## PENURUNAN KONSENTRASI LOGAM BERAT KADMIUM (Cd) DAN PERTUMBUHAN  MIKROALGA Chlorella vulgaris PADA MEDIA KULTUR
Puput Widiyani dan Endah Rita Sulistya Dewi
Program Studi Pendidikan Biologi FPMIPATI Universitas PGRI Semarang email: peecassiopeia21@gmail.com
DECREASE IN THE CONCENTRATION OF HEAVY METAL CADMIUM (Cd) AND MICROALGAE chlorella vulgaris GROWTH ON CULTURE MEDIA

## ABSTRACT
The  objectives  of  this  study  is  to  determine  the  decrease  in  heavy metal concentrations of Cd in the culture media and to determine the effect  of  Cd  concentration  on  the  growth  of Chlorella  vulgaris .  This study used  a  completely randomized design with  four  treatments  and three  repititions.  This  treatment  includes,  K  treatment  (control), treatment Cd 1 (cadmium concentration addition 1 mg / L), treatment Cd 3 (cadmium concentration addition 3 mg / L) and treatment Cd 5 (cadmium  concentration  addition  5  mg  /  L).  Each  sample  was analyzed  by  AAS.  Data  were  analyzed  by  using  analysis  of  variance that  was  continued  by  Duncan's  test.  The  results  of  the  analysis  of metal  concentrations  decrease  of  Cd  in  the  culture  medium  is  Cd  5 (0.4494  mg  /  l),  Cd  3  (0.4008  mg  /  l),  Cd  1  (0.2658  mg  /  l),  and  K
(0.1162 mg / l). The analysis result of F value of variance showed that
Chlorella  vulgaris gave  highly  significant  effect  in  decreasing  the concentration  of  Cd.  Whereas  the  result  of  the  growth  of Chlorella vulgaris during culture is Cd 3 (1015.97 cells / ml), Cd 1 (769.70 cells
/ ml), Cd 5 (719.55 cells / ml), and K (668.21 cells / ml ). The result of analysis  variance  showed  that  the  various  concentrations  of  Cd  gave significant effect on the growth of Chlorella vulgaris . The conclusion is that Chlorella vulgaris have ability as bioremediator cadmium with different concentrations, this is indicated by the reduced content of Cd in  the  culture  medium.  The  ability  of  metal  Cd  can  substitute  Zn function  in  synthesizing  enzyme  carbonic  anhydrase  that  causes maximal growing.
Keywords:  Decreased  concentration,  cell  growth,  cadmium  (Cd), Chlorella vulgaris

## ABSTRAK
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  penurunan  konsentrasi logam  berat  Cd  pada  media  kultur  dan  untuk  mengetahui  pengaruh konsentrasi  Cd  terhadap  pertumbuhan Chlorella  vulgaris .  Penelitian ini menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) dengan 4 perlakuan dan 3 kali pengulangan. Perlakuan ini meliputi, perlakuan K (kontrol), perlakuan  Cd  1  (penambahan  konsentrasi  kadmium  1  mg/L), perlakuan  Cd  3  (penambahan  konsentrasi  kadmium  3  mg/L)  dan perlakuan Cd 5 (penambahan konsentrasi kadmium 5 mg/L). Masing- masing  sampel  dianalisa  dengan  AAS.  Analisa  data  menggunakan analisis  variansi  yang  dilanjutkan  dengan  uji  Duncan.  Hasil  analisis penurunan  konsentrasi  logam  Cd  pada  media  kultur  adalah  Cd  5 (0,4494 mg/l), Cd 3 (0,4008 mg/l), Cd 1 (0,2658 mg/l), dan K (0,1162 mg/l).  Hasil  analisis  varians  F  hitung  menunjukkan  bahwa Chlorella vulgaris memberikan  pengaruh  berbeda  sangat  nyata  terhadap penurunan  konsentrasi  logam  Cd.  Sedangkan  hasil  pertumbuhan Chlorella  vulgaris selama  kultur  adalah  Cd  3  (1015,97  sel/ml),  Cd  1 (769,70  sel/ml),  Cd  5  (719,55  sel/ml),  dan  K  (668,21  sel/ml).  Hasil analisis  varians  menunjukkan  bahwa  berbagai  konsentrasi  logam  Cd memberikan pengaruh berbeda nyata (signifikan) terhadap pertumbuhan Chlorella  vulgaris .  Kesimpulannya  ialah Chlorella vulgaris memiliki  kemampuan  sebagai  bioremediator  kadmium dengan  konsentrasi  yang  berbeda,  hal  ini  ditunjukkan  dengan berkurangnya kandungan Cd dalam media kultur. Kemampuan logam Cd dapat menggantikan fungsi  Zn dalam mensintesis enzim karbonik anhidrase yang menyebabkan pertumbuhan semakin maksimal.
Kata  kunci : Penurunan konsentrasi, pertumbuhan sel, kadmium (Cd),

