MIKROBIOLOGI TANAH,AIR DAN UDARA PERTEMUAN 9 INHERNI MARTI ABNA, S.SI, M.SI PRODI KESEHATAN MASYARAKAT FAKULTAS ILMU KESEHATAN

Mikrobiologi Tanah, Air, dan Udara Oleh: Inherni Marti Abna, S.Si,M.Si

Mikrobiologi Tanah Komposisi Tanah : Partikel mineral (dari pengikisanbatu) dan materi Organik (dari sisa tanaman, binatang, dan m.o). Mineral dan partikel organik bercampur dalam tanah, membentuk berbagai variasi agregate tanah.

HORISON O: Lapisan dari materi tanaman Yang tidak terdekomposisi. HORISON A: Permukaan tanah (kaya akan materi Organik, warna gelap, tanah an dibajak Dalam pertanian; tanaman dan m.o Tumbuh di horison ini; aktivitas m.o Sangat tinggi). HORISON B Sub tanah : mineral, humus, dsb, cairan tanah dari permukaan tanah terakumulasi di Horison ini; sedikit materi organik, dan Aktivitas mikrobial lebih rendah. HORISON C: Dasar tanah terisri dari tumpukan tanah, Aktivitas m.o sangat rendah.

Mikroorganisme tanah akan berada dalam atmosfir tanah dan di dalam fase berair (mis. cairan tanah) di dalam pori yang berada diantara partikel atau aggregat. Udara dan air = limiting factor Tanah merupakan kumpulan yang solid (mineral dan konp. Organik), likuid, dan gas. Mikroorganisme umumnya sebagai mikro koloni dalam partikel tanah. Mikroorganisme tanah tsb dapat menghindar dari aktivitas predator dengan cara berlindung di pori tanah yang kecil.

Tanah merupakan habitat favorit untuk pertumbuhan mikroba seperti bacteria, fungi, algae, viruses dan protozoa. Microorganisme akan didapatkan dalam populasi yang besar di dalam tanah – biasanya ~ 1. 106 – 10. 106jt sel/gram tanah. Bacteria dan fungi bersifat dominan. Kandungan nutrien di tanah sebagai pembatas untuk pertumbuhan mikroba di tanah.

Hampir di setiap transformasi kimiawi berlangsung di tanah termasuk kontribusi aktif dari m.o tanah. Peranan aktif dalam tanah yang fertil sebagai hasil dari keterlibatan mikroba tanah dalam siklus nutrien seperti siklus karbon dan nitrogen, yang diperlukan untuk pertumbuhan tanah. M.o tanah bertanggungjawab untuk dekomposisi materi organik yang masuk ke tanah dan selanjutnya masuk dalam siklus nutrien di tanah. M.o tertentu seperti mycorrhizal fungi dapat meningkatkan keberadaan nutrien (seperti fosfor) untuk kebutuhan pertumbuhan tanaman.

CO2 fixation by photoautotrophs and chemoautotrophs. 2. Methanogenesis from inorganic (CO2+H2) or organic matter, involves various archaea methanogens (Methanobacterium, others). Global CH4 production ~1011 kg / yr (~85% biogenic)

Mikroorganisme dalam Siklus C: Dekomposisi anaerobik dari subatansi organik ke CO2 dan CH4 melibatkan beberapa reaksi yang berbeda dan berbagai spesies m.o. (disebut juga Interspesies Transfer Hidrogen; di dalam usus, sistem pencernaan, sedimen, atau tanah). a. Polimer kompleks →monomer-monomer b. Sub unit monomerik → organic acids c. Fermentations→ acetate, CO2, and H2 d. Methanogens mengahsilkan methane (CH4)

Mikroorganisme dalam Siklus C: Carbon fixer Photoautotrophs - Anaerobic – Chromatium (purple, sulfur bacteria) - Aerobic – cyanobacteria Chemoautotrophs - anaerobic - Methanotrophs: Methylomonas - Sulfur oxidizer: Thiobacillus

1. Nitrogen fixation 2. NH3 assimilation 3. Ammonification 4. Nitrosification 5. Nitrification 6. Nitrate assimilation 7. Dissimilatory nitrate reduction 8. Denitrification

Siklus Nitrogen 1. Fiksasi Nitrogen : N2 → NH3 (aerobic) - free-living: Azotobacter, cyanobacteria; - symbiotic: Rhizobium, Frankia - (anaerobic): Clostridium perfringens, purple & green sulfur phototrophs. 2. NH3 assimilation (aerobik & anaerobik) 3. Ammonification (organik N→ NH3)

Siklus Nitrogen (lanjutan) 4.Nitrosifikasi (aerobik), Nitrosomonas 5. Nitrifikasi (aerobik), Nitrobacter 6. Nitrat assimilasi (NO3-→ NH3 → amino acids) 7. Dissimilatory reduksi nitrate (NO3-→ NO2-) 8. Denitrifikasi (NO3- → N2) Bacillus, Pseudomonas

