (Gambar 8). Salah satu parameter yang diperlukan untuk perhitungan C E adalah nilai R diff . Perhitungan nilai  C E tidak  diperoleh  karena  tidak  dilakukan  pengukuran  nilai  R diff .  Pengujian  R diff dianggap sukar dilakukan karena terlebih dahulu harus tersedia data mengenai pore water , pore soil dan soil density yang pada akhirnya dianalisa secara stastistik (Lehto et al.,2006).

## Gambar 9. Aplikasi DGT pada sampel tanah terkontaminasi Hg
Perhitungan nilai C DGT melibatkan massa logam  yang terjerap, ketebalan membran filter dan difusif gel, waktu aplikasi, luas permukaan membran, serta koefisien difusi. Aplikasi DGT pada tanah spike Hg (10, 30, 50, 75, 100 dan 150 mg/kg) juga menunjukkan peningkatan akumulasi Hg pada binding gel , berkisar 0,0115 – 0,0264 µg. Berdasarkan nilai logam yang terakumulasi maka diperoleh C DGT-Hg dengan kisaran 8, 6074 – 19,8790 µg/L ditunjukkan pada Tabel 2.

## Tabel 2 Nilai CDGT sampel tanah spike logam Hg
Spike Logam Cspike tanah (µg/kg) CDGT (µg/L) C tanaman (µg/kg) Spike Hg 10 mg/kg 200000 8,6074 0,087 S pike Hg 30 mg/kg 500000 11,4765 0,195 Spike Hg 50 mg/kg 800000 11,6814 0,948 Spike Hg 75 mg/kg 1000000 17,8296 1,409 Spike Hg 100 mg/kg 1500000 19,6740 1,843 Spike Hg 150 mg/kg 2000000 19,8790 2,074
Berdasarkan  hasil  perbandingan  nilai  akumulasi  Hg  dan  nilai  Hg  dengan  DGT dibandingkan  dengan  konsentrasi spike awal  yang  diberikan  memang  berbeda  jauh. Konsentrasi Hg yang berhasil dijerap DGT jauh lebih besar dikarenakan perangkat ini hanya mampu menjerap spesi logam labil ataupun logam kompleks yang ikatannya lemah. Oleh karena  itu,  diduga  Hg  yang  berhasil  terjerap  pada  DGT  merupakan  ionbebas  Alkil  Hg
ataupun Hg 2+ dalam bentuk unsur. Namun jika dikaitkan dengan karakterisasi tanah awal maka hal ini sesuai karena sampel tanah diduga kuat merupakan hasil sedimentasi yang sudah lama terjadi bertahun-tahun yang diakibatkan salah satunya dari maraknya tambang emas tradisional ilegal  warga.  Selain  itu  selektivitas dari binding gel 3-mercaptopropyl terfungsionalisasi silikagel efektif dalam melakukan prosespenjerapan Hg padatanah yang terkontaminasi.
(a)
(b)
Gambar 10 (a) Hubungan CDGT-Hg vs konsentrasi spike tanah Hg dan (b) hubungan akumulasi Hg pada tanaman vs konsentrasi spike Hg
Evaluasi  konsentrasi  DGT  (C DGT )  terhadap  konsentrasi spike logam  Hg  serta akumulasinya pada tanaman Amaranthus tricolor L ditunjukkan pada Gambar 10. Korelasi ini  menunjukkan  kemampuan  DGT  sebagai mimicking pada  tanaman.  Nilai  koefisien korelasi CDGT-Hg vs konsentrasi spike tanah diperoleh sebesar 0,85 dan 0,92 untuk C DGT dengan akumulasi logamHg pada tanaman. Berdasarkan hasil evaluasi hubungan akumulasi Hg pada tanaman vs C DGT-Hg , menunjukkan nilai koefisien yaitu 0,909 yang menunjukkan kedekatan dengan koefisien korelasi C DGT-Hg vs konsentrasi spike tanah serta akumulasinya di tanaman, maka DGT dapat menjadi solusi untuk prediksi dalam serapan logam Hg dan Hg oleh Amaranthus tricolor L.

## Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  penelitian,  metode  ekstraksi  bertahap  yang  telah  dilakukan, akumulasi  logam  Hg  maupun  Hg  pada Amaranthus  tricolor semakin  meningkat  seiring dengan penambahan spike logam pada tanah. Diperoleh distribusi fraksi logam Hg dan Hg pada tanah paling banyak ditemukan dalam bentuk fraksi 4 (Hg elemental) dan fraksi 5 (Hg sulfida). Crosslinker  methylenebisacrylamida  (MBA) dapat  digunakan  sebagai  pengikat silang  pada  membran  difusif  dan binding  gel .  Penggunaan binding  gel 3-mercaptopropil terfungsionalisasi  silika  gel  dapat  diaplikasikan  dalam  penentuan  Hg  pada  tanah terkontaminasi. Korelasi antara C DGT-Hg dengan konsentrasi spike tanah dan akumulasi logam di  tanaman Amaranthus  tricolor  L menunjukkan  korelasi  yang  baik  sehingga  DGT  dapat digunakan sebagai metode dan alat dalam memprediksi penyerapan logam Hg dan Hg pada tanaman bayam batik ( Amaranthus tricolor L) .