## Chlorella vulgaris

## PENDAHULUAN
Penurunan  kualitas  lingkungan  perairan  akibat  logam  berat  merupakan masalah yang sangat serius untuk ditangani, karena dapat berpengaruh pada biota laut yang ada di dalamnya dan merugikan ekosistem secara umum. Salah satu cara untuk  mengantisipasi  tingginya  konsentrasi  logam  pencemar  di  perairan  adalah dengan  bioremediasi,  dimana  teknik  ini  menggunakan  organisme  untuk mengurangi kandungan logam berat. Salah satu organisme yang dapat digunakan untuk teknik bioremediasi adalah mikroalga jenis Chlorella vulgaris .
Pada  penelitian  ini  menggunakan  logam  kadmium,  kadmium  adalah  jenis logam  berat  yang  sering  digunakan  untuk  bahan  baku  maupun  bahan  tambahan suatu  industri.  Kadmium  merupakan  logam  berat  yang  paling  banyak menimbulkan toksisitas pada makhluk hidup (Palar, 2008). Mikroalga mempunyai kemampuan  mengakumulasi  logam  berat  dalam  tubuhnya,  karena  itu  dapat dimanfaatkan  sebagai  biosorben  dalam  penanganan  kontaminasi  logam  berat  di perairan (Hala, 2012).
Mekanisme pengambilan logam berat oleh mikroalga terdiri atas dua proses yakni adsorbsi dan absorbsi. Adsorbsi terjadi melalui dua proses, yakni pertukaran ion  dan  pengikatan  ion  logam  berat  oleh  gugus  fungsi  yang  terdapat  pada permukaan sel (Devinta et al , 2013).
Kemampuan  tumbuh Chlorella  sp .  pada  lingkungan  tercemar  karena Chlorella  sp .  memiliki  polyamine  untuk  adaptasi  pada  ekosistem  air  yang tercemar  dengan  logam  berat.  Polyamine  juga  berperan  sebagai  molekul  yang mampu  melindungi  tanaman  terhadap  resiko  tekanan  dari  lingkungan  (Hunter, 2012).
Permasalahan dalam penelitian ini adalah bagaimana penurunan konsentrasi logam  berat  kadmium  (Cd)  pada  media  kultur,  bagaimana  pengaruh  berbagai konsentrasi  logam  Cd  terhadap  pertumbuhan Chlorella  vulgaris ,  dan  bagaimana hasil  penelitian  tentang  penurunan  konsentrasi  logam  berat  kadmium  (Cd)  dan pertumbuhan Chlorella  vulgaris pada  media  kultur  dapat  direncanakan  dalam proses pembelajaran di sekolah.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  penurunan  konsentrasi  logam berat  Cd  pada  media  kultur  dan  untuk  mengetahui  pengaruh  konsentrasi  Cd terhadap pertumbuhan Chlorella vulgaris, serta untuk mengetahui hasil penelitian tentang  penurunan  konsentrasi  logam  berat  kadmium  (Cd)  dan  pertumbuhan Chlorella  vulgaris pada  media  kultur  dapat  direncanakan  dalam  proses pembelajaran di sekolah.

