MANAJEMEN DAN TEKNOLOGI PROSES YANG TEPAT GUNA UNTUK MENGATASIPOLUS I NITRAT DI LlNGKUNGAN TANAH DAN AIR DALAM RANGKA PEMBANGUNAN

BERKELANJUTAN

Hanies Ambarsari

Balai Teknologi Lingkungan-BPP. Teknologi, Serpong

ABSTRAKMANAJEMEN DAN TEKNOLOGI PROSES YANG TEPAT GUNA UNTUK MENGATASI POLUS I NITRAT DI

LlNGKUNGAN TANAH DAN AIR DALAM RANGKA PEMBANGUNAN BERKELANJUTAN. Berbagai aktifitasmanusia diketahui telah meningkatkan kandungan nitrat dan berbagai senyawa yang terkait di baberapa tempat ditanah dan air. Efek dari peningkatan level nitrat tersebut bisa menguntungkan, tapi bisa juta merugikan. Beberapadampak kesehatan dan lingkungan yang nyata dan potensial dari peningkatan kandungan senyawa nitrogen (N) itutelah diketahui keberadaanny. Siklus N tanah terutama mempengaruhi te~adinya kelebihan kandungan nitrat di airminum, eutrofikasi, dan kemungkinan te~adi penipisan lapisan ozone di stratosler. Sumber pencemaran N di sumurdangkal diduga tidak berasal dari tanah, tapi berasal darl sistem pembuangan limbah domestik (septic-tank) dan darifasilitas produksi petemakan. Kontribusi pupuk N terhadap kandungan nitrat di sung ai, danau dan badan-badan airlainnya juga signifikan. Di lain pihak, kebutuhan pangan dunia semakin tinggi sehingga industri pertanian danpetemakan semakin ditingkatkan, di mana akan te~adi juga peningkatan pemakaian pupuk N dan temak yang bisameningkatkan pula kandungan N, terutama nitrat, yang mencemari lingkungan. Praktek manajemen yang lebih baiksang at diharapkan untuk memaksimumkan produksi pertanian tapi di waktu yang sama juga meminimumkan effectkesehatan dan polusi di lingkungan. Dengan teknik manajemen (pengelolaan) dan teknologi proses pengurangan nitrat(denitrifikasi), kandungan nitrat di air dan tanah yang disebabkan oleh pemakaian pupuk N di pertanian itu bisadikontrol pad a level yang tidak berbahaya. Tulisan ini akan membahas tentang berbagai sumbar pencemaran nitrnt,dampak kesehatan dan ekologis yang ditimbulkan oleh kandungan nitrat yang berlebihan di lingkungan, sertamanajemen dan teknologi proses yang mungkin bisa diterapkan untuk mengatasi polusi nitrat di lingkungan air dantanah.

ABSTRACTMANAGEMENT AND APPROPRIATE PROCESS TECHNOLOGY TO SOLVE THE NITRATE POLLUnON IN

LAND AND WA TER ENVIRONMENT FOR THE SUSTAINABLE DEVELOPMENT. Human aclivities have been knownto increase the amounts of nitrate and other related compounds in some compartments of the environment. The effectsof such elevated lovels of nitrate can be both beneficial and adverse. Several real and potential health andenvironmental impacts of N are known to exist. The soil N cycle affects primarily those that involve excess nitrate indrinking water, eutrophication, and possibly ozone depletion of the stratosphere. Where high nitrate levels are observedin shallow wells, a source other than soil is also suspected, such as an animal production facility or domestic wastedisposal system. The contribution of fertilizer N to the nitrate in lakes and storage reservoirs can be significant as well.On the other hand, the wortdwide demand for food and fiber will require continued use of fixed N in agriculture, much ofwhich will need to come from fertilizer. Better management practices are desired in order to maximize production ofcrops white at the same time minimizing adverse health effects and pollution of the environment. By propermanagement techniques, increasing nitrate concentration in water and soil due to the application of fertilizer N can bekept at acceptable levels. This paper will review the sources of nitrate pollution, the health and ecological impacts of theexcessive nitrate in the environment, as well as the possible management or strlJtegies and process tcchrwlogy toremove such high nitrate concentration from water and soil environment.

PENDAHULUAN

Aktifitas manusia secara langsung atautidak langsung ikut berperan manimbulkanberbagai polusi senyawa nitrogen.Konsentrasi senyawa nitrogen yangmeningkat di udara, air dan bahkan tanahdapat berakibat pad a berbagai macammasalah lingkungan, beberapa di antaranyamempunyai konsekuensi yangmengkhawatirkan. Kita tidak bisa lebih lamalagi menunggu sampai permasalahanlingkungan tersebut selesai dihitungsemuanya secara akurat, tapi harus mulaimeningkatkan sistem yang sudah ada danmendisain proses baru untuk mengkontrol,bahkan ur'ltuk mencegah polusi lebih lanjut.

61

Air limbah domestik dan industri yangmengandung bahan-bahan organic biasanyajuga mengandung konsentrasi nitrogen yangsignifikan, Tergantung pada sumber airlimbah, waktu perjalanan, dan apakahkondisinya aerobik atau anaerobic, nitrogentersebut akan terdistribusi rnenjadi bentuk­bentuk organik, ammonia, nitrit, dan nitrat didalam fasilitas pengolahan limbah yang ada.Kontaminasi badan-badan air oleh senyawanitrogen bisa disebabkan oleh deposisiatmosfer dan, yang lebih penting, olehceceran dari daerah pertanian danperembesan nitrat dan nitrit dari tanah.Kondisi seperti ini akan menimbulkan duamasalah lingkungan yang besar, yaitueutrofikasi dan polusi air tanah. Masalah

kedua menjadi perhatian khusus karena airtanah berfungsi sebagai satu sumber utamaair minum bagi mahkluk hidup.

Nitrat (N03-) adalah ion yang terjadisecara alamiah sebagai bagian dari siklusnitrogen di alam. Level nitrat yang terjadisecara alamiah biasanya hanya beberapamilligrams per liter (ppm). Namun dalamdekade terakhir ini, pening~atan level nitratte~adi di banyak air tanah sebagai akibat dariprogram intensifikasi pertanian sehinggakonsentrasinya bisa mencapai beberaparatus ppm. Di beberapa negara, sudahhampir sekitar 10% penduduknya tereksposekepada nitrat di dalam air minum pada leveldi atas 50 mg/L (ppm) nitrar391. Biasanyasayuran menjadi sumber utama daripemasukan nitrat ke makhluk hidup jikaleve/nya di dalam air minum masih di bawah10 ppm, tapi jika level nitrat di dalam airminum sudah melebihi 50 ppm, maka airminumlah yang menjadi sumber utama daripemasukan nitrat ke tubuh.

Nitrat bisa menyebabkan penyakitmethemoglobinemia ("blue babies"syndrome) pad a bayi-bayi dan sebagiansegmen populasi dewasa (misalnya sukuIndian Navajo, Inuits, dan mereka yangmempunyai defisiensi genetika terhadapenzim glucose-6-phospate dehydrogenaseatau methemoglobin reductase). Selain itu,nitrat juga bisa menyebabkan pembentukansenyawa karsinogenik, yaitu senyawa N­

nitroso yang diduga sebagai penyebabkanker peruf4,5J•

Karena berbagai efek berbahaya darikontaminasinitrat di air dan tanah tersebut,maka teknologi proses dan perubahanpraktek manajemen untuk mengurangikonsentrasi nitrat yang memasuki air dantanah telah mendapat prioritas tinggi dalamkebijakan pemerintah mengenai kualitas airdan tanah di berbagai negaral35J.Di AmerikaSerikat .andin tolah dltGtapkQn bohwakonsentrasi nitrat yang terkandung di dalamair minum tidak boleh lebih dari 45 ppmnitrat, sedangkan standar internasional yangditetapkan WHO adalah 40 ppm nitrar28J.Tujuan dari penulisan makalah ini adalahuntuk membahas tentang sumber-sumberpolusi nitrat di lingkungan air dan tanah,berbagai dampak polusi nitrat terhadapkesehatan, ekologi dan industri, sertaberbagai teknologi proses yang bisaditerapkan untuk mengurangi konsentrasinitrat, sekaligus juga beberapa pilihanstrategi atau manajemen yang mung kin bisa

62

dipraktikkan untuk mengkontrol level nitrat dilingkungan.

