Jurnal Geocelebes Vol. 4 No. 1, April 2020, 7 – 13

## DETEKSI UNSUR LOGAM DENGAN XRF DAN ANALISIS MIKROBA PADA LIMBAH AIR ASAM TAMBANG DARI PERTAMBANGAN DI LAMURU - KABUPATEN BONE
Fahruddin Fahruddin*, Nur Haedar, As’adi Abdullah, Abdul Wahab, Rifaat
1 Departemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Makassar, Indonesia.
Manuscript received: 5 October 2019; Received in revised form: 29 December 2019; Accepted: 2 January 2020

## Abstrak
Perkembangan industri pertambangan di Indonesia semakin pesat, seperti pertambangan batu bara yang ada  di  Lamuru  Kabupaten  Bone,  Sulawesi  Selatan.  Tentu  hal  ini  menimbulkan  masalah  pencemaran lingkungan oleh adanya limbah pertambangan, salah satunya adalah limbah air asam tambang (AAT). Tujuan  penelitian  adalah  deteksi  kandungan  logam  berat  dan  analisis  mikrobiologi  pada  air  asam tambang.  Deteksi  kandungan  logam  berat  menggunakan X-ray  Fluorescence (XRF),  analisis  sulfat dengan metode spektrofotometer 430 nm, pH dengan pH meter dan analisis mikrobiologi menggunakan metode plate count . Hasilnya, terdeteksi adanya logam berat, yang paling dominan adalah Fe 56,29 %, diikuti Mn 1,36%, Nb 0,50% dan Ti 0,47%. Kandungan sulfat 6,2 ppm dan pH 3,7. Pada pengamatan mikrobiologis diperoleh bakteri peredusi sulfat 18,7 x 10 4 /ml dan jumlah total mikroba adalah 67,5 x 10 4 /ml..
Kata kunci : air asam tambang; logam; sulfat .

## Abstract
The development of the mining industry in Indonesia is growing rapidly, such as coal mining in Lamuru, Bone Regency, South Sulawesi. This will cause problems of environmental pollution by the presence of mining waste, one of which is acid mine drainage (AMW). The research objective is the detection of heavy  metal  content  and  microbiological  analysis  of  acid  mine  drainage.  Detection  of  heavy  metal content  using  X-ray  fluorescence  (XRF),  sulfate  analysis  using  spectrophotometer  method  with wavelength of 430 nm, pH with a pH meter and microbiological analysis using the plate count method. As a result, heavy metals were detected, the most dominant being Fe 56.29%, followed by Mn 1.36%, Nb 0.50%, and Ti 0.47%. Sulfate content of 6.2 ppm and pH of 3.7. On microbiological observations obtained sulfate reducing bacteria of 18.7 x 10 4 /mL and the total number of microbes of 67.5 x 10 4 /mL. Keywords : acid mine water; metal; sulfate.

