II. TINJAUAN PUSTAKA
Kerang banyak dihasilkan di sekitar daerah Teluk Jakarta seperti Muara Angke, dan Cilincing. Kerang hijau Perna viridis dan kerang darah Anadara granosa
merupakan jenis kerang yang banyak digemari oleh masyarakat. Menurut laporan Swasono dalam Friends of the Environment Fund tahun 2004 bahwa ekspor kerang
hijau dari Indonesia mendapat ganjalan karena terdapat indikasi mengandung racun logam berat seperti kadmium Cd, timbal Pb, dan tembaga Cu. Selanjutnya Riani
et al. 2004 di perairan Teluk Jakarta ditemukan kadar merkuri Hg 0,121 ppb;
timbah Pb 0,248 ppm, kromium Cr 0,0285 ppm dan kadmium Cd 0,023 ppm sedangkan sedimennya Hg 0,098 ppb; Pb 2,897 ppm dan Cd 0,135 ppm. Selanjutnya
dijelaskan bahwa akumulasi logam berat tinggi dalam daging kerang seperti merkuri dalam kerang ukuran sedang 190,235 ppm dan ukuran berat 170,868 ppm, kandungan
timah hitam Pb dalam kerang ukuran sedang 36,36 ppm dan ukuran besar 43,894 ppm. Kandungan kadmium dalam kerang ukuran sedang 0,075-2,891 ppm dan kerang
ukuran besar 0,097 – 0,223 ppm. Kualitas air di Perairan Teluk Jakarta telah mengalami pencemaran. Menurut
laporan Setyobudiandi 2004 bahwa kualitas air laut di Teluk Jakarta telah tercemar logam berat dimana kadarnya telah melebihi batas baku mutu yaitu Hg 0,42 ugL, Cu
0,2 mgL, Cd 0,02 mgL, Pb 0,15 mgL dan seng Zn 0,12 mgL. Selanjutnya dijelaskan oleh Hutagalung 2001 bahwa di Teluk Jakarta telah tercemar oleh logam
berat, bahkan cenderung meningkat di permukaan air laut kandungan mercuri 35 ppb dan kadmium 450 ppb.
Demikian juga Teluk Banten, Propinsi Banten perairan lautnya telah mengalami pencemaran logam berat yaitu mengandung logam Hg 0,05 ugL, Cd 0,064
mgL dan Pb 0,153 mgL Setyobudiandi 2004. Perairan Teluk Lada lautnya juga telah mengalami pencemaran logam berat seperti kandungan Hg 0,09 mgL, Pb 0,015
mgL dan Cu 0,0276 mgL Muawanah et al. 2005.
2.1. Sumber Logam Berat di Perairan
Sumber logam berat di perairan Teluk Jakarta, Teluk Banten dan Teluk Lada berasal dari limbah domestik dan industri. Menurut laporan Dinas Kebersihan DKI
Jakarta tahun 2005, komposisi limbah B3 di DKI Jakarta yang berasal dari sampah
pemukiman 1,21, sampah komersial 3,65 dan sampah pasar 0,12. Menurut Firmansyah 2007 sumber limbah B3 di perairan Teluk Jakarta propinsi DKI Jakarta
berasal dari industri tekstil dan kulit, pabrik kertas dan percetakan, industri kimia dasar, industri farmasi, industri logam dasar, industri perakitan kendaraan motor,
industri baterai dan aki, dan rumah sakit. Sumber pencemaran logam berat di Teluk Banten Propinsi Banten berasal
limbah domestik dan industri. Menurut laporan Akbar dalam Tempo Interaktif, Jawa- Madura tahun 2005 bahwa Sungai Ciujung, Cibanten dan Cidurian di Kabupaten
Serang diindikasikan telah tercemar akibat buangan limbah cair dari 44 industri. Demikian Teluk Banten dan Teluk Lada telah mengalami pencemaran.
2.2. Sifat Fisik dan Kimia Logam Berat
Logam berat adalah unsur dengan bobot jenis lebih besar dari 5 gcm
3
. Logam berat mempunyai afinitas yang tinggi terhadap unsur S, terletak pada sudut bawah
daftar periodik pada priode 4 – 7 dengan nomor atom 22 – 92. Logam berat dapat membentuk mineral atau senyawa logam bila bercampur dengan komponen tertentu
yang ada di bumi. Logam berat ada yang bersifat esensial bagi tubuh, tetapi bila tidak terkontrol dapat berbahaya. Berdasarkan penelitian terhadap organisme air, urutan
toksisitas akut logam berat dari yang paling tinggi adalah Hg
2+
, Cd
2+
, Ag
+
, Ni
2+
, Pb
2+
, As
3+
, Cr
2+
, Sn
2+
, dan Zn
2+
Darmono, 1995. Meskipun Pb
2+
relatif kurang toksik dibandingkan Ag
+
dan Ni
2+
, tetapi lebih mudah larut dibandingkan Ag
+
yang merupakan logam mulia.
Fardiaz 1992 menyatakan bahwa Pb dan dua logam berat sangat beracun lainnya Hg dan Cd merupakan logam berat yang dapat terakumulasi dengan cepat
dalam tubuh organisme akibat interaksi atau jaringan tubuh organisme dengan logam berat di lingkungan. Darmono 1995 menambahkan bahwa Hg, Cd, dan Pb
merupakan logam berat yang sangat berbahaya, dapat menyebabkan keracunan pada mahluk hidup dan tidak mempunyai fungsi biologik sama sekali.
2.2.1. Sifat Fisika dan Kimia Logam Merkuri
Pencemaran yang ditimbulkan oleh kegiatan pertambangan emas tradisional adalah limbah merkuri yang sangat berbahaya bagi mahluk hidup dan lingkungan.
Menurut Reilly 1980 merkuri Hg merupakan unsur ketiga di dalam kelompok IIB tabel priodik dengan nomor atom 80, bobot molekul 200.59, densitas 13,6 gcm
3
, berada dalam bentuk cair pada suhu 25°C, dan mendidih pada suhu 356,6°C. Logam
berat ini juga bersifat volatil, tidak larut dalam air dan lemak. APHA 1988, merkuri mempunyai valensi 1 atau 2. Jumlah rata-rata merkuri pada kerak bumi adalah 0,09
ppm; pada tanah adalah 30 -160 ppm, di sungai adalah 0,07 ugL dan pada air tanah adalah 0,5-1 ugL. Merkuri terdapat bebas di alam dengan sumber utama dari batu-
batuan cinnibar HgS. Bahan merkuri sering digunakan dalam proses amalgam, pelapisan kaca, uap lampu, cat, alat pengukur termometer, barometer, manometer,
farmasi, pestisida dan fungisida. Bentuk species dari merkuri yang umum ditemukan adalah Hg
2+
, HgOH
2
, Hg , dan senyawa komplek yang stabil dengan ligan organik.
Merkuri inorganik dapat ditransformasi menjadi methyl merkuri di dalam sedimen yang merupakan senyawa yang sangat toksik dan dapat terkonsentrasi melalui proses
rantai makanan. Standar merkuri yang dikeluarkan oleh US EPA untuk air minum adalah 2 ugL.
Merkuri yang dibuang ke lingkungan baik melalui proses geologis maupun antropogenik akan masuk ke dalam media cair dan udara, diikuti dengan proses
sedimentasi melalui air hujan ataupun lepasnya merkuri dari tanah dan sedimen. Uap merkuri mempunyai waktu tinggal atmosfir atmospheric residence time antara 0,4
dan 3 tahun, sedangkan merkuri dalam bentuk terlarut memiliki waktu tinggal sekitar 3 minggu WHO 1993. Merkuri yang dilepaskan akan diubah dari satu bentuk bahan
kimia ke bentuk yang lain secara fisika, kimia dan biologi. Proses transportasi di dalam tanah dan air akan terbatas dan kemungkinan deposisi dari merkuri tersebut
akan terjadi dalam jarak dekat. Merkuri adalah unsur yang berwujud cair, berwarna perak pada suhu kamar,
mudah bergerak, tidak berbau, tidak larut dalam air dan pelarut organik. Terdapatnya merkuri di alam disebabkan oleh kegiatan alam seperti proses pelapukan buatan dari
letusan gunung berapi dan beberapa kegiatan manusia, terutama kegiatan yang menggunakan senyawa merkuri sebagai katalis seperti pada pertambangan logam
mulia dan lain-lain. Bila dilihat dari sifat racunnya, merkuri termasuk dalam kelompok sangat beracun, antara lain karena tekanan uap merkuri cukup tinggi sehingga pada
suhu normal dapat menghasilkan kosentrasi uap yang dapat membahayakan, misalnya
pada suhu 24 C, udara yang jenuh uap merkuri akan mengandung 18 mgm
3
360 kali lebih besar dari nilai ambang batas yang dikeluarkan oleh The National Institutes of
Safety and Health, USA 0,05 mgm
3
.
2.2.2. Sifat Fisik dan Kimia Logam Kadmium
Bersamaan dengan Hg mercury, Pb plumbum, dan V vanadium, kadmium Cd merupakan logam yang hingga saat ini belum diketahui dengan jelas peranannya
bagi tumbuhan dan mahluk hidup lain. Di dalam air, kadmium terdapat dalam jumlah yang sangat sedikit renik dan bersifat tidak larut dalam air. Kadar kadmium pada
kerak bumi sekitar 0,2 mgkg. Sumber alami kadmium adalah greenockite CdS, hawleyite, sphalerite, dan otavite
Moore 1991. Kadmium banyak digunakan dalam industri metalurgi, pelapisan logam, pigmen, baterai, peralatan elektrolit, pelumas,
peralatan fotografi, gelas, keramik, tekstil, dan plastik Eckenfelder 1989. Kadmium karbonat dan kadmium hidroksida memiliki kelarutan yang terbatas.