SUMBER PENYEBAB POLUSI NITRA TNitrogen adalah unsur yang penting bagi

semua organisme. Tumbuhan, secaralangsung atau tidak, merupakan sumberutama nitrogen untuk hewan dan manusia.Sebaliknya, sumber alami nitrogen untuktumbuhan terutama dari buangan hewan,sisa hewan dan tumbuhan, dan sebagiandari nitrogen atmosfer. Namun dalamkonsentrasi yang berlebihan, senyawanitrogen inorganik tersebut, khususnya nitrat,dapat menjadi bahan pencemar utamaterhadap lingkungan.

Nitrat terdapat dalam konsentrasi yangbesar di tanah, di hampir semua badan air,dan di dalam tumbuhan, termasuk sayur­sayuran(371.Nitrat adalah produk dari prosesoksidasi dari nitrogen organik oleh bakteriyang terdapat di tanah dan air bila oksigencukup tersedia (prosesnya disebut nitrifikasi).Salah satu penggunaan nitrat yang utamaadalah sebagai pupuk untuk pertanian,hampir semua pupuk yang mengandungnitrogen akan dikonversi menjadi nitrat didalam tanah. Nitrat juga digunakan sebagaibahan peledak, agen pengoksidasi oleh

industri bahan kimial dan sebagai bahanpengawet makanan[3~). Sebagian nitrat dilingkungan diproduksi di dalam tanah melaluiproses fiksasi terhadap nitrogen atmosferoleh sintesis bakteri. Sebagian lagi terbentukjika nitrogen oksida, yang terproduksi olehreaksi kilat di atmosfer atau olsh pekerjaanmanusia, tersiram air hujan. Nitrat juga bisaterbentuk di dalam tanah sebagai hasil daridekomposisi materi organik (baik tumbuhanatau hewan) oleh bakteri.

Karena nitrat terdapat meluas dilingkungan, maka konsentrasi nitrat bisaditomukgn di hompir semUQ mpkQnon, diatmosfer, dan di banyak sumber air.Penggunaan pupuk, sisa tumbuhan danhewan yang membusuk, limbah domestik,buangan lumpur septic tank ke tanah,buangan industri, rembesan dari tempatpembuangan sampah, dan reaksi di atmosfersemuanya berkontribusi terhadapkeberadaan ion nitrat di sumber-sumber air.Perubahan dalam penggunaan lahan jugabisa meningkatkan level nitrat, yangtergantung pada situasinya akanmengkontaminasi mata air, sungai, danau,dan air tanah, khususnya sumur-sumurpenduduk[38J. Kontaminasi bisa terjadi akibat

permukaan tanah[2"]. Sebagian besar dari N­ammonium yang tersisa akan melalui prosesnitrifikasi menjadi nitrat dan, jika tidak diserapoleh tumbuhan sekitarnya, maka sangatrentan untuk hilang dengan perembesanatau melalui proses denitrifikasi.

Waktu pemakaian menjadi salah satufactor penting yang mempengaruhiperembesan nitrat dari kotoran ternaktersebut. Sebagai contoh, dalam satu studidiketahui bahwa jika kotoran sapi dipakaisebagai pupuk dengan konsentrasi antara150 - 250 kg total N per hektar pada rumputdi atas tanah berkapur, dengan selang waktuper bulan antara bulan September sampaiJanuari, proporsi N yang merembesmeningkat dari 17% untuk pemakaian bulanSeptember menjadi 43% untuk pemakaianbulan November, tapi turun lagi menjadi 10%atau kurang untuk pemakaian bulanDesember dan Januari[11).

Ada beberapa faktor yang bisamenghambat konsentrasi nitrat yangmerembes dari pemakaian kotoran ternakpada tanah pertanian, antara lain terjadinyapenguapan ammonia dan denitrifikasi, selainjuga lambatnya proses mineralisasi Norganic. Jika kotoran ternak itu diinjeksikanke dalam tanah, bukan disebarkan dipermukaan tanah, maka nitrat yangmerembes bisa meningkat, khususnya bilakotoran ternak itu diinjeksikan di luar musimtanam(27). Hal ini karena jumlah penguapanammonia akan berkurang dengan diinjeksidan lebih banyak N terlarut yang tertinggal ditanah. Akan tetapi, jlka pemakaian kotoranternak dilakukan pada waktu musim tanam,maka jumlah N yang merembes akan lebihkecil bila diinjeksikan daripada disebarkan di

permukaan, akibat pen~erapan N yang lebihbesar oleh tanamannya 61.

Pemakaian lumpur limbah domestikuntuk pupuk pertanian juga bisameningkatkan jumlah nitrat yang merembeske dalam tanah sepertl yang dllaporkandalam satu studi di BelandaIB), tetapikonsentrasinya sangat dipengaruhi olehproses pengolahan, jika ada, yangditerapkan sebelumnya terhadap lumpurfimbah tersebut. Lumpur limbah yang sudahdihilangkan airnya (de-watered sludge cake),akan meng-immobilisasi nitrat untuksementara sehingga bisa meminimisasiperembesan[25J•

pembuangan secara langsung atau tidaklangsung, atau bisa juga karena perembesanselama beberapa tahun. Kontaminasi nitratjuga diperparah oleh aktifitas manusia.Intensifikasi pertanian (misalnya denganpenggunaan pupuk buatan dan pupukkandang secara berlebihan), bersamadengan limbah domestik dan industri, telahdiidentifikasi sebagai. sumber utamaterdapatnya konsentrasi nitrat di air dantanah[121. Sedangkan pola pertanian danstruktur hidrologis dari akuifer adalah faktor­faktor tambahan yang juga menentukan levelkontaminasi nitrat tersebut.

1. Penggunaan Pupuk dalam ProgramIntensifikasi PertanianKonsentrasi nitrat di dalam tanah bisa

ditimbulkan dari aplikasi langsung sebagaipupuk atau dari proses nitrifikasi (prosesoksidasi dari ammonia menjadi nitrat ataunitrit). Ion nitrat akan dengan mudahmerembes (leaching) melalui pori-pori tanahkarena sifatnya yang bermuatan negatifsehingga tidak bisa diserap oleh tanah liatatau koloid organic yang juga bermuatannegatif. Dari berbagai bentuk N tanah,hanya ion nitrat yang paling besar merembeske pori-pori tanah, walaupun sebagian ionammonium (NH" +) bisa merembes juga jikakonsentrasinya sedang tinggi (misalnya didaerah buang air kecil/urine) dan sebagianurea bisa merembes dalam kondisi dingin(suhu <5°C) pad a waktu konversinya menjadiammonium lamba~36I.

Proporsi rembesan nitrat yang berasaldari pupuk akan meningkat sesuai denganmeningkatnya pemakaian pupuk nitrogen.Sebagai contoh, dalam suatu studi terhadappertumbuhan rumput yang tumbuh padatanah berpasir, proporsi rembesan nitratdiketahui sebesar 9% dengan pemakaianpupuk sebanyak 250 kg N per hektar pertahun, 39% dengan 500 kg N per hektar pertahun, dan 75% dengan 900 kg N per hektarper tahun[21.

