Status Pencemaran Logam Berat Timbal (Pb) Dan Kadmium (Cd) Pada Sedimen Di Perairan Dumai Bagian Barat, Riau.
STATUS PENCEMARAN LOGAM BERAT TIMBAL (Pb) DAN
KADMIUM (Cd) PADA SEDIMEN DI PERAIRAN DUMAI
BAGIAN BARAT, RIAU
SYAHMINAN
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
2
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Status Pencemaran Logam
Berat Timbal (Pb) dan Kadmium (Cd) pada Sedimen di Perairan Dumai bagian
barat, Riau adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan
belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Oktober 2015
Syahminan
NIM P052130371
RINGKASAN
SYAHMINAN. Status Pencemaran Logam Berat Timbal (Pb) dan Kadmium (Cd)
pada Sedimen di Perairan Dumai bagian barat, Riau. Dibimbing oleh Etty Riani
dan Syaiful Anwar.
Perairan Dumai bagian barat adalah bagian dari wilayah Perairan Laut
Riau yang terletak pada kawasan Selat Rupat. Perairan ini berhubungan langsung
dengan Selat Malaka yang memiliki aksebilitas tinggi baik lokal maupun
internasional. Perairan Dumai bagian barat merupakan perairan estuari (terdapat
Sungai Masjid dan Sungai Dumai) yang mendapat pengaruh dari daratan berupa
masukan berbagai jenis limbah yang berasal dari kegiatan Kota Dumai dan
sekitarnya, serta dipengaruhi oleh pasang surut air laut. Pesatnya perkembangan
kawasan pesisir, perluasan wilayah dan pertumbuhan industri di Perairan Dumai
bagian barat, seperti pembuangan limbah industri, domestik, pemukiman
penduduk, perhubungan, pelabuhan, pelayaran lokal maupun internasional, diduga
mengakibatkan bertambahnya beban pencemaran dan berdampak pada
lingkungan.
Tujuan dari penelitian adalah mengamati kualitas air Perairan Dumai
bagian barat, menganalisis kandungan logam berat Pb dan Cd pada sedimen
secara vertikal dan horizontal dan status pencemarannya, menganalisis fraksi dan
komposisi sedimen secara vertikal dan horizontal serta korelasinya dengan logam
berat Pb dan Cd. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode
survei. Pengukuran kualitas air di lapang dan pengambilan sampel sedimen
dilakukan pada sembilan titik sampling yang ditetapkan secara sengaja. Sampel
sedimen pada tiap titik sampling dipisahkan menjadi tiga bagian (atas, tengah dan
bawah) pada kedalaman 0-2cm, 9-11cm dan 18-20cm. Sampel kandungan logam
berat pada sedimen dianalisis menggunakan metode spektrofotometri dan dihitung
menggunakan rumus Yap et al (2002). Pengukuran kandungan bahan organik
dilakukan dengan mengikuti prosedur Tech (1986). Prosedur analisis butiran
sedimen untuk fraksi pasir dan kerikil digunakan metode pengayakan basah, untuk
fraksi lumpur dianalisis dengan metode pipet yang merujuk pada (Rifardi 2008c).
Analisis komposisi sedimen dilakukan pada lithogenous sediment dan biogenous
sediment yang merujuk pada Rifardi (2008c).
Berdasarkan KepMenLH No. 51 Tahun 2004 Lampiran III, bahwa kondisi
umum Perairan Dumai bagian barat masih dapat mendukung aktivitas kehidupan
organisme laut di perairan tersebut. Kandungan tertinggi logam berat Pb dan Cd
pada sedimen di sembilan titik sampling secara vertikal, terdapat pada lapisan
atas yaitu 9,08µg/g dan terendah pada lapisan tengah 8,40 µg/g. Logam Cd
tertinggi terdapat pada lapisan tengah dan bawah yaitu 0,05µg/g dan terendah
terdapat pada lapisan atas 0,04 µg/g. Analisis secara horizontal pada kandungan
logam berat Pb yang tertinggi terdapat pada titik sampling 8 yaitu 12,69 µg/g dan
terendah pada titik sampling 1 yaitu 5,16 µg/g. Logam Cd tertinggi terdapat pada
titik sampling 1 yaitu 0,10 µg/g dan terendah pada titik sampling 3, 6 dan 9 yaitu
0,02 µg/g.
4
Namun demikian, Perairan Dumai bagian barat berada pada kondisi
normal dan di bawah standar baku mutu yang ditetapkan oleh beberapa negara,
dengan konsentrasi rata-rata yaitu Pb 8,76 µg/g dan Cd 0,04 µg/g. Perbedaan
kandungan logam antar lapisan sedimen di Perairan Dumai bagian barat tidak
terlepas dari pengaruh pasang surut yang masuk dan keluar dari Selat Rupat. Tipe
pasang surut di Peraian Dumai yaitu tipe pasang surut harian ganda (semidiurnal
tides). Diduga proses oseanografi tersebut yang mendistribusikan logam ke
perairan lain. Pasang surut yang terjadi di lingkungan laut membuat partikel
sedimen akan berfluktuasi dan menentukan tinggi atau rendah, jauh dan dekatnya
kecepatan sedimentasi termasuk kandungan organik.
Hasil analisis fraksi sedimen menunjukkan bahwa fraksi pasir
mendominasi pada keseluruhan lokasi penelitian. Persentase fraksi kerikil yang
tertinggi terdapat pada titik sampling 7 (perbatasan Selat Malaka) lapisan tengah
yaitu 2,51% dan terendah terdapat pada titik sampling 5 (alur pelayaran) lapisan
atas yaitu 0,03%. Persentase pasir tertinggi terdapat pada titik sampling 5 lapisan
atas yaitu 99,48%, dan terendah 78,83% terdapat pada titik sampling 6 (kawasan
mangrove) lapisan bawah. Persentase lumpur yang tertinggi terdapat pada titik
sampling 6 lapisan bawah yaitu 20,27%, dan terendah 0,19% terdapat pada titik
sampling 8 (alur pelayaran Internasional) lapisan atas. Lapisan sedimen yang
berada jauh dari lingkungan laut dapat berpindah melalui gerakan aktif pasang
surut, gerakan arus dasar dan akan mengendapkannya kembali di lingkungan
pantai.
Analisis komposisi sedimen didapatkan hasil bahwa jenis material penyusun
sedimen pada tiap titik sampling relatif sama, tetapi dengan persentase yang
berbeda-beda. Komposisi sedimen setiap lapisan pada masing-masing titik
sampling tidak menunjukkan adanya kecenderungan perubahan yang signifikan.
Komposisi sedimen lithogeneus fragmen batuan mendominasi di setiap lapisan
dari titik sampling 1 hingga titik sampling 9. Fragmen batuan dengan persentase
tertinggi berada pada titik sampling 8 lapisan 0-2 cm yaitu 70,4% dan terendah
pada titik sampling 6 lapisan 9-11cm yaitu 57,2%. Tingginya persentase batuan
diperkirakan berasal dari perairan daerah penelitian yang mengalami abrasi,
kemudian partikel terbawa arus dan dibawa ke perairan, partikel yang dibawa
akan mengendap di dasar perairan pada saat arus melemah.
Hasil penelitian yang telah dilakukan, menunjukkan bahwa di Perairan
Dumai bagian barat terdapat logam berat timbal (Pb) dan kadmium (Cd) pada
sedimen, meskipun kandungan logam berat belum melebihi baku mutu yang telah
ditetapkan. Namun hal tersebut tetap berpotensi menimbulkan pencemaran jika
terjadi secara terus menerus, dan terakumulasi pada sedimen. Oleh sebab itu, perlu
dilakukan pengelolaan yang berkelanjutan agar dapat meminimalisir terjadinya
pencemaran di perairan tersebut, seperti monitoring, pembinaan dan penegakan
hukum.
Kata kunci : Perairan Dumai bagian barat, Sedimen, Logam Berat Pb dan Cd
SUMMARY
SYAHMINAN. Pollution Status of Lead (Pb) and Cadmium (Cd) in Sediment of
Western Dumai Waters, Riau. Supervised by Etty Riani and Syaiful Anwar.
Western Dumai Waters is part of the Riau Sea Waters, located at the Rupat
Strait, directly connected to the Malaca Strait, and has high accessibility both
locally and internationally. Western Dumai Waters that also an estuarine waters
(marked by Masjid River and Dumai River) is affected by the activities of the
upland areas especially Dumai City, and the surrounding waters. Rapid
development caused by urban and industrial expansion in these areas might
increase pollution risk from disposal of both industrial and domestic waste of the
upland, as well as from the activities on the water itself.
The objective of the present study was to determine water quality in
Western Dumai Waters, to analyze the content of heavy metals (Pb and Cd) in
sediment (vertically and horizontally) and determine the pollution status of Pb and
Cd, to analyze sediment fractions and composition (vertically and horizontally)
and their correlation with Pb and Cd content in the sediment. Purposive sampling
was employed to take water samples at nine sampling sites. Five parameters were
analyzed insitu for temperature, salinity, pH, flow rate, clarity. Gravity core
technique was used to take sediment samples at each sampling point. Sample of
sediment at each sampling point was separated into three sections (top, middle and
bottom) in depth of 0-2cm, 9-11cm and 18-20cm. The content of heavy metals in
sediments was analyzed using spectrophotometric methods. Organic matter was
determined Loes on Ignitation method. Sediment particles for sand and gravel
fractions were analyzed by sieving method while sludge fraction was analyzed by
a pipette method. Analysis of sediment composition performed on lithogenous
and biogenous was conducted by Rifardi (2008c) approach.
Based on the Decree of the Minister of Environment No. 51 2004 Annex
III; the general condition of Western Dumai Waters can still support the life
activity of marine organisms in the waters. The concentration of heavy metals (Pb
and Cd) in the sampled sediments in nine sampling points was as follows. For Pb
the highest concentration vertically was on the top layer (9,08 μg/g) and the
lowest was the middle layer (8,40μg/g). And for Cd, the highest concentration was
contained in the middle and the bottom layers (0,05μg/g), and the lowest in the
top layer (0,04μg/g). Horizontally for Pb, sampling point 8 contained the highest
concentration (12,69μg/g), while sampling point 1 contained the lowest
concentration (5,16 μg/g). On the other hand for Cd, sampling points 1 contained
the highest (0,10μg/g) and the sampling points 3, 6 and 9 lowest (0,02μg/g)
concentrations. The concentration status of pollution for each Pb and Cd is
8,76μg/g and 0,04 μg/g. Thus Dumai Western Waters can be tolerance for
organism in the sediment.
The results of sediment fraction analysis showed that sand dominates the
sediment of the entire study site. The highest percentage of sand was found in the
upper layer of the sampling point 5 (99,48%), and the lowest was found at the
sampling point 6 (mangrove area) (78,83%). The highest percentage of gravel was
contained in the middle layer of sampling point 7 (border waterway) (2,51%) and
6
the lowest in the top layer of sampling point 5 (shipping lanes) (0,03%). The
highest percentage of sludge was contained in the bottom layer of sampling point
6 (20,27%), and the lowest was 0,19% contained in the top layer of sampling
point 8 (International shipping channel). Sediment layers that are far away from
the marine environment could be transferred via the active tidal movement, base
flow and would be brought back to coastal (beach) environment by precipitation.
Sediment composition analysis showed that the type of material making up the
sediment at each sampling point was relatively the same, but with different
percentages. The composition of each layer of sediment at each sampling point
does not indicate any trend of significant change. Llithogeneus sedimentary rock
fragments dominate in every sediment layer of the sampling points (from
sampling point 1 to sampling point 9). Rock fragments with the highest
percentage was at the sampling point 8 layer 0-2 cm (70,4%) and the lowest at the
sampling point 6 layer 9-11cm (57,2%). The high percentage of rock was thought
to originate from the waters of the study area which were experiencing abrasion,
then the particles were swept away and taken to the water and particles that were
carried settled at the bottom sea during lower flows.
Results of this study showed that Western Dumai Waters contained heavy
metals lead (Pb) and cadmium (Cd) in the sediment although the content does not
exceed the quality standards. Since rapid development in the upland areas and
increasing activities on the waters still progressing, pollution risk should be
consider carefully. Therefore, it is necessary to practice sustainable management
(e.g. through monitoring, supervision and law enforcement) in order to minimize
the occurrence of pollution in these waters.
