BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pencemaran Lingkungan
Pencemaran atau polusi adalah suatu kondisi yang telah berubah dari bentuk asal pada keadaan yang lebih buruk. Pergeseran bentuk tatanan dari
kondisi asal pada kondisi yang buruk ini dapat terjadi sebagai akibat masukan dari bahan-bahan pencemar atau polutan. Bahan polutan tersebut pada umumnya
mempunyai sifat racun toksik yang berbahaya bagi organisme hidup. Toksisitas atau daya racun dari polutan itulah yang kemudian menjadi pemicu terjadinya
pencemaran. Lingkungan dapat diartikan sebagai media atau suatu areal, tempat atau
wilayah yang didalamnya terdapat bermacam-macam bentuk aktivitas yang berasal dari ornamen-ornamen penyusunnya. Suatu lingkungan hidup dikatakan
tercemar apabila telah terjadi perubahan-perubahan dalam tatanan lingkungan itu sehingga tidak sama lagi dengan bentuk asalnya, sebagai akibat dari masuk atau
dimasukannya suatu zat atau benda asing ke dalam tatanan lingkungan itu. Jadi pencemaran lingkungan adalah terjadinya perubahan dalam suatu tatanan
lingkungan asli menjadi suatu tatanan baru yang lebih buruk dari tatanan aslinya. Suatu tatanan lingkungan hidup dapat tercemar atau menjadi rusak
disebabkan oleh banyak hal. Namun yang paling utama dari sekian banyak penyebab tercemarnya suatu tatanan lingkungan adalah limbah. Palar. H, 2004
7
2.2. Zeolit
Istilah zeolit berasal dari dua kata dalam bahasa Yunani, yaitu Zein yang berarti membuih dan Lithos yang berarti batu. Nama ini sesuai dengan sifat zeolit
yang akan membuih bila dipanaskan pada suhu 100
o
C Zeolit pertama kali ditemukan pada tahun 1756 oleh Axel Cronstedt
seorang ahli mineral dari Swedia. Jenis mineral yang ditemukan adalah stilbit. Menurut penelitian yang dilakukan Cronstedt, mineral ini akan mendidih apabila
dipanaskan, hal ini disebabkan oleh proses dehidrasi dari mineral tersebut. Pada tahun 1954 zeolit diklasifikasikan sebagai golongan mineral tersendiri yang saat
itu dikenal sebagai molecular sieve materials. Pada tahun 1984 profesor Joseph V. Smith ahli kristalografi Amerika
Serikat mendefinisikan zeolit sebagai mineral yang terdiri dari kristal aluminosilikat terhidrasi yang mengandung kation alkali atau alkali tanah dalam
kerangka tiga dimensi. Ion-ion logam tersebut dapat diganti oleh kation lain tanpa merusak struktur zeolit dan dapat menyerap air secara reversibel
Pada saat ini dikenal sekitar 40 jenis zeolit alam yang dipengaruhi oleh kondisi lingkungan seperti suhu, tekanan uap air dan komposisi tanah tempat
zeolit ditemukan, sehingga komposisi dari suatu zeolit tidak sama. Dari 40 jenis zeolit alam yang mempunyai nilai komersial hanya 12 jenis, diantaranya
klinoptilotit, modernit, kabasit dan eriotit Mumpton, 1978. Di Indonesia zeolit ditemukan pada tahun 1985 oleh Pusat Pengembangan Teknologi Mineral
PPTM Bandung dalam jumlah besar. Penyebaran zeolit tersebut pada beberapa pulau di Sumatera dan Jawa. Namun dari 46 lokasi, baru beberapa lokasi yang
8 ditambang secara intensif antara lain di Bayah, Banten, Cikalong, Tasikmalaya,
Nanggung dan Lampung Suryartono, 1986.
2.2.1. Struktur Zeolit
Zeolit merupakan mineral yang terdiri dari kristal aluminosilikat terhidrasi yang mengandung kation alkali atau alkali tanah dalam kerangka tiga dimensi.
Zeolit disusun oleh tatrahedral silika dan alumina yang saling berikatan melalui atom oksigen, struktur ruang yang berisi kation-kation dan molekul air yang
berfungsi sebagai kerangka zeolit memiliki muatan negatif. Secara umum rumus zeolit adalah :
M
xn
[AlO
2 x
SiO
2 y
] wH
2
O M
: Kation n
: Valensi kation M w
: Jumlah molekul air per unit sel X dan Y : Jumlah tetrahedral persatuan sel
Kerangka dasar struktur zeolit terdiri dari unit-unit tetrahedral AlO
4 -
dan SiO
4
yang saling berhubungan melalui atom O. Zeolit terdiri dari tiga komponen yaitu: kation yang dipertukarkan, kerangka aluminosilikat dan fase air Army,
2006. Ikatan ion Al-Si-O membentuk struktur kristal, sedangkan logam alkali merupakan sumber kation yang mudah dipertukarkan. Zeolit mempunyai struktur
berongga dan biasanya struktur rongga ini diisi oleh air dan kation yang bisa dipertukarkan dan memiliki pori dengan ukuran tertentu. Struktur tersebut
membuat zeolit banyak dimanfaatkan sebagai: penyaring molekuler molekuler sieves
, penukar ion, bahan penyerap dan katalis. Bentuk fisik mineral zeolit
9 berupa kristal yang berwarna putih, kehijaun dan sedikit agak kecoklatan.
Stabilitas zeolit terhadap panas dan radiasi sangat tinggi, hal ini disebabkan oleh susunan kimianya terdiri dari kristal hidrat dan alumina silikat.
Atom Si dan Al adalah pusat dari tiga dimensi tetrahedral. Seluruh sudut dikelilingi oleh empat atom oksigen. Secara rumus kimia ikatan antara atom Si
dan Al adalah tetrahedral. Senyawa AlO
4 -
tetrahedral dikelilingi oleh SiO
4
tetrahedral dan keduanya saling berikatan dengan oksigen secara kerangka struktur. Atom Al yang bermuatan negatif akan berikatan dengan empat oksigen
dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 2. Kerangka dasar aluminasilika pada zeolit
2.2.2. Sifat-Sifat Zeolit
a. Dehidrasi Merupakan pelepasan molekul air dari rongga permukaan zeolit. Sifat
dehidrasi ini sangat penting, karena tanpa melakukan dehidrasi zeolit sulit digunakan sebagai penyerap hilangnya molekul air dapat mempermudah interaksi
antara molekul yang diserap dengan sisi aktif zeolit. Winarko, 1997.
Si Al-
10 Sifat dehidrasi dari zeolit akan berpengaruh terhadap sifat adsorpsi. Zeolit
dapat melepaskan molekul air dari dalam rongga permukaan yang menyebabkan medan listrik meluas ke dalam rongga utama dan akan efektif terinteraksi dengan
molekul yang akan di adsorpsi. Jumlah molekul air sesuai dengan pori-pori ruang hampa yang akan terbentuk bila unit sel kristal zeolit tersebut dipanaskan.
b. Adsorpsi Adsorpsi merupakan peristiwa terakumulasinya atom atau molekul suatu
zat pada permukaan zat lain, karena ketidakseimbangan antara gaya kohesi partikel sefase dengan gaya adhesi partikel antar fase pada bidang batas suatu fase
dengan fase lainnya. Ketidakseimbangan ini berakibat senyawa tersebut teradsorpsi pada permukaan adsorben. Fase pengadsorpsi disebut adsorben,
sedangkan fase teradsorpsi disebut adsorbat. Secara umum jenis adsorpsi dibagi menjadi dua yaitu:
i. Fisisorpsi adsorpsi secara fisika
Adsorpsi ini terjadi karena adanya gaya Van Der Waals antara adsorben dengan adsorbat membentuk ikatan yang lemah dan lapisan dipermukaan
adsorben. ii.