## MATERIAL DAN METODE

## 1. L OKASI DAN W AKTU P ENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  di  Laboratorium  pakan  hidup  BBPBAP  Jepara.  Untuk analisis uji logam Cd dilakukan di Laboratorium Kimia UNDIP Semarang. Waktu pelaksanaan Mei 2014.

## 2. S UBJEK P ENELITIAN
Subjek  penelitian  yang  digunakan  yaitu  mikroalga  jenis Chlorella  vulgaris.
Mikrolga Chlorella  vulgaris diperoleh  dari  BBPBAP  Jepara.  Objek  penelitian yang  digunakan  adalah  sampel  air  laut  dengan  pemberian  berbagai  konsentrasi logam Cd.

## 3. A LAT D AN B AHAN
Alat  yang digunakan dalam penelitian ini adalah  Toples kaca bervolume 3 liter, Selang aerasi, Aerator, Pipet tetes, Gelas ukur, Tabung Reaksi 10 ml, Centrifuge , Haemocytometer ,  Refraktometer,  Rak  kultur,  Lampu  neon, Hand  counter , Mikroskop,  Kertas  pH,  Kapas,  Sedotan,  Panci,  Kompor,  dan  AAS.  Sedangkan bahan  yang  digunakan  adalah  Mikroalga Chlorella  vulgaris (berumur  7  hari),
Pupuk Walne, Air laut steril, Alkohol 70%, dan Logam berat CdSO 4 .8H 2 O.

## 4. M ETODE D AN D ESAIN E KSPERIMEN
Desain  penelitian  yang  digunakan  adalah  metode  eksperimental  laboratorium. Dengan  rancangan  percobaan  yang  digunakan  yaitu  rancangan  acak  lengkap (RAL) dengan 4 perlakuan dan 3 kali pengulangan untuk setiap perlakuan .

## 5. T EKNIK P ENGUMPULAN D ATA
Air  laut  yang  telah  disterilkan  dimasukkan  kedalam  toples  kultur,  sebelumnya dilakukan perhitungan agar salinitas air laut menjadi 25 o / oo dengan menggunakan rumus :
V 1 M 1 = V 2 M 2
Keterangan:
V 1 = Volume air laut yang akan diencerkan (L) V 2 = Volume air dengan salinitas yang diinginkan (L) M 1 = Salinitas air laut yang akan diencerkan( o / oo ) M 2 = Salinitas air laut yang diinginkan ( o / oo )
(Arrokhman, 2012)
Pada  percobaan  volume  media  kultur  1  x  10 6 liter,  kepadatan  bibit mikroalga Chlorella  vulgaris adalah  2692,5  x  10 4 sel/ml,  sehingga  sampel Chlorella  vulgaris yang  diperlukan  untuk  kepadatan  awal  1  x  10 6 sel/ml  untuk tiap perlakuan adalah 40 ml.
Memasukan 960 mL sampel air laut kedalam masing-masing toples kultur, kemudian  kedalam  sampel  air  laut  tersebut  dimasukan  logam  Cd  dari  senyawa CdSO 4 .8H 2 O  dengan  variasi  konsentrasi  0  mg/l,  1  mg/l,  3  mg/l,  dan  5  mg/l  dan menambahkan 40 mL mikroalga Chlorella vulgaris (± 1x10 6 sel/mL). Dikultivasi selama  7  hari  pada  temperatur  28  –  30 o C,  inkubasinya  dengan  memakai  toples kaca bervolume 3 liter dengan menggunakan pupuk Walne.
Mengambil sampel untuk mengukur salinitas media diambil sebanyak 2 ml dan  diukur  dengan  alat  refraktometer,  sampling  dilakukan  bersamaan  dengan pengambilan sampel untuk perhitungan pertumbuhan Chlorella vulgaris . Menurut Fardias (1990), penghitungan Chlorella vulgaris dilakukan dengan menggunakan rumus :
Jumlah sel/ml = 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑠𝑒𝑙 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 4 𝑏𝑙𝑜𝑘 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑏𝑙𝑜𝑘 × 10.000
pH  diamati  menggunakan  pH  stik  yang  dicelupkan  langsung  pada  masing- masing  toples  kultur.  Pertumbuhan Chlorella  vulgaris dilakukam  setiap  hari, sedangkan sampel dari kultur yang telah diberikan perlakuan, diambil pada hari ke 1  dan  hari  ke  7  untuk  kemudian  diambil  supernatannya  dan  diamati  kandungan logam berat dengan menggunakan Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS). Perhitungan konsentrasi logam Cd yang terserap menggunakan metode Langmuir dengan persamaan sebagai berikut:
C terserap = C awal – C akhir
Keterangan: C terserap = konsentrasi logam terserap (mg/l)
C awal = konsentrasi logam sebelum pengontakan (mg/l) C akhir = konsentrasi logam setelah pengontakan (mg/l)