2. Pemakaian Kotoran Ternak danLumpur Limbah Domestik dalamPertanianBiasanya sekitar setengah dari N di

dalam kotoran hewan ternak (sapi, kuda,babi, dll) terdapat sebagai ion ammoniumdan setengahnya lagi sebagai N organik[36I.Jika kotoran ternak itu dipakai sebagai pupukke tanah, ada sebagaian N yang hilangmelalui proses penguapan dari ammonia dansebagaian lagi hilang melalui tumpahan di

63

3. Limbah IndustriIndustri sedang

yaitu,sedapat mung kin,

berubah arah

menggunakan

senyawa-senyawa organonitrogen karenasifat toksisitas dan persistensi dari senyawa­senyawa organic halogen di alam, khususnyasenyawa-senyawa kloroaromatik. Sejumlahbesar senyawa-senyawa nitroaromatik telahdigunakan oleh industri pestis ida, bahanpeledak, pupuk, dll!211.Oleh karena itu tidakbisa dihindari lagi adanya senyawa-senyawakelas baru, tujuh di antaranY<;1telah didaftaroleh Badan Perlindungan LingkunganAmerika Serikat (US EPA) sebagai bahan­bahan organik penyebab polusi prioritas('organic priority pollutants), sudah banyakdibuang ke lingkungan. Seperti misalnya,pabrik pupuk dan bahan peledak diketahuimemproduksi buangan air limbah bervolumebesar yang mengandung sedikitnya 1000ppm nitrat _ N(20].

Teknik baru dalam industri fotografimenghasilkan limbah buangan yangkompleks. Kandungan perak dan cadmiumdapat direcover secara komersial, tetapi airlimbah' yang dibuang dapat mengandungsampai 150 g/L (ppt) ammonium thiosulfat,

juga 10 - 20 ppt senyawa aromatik, 50 P.~tsulfida, dan 1 - 3 ppt sianida dan tiosianat.12J.

Kandungan senyawa-senyawa terse butdalam air limbah buangan industri fotografimenyebabkan proses denitrifikasi tidakbe~alan sempuma karena adanya sianidayang bersifat menghambat respirasi bakteripendenitrifikasi melalui cytochrome d29].

DAMPAK DARI POLUSI NITRATTERHADAP EKOLOGI DAN KESEHA TAN

Dampak dari kelebihan konsentrasi nitratdi lingkungan bisa menguntungkan tapi jugabisa merugikan, yang seringkali antarakeduanya saling bertentangan. Berbagaidampak yang akan dibahas adalah dampaknitrat sebagai nutrien terhadap ekologi,terhadap kesehatan dan bagi dunia industri.

1. Nitrat sebagai NutrienPeningkatan dari input nitrat ke dalam

ekosistem dapat meningkatkan produktivitasbiologis, baik sebagai akibat pemakaian yangdisengaja seperti pemakaian pupuk untukmeningkatkan produksi pertanian, atausebagai akibat yang tidak disengaja karenaadanya tumpahan nitrat yang berlebihan kedalam badan-badan air seperti sungai,danau, dan sebagainya.

Efek yang paling luas dan bisa langsungdilihat dari peningkatan input N ke dalamekosistem adalah produksi primer yangmeningkat karena tumbuhan merespon

64

senyawa N yang ditambahkan, misalnyadalam pemakaian pupuk N untukmeningkatkan produksi pertanian.Sebaliknya, jika air tanah yang kaya nitrat itumengairi badan-badan air di permukaan,maka akan berakibat pad a peningkatan lajuproduktivitas biologis. Pengayaan yangberlebihan atau eutrofikasi dari badan-badanair oleh nutrien seperti nitrat ini akanmengakibatkan kualitas air berubah menjaditidak diinginkan. Pertumbuhan yangberlebihan dari ganggang (alga) danberbagai makrofita air dapat secara signifikanmengurangi kualitas air sebagai sumber airbaku terhadap kebutuhan domestik danindustri. Ganggang, contohnya, dapatmenyebabkan peningkatan kekeruhan airsehingga perlu dilakukan pengolahan khusussebelum air tersebut bisa dipakai.Keberadaan 9anggang juga meningkatkankadar klorin yang diperlukan untukmembersihkan air karena klorin bisa bereaksidengan sisa dari organisme tersebut danmembentuk senyawa organoklorin danproduk-produk oksidasi lainnya. Bahkandipastikan bahwa keberadaan gan9gang danorganisme-organisme lainnya di suatu badanair dapat melindungi organisme patogeniksehingga tidak bisa dibersihkan oleh klorin!1].Mungkin efek yang paling signifikan darieutrofikasi badan air adalah frekuensi yangmeningkat dari masalah rasa dan bau. Bauakan timbul baik dari ekskresi langsungberbagai senyawa organic dari gangganghidup, atau dari pertumbuhan jamur di atassisa-sisa ganggang yang mati. Pelepasansenyawa-senyawa organic dari organisme airjuga bisa mengubah kejernihan dan wamaalami dari air tersebut.

Eutrofikasi lebih jauh dapat jugamengurangi kualitas estetika dari fungsibadan air sebagai tempat rekreasi. Beberapatumbuhan memang sangat indah dipandangmata, tetapi pertumbuhBn yang berlebihandan terlalu tebal akan bisa menghalangikegiatan renang, berperahu atau memancingikan. Eutrofikasi juga bisa menyebabkanperubahan jenis ikan yang berada di dalamsuatu badan air seperti hilangnya jenis ikanair dingin seperti salmon atau trout, danadanya dominansi jenis ikan air hangat.Biaya perawatan perahu dan dok jugameningkat seiring dengan meningkatnyafouling pada peralatan terse but. Ledakanganggang tersebut juga bisa menimbulkanmasalah pada kesehatan masyarakat sepertiinfeksi mata, hidung, dan teng90rokan.

2. Nitrat dan Kesehatan

Walaupun nitrat relatif tidak bersifatracun temadap manusia dan hewan,penyerapan nitrat ke dalam tubuh makhlukhidup telah dihubungkan dengan beberapaefek kesehatan yang serius karena reaksidari turunan senyawanya, yaitu nitrit dannitroso - N yang karsinogenik. Keracunannitrat pada manusia adplah peristiwa yanglangka, sebagian besar keracunan akut darinitrat adalah tergantung pada prosesreduksinya menjadi nitrit. Oosis yangmematikan dari nitrat untuk seorang manusiadewasa dengan berat badan 65 kg berkisarpada 18 - 68 mg per kg berat badan[1J• Oidalam tubuh manusia, nitrat dapat direduksimenjadi nitrit terutama di dalam air liur olehbakteri di dalam rongga mulut. Prosesreduksi sebagian juga dilaksanakan olehmikroflora di dalam perut dan usus yang bisamenyebabkan konsentrasi nitrat di dalamperut yang sangat tinggi. Keracunan nitratyang akut dapat mengakibatkan suatupenyakit yang disebut Methemoglobinemia,di mana hemoglobin tidak mampu lagimengangkut oksigen di dalam darah.

Kontribusi air terhadap masuknya nitratke dalam tubuh akan lebih besar di daerahberiklim tropis daripada di daerah beriklimlainnya karena penduduk di daerah tropisbiasanya meminum air lima kali lebih banyakdaripada penduduk di daerah beriklimsubtropics atau dingin. Bayi-bayi yang diberisusu botol pada tiga bulan pertama jugaakan lebih rentan terkena penyakitMethemoglobinemia (blue-baby syndrome),khususnya bila air yang digunakan berasaldari air tanah yang kelebihan nitrat. SindromeMethemoglobinemia ini juga diduga sebagaipencetus penyakit sindrome kematian bayiyang tiba-tiba (Sudden Infant Death/CotDeath Syndrome), yaitu suatu keadaan

kekurangan oksigen karena ?ejala-gejalakedua penyakit itu hampir samaf6 •

Hanya sedikit informasi yang diketahuitentang efek kronik langsung dari nitratterhadap sistem biologis, tetapi diduga jugaberasal dari proses reduksi nitrat menjadinitrit. Efek-efek ini termasuk resiko terkenakanker, tekanan darah tinggi, cacat lahir danretardasi mental. Senyawa nitrosamine yangternentuk secara endogenous telahteridentifikasi terdapat di dalam perutmanusia, di dalam kandung kemih yangterinfeksi, di dalam air liur dan tinjamanusia!1].Bukti tentang sifat karginogenikdari nitrosamines terhadap manusia jugatelah diperiksa secara epidemiologis dalam

65

hubungannya dengan kanker perut. Jugatelah diketahui bahwa senyawa-senyawanitroso - N memproduksi malformasi darisyaraf pusat dan musculoskeletal systempada bayi baru lahir yang ibunya telah

meminum air yang utamanra berasal dari airtanah yang tercemar nitrat'9.