Keywords: Western Dumai Waters, Sediment, Heavy Metal of Pb and Cd
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
8
STATUS PENCEMARAN LOGAM BERAT TIMBAL (Pb) DAN
KADMIUM (Cd) PADA SEDIMEN DI PERAIRAN DUMAI
BAGIAN BARAT, RIAU
SYAHMINAN
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr. Ir.Isdradjad Setyobudiandi, M.Sc
10
Judul Tesis
Nama
NIM
: Status Pencemaran Logam Berat Timbal (Pb) dan Kadmium (Cd )
pada Sedimen di Perairan Dumai Bagian Barat, Riau
: Syahminan
: P052130371
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Dr Ir Syaiful Anwar, M Sc
Anggota
Dr Ir Etty Riani, MS
Ketua
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Pengelolaan Sumberdaya Alam
dan Lingkungan
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof Dr Ir Cecep Kusmana, MS
Dr Ir Dahrul Syah, M Sc Agr
Tanggal Ujian: 31 Agustus 2015
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga tesis ini dapat terselesaikan. Tema yang dipilih
dalam tesis ini ialah pencemaran logam pada sedimen, dengan judul Status
Pencemaran Logam Berat Timbal (Pb) dan Kadmium (Cd) pada Sedimen di
Perairan Dumai bagian barat, Riau.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr. Ir. Etty Riani, MS dan Bapak
Dr. Ir. Syaiful Anwar, M.Sc selaku dosen pembimbing yang telah banyak
memberi pengetahuan dan saran dalam penulisan tesis ini. Ungkapan terima kasih
juga penulis sampaikan kepada Ayahanda (Bapak H. Abdul Hamid Yunan)
beserta Ibunda (Ibu Hj. Nurhayani), BPPDN DIKTI, Saudari Dewi Ariana, dan
pihak terkait lainnya yang telah memberikan bantuan, semangat, dan doa sehingga
tesis ini dapat diselesaikan. Semoga tesis ini mampu memberikan informasi dan
pengetahuan yang bermanfaat bagi pembacanya.
Bogor, Oktober 2015
Syahminan
12
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
2 TINJAUAN PUSTAKA
Pencemaran Laut Oleh Logam Berat
Karakteristik Logam Berat
Sumber Logam Berat di Perairan
Pengaruh Logam Berat terhadap Organisme Perairan
Pengaruh Logam Berat terhadap Manusia
Mekanisme dan Pengelompokan berdasarkan Daya Racun
Logam Plumbum (Pb)
Logam Kadmium (Cd)
Bahan Organik Sedimen
Sedimen
Ukuran Partikel Sedimen
Komposisi Sedimen
3 METODE
Waktu dan Lokasi Penelitian
Bahan dan Alat
Metode Penelitian
Penetapan Lokasi Sampling
Pengambilan dan Penanganan Sampel Sedimen
Pengukuran Parameter Kualitas Perairan
Analisis Sampel Sedimen
Analisis Logam Berat pada Sedimen
Larutan Blanko
Pembuatan Larutan Standar
Kandungan Total Logam Berat
Perhitungan Kandungan Logam Berat
Analisis Kandungan Bahan Organik
Analisis Fraksi Sedimen
Analisis Komposisi Sedimen (Butiran Sedimen)
Analisis Data
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Kondisi Umum Perairan Dumai bagian barat
Distribusi Kandungan Logam Pb dan Cd pada Sedimen secara Vertikal
Distribusi Kandungan Logam Pb dan Cd pada Sedimen secara Horizontal
Hubungan Kandungan Bahan Organik dengan Logam Pb dan Cd di Sedimen
x
xi
xii
1
1
2
4
4
5
5
6
7
8
9
9
10
11
12
14
16
17
18
18
18
18
19
20
20
20
20
21
21
21
21
22
22
23
23
24
24
24
26
28
Parameter Statistik Sedimen
Komposisi Sedimen
Status Pencemaran Logam Berat Pb dan Cd di Perairan Dumai bagian barat
Rekomendasi dan Pengelolaan Pencemaran
Pemantauan (Monitoring)
Pembinaan dan Penegakan Hukum
5 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
31
36
39
42
42
43
44
44
44
DAFTAR PUSTAKA
45
LAMPIRAN
52
RIWAYAT HIDUP
14
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Konsentrasi ion logam (mg/L) yang mematikan biota laut
dalam 96 jam
Standar baku mutu logam berat Pb dan Cd pada sedimen
Parameter kualitas air di Perairan Dumai bagian barat
Rata-rata kandungan logam berdasarkan lapisan
Rata-rata logam berdasarkan titik sampling
Persentase rata-rata kandungan bahan organik sedimen
Fraksi dan klasifikasi sedimen Perairan Dumai bagian barat
Tipe sedimen berdasarkan segitiga Sheppard (1954)
Komposisi sedimen Perairan Dumai bagian barat
Standar baku mutu logam berat Pb dan Cd pada sedimen di
beberapa negara
10
23
24
26
27
29
33
35
37
40
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
Kerangka pikir penelitian
Segitiga Sheppard
Lokasi penelitian Perairan Dumai bagian barat
Lokasi titik sampling Perairan Dumai bagian barat
Potongan sampel sedimen yang dianalisis
Hubungan antara kandungan logam Pb dengan kandungan
bahan organik di sedimen
Hubungan antara kandungan logam Cd dengan kandungan
bahan organik di sedimen
3
16
18
19
20
30
30
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Hasil analisis logam Pb
Hasil analisis logam Cd
Ilustrasi pergerakan pola arus pasang surut di Selat Rupat
Foto-foto lokasi titik sampling
Kondisi dan aktifitas di sekitar Perairan Dumai bagian barat
Komposisi lithogenous dan biogenous di Perairan Dumai
bagian barat
Standar baku mutu ANZECC
Standar baku mutu Belanda
Standar baku mutu NOAA
Standar baku mutu SEPA
53
55
57
58
60
61
62
63
64
65
1
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perairan Dumai bagian barat adalah bagian dari wilayah Perairan Laut
Riau yang terletak pada kawasan Selat Rupat. Perairan ini berhubungan langsung
dengan Selat Malaka yang memiliki aksebilitas tinggi baik lokal maupun
internasional. Perairan Dumai bagian barat merupakan perairan estuari (terdapat
Sungai Masjid dan Sungai Dumai) yang mendapat pengaruh dari daratan berupa
masukan berbagai jenis limbah yang berasal dari kegiatan Kota Dumai dan
sekitarnya, serta dipengaruhi oleh pasang surut air laut. Pesatnya perkembangan
kawasan pesisir, perluasan wilayah dan pertumbuhan industri di Perairan Dumai
bagian barat, seperti pembuangan limbah industri, domestik, pemukiman
penduduk, perhubungan, pelabuhan, pelayaran lokal maupun internasional, diduga
mengakibatkan bertambahnya beban pencemaran dan berdampak pada
lingkungan.
Happy et al. (2012) mengatakan bahwa perkembangan suatu daerah akan
berdampak pada lingkungan sekitarnya. Apabila perkembangan daerah tidak
direncanakan dengan baik, maka akan mengakibatkan terjadinya penurunan
kualitas perairan, diantaranya peningkatan buangan limbah yang membahayakan
bagi makhluk hidup dan lingkungan. Salah satu jenis limbah yang terbuang ke
lingkungan laut adalah limbah yang mengandung logam berat (Riani 2012; Riani
et al. 2014 dan Riani 2015). Keberadaan logam berat di perairan laut dapat berasal
dari berbagai macam jenis industri, pertambangan, rumah tangga dan limbah
pertanian (Clark 1986). Safitri et al. (2009) mengatakan bahwa kandungan logam
berat di Teluk Bayur diduga berasal dari industri baja, percetakan dan tinta cetak,
logam dan kawat, PVC plastik, cat, minyak, baterai kering dan aki, serta gelas
keramik dan ubin.
Aktivitas manusia di darat dapat berasal dari limbah perkotaan, rumah
tangga/domestik, pertambangan, pertanian, dan perindustrian. Aktivitas manusia
di laut dapat berasal dari pembuangan sampah domestik, pembuangan air ballast
kapal, pengangkutan minyak oleh tanker dan penambangan logam berat oleh
industri di laut (Amin et al. 2011). Industri pada umumnya banyak menggunakan
bahan yang mengandung logam berat sebagai bahan baku, bahan tambahan
maupun katalis (Abdulloh et al. 2012). Peningkatan kadar logam berat di perairan
laut akan mengakibatkan logam berat menjadi racun bagi organisme laut, begitu
pula halnya dengan logam esensial (Agustina 2010 dan Riani 2012). Logam berat
dapat terakumulasi pada tumbuhan (Mulyani et al. 2012) maupun biota (Arifin
2011; Ali et al. 2010; Riani 2012; Riani et al. 2014; Riani 2015) melalui
biomagnifikasi dan proses absorpsi (Riani 2012), serta terakumulasi pada sedimen
melalui proses gravitasi (Gomez-Paraa et al. 2000; Rifardi 2008a; Amin et al.
2005b).
Rifardi (2010) mengatakan bahwa bahan pencemar yang masuk ke dalam
perairan dapat dikelompokkan menjadi bahan pencemar organik dan non organik.
Secara umum sifat bahan pencemar organik larut dalam air, bersifat labil dan
selalu mengalami pengenceran (dilusi) serta bereaksi dengan air laut sehingga
sulit mendeteksi sumber pencemar jika terjadi pencemaran di laut luas. Sebaliknya
2
bahan pencemar non organik umumnya tidak larut dalam air dan mengendap
didasar perairan. Bahan pencemar terlarut yang mencapai dasar perairan dapat
diadsorpsi oleh sedimen. Kemampuan adsorpsi tergantung pada ukuran butir
sedimen. Semakin halus butiran sedimen dasar perairan, semakin kuat daya
adsorpsi dan sebaliknya.
Berdasarkan hasil pemantauan kondisi fisik di sekitar Perairan Laut Kota
Dumai, bahwa perairan tersebut mengalami tekanan ekologis yang berdampak
pada menurunnya kualitas perairan. Hal ini ditandai dengan adanya abrasi di
pinggiran Pantai Dumai, buangan limbah industri pengolahan minyak mentah
yang diduga mengandung logam berat Pb dan Cd, tingginya kandungan bahan
organik dan sedimentasi (Syahminan et al. 2011; Fidiatur et al. 2011; Rifardi et
al. 2012). Tingginya sedimentasi di suatu perairan (hilir), menggambarkan
buruknya aktifitas dari daratan (hulu). Kondisi tersebut semakin buruk jika bahan
organik tidak mampu lagi mengikat partikel sedimen yang mengandung bahan
pencemar seperti logam berat Pb dan Cd (Maruya et al. 2015). Ukuran butir dan
kandungan bahan organik sedimen merupakan faktor penting yang mempengaruhi
sebaran logam (Bartoli et al. 2012). Akibatnya, logam berat Pb dan Cd akan
tersebar luas ke perairan dan menjadi pollutant yang dapat membahayakan
kehidupan akuatik, organisme perairan dan berdampak serius bagi kesehatan
manusia yang mengkonsumsinya (Tarique et al. 2012).
Kemajuan teknologi, kebutuhan data dan informasi mengenai perairan laut
dan aktifitas disekitarnya, membuat sedimen menjadi salah satu objek penelitian
yang dianggap penting untuk memperoleh informasi mengenai pencemaran logam
berat, fraksi dan komposisi sedimen. Khususnya di Perairan Dumai bagian barat
dan pada umumnya Indonesia. Namun demikian, Indonesia hingga saat ini masih
terbatas mengenai informasi sedimen laut dan belum memiliki baku mutu logam
berat di sedimen. Baku mutu logam berat di sedimen yang digunakan mengacu
kepada beberapa negara, seperti Australia, Kanada dan Belanda. Berdasarkan hal
tersebut, maka perlu dilakukan penelitian mengenai pencemaran logam berat di
sedimen khususnya pada logam Pb dan Cd di Perairan Dumai bagian barat.
Perumusan Masalah
Kajian yang telah dilakukan di wilayah Perairan Kota Dumai, diantaranya:
penelitian tentang konsentrasi logam berat pada kepiting di sungai Masjid Dumai
(Amin 2004), konsentrasi logam berat pada Telescopium telescopium dan korelasi
kandungan logam berat dengan bahan organik (Amin et al. 2005a), kandungan
logam berat pada siput merah (Febrita et al. 2013), penelitian ukuran butir
sedimen (Rifardi 2008b), penelitian tentang komposisi sedimen (Fidiatur et al.
2011), bioakumulasi logam Cd, Cu, Pb dan Zn pada beberapa bagian tubuh
ikan gulama (Nurrachmi et al. 2011), analisis pasang surut perairan muara Sungai
Masjid Dumai (Musrifin 2011a, 2011b), karakteristik gelombang dan sedimen di
Pelabuhan Stasiun Kelautan Universitas Riau dan sekitarnya, Selat Rupat Pantai
Timur Sumatera, (Bramawanto et al. 2000), komposisi, sedimentasi dan dispersi
modeling limbah cair Pertamina unit pengolahan II Dumai (PPLH 2002), fraksi
dan komposisi sedimen yang dianalisis pada bagian timur Perairan Dumai
(Fidiatur et al. 2011) dan banyak lagi lainnya.