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## 1. P ENURUNAN K ONSENTRASI L OGAM K ADMIUM (C D ) PADA M EDIA K ULTUR
Hasil  penelitian  terhadap  penurunan  konsentrasi  logam  Cd  4  jam  setelah penebaran bibit Chlorella vulgaris dan hari ke-7 pada masing-masing konsentrasi 1  mg/l,  3  mg/l,  5  mg/l  menunjukkan  penurunan  konsentrasi  logam  Cd  seiring dengan semakin besarnya konsentrasi logam Cd. Diagram penurunan konsentrasi logam berat kadmium (Cd) pada media kultur dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Konsentrasi Cd yang Terserap (mg/l)
Keterangan:
K : media kultur dengan penambahan konsentrasi logam Cd 0 mg/l Cd 1   : media kultur dengan penambahan konsentrasi logam Cd 1 mg/l Cd 3  : media kultur dengan penambahan konsentrasi logam Cd 3 mg/l Cd 5   : media kultur dengan penambahan konsentrasi logam Cd 5 mg/l
Penurunan terbesar terdapat pada perlakuan Cd 5 yakni sebesar 0,4494 mg/l. Dalam hal ini, semakin tinggi konsentrasi logam  maka semakin besar penurunan logam  Cd  tersebut,  jika  konsentrasinya  rendah  maka  kemampuan Chlorella 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 K Cd 1 Cd 3
Cd 5 Konsentrasi (mg/l) 0,1162 0,2658 0,4008 0,4494 R a ta a n K o nsent ra si C d y a ng T er ser a p (m g /l)
vulgaris dalam menurunkan logam tersebut  juga  rendah. Sebagaimana penelitian yang  dilakukan  oleh  Davis  P, et  al (2003  dikutip  oleh  Kurniawan,  J.I  dan Aunurohim, 2014) mengatakan bahwa, peningkatan kemampuan biosorpsi logam berbanding lurus dengan peningkatan konsentrasi.
Mekanisme  penyerapan  Cd  oleh Chlorella  vulgaris terdiri  atas  dua  proses yaitu adsorbsi dan absorbsi. Adsorbsi terjadi melalui dua proses, yakni pertukaran ion  dan  pengikatan  ion  logam  berat  oleh  gugus  fungsi  yang  terdapat  pada permukaan sel (Devinta et al , 2013). Dinding sel mikroalga umumnya terdiri atas selulosa  yang  memiliki  gugus  fungsional  seperti  hidroksil  yang  dapat  berikatan dengan  logam  berat.  Selulosa  berpotensi  sebagai  penangkap  ion  logam  karena gugus OH yang terikat dapat berinteraksi dengan adsorbat, adsorbat dalam hal ini adalah logam Cd. Adanya gugus OH tersebut menyebabkan terjadinya mekanisme pertukaran ion logam Cd dengan selulosa. Absorbsi berlangsung malalui transport aktif  dan  prosesnya  berlangsung  lebih  lambat  daripada  adsorbsi.  Logam  berat yang  terabsorbsi  akan  terakumulasi  di  dalam  sel  yang  akan  berikatan  dengan protein  pengikat  logam  seperti  metalotionein  dan  fitokelatin,  selanjutnya  logam berat tersebut akan diakumulasi di vakuola.
Menurut  konsep  HSBA  ( Hard  Soft  Acid  Base )  yang  dikemukakan  oleh Pearson (1963 dalam Wetipo, et al., 2013), ion Cd 2+ merupakan asam lunak yang dapat  bereaksi  dengan  gugus  fungsi  yang  terdapat  di  dinding  sel Chlorella vulgaris seperti  gugus  fungsi  hidroksil  yang  bersifat  basa.  Gugus  fungsi  pada dinding sel Chlorella vulgaris berinteraksi kuat dengan asam yang bersifat lemah seperti ion Cd 2+ , sehingga ion Cd lebih mudah dijerap pada dinding sel Chlorella vulgaris.