3. Nitrat dan IndustriOalam kondisi-kondisi tertentu nitrat bisa

mempercepat reaksi yang menyebabkandisolusi timah yang cepat pada kaleng yangtidak dilapisi. Ion nitrat bertindak sebagaidepolarizer katoda dan di dalam proseskorosi nitrat akan direduksi sebagian menjadiammonia. Keberadaan nitrat di air juga bisamerugikan industri gula karena nitrat akanmembentuk molase dengan merusak kristaf­kristaf gula. Nitrat juga bisa menimbulkanmasalah dalam industri pabrik alcohol karenaefeknya yang berbahaya terhadap ragi yangdipakai untuk fermentasi. Selain itu, nitratdengan konsentrasi lebih dari 14 ppm telahdiketahui bisa menghambat terbentuknyalapisan pelindung pada bahan-bahan besitergalvanisasil1!.

TEKNOLOGI PROSES DENITRIFIKASIProses denitrifikasi adalah proses

pengurangan nitrat secara biologis denganbantuan bakteri pendenitrifikasi yang banyakterdapat di alam. Proses denitrifikasi initerutama diterapkan untuk mengurangikonsentrasi nitrat yang berlebihan di air dantanah. Berikut ini ada beberapa metodedenitrifikasi yang tersedia untuk diterapkan diair limbah dan fahan yang mengandungkonsentrasi nitrat berlebihan.

a. Denitrifikasi Untuk Air LimbahKarena kondisi anaerobic (atau

setidaknya anoksik) yang diperlukan. makakonfigurasi proses denitrifikasi agak berbedadengan sistem nitrifikasi. Sistem denitrifikasicenderung untuk sistem tertutup[21!.Prosesaliran film (film-flow process) tidak akanpraktis dilakukan pada banyak kasus karenakesulitan menjaga adanya fase yang bebasoksigen. Jadi tipe prinsip dari denitrifikasi airlimbah adalah sistem packed-bed (di manaoksigen dapat dengan mudah dihilangkan)dan proses pertumbuhan tersuspensi(suspended-growth process) seperti misalnyalumpur aktif) yang hanya memerlukan levelmoderat pada percampuran mekaniknya.Bioreaktor yang sering dipakai meliputi

fluidized (atau air-lift) bed, lumpur aktifanaerobic,dan reaktor packed-bed.

1. Denitrifikasi Sistem Packed - BedBioreaktor jenis packed-bed

menggunakan media yang kasarnyasama dengan media yang dipakaiuntuk trickling filter (ukuran 0.05 ­1.2 m) seperti cincin-cincin plastikatau karang, ataupun media yanghalus (ukuran 2 - 4 mm)1221•Sistemdengan media kasar jarangmemerlukan pembersihan kecualiuntuk menjaga konsentrasi yangsesuai untuk padatan yangtersuspensi di dalam effluent. Headloss di dalam sistem media halusmenyebabkan perlu adanyapencucian kembali (backwashing)secara teratur. Walaupun arah aliran(yaitu orientasi proses) bukan suatuhal yang kritikal, tetapi sebagianbesar disain berupa kolom upflow.

2. Denitrifikasi Sistem PertumbuhanTersuspensi (Suspended­growth)

Proses denitrifikasi dengansistem pertumbuhan tersuspensipada dasarnya adalah sistem lumpuraktif yang beroperasi tanpa aerasi.Tutup tidak diperlukan karenakonsentrasi selnya sangat tinggi(1500 sampai 3000 gram per meterkUbik), sehingga oksigen yangditransfer pada permukaan antara airdan udara pada tangki akandikonsumsi dengan cepat dan

kondisi di dalam tanpki tetapanaerobik atau anoksik[22. Sistemlumpur aktif yang konvensionaldapatdimodifikasi untuk meningkatkandenitrifikasi, beberapa di antaranyadiuraikan sebagai berikut:a. Sistem lumpur tunggal, terdiri

dari satu rangkaian tangkiaerobik dan anoksik sebagaipengganti sebuah tangki aerasitunggal (Gambar 1).

b. Sistem multi lumpur, di manaproses oksidasi karbon, nitrifikasidan denitrifikasi berlangsung didalam tiga sistem terpisah, danmethanol atau lumpur limbahyang mengendap berfungsisebagai sumber karbon bagi

66

bakteri pendenitrifikasi (Gambar2).

c. Proses Bardenpho, yan~digambarkan pada Gambar 3(

terdiri atas dua tangki aerobikdan dua tangki anoksik, diikutioleh sebuah tangkipengendapan lumpur. Tangki 1bersifat anoksik dan digunakanuntuk denitrifikasi denganmenggunakan air limbah sebagaisumber karbon, sedangkantangki 2 adalah sebuah tangkiaerobik untuk kedua prosesoksidasi karbon dan nitrifikasi.Cairan tercampur dari tangki 2yang mengandung nitratdikembalikan lagi ke tangki 1.Tangki anoksis 3 akanmenghilangkan nitrat yangtersisa di dalam effluent denganproses denitrifikasi. Akhirnyatangki 4 adalah sebuah tangkiaerobik yang digunakan untukmenghilangkan gas N yangdihasilkan dari prosesdenitrifikasi, jadi akanmeningkatkan pengendapancairan tercampur tersebut.

Proses Sharon - Anammox,yaitu kombinasi antara prosesSharon (adalah suatu sistemnitrifikasi yang cocok untuk air limbahdengan konsentrasi ammoniumtinggi, di mana 50% ammonium akandikonversi menjadi nitrit dalamkondisi aerobik) dengan prosesAnammox (yaitu proses konversinitrit menjadi gas N dalam kondisianaerobic dengan menggunakanammonium sebagai donor electronyang dilakukan oleh bakteri autotrofikyang tidak memerlukan sumberbahan organic dari luar untukmemproduksi gas N2). Proseskombinasi Sharon - Anammox

menghilangkan ammonium sesuaidengan persamaan reaksi sebagaiberikut:

Jadi proses kombinasi inimembutuhkan oksigen lebih sedikitdan tanpa bahan organic untukmemproduksi gas N2(4J.

IEndapanLimbah

Methanol atau Endapan Limbah

1

Lumpur Balik

Clarifier

EflucnFinal

Gambar 1. Proses denitrifikasi dengan sistem lumpur tunggal untukpengolahan air limbah[4]

Methanol atau Endaoan Limbah

Lumpur Balik Lumpur Bulik LUIIlJlur Bulik

EnucnFinal

Gambar 2. Proses denitrifikasi dengan sistem multilumpur untukpengolahan air Iimbah[4]

Cairan Campuran Balik

Clarifier

LimbahSolumDiolah

TangklAcrobikDcnitrifikasi

TangkiKombinasiOksidasi ­NitrifikasiAcrobik

TangkiDenitrifikasiAnoksik

TangkiAcrobik

Lumpur Balik

Gambar 3. Sistem Denitrifikasi: Proses Bardenpho[31]

67

A. Piringan Berputar (Rotating Discs)

Piringa~Biofilm---tIJ ~n shaft

B. Filter Terendam (Submorged - Filter)

3 - 5 mm butiran pasir

Biofilm

ic. Filter Terfluidisasi (Fluidized Filter)

0.5 - 1.0 mm butiran pasir

Biofilm

Gambar 4. Tipe - tipe filter untuk proses denitrifikasi[14]