3
Hasil penelitian yang didapatkan sebelumnya, masih terbatas pada sebaran
fraksi dan komposisi sedimen secara horizontal, distribusi logam berat pada
sedimen yang dianalisis secara horizontal dan konsentrasi logam pada biota
tertentu. Keberadaan logam berat di perairan tersebar luas secara merata, baik
secara horizontal maupun vertikal melalui proses-proses kimia, fisika dan biologi
(Bartoli et al. 2012). Oleh sebab itu, untuk mendapatkan informasi status
pencemaran dan sedimentasi di Perairan Dumai bagian barat, perlu dilakukan
pengamatan tentang kondisi umum kualitas air perairan pada saat melakukan
penelitian, menganalisis logam berat Pb dan Cd di sedimen secara vertikal dan
horizontal sehingga didapatkan status pencemaran logam Pb dan Cd pada
sedimen, menganalisis komposisi dan fraksi sedimen yang mendominasi di
wilayah Perairan Dumai bagian barat dan korelasinya dengan logam berat. Hasil
dari pemikiran tersebut digambarkan secara ringkas pada kerangka pikir penelitian
yang terdapat pada Gambar 1.
Berdasarkan analisis pemikiran yang ada, terdapat beberapa hal yang
menjadi rumusan masalah terkait dengan penelitian yang dilakukan, yaitu:
1. Apakah kualitas air Perairan Dumai bagian barat masih dalam kondisi baik?
2. Apakah Perairan Dumai bagian barat telah tercemar logam berat Pb dan Cd
secara vertikal dan horizontal?
3. Fraksi dan komposisi sedimen apa saja yang mendominasi, dan kaitannya
dengan logam berat Pb dan Cd pada sedimen?
Kota Dumai
Perindustrian
n
Makro
Pertanian
Pemukiman
Mikro
Pelayaran
Internasional
Masukan bahan pencemar ke perairan
Organik
Anorganik
Dilusi/pengenceran
Gravitasi/pengendapan
Sedimen
Analisis secara vertikal dan horizontal
Status pencemaran logam berat Pb dan Cd pada sedimen di
Perairan Dumai bagian barat Provinsi Riau
Pengelolaan pencemaran
Gambar 1 Kerangka pikir penelitian.
Lokal
4
Tujuan Penelitian
Berdasarkan latar belakang dan permasalahan yang telah diuraikan
sebelumnya, maka tujuan dari penelitian adalah :
1. Mengamati kondisi umum kualitas air Perairan Dumai bagian barat.
2. Menganalisis kandungan logam berat Pb dan Cd pada sedimen secara vertikal
dan horizontal dari sembilan titik sampling dan status pencemarannya.
3. Menganalisis fraksi dan komposisi sedimen secara vertikal dan horizontal serta
korelasinya dengan logam berat Pb dan Cd pada sedimen.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian diharapkan dapat mengetahui kondisi umum
kualitas perairan, status pencemaran logamsuat berat Pb dan Cd di sekitar Perairan
Dumai bagian barat baik secara vertikal dan horizontal, serta fraksi dan komposisi
yang mendominasi dan kaitannya dengan logam berat Pb dan Cd di perairan
tersebut. Dengan demikian dapat diberikan suatu rekomendasi pengelolaan
lingkungan di sekitar Perairan Dumai bagian barat.
5
2 TINJAUAN PUSTAKA
Pencemaran Laut oleh Logam Berat
Menurut Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No.02/Men.KLH/I/l988,
pencemaran adalah masuk atau dimasukkannya makhluk hidup, zat energi, dan
komponen lain ke dalam laut oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam
sehingga kualitas air laut turun sampai tingkat tertentu yang mengakibatkan laut
menjadi kurang/tidak berfungsi lagi sesuai peruntukannya. Pencemaran laut oleh
Clark (2003) diartikan sebagai adanya kotoran atau hasil buangan aktivitas
makhluk hidup yang masuk ke daerah laut. Sumber dari pencemaran laut tersebut
antara lain adalah tumpahan minyak, sisa damparan amunisi perang, buangan dan
proses di kapal, buangan industri ke laut, proses pengeboran minyak di laut,
buangan sampah dari transportasi darat melalui sungai, emisi transportasi laut dan
buangan pestisida dari pertanian.
Palar (1994) mendefinisikan bahwa pencemaran atau polusi adalah suatu
kondisi yang telah berubah dari bentuk asal pada keadaan yang lebih buruk.
Pergeseran tatanan bentuk dari bentuk asal pada kondisi yang buruk ini dapat
terjadi sebagai akibat dari masuknya bahan-bahan pencemar atau polutan. Polutan
mempunyai daya racun yang dapat membuat buruk keadaan dari kondisi aslinya,
sehingga memicu terjadinya pencemaran. Notohadiprawiro (1995) mengatakan
bahwa Pencemaran logam berat Pb dan Cd merupakan salah satu dari berbagai
macam pencemaran logam berat yang banyak terdapat di kota-kota besar. Logam
Pb dan Cd dapat masuk perairan secara alamiah yaitu dengan pengkristalan, di
udara dengan bantuan air hujan dan dari aktivitas manusia seperti melalui limbah
industri yang berkaitan dengan Pb dan Cd. Sumber Pb di lingkungan yang paling
utama adalah gas buangan kendaraan bermotor. Sumber Cd banyak terdapat
dalam industri pencelupan, fotografi dan elektroplating.
Secara langsung maupun tidak langsung, perairan sudah sejak lama
diketahui sebagai terminal buangan limbah dari berbagai kehidupan manusia salah
satunya logam berat. Logam berat yang lebih dominan sebagai penyumbang
pencemaran di laut adalah limbah industri. Karena senyawa atau unsur logam
berat ini digunakan dalam industri sebagai bahan baku, bahan tambahan maupun
katalis. Meskipun metode tersebut cukup efektif, pada akhir reaksi katalis-katalis
yang digunakan tidak dapat diperoleh kembali (unrecoverable) karena larut dalam
air pada saat pemurnian biodiesel dan terbuang sebagai limbah sehingga
berpotensi mencemari lingkungan perairan (Abdulloh et al. 2012). Penyebab
utama logam berat menjadi bahan pencemar berbahaya karena logam berat ini
tidak dapat dihancurkan (non degradable) oleh organisme di perairan yang
membentuk senyawa kompleks bersama bahan organik dan anorganik secara
absorbsi dan kombinasi selanjutnya mengendap di dasar perairan (sedimen)
(Nybakken 1988).
Baku mutu logam berat di dalam lumpur atau sedimen di Indonesia belum
ditetapkan, padahal senyawa-senyawa logam berat lebih banyak terakumulasi
dalam sedimen (karena proses pengendapan) yang terdapat kehidupan biota dasar.
Biota dasar yang resisten terhadap perubahan kualitas lingkungan akibat tercemar
oleh logam berat dapat dijadikan sebagai indikator pencemaran (Amin dan
Nurrachmi 2005).
6
Karakteristik Logam Berat
Secara alami logam berat terdapat di seluruh alam, namun dalam kadar
yang sangat rendah. Asal masuknya unsur logam berat kedalam perairan secara
alami dibagi tiga, yaitu (a) berasal dari pantai termasuk sungai-sungai serta hasil
pengikisan oleh gelombang dan pelapukan batuan, (b) berasal dari lautan akibat
aktivitas vulkanik yang berada di dalam laut, dan (c) berasal dari atmosfir dalam
bentuk partikel atau debu yang jatuh ke dalam laut (Bryan 1976). Konsentrasi
unsur logam berat pada air laut berkisar antara 10-5–10-2 ppm. Pada kondisi ini,
logam berat dibutuhkan oleh organisme untuk pertumbuhan dan perkembangan
dalam hidupnya. Konsentrasi ini akan meningkat bila limbah perkotaan, pertanian
dan perindustrian yang banyak mengandung logam berat masuk ke dalam perairan
laut dan mengendap ke dasar perairan yang pada akhirnya menjadi racun bagi
organisme laut (Hawker dan Connell 1992).
Menurut Rahman (2005) yang dimaksud dengan logam berat adalah
unsur-unsur dengan nomor atom 22 sampai 92 dan terletak pada periode 3 sampai
7 dalam sistem periodic. Unsur logam berat adalah unsur yang mempunyai
densitas lebih dari 5 g/cm3. Hg mempunyai densitas 13,55 g/cm3. Diantara semua
unsur logam berat, Hg menduduki urutan pertama dalam hal sifat racun,
dibandingkan dengan logam berat lainnya, kemudian diikuti oleh logam berat
antara lain Cd, Ag, Ni, Pb, As, Cr, Sn, Zn.
Unsur logam berdasarkan densitas, dapat di bagi menjadi dua golongan
yaitu golongan logam ringan dan logam berat. Unsur-unsur logam ringan (light
metals) mempunyai densitas lebih kecil dari 5, sedangkan unsur-unsur logam
berat (heavy metals) mempunyai densitas lebih besar dari 5 (Miettinem 1975).
Unsur-unsur logam berat adalah unsur yang mempunyai berat jenis lebih dari 5
(Rai et al. 1981) serta mempunyai nomor atom dari 22-92 dan terletak dalam
periode 3-7 dalam susunan berkala (Waldichuk 1974).
Pada air laut, logam berat dapat berada dalam beberapa bentuk senyawa.
Oleh karena air laut mengandung klorida (Cl) yang sangat tinggi (kurang lebih
19000 ppm) dan bersifat basa (pH lebih besar dari 7), maka senyawa logam dalam
air laut umumnya berbentuk kompleks dengan klorida dan hidroksida. Logam
berat dalam air cenderung membentuk suatu ikatan sehingga akan mengendap ke
dasar perairan (Waldichuk 1974). Selanjutnya Chester (1990) menambahkan
bahwa logam berat dalam perairan laut dapat mengendap ke dasar perairan karena
senyawa sulfitnya sukar larut.
Logam berat yang terlarut dalam badan perairan pada kosentrasi tertentu
akan berubah fungsi menjadi sumber racun bagi perairan. Meskipun daya racun
yang dihasilkan oleh suatu jenis logam berat tidak sama, namun kehancuran dari
suatu kelompok dapat menjadi terputusnya satu mata rantai kehidupan. Pada
tingkat selanjutnya keadaan tersebut tentu saja dapat menghancurkan suatu
tatanan kehidupan. Pada tingkat selanjutnya keadaan tersebut tentu saja dapat
menghancurkan suatu tatanan ekosistem (Palar 2004; Riani 2012).
Pergerakan logam sangat dipengaruhi oleh bentuk dan tipe perikatan
logam serta ketersediaannya (bioavailability) di lingkungan perairan. Sedimen
yang merupakan tempat akhir senyawa di lingkungan perairan sangat memegang
peranan penting dalam menentukan bentuk-bentuk logam di perairan. Riani
(2012) menyatakan bahwa logam yang bersifat bioavailable akan terakumulasi
7
pada hewan air yang memiliki reseptor logam dan bersifat toksik bagi tubuh
hewan air tesebut, dan bahkan dapat mematikan individu yang bersifat sensitif.
Menurut Yu et al. (2011), logam di sedimen bisa berada dalam berbagai
bentuk dan perikatan, antara lain, sebagai ion bebas dan berikatan dengan
karbonat, dan disebut juga sebagai logam yang sangat labil sehingga mudah lepas
ke perairan serta mudah diserap oleh organisme (bioavailable). Logam juga bisa
berikatan dengan oksida Fe/Mn dan disebut sebagai bentuk yang dapat tereduksi
(reducible). Perikatan dengan bahan organik serta sulfida juga bisa menghasilkan
logam dalam bentuk yang mudah teroksidasi (oxidizable). Logam dalam bentuk
perikatan yang kuat dengan struktur kristal mineral di sedimen disebut bentuk
residual.
Sumber Logam Berat di Perairan
Logam berat yang masuk ke perairan dan sumber-sumber seperti melalui
buangan limbah industri dan rumah tangga akan terikat pada padatan tersuspensi
dan pada akhirnya akan mengendap ke sedimen dasar perairan (Gomez-Paraa et
al. 2000). Amin dan Nurrachmi (2005) mengatakan bahwa konsentrasi logam
berat pada fraksi halus lebih tinggi dari fraksi kasar. Pada penelitian Zhu et al.
dalam Amin (2007) di Danau Dongping China, juga menyatakan bahwa
konsentrasi logam berat tidak selalu terdapat pada partikel yang lebih kecil.