## Pendahuluan
Negara  Indonesia  mempunyai  berbagai macam  industri  termasuk  salah  satunya adalah  pertambangan  yang  berkembang pesat,  karena  Indonesia  memiliki  potensi alam  sebagai  lahan  pertambangan.  PT. Freeport di Irian Jaya merupakan salah satu
industri pertambangan yang besar yang ada di  Indonesia.  Namun  persoalan  mendasar dari  kegiatan  pertambangan  ini  adalah adanya  batuan  limbah  dan  tailing  yang dihasilkan  dapat  mencemari  lingkungan (Saviour, 2012).
*Corresponding author. Email: fahruddin_scie n ce@unhas.ac.id
Air asam tambang (AAT) merupakan salah satu  limbah  tambang  yang  mengganggu lingkungan dihasilkan dari industri pertambangan.  Limbah  ini  berbahaya karena bersifat memiliki pH rendah sekitar 3  –  4  sehingga  bersifat asam,  oleh adanya kandungan  sufat  yang  tinggi  yang  berasal dari oksidasi pirit yang mengandung sulfida sehingga menghasilkan asam sulfat (Fahruddin, 2018).
Sulfat  dalam  kosentrasi  250  mg/l  pada  air merupakan  komponen  utama  yang  akan menimbulkan  masalah  keasaman  dan melarutkan  logam  berat  yang  sangat berbahaya  bagi  kehidupan  dan  kelestarian lingkungan.  AAT  menjadi  masalah  jika masuk  pada  badan  air,  jika  dikonsumsi manusia  dapat  memepengaruhi  kesehatan. Nilai  pH  sangat  rendah  dan  bersifat  asam sehingga  melarutkan  logam  berat  dengan tingkat toksisitas yang tinggi seperti logam tembaga  (Cu),  timbal  (Pb),  besi  (Fe), kadmium  (Cd),  kobalt  (Co),  dan  logam berat lainnya (Fahruddin dan As’adi 2018).
AAT yang bersifat asam dapat membentuk logam  –  logam  berat  menjadi  reaktif sebagai  ionnya.  Hal  ini  akan  memicu terjadinya  pencemaran  logam  berat  pada lingkungan, terutama di lingkungan perairan.  Akibatnya  menyebabkan  asam dan  timbul  sejumlah  logam  berat  pada lingkungan tersebut yang berpengaruh pada kehidupan  organisme.  Hal  ini  terkait dengan siklus biogeokimia di alam (Burgos et al., 2012).
Pencegahan terbentuknya air asam tambang dapat  dilakukan  dengan  mengupayakan tidak  adanya  kontak  antara  pirit  dengan oksigen dan air, serta mencegah pertumbuhan Thiobacillus  ferorooxidans yang dilakukan melalui penggunaan bahan kimia.  Asam  sulfat  5  –  6  ppm  yang  ada menyebabkan nilai pH turun secara drastis dan  akan  stabil  kembali  pada  nilai  antara 2,5  –  3,0.  Sifat  asam  inilah  yang  dapat memicu  kelarutan  pada  beberapa  jenis logam  pada  AAT,  bila  tidak  segera
ditanggulangi  akan  menimbulkan  dampak pada  perairan  atau  pun  pada  tanah  yaitu terjadinya pengasaman oleh asam sulfat dan terlarutnya logam berat (Patel, 2010).
Menurut  Compeau  dan  Bartha  (1985), penanggulangan AAT pada zaman sekarang  ini  terus  dilakukan  dengan berbagai  metode.  Penanggulangan  AAT dengan  metode  kimia  dianggap  tidak efisien  karena  dapat  menimbulkan  zat pencemar  yang  baru.  Oleh  karena  itu, penanggulangan AAT secara biologis dapat menggunakan teknik bioremediasi. Bioremediasi terhadap logam berat merupakan  transformasi  melalui  reaksi  – reaksi reduksi, metilasi, dan dimetilasi oleh mikroorganisme  seperti  bakteri  pereduksi sulfat (BPS).
Kelompok  BPS  tumbuh  dengan  baik  pada anaerob  dan  mampu  hidup  pada  pH  2 sampai  pH  9,  tetapi  optimalnya  tumbuh pada  pH  7.  BPS  ini  dapat  tumbuh  hampir pada  semua  lingkungan,  terutama  yang banyak  mengandung  material  organik dengan kondisi anaerob. Asam sulfat akan direduksi  mejadi  gas  H 2 S  dan  H 2 O, kemudian akan bereaksi bereaksi dengan Fe menghasilkan FeS dan Fe(OH) 2 (Burgos et al., 2012).
Salah  satu  pertambangan  yang  ada  di Indonesia  adalah  pertambangan  batu  bara yang  ada  di  Lamuru,  Kabupaten  Bone. Kehadirannya  memberikan  dampak  pada lahan  pertanian  penduduk  sekitarnya, akibat  dari  limbah  yang  dihasilkan, termasuk AAT (Gunawan, 2012).
Berdasarkan  dari  uraian  tersebut,  maka dilakukan karakterisasi AAT dari Pertambangan  Lamuru  Kabupaten  Bone untuk memastikan adanya logam berat yang terkandung  serta  analisis  jumlah  bakteri yang tumbuh dalam AAT.