3. Oenltrlflkatll Sltltcm Fluldlzud ­Bed

Sistem fluidized - bed atau air ­

lift juga telah terbukti sebagai prosesyang efisien untuk denitrifikasi[34J•Dalam sistem ini, bakteripendenitrifikasi tumbuh padapartikel-partikel medium inert yangtelah tersimpan secara hidraulik didalam suatu kondisi tersuspensi atauterfluidisasi. Sistem ini yangmenyerupai sebuah penyaring airdengan operasi pencucian kembali(backwashing) atau lapisan

68

lCrtlktlpDnol (axpancltJcI - bad)mempunyai keuntungan bahwa airlimbah mengalir melaluikultur/medium. Sistem pemisahanpadatan/cairan dipisahkan hanyauntuk tujuan pembersihan(polishing). Banyak reactor dengansistem ini menggunakan bakteri yangdiimobilisasi untuk mempertahankanbakteri yang tumbuh lambat dalamsistem beraliran cepat atau untukmenyediakan biomasa yang pekatdalam suatu ruang yang terbatas[21J•

4. Filtrasi Tersier (Tertiary Filtration)Denitrifikasi dapat juga diproses

dengan menggunakan filtrasitersier15J. Denitrifikasi di dalam filtrasitersier dapat direalisasi dengancepat dan merupakan suatu alternatifyang biayanya efektif untukdenitrifikasi lanjutan dalam suatusistem lumpur qktif yang memerlukanvolume reaktor tambahan ..Denitrifikasi dalam filtrasi tersierdengan tambahan methanol telahberhasil diterapkan di AmerikaSerikat selama lebih dari 15 tahun,dan walaupun di Eropa bersuhuding in, eksperimen skala penuh padainstalasi pengolahan air limbah diMunich, Jerman juga telahmenunjukkan bahwa proses inisangat efisien.

Di dalam biofilter, perkembangantipe denitrifikasi telah terjadisehubungan dengan pembaharuanyang radikal dari keseluruhanteknologi filter dengan pemakaianfilter-filter terendam (submergedfilter)(14J. Alasannya adalah bahwakondisi proses khusus yang harusada supaya denitrifikasi berlangsung,bisa terjadi di dalam jenis filter yangbaru sedangkan jenis trickling filteryang konvensional sulit beradaptasidengan prosesnya. Gambar 4menunjukkan prinsip dari teknologifilter yang berbeda. Perludiperhatikan bahwa denitrifikasidalam biofilter biasanya berlangsungdengan sistem lumpur terpisah.Gambar 4 hanya menunjukkan disaindari filter untuk denitrifikasi pada airlimbah. Pemisahan dari air yangterolah dan lumpur yang tersisa dariproses terjadi dalam tangkipengondapan sekundar yangkonvensional untuk piringan berputar(rotating disc), sedangkan untuk filterterendam dan untuk filter terfluidisasibagian atasnya dapat didisainsehingga berfungsi sebagai suatuunit pemisah. Lumpur yang tersisadapat dibuang langsung darifilternya.

5. Kombinasi Nitrifikasi danDenitrifikasi Heterotrofik

Salah satu dari ide yang palingimajinatif telah timbul dari pekerjaanTramper dan rekannya, yang telah

69

menyelidiki kemungkinan peng­gunaan gel bead (bola-bola jelly)dengan satu lapisan luar untuknitrifikasi dan satu lapisan tengah didalam (core layer) untuk prosesdenitrifikasi. Studi awal denganmenggunakan bakteri Nitrosornonaseuropea, Nitrobacter agilis dan satubakteri pendenitrifikasi yang belumteridentifikasi tumbuh dalam alginatebead atau carrageenan bead telahmenunjukkan bahwa !lal ini memangmungkin suatu prospek yangmenjanjikan(13].

Pada tahun 1994, dalam suatureactor fluidized - bed yangmengolah effluen dari satu reactormetanogenik, hilangnya nitratbersamaan dengan konsumsiammonium dan terbentukan gas N2telah diobservasi oleh Mulder danrekannya[19J• Proses ini disebutdengan proses Anammox, singkatandari anaerobic ammonium oxidation(oksidasi ammonium secaraanaerobik). Mikroba yangmengkatalisasi reaksi ini belumteridentifikasi, tetapi diduga tidakberhubungan dengan bakteripenitrifikasi autotrofik yang sudahdiketahui[3°J. Pertumbuhan daripopulasi bakteri Anammox diketahuisangat lamban dan pengayaan dari

inokulum yang sudah diketahui !ugabelum dilaporkan secara tertulis[1 J.

b. Denitrifikasi Untuk Pengolahan LahanSistem pengolahan lahan pertanian

dapat didisain untuk melibatkan prosesdenitrifikasi(22J. Hal itu dilakukan denganmenciptakan suatu zona anaerobic pad alapisan tanah atas dalam waktu sing katcolama maGing-masins uiklus pomaki.1iannya.Jadi denitrifikasi akan te~adi hanya padabagian air limbah yang merembes di bawahpermukaan tanah.

Proses pengolahan lahan dapat dibagimenjadi dua klasifikasi umum, yaitu sistemirigasi dan proses pengaliran di atas lahan(overland - flow process). Pada sistemirigasi, sebagian besar air limbah yangdiaplikasikan merembes melalui tanah danseluruh alirannya dapat dibuat dalam kondisianoksik. Proses pengaliran di atas lahanpaling cocok pada tanah denganpermeabilitas rendah, dan pada kasus ini,hanya 20 sampai 25% dari air limbah yang

diterapkan . dapat dibuat dalam kondisianaerobic(22I. Pad a kedua kasus tersebut,sebagian besar nitrogen yang dihilangkanakan diasimilasi oleh tanaman pertanian.

1. Sistem Irigasi Semprot (SprayIrrigation)

Penggunaan trlgasi semprotuntuk pengolahan da,n pembuanganair limbah domestik telah meluas diAmerika Serikat. Sejumlah besar Nyang dibuang dari sistem irigasiberkecepatan lambat adalahkomponen disain yang diinginkankarena kontaminasi nitrat pada airtanah dan air permukaan merupakansuatu masalah yang potensiaLDenitrifikasi adalah suatu prosespenghilangan N yang pentingditerapkan pada tanah untuk airlimbah domestik. Frekuensi danjumlah air limbah yang dipakaikeduanya memainkan perananpenting pada laju penghilangan Ntersebut. Frekuensi dan jumlahirigasi yang berbeda akan mengubahlaju denitrifikasi, juga respirasimikroorganisme, status kelembabantanah serta dinamika karbon dan Ntanah[231. Frekuensi dari pen erapanirigasi mempengaruhi lajudenitrifikasi dengan mengubahvolume tanah yang anaerobic danlamanya kondisi anaerobik, selain ituketersediaan nitrat - N dalam zonayang sesuai untuk denitrifikasimung kin berubah pulaf18J.

Banyak variable seperti suhu,kadar air, oksigen, pH, konsentrasiN, C, dan S serta interaksi merekayang mempengaruhi lajudenitrifikasi[31]. Penelitian lain yangtelah menyelidiki variasi ruang dariproses denitrifikaai pada lohanmemang telah membuktikan bahwasiklus alamiah dari kadar air di tanahatau porositas udara pada tanahpermukaan adalah faktor utama yangmempengaruhi variabilitas[7J. Padastudi skala lanskap, karakteristiktanah seperti tekstur dan drainaseyang mempengaruhi proses

hidrologis tanah juga mempengaruhilaju denitrifikasil3 I.