Jumlah dari jenis logam berat yang terdapat dalam limbah industri tergantung dari
jenis industri yang terdapat pada suatu daerah, dimana dapat diduga jenis
pencemaran logam berat yang mungkin terjadi. Banyaknya masukan logam berat
dalam sedimen terdapat di daerah galangan kapal/dock yard, pelabuhan kapal, dan
daerah pembuangan karena logam berat akan mengendap dan terakumulasi dalam
sedimen.
Logam berat yang semula terlarut dalam air sungai diadsorbsi oleh partikel
halus (suspended solid) dan oleh aliran air sungai dibawa ke muara. Air sungai
bertemu dengan arus pasang di muara sungai, sehingga partikel halus tersebut
mengendap di muara sungai. Hal inilah yang menyebabkan kadar logam berat
dalam sedimen muara lebih tinggi dari laut lepas. Pada umumnya muara sungai
mengalami proses sedimentasi, dimana logam yang sukar larut mengalami proses
pengenceran yang berada di kolom air lama kelamaan akan turun ke dasar dan
mengendap dalam sedimen. Kadar logam yang cukup tinggi dapat dilihat dari
nilai pH yang bersifat basa (pH = 7,40-8,59) di lokasi tempat logam tersebut sukar
larut dan mengendap ke dasar perairan (Hutagalung 1997).
Kadar logam berat dalam sedimen lebih tinggi dibandingkan dalam air
laut. Hal ini menunjukkan adanya akumulasi logam berat dalam sedimen dan
memungkinkan logam berat dalam air mengalami proses pengenceran dengan
adanya pengaruh pola arus pasang surut. Rendahnya kadar logam berat dalam air
laut, bukan berarti bahan cemaran yang mengandung logam berat tersebut tidak
berdampak negatif terhadap perairan, tetapi lebih disebabkan oleh kemampuan
perairan tersebut untuk mengencerkan bahan cemaran yang cukup tinggi (Rifardi
2010).
8
Pengaruh Logam Berat terhadap Organisme Perairan
Unsur-unsur logam berat dapat masuk ke dalam tubuh organisme laut
melalui rantai makanan, insang, dan difusi melalui permukaan kulit. Logam berat
dapat mengumpul dalam tubuh organisme dan akan tetap tinggal dalam tubuh
pada waktu yang lama sebagai racun yang terakumulasi (Palar 2004). Menurut
Amin et al. (2005), pencemaran logam berat terhadap lingkungan laut
berhubungan erat dengan penggunaan logam oleh manusia, yang esensial maupun
non esensial yang secara alami selalu ditemukan dalam lingkungan laut, namun
pada umumnya kadarnya masih di bawah nilai ambang yang membahayakan
kehidupan organisme. Pengaruh aktivitas manusia melalui pembuangan limbah
mengakibatkan meningkatnya kadar logam berat di lingkungan laut yang akan
merusak lingkungan dan kehidupan organisme laut, bahkan menjadi bumerang
bagi kehidupan manusia itu sendiri.
Peningkatan kadar logam berat dalam air laut akan mengakibatkan logam
berat yang semula dibutuhkan untuk berbagai proses metabolisme akan berubah
menjadi racun bagi organisme laut. Selain berubah menjadi racun logam berat
yang akan terakumulasi dalam sedimen dan biota melalui proses gravitasi,
biokonsentrasi, bioakumulasi dan biomagnifikasi oleh biota laut. Peningkatan
kadar logam berat dalam air laut yang terus berlangsung akan diikuti oleh
peningkatan kadar logam berat dalam tubuh biota yang berada dalam lingkungan
tersebut (Hutagalung 1997).
Logam berat dapat dipandang sebagai racun apabila logam-logam berat
tersebut merugikan pertumbuhan atau metabolisme sel, bila logam berat tersebut
berada di atas konsentrasi yang diperkenankan (Hutagalung 1991). Menurut
Thoha (1991), bahan pencemar yang masuk ke dalam perairan akan
mengakibatkan terganggunya biota yang hidup didalamnya, sehingga
mengganggu rantai makanan dalam perairan tersebut. Terputusnya salah satu
rantai makanan dapat menyebabkan beberapa jenis biota tidak hidup normal. Hal
itu terjadi jika beban pencemar yang masuk ke perairan telah melibihi baku mutu.
Palar (2004) mengemukakan bahwa logam berat dapat mengumpul dalam tubuh
organisme dan akan tetap tinggal dalam tubuh pada waktu yang lama sebagai
racun yang terakumulasi. Akumulasi logam dalam tubuh makhluk hidup dapat
merusak sistem organ tubuh, mengakibatkan cacat bahkan hingga kematian.
Salah satu contoh penelitian yang dilakukan oleh Nurrachmi et al. (2011)
tentang bioakumulasi logam Cd, Cu, Pb Dan Zn pada beberapa bagian tubuh ikan
gulama (Sciaena russelli) di Perairan Dumai, didapatkan hasil bahwa kandungan
logam yang masuk ke dalam tubuh ikan, terdistribusi ke seluruh bagian tubuh
melalui insang. Organ insang merupakan bagian tubuh ikan yang memiliki
kandungan logam berat paling tinggi untuk semua logam, karena insang
merupakan organ pertukaran aktif dan pasif yang terjadi antara ikan dengan
lingkungannya. Heriyanto (2011) mengatakan bahwa pada umumnya akumulasi
terbesar magnesium (Mg) pada bagian daun dan akar, seng (Zn) terakumulasi
pada bagian akar dan daun, kadmium (Cd) pada bagian daun dan akar, sedangkan
arsen (As) pada bagian daun dan batang mangrove yang dekat dengan sumber
pencemar. Kandungan zat pencemar Mg terbesar terakumulasi pada udang yaitu
sebesar 82,63 ppm, ikan blanak sebesar 60,30 ppm. Akumulasi Mg pada udang
lebih besar (sepuluh kali) dibandingkan dengan udang yang terdapat di Taman
Nasional Alas Purwo (TNAP), kandungan zat pencemar Mg pada ikan blanak 4,5
kali lebih besar di Cilacap dibanding dengan TNAP.
9
Pengaruh Logam Berat terhadap Manusia
Selain pengaruh negatif toksitas logam berat, yang paling penting dan
menjadi perhatian utama adalah akibatnya terhadap manusia. Beberapa kasus
keracunan logam pada manusia telah banyak dilaporkan, sehingga ada nama
khusus terhadap keracunan logam tertentu, misalnya di negara Jepang, yaitu:
"minamata disease" karena keracunan metil merkuri, “itai-itai disease" karena
keracunan Cd. Keracunan akut dari logam berbahaya tersebut biasanya terjadi
pada orang yang mengkonsumsi makanan yang mengandung logam atau karena
pengaruh pemberian obat. Hal tersebut biasanya terjadi pada kelompok orang
tertentu atau perorangan. Tetapi pada keracunan kronis yang disebabkan oleh
orang yang mengkonsumsi logam dalam jumlah sedikit tetapi berlangsung lama,
biasanya terjadi dalam komunitas atau penduduk yang tinggal dalam suatu
lingkungan yang tercemar (Darmono 2001).
Logam berat secara langsung maupun tidak langsung dapat
membahayakan manusia, seperti Pb dapat mengakibatkan penghambatan sistem
pembentukan hemoglobin (Hb) sehingga menyebabkan anemia, tergantung sistem
syaraf pusat dan tepi, sistem ginjal, sistem reproduksi, idiot pada anak-anak,
sawan (epilepsi), cacat rangka dan merusak sel-sel somatik (Darmono, 2001).
Walaupun jumlah Pb yang diserap oleh tubuh hanya sedikit, logam ini ternyata
menjadi sangat berbahaya. Hal ini disebabkan senyawa-senyawa Pb dapat
memberikan efek racun terhadap banyak organ yang terdapat dalam tubuh (Palar
2004).
Mekanisme dan Pengelompokan Berdasarkan Daya Racun
Mekanisme keracunan logam berat pada konsumer terjadi melalui proses
sebagai berikut (Riani 2012):
1. Memblokir atau menghalangi kerja gugus fungsi biomolekul yang esensial
untuk proses biologi, seperti protein dan enzim.
2. Menggantikan ion-ion logam esensial yang terdapat dalam molekul terkait.
3. Mengadakan modifikasi atau perubahan bentuk gugus aktif yang dimiliki oleh
biomolekul.
Selanjutnya, dijelaskan pengelompokan berdasarkan urutan daya racun
adalah sebagai berikut:
A. Kelas B : sangat beracun : Hg, Pb, Cd, Sn, Cu
1. Paling efektif untuk berikatan dengan gugus sulfihidril (-SH)
2. Dapat menggantikan posisi ion logam antara
– Bersama dengan logam antara dapat larut dengan lemak: mampu
melakukan penetrasi pada membran sel, sehingga ion logam dapat
terakumulasi (misalnya, Hg, Pb, Sn)
– Dalam metallo protein menunjukkan reaksi redoks, misalnya:
Cu2+ Cu+
B. Kelas antara : daya racun sedang : Ni, Zn
C. Kelas A : Daya racun rendah : Mg
Urutan toksisitas logam dapat digambarkan urutan seperti berikut :
1. Daftar urutan tinggi ke rendah
Hg2+> Cd2+> Ag+ Ni2+ Pb2+> As2+> Cr2+> Sn2+> Zn2+
10
2. Pengaruh terhadap aktivitas enzim
Cd2+> Pb2+> Zn2+> Hg2+> Cu2+
3. Aktifitas enzim alpha-glycerophosphat dehydrogenase (jaringan ikan)
Hg2+>Cd2+> Zn2+> Pb2+> Ni2+> Co2+
Biota laut pada umumnya membutuhkan waktu dalam proses
mengakumulasi logam ke dalam tubuhnya hingga menimbulkan kematian. Biota
laut seperti ikan, krustasea dan moluska memiliki perbedaan dalam
mengakumulasi logam dalam waktu 96 jam. Konsentrasi penyerapan ion logam
terhadap biota laut dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Konsentrasi ion logam (mg/L) yang mematikan biota laut dalam 96
jam LC50
Jenis hewan laut
Jenis logam berat
Ikan
Krustasea
Moluska
Cd
22-55
0.015-47
2.2-35
Cr
91.00
10.00
14-105
Cu
2.5-3.5
0.17-100
0.14-105
Hg
0.23-0.8
0.005-0.5
Ni
350.00
6-47
0.058-32
Pb
188.00
72-320
Zn
60.00
0.5-50
10-50
Sumber : Jackim et al. (1970); Bryan (1976); Reisch et al. (1979).
Logam Plumbum (Pb)
Timah hitam atau timbal dilambangkan dengan Pb (Plumbum), dalam
sistem periodik, menduduki tempat dengan nomor atom 82 dan berat atom 207,19
g. Timbal dalam bentuk larutan ion Pb2+ pada kondisi yang tepat akan berubah
menjadi senyawa alkil-lead. Bahan-bahan timbal sulfida dapat juga terbentuk di
bawah kondisi anaerobik pada sedimen. Di perairan, Pb mempunyai dua bentuk
keadaan oksidasi Pb2+dengan bentuk utama di lingkungan laut adalah Pb2+ (Palar
2004).
Agustina (2010), menyatakan bahwa timbal banyak digunakan untuk
berbagai keperluan karena sifat-sifatnya antara lain: (1) Titik cair rendah sehingga
jika digunakan dalam bentuk cair, maka akan membutuhkan teknik sederhana dan
murah; (2) Timbal merupakan logam berat yang lunak sehingga mudah diubah
keberbagai bentuk; (3) Sifat kimia timbal menyebabkan logam berat ini dapat
berfungsi sebagai lapisan pelindung, jika kontak dengan udara lembab; (4) Timbal
dapat membentuk alloy dengan logam lain dan alloy yang terbentuk mempunyai
sifat berbeda dengan timbal yang murni; (5) Densitas timbal lebih tinggi
dibandingkan dengan logam lain, kecuali dengan emas dan merkuri. Apabila Pb
dalam badan perairan melebihi konsentrasi yang semestinya, dapat mengakibatkan
kematian biota laut.
Timbal merupakan salah satu logam non essensial yang sangat berbahaya
dan dapat menyebabkan keracunan (toksisitas) pada makhluk hidup. Racun ini
bersifat kumulatif, artinya sifat racun akan muncul apabila terakumulasi cukup
besar dalam tubuh makhluk hidup. Timbal terdapat dalam air karena adanya
11
kontak antara air dengan tanah atau udara tercemar timbal, air yang tercemar oleh
limbah industri atau akibat korosi pipa berbahan dasar timbal (Riani 2012).
Logam Pb banyak masuk ke dalam badan perairan melalui buangan air ballast,
aspal dan emisi mesin bahan bakar minyak yang digunakan sebagai anti knock
pada mesin (Djaya dan Kusna 2008).