Kemisorpsi adsorpsi secara kimia Adsorpsi ini merupakan interaksi antara molekul dengan valensi-valensi bebas
dan membentuk ikatan kimia antara molekul adsorbat dan permukaan adsorben. Kemisorpsi mempunyai selektifitas yang tinggi, yaitu molekul-
molekul tertentu yang dapat diserap oleh partikel zat padat. Adsorpsi secara kimia.
11 Menurut Sharma, 1986 dalam banyak kasus adsorpsi tidak hanya terjadi
secara fisika atau kimia saja. Tetapi peristiwa ini umumnya merupakan gabungan kedua jenis adsorpsi tersebut. Zat yang dapat digunakan sebagai adsorben harus
mempunyai struktur yang berpori atau berongga, atau struktural kimia senyawa padatan tersebut memiliki sisi aktif yang dapat berinteraksi dengan adsorbat
Yateman, 1994. Proses adsorpsi pada adsorben yang berongga terjadi karena terjebaknya molekul adsorbat dalam rongga mengalami penyaringan sedangkan
pada sisi aktifnya terjadi interaksi dengan molekul adsorbat. Zeolit dapat bertindak sebagai adsorben penukar kation, karena adanya
kation alkali dan alkali tanah yang dapat bergerak secara bebas dalam rongga yang dapat dipertukarkan dengan kation lain dengan jumlah yang sama. Dalam
keadaan normal ruang hampa dalam kristal zeolit terisi oleh molekul air bebas yang berada di sekitar kation. Bila kristal zeolit dipanaskan pada suhu 300-400
C, maka air tersebut akan keluar sehingga zeolit berfungsi sebagai penyerap gas atau
cairan. Selain mampu menyerap gas atau zat, zeolit juga mampu memisahkan molekul berdasarkan ukuran kepolarannya.
c. Penukar Ion
Rongga-rongga zeolit diisi oleh logam alkali dan alkali tanah yang merupakan sumber dari kation. Al sebagai pusat dari kerangka tiga dimensi akan
berkoordinasi dengan empat atom oksigen sehingga bermuatan negatif dan akan dinetralkan oleh kation-kation dalam kerangka zeolit. Kation-kation ini mampu
bergerak bebas sehingga pertukaran ion dapat terjadi. Pertukaran kation dapat
12 dipengaruhi oleh; jenis kation, ukuran kation dan muatan kation mempengaruhi
proses pertukaran kation. Mekanisme pertukaran ion dapat digunakan untuk penyisihan anion dan
kation. Sebagai media pertukaran ion pada dasarnya digunakan resin. Pertukaran ion pada dasarnya terjadi dalam suatu larutan yang mengandung anion, kation dan
molekul air yang mana salah satu atau sebagian ion akan terikat pada resin penukar ion. Molekul air dapat berada dalam mikropori bersama ion Anion dan
kation dengan muatan yang berlawanan dari resin sehingga terjadi keseimbangan muatan untuk mencapai keadaan netral. Salah satu resin penukar ion yang
digunakan adalah zeolit. Hal ini disebabkan karena zeolit mempunyai komposisi kimia dan struktur yang unik. Perbedaan zeolit dengan tanah lempung dapat
ditunjukkan oleh tabel berikut Las, T. 1989.
Tabel 1. Perbedaan Zeolit dengan Resin lain No Sifat
Lempung Zeolit
1 Struktur
Layer 2 dms Kristal
2 Swelling
Besar Kecil 3 Sorpsi
Tinggi Tinggi
4 Penyaring Rendah
Tinggi 5
Kestabilan terhadap panas Rendah
Tinggi 6 Kestabilan
terhadap kimia Tinggi
Rendah 7 Kestabilan
terhadap radiasi
Rendah Tinggi
Sumber Las, T. Use Natural Zeolit for Nuclear Waste Treatment.
13 Kation-kation yang dipertukarkan tidak terikat secara kuat pada kerangka
alumina silikat sehingga mudah untuk dipisahkan. Kemampuan pertukaran ion zeolit merupakan parameter utama dalam menentukkan kualitas zeolit yang akan
digunakan. Kapasitas Tukar Kation KTK adalah jumlah ion logam yang dapat diserap maksimum oleh 1 gram zeolit dalam kondisi kesetimbangan. KTK dari
zeolit bervariasi dari 1,5 sampai 2 meqgram. Nilai KTK zeolit ini banyak bergantung pada jumlah atom Al dalam struktur kerangka Las, T. 1994. Makin
besar pergantian semakin besar kekurangan muatan positif, sehingga makin banyak pula jumlah kation alkali atau alkali tanah yang dibutuhkan dari unsur
zeolit. d.
Penyaring atau Pemisah Molekuler Sievies Selain mampu menyerap gas, zeolit juga mampu memisahkan molekul
berdasarkan ukuran kepolarannya. Molekul-molekul akan masuk ke dalam rongga zeolit dan akan diserap berdasarkan kepolarannya. untuk molekul- molekul yang
polar, berukuran kecil dan tidak jenuh akan diadsorpsi oleh zeolit secara efektif karena zeolit juga bersifat polar. Sifat zeolit sebagai penyaring atau pemisah
didasarkan pada volume dan ukuran garis tengah ruang hampa dalam kisi-kisi kristal. Diameter pori-pori zeolit bervariasi sesuai dengan jenis zeolit, sedangkan
volume rongga kosong dapat mencapai 30 sampai 50 dari volume total zeolit Suryanti, 1998.
14 e. Katalis
Zeolit juga digunakan sebagai katalis yang dapat mempercepat reaksi, karena pori yang terdapat dalam zeolit uniform. Zeolit yang digunakan sebagai
katalis dengan pori yang besar, luas permukaan maksimum dan volume kosong yang tersedia dalam jumlah yang banyak. Semakin besar ukuran pori zeolit maka
proses katalisasi akan semakin cepat.
2.2.3. Jenis Zeolit
Zeolit terbentuk karena proses perubahan alam zeolitisasi dari batuan vulkanik dan sengaja disintesis oleh manusia melalui proses kimia. Berdasarkan
proses pembentukkannya zeolit digolongkan menjadi dua kelompok yaitu: zeolit alam dan zeolit buatan sintesis. Dyer, A. 1988
a. Zeolit alam
Mineral zeolit ditemukan pertama kali oleh ahli mineralogi Swedia yang bernama F.A.F. Cronstendt. Zeolit banyak dijumpai dalam lubang-lubang batuan
lava dan batuan sedimen piroklastik berbutir halus. Telah diketahui terdapat 40 jenis zeolit dalam tetapi hanya 20 jenis saja yang terdapat pada batuan sedimen,
dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
15
Tabel 2. Beberapa Contoh Tipe Zeolit Alam dan Rumus Kimianya Rasio SiAl serta Ion Penukar dalam Zeolit
Tipe Zeolit Rumus kimia
SiAl Kation
Analsim Na
16
[Al
16
Si
31
O
96
]6 H
2
O 1,8-2,8
Na, Ca, K Edingtonit Ba
2
[Al
4
Si
6
O
20
]8 H
2
O ~1,7
Erionit Na
2
K
2
Mg
0,5
Ca
2
[Al
9
Si
27
O
72
] 27H
2
O 3-4 Mg,
K Na, Ca
Faujasit Na
12
Ca
12
Mg
11
[Al
58
Si
134
O
384
]235 H
2
O 2,2-2,6 Ca,
Na Ferrierit NaCa
0.5
Mg
2
[Al
6
Si
30
O
72
]24 H
2
O 4,3-6,2 Mg Filipsit K
2
Ca
1,5
Na[Al
6
Si
10
O
32
]12 H
2
O 1,3-3,4
K, Sr, Mg Gmelinit Na
8
[Al
8
Si
16
O
48
]24.H
2
O ~1,8 Na,
Ca Harmtom Ba
2
Ca
0,5
[Al
5
Si
11
O
32
]12 H
2
O 2,3-2,5
K, Ba, Ca Heulandit Ca
4
[Al
8
Si
28
O
72
] 24H
2
O 2,7-3,8
Ca, K, na, Kabazit Ca
2
[Al
4
Si
8
O
24
] 13H
2
O 1,5-4,0 Sr,
Ba Klinoptilolit Na
6
[Al
6
Si
30
O
72
]24 H
2
O 2,3-3,1 K,
Ca,Mg Laumontit Ca
4
[Al
8
Si
16
O
46
] 16H
2
O ~2.0 K,
Na,ca Mordernit Na
8
[Al
8
Si
40
O
96
]24 H
2
O 2,3-2,8
Na, Ca, K Natrolit Na
16
[Al
16
Si
24
O
80
]6 H
2
O ~1,5
Na, Ca, K Offerit KCa
2
[Al
5
Si
13
O
36
] 15H
2
O 2,2-2,6
K, Ca,
Mg Stilbit Na
2
Ca
4
[Al
10
Si
26
O
72
]34 H
2
O 2,4-3,1 K,
Mg Thomsonit Na
16
Ca
8
[Al
20
Si
20
O
80
]24 H
2
O 1,1-1,4 Na,Ca
Wairakit Ca
8
[Al
16
Si
31
O
96
] 6H
2
O ~2.0
Ca, Na
b. Zeolit buatan sintetis
Zeolit memiliki sifat yang unik, yaitu susunan atom maupun komponennya dapat dimodifikasikan, maka para peneliti berupaya untuk membuat zeolit sintetis
yang mempunyai sifat khusus sesuai keperluannya. Dari usaha ini dapat direkayasa bermacam-macam zeolit. Sifat zeolit sangat tergantung dari jumlah
komponen Al dan Si dari zeolit tersebut.
16
2.2.4. Pemanfaatan Zeolit
a. Pengolahan Limbah Industri dan Nuklir
Klinoptilolit dapat memisahkan 99 ammoniak ammonium dari limbah industri. Klinoptilolit juga dapat memisahkan logam berat baik dalam limbah
industri atau pada tanah pertanian. Tsitsisvii, 1980 Blanchard, 1984. Menurut Ames 1962 klinoptilolit dapat juga digunakan untuk pemisahan
zat radioaktif. Pada tahun 1979 klinoptilolit juga dipakai untuk dekontaminasi air pendingin reaktor pada kecelakaan reaktor Three Mile Island di Amerika.
Zeolit juga digunakan untuk dekontaminasi air pendingin reaktor Three Mile Island Unit II dan pada tahun 1987 untuk penyerapan gas radioaktif reaktor
Chernobiel yang terbakar. Las, T. 2005.
b. Proses Industri
Berdasarkan sifat sorpsinya terhadap gas dan hidrasi molekul air, zeolit digunakan untuk pengeringan pada berbagai produk industri.
Pada bidang proses industri zeolit digunakan antara lain:
•
Pada proses pemurnian metil khlorida dalam industri karet.
•
Pemurnian fraksi alkohol, metanol, benzen, xylene, LPG dan LNG pada industri petro- kimia.
•
Untuk hidrokarbon propellents-fillers aerosol untuk pengganti freons.
•
Penyerap klorin, bromin dan fluorin.
•
Menurunkan humiditas ruangan.
17 Zeolit digunakan dalam proses penyerapan gas seperti :
•
Gas mulia antara lain Ar, Kr dan gas He.
•
Gas rumah kaca NH
3
, CO
2
, SO
2
, SO
3
dan NO
x
.
•
Gas organik CS
2
, CH
4
, CH
3
CN, CH
3
OH, termasuk pirogas dan fraksi etanaetilen.
•
Pemurnian udara bersih mengandung O
2
.
•
Penyerapan gas N
2
dari udara sehingga meningkatkan kemurnian O
2
diudara.
•
Campuran filter pada rokok.
•
Penyerapan gas dan penghilangan warna dari cairan gula pada pabrik gula.
Zeolit juga digunakan dalam industri petrokimia pada proses isomerisasi, hidro sulforisasi, hidrocracking, hidrogenasi, reforming, dehidrasi, dehidrogenasi
dan de-alkilasi, cracking parafin, disportion toluenbenzen dan xylen. Las. T, 2005.
Di Jepang klinoptilolit digunakan untuk filter kertas, karet dan polimer. Di Amerika Serikat, zeolit alam juga digunakan untuk campuran semen dan
Tchernev telah mendemontrasikan penggunaan zeolit yang sama untuk “solar heatingcooling” pada panel energi cahaya matahari berdasarkan adsorpsidesorpsi
molekul diwaktu siang dan malam hari. Las, T. 2005.
18 c.
Bidang Pertanian dan Lingkungan Zeolit digunakan sebagai “soil conditioning” yang dapat mengontrol dan
menaikan pH dan kelembaban tanah. Petani di Jepang menambahakan zeolit pada pupuk tanaman bervariasi dari 15 sampai 63 terutama untuk tanaman apel
dan gandum. Penambahan zeolit pada pupuk kandang ternyata juga meningkatkan proses nitrifikasi. Pada saat ini bidang pertanian merupakan pemakai zeolit
terbesar di Indonesia. Dalam bidang peternakan, zeolit juga digunakan sebagai “food suplement”
pada ternak ruminansia dan non-ruminansia masing-masing dengan dosis 2.5 – 5 dari rasio pakan perhari, hal ini dapat meningkatkan produktivitas susu, daging
dan telur, laju pertumbuhan serta memperbaiki kondisi lingkungan kandang dari bau yang tidak sedap.
Zeolit juga pernah ditaburkan dari pesawat terbang di atas reaktor Chernobiel untuk maksud menyerap hasil fisi yang terdapat dalam jatuhan debu
radioaktif fall out akibat kebakaran reaktor sovyet tahun 1985. Las, T. 2005.
2.2.5. Klinoptilolit
Penelitian ini menggunakan sampel zeolit yang berasal dari Lampung. Zeolit ini diperoleh dari lokasi penambangan PT. Winatama Mineral Perdana di
Desa Kalianda Lampung, melalui salah satu agennya di Cempaka Putih. Zeolit ini berwarna putih dan diperoleh pada kedalaman lebih kurang 13 m di bawah
permukaan tanah, berwarna putih dengan jenis mineral klinoptilotit, mempunyai
19 densitas antara 1,9942 gml - 2,1781 gml, volume pori total zeolit adalah 86,26 x
10
-3
, dengan luas permukaan 38,93 m
2
Las, T. 1989.
Gambar 3. Strutur Stereotip Klinoptilolit
2.3. Merkuri
Merkuri atau raksa adalah unsur kimia pada tabel periodik dengan simbol Hg dan nomor atom 80. unsur golongan logam transisi ini berwarna keperakan
dan merupakan satu dari lima unsur yang berbentuk cair dalam suhu kamar. Merkuri banyak digunakan sebagai bahan amalgam gigi, termometer, barometer,
dan peralatan ilmiah lain.
Merkuri juga dikenal sebagai salah satu logam berat yang paling kuat racunnya Connell and Miller, 1984. Logam berat dikelompokan sebagai zat
pencemar karena tidak dapat terurai melalui biodegradasi. Selain itu logam berat dapat terakumulasi di lingkungan perairan terutama dalam sedimen karena dapat
20 berikatan dengan senyawa-senyawa organik dan anorganik melalui pembentukan
senyawa kompleks dan absorpsi Connell and Miller, 1984. Menurut Bryan 1976, daya racun logam berat ditentukan oleh faktor-
faktor sebagai berikut, bentuk senyawa logam berat yang terdapat di dalam air, adanya unsur logam berat lain dan faktor lingkungan yang mempengaruhi
fisiologis organisme, misalnya suhu, oksigen terlarut DO, cahaya dan salinitas, perubahan siklus hidup, umur, seks, makanan dan adaptasi terhadap logam berat
merkuri. Berdasarkan sudut pandang toksikologi, logam berat dapat dibagi dalam
dua jenis. Jenis pertama adalah logam berat esensial, di mana keberadaannya dalam jumlah tertentu sangat dibutuhkan oleh organisme hidup, namun dalam
jumlah yang berlebihan dapat menimbulkan efek racun. Contoh logam berat ini adalah Zn, Cu, Fe, Co, Mn dan lain sebagainya. Sedangkan jenis kedua adalah
logam berat tidak esensial atau beracun, di mana keberadaannya dalam tubuh masih belum diketahui manfaatnya atau bahkan dapat bersifat racun, seperti Hg,
Cd, Pb, Cr dan lain-lain. Logam berat ini dapat menimbulkan efek kesehatan bagi manusia tergantung pada bagian mana logam berat tersebut terikat dalam tubuh.
Daya racun yang dimiliki akan bekerja sebagai penghalang kerja enzim, sehingga proses metabolisme tubuh terputus. Lebih jauh lagi, logam berat ini akan
bertindak sebagai penyebab alergi, mutagen, teratogen atau karsinogen bagi manusia. Jalur masuknya adalah melalui kulit, pernapasan dan pencernaan.
Merkuri dapat terkumpul di dalam tubuh suatu organisme dan tetap berada disana dalam jangka waktu lama sebagai racun terakumulasi. Karena sifat-sifatnya
21 tersebut, maka limbah yang mengandung merkuri tergolong sebagai limbah B3
bahan berbahaya dan beracun yang memerlukan penanganan khusus pada proses pembuangannya. Merkuri logam cair yang berwarna putih-perak adalah suatu
neurotoksin yang kuat mampu menyebabkan kerusakan otak pada perkembangan
janin, gangguan tremor, dan keseimbangan emosi pada orang dewasa. Makanan laut merupakan sumber terbesar pajanan terhadap merkuri saat
ini, merkuri terakumulasi dalam hewan di perairan dan mencapai kadar yang berarti dalam rantai makanan paling tinggi baik di air tawar maupun air laut yang
sudah tercemar merkuri.
2.3.1. Sifat Fisik dan Kimia Merkuri
Merkuri adalah unsur kimia yang mempunyai nomor atom 80, berat atom 200,61 grammol, merupakan satu-satunya unsur logam yang berbentuk cair pada
suhu kamar 25
o
C yang sangat mudah menguap. Uap merkuri lebih berbahaya dari merkuri cair karena dapat terhirup dan dengan mudah terserap ke dalam
darah, merkuri membeku pada suhu -38,87
o
C dan mendidih pada suhu 356,9
o
C warna merkuri tergantung pada bentuk fasanya, fasa cair berwarna putih perak
sedangkan fasa padat berwarna keabu-abuan. Densitas merkuri yaitu 13,534 g ml
-1
merupakan densitas tertinggi dari semua benda cair Hutagalung, 1985. Berdasarkan daya hantar panas dan listriknya merkuri dimasukkan dalam
golongan logam. Sedangkan berdasarkan densitasnya, dimasukkan ke dalam golongan logam berat.
22 Disamping merkuri murni uap dan cair, senyawa-senyawa merkuri dapat
juga berbahaya. Senyawa anorganik yang digunakan dalam cat sebagai anti jamur dan di dalam batere tidak terlalu toksik secara sendiri, namun dengan mudah
diubah oleh bakteri menjadi bentuk organik yang jauh lebih berbahaya salah satunya adalah metil merkuri.
Merkuri yang terdapat dalam limbah atau waste di perairan umum diubah oleh aktifitas mikro-organisme menjadi komponen metil-merkuri Me-Hg yang
memiliki sifat racun toksik dan daya ikat yang kuat disamping kelarutannya yang tinggi terutama dalam tubuh hewan air. Hal tersebut mengakibatkan merkuri
terakumulasi baik melalui proses bioakumulasi maupun biomagnifikasi yaitu melalui rantai makanan food chain dalam jaringan tubuh hewan-hewan air,
sehingga kadar merkuri dapat mencapai level yang berbahaya baik bagi kehidupan hewan air maupun kesehatan manusia yang makan hasil tangkap hewan-hewan air
tersebut. Terjadinya proses akumulasi merkuri di dalam tubuh hewan air, karena kecepatan pengambilan merkuri up take rate oleh organisme air lebih cepat
dibandingkan dengan proses ekresi, yaitu karena metil-merkuri memiliki paruh waktu sampai beberapa ratus hari di tubuh hewan air, sehingga zat ini menjadi
terakumulasi dan konsentrasinya beribu kali lipat lebih besar dibanding air disekitarnya. Arifin, 2008.
Metil merkuri dengan cepat terakumulasi di dalam ikan dan terkonsentrasi dalam mata rantai akuatik yang panjang mencapai konsentrasi yang tinggi pada
predator dengan cara proses biomagnifikasi. Merkuri juga dengan mudah diserap oleh tubuh manusia yang memakan ikan dan dapat menembus plasenta dari wanita
23 hamil menyebabkan gangguan perkembangan janin, serta melalui barier otak-
darah blod-brain barrier masuk ke dalam otak. Merkuri memiliki sifat-sifat :
i. Kelarutan rendah
ii. Satu-satunya logam yang berbentuk cair pada suhu kamar 25
o
C, titik bekunya paling rendah dari semua logam –39
o
C. iii.
Masih berwujud cair pada suhu 396
o
C. Pada temperatur 396
o
C ini telah terjadi pemuaian secara menyeluruh.
iv. Sifat kimia yang stabil terutama di lingkungan sedimen.
v. Merupakan logam yang paling mudah menguap jika dibandingkan dengan
logam-logam yang lain. vi.
Uap merkuri di atmosfir dapat bertahan selama 3 tiga bulan sampai 3 tiga tahun sedangkan bentuk yang melarut dalam air hanya bertahan beberapa
minggu. vii.
Tahanan listrik merkuri sangat rendah, sehingga menempatkan merkuri sebagai logam yang sangat baik untuk menghantarkan daya listrik.
viii. Dapat melarutkan bermacam-macam logam untuk membentuk alloy yang
disebut juga sebagai amalgam. ix.
Pada fase padat berwarna abu-abu dan pada fase cair berwarna putih perak x.
Mempunyai sifat yang mengikat protein, sehingga mudah terjadi biokonsentrasi pada tubuh organisme air melalui rantai makanan
xi. Merupakan unsur yang sangat beracun bagi semua makhluk hidup, baik
dalam unsur tunggal logam ataupun dalam bentuk persenyawaan.
24 Hampir semua merkuri di produksi dengan cara pembakaran merkuri
sulfida HgS di udara dengan reaksi sebagai berikut: HgS + O
2
→ Hg + SO
2
Merkuri dilepaskan sebagai uap yang kemudian mengalami kondensasi, sedangkan gas-gas lainnya mungkin terlepas di atmosfir untuk dikumpulkan.
Merkuri di alam terdapat dalam berbagai bentuk sebagai berikut: a.
Merkuri anorganik, termasuk logam merkuri Hg
2+
dan garam-garamnya, seperti merkuri khlorida HgCl
2
dan merkuri oksida HgO. b.
Komponen merkuri organik atau organomerkuri, terdiri dari: Aril merkuri, mengandung hidrokarbon aromatik seperti fenil merkuri asetat.
Alkil merkuri, mengandung hidrokarbon alifatik dan merupakan merkuri yang paling beracun, misalnya metil merkuri, etil merkuri, dan sebagainya.
Alkosialkil merkuri R-O-RHg.
2.3.2. Sumber Keberadaan Merkuri di Alam
Sumber utama dari merkuri yang ada di alam adalah proses pelepasan gas degassing dari lapisan kulit bumi, yang menghasilkan 25.000 sampai 125.000
ton merkuri per tahun. Sedangkan merkuri yang dihasilkan dari proses penambangan dan peleburan kurang lebih sebesar 10.000 tontahun 1973 dan
diperkirakan meningkat 2 tiap tahun. Kusnoputranto, 1996. Merkuri terdapat sebagai komponen renik dari banyak mineral, dengan
bantuan kontinental rata-rata sekitar 80 ppb atau lebih kecil lagi. Sinabar HgS, yang berwarna merah, merupakan bijih merkuri utama yang diperdagangkan
25 Manahan, 1994. Unsur ini di alam terdapat dalam bentuk gabungan dengan
elemen lainnya, dan jarang ditemukan dalam bentuk elemen terpisah. Komponen merkuri banyak tersebar di karang-karang, tanah, udara, air dan organisme hidup
melalui proses-proses fisik, kimia dan biologi yang kompleks Fardiaz, 1992. Secara alamiah, pencemaran oleh merkuri dan logam-logam lain ke
lingkungan umumnya berasal dari kegiatan-kegiatan gunung api, rembesan- rembesan air tanah yang melewati daerah deposit merkuri dan lain-lainya. Namun
demikian, meski sangat banyak sumber keberadaan merkuri di alam, dan masuk ke dalam suatu tatanan lingkungan tertentu secara alamiah, tidaklah menimbulkan
efek-efek merugikan bagi lingkungan karena masih dapat ditolerir oleh alam itu sendiri.
Seperti unsur-unsur logam berat lainnya, merkuri juga terdapat diseluruh alam, namun distribusinya tidak merata. Dalam air tanah ground water kadar
merkuri berkisar antara 0,01-0,07 ppb, dalam danau dan sungai 0,08-0,12 ppb Hutagalung, 1985. Kadar merkuri dalam udara umumnya sangat rendah.
Kadarnya dalam air di daerah yang tidak tercemar sekitar 0,1 µgl, tetapi angka ini
dapat setinggi 80 µgl ditempat yang dekat dengan endapan bijih merkuri. Dalam
makanan, kecuali ikan, kadarnya sangat rendah, biasanya dalam rentang 5-20 µgkg. Sebagian besar ikan mengandung kadar yang lebih tinggi, pada ikan tuna
dan ikan cucut biasanya kadarnya berkisar antara 200 sampai 1000 µgkg.
Telah lama diketahui bahwa merkuri dan turunannya sangat beracun, sehingga kehadirannya di lingkungan perairan dapat mengakibatkan kerugian
pada manusia karena sifatnya yang mudah larut dan terikat dalam jaringan tubuh
26 organisme air. Selain itu, pencemaran perairan oleh merkuri mempunyai pengaruh
terhadap ekosistem setempat yang disebabkan oleh sifatnya yang stabil dalam sedimen, kelarutannya yang rendah dalam air dan kemudahannya diserap dan
terkumpul dalam jaringan tubuh organisme air, baik melalui proses bioakumulasi maupun biomagnifikasi yaitu melalui rantai makanan.
Metil merkuri yang terdapat dalam perairan umumnya bersifat sangat toksik yang bersifat akut maupun kronis terhadap kehidupan air. Hal ini antara
lain disebabkan oleh sifat senyawa tersebut yang relatif stabil dan memiliki umur paruh biologis yang relatif lama dalam tubuh organisme air Halimah, 2003.
Karena sifatnya yang sangat beracun, maka U.S Food and Administration FDA menentukan pembakuan atau Nilai Ambang Batas NAB kadar merkuri
yang ada dalam jaringan tubuh badan air yaitu sebesar 0,005 ppm. Dimana Nilai Ambang Batas yaitu suatu keadaan dimana suatu larutan kimia, dalam hal ini
merkuri dianggap belum membahayakan bagi kesehatan manusia. Bila dalam air atau makanan, kadar merkuri sudah melampaui NAB, maka air maupun makanan
yang diperoleh dari tempat tertentu harus dinyatakan berbahaya. Proses metilasi terpengaruh dengan adanya dominasi unsur sulfur S,
yaitu pada keadaan anaerob dan redokpotensial yang rendah. Faktor-faktor yang sangat berpengaruh di dalam pembentukan metil merkuri antara lain : suhu, kadar
ion Cl-, kandungan organik, derajat keasaman pH, dan kadar merkuri. Beberapa kemungkinan bentuk merkuri yang masuk ke dalam lingkungan
perairan alam, yaitu :
27 1.
Sebagai merkuri anorganik, melalui hujan, run-off ataupun aliran sungai dan unsur ini mempunyai sifat stabil pada keadaan pH rendah.
2. Dalam bentuk merkuri organik, yaitu phenyl merkuri C
6
H
5
-Hg, metil merkuri CH
3
-Hg dan alkoxyalkyl merkuri atau methoxy-ethyl merkuri CH
3
-CH
2
-CH
2
-Hg
+
. Dalam bentuk suspended solid sebagai Hg
2 +2
ion merkuro, mempunyai sifat reduksi yang baik.
2.3.3. Pajanan dan Distribusi Merkuri
Pajanan atau asupan merkuri tergantung dari bentuknya, dimana uap dan metil merkuri merupakan bentuk yang sering dijumpai karena hampir seluruhnya
di absorpsi ke dalam tubuh. Metil merkuri di dalam ikan dan hasil-hasil perikanan sejauh ini merupakan sumber utama pajanan merkuri 94, diikuti oleh
menghirup uap merkuri dari udara 6, air minum dapat dikatakan sangat kecil kontribusinya.
Karena sifat fisik dan penggunaannya yang luas merkuri dapat masuk ke dalam tubuh manusia melalui beberapa cara yakni; inhalasi, oral, dan melalui
kulit, merkuri dalam bentuk uap akan terhirup melalui saluran pernafasan dan dengan cara difusi menembus dinding alveoli, masuk ke dalam peredaran darah
dan sampai ke otak. Absorpsi melalui saluran pencernaan dari merkuri anorganik hanya berkisar antara 7-15 sedangkan pada merkuri organik absorpdinya bisa
mencapai 90-95.
28 Distribusi dari merkuri organik dan anorganik pada sel darah merah,
plasma, rambut dan organ-organ lain juga berbeda. Merkuri dalam bentuk uap dan garam anorganik mempunyai afinitas yang besar pada ginjal, sedangkan merkuri
organik afinitasnya terutama pada otak korteks posterior. Di dalam sel-sel jaringan tubuh ginjal, hati, dan lain-lain, merkuri berikatan dengan enzim-enzim
dan menyebabkan kerusakan dari sel-sel tersebut. Ekskresi merkuri dari dalam tubuh adalah melalui rambut, kuku, urin dan
tinja, tergantung pada bentuk senyawa merkuri, dosis pamajanan, dan lamanya waktu setelah pamajanan. Absorpsi merkuri organik di ginjal terjadi pada tubulus
proksimal, dan hal ini akan menghambat transpor sodium. Semua bentuk senyawa merkuri bisa menembus barier plasenta, dan dari
percobaan pada hewan didapatkan hasil, bahwa konsentrasi merkuri di dalam tubuh janin setelah terpajan oleh senyawa alkil merkuri dua kali lebih besar
dibanding konsentrasi di dalam tubuh induknya. Di lingkungan merkuri dapat menyebabkan pencemaran pada badan-badan
air atau terakumulasi pada organisme hidup, seperti pada manusia, tumbuh- tumbuhan dan hewan.
2.3.4. Pemanfaatan Merkuri
Menurut Goodman and Gillman’s, 1985 yang dikutip oleh Leo Saputra, merkuri digunakan dalam berbagai bentuk dan untuk berbagai keperluan,
misalnya indutri khlor-alkali, alat-alat listrik, cat, instrumen, sebagai katalis, kedokteran gigi, pertanian, alat-alat laboratorium, obat-obatan, indutri kertas,
29 amalgam dan sebagainya. Tanda keracunan merkuri dari obat-obatan jarang
terjadi, namun keracunan merkuri dari lingkungan semakin meningkat. Penggunaan merkuri yang terbesar adalah industri khlor-alkali, dimana
diproduksi khlorin Cl
2
dan soda kaustik NaOH dengan cara elektrolisis larutan garam NaCl. Fungsi merkuri dalam proses ini adalah sebagai katoda dari sel
elektrolisis. Penggunaan kedua yang terbesar adalah dalam produksi alat-alat listrik, misalnya lampu uap merkuri dan batere. Penggunaan merkuri sebagai
fungisida merupakan penggunaan ketiga terbesar dari merkuri, dalam hal ini merkuri digunakan untuk membunuh jamur di dalam cat, kertas, dan industri-
industri pertanian. Cat yang digunakan untuk kapal-kapal sering ditambahkan merkuri oksida HgO sebagai anti jamur atau fenil merkuri sebagai anti lapuk.
Industri-indutri pertanian menggunakan komponen organomerkuri sebagai pelapis benih untuk mencegah pertumbuhan kapang, penggunaan merkuri dalam kegiatan
di bidang pertanian ini amat potensial sebagai sumber pencemaran merkuri dalam makanan.
Logam merkuri digunakan sebagai katalis dalam proses di industri-indutri kimia, terutama pada industri vinil khlorida yang merupakan bahan dasar dari
berbagai plastik. Logam merkuri juga digunakan di dalam termometer dan alat- alat pencatat suhu karena bentuknya yang cair pada kisaran suhu yang lebar,
sifatnya seragam, koefisien pengembangan panasnya besar, dan konduktivitas listriknya besar.
30 Beberapa aktifitas manusia yang secara tidak langsung juga melepaskan
merkuri ke dalam lingkungan, antara lain pembakaran bahan bakar fosil, industri baja, semen, dan fosfat, serta peleburan logam.
2.3.5. Efek Merkuri Terhadap Lingkungan
Penggunaan merkuri dalam industri sering menyebabkan pencemaran lingkungan, baik melalui air buangan maupun melalui sistem ventilasi udara.
Merkuri yang terbuang ke sungai pantai atau badan air di sekitar industri tersebut kemudian dapat mengkontaminasi ikan-ikan dan makhluk air lainnya, termasuk
ganggang dan tanaman air, ikan-ikan kecil dan makhluk air lainnya tersebut kemudian dimakan oleh ikan-ikan atau hewan lainnya yang lebih besar. Ikan-ikan
dan hewan tersebut kemudian dikonsumsi oleh manusia, dan menyebabkan merkuri terakumulasi di dalam tubuh.
Ada dua proses yang terjadi di lingkungan yang menghasilkan pejanan terhadap manusia. Merkuri anorganik yang terkandung dalam limbah cair industri
diubah oleh bakteria di dalam air tawar, air laut dan sedimen menjadi metil merkuri, metil merkuri dimakan ikan dan dengan cepat dapat masuk kedalam
tubuh serta disimpan di otot ikan. Melalui biomagnifikasi, ikan kecil dalam rantai makanan akuatik dimakan oleh ikan yang lebih besar, menyebabkan konsentrasi
metil merkuri meningkat dalam jaringan ikan, bila manusia makan ikan yang terakumulasi metil merkuri, maka akan didapatkan metil merkuri dengan
konsentrasi yang jauh lebih besar dibandingkan dengan konsentrasi metil merkuri dari ikan. Pada kenyataannya, cara ini merupakan mekanisme utama pajanan
31 merkuri terhadap sebagian besar manusia. Proses kedua berkaitan dengan hujan
asam dan peningkatan keasaman dari air permukaan yang diakibatkannya. Makin asam kondisi suatu perairan akan meningkatkan pembentukan merkuri menjadi
metil merkuri yang mudah di absorpsi oleh ikan di-metil menjadi mono metil merkuri, yang akan meningkatkan konsentrasi merkuri di dalam tubuh ikan yang
menyebabkan manusia terpajan. Merkuri yang berada di lingkungan biasanya berupa merkuri anorganik,
yang kemudian mengalami perubahan menjadi metil merkuri merkuri organik di dalam tubuh ikan atau organisme lain proses metilasi yang disebabkan oleh
mikroba Rita, 2000. Elimanasi dari metil merkuri di dalam tubuh ikan maupun organisme air
yang lain berjalan sangat lambat. Beberapa penelitian menunjukan, bahwa semua ikan yang tidak terkontaminasi secara langsung dengan merkuri selama
pertumbuhan masih mangandung merkuri di dalam tubuhnya pada konsentrasi yang rendah, yaitu 0,005-0,075 ppm.
Pada organisme air merkuri organik biasanya mempunyai efek toksik yang lebih kuat dibanding merkurianorganik. Sedangkan toksisitas itu sendiri
dipengaruhi oleh suhu, pH, oksigen terlarut dissolved oxygen, dan kesadahan air. Beberapa hewan yang berada di darat, misalnya burung laut, juga bisa
terkontaminasi oleh merkuri. Residu yang terdeteksi di dalam telur burung tersebut ternyata berhubungan dengan kematian embrio yangberada didalamnya.
Bentuk merkuri yang terakumulasi bervariasi, tergantung spesies, organ, dan letak geografis.
32 Penggunaan merkuri di bidang pertanian sebagai pelapis benih dapat
mencemari tanah-tanah pertanian, yang berakibat pencemaran terhadap hasil-hasil pertanian terutama sayur-sayuran. Food and Drug Administration FDA Amerika
serikat menetapkan batasan kandungan merkuri maksimum adalah 0,005 ppm untuk air dan 0,5 ppm untuk mmakanan; sedangkan Organisasi Kesehatan Dunia
WHO menetapkan batasan maksimum yang lebih rendah, yaitu 0,001 ppm untuk air Kusnoputranto, 1996.
2.3.6. Efek Merkuri Terhadap Kesehatan Manusia
Efek toksik dari merkuri tergantung pada bentuk kimianya, uap merkuri yang terhirup, sangat berbahaya terhadap pekerja yang terpajan di lingkungan
kerja, yang menyebabkan kerusakan pada sistem saraf, kehilangan memori, tremor, ketidak-stabilan emosi gelisah dan mudah marah, insomnia, dan
kehilangan nafsu makan merupakan gejala-gejala khas pajanan ringan. Pajanan sedang lebih diwarnai dengan kerusakan mental yang signifikan dan gangguan
gerak, disamping terdapat kerusakan ginjal. Pajanan singkat dengan konsentrasi tinggi uap merkuri dapat menyebabkan kerusakan paru-paru dan kematian. Efek
ringan dari uap dapat menghilang setelah pajanan berhenti, dengan gangguan otot lebih cepat pulih dibandingkan dengan gangguan mental, uap merkuri dapat
menembus plasenta mencapai janin, namun informasi yang dilaporkan mengenai efek pranatal terhadap manita hamil yang terpajan sedikit sekali, kejadian yang
dilaporkan adalah terjadinya tingkat absorpsi spontan yang cukup tinggi dari wanita pekerja hamil yang terpajan terhadap uap merkuri, seperti pada klinik gigi.
33 Kasus kercunan yang paling ringan menunjukan gejala yang tidak spesifik,
seperti mata lelah, mata kabur, dan kesemutan. Gejala biasanya tampak setelah periode laten selama beberapa minggu sampai beberapa bulan selama pajanan
kronik konsentrasi rendah atau setelah pajanan akut konsentrasi tingggi. Kasus yang lebih berat menunjukan gangguan penglihatan, kehilangan pendengaran,
gangguan pembicaraan, dan pergerakan yang lemah dan tidak stabil. Kasus yang paling berat menunjukan gangguan mental dan koma, kadang-kadang dapat
disertai kematian. Masa prenatal dan usia anak-anak merupakan tahapan paling sensitif
terhadap keracunan metil merkuri karena pada periode waktu tersebut otak berkembang dengan pesat. Jika pajanan ringan dari merkuri terhadap wanita hamil
mungkin akan menyebabkan tingkat perkembangan yang sedikit lambat dan gangguan neurologi yang ringan pada bayi. Pajanan yang lebih berat dapat
menghasilkan efek dramatik pada perkembangan, termasuk letak struktur otak yang abnormal dan gangguan umum dari perkembangan mental dan motorik
kebutaan, dan gangguan perkembangan bicara. Dua kejadian utama dari keracunan metil merkuri terjadi di Jepang di
daerah Teluk Minamata dan Sungai Nigata, serta di daerah pedesaan Irak. Di Jepang, terjjadi karena ikan terkontaminasi limbah cair industri yang kemudian
dimakan oleh manusia, sedangkan di Irak, gandum yang terkontaminasi kemudian digunakan untuk membuat roti untuk dimakan.
Pemajanan sementara dari uap merkuri bisa menyebabkan beberapa gangguan pada saluran pernafasan yang bersifat akut, seperti bronkhitis dan
34 pneumonitis. Sedangkan pamajanan yang terus menerus akan mengakibatkan
gangguan terutama di sususnan saraf pusat otak. Beberapa tanda dan gejala yang timbul, antara lain adalah: tremor, sulit berkonsentrasi, gugup, depresi, psikosis,
paralisis, kesulitan bernafas karena kelumpuhan otot-otot pernafasan, denyut jantung cepat takhikardi, ginggivitis,dan sebagainya.
Pamajanan melalui oral akan memberikan gejala seperti perasaan mual, muntah-muntah, kejang pada perut, tinja bercampur darah, dan hambatan terhadap
produksi urin. Kontak merkuri dengan kulit akan merangsang timbulnya reaksi alergi, berupa vesodilatasi eritema, hiperkeratosis, dan hipersekresi kelenjar
keringat. Senyawa
merkuri anorganik
tidak terlalu toksik karena zat tersebut tidak
dapat diabsorpsi tubuh dengan baik dan tidak mudah menembus barier otak-darah atau plasenta. Konsumsi dari beberapa gram senyawa merkuri dapat menyebabkan
kematian karena kegagalan ginjal, dan dosis lebih kecil untuk jangka panjang dapat menyebabkan kerusakan ginjal dan saraf. Sejauh ini hasil studi laboratorium
atau pada manusia tidak mengkaitkan merkuri dengan kanker, studi laboratorium menunjukan bahwa emtil merkuri merupakan suatu mutagen yang lemah.
Keracunan merkuri telah sering terjadi dan merupakan keracunan yang cukup serius karena dapat mengakibatkan kematian dan cacat seumur hidup.
Berikut menunjukan lima keracunan merkuri yang menelan korban cukup banyak dan terjadi pada tahun 1953 sampai tahun 1968.
35
Tabel 3. Keracunan Merkuri Terbesar Tahun 1953-1968
Lokasi Tahun Korban
Orang Teluk Minamata, Jepang
Irak Pakistan Barat
Guatemala Nigata, Jepang
1953-1960 1961
1963 1966
1968 43 meninggal
68 cacatsakit 35 meninggal
321 cacatsakit 4 meninggal
34 cacatsakit 20 meninggal
45 cacatsakit 5 meninggal
25 cacatsakit Sumber, Kusnoputranto 1996
Dari uraian tersebut di atas, secara umum dapat dijelaskan beberpa hal mengenai daya racun merkuri sebagai berikut:
a. Semua komponen merkuri dalam jumlah cukup dapat beracun terhadap
tubuh. b.
Masing-masing komponen merkuri mempunyai perbedaan karakteristik dalam daya racunnya, distribusi, akumulasi atau pengumpulan, dan waktu
retensinya di dalam tubuh. c.
Transformasi biologi dapat terjadi di lingkungan atau dalam tubuh dimana komponen merkuri diubah dari satu bentuk menjadi bentuk lainnya.
d. Pengaruh merkuri di dalam tubuh diduga dapat menghambat kerja enzim
dan menyebabkan kerusakan sel, disebabkan kemampuan merkuri untuk terikat dengan grup yang mengandung sulfur di dalam molekul yang
36 terdapat di dalam enzimdan dinding sel. Keadaan ini mengakibatkan
penghabatan aktivitas enzim dan reaksi kimia yang dikatalis oleh enzim tersebut di dalam tubuh. Sifat-sifat membran dari dinding sel akan rusak
karena berikatan dengan merkuri sehingga aktivitas sel yang normal dan terganggu.
e. Kerusakan tubuh yang disebabkan oleh merkuri biasanya bersifat
permanen, dan sampai saat ini belum dapat disembuhkan. Gambar 3, berikut menunjukan hubungan antara berbagai bentuk merkuri
dan sifat-sifatnya di dalam tubuh.
Merusak ginjal; hati dan otak; waktu
retensi pendek
Hg anorganik
Aril Hg organik
Alkil Hg organik
Semua beracun dalam jumlah
cukup Transformasi di
dalam tubuh dan lingkungan
Merusak semua tenunan, termasuk
otak; waktu retensi lama
Tranformasi oleh mikroorganisme
Gambar 4. Hubungan antara Senyawa Merkuri yang bersifat Racun.
37 Masyarakat yang mempunyai resiko terpajanan merkuri diantaranya
adalah pekerja terutama wanita dalam usia reproduksi, yang terpajan terhadap uap merkuri dalam pekerjaan.
2.3.7. Perlindungan dan
Pencegahan
Sumber pencemaran merkuri di lingkungan mudah di detekasi dari industri-industri yang menggunakan merkuri di dalam prosesnya. Masalah yang
dihadapi adalah bagaimana mencegah terjadinya pencemaran merkuri tersebut. Kesulitan dalam mencegah terjadinya pencemaran merkuri mempunyai sifat-sifat
sebagai berikut: a.
merkuri bersifat volatil sehingga dapat mencemari udara. b.
Merkuri berbentuk cair sehingga mudah menyebar di permukaan air dan sulit untuk dikumpulkan.
c. Merkuri mengalami translokasi di dalam tanaman dan hewan.
d. Merkuri atau komponen merkuri dapat diubah oleh mikroorganisme yang
terdapat di dalam laut, sungai atau danau menjadi komponen metil merkuri yang sangat beracun, dimana dengan adanya rantai makanan
memungkinkan terkumpul di dalam tubuh hewan dan manusia. Suatu laporan yang dibuat oleh U.S. Environmental Protection Agency US-EPA
yang dikutip oleh Kusnoputranto memuat beberapa rekomendasi untuk mencegah terjadinya polusi merkuri di lingkungan. Beberapa rekomendasi tersebut adalah
sebagai berikut:
38 a.
pestisida alkil merkuri seharusnya tidak boleh digunakan lagi. b.
Penggunaan pestisida yang mengandung komponen merkuri lainnya di batasi untuk daerah-daerah tertentu:
c. Semua industri yang menggunakan merkuri harus membuang limbah
industrinya dengan terlebih dahulu mengurangi jumlah merkuri sampai batas normal.
Pelaksanaan rekomendasi tersebut tidak seluruhnya dapat memecahkan masalah polusi merkuri di lingkungan. Pencemaran merkuri tetap terjadi pada
lumpur di dasar sungai atau danau, dan mengahsilkan CH
3
Hg
+
yang dilepaskan ke dalam badan air di sekelilingnya. Beberapa cara dekontaminasi merkuri telah
dicoba dilakukan di Swedia, dintaranya adalah sebagai berikut: a.
Sedimen pada dasar sungai atau danau ditutupi dengan bahan-bahan mempunyai kemampuan absorpsi tinggi.
b. Sedimen pada dasar sungai atau danau ditutupi dengan bahan organik yang
tidak bereaksi. c.
Sedimen yang mengandung merkuri dihilangkan dengan cara dikeruk atau dipompa.
2.4. Spektrofotometer Serapan Atom SSA
Spektrofotometer serapan atom ditemukan pertama kali oleh Alan Walsh pada tahun 1953, dan penggunaan pertama kali pada tahun 1958. SSA merupakan
metode analisis untuk logam yang berdasarkan pada pengukuran penyerapan sinar radiasi oleh uap atom netral dari cuplikan. Uap atom akan terbentuk bila larutan
39 yang mengandung unsur logam diaspirasikan ke dalam nyala. Spektrofotometer
serapan atom merupakan suatu metode analisis kimia secara instrumental berdasarkan pengukuran berkurangnya intensitas spektrum sinar karena diserap
oleh suatu medium yang terdiri atas atom-atom yang berbeda pada tingkat tenaga dasar dari unsur yang dianalisis PUSARPEDAL-BAPEDAL, 1998.
2.4.1. Atomisasi dengan Nyala
Atomisai dengan nyala api merupakan salah satu cara pengatoman dalam SSA. Pengubahan unsur ke dalam larutan menjadi atom-atomnya. Dilakukan
dengan memasukkan larutan ke dalam nyala. Mula-mula larutan dikabutkan dalam sistem pengabut kemudian diatomisasikan dalam nyala dalam sistem
pembakar burner. SSA dengan menggunakan cara elektrotermal dalam pengatoman
mempunyai kepekaan yang jauh lebih tinggi daripada yang menggunakan panas nyala. Pada SSA nyala, proses atomisasi dari molekul-molekul terjadi dalam
bagian burner. Pertama-tama larutan contoh diuapkan dalam bagian nebulizer
.Tetesan dari larutan contoh akan dibuang melalui bagian drain dan hanya larutan berkabut halus yang akan memasuki bagian nyala bercampur
dengan gas pembawa dan pembakar. Dalam nyala terjadi penyerapan pelarut yang meninggalkan partikel-partikel garam tersuspensi. Partikel-partikel ini akan
menyerap sebagian atau semuanya, uap yang dihasilkan terurai membentuk atom- atom.
40
2.4.2. Prinsip Spektrofotometer Serapan Atom
Spektrofotometer serapan atom adalah suatu metode analisis yang berdasarkan pada penyerapan energi radiasi oleh atom-atom yang berbeda-beda
pada tingkat tenaga dasar. Penyerapan tersebut menyebabkan tereksitasimya atom ke tingkat yang lebih tinggi. Dengan mengukur intensitas radiasi yang diteruskan
atau mengukur intensitas yang diserap maka konsentrasi unsur dalam larutan contoh dapat ditetapkan Cantle, 1982.
2.4.3. Instrumentasi Spektrofotometer Serapan Atom
Susunan alat spektrofotometer serapan atom terdiri dari beberpa bagian yang penting seperti yang tercantum pada Gambar 5 diantaranya :
Gambar 5. Diagram Kerja SSA.
a. Sistem Emisi
Emission System Pada proses eksitasi atom menerima energi pengeksitasi dalam bentuk energi
panas, misalnya dari nyala, sebagian dari energi tersebut digunakan untuk mengeksitasi atom. Pada saat atom tersebut kembali ke dalam dasar terjadi
41 pelepasan energi yang berbentuk gelombang elektromagnetik hv, yang dikenal
sebagai sinar emisi. Besarnya energi yang diemisikan sesuai perbedaan kedua tingkat energi. Emisi gelombang energi magnetik dipancarkan ke segala arah,
sehingga intensitas sinar yang sampai pada detektor hanya sebagian kecil saja.
b. Sistem Absorpsi Absorption System
Sistem absorpsi menentukan sensitivitas dan ketelitian dari spektrofotometer serapan atom secara keseluruhan. Bagian yang penting dari sistem absorpsi ini
adalah nyala burner dan sistem pengabutan nebulizer, sehingga sistem atomizer dalam SSA biasa disebut Sistem Pengabut Pembakar Burner Nebulizer
System .
¾ Nebulizer Pengabut
Sistem ini berfungsi mengubah larutan menjadi butir-butir dengan cara menarik larutan melalui kapiler dengan pengisapan pancaran gas bahan
bakar dan gas-gas oksigen yang kemudian disemprotkan ke ruang pengabut.
Partikel-partikel kabut halus kemudian bersama-sama aliran gas bakar masuk ke dalam nyala sedangkan titik kabut yang besar dialirkan
melalui saluran pembuangan.
42 ¾
Burner Pembakar Pada sistem ini terjadi atomisasi yaitu pengubahan kabut uap garam
suatu unsur yang akan dianalisis menjadi atom-atom normal atau bebas di dalam nyala.
c. Sistem Seleksi Selection System
Setelah radiasi resonansi dari lampu katoda rongga melalui populasi atom dalam media, energi radiasi ini sebagian lagi diteruskan. Fraksi radiasi yang
diteruskan dipisahkan dari radisi lainnya. Pemilihan atau pemisahan radiasi tersebut dilakukan oleh monokromatik yang terdiri dari sistem optik, celah,
cermin, dan grating, sehingga hanya dilewatkan cahaya yang mempunyai satu panjang gelombang dengan frekuensi tertentu melaui celah slit.
d. Sistem Fotometrik Photometric System
Adalah alat yang digunakan untuk mengukaur intensitas cahaya yang diteruskan oleh populasi atom dalam media. Intensitas radiasi yang diteruskan ini
akan diubah menjadi energi listrik oleh ”Photomultifier” selanjutnya diukur dengan detektor dan dicatat oleh pencatat yang biasa berupa printer, pengamatan
angka digital, ataupun recorder.
43
2.5. Metode Batch
Metode sorbsi dapat dilakukan dengan dua cara yaitu statis batch dan dinamis kolom. Cara statis yaitu ke dalam wadah yang berisi sorben dimasukan
larutan yang mengandung komponen yang diinginkan, selanjutnya diaduk dalam waktu tertentu, kemudian dipisahkan dengan cara penyaringan atau dekantansi.
Komponen yang telah terikat pada sorben dilepaskan kembali dengan melarutkan sorben dalam pelarut tertentu dan volumenya lebih kecil dari volume larutan
mula-mula. Cara dinamis kolom yaitu ke dalam kolom yang telah diisi dengan sorben dilewatkan larutan yang mengandung komponen tertentu, selanjutnya
komponen yang telah terserap dilepaskan kembali dengan mengalirkan pelarut eluen sesuai yang volumenya lebih kecil.
Pengelolaan air limbah dapat dilakukan dengan mencampurkan material penukar ion atau adsorber dengan cairan limbah dalam “batch” sehingga terjadi
pemekatan kontaminan dalam penukar ion dapat dilakukan dengan menggunakan campuran resin anion dan kation. Tetapi, penggunaan penukar ion yang lebih
efisien dapat dicapai dengan mengalirkan cairan limbah melalui kolom berisi material penukar ion. Las, T. 2005
Metode ini telah memberikan efisiensi yang tinggi untuk pemisahan logam berat dalam limbah, akan tetapi lebih baik digunakan untuk cairan yang tidak
mengandung garam terlarut dan partikel tersuspensi. Partikel padat akan memanpatkan kolom dan menyebabkan proses pertukaran ion berlangsung
lambat. Penggunaan teknik kolom penukar ion harus memenuhi beberapa persyaratan sebagai berikut:
44 a.
Polutan dalam cairan limbah harus dalam bentuk ion. b.
Tidak terdapat koloidal yang dapat terserap oleh padatan terlarut sehingga dapat mengahambat proses pertukaran ion.
c. Jumlah padatan terlarut harus serendah mungkin.
d. Jumlah “solute content” juga serendah mungkin untuk mengurangi
kompetisi dalam pertukaran ion.
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitan
Penelitian ini merupakan eksperimen skala laboratorium, yang dilakukan di Pusat Laboratorim Terpadu Bidang Analisa Lingkungan UIN Syarif
Hidayatullah Jakarta. Penelitian ini berlangsung lebih kurang tujuh bulan, dimulai pada awal Desember 2008 sampai akhir Juni 2009.
3.2. Alat dan Bahan
3.2.1. Alat
Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah gelas beaker, labu ukur, gelas ukur, erlenmeyer, botol polietilen, batang pengaduk, tisue, parafilm,
alumunium foil, spatula, tang, pipet tetes, timbangan analitik, batang penumbuk, cawan, pengayak 355 µm dan 212 µm, oven, desikator, sentrifuse dan
Spektrofotometer Serapan Atom SSA Perkin Elmer AAnalyst 700 buatan Amerika.
3.2.2. Bahan
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah zeolit alam dari CV Mina Tama Bandar Lampung jenis Klinoptilolit, HgCl
2
, NaCl 1M, CaCl
2
0,02 M, AgNO
3
1, HNO
3
1, SnCl
2
, dan aquades.