## Metode Penelitian
1.  Karakterisasi Fisik Karakterisasi fsik dilakukan pada air asam tambang  adalah  warna  atau  tingkat kekeruhan  melalui  pengamatan  visual secara langsung
2.  Pengukuran Kadar Logam Berat dengan XRF
Jenis  XRF  yang  dipakai  untuk  analisis logam  pada  air  asam  tambang  adalah menggunakan  jenis energy  dispersive system (EDXRF).  Untuk  analisis  bahan digunakan spektrometer XRF yang dilengkapi  sistem  pengolah  data  (DX-4). Preparasi sampel dilakukan sebelum analisis pada sampel. Prosedurnya, memvakum sample chamber untuk mengkondisikan  peralatan  serta  kalibrasi energi  dilakukan.  Alat  spektrometer  XRF siap  digunakan  untuk  pengukuran  bila kevakuman  dalam sample  chamber sudah mencapai  300  miliTorr  (setara  dengan  0,4 miliBar). Menggunakan standar aluminium untuk  kalibrasi  energi  dalam  tegangan  14 kV dan kuat arus 100 μA serta input count rate yaitu  10000  cps  ( count  per  second ). Berikutnya  dikalibrasi  pengukuran  untuk bahan  standar  yang  sebelumnya  dilakukan kalibrasi energi.
3.  Pengukuran pH Menyiapkan buffer pH 7 untuk kalibrasi pH meter, kemudian distabilkan 15 – 30 menit untuk  aktifikan.  Dibilas  elektroda  dengan akuades. Dicelupkan elektroda pada sampel sampai beberapa saat, hingga diperoleh tera untuk  pembacaan  yang  stabil,  diperoleh nilai pH yang tertera di pH meter.
4.  Pengukuran Kadar Sulfat
Kadar  kandungan  sulfat  ditentukan  secara turbidimetri.  Penambahan  barium  klorida pada  larutan  yang  yang  terkandung  sulfat. Larutan conditioning dengan  komposisi adalah 0,85 ml gliserol, 0,5 ml HCl, 1.3 g NaCl,  17  ml  etanol  dan  1000  ml  akuades 0,9  ml    ditambahkan  0,1  mL  sampel standar,  selanjutnya    ditambahkan  BaCl 2 .
Selanjutnya larutan dihomogenkan dengan vorteks  1  menit  sehingga  BaSO 4 menjadi koloid dan larutan menjadi keruh. Selanjutnya,  absorban  larutan  diukur  pada panjang gelombang 430 nm pada spektrofotometer.
5.  Menghitung  Total  Mikroba  dengan Metode Standard Plate Count
Sampel AAT dilakukan pengenceran secara secara  bertingkat,  dengan  menambahkan akuades  steril  pada  sampel.  Berikutnya, diambil  1  ml  sampel  AAT  sehingga mencapai  pengenceran  10 -3 ,  10 -4 dan  10 -5 . Selanjutnya  diinokulasikan  pada  cawan petri  yang  di  dalamnya  terdapat  medium Nutrien  Agar.    Diinkubasi  selama  pada suhu  37 o C  selama  24  –  48  jam,  dihitung jumlah koloni mikroba yang tumbuh.

## 6.  Penentuan Jumlah BPS
Isolasi  BPS  dilakukan  menggunakan metode plate (N̆ancucheo  dan  Johnson, 2011)  dengan  menggunakan  media  cair Postgate B. Media diatur pada pH 4 asam sulfat  ditambahkan  sebelum  dilakukan sterilisasi.  Berubahnya  media  menjadi warna hitam adalah indikator terbentuknya senyawa  sulfida,  sebagai  bukti  adanya tumbuh BPS.

## Hasil dan Pembahasan

## 1.  Karakteristik Fisik AAT
Gambar 1 . Karakteristik fisik secara visual pada limbah AAT .
Karakterisasi  AAT  secara  fisik  memiliki ciri  berwarna  coklat  kekuningan  yang bening,  tidak  memperlihatkan  adanya
kekeruhan,  seperti  diperlihatkan  pada Gambar  1.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa sumber  AAT  dari  industri  Pertambangan Lamuru  Kabupaten  Bone  muncul  bukan dalam  bentuk  air  yang  berlumpur  atau genangan  air  berupa  rawa,  tetapi  muncul dari bebatuan yang relatif kurang mengandung tanah.
2.  Analisis logam AAT dengan XRF Bedasarkan hasil analisis kandungan logam berat  pada  AAT  menggunakan X-ray Fluorescence (XRF), diperoleh logam berat yang paling dominan adalah besi Fe dalam bentuk  senyawa  Fe 2 O 3 yaitu  80,34%, kemudian diikuti unsur mangan (Mn) yaitu 1,76%.  Di  samping  itu,  juga  terdeteksi adanya  unsur  lain  dari  hasil  XRF  meliputi sulfur  (S),  kalsium  (Ca)  dan  kalium  (K). Secara  lengkap  pada  Gambar  2.  Hasil analisis XRF diidentifikasi jenis unsur yang terdeteksi  oleh  sinar  X  berupa  unsur  Fe, Mn,  Ti  dan  Nb  dengan  nilai  konsentrasi yang  bervariasi  dalam  bentuk  persentasi dari sampel yang diuji.
Gambar 2 . Kandungan unsur kimia pada AAT melalui analisis XRF.
Berdasarkan hasil tersebut diketahui bahwa AAT  di  dalamnya  mengandung  7  unsur seluruhnya  yaitu  terdapat  5  logam.    Hasil pengukuran analisis menggunakan spektrometer  XRF  memberikan  hasil spektrum  berupa peak atau  puncak  seperti pada  Gambar  3.,  diperlihatkan    unsur dominan yang terdapat dalam AAT adalah Fe sumbu-X adalah energi berkarakteristik sinar-X,  demikian  pula  pada  sumbu-Y merupakan  nilai  intensitas  unsur  yang
dihitung  dalam  detik  (Jamaluddin  dan Umar, 2018). Menurut Rosika dkk. (2007), bahwa  analisis  XRF  digunakan  untuk mengidentifikasi  kandungan  kimia  dari sampel  AAT  yang  memberikan  spektrum sebagai  bukti  hubungan  antara  intensitas dengan  energi.  Spektrum  yang  diproduksi oleh  XRF  bersumber  dari  penembakan elektron  pada  target.  Hal  ini  menjadikan atom  –  atom  dalam  sampel  AAT mengalami  ionisasi.  Mekanisme  ini  akan membuat atom – atom sampel berada dalam keadaan kondisi yang stabil dengan jumlah proton  yang sama dengan orbital elektron, berikutnya  elektron  pada  sampel  akan mengalami eksitasi (Jamaluddin dan Umar, 2018).
Gambar 3. Hasil spektrum dari analisis setiap unsur pada AAT menggunakan spektrometer XRF.

## 3. Konsetrasi Sulfat dan nilai pH AAT
Nilai pH pada sampel AAT adalah 3,7. Hal ini  terkait  dengan  kandungan  sulfat  pada AAT  yang  diperoleh  adalah  6,2  ppm.  Hal ini sesuai hasil penelitian Fahruddin (2010), terdapat  kandungan  sulfat  5.7  ppm  dalam AAT yang terbentuk dari hasil dari oksidasi senyawa besi sulfur, seperti pirit dan pirotit oleh adanya oksidator seperti  H 2 O, O 2 dan CO 2 melalui  katalis  bakteri Thiobacillus ferooxidans dan output lain  sebagai  hasil dari reaksi oksidasi. Asam sulfat merupakan  hasil  antara  yang  terjadi  dari oksidasi  yang  sangat  berperan  pada turunnya  nilai  Ph.  Ion  –  ion  logam  akan larut  oleh  adanya  asam  sulfat  yang
memiliki  pH  2,5  hingga  3,5  (Elliot  et  al., 1998).
Mekanisme terbentuknya AAT adalah hasil dari  reaksi  terbentuknya  H + sebagai  ion penghasil asam akibat oksidasi sulfida dan bereaksi dengan H 2 O, selanjutnya oksidasi dari  Fe 2+ hidrolisis  Fe 3+ dan  pengendapan logam  hidroksida.  Mekanisme  ini  melalui rekasi  kimia,  sedangkan  secara  biologi terjadi AAT karena oleh adanya mikrorganisme yang mampu untuk meningkatkan  proses  dari  oksida  sulfida dan oksida besi (Lu et al., 2010).
4.  Pertumbuhan BPS dan Total Bakteri Berdasarkan  hasil  pengamatan  adanya bakteri heterotrof sebagai bakteri total dan bakteri  pereduksi  sulfat  (BPS)  diperoleh jumlah  BPS  adalah  18,7  x  10 4 /ml  dan jumlah  bakteri  total  adalah  67,5  x  10 4 /ml seperti ditampilkan pada Gambar 4. Jumlah total  mikroba  menunjukkan  bahwa  bakteri yang  memiliki  kemampuan  melakukan reduksi  sulfat  membentuk  sulfida  yaitu jenis  bakteri  pereduksi  sulfat  (BPS)  yang bersumber dari tanah atau partikel bebatuan yang  merupakan  sumber inoculum yang terus  mengalami  pertambahan  jumlah  sel karena lingkungan yang tidak stabil secara fisiologi,  Tetapi  hal  ini  justru  menjadi lingkungan
yang mendukung pertumbuhannya (Elliot et al., 1998).
Gambar 4. Jumlah total mikroba dan jumlah BPS pada AAT.
Menurut Lu et al. (2010), terjadinya reduksi sulfat  sebagai  bagian  dari  mekanisme metabolisme  yang  sering  dilakukan  oleh
BPS. Kelompok bakteri – bakteri pereduksi sulfat  secara  luas  terdapat  pada  kondisi lingkungan  asam  yang  tinggi  berperan mereduksi kandungan sulfat. Sulfat digunakan  oleh  bakteri  pereduksi  sulfat untuk akseptor elektron yang berguna untuk aktifitas  metabolismenya  (Gaikwad  et  al., 2011).  BPS  dikenal  sebagai  sulfidogen, memiliki  karakteristik  dalam  kapasitas transfer elektron atau hidrogen pada sulfat yang  bertindak  untuk  penerima  eletron terakhir.  Sulfat  tereduksi  menjadi  sulfida terjadi melalui reaksi redoks dalam kondisi tanpa adanya oksigen atau anaerob. Hal ini sejenis  dengan  respirasi  dengan  adanya oksigen  sebagai  akseptor  elektron  yang terjadi  pada  situasi  yang  aerob,  dikenal sebagai proses respirasi sulfat (Dilling dan Cypionka, 1990).
BPS melakukan reduksi dengan memanfaatkan  sulfat  untuk  sumber  energi yaitu  bertindak  penerima  elektron  dan memanfaatkan materi organik untuk sumber  karbon  (C)  yang  berguna  selain sebagai  pemberi  (donor)  elektron  dalam metabolisme juga merupakan bahan penyusun selnya. BPS menggunakan donor elektron  H 2 dan  sumber  karbon  yang diambil dari bahan organik. Reaksi reduksi sulfat oleh BPS menurut Elliot et al. (1998) adalah sebagai berikut:
SO 4 2- + 4H 2 + 2H + → H 2 S + 4H 2 O        (1)
Dalam  situasi  tanpa  oksigen  (anaerob) materi  organik  akan  bertindak  sebagai pemberi  atau  donor  elektron.  Ketika  SO4 menerima  elektron  dari  senyawa  organik kemudian akan terjadi reduksi menghasilkan  sulfida,  reaksinya  sebagai berikut:
SO 4 2- + H 2 O + 2 e- → SO 3 2- + 2OH - (2)
SO 3 2- + 3H 2 O + 6 e- → S 2- + 6OH - (3)

## Kesimpulan
Kesimpulan  dari  kegiatan  penelitian  ini dapat  dituliskan  sebagai  berikut.  Pertama,
hasil  identifikasi  unsur  menggunakan  uji XRF  menunjukkan  bahwa  AAT  terdapat jenis  logam  yang  terdeteksi  adalah  Fe 56,29%,  Mn  1,36%,  Ti  0,47%,  dan  Nb 0,50%. Teridentifikasi pula adanya unsur S 5%,  Ca  1,96%  dan  K  0,97  %.  Kedua, analisis  sulfat  dan  analisis  pH  pada  AAT diperoleh kandungan sulfat 6,2 ppm dan pH 3,7.  Ketiga,  uji  mikrobiologis  ditemukan jumlah bakteri pereduksi sulfat adalah 18,7 x 10 4 /ml  dan jumlah total mikroba adalah 67,5 x 10 4 /ml.