70

z. Aplikasi Kotoran Hewan TernakSatu metode lain untuk

meningkatkan proses denitrifikasi ditanah adalah pengaplikasian kotoranhewan ternak baik yang padatanmaupun yang cairan. Pemakaianpada lahan juga mempunyai potensiuntuk: (i) mengurangi pemakaianpupuk anorganik, (ii) memperbaikikegemburan tanah melaluipembentukan bahan-bahan organicdi tanah, (iii) menyediakan recyclingnutrient melalui re-coupling produksihewan dan tanaman jika produksitanaman digunakan sebagaimakanan hewan di pertanian. Padaprakteknya, pemakaian kotoranhewan ternak pad a lahan pertaniansebaliknya juga dikaitkan dengan (i)degradasi kualitas air, (ii) polusiudara melalui emisi gas N, dan (iii)masalah-masalah lain seperti baudan potensi pergerakan organismepatogenik (10).

Laju denitrifikasi dengan kotoranhewan ternak yang berbedadiketahui tergantung pada waktu(musim) dari pemakaiannya dandipengaruhi oleh kadar air tanah.Juga ditemukan bahwa kotoranternak padatan menimbulkandenitrifikasi lebih lama daripadakotoran cair, sedangkan produksigas N kumulatif lebih besar denganpadat daripada cair, yang padaakhirnya akan memproduksi lebihbanyak gas N daripada denganpemakaian pUpUk[17J• Kotoran ternakcair biasanya langsung menstimulasiproses denitrifikasi dan produksi NzOyang cepat. sedangkan kotoranternak padat menyebabkan prosesyang lebih lambat tetapibcrl<clonjuton. Dari studi·gtudisebelumnya, produksi NzO yanglebih tinggi terdeteksi pada awalmusim jika ada ammonium danbahwa produksi N20 dipicu olehkeberadaan ammonium dan karbonsecara bersamaan(3]. Juga telahdibuktikan bahwa jumlah N yanghilang dari kotoran ternak sebagaiN20 mirip dengan studi-studisebelumnya untuk kotoran cair tetapisedikit lebih tinggi untuk kotoranternak padatl17J.

STRATEGI MANAJEMEN UNTUKMENGONTROLPOLUSINITRAT

Bila suatu keputusan diambil untukmengontrol suatu bahan pencemarlingkungan seperti nitrat, salah satu ataukombinasi dari ketiga pilihan teknis berikutbisa digunakan, yaitu:1. Bahan pencemar dapat dikurangi pada

sumbernya den gar) membuat ataumenggunakan lebih sedikit bahantersebut,

2. Praktek manajemen terbaik (bestmanagement practices) dapat digunakanpad a sistem industri dan alamiah untukmeminimalkan kebocoran dari bahanpencemar, atau untuk memaksimalkanefek pembersihan sendiri dari prosesalamiah, dan

3. Bahan pencemar dapat dikumpulkan dandiolah untuk mencegah pembuanganlangsung ke lingkung an

Sebagai tambahan terhadap pendekatanberorientasi teknis tersebut, pendekatan non­teknis lain juga patut dipertimbangkan dalambeberapa kasus khusus. Sebagai contoh, jikatujuan dari pengendalian pencemaran airadalah untuk mengurangi resiko terhadapkesehatan manusia, maka solusi yang palingefektik mung kin adalah dengan menyediakansumber air alternatif, atau dengan melakukanbeberapa program pemberian obatpencegahan, seperti yang diuraikan sebagaiberikut:

1. Reduksi dan Eliminasi SumberIrigasi yang terkontrol terhadap

buangan manusia dan hewanmerupakan solusi yang memuaskanterhadap problem pembuanganlimbah jika tanahnya cocok sertamenggunakan sistem yang didisaindan terkelola dengan baik. Satupertimbangan manajemen yangpenting adalah menjaga agar rasio C: N cukup tinggi untuk menyediakankarbon yang cukup bagi prosesdenitrifikasi. Disain, konstruksi danperawatan sistem pembuanganseptic tank yang baik dapatmenurunkan dan dalam beberapakasus bahkan menghilangkanseluruhnya nitrat yang terbuang keair tanah. Resirkulasi air limbahdomestik adalah salah satu alternatif

yang mahal tetapi layak pakai untukdaerah yang padat sekali sepertiperkotaan[6J•

71

Terdapat berbagai teknik untukmeminimalkan hilangnya nitrat daritanah pertanian, yaitu meliputipraktek manajemen pertanian yangefisien, penerapan teknologipertanian yang inovatif, peraturanlangsung atau tidak langsung untukpraktek pertanian serta perubahanmendasar pada pola penggunaanlahan. Beberapa teknik pengendaliannitrat pad a pertanian tersebutdiuraikan seperti pada bagian-bagianberikut.

a. Praktek Manajemen PilihanTerbaik

Praktek-praktek manajemenpilihan terbaik yang dapatdilakukan untuk mengendalikankelebihan nitrat di tanahpertanian meliputi konservasi air,penanaman tumbuhanpelindung, dan perbaikanmanajemen penggunaan pupuk.Dengan meningkatkan efisiensipenggunaan air, sangat mung kinuntuk bisa mengurangi sejumlahnitrat yang meninggalkan zonatanah. Pengurangan nitrat yanghilang pad a air tersebut dapatdicapai dengan menggunakansuatu pendekatan yang disebutdengan penjadwalan ilmiah(scientific scheduling). Sebuahkomputer yang dioperasikan olehseorang personel lapangan yangterlatih untuk menentukan jumlahdan waktu yang tepat bagi setiapirigasi untuk masing-masinglahan pertanian. Tujuan daripenjadwalan ini adalah untukmembuat kelembaban tanahsama tingginya dengan levelkapasitas lahaM. Pondc\mt;:m inibanyak diterapkan karenamenimbulkan beberapakeuntungan ekonomis dan ling­kungan, antara lain peningkatanpendapatan pertanian,pengurangan pemakaian air danpengurangan rembesan salinitasdan beban sedimen dalam arusbalik.

Pada umumnya, akumulasinitrat terjadi pad a sistempertanian bila input pupukmelebihi jumlah yang bisadikonsumsi tanaman dengan

efisien. Jika pemakaian pupukselalu pada level dosis - responyang efisien, maka hilangnyaniktrat dari lahan pertanian yangdipupuk itu dapat diminimalkan.Pemakaian kotoran ternak yanglebih efektif juga akan bisamengurangi kebutuhan pupukanorganik. Akan tetapisebaliknya, jumlah N yangtersedia dalam kotoran ternakdan laju pelepasannya jauh lebihrendah daripada yang tersediapada pupuk anorganik.Pengambilan dan penerapankotoran ternak juga mahal danmempunyai nilai ekonomisrendah.

b. Praktek Manajemen Saru danInovatif

Banyak teknik baru telahdiajukan proposalr.ya untukmeningkatkan efisiensi daripemakaian pupuk ataukemampuan tanah mengikat Nanorganik. Teknik-teknik tersebutmeliputi pemakaian pupuk yanglepasnya lamban, supplemenkarbon, penghambat urease dannitrifikasi, dan teknik untukmeminimisasi perembesan daritanah bertekstur kasar. Pupuk Nyang larutnya lamban juga telahdikembangkan, seperti formulasiorganic (misalnya pupuk ureapengganti) dan preparasianorganik (misalnya pupuk pelletberselubung plastik). Pemberiansejumlah besar karbon organicke dalam tanah dapatmeminimalkan perembesan nitritresidu dengan imobilisasi NonorganiK ke dalDm biomasamikroflora tanah. Ada jugapenelitian tentang bahan kimiayang bisa merusak laju hidrolisispupuk urea dan laju nitrifikasidari ammonia menjadi nitrat.Beberapa teknik yang telah diujisecara eksperimen untukmengurangi infiltrasi air dan/atauperembesan adalah denganmenggunakan plastik atau bahanorganic juga silicon yang tahanair.