## BIBLIOGRAFI
Alshehri,  S.M.,  Aldalbahi,  A.,  Ahamad,  T.,  Alhokbany,  N.,  2016.  Synthesis  and characterization of mackinawite nanocrystal s (FeSm) and their application in recovery of aqueous Hg(II) solution. Desalin. Water Treat. 57 (14), 6594–6603.
Anis Azizi, 1995. “Beberapa Sifat Fisik dan Kimia Tanah Latosol (Oxic Dystropept) Parung yang Disawahkan.” Jurusan Tanah Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor.
Bravo,  A.G.,  Bouchet,  S.,  Tolu,  J.,  Bjorn,  E.,  Mateos-Rivera,  A.,  Bertilsson,  S.,  2017, Molecular Composition  Of  Organic  Matter  Controls  Methylmercury  Formation  in Boreal Lakes. Nature Commun. 8, 14255.
Craciun,  G.,  Ighigeanu,  D.,  Manaila,  E  and  Stelescu,  M.  D.  2015.  “Synthesis  and Characterization  of  Poly(Acrylamide- Co -Acrylic  Acid)  Flocculant  Obtained  by Electron Beam Irradiation.
Materials Research. 18(5): 984-993. http://dx.doi.org/10.1590/1516-1439.008715.
Gao,  Yue,  Sam  De  Hgaemer,  and  Willy  Baeyens.  2014.  “A  Novel  Method  for  the Determination of Dissolved Methylmercury Concentrations Using Diffusive Gradients in Thin Films Technique.” Talanta .
Hooda P. S, H. Zhang, W. Davison dan A. C. Edwards. 1999. “Measuring Bioavailable Trace Metals  by  Diffusive  Gradients  in  Thin  Films  (DGT):  Soil  Moisture  Effects  on  Its Performance in Soils. European Journal of Soil Science, 285-294.
Hissler, Christophe, and Jean Luc Probst. 2006. “Impact of Mercury Atmospheric Deposition on Soils and Streams in a Mountainous Catchment (Vosges, France) Polluted by Chlor- Alkali Industrial Activity: The Important Trapping Role of the Organic Matter.” Science of the Total Environment . https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2005.05.023.
Irsyad M , Rismawaty S, Musafira. 2014. “Translokasi Merkuri (Hg) pada Daun Tanaman Bayam Duri (Amaranthus Spinosus L) dari Tanah Tercemar. Online Jurnal of Natural Science, Vol.3(1): 8-17.
Kahkha,  Mohammad  Reza  Rezaei,  Somaye  Bagheri,  Roghayeh  Noori,  Jamshid  Piri,  and Safoura  Javan.  2017.  “Examining  Total  Concentration  and  Sequential  Extraction  of Heavy  Metals  in  Agricultural  Soil  and  Wheat.” Polish  Journal  of  Environmental Studies .
Mousavi, A. 2015. “Are Thiolate Anions the Only Natural Organic Matter Ligands for Which Mercury (II) has An Exceptionally High Affinity in Aquatic Ecosystem?.” Rev. Chim. 66. 774-777.
Muhammad, I., Puschenreiter, M., & Wenzel, W. W. (2012). Cadmium and Zn availability
as affected by pH manipulation and its assessment by soil extraction, DGT and indicator plants. Science  of  the Total  Environment , 416 ,  490–500.
Różański,  Szymon  Łucjan,  Jose  Matias  Peñas  Castejón,  and  Gregorio  García  Fernández. 2016.  “Bioavailability  and  Mobility  of  Mercury  in  Selected  Soil  Profiles.” Environmental Earth Sciences . https://doi.org/10.1007/s12665-016-5863-3.
Saefumillah A, Aprianti D D, Abdullah I, Husna I. 2013 . N, N’Metilenbisakrilamida (MBA) pada Sistem DGT Berbasis Gel dengan Adsorben TiO 2 untuk Penentuan Konsentrasi Fosfat  di  Lingkungan  Akuatik.  Modification  of  the  Diffusive  Layer  with N,N’- methylenebisacrylamide (MBA) Crosslinker on TiO2 based DGT. II(2):173–184.
Turull, Marta, Clàudia Fontàs, and Sergi Díez. 2019. “Conventional and Novel Techniques for the Determination of Hg Uptake by Lettuce in Amended Agricultural Peri-Urban Soils.” Science of the Total Environment . https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.02.244.
U.S.  EPA.  2005.  “Method  3200.  Mercury  Species  Frationation  and  Quantification  by MiHgowave Assted  Extraction,  Selective  Solvent  Extraction  and/or  Solid  Phase Extraction.”  In Mercury  Species  Frationation  and  Quantification  by  MiHgowave Assted  Extraction,  Selective  Solvent  Extraction  and/or  Solid  Phase  Extraction . https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004.

## Copyright holder:
Helmiady, Asep Saefumillah (2022)

## First publication right:
Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia
This article is licensed under: