12/12/2010

1

Chapter 4 Chapter 4 Algae and Vascular Plant TestM. A. Lewis

Introduction- Ekosistem perairan :

a) Estuarib) Freshwaterc) Marine

- Algae terdiri atas Plankton and Periphyton primary producer, produce g p y p y p , poxygen

- Tanaman berpembuluh/Makrofita fotosintesa, biomassa, shelter for aquatic life and wildlife, erosion control

- Sifat terhadap faktor fisika, kimia, biologi :a) Mempengaruhi intensitas cahaya, pH, temperatur, DO, hardnessb) Mobilize metal from sediment, able to biodegrade some potential toxicant

(i.e. pesticide) and remove contaminants from waterc) Memiliki siklus musiman (dipengaruhi faktor biotik dan abiotik)

i dik tindikator pencemaran- Bioindikator

a) Melosira islandica, Cyclotella ocellata (indikator clean water)b) Microcytis aeruginosa, Aphanizomenon flos-aquae (indikator air tercemar)

12/12/2010

2

Tipe tanaman air

Gambar kasus blooming algae

Sumber: http://www.whoi.edu/oceanus/viewImage.do?id=5493&aid=2483

12/12/2010

3

Penggunaan data fitotoksisitas dalam regulasi kriteria kualitas air di USA :

a. Clean water actb. Comprehensive Environmental Response, Compensation and Liability

Actd l d dc. Federal Food, Drug and Cosmetic Act

d. Federal Insecticide, Fungicide and Rodenticide Acte. Marine Protection, Research and Sanctuaries Actf. Resource Conservation and Recovery Actg. Toxic Substance Control Act

Data Fitotoksisitas

Perdebatan tingkatsensisitivitas terhadapspesies uji(invertebrate and fish vsalgae and vascular plants)

12/12/2010

4

Test Method : Algae- Sejarah

- Mulai digunakan awal 1910 sebagai tes toksisitasterhadap efektivitas algasida

h di d k i i l l l- Tahun 1960 disusun metode tes toksisitas alga - AlgalAssay Procedure Bottle Test (AAP)

- Tahun 1970 US-EPA menyusun metode untuk marinealgae test method yang bertujuan untuk mengetahui :

1. to determine the limiting algae nutrients2. Algae growth potential3. Algae productivity of natural waterg p y

- Modifikasi AAP method (Miller et.al. 1978)

Description Static Test

- Meliputi Chronic Test (paparan 3 – 4 hari) - Static test digunakan untuk memonitor efek dari toksikan

terhadap pertumbuhan populasi alga secara eksponensialsetelah 72 – 96 jam

Freshwater

setelah 72 96 jam- 1 kontrol dan 5 perlakuan, triplicate dengan oscillatory shaker

(100 oscillation per minute)- Kontrol faktor fisika : temperatur, cahaya, pH- Biomassa dihitung dalam perioda waktu tertentu untuk

mengetahui pertumbuhan alga

Marine Algae

- Kontrol faktor fisika : temperatur, cahaya, pH, salinitas- Penggunaan marine makro alge dibedakan antara male dan

female plants

12/12/2010

5

12/12/2010

6

Test and Culture Media- Freshwater growth medium micronutrien, makronutrien,

distilled water- pH 7.5 – 8.5

di di ili i (fil i l )- Medium disterilisasi (filtrasi 0.22 um atau autoclave)- Marine algal growth media natural or synthetic seawater

(salts, vitamin, trace metals)

Inoculum- Prinsip : to reduce the possibility of a lag phase and to

increase the likelihood of achieving log growth during 3 – daysg g g g ytest

- Recommended initial Densities : 1 x 104 – 2 x 104 cells/mL

Temperatur , cahaya dan pH- Temperatur : 20 – 25 oC- Light intensity : 80 – 120 uE m-2 s-1

- For marine algae species : 14 h light and 10-h darkFor marine algae species : 14 h light and 10-h dark periode