72

c. Regulasi terhadap PraktekPertanian

Salah satu pilihan pengen­dalian yang sedang diteliti danmasih menjadi perdebatan publikadalah pembatasan terhadappraktek-praktek pertanian.Praktek-praktek pertanian dapatdiregulasi oleh berbagaimekanisme, termasuk aturanpembatasan, penentuan zonapenggunaan lahan, pajak tanahpertanian, penjualan hak untukmenggunakan pupuk dan air,atau pengendalian kecepatanpenyimpanan stok hasil per­tanian tertentu, dan mensubsidipetani terhadap hilangnyaproduksi akibat praktek-praktekpembatasan tersebut. Banyaknegara-negara Eropa telahmengadopsi kebijakan penjaga­an lahan pertanian berdasarkansuatu prinsip bahwa pemisahandari satu sumber polusi yangpotensial dari persediaan airtanah untuk publik sebaiknyadidasarkan pad a waktuperjalanan di antara kedua titiktersebut.

Bahan pencemar kimiaseperti nitrat diatur dengansebuah regulasi yang mengaturtentang pengolahan limbahdomestik, serta mencegahpertanian intensif di semuasumber air tanah. Akan tetapi,regulasi langsung terhadappraktek-praktek pertanian inimempunyai sebuah kelemahanbesar, yaitu akan tidak sesuaidengan kondisi local. Sebagaicontoh, seperti yang terjadi dinogara bagian Illinoic, AmorikaSerikat, daerah yang berbeda dinegara bagian itu dapatmencapai kualitas air yangdiharapkan dengan pembatasanpenggunaan pupuk yangtingkatnya berbeda-beda sesuaidengan kondisi daerahnya[1].Jadi dengan demikian,pembatasan yang diberlakukansecara nasional tidak akan

mengakibatkan dampak yangsama pada masyarakat petanilokal.

penyakitinsiden

yang

d. Perubahan Fundamental diBidang Pertanian

Selain perbaikan praktek­praktek manajemen danpendekatan regulasi yang telahdibahas tersebut, ada beberapaperubahan mendasar pada polaproduksi pertanian yangdiperkirak~n dapat mengurangipolusi lingkungan oleh nitrat:Antara lain yaitu adanyakemungkinan bahwa informasigenetika untuk sintesis dankontrol terhadap enzimnitrogenase dapat ditransfer darispesies tanaman yang bisamemfiksasi nitrogen atmosfer ketanaman yang tidak bisa. Satupendekatan lainnya yang tengahdipelajari adalah penggunaanbakteri alami yang bisamemfiksasi nitrogen di dalamakar rhizosphere. Pertanianyang mengkombinasikanproduksi tanaman pertaniandengan hewan ternaknya, sertamengembalikan kotoran hewanternak terse but ke tanahpertanian juga lebih ramahlingkungan daripada pertanianyang hanya memproduksitanaman atau hewan ternaksaja.

2. Persediaan Air AlternatifKarena biaya pengolahan air

cukup mahal, masyarakat wilayahkecil atau rumah tangga mungkinlebih memilih memakai persediaanair alternatif. Sumber air alternatiftersebut dapat berupa airpermukaan, pengeboran sumurd;:alam, pGlngolahan al<hir air yangmasih mengandung nitrat rendah,atau menggunakan air botol. Padapokoknya penggunaan persediaanair alternatif tersebut tergantungterutama kepada ketersediaan darisumber air alternatif.

Instalasi pengolahan airpemerintah daerah, atau suatubadan yang bertanggungjawab untukmenyediakan air bersih bagimasyarakat mungkin dapatmenyediakan air botolan yang bebasnitrat kepada keluarga-keluarga yangmempunyai bayi dan orang dewasa

73

yang rentan terhadap bahayakeracunan nitrat. Selain itu, pihakyang berwenang diharapkan dapatmenyelenggarakan suatu programpendidikan kesehatan yang meliputi:a. Pendidikan publik, melalui

media, tentang penyebab danperlakuan terhadap penderitapenyakit yang berhubungandengan nitrat,

b. Peringatan secara teraturmengenai konsentrasi nitrat didalam air minum, dan

c. Sistem pemantauanuntuk menentukanterjadinya penyakitberhubungan dengan nitrat.

3. Pemberian Obat PencegahanBila kontrol yang efektif terhadap

pemaparan terhadap penyakitkarena keracunan nitrat tidakmemungkinan, prophyfaxis,diagnosis dan perlakuan dapatmengendalikan penyakit akut sepertimethemoglobinemia pada hewanternak dan manusia, dan mungkinbisa memberikan pertahananterhadap resiko jangka panjang(karsinogenik). Sebagai contoh,asam askorbat (vitamin C) diketahuiefektif mengurangimethemoglobinemia di dalam darahdan mungkin bisa menghambatreaksi nitrosasi di dalam perut'1]Kemungkinan penambahan a5amaskorbat ke dalam daging obat(tinggi nitritnya) telah dipelajari olehBadan Makanan dan Obat AmerikaSerikat (United States Food andDrug Administration). Ada jugakemungkinan penambahan askorbatlongsung ka dalam per~adiaan air,

KESIMPULAN

Adalah suatu hal yang sangat pentingbahwa kita harus meneruskan usaha-usahauntuk menjaga agar senyawa-senyawanitrogen tetap berada di tempat yangmembutuhkannya, yaitu di tanah dan bukandi tempat-tempat lain (seperti di badan-badanair, rawa-rawa, danau, atau di dalam laut).Kemajuan yang menggembirakan dalampenelitian tentang nitrifikasi dan denitrifikasitelah didapatkan. Namun pekerjaan lebihlanjut masih diperlukan, dan masih adalah

harapan untuk membuat level nitrat di dalamair minum dan pembuangan ammonia, nitratatau gas nitrogen ke lingkungan di bawahkendali.

Untuk memenuhi permintaan terhadappenghilangan berbagai komponen air minumdan air limbah dari berbagai sumber yangberbeda, sistem pengolahan harus terusditingkatkan kompleksitasnya .. Misalnya, jikapermintaan penghilangan fosfat dan sulfatditambahkan ke dalam persyaratan eliminasikarbon dan nitrogen, kreativitas yang tinggiakan diperlukan untuk mendisain reactoratau kombinasi reactor yang praktis, efisiendan efektif biayanya. Ini akan membutuhkanke~asama yang erat antara ahli mikrobiologidan ahli teknik bioproses, dengan semangatbioteknologi yang sebenarnya, bukan hanyadalam bentuk pembangunan reactor.Untunglah, seperti yang diuraikan padabagian tulisan ini sebelumnya, sejumlahkemajuan di bidang itu telah dibuat danprinsip-prinsip baru di bidang mikrobiologidan bioteknologi sebaiknya dapat membantudalam penyediaan inovasi yang sang atdiperlukan untuk menghilangkan kelebihannitrogen dari lingkungan kita.

Akhirnya, pengelolaan atau manajementerhadap konsentrasi nitrogen di dalamlingkungan air dan tanah tinggal menjadisuatu pertanyaan secara tepat skalapenyelidikan dan interpretasi masing-masingpengambil kebijakan. Hampir semuakeputusan manajemen perlu diambil padaskala lapangan yang memerlukan suatupendekatan terpadu dan interpretasi yangakurat dan mudah dimengerti terhadapmekanisme hidrologis dan proses-proses ditanah yang melibatkan nitrogen.

DAFTAR PUSTAKA1. ASKEW, C. C. Nitrate in Groundwater­

A Review of the Issue wilh Emphasis onthe New Zealand Situation. UnpublishedMaster Thesis. University of Canterburyand Lincoln College, Lincoln, NewZealand, 1985.

2. BARRACLOUGH, D., E. L. GREENS,and J. M. MAGGS.: "Fate of fertilizer

nitrogen applied to grassland, II.Nitrogen-15 leaching results". Journal ofSoil Science, 35:191-199.1984.

74

3. BERGSTROM, D. W., M. TENUTA, ANDE. G. BEAUCHAMP. :"Increase innitrous oxide production in soil inducedby ammonium and organic carbon".Biology and Fertility of Soils. 18: 1 - 6.1994.