Siklus S

Siklus Biogeokimia Sulfur 1. Oksidasi Sulfur (S→ SO3-2→ SO4-2): (aerobic) banyak jenis chemolithotrophs; (anaerobic) purple & green photoautotrophs 2. Assimilatory sulfate reduction (SO4-2→ organik S) 3. Desulfurilasi (organic S decomposition → H2S) 4. H2S oxidation (H2S → S°) - Aerobic: Thiobacillus, Beggiotoa (chemolithotrophs). - Anaerobic: Chlorobium, Chromatium

Siklus Biogeokimia Sulfur 5. Dissimilatory sulfate and Reduksi sulfite SO4-2 or SO3-2 → H2S: (Jenis Desulfovibrio) 6. Elemental Reduksi sulfur (S°→ H2S) Desulfuromonas, thermophilic archaea, cyanobacteria di sedimen berkadar garam tinggi

Mikroorganisme Tanah dan Kepentingannya Jenis m.o tanah lainnya dapat meningkatkan jumlah nutrien yang ada dalam tanah. M.o yang mampu meningkatkan kesuburan tanah dan kontribusi pertumbuhan tanaman disebut : biofertilizer. Beberapa jenis m.o tanah telah diteliti mempunyai kemampuan menghasilkan senyawa (mis: vitamin dan hormon tanaman) yang dapat meningkatkan kualiatas tanaman dan membantu meningkatkan hasil budidaya tanaman. M.o ( disebut 'phytostimulators') saat ini sedang dipelajari untuk kemungkinan penggunaan sebagai mikroba untuk meningkatkan budidaya tanaman.

Mikroorganisme Tanah dan Kepentingannya Beberapa m.o tanah adalah patogenik terhadap tanaman. Sebagain besar sering ditemukan di dalam tanah dan beberapa dapat menginfeksi tanaman melalui akarnya.

Mikroba Utama Tanah Bacteria: - Jumlah melimpah(109 sel/g tanah) tetapi banyak yang tidak dapat dikultur. - Ada kelompok bakteria khusus yang berperan dalam siklus biogeokimia. - Ekstra Polimer yang dihasilkan dapat membantu penikatan partikel tanah menjadi agregat. - Beberapa bakteri dapat bermanfaat atau bersifat pathogen terhadap tanaman. - Bersama dengan Fungi, lebih berperan sebagai dekomposer materi organik.

Microbial number and biomass in cultivated field soil（15 cm） Microbes Numbers / g Biomass (g / m3） Bacteria 108 160 Fungi 105 200 Actinomycetes 105 - 106 Algae 104 - 105 32 Protozoa 104 38

Main types of soil microorganisms Agrobacterium Alcaligenes Arthrobacter Bacillus Caulobacter Cellulomonas Clostridium Corynebacterium Flavobacterium Micrococcus Mycobacterium Pseudomonas Staphylcoccus

Group Utama dari Bacteria Rhizobium sp. Actinomycetes sp. Bacillus sp Pseudomonas aeroginosa

Group Utama dari Mikroba Tanah Fungi: - Komponen utama dari of biomassa m.o di tanah. - Pelaku utama dalam dekomposisi materi organik. - Pertumbuhan hyphal membantu ikatan helps partikel tanah menjadi bentuk aggregat yang stabil. - Beberapa bersimbiosa dengan akar tanaman: umumnya bersifat pathogen pada tanaman. - Symbiontant yang menguntungkan dapat meningkatkan nutrient dan mengurangi timbulnya penyakit.

Group Utama dari Mikroba Tanah Protozoa: - Predators utama bakteri tanah. - Aktivitas makannya dapat mempercepat dekomposisi materi organik di tanah. - Sangat melimpah di permukaan tanah dari saluran drainase. - Ada + 250 species berbeda di tanah.

Mikrobiologi Air dan Limbah Air yang dikonsumsi sehari-hari tidak lepas dari hadirnya mikroba Air yang mengandung mikroba sebenarnya aman diminum tergantung jenis mikroba apa yang ada didalamnya Mikroorganisme dalam air dapat diketahui keberadaannya melalui bakteri-bakteri yang menjadi indicator keberadaannya. Indikator yang umum diketahui adalah Escherichia coli yang diklasifikasikan sebagai bakteri Coliform. Coliform  grup bakteri  indikator adanya polusi kotoran dan kondisi sanitasi yang tidak baik terhadap air, minuman, atau produksi yang dapat dikonsumsi  jika ada maka kemungkinan adanya mikroorganisme yang bersifat enteropatogenik dan toksigenik yang berbahaya cukup besar

Uji Penduga Uji Penguat Uji Pelengkap Coliform Merupakan bakteri aerob dan anaerob fakultatif Gram negative Tidak membentuk endospora Berbentuk batang atau basil Mempunyai kemampuan memfermentasi laktosa dengan menghasilkan asam dan gas pada suhu 35 - 370C selama 24-48 jam Membentuk koloni berwarna merah dan mengkilap logam dalam suhu 350C selama 24 jam pada media Endo agar yang mengandung laktosa. Dapat ditemukan di saluran pencernaan hewan, tanah, atau secara alami pada lingkungan. Uji Kualitatif Coliform Uji Penduga Uji Penguat Uji Pelengkap

Penyakit yang terbawa oleh air mencakup: - tifoid (typhoid), (Lanjutan) Penyakit yang terbawa oleh air mencakup: - tifoid (typhoid), - paratifoid, - disentri baksiler, - amebiasis, - kolera, - E. coli enterotoksogen dan - sejumlah penyakit parasit.