- pH : tergantung test substance

Duration- Laboratory test : kurang dari 1 hari – 3 minggu (umunya 3-4

h i)hari)- Test < 4 hari untuk melihat reduksi konsentrasi senyawa

toksik meliputi efek adsorpsi dan biodegradation- Test > 4 hari untuk melihat efek toksik terhadap degradasi

produk, stimulatory effects and algistatic concentrations

12/12/2010

7

Test Species- Distribusi dialam luas- Sensitive terhadap

toksikan- Mudah dikultur dan

uji laboratoriumnya(blue algae anddiatom jarangdigunakan)

Effects Parameter and End PointsResponse terhadap toksikan terbagi atas :- Growth inhibition and stimulation (cell counts, dry

weight calculations)weight calculations)- Morphological and physiological changes (bentuk

sel, ukuran, warna, biomassa-klorofil a)

12/12/2010

8

Test Methods : Vascular Plants Duckweed-Ukuran kecil-Cepat pertumbuhannya-Strukturnya sederhanaStrukturnya sederhana

Spesies test :-Lemna minor -Lemna gibba-Spirodella oligorhiza-Lemna perpusilla

Metodologi:-Static-Static renewal-Flowthrough and several metodologies and culture technic

Tipical test :- Pencahayaan 1615 – 6700 lux (continuous)- Duckweed memiliki 2-4 daun (fronds)- 12 – 16 daun ditempatkan dalam suatu chamber - Digunakan nutrient-enriched medium seperti algae,Digunakan nutrient enriched medium seperti algae,

Hoagland’s E medium, or saveral of its variations

Parameter pengamatan (EC50 or NOEC):- Perubahan number of fronds- Biomass- Root number- Plant number, - root length- chlorophyl

12/12/2010

9

Sensitivitas :- Duckweed tidak lebih sensitive dari ikan terhadap

Chromium (VI), solid waste leachates, coal ash tetapi lebih sensitive terhadap Cd, Cr, Pb, Ni, Se dibandingkan dengan ikandibandingkan dengan ikan

- L. minor lebih sensitive terhadap diquat, copper and kationik surfaktan

Rooter vascular plant- Jarang digunakan untuk uji toksisitas- Ukuran besar, pertumbuhan lambat, kultivasi sulit- Sesuai untuk tes toksisitas pada sedimen- Belum ada standar baku

Hal-hal yang perlu diperhatikan :- Teknik kultivasi- Test chamber size- Test species- N b f li t- Number of replicate- Light intensity

12/12/2010

10

Seed Germination and Seedling Growth Toxicity Test

Beberapa tanaman air yang digunakan :-Millet (Echinochloa crusgalli), Padi (Oryza sativa), watercress (Zizania aquatica), marine cordgrass

Standard methods :- 10 – 15 biji diberi paparan toksikan selama 4 – 5 hari dalamsuatu cawan kulture yang terdapat kertas saring berisi larutantoksikan.- Efek diamati terhadap perkecambahan, pertumbuhan akar, biomass

BIOCONCENTRATION* Dipengaruhi oleh faktor :- pH- Temperatur- Tipe kontaminanTipe kontaminan- konsentrasi- Tipe jaringan- Umur jaringan- Spesies uji

•Lebih banyak digunakan untuk studi pencemaran logam dan herbisida•Di k b i bi di i tl d id i t•Digunakan sebagai bioremediasi wetlands acid mine waste, industrial effluents, etc

12/12/2010

11

MULTISPECIES TEST METHODSDigunakan untuk melihat dinamika populasi dalam komunitas(fitoplankton and periphyton)

b h d lLaboratory Mehodology :- Microcosms – model ecosystem- Terdiri atas beberapa biota dengan spesies yang berbeda

Field Methodologies :- Kolam buatan- Badan perairan alamiBadan perairan alami

Collection and Analysis

Analisis kualitatif dan kuantitatif denganmenggunakan mikroscopemenggunakan mikroscope

- Penghitungan jumlah spesies menggunakancounting chamber (Hemocytometer, Sedgwick-Rafter, etc)

12/12/2010

12