## 2. P ERTUMBUHAN Chlorella  vulgaris S ETELAH P EMAPARAN I ON L OGAM K ADMIUM
Pertumbuhan  sel Chlorella  vulgaris setiap  hari  selama  7  hari  rata-rata mengalami  kenaikan,  terutama  pada  fase  eksponensial,  dimana  pembelahan  sel
sangat  optimal.  Pengamatan  atas  pola  laju  pertumbuhan  sel Chlorella  vulgaris selama 7 hari dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Pertumbuhan Chlorella vulgaris selama 7 hari
Pertumbuhan Chlorella  vulgaris dengan  jumlah  sel  terbanyak  terdapat pada perlakuan Cd 3, dengan nilai rata-rata perlakuan 1015,97 x 10 4 , sedangkan pertumbuhan Chlorella vulgaris dengan jumlah sel  paling sedikit terdapat pada perlakuan K, dengan nilai rata-rata perlakuan sebesar 668,21 x 10 4 . Berdasarkan data  diatas,  maka  dapat  dibuat  diagram    pertumbuhan  sel Chlorella  vulgaris sebagai berikut:
0 1 2 3 4 5 6 7 K 32,08 87 340 736,7 767,5 968,8 1109 1305 Cd 1 36,5 118,3 259,2 655,8 812,5 1160 1274 1842 Cd 3 36,83 74,75 350,4 687,5 1126 1463 1705 2685
Cd 5 33,25 75,67 252,9 435 845,8 1098 1116 1900 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 P er tum b u h an C h lorella vu lgari s ( x 10 4 se l/ m l) 0 200 400 600 800 1000 1200 K Cd 1 Cd 3
Cd 5 Perlakuan (x 104 sel/ml) 668,21 769,7 1015,97 719,55 R ataa n P ertumbuha n C hlor ell a v ulgar is ( x 10 4 se l/m l)
Pertumbuhan  tertinggi  terdapat  pada  perlakuan  Cd  3,  yaitu  sebanyak 3047,93  x  10 4 sel/ml,  hal  ini  karena  pada  perlakuan  Cd  3    masih  mampu ditoleransi  oleh Chlorella  vulgaris. Logam  Cd  mempunyai  sifat  yang  hampir sama dengan seng (Zn) sehingga Cd dapat menggantikan fungsi Zn dalam reaksi enzimasi  dan  mengubah  struktur  enzim  dan  mempengaruhi  aktivitasnya.  Dalam jumlah  yang  sangat  sedikit  Zn  dapat  berperan  dalam  mendorong  perkembangan pertumbuhan. Sehingga dengan kemampuan logam Cd yang dapat menggantikan fungsi  Zn  dalam  mensintesis  enzim  karbonik  anhidrase  yang  menghasilkan  ion hidrogen  dan  digunakan  untuk  pembelahan  sel  sehingga  menyebabkan pertumbuhan semakin maksimal (Andersen, 2005).
Beberapa  studi  telah  menunjukkan  bahwa  polyamine  baik  yang  alami maupun  sintetis  dapat  meningkatkan  stabilitas  DNA,  dan  melindungi  DNA  dari kerusakan  yang  disebabkan  oleh  stress,  dengan  kata  lain  alga Chlorella  vulgaris memiliki polyamine yang berperan untuk melindungi atau sebagai proteksi dalam lingkungan tercemar (Hunter, 2012).