4. BITTON, G., Wastewater Microbiology(2nd ed.). Wiley - Liss, Inc., New York.1999

5.. BOUCHARD, D. C., M. K. WILLIAMSand R. Y. SURAMPALI.:"Nitratecontamination of groundwater: Sourcesand potential health effects". Journal ofAmerican Water Works Association, 84(9): 85 - 90. 1992.

6. BURDEN, R. J.:"Nitrate contamination ofNew Zealand aquifers: A Review". NewZealand Journal of Science, 25: 205 ­220. 1982.

7. BURTON, D. L., and E. G.BEAUCHAMP.:"Denitrification raterelationships with soil parameters in thefield". Communications in So/l Scienceand Plant Analysis, 16: 539 - 549.1985.

8. DE HAAN, S.:"Nitrogen in drainagewater from containers with soils treatedwith different types of sewage sludge ormunicipal waste compost, includingsubstrates consisting only of theseproducts", p. 128-141. In A. Dam Kofoed,et al. (Eds.), Efficient Land Use of Sludgeand Manure. Elsevier, London. 1986.

9. DORCSH, M. M., et al. :"Congenitalmalformations and maternal drinkingwater supply in rural South Australia: Acase-control study". American Journal ofEpidemiology, 119: 473 - 486. 1984.

10. EDWARDS, D. R., et al. :"Quality ofrunoff from four northwest Arkansaspasture fields treated with organic andinorganic fertilizer". Trans ASAE, 39:1689-1696.1996.

11. FROMENT, M. A., A. G. CHALMERS,and K. A. SMITH. :"Nitrate leaching fromautumn and winter application of animalmanures to grassland", p. 153-156. InJ.R. Archer and others (Eds.), Nitrateand Farming System. Association ofApplied Biologist, Warwick. 1992.

12. GREEN, M., and G. SHELEF.:"Treatment of nitrate-contaminatedgroundwater for drinking purposes".p.587 - 606. In U. Zoller (Ed.),Groundwater Contamination and Gontrol.Marcel Dekker, Inc. New York. 1994.

13. HUNIK, J. H., and J. TRAMPER.:"Abrasion of x-carrageenan gel beads inbioreactors".p.487 - 490. In H.Verachtert and W. Verstraete (Eds.).Proceeding of the InternationalSymposium on EnvironmentalBiotechnology, vol. II. The Royal FlemishSociety of Engineers. 1991.

14. JANSEN, J. C., P. t;iARREMOES, andM. HENZE. :"Treatments plants fordenitrification", p. 229 - 272. In M.Henze, et al. (Eds.),WastewaterTtreatment Biological andChemical Processes. (2nd ed.). Springer- Verlag, Berlin. 1997.

15. KOCH, G., and H. SIEGRIST.:"Denitrification with methanol in tertiaryfiltration". Water Research, 31: 3029 ­3038. 1998.

16. KUAI, L., and W. VERSTRAETE.:"Ammonium removal by the oxygen­limited autotrophic nitrification­denitrification system". Applied andEnvironmental Microbiology, 64: 4500 ­4506. 1998.

17. LORO, P. J., D. W. BERGSTROM, andE. G. BEAUCHAMP. :"Intensity andduration of denitrification followingapplication of manure and fertilizer tosoil". Journal of Environmental Quality,26: 706 -713.1997.

18. MONNET, G. T., R. B. RENEAU, Jr.,and C. HAGEDORN. :"Effects of

domestic wastewater spray irrigation ondenitrification rates". Journal ofEnvironmental Quality, 24: 940 - 946.1995.

19. MULDER, A" et al. :"Anaerobicammonium oxidation discovered in adenitrifying fluidized - bed reactor".FEMS Microbiological Ecology, 16: 177 ­184. 1995.

20. PAYNE, W. J. Denitrification. John Wiley& Sons, New York, 1981.

21. ROBERTSON, L. A., and J. G.KUENEN. :"Nitrogen removal from waterand waste", p. 227 - 267. In J. C. Fry, etal. (Eds.), Microbial Control of Pollution.Cambridge University Press, UK. 1992.

22. SCHROEDER E. D. :"Denitrification inwastewater management", p. 105 - 125.In C. C. Delwiche (Ed.), Denitrification,nitrification, and atmospheric nitrousoxide. John Wiley & Sons, Inc., NewYork. 1981.

75

23. SEXSTONE, A. J., T. B. PARKIN, and J.M. TIEDJE. :"Temporal response of soildenitrification rates to rainfall andirrigation". Soil Science Society ofAmerica Journal, 49: 99 - 103. 1985.

24. SHERWOOD, M. :"Nitrate leachingfollowing application of slurry and urine tofield plots", p. 150-157. In. A. DamKofoed, et a/. (Eds.), Efficient Land Useof Sludge and Manure. Elsevier, London.1986.

25. SMITH, S. R., M. TIBBETT, and T. D.EVANS. :"Nitrate accumulation potentialof sewage sludge applied to soil", p. 157­161. In J. R. Archer et a/. (Eds.), Nitrateand Farming Systems. Association ofApplied Biologist, Warwick. 1992.

26. STEENVOORDEN, J. H. A. M.:"Agricultural practices to reduce nitrogenlosses via leaching and surface runoff',p. 72-84. In J. C. Germon (Ed.),Management Systems to Reduce Impactof Nitrates. Elsevier, London. 1989.

27. STEENVOORDEN, J. H. A. M., H.FONCK, and H. P. OOSTEROM.:"Losses of nitrogen from intensivegrassland systems by leaching andsurface runoff', p. 85-97. In H. G. Vander Meer et al. (Eds.), Nitrogen Fluxes inIntensive Grassland Systems. MartinusNijhoff, Dordrecht. 1986.

28. STEVENSON, F. J. & M. A. COLE.Cycles of Soil : Carbon, Nitrogen,Phosphorus, Sulfure, Micronutrients (2nd

Ed.). New York: John Wiley & Sons.1999.

29. STOUTHAMER, A. H. :"Bioenergeticstudies on Paracoccus denitrificans".Trends of Biochemical Science, 5: 164­166. 1980.

30. STROUS, M. E. VAN GERVEN, J. G.KUENEN, and M. S. M. JETTEN.:"Effects of aerobic and microaerobicconditions of ;anaembic ammonium ­oxidizing (Anammox) sludge". Appliedand Environmental Microbiology, 63:2446 - 2448. 1997.

31. TIEDJE, J. M. :"Ecology of denitrificationand dissimilatory nitrate reduction toammonium", p. 174-244. In A. J. B.Zehnder (Ed.), Biology of AnaerobicMicroorganisms. John Wiley & Sons,New York. 1988.

32. U.S. Environmental ProtectionAgency. Land Treatment of municipalwastewater. Design Manual. USEPARep. 625/1-81-013. USEPA, Cincinnati,OH.1981.

33. VAN KESSEL, C., D. J. PENNOCK, andR. E. FARREL. :"Seasonal variations indenitrification and nitrous oxide evolutionat the landscape scale". Soil ScienceSociety of America Journal, 57: 988 ­995. 1993.

34. VAN RIJN, J., Y. TAL, and Y. BARAK.:"Influence of volatile fatty acids on nitriteaccumulation by a Pseudornonas stutzeristrain isolated from a denitrifying fluidized

bed reactor". Applied andEnvironmental Microbiology, 62: 2615 ­2620. 1996.

76

35. WEIER, K. L., et at. :"Potential forbioremediation of high nitrate irrigationwater via denitrification". Journal of

Environmental Quality, 23: 105 - 110.1994.

36. WHITEHEAD, D. C. Grassland Nitrogen.CAB International, UK. 1995.

37. World Health Organization. Nitrates,Nitrites, and N-nitroso Compounds.

. Geneva. 1978.38. World Health Organization. Guidelines

for Drinking Water Quality. Vol. 1,Geneva. 1984.

39. World Health Organization. Guidelinesfor Drinking Water Quality. Vol. 2Geneva. 1993.