Pemurnian air minum meliputi - Pembuangan bahan yang melayang dengan flokulasi (penggumpalan) diteruskan dengan - Penyaringan melalui dasar berisi pasir dan - Klorinasi untuk mematikan patogen yang tertinggal.

Perlakuan Limbah Perlakuan limbah meliputi: - pengendapan sebagian besar benda padat yang disebut: endapan lumpur dan - fermentasi anaerobi bahan organik yang terdapat dalam endapan lumpur. Hasil keluaran dan endapan lumpur yang mengendap dioksidasi secara aerob dengan menggunakan proses endapan lumpur yang diaktifkan atau melalui saringan tuangan.

MIKROBIOLOGI AIR SUSU Air susu adalah medium yang sangat baik bagi pertumbuhan banyak jenis bakteri termasuk yang patogen. Air susu tidak mempunyai flora alam, tetapi bakteri-bakteri tertentu selalu ada dalam air susu mentah yang paling jernihpun.

Bakteri mungkin masuk ke dalam air susu (Lanjutan) Bakteri mungkin masuk ke dalam air susu dari berbagai sumber, di antaranya; - pekerja - sapi terinfeksi - susu sapi - kotoran dan - debu kandang dan - wadah air susu/perlengkapan lain-lain.

Sejumlah uji dilakukan untuk menentukan kualitas kebersihan air susu. (Lanjutan) Sejumlah uji dilakukan untuk menentukan kualitas kebersihan air susu. Hal ini memberikan informasi tentang: - kondisi pengumpulan - penanganan - pasteurisai dan - pendinginannya.

Jasad penyebab penyakit yang mungkin (Lanjutan) Jasad penyebab penyakit yang mungkin memasuki air susu dari sapi yang terinfeksi kuman: - Mycobacterium bovin - Brucella - Streptococcus - Clostridium brunettii dan - Virus kaki dan mulut (foot-mouth)

Jasad penyebab yang berasal dari manusia (Lanjutan) Jasad penyebab yang berasal dari manusia masuk ke dalam air susu adalah: - Salmonella  tifoid - Shigella  disentri - Corynobacterium diphtheriae  difteri - Streptococcus  infeksi streptokokus - Mycobacterium TB  TBC, dan - Virus poliomyelitis  polio

Sterilisasi dan Ultra-Heat Dua bentuk prosedur pemanasan susu untuk menghancurkan bakteri, serta mencegahnya sebagai sumber atau tempat multiplikasi bakteria adalah: - Sterilisasi dengan pemanasan 105-115 C dalam kontainer - Pemanasan UHT (ultra-heat treated) adalah pemanasan sampai 135-150 C  kemudian dengan cara aseptic diisikan ke kontainer,

MIKROBIOLOGI UDARA Udara adalah campuran gas yang tidak khasat mata. Gas tidak dapat menghidupi flora mikroorganisme, namun demikian mikroorganisme dari berbagai sumber selalu ada di udara.

Mikroorganisme berasal dari manusia ditambah yang asal daerah: (Lanjutan) Mikroorganisme berasal dari manusia ditambah yang asal daerah: - sistem pernapasan - kulit - pakaian - bersin, batuk, - melalui aktivitas bicara - gerak Pengendalian mikroorganisme yang terbawa udara pada sumber asalnya belum efektif

Langkah-langkah pengendalian harus diarahkan pada langkah penyehatan (Lanjutan) Langkah-langkah pengendalian harus diarahkan pada langkah penyehatan lingkungan, di antaranya: - ventilasi - pengendalian debu dan - penyinaran sinar UV

Organisme dari udara tidak saja bertindak (Lanjutan) Organisme dari udara tidak saja bertindak sebagai penyebab penyakit tetapi mungkin juga penyebab pembusukan makanan di: - dalam rumah - industri farmasi - pabrik gula - pabrik pemrosesan makanan

METODE PENGENDALIAN PENYAKIT YANG DISEBARKAN MELALUI UDARA Metode Tempat Batasan penggunaan Sinar UV Ruang sesak  Daya tembus jelek arahkan ke atas merusak mata langit-langit Aliran udara Laboratorium  Mahal untuk pe- satu arah manasan/ penga- turan udara indus- tri ruang angkasa

Sirkulasi ulang Tempat aoa saja  Penyaring harus (Lanjutan) Metode Tempat Batasan penggunaan Sirkulasi ulang Tempat aoa saja  Penyaring harus udara tersaring sering diganti Pembakaran Ventilasi udara  Tidak praktis untuk yang di dalam- sekala besar nya ada organisme penginfeksi sedang dipindahkan dari cerobong ke luar

TERIMA KASIH