## KESIMPULAN
Konsentrasi  logam  Cd pada  media  mengalami  penurunan hal  ini ditunjukkan dengan berkurangnya kandungan logam berat Cd dalam media kultur. Pada perlakuan Cd 5 konsentrasi Cd menurun sebesar 0,4494 mg/l. Semakin besar konsentrasi  Cd  semakin  besar  penurunan  Cd. Dinding  sel Chlorella  vulgaris terdiri  atas selulosa  yang memiliki gugus fungsional  seperti hidroksil  yang dapat berikatan  dengan  logam  berat  sehingga  memiliki  kemampuan  sebagai bioremediator  kadmium  dengan  konsentrasi  berbeda. Berbagai  konsentrasi  Cd berpengaruh terhadap pertumbuhan sel Chlorella vulgaris . Pertumbuhan tertinggi terdapat  pada  perlakuan  Cd  3  sebesar 3047,93  x  10 4 sel/ml,  dan  pertumbuhan terendah terdapat pada kontrol. Kemampuan logam Cd dapat menggantikan fungsi Zn dalam mensintesis enzim karbonik anhidrase yang menyebabkan pertumbuhan semakin  maksimal. Chlorella  vulgaris memiliki  polyamine  yang  berperan  untuk melindungi atau sebagai proteksi dalam lingkungan tercemar.

## DAFTAR PUSTAKA
Andersen. 2005. Algal Culturing Techniques .  Oxford: Elsevier Academic Press.
Anonim.  2013. Petunjuk  Teknis  Produksi  Pakan  Alami  Phytoplankton  dan Zooplankton. Departemen  Kelautan  dan  Perikanan,  Diektorat  Jendral Perikanan Balai Budidaya Air Payau Situbondo: Situbondo.
Arrokhman,  Salim., et.al .  2012. Survival  Rate Ikan  Bawal  Bintang  ( Trachinotus blochii )  dalam  Media  Pemeliharaan  Menggunakan  Rekayasa  Salinitas.
Jurnal Sains dan Seni ITS Vol. 1, No. 1, (Sept. 2012) ISSN: 2301-928X.
Devinta., et.al . 2013. Bioakumulasi logam berat kadmium (Cd) oleh Chaetoceros calcitrans pada  konsentrasi  sublethal. Jurnal  Sains  Dan  Seni  Pomits 2 (2):  2337-352.
Fardias,  S.  1990. Teknik  dan  Prosedur  dasar  Laboratorium. Jakarta:  PT Gramedia.
Hala, Y., Taba, P., dan Suryati, E. 2012. Biosorpsi campuran logam Pb 2+ dan Zn 2+ oleh Chaetoceros calcitrans. Chem. Prog. 5 (2): 86.
Hunter,  C.D et.  al .  2012. Polyamines  of  Plant  Origin  –  An  Important  Dietary Consideration for Human Health . New Zaeland: InTech.
Kurniawan,  J.I  dan  Aunurohim.  2014. Biosorpsi  Logam  Zn 2+ dan  Pb 2+ Oleh Mikroalga  Chlorella  sp. Jurnal  Sains  dan  Seni  Pomits  Vol.  3,  No.  1,
(2014) 2337-3520.
Palar, H. 2008. Pencemaran dan toksikologi logam berat . Jakarta: Rineka Cipta.
Wetipo,  et  al.  2013. Potensi  Chlorella  Sp  sebagai  Agen  Bioremediasi  Logam Berat di Air . Salatiga: UKSW.