Mohiuddin et al. (2010) dan Harikumar et al. (2010) mengatakan bahwa
kadar Pb normal di permukaan bumi yaitu
KADMIUM (Cd) PADA SEDIMEN DI PERAIRAN DUMAI
BAGIAN BARAT, RIAU
SYAHMINAN
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
2
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Status Pencemaran Logam
Berat Timbal (Pb) dan Kadmium (Cd) pada Sedimen di Perairan Dumai bagian
barat, Riau adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan
belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Oktober 2015
Syahminan
NIM P052130371
RINGKASAN
SYAHMINAN. Status Pencemaran Logam Berat Timbal (Pb) dan Kadmium (Cd)
pada Sedimen di Perairan Dumai bagian barat, Riau. Dibimbing oleh Etty Riani
dan Syaiful Anwar.
Perairan Dumai bagian barat adalah bagian dari wilayah Perairan Laut
Riau yang terletak pada kawasan Selat Rupat. Perairan ini berhubungan langsung
dengan Selat Malaka yang memiliki aksebilitas tinggi baik lokal maupun
internasional. Perairan Dumai bagian barat merupakan perairan estuari (terdapat
Sungai Masjid dan Sungai Dumai) yang mendapat pengaruh dari daratan berupa
masukan berbagai jenis limbah yang berasal dari kegiatan Kota Dumai dan
sekitarnya, serta dipengaruhi oleh pasang surut air laut. Pesatnya perkembangan
kawasan pesisir, perluasan wilayah dan pertumbuhan industri di Perairan Dumai
bagian barat, seperti pembuangan limbah industri, domestik, pemukiman
penduduk, perhubungan, pelabuhan, pelayaran lokal maupun internasional, diduga
mengakibatkan bertambahnya beban pencemaran dan berdampak pada
lingkungan.
Tujuan dari penelitian adalah mengamati kualitas air Perairan Dumai
bagian barat, menganalisis kandungan logam berat Pb dan Cd pada sedimen
secara vertikal dan horizontal dan status pencemarannya, menganalisis fraksi dan
komposisi sedimen secara vertikal dan horizontal serta korelasinya dengan logam
berat Pb dan Cd. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode
survei. Pengukuran kualitas air di lapang dan pengambilan sampel sedimen
dilakukan pada sembilan titik sampling yang ditetapkan secara sengaja. Sampel
sedimen pada tiap titik sampling dipisahkan menjadi tiga bagian (atas, tengah dan
bawah) pada kedalaman 0-2cm, 9-11cm dan 18-20cm. Sampel kandungan logam
berat pada sedimen dianalisis menggunakan metode spektrofotometri dan dihitung
menggunakan rumus Yap et al (2002). Pengukuran kandungan bahan organik
dilakukan dengan mengikuti prosedur Tech (1986). Prosedur analisis butiran
sedimen untuk fraksi pasir dan kerikil digunakan metode pengayakan basah, untuk
fraksi lumpur dianalisis dengan metode pipet yang merujuk pada (Rifardi 2008c).
Analisis komposisi sedimen dilakukan pada lithogenous sediment dan biogenous
sediment yang merujuk pada Rifardi (2008c).
Berdasarkan KepMenLH No. 51 Tahun 2004 Lampiran III, bahwa kondisi
umum Perairan Dumai bagian barat masih dapat mendukung aktivitas kehidupan
organisme laut di perairan tersebut. Kandungan tertinggi logam berat Pb dan Cd
pada sedimen di sembilan titik sampling secara vertikal, terdapat pada lapisan
atas yaitu 9,08µg/g dan terendah pada lapisan tengah 8,40 µg/g. Logam Cd
tertinggi terdapat pada lapisan tengah dan bawah yaitu 0,05µg/g dan terendah
terdapat pada lapisan atas 0,04 µg/g. Analisis secara horizontal pada kandungan
logam berat Pb yang tertinggi terdapat pada titik sampling 8 yaitu 12,69 µg/g dan
terendah pada titik sampling 1 yaitu 5,16 µg/g. Logam Cd tertinggi terdapat pada
titik sampling 1 yaitu 0,10 µg/g dan terendah pada titik sampling 3, 6 dan 9 yaitu
0,02 µg/g.
4
Namun demikian, Perairan Dumai bagian barat berada pada kondisi
normal dan di bawah standar baku mutu yang ditetapkan oleh beberapa negara,
dengan konsentrasi rata-rata yaitu Pb 8,76 µg/g dan Cd 0,04 µg/g. Perbedaan
kandungan logam antar lapisan sedimen di Perairan Dumai bagian barat tidak
terlepas dari pengaruh pasang surut yang masuk dan keluar dari Selat Rupat. Tipe
pasang surut di Peraian Dumai yaitu tipe pasang surut harian ganda (semidiurnal
tides). Diduga proses oseanografi tersebut yang mendistribusikan logam ke
perairan lain. Pasang surut yang terjadi di lingkungan laut membuat partikel
sedimen akan berfluktuasi dan menentukan tinggi atau rendah, jauh dan dekatnya
kecepatan sedimentasi termasuk kandungan organik.
Hasil analisis fraksi sedimen menunjukkan bahwa fraksi pasir
mendominasi pada keseluruhan lokasi penelitian. Persentase fraksi kerikil yang
tertinggi terdapat pada titik sampling 7 (perbatasan Selat Malaka) lapisan tengah
yaitu 2,51% dan terendah terdapat pada titik sampling 5 (alur pelayaran) lapisan
atas yaitu 0,03%. Persentase pasir tertinggi terdapat pada titik sampling 5 lapisan
atas yaitu 99,48%, dan terendah 78,83% terdapat pada titik sampling 6 (kawasan
mangrove) lapisan bawah. Persentase lumpur yang tertinggi terdapat pada titik
sampling 6 lapisan bawah yaitu 20,27%, dan terendah 0,19% terdapat pada titik
sampling 8 (alur pelayaran Internasional) lapisan atas. Lapisan sedimen yang
berada jauh dari lingkungan laut dapat berpindah melalui gerakan aktif pasang
surut, gerakan arus dasar dan akan mengendapkannya kembali di lingkungan
pantai.
Analisis komposisi sedimen didapatkan hasil bahwa jenis material penyusun
sedimen pada tiap titik sampling relatif sama, tetapi dengan persentase yang
berbeda-beda. Komposisi sedimen setiap lapisan pada masing-masing titik
sampling tidak menunjukkan adanya kecenderungan perubahan yang signifikan.
Komposisi sedimen lithogeneus fragmen batuan mendominasi di setiap lapisan
dari titik sampling 1 hingga titik sampling 9. Fragmen batuan dengan persentase
tertinggi berada pada titik sampling 8 lapisan 0-2 cm yaitu 70,4% dan terendah
pada titik sampling 6 lapisan 9-11cm yaitu 57,2%. Tingginya persentase batuan
diperkirakan berasal dari perairan daerah penelitian yang mengalami abrasi,
kemudian partikel terbawa arus dan dibawa ke perairan, partikel yang dibawa
akan mengendap di dasar perairan pada saat arus melemah.
Hasil penelitian yang telah dilakukan, menunjukkan bahwa di Perairan
Dumai bagian barat terdapat logam berat timbal (Pb) dan kadmium (Cd) pada
sedimen, meskipun kandungan logam berat belum melebihi baku mutu yang telah
ditetapkan. Namun hal tersebut tetap berpotensi menimbulkan pencemaran jika
terjadi secara terus menerus, dan terakumulasi pada sedimen. Oleh sebab itu, perlu
dilakukan pengelolaan yang berkelanjutan agar dapat meminimalisir terjadinya
pencemaran di perairan tersebut, seperti monitoring, pembinaan dan penegakan
hukum.
Kata kunci : Perairan Dumai bagian barat, Sedimen, Logam Berat Pb dan Cd
SUMMARY
SYAHMINAN. Pollution Status of Lead (Pb) and Cadmium (Cd) in Sediment of
Western Dumai Waters, Riau. Supervised by Etty Riani and Syaiful Anwar.
Western Dumai Waters is part of the Riau Sea Waters, located at the Rupat
Strait, directly connected to the Malaca Strait, and has high accessibility both
locally and internationally. Western Dumai Waters that also an estuarine waters
(marked by Masjid River and Dumai River) is affected by the activities of the
upland areas especially Dumai City, and the surrounding waters. Rapid
development caused by urban and industrial expansion in these areas might
increase pollution risk from disposal of both industrial and domestic waste of the
upland, as well as from the activities on the water itself.
The objective of the present study was to determine water quality in
Western Dumai Waters, to analyze the content of heavy metals (Pb and Cd) in
sediment (vertically and horizontally) and determine the pollution status of Pb and
Cd, to analyze sediment fractions and composition (vertically and horizontally)
and their correlation with Pb and Cd content in the sediment. Purposive sampling
was employed to take water samples at nine sampling sites. Five parameters were
analyzed insitu for temperature, salinity, pH, flow rate, clarity. Gravity core
technique was used to take sediment samples at each sampling point. Sample of
sediment at each sampling point was separated into three sections (top, middle and
bottom) in depth of 0-2cm, 9-11cm and 18-20cm. The content of heavy metals in
sediments was analyzed using spectrophotometric methods. Organic matter was
determined Loes on Ignitation method. Sediment particles for sand and gravel
fractions were analyzed by sieving method while sludge fraction was analyzed by
a pipette method. Analysis of sediment composition performed on lithogenous
and biogenous was conducted by Rifardi (2008c) approach.
Based on the Decree of the Minister of Environment No. 51 2004 Annex
III; the general condition of Western Dumai Waters can still support the life
activity of marine organisms in the waters. The concentration of heavy metals (Pb
and Cd) in the sampled sediments in nine sampling points was as follows. For Pb
the highest concentration vertically was on the top layer (9,08 μg/g) and the
lowest was the middle layer (8,40μg/g). And for Cd, the highest concentration was
contained in the middle and the bottom layers (0,05μg/g), and the lowest in the
top layer (0,04μg/g). Horizontally for Pb, sampling point 8 contained the highest
concentration (12,69μg/g), while sampling point 1 contained the lowest
concentration (5,16 μg/g). On the other hand for Cd, sampling points 1 contained
the highest (0,10μg/g) and the sampling points 3, 6 and 9 lowest (0,02μg/g)
concentrations. The concentration status of pollution for each Pb and Cd is
8,76μg/g and 0,04 μg/g. Thus Dumai Western Waters can be tolerance for
organism in the sediment.
The results of sediment fraction analysis showed that sand dominates the
sediment of the entire study site. The highest percentage of sand was found in the
upper layer of the sampling point 5 (99,48%), and the lowest was found at the
sampling point 6 (mangrove area) (78,83%). The highest percentage of gravel was
contained in the middle layer of sampling point 7 (border waterway) (2,51%) and
6
the lowest in the top layer of sampling point 5 (shipping lanes) (0,03%). The
highest percentage of sludge was contained in the bottom layer of sampling point
6 (20,27%), and the lowest was 0,19% contained in the top layer of sampling
point 8 (International shipping channel). Sediment layers that are far away from
the marine environment could be transferred via the active tidal movement, base
flow and would be brought back to coastal (beach) environment by precipitation.
Sediment composition analysis showed that the type of material making up the
sediment at each sampling point was relatively the same, but with different
percentages. The composition of each layer of sediment at each sampling point
does not indicate any trend of significant change. Llithogeneus sedimentary rock
fragments dominate in every sediment layer of the sampling points (from
sampling point 1 to sampling point 9). Rock fragments with the highest
percentage was at the sampling point 8 layer 0-2 cm (70,4%) and the lowest at the
sampling point 6 layer 9-11cm (57,2%). The high percentage of rock was thought
to originate from the waters of the study area which were experiencing abrasion,
then the particles were swept away and taken to the water and particles that were
carried settled at the bottom sea during lower flows.
Results of this study showed that Western Dumai Waters contained heavy
metals lead (Pb) and cadmium (Cd) in the sediment although the content does not
exceed the quality standards. Since rapid development in the upland areas and
increasing activities on the waters still progressing, pollution risk should be
consider carefully. Therefore, it is necessary to practice sustainable management
(e.g. through monitoring, supervision and law enforcement) in order to minimize
the occurrence of pollution in these waters.
Keywords: Western Dumai Waters, Sediment, Heavy Metal of Pb and Cd
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
8
STATUS PENCEMARAN LOGAM BERAT TIMBAL (Pb) DAN
KADMIUM (Cd) PADA SEDIMEN DI PERAIRAN DUMAI
BAGIAN BARAT, RIAU
SYAHMINAN
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr. Ir.Isdradjad Setyobudiandi, M.Sc
10
Judul Tesis
Nama
NIM
: Status Pencemaran Logam Berat Timbal (Pb) dan Kadmium (Cd )
pada Sedimen di Perairan Dumai Bagian Barat, Riau
: Syahminan
: P052130371
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Dr Ir Syaiful Anwar, M Sc
Anggota
Dr Ir Etty Riani, MS
Ketua
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Pengelolaan Sumberdaya Alam
dan Lingkungan
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof Dr Ir Cecep Kusmana, MS
Dr Ir Dahrul Syah, M Sc Agr
Tanggal Ujian: 31 Agustus 2015
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga tesis ini dapat terselesaikan. Tema yang dipilih
dalam tesis ini ialah pencemaran logam pada sedimen, dengan judul Status
Pencemaran Logam Berat Timbal (Pb) dan Kadmium (Cd) pada Sedimen di
Perairan Dumai bagian barat, Riau.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr. Ir. Etty Riani, MS dan Bapak
Dr. Ir. Syaiful Anwar, M.Sc selaku dosen pembimbing yang telah banyak
memberi pengetahuan dan saran dalam penulisan tesis ini. Ungkapan terima kasih
juga penulis sampaikan kepada Ayahanda (Bapak H. Abdul Hamid Yunan)
beserta Ibunda (Ibu Hj. Nurhayani), BPPDN DIKTI, Saudari Dewi Ariana, dan
pihak terkait lainnya yang telah memberikan bantuan, semangat, dan doa sehingga
tesis ini dapat diselesaikan. Semoga tesis ini mampu memberikan informasi dan
pengetahuan yang bermanfaat bagi pembacanya.
Bogor, Oktober 2015
Syahminan
12
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
2 TINJAUAN PUSTAKA
Pencemaran Laut Oleh Logam Berat
Karakteristik Logam Berat
Sumber Logam Berat di Perairan
Pengaruh Logam Berat terhadap Organisme Perairan
Pengaruh Logam Berat terhadap Manusia
Mekanisme dan Pengelompokan berdasarkan Daya Racun
Logam Plumbum (Pb)
Logam Kadmium (Cd)
Bahan Organik Sedimen
Sedimen
Ukuran Partikel Sedimen
Komposisi Sedimen
3 METODE
Waktu dan Lokasi Penelitian
Bahan dan Alat
Metode Penelitian
Penetapan Lokasi Sampling
Pengambilan dan Penanganan Sampel Sedimen
Pengukuran Parameter Kualitas Perairan
Analisis Sampel Sedimen
Analisis Logam Berat pada Sedimen
Larutan Blanko
Pembuatan Larutan Standar
Kandungan Total Logam Berat
Perhitungan Kandungan Logam Berat
Analisis Kandungan Bahan Organik
Analisis Fraksi Sedimen
Analisis Komposisi Sedimen (Butiran Sedimen)
Analisis Data
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Kondisi Umum Perairan Dumai bagian barat
Distribusi Kandungan Logam Pb dan Cd pada Sedimen secara Vertikal
Distribusi Kandungan Logam Pb dan Cd pada Sedimen secara Horizontal
Hubungan Kandungan Bahan Organik dengan Logam Pb dan Cd di Sedimen
x
xi
xii
1
1
2
4
4
5
5
6
7
8
9
9
10
11
12
14
16
17
18
18
18
18
19
20
20
20
20
21
21
21
21
22
22
23
23
24
24
24
26
28
Parameter Statistik Sedimen
Komposisi Sedimen
Status Pencemaran Logam Berat Pb dan Cd di Perairan Dumai bagian barat
Rekomendasi dan Pengelolaan Pencemaran
Pemantauan (Monitoring)
Pembinaan dan Penegakan Hukum
5 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
31
36
39
42
42
43
44
44
44
DAFTAR PUSTAKA
45
LAMPIRAN
52
RIWAYAT HIDUP
14
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Konsentrasi ion logam (mg/L) yang mematikan biota laut
dalam 96 jam
Standar baku mutu logam berat Pb dan Cd pada sedimen
Parameter kualitas air di Perairan Dumai bagian barat
Rata-rata kandungan logam berdasarkan lapisan
Rata-rata logam berdasarkan titik sampling
Persentase rata-rata kandungan bahan organik sedimen
Fraksi dan klasifikasi sedimen Perairan Dumai bagian barat
Tipe sedimen berdasarkan segitiga Sheppard (1954)
Komposisi sedimen Perairan Dumai bagian barat
Standar baku mutu logam berat Pb dan Cd pada sedimen di
beberapa negara
10
23
24
26
27
29
33
35
37
40
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
Kerangka pikir penelitian
Segitiga Sheppard
Lokasi penelitian Perairan Dumai bagian barat
Lokasi titik sampling Perairan Dumai bagian barat
Potongan sampel sedimen yang dianalisis
Hubungan antara kandungan logam Pb dengan kandungan
bahan organik di sedimen
Hubungan antara kandungan logam Cd dengan kandungan
bahan organik di sedimen
3
16
18
19
20
30
30
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Hasil analisis logam Pb
Hasil analisis logam Cd
Ilustrasi pergerakan pola arus pasang surut di Selat Rupat
Foto-foto lokasi titik sampling
Kondisi dan aktifitas di sekitar Perairan Dumai bagian barat
Komposisi lithogenous dan biogenous di Perairan Dumai
bagian barat
Standar baku mutu ANZECC
Standar baku mutu Belanda
Standar baku mutu NOAA
Standar baku mutu SEPA
53
55
57
58
60
61
62
63
64
65
1
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perairan Dumai bagian barat adalah bagian dari wilayah Perairan Laut
Riau yang terletak pada kawasan Selat Rupat. Perairan ini berhubungan langsung
dengan Selat Malaka yang memiliki aksebilitas tinggi baik lokal maupun
internasional. Perairan Dumai bagian barat merupakan perairan estuari (terdapat
Sungai Masjid dan Sungai Dumai) yang mendapat pengaruh dari daratan berupa
masukan berbagai jenis limbah yang berasal dari kegiatan Kota Dumai dan
sekitarnya, serta dipengaruhi oleh pasang surut air laut. Pesatnya perkembangan
kawasan pesisir, perluasan wilayah dan pertumbuhan industri di Perairan Dumai
bagian barat, seperti pembuangan limbah industri, domestik, pemukiman
penduduk, perhubungan, pelabuhan, pelayaran lokal maupun internasional, diduga
mengakibatkan bertambahnya beban pencemaran dan berdampak pada
lingkungan.
Happy et al. (2012) mengatakan bahwa perkembangan suatu daerah akan
berdampak pada lingkungan sekitarnya. Apabila perkembangan daerah tidak
direncanakan dengan baik, maka akan mengakibatkan terjadinya penurunan
kualitas perairan, diantaranya peningkatan buangan limbah yang membahayakan
bagi makhluk hidup dan lingkungan. Salah satu jenis limbah yang terbuang ke
lingkungan laut adalah limbah yang mengandung logam berat (Riani 2012; Riani
et al. 2014 dan Riani 2015). Keberadaan logam berat di perairan laut dapat berasal
dari berbagai macam jenis industri, pertambangan, rumah tangga dan limbah
pertanian (Clark 1986). Safitri et al. (2009) mengatakan bahwa kandungan logam
berat di Teluk Bayur diduga berasal dari industri baja, percetakan dan tinta cetak,
logam dan kawat, PVC plastik, cat, minyak, baterai kering dan aki, serta gelas
keramik dan ubin.
Aktivitas manusia di darat dapat berasal dari limbah perkotaan, rumah
tangga/domestik, pertambangan, pertanian, dan perindustrian. Aktivitas manusia
di laut dapat berasal dari pembuangan sampah domestik, pembuangan air ballast
kapal, pengangkutan minyak oleh tanker dan penambangan logam berat oleh
industri di laut (Amin et al. 2011). Industri pada umumnya banyak menggunakan
bahan yang mengandung logam berat sebagai bahan baku, bahan tambahan
maupun katalis (Abdulloh et al. 2012). Peningkatan kadar logam berat di perairan
laut akan mengakibatkan logam berat menjadi racun bagi organisme laut, begitu
pula halnya dengan logam esensial (Agustina 2010 dan Riani 2012). Logam berat
dapat terakumulasi pada tumbuhan (Mulyani et al. 2012) maupun biota (Arifin
2011; Ali et al. 2010; Riani 2012; Riani et al. 2014; Riani 2015) melalui
biomagnifikasi dan proses absorpsi (Riani 2012), serta terakumulasi pada sedimen
melalui proses gravitasi (Gomez-Paraa et al. 2000; Rifardi 2008a; Amin et al.
2005b).
Rifardi (2010) mengatakan bahwa bahan pencemar yang masuk ke dalam
perairan dapat dikelompokkan menjadi bahan pencemar organik dan non organik.
Secara umum sifat bahan pencemar organik larut dalam air, bersifat labil dan
selalu mengalami pengenceran (dilusi) serta bereaksi dengan air laut sehingga
sulit mendeteksi sumber pencemar jika terjadi pencemaran di laut luas. Sebaliknya
2
bahan pencemar non organik umumnya tidak larut dalam air dan mengendap
didasar perairan. Bahan pencemar terlarut yang mencapai dasar perairan dapat
diadsorpsi oleh sedimen. Kemampuan adsorpsi tergantung pada ukuran butir
sedimen. Semakin halus butiran sedimen dasar perairan, semakin kuat daya
adsorpsi dan sebaliknya.
Berdasarkan hasil pemantauan kondisi fisik di sekitar Perairan Laut Kota
Dumai, bahwa perairan tersebut mengalami tekanan ekologis yang berdampak
pada menurunnya kualitas perairan. Hal ini ditandai dengan adanya abrasi di
pinggiran Pantai Dumai, buangan limbah industri pengolahan minyak mentah
yang diduga mengandung logam berat Pb dan Cd, tingginya kandungan bahan
organik dan sedimentasi (Syahminan et al. 2011; Fidiatur et al. 2011; Rifardi et
al. 2012). Tingginya sedimentasi di suatu perairan (hilir), menggambarkan
buruknya aktifitas dari daratan (hulu). Kondisi tersebut semakin buruk jika bahan
organik tidak mampu lagi mengikat partikel sedimen yang mengandung bahan
pencemar seperti logam berat Pb dan Cd (Maruya et al. 2015). Ukuran butir dan
kandungan bahan organik sedimen merupakan faktor penting yang mempengaruhi
sebaran logam (Bartoli et al. 2012). Akibatnya, logam berat Pb dan Cd akan
tersebar luas ke perairan dan menjadi pollutant yang dapat membahayakan
kehidupan akuatik, organisme perairan dan berdampak serius bagi kesehatan
manusia yang mengkonsumsinya (Tarique et al. 2012).
Kemajuan teknologi, kebutuhan data dan informasi mengenai perairan laut
dan aktifitas disekitarnya, membuat sedimen menjadi salah satu objek penelitian
yang dianggap penting untuk memperoleh informasi mengenai pencemaran logam
berat, fraksi dan komposisi sedimen. Khususnya di Perairan Dumai bagian barat
dan pada umumnya Indonesia. Namun demikian, Indonesia hingga saat ini masih
terbatas mengenai informasi sedimen laut dan belum memiliki baku mutu logam
berat di sedimen. Baku mutu logam berat di sedimen yang digunakan mengacu
kepada beberapa negara, seperti Australia, Kanada dan Belanda. Berdasarkan hal
tersebut, maka perlu dilakukan penelitian mengenai pencemaran logam berat di
sedimen khususnya pada logam Pb dan Cd di Perairan Dumai bagian barat.
Perumusan Masalah
Kajian yang telah dilakukan di wilayah Perairan Kota Dumai, diantaranya:
penelitian tentang konsentrasi logam berat pada kepiting di sungai Masjid Dumai
(Amin 2004), konsentrasi logam berat pada Telescopium telescopium dan korelasi
kandungan logam berat dengan bahan organik (Amin et al. 2005a), kandungan
logam berat pada siput merah (Febrita et al. 2013), penelitian ukuran butir
sedimen (Rifardi 2008b), penelitian tentang komposisi sedimen (Fidiatur et al.
2011), bioakumulasi logam Cd, Cu, Pb dan Zn pada beberapa bagian tubuh
ikan gulama (Nurrachmi et al. 2011), analisis pasang surut perairan muara Sungai
Masjid Dumai (Musrifin 2011a, 2011b), karakteristik gelombang dan sedimen di
Pelabuhan Stasiun Kelautan Universitas Riau dan sekitarnya, Selat Rupat Pantai
Timur Sumatera, (Bramawanto et al. 2000), komposisi, sedimentasi dan dispersi
modeling limbah cair Pertamina unit pengolahan II Dumai (PPLH 2002), fraksi
dan komposisi sedimen yang dianalisis pada bagian timur Perairan Dumai
(Fidiatur et al. 2011) dan banyak lagi lainnya.
3
Hasil penelitian yang didapatkan sebelumnya, masih terbatas pada sebaran
fraksi dan komposisi sedimen secara horizontal, distribusi logam berat pada
sedimen yang dianalisis secara horizontal dan konsentrasi logam pada biota
tertentu. Keberadaan logam berat di perairan tersebar luas secara merata, baik
secara horizontal maupun vertikal melalui proses-proses kimia, fisika dan biologi
(Bartoli et al. 2012). Oleh sebab itu, untuk mendapatkan informasi status
pencemaran dan sedimentasi di Perairan Dumai bagian barat, perlu dilakukan
pengamatan tentang kondisi umum kualitas air perairan pada saat melakukan
penelitian, menganalisis logam berat Pb dan Cd di sedimen secara vertikal dan
horizontal sehingga didapatkan status pencemaran logam Pb dan Cd pada
sedimen, menganalisis komposisi dan fraksi sedimen yang mendominasi di
wilayah Perairan Dumai bagian barat dan korelasinya dengan logam berat. Hasil
dari pemikiran tersebut digambarkan secara ringkas pada kerangka pikir penelitian
yang terdapat pada Gambar 1.
Berdasarkan analisis pemikiran yang ada, terdapat beberapa hal yang
menjadi rumusan masalah terkait dengan penelitian yang dilakukan, yaitu:
1. Apakah kualitas air Perairan Dumai bagian barat masih dalam kondisi baik?
2. Apakah Perairan Dumai bagian barat telah tercemar logam berat Pb dan Cd
secara vertikal dan horizontal?
3. Fraksi dan komposisi sedimen apa saja yang mendominasi, dan kaitannya
dengan logam berat Pb dan Cd pada sedimen?
Kota Dumai
Perindustrian
n
Makro
Pertanian
Pemukiman
Mikro
Pelayaran
Internasional
Masukan bahan pencemar ke perairan
Organik
Anorganik
Dilusi/pengenceran
Gravitasi/pengendapan
Sedimen
Analisis secara vertikal dan horizontal
Status pencemaran logam berat Pb dan Cd pada sedimen di
Perairan Dumai bagian barat Provinsi Riau
Pengelolaan pencemaran
Gambar 1 Kerangka pikir penelitian.
Lokal
4
Tujuan Penelitian
Berdasarkan latar belakang dan permasalahan yang telah diuraikan
sebelumnya, maka tujuan dari penelitian adalah :
1. Mengamati kondisi umum kualitas air Perairan Dumai bagian barat.
2. Menganalisis kandungan logam berat Pb dan Cd pada sedimen secara vertikal
dan horizontal dari sembilan titik sampling dan status pencemarannya.
3. Menganalisis fraksi dan komposisi sedimen secara vertikal dan horizontal serta
korelasinya dengan logam berat Pb dan Cd pada sedimen.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian diharapkan dapat mengetahui kondisi umum
kualitas perairan, status pencemaran logamsuat berat Pb dan Cd di sekitar Perairan
Dumai bagian barat baik secara vertikal dan horizontal, serta fraksi dan komposisi
yang mendominasi dan kaitannya dengan logam berat Pb dan Cd di perairan
tersebut. Dengan demikian dapat diberikan suatu rekomendasi pengelolaan
lingkungan di sekitar Perairan Dumai bagian barat.
5
2 TINJAUAN PUSTAKA
Pencemaran Laut oleh Logam Berat
Menurut Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No.02/Men.KLH/I/l988,
pencemaran adalah masuk atau dimasukkannya makhluk hidup, zat energi, dan
komponen lain ke dalam laut oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam
sehingga kualitas air laut turun sampai tingkat tertentu yang mengakibatkan laut
menjadi kurang/tidak berfungsi lagi sesuai peruntukannya. Pencemaran laut oleh
Clark (2003) diartikan sebagai adanya kotoran atau hasil buangan aktivitas
makhluk hidup yang masuk ke daerah laut. Sumber dari pencemaran laut tersebut
antara lain adalah tumpahan minyak, sisa damparan amunisi perang, buangan dan
proses di kapal, buangan industri ke laut, proses pengeboran minyak di laut,
buangan sampah dari transportasi darat melalui sungai, emisi transportasi laut dan
buangan pestisida dari pertanian.
Palar (1994) mendefinisikan bahwa pencemaran atau polusi adalah suatu
kondisi yang telah berubah dari bentuk asal pada keadaan yang lebih buruk.
Pergeseran tatanan bentuk dari bentuk asal pada kondisi yang buruk ini dapat
terjadi sebagai akibat dari masuknya bahan-bahan pencemar atau polutan. Polutan
mempunyai daya racun yang dapat membuat buruk keadaan dari kondisi aslinya,
sehingga memicu terjadinya pencemaran. Notohadiprawiro (1995) mengatakan
bahwa Pencemaran logam berat Pb dan Cd merupakan salah satu dari berbagai
macam pencemaran logam berat yang banyak terdapat di kota-kota besar. Logam
Pb dan Cd dapat masuk perairan secara alamiah yaitu dengan pengkristalan, di
udara dengan bantuan air hujan dan dari aktivitas manusia seperti melalui limbah
industri yang berkaitan dengan Pb dan Cd. Sumber Pb di lingkungan yang paling
utama adalah gas buangan kendaraan bermotor. Sumber Cd banyak terdapat
dalam industri pencelupan, fotografi dan elektroplating.
Secara langsung maupun tidak langsung, perairan sudah sejak lama
diketahui sebagai terminal buangan limbah dari berbagai kehidupan manusia salah
satunya logam berat. Logam berat yang lebih dominan sebagai penyumbang
pencemaran di laut adalah limbah industri. Karena senyawa atau unsur logam
berat ini digunakan dalam industri sebagai bahan baku, bahan tambahan maupun
katalis. Meskipun metode tersebut cukup efektif, pada akhir reaksi katalis-katalis
yang digunakan tidak dapat diperoleh kembali (unrecoverable) karena larut dalam
air pada saat pemurnian biodiesel dan terbuang sebagai limbah sehingga
berpotensi mencemari lingkungan perairan (Abdulloh et al. 2012). Penyebab
utama logam berat menjadi bahan pencemar berbahaya karena logam berat ini
tidak dapat dihancurkan (non degradable) oleh organisme di perairan yang
membentuk senyawa kompleks bersama bahan organik dan anorganik secara
absorbsi dan kombinasi selanjutnya mengendap di dasar perairan (sedimen)
(Nybakken 1988).
Baku mutu logam berat di dalam lumpur atau sedimen di Indonesia belum
ditetapkan, padahal senyawa-senyawa logam berat lebih banyak terakumulasi
dalam sedimen (karena proses pengendapan) yang terdapat kehidupan biota dasar.
Biota dasar yang resisten terhadap perubahan kualitas lingkungan akibat tercemar
oleh logam berat dapat dijadikan sebagai indikator pencemaran (Amin dan
Nurrachmi 2005).
6
Karakteristik Logam Berat
Secara alami logam berat terdapat di seluruh alam, namun dalam kadar
yang sangat rendah. Asal masuknya unsur logam berat kedalam perairan secara
alami dibagi tiga, yaitu (a) berasal dari pantai termasuk sungai-sungai serta hasil
pengikisan oleh gelombang dan pelapukan batuan, (b) berasal dari lautan akibat
aktivitas vulkanik yang berada di dalam laut, dan (c) berasal dari atmosfir dalam
bentuk partikel atau debu yang jatuh ke dalam laut (Bryan 1976). Konsentrasi
unsur logam berat pada air laut berkisar antara 10-5–10-2 ppm. Pada kondisi ini,
logam berat dibutuhkan oleh organisme untuk pertumbuhan dan perkembangan
dalam hidupnya. Konsentrasi ini akan meningkat bila limbah perkotaan, pertanian
dan perindustrian yang banyak mengandung logam berat masuk ke dalam perairan
laut dan mengendap ke dasar perairan yang pada akhirnya menjadi racun bagi
organisme laut (Hawker dan Connell 1992).
Menurut Rahman (2005) yang dimaksud dengan logam berat adalah
unsur-unsur dengan nomor atom 22 sampai 92 dan terletak pada periode 3 sampai
7 dalam sistem periodic. Unsur logam berat adalah unsur yang mempunyai
densitas lebih dari 5 g/cm3. Hg mempunyai densitas 13,55 g/cm3. Diantara semua
unsur logam berat, Hg menduduki urutan pertama dalam hal sifat racun,
dibandingkan dengan logam berat lainnya, kemudian diikuti oleh logam berat
antara lain Cd, Ag, Ni, Pb, As, Cr, Sn, Zn.
Unsur logam berdasarkan densitas, dapat di bagi menjadi dua golongan
yaitu golongan logam ringan dan logam berat. Unsur-unsur logam ringan (light
metals) mempunyai densitas lebih kecil dari 5, sedangkan unsur-unsur logam
berat (heavy metals) mempunyai densitas lebih besar dari 5 (Miettinem 1975).
Unsur-unsur logam berat adalah unsur yang mempunyai berat jenis lebih dari 5
(Rai et al. 1981) serta mempunyai nomor atom dari 22-92 dan terletak dalam
periode 3-7 dalam susunan berkala (Waldichuk 1974).
Pada air laut, logam berat dapat berada dalam beberapa bentuk senyawa.
Oleh karena air laut mengandung klorida (Cl) yang sangat tinggi (kurang lebih
19000 ppm) dan bersifat basa (pH lebih besar dari 7), maka senyawa logam dalam
air laut umumnya berbentuk kompleks dengan klorida dan hidroksida. Logam
berat dalam air cenderung membentuk suatu ikatan sehingga akan mengendap ke
dasar perairan (Waldichuk 1974). Selanjutnya Chester (1990) menambahkan
bahwa logam berat dalam perairan laut dapat mengendap ke dasar perairan karena
senyawa sulfitnya sukar larut.
Logam berat yang terlarut dalam badan perairan pada kosentrasi tertentu
akan berubah fungsi menjadi sumber racun bagi perairan. Meskipun daya racun
yang dihasilkan oleh suatu jenis logam berat tidak sama, namun kehancuran dari
suatu kelompok dapat menjadi terputusnya satu mata rantai kehidupan. Pada
tingkat selanjutnya keadaan tersebut tentu saja dapat menghancurkan suatu
tatanan kehidupan. Pada tingkat selanjutnya keadaan tersebut tentu saja dapat
menghancurkan suatu tatanan ekosistem (Palar 2004; Riani 2012).
Pergerakan logam sangat dipengaruhi oleh bentuk dan tipe perikatan
logam serta ketersediaannya (bioavailability) di lingkungan perairan. Sedimen
yang merupakan tempat akhir senyawa di lingkungan perairan sangat memegang
peranan penting dalam menentukan bentuk-bentuk logam di perairan. Riani
(2012) menyatakan bahwa logam yang bersifat bioavailable akan terakumulasi
7
pada hewan air yang memiliki reseptor logam dan bersifat toksik bagi tubuh
hewan air tesebut, dan bahkan dapat mematikan individu yang bersifat sensitif.
Menurut Yu et al. (2011), logam di sedimen bisa berada dalam berbagai
bentuk dan perikatan, antara lain, sebagai ion bebas dan berikatan dengan
karbonat, dan disebut juga sebagai logam yang sangat labil sehingga mudah lepas
ke perairan serta mudah diserap oleh organisme (bioavailable). Logam juga bisa
berikatan dengan oksida Fe/Mn dan disebut sebagai bentuk yang dapat tereduksi
(reducible). Perikatan dengan bahan organik serta sulfida juga bisa menghasilkan
logam dalam bentuk yang mudah teroksidasi (oxidizable). Logam dalam bentuk
perikatan yang kuat dengan struktur kristal mineral di sedimen disebut bentuk
residual.
Sumber Logam Berat di Perairan
Logam berat yang masuk ke perairan dan sumber-sumber seperti melalui
buangan limbah industri dan rumah tangga akan terikat pada padatan tersuspensi
dan pada akhirnya akan mengendap ke sedimen dasar perairan (Gomez-Paraa et
al. 2000). Amin dan Nurrachmi (2005) mengatakan bahwa konsentrasi logam
berat pada fraksi halus lebih tinggi dari fraksi kasar. Pada penelitian Zhu et al.
dalam Amin (2007) di Danau Dongping China, juga menyatakan bahwa
konsentrasi logam berat tidak selalu terdapat pada partikel yang lebih kecil.
Jumlah dari jenis logam berat yang terdapat dalam limbah industri tergantung dari
jenis industri yang terdapat pada suatu daerah, dimana dapat diduga jenis
pencemaran logam berat yang mungkin terjadi. Banyaknya masukan logam berat
dalam sedimen terdapat di daerah galangan kapal/dock yard, pelabuhan kapal, dan
daerah pembuangan karena logam berat akan mengendap dan terakumulasi dalam
sedimen.
Logam berat yang semula terlarut dalam air sungai diadsorbsi oleh partikel
halus (suspended solid) dan oleh aliran air sungai dibawa ke muara. Air sungai
bertemu dengan arus pasang di muara sungai, sehingga partikel halus tersebut
mengendap di muara sungai. Hal inilah yang menyebabkan kadar logam berat
dalam sedimen muara lebih tinggi dari laut lepas. Pada umumnya muara sungai
mengalami proses sedimentasi, dimana logam yang sukar larut mengalami proses
pengenceran yang berada di kolom air lama kelamaan akan turun ke dasar dan
mengendap dalam sedimen. Kadar logam yang cukup tinggi dapat dilihat dari
nilai pH yang bersifat basa (pH = 7,40-8,59) di lokasi tempat logam tersebut sukar
larut dan mengendap ke dasar perairan (Hutagalung 1997).
Kadar logam berat dalam sedimen lebih tinggi dibandingkan dalam air
laut. Hal ini menunjukkan adanya akumulasi logam berat dalam sedimen dan
memungkinkan logam berat dalam air mengalami proses pengenceran dengan
adanya pengaruh pola arus pasang surut. Rendahnya kadar logam berat dalam air
laut, bukan berarti bahan cemaran yang mengandung logam berat tersebut tidak
berdampak negatif terhadap perairan, tetapi lebih disebabkan oleh kemampuan
perairan tersebut untuk mengencerkan bahan cemaran yang cukup tinggi (Rifardi
2010).
8
Pengaruh Logam Berat terhadap Organisme Perairan
Unsur-unsur logam berat dapat masuk ke dalam tubuh organisme laut
melalui rantai makanan, insang, dan difusi melalui permukaan kulit. Logam berat
dapat mengumpul dalam tubuh organisme dan akan tetap tinggal dalam tubuh
pada waktu yang lama sebagai racun yang terakumulasi (Palar 2004). Menurut
Amin et al. (2005), pencemaran logam berat terhadap lingkungan laut
berhubungan erat dengan penggunaan logam oleh manusia, yang esensial maupun
non esensial yang secara alami selalu ditemukan dalam lingkungan laut, namun
pada umumnya kadarnya masih di bawah nilai ambang yang membahayakan
kehidupan organisme. Pengaruh aktivitas manusia melalui pembuangan limbah
mengakibatkan meningkatnya kadar logam berat di lingkungan laut yang akan
merusak lingkungan dan kehidupan organisme laut, bahkan menjadi bumerang
bagi kehidupan manusia itu sendiri.
Peningkatan kadar logam berat dalam air laut akan mengakibatkan logam
berat yang semula dibutuhkan untuk berbagai proses metabolisme akan berubah
menjadi racun bagi organisme laut. Selain berubah menjadi racun logam berat
yang akan terakumulasi dalam sedimen dan biota melalui proses gravitasi,
biokonsentrasi, bioakumulasi dan biomagnifikasi oleh biota laut. Peningkatan
kadar logam berat dalam air laut yang terus berlangsung akan diikuti oleh
peningkatan kadar logam berat dalam tubuh biota yang berada dalam lingkungan
tersebut (Hutagalung 1997).
Logam berat dapat dipandang sebagai racun apabila logam-logam berat
tersebut merugikan pertumbuhan atau metabolisme sel, bila logam berat tersebut
berada di atas konsentrasi yang diperkenankan (Hutagalung 1991). Menurut
Thoha (1991), bahan pencemar yang masuk ke dalam perairan akan
mengakibatkan terganggunya biota yang hidup didalamnya, sehingga
mengganggu rantai makanan dalam perairan tersebut. Terputusnya salah satu
rantai makanan dapat menyebabkan beberapa jenis biota tidak hidup normal. Hal
itu terjadi jika beban pencemar yang masuk ke perairan telah melibihi baku mutu.
Palar (2004) mengemukakan bahwa logam berat dapat mengumpul dalam tubuh
organisme dan akan tetap tinggal dalam tubuh pada waktu yang lama sebagai
racun yang terakumulasi. Akumulasi logam dalam tubuh makhluk hidup dapat
merusak sistem organ tubuh, mengakibatkan cacat bahkan hingga kematian.
Salah satu contoh penelitian yang dilakukan oleh Nurrachmi et al. (2011)
tentang bioakumulasi logam Cd, Cu, Pb Dan Zn pada beberapa bagian tubuh ikan
gulama (Sciaena russelli) di Perairan Dumai, didapatkan hasil bahwa kandungan
logam yang masuk ke dalam tubuh ikan, terdistribusi ke seluruh bagian tubuh
melalui insang. Organ insang merupakan bagian tubuh ikan yang memiliki
kandungan logam berat paling tinggi untuk semua logam, karena insang
merupakan organ pertukaran aktif dan pasif yang terjadi antara ikan dengan
lingkungannya. Heriyanto (2011) mengatakan bahwa pada umumnya akumulasi
terbesar magnesium (Mg) pada bagian daun dan akar, seng (Zn) terakumulasi
pada bagian akar dan daun, kadmium (Cd) pada bagian daun dan akar, sedangkan
arsen (As) pada bagian daun dan batang mangrove yang dekat dengan sumber
pencemar. Kandungan zat pencemar Mg terbesar terakumulasi pada udang yaitu
sebesar 82,63 ppm, ikan blanak sebesar 60,30 ppm. Akumulasi Mg pada udang
lebih besar (sepuluh kali) dibandingkan dengan udang yang terdapat di Taman
Nasional Alas Purwo (TNAP), kandungan zat pencemar Mg pada ikan blanak 4,5
kali lebih besar di Cilacap dibanding dengan TNAP.
9
Pengaruh Logam Berat terhadap Manusia
Selain pengaruh negatif toksitas logam berat, yang paling penting dan
menjadi perhatian utama adalah akibatnya terhadap manusia. Beberapa kasus
keracunan logam pada manusia telah banyak dilaporkan, sehingga ada nama
khusus terhadap keracunan logam tertentu, misalnya di negara Jepang, yaitu:
"minamata disease" karena keracunan metil merkuri, “itai-itai disease" karena
keracunan Cd. Keracunan akut dari logam berbahaya tersebut biasanya terjadi
pada orang yang mengkonsumsi makanan yang mengandung logam atau karena
pengaruh pemberian obat. Hal tersebut biasanya terjadi pada kelompok orang
tertentu atau perorangan. Tetapi pada keracunan kronis yang disebabkan oleh
orang yang mengkonsumsi logam dalam jumlah sedikit tetapi berlangsung lama,
biasanya terjadi dalam komunitas atau penduduk yang tinggal dalam suatu
lingkungan yang tercemar (Darmono 2001).
Logam berat secara langsung maupun tidak langsung dapat
membahayakan manusia, seperti Pb dapat mengakibatkan penghambatan sistem
pembentukan hemoglobin (Hb) sehingga menyebabkan anemia, tergantung sistem
syaraf pusat dan tepi, sistem ginjal, sistem reproduksi, idiot pada anak-anak,
sawan (epilepsi), cacat rangka dan merusak sel-sel somatik (Darmono, 2001).
Walaupun jumlah Pb yang diserap oleh tubuh hanya sedikit, logam ini ternyata
menjadi sangat berbahaya. Hal ini disebabkan senyawa-senyawa Pb dapat
memberikan efek racun terhadap banyak organ yang terdapat dalam tubuh (Palar
2004).
Mekanisme dan Pengelompokan Berdasarkan Daya Racun
Mekanisme keracunan logam berat pada konsumer terjadi melalui proses
sebagai berikut (Riani 2012):
1. Memblokir atau menghalangi kerja gugus fungsi biomolekul yang esensial
untuk proses biologi, seperti protein dan enzim.
2. Menggantikan ion-ion logam esensial yang terdapat dalam molekul terkait.
3. Mengadakan modifikasi atau perubahan bentuk gugus aktif yang dimiliki oleh
biomolekul.
Selanjutnya, dijelaskan pengelompokan berdasarkan urutan daya racun
adalah sebagai berikut:
A. Kelas B : sangat beracun : Hg, Pb, Cd, Sn, Cu
1. Paling efektif untuk berikatan dengan gugus sulfihidril (-SH)
2. Dapat menggantikan posisi ion logam antara
– Bersama dengan logam antara dapat larut dengan lemak: mampu
melakukan penetrasi pada membran sel, sehingga ion logam dapat
terakumulasi (misalnya, Hg, Pb, Sn)
– Dalam metallo protein menunjukkan reaksi redoks, misalnya:
Cu2+ Cu+
B. Kelas antara : daya racun sedang : Ni, Zn
C. Kelas A : Daya racun rendah : Mg
Urutan toksisitas logam dapat digambarkan urutan seperti berikut :
1. Daftar urutan tinggi ke rendah
Hg2+> Cd2+> Ag+ Ni2+ Pb2+> As2+> Cr2+> Sn2+> Zn2+
10
2. Pengaruh terhadap aktivitas enzim
Cd2+> Pb2+> Zn2+> Hg2+> Cu2+
3. Aktifitas enzim alpha-glycerophosphat dehydrogenase (jaringan ikan)
Hg2+>Cd2+> Zn2+> Pb2+> Ni2+> Co2+
Biota laut pada umumnya membutuhkan waktu dalam proses
mengakumulasi logam ke dalam tubuhnya hingga menimbulkan kematian. Biota
laut seperti ikan, krustasea dan moluska memiliki perbedaan dalam
mengakumulasi logam dalam waktu 96 jam. Konsentrasi penyerapan ion logam
terhadap biota laut dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Konsentrasi ion logam (mg/L) yang mematikan biota laut dalam 96
jam LC50
Jenis hewan laut
Jenis logam berat
Ikan
Krustasea
Moluska
Cd
22-55
0.015-47
2.2-35
Cr
91.00
10.00
14-105
Cu
2.5-3.5
0.17-100
0.14-105
Hg
0.23-0.8
0.005-0.5
Ni
350.00
6-47
0.058-32
Pb
188.00
72-320
Zn
60.00
0.5-50
10-50
Sumber : Jackim et al. (1970); Bryan (1976); Reisch et al. (1979).
Logam Plumbum (Pb)
Timah hitam atau timbal dilambangkan dengan Pb (Plumbum), dalam
sistem periodik, menduduki tempat dengan nomor atom 82 dan berat atom 207,19
g. Timbal dalam bentuk larutan ion Pb2+ pada kondisi yang tepat akan berubah
menjadi senyawa alkil-lead. Bahan-bahan timbal sulfida dapat juga terbentuk di
bawah kondisi anaerobik pada sedimen. Di perairan, Pb mempunyai dua bentuk
keadaan oksidasi Pb2+dengan bentuk utama di lingkungan laut adalah Pb2+ (Palar
2004).
Agustina (2010), menyatakan bahwa timbal banyak digunakan untuk
berbagai keperluan karena sifat-sifatnya antara lain: (1) Titik cair rendah sehingga
jika digunakan dalam bentuk cair, maka akan membutuhkan teknik sederhana dan
murah; (2) Timbal merupakan logam berat yang lunak sehingga mudah diubah
keberbagai bentuk; (3) Sifat kimia timbal menyebabkan logam berat ini dapat
berfungsi sebagai lapisan pelindung, jika kontak dengan udara lembab; (4) Timbal
dapat membentuk alloy dengan logam lain dan alloy yang terbentuk mempunyai
sifat berbeda dengan timbal yang murni; (5) Densitas timbal lebih tinggi
dibandingkan dengan logam lain, kecuali dengan emas dan merkuri. Apabila Pb
dalam badan perairan melebihi konsentrasi yang semestinya, dapat mengakibatkan
kematian biota laut.
Timbal merupakan salah satu logam non essensial yang sangat berbahaya
dan dapat menyebabkan keracunan (toksisitas) pada makhluk hidup. Racun ini
bersifat kumulatif, artinya sifat racun akan muncul apabila terakumulasi cukup
besar dalam tubuh makhluk hidup. Timbal terdapat dalam air karena adanya
11
kontak antara air dengan tanah atau udara tercemar timbal, air yang tercemar oleh
limbah industri atau akibat korosi pipa berbahan dasar timbal (Riani 2012).
Logam Pb banyak masuk ke dalam badan perairan melalui buangan air ballast,
aspal dan emisi mesin bahan bakar minyak yang digunakan sebagai anti knock
pada mesin (Djaya dan Kusna 2008).
Mohiuddin et al. (2010) dan Harikumar et al. (2010) mengatakan bahwa
kadar Pb normal di permukaan bumi yaitu