## Ucapan Terima Kasih
Ucapan  terima  kasih  kepada  Pimpinan LP2M,  Universitas  Hasanuddin,  atas dukungan  finansial  pada  penelitian  ini, melalui hibah penelitian Internal Unhas.

## Daftar Pustaka
Burgos,  W.D.,  Borch,  T.,  Troyer,  L.D., Luan,  F.,  Larson,  L.N.,  Brown,  J.F., Lambson,  J.  and  Shimizu,  M.  2012. Schwertmannite  and  Fe  oxides  formed by  biological  low-pH  Fe(II)  oxidation versus abiotic neutralization: impact on trace  metal  sequestration .  Geochimica et Cosmochimica Acta. 76, pp.29-44.
Compeau,  G.C.  and  Bartha,  R.  1985.
Sulfate-reducing  bacteria:  principal methylators  of  mercury  in  anoxic estuarine sediment . Applied and Environmental  Microbiology.  5(2), pp.498-502.
Dilling,  W.  and  Cypionka,  H.  1990.
Aerobic respiration in sulfate-reducing bacteria .  FEMS  Microbiology  Letter.
71(1-2), pp.123-128.
Elliot,  P.,  Ragusa,  S.  and  Catcheside,  D. 1998. Growth  of  sulfate-reducing bacteria  under  acidic  conditions  in  an upflow  anaerobic  bioreactor  as  a treatment  system  for  acid  mine drainage .  Water  Research.  32(12), pp.3724-3730.
Fahruddin and As’adi, A. 2018. Population analysis of bacteria on acid mine water
with  mangrove  sediment  treatment . Jurnal  Ilmu  Alam  dan  Lingkungan.  17 (9), pp.70-75.
Fahruddin. 2010. Bioteknologi Lingkungan . Bandung: Alfabeta.
Fahruddin.  2018. Pengolahan  limbah pertambangan secara biologis .
Makassar: Celebes Media Perkasa. Gaikwad,  R.W.,  Sapkal,  V.S.  and  Sapkal R.S. 2011. Acid mine drainage: a water pollution  issue  in  mining  industry . International  Journal  of  Advanced Engineering  Technology.  2  (4),  pp. 257-262.
Gunawan,  H.  2012.  Warga  Lamuru  tuntut izin  tambang  batubara  dicabut.  Tribun Timur. [https://www.tribunnews.com] Jamaluddin  dan  Umar,  E.  P.  2018.
Identifikasi  kandungan  unsur  logam batuan  menggunakan  metode  XRF  (x- ray flourescence) (Studi kasus: Kabupaten  Buton) .  Jurnal  Geocelebes. 2(2), pp.47-52.
Lu,  S.,  Gischkat,  S.,  Reiche,  Akob,  D.M., Hallberg,  K.B.  and  Küsel,  K.  2010. Ecophysiology  of  Fe-Cycling  Bacteria in  Acidic  Sediments .  Applied  and Environmental  Microbiology.  76(24), pp.8174-8183.
N̆ancucheo,  I.  and  Johnson,  D.B.  2011. Significance of Microbial Communities and  Interactions  in  Safeguarding Reactive  Mine  Tailings  by  Ecological Engineering .
Applied and Environmental  Microbiology.  77(23), pp.8201-8208.
Patel, A. K. 2010. Isolation and characterization of Thiobacillus ferrooxidans  from  coal  acid  mine drainage .  International  Journal  of Applied  Agricultural  Research.  5(1), pp.73-85.
Rosika,  K.,  Dian,  A.  dan  Djoko,  K.  2007.
Pengujian  kemampuan  XRF  untuk analisis komposisi unsur paduan Zr-Sn- Cr-Fe-Ni .  Prosiding  Seminar  Nasional Sains dan Teknologi Nuklir, 17-18 Juli 2007.  Bandung:  PTNBR  –  BATA,  pp 161-166.
Saviour, N.M. 2012. Environmental impact of  soil  and  sand  mining:  a  review .
International
Journal of Science,
Environment  and  Technology.  1(3), pp.125-134.