Garam-garam kadmium klorida, nitrat, dan sulfat dapat berupa senyawa kompleks organik dan anorganik, atau terserap ke dalam bahan-bahan tersuspensi dan sedimen
dasar. Pada pH yang tinggi kadmium mengalami presipitasi atau pengendapan Effendi 2003.
Kadar kadmium pada perairan air tawar alami sekitar 0,0001 – 0,01 mgL, sedangkan pada perairan laut sekitar 0,0001 mgL McNeely et al. 1979. Menurut
WHO, kadar kadmium maksimum pada air yang diperuntukkan bagi air minum adalah 0,005 mgL. Pada perairan yang diperuntukan bagi kepentingan pertanian dan
peternakan, kadar kadmium sebaiknya tidak melebihi 0,05 mgL. Dalam rangka melindungi kehidupan pada ekosistem akuatik, perairan sebaiknya memiliki kadar
kadmium sekitar 0,0002 mgL Moore 1991.
2.2.3. Sifat Fisik dan Kimia Logam Kromium
Kromium Cr mempunyai nomor atom 24 dan berat atom 51,996. Logam Cr murni tidak pernah ditemukan dialam, namun unsur ini ditemukan dalam
persenyawaan dengan senyawa lain yaitu berupa senyawa meneral seperti cromite FeOCr
2
O
3
. Kadang-kadang pada batuan mineral cromite juga ditemukan logam Mg, Al dan senyawa SiO
3
. Kromium juga membentuk alloy yaitu ikatan kromium dengan logam lain seperti besi Fe disebut ferrokromium, dengan kalsium disebut
kasiumkromat. Sumber logam ini yang masuk kedalam lingkungan perairan berasal dari kegiatan industri, rumah tangga dan pembakaran serta dari mobilisasi bahan bakar
Palar 2004. Kromium mempunyai berat jenis 6,8 dan titik cair 1615 ºC. Kromium
memberikan kekuatan dan kekerasan baja serta tahan karat dan tahan aus. Dengan sifat-sifat itu membuat baja paduan ini baik untuk bahan poros, dan roda gigi.
Penambaahan unsur kromium biasanya diikuti dengan penambahan unsur nikel Van Vlack et al. 1991.
2.2.4. Sifat Fisik dan Kimia Logam Timbal
Menurut Reilly 1980 Pb termasuk golongan transisi IV A dalam sistem periodik unsur, yang mempunyai nomor atom 82, bobot atom 207,21, densitas 11,34
gcm
3
, mencair pada suhu 327,5 ºC, dan mendidih pada suhu 1725 ºC. Darmono 1995 menambahkan bahwa Pb mempunyai sifat tahan karat, reaktif, mudah
dimurnikan, tekstur yang lunak, warna coklat kehitaman, dan dengan logam lain dapat berbentuk campuran yang bagus dari pada logam murninya. Dalam kegiatan
pertambangan, Pb sering berada dalam bentuk sulfida logam PbS dan biasanya disebut galena.
Timbal lead = timah hitam = Pb pada perairan ditemukan dalam bentuk terlarut dan tersuspensi. Kelarutan timbal cukup rendah sehingga kadar timbal di
dalam air relatif sedikit. Kadar dan toksisitas timbal dipengaruhi oleh kesadahan, pH, alkalinitas dan kadar oksigen. Timbal diserap dengan baik oleh tanah, sehingga
pengaruhnya terhadap tanaman relatif kecil. Kadar timbal pada kerak bumi sekitar 15 mgkg. Sumber alami utama timbal adalah galena PbS, gelesite PbSO
4
, dan Cerrusite
PbCO
3
Novotny dan Olem 1994. Bahan bakar yang mengandung timbal leaded gasoline juga memberikan kontribusi yang berarti bagi keberadaan timbal di
dalam air. Di perairan tawar, timbal membentuk senyawa kompleks yang memiliki sifat kelarutan rendah dengan beberapa anion misalnya hidroksida, karbonat, sulfida
dan sulfat. Timbal banyak digunakan dalam industri baterai Eckenfelder 1989. Pada perairan laut, kadar timbal sekitar 0,025 mgL Moore 1991. Kelarutan
timbal pada perairan lunak soft water adalah sekitar 0,5 mgL, sedangkan pada perairan sadah hard water sekitar 0,003 mgL. Canadian Council of Resource and
Environmental Ministers atau CCREM 1987 mengemukakan hubungan antara kadar timbal di perairan Tabel 1.
Tabel 1. Kadar timbal pada beberapa nilai kesadahan No
Kesadahan mgL CaCO
3
Kadar timbal mgL 1.
2. 3.
4. 0 – 60 lunaksoft
60 -120 sedangmedium 120 – 180 sadahhard
180 sangat sadahvery hard 1
2 4
7
Sumber: CCREM 1987
Timbal tidak termasuk unsur yang esensial bagi makhluk hidup. Unsur ini bersifat racun bagi hewan dan manusia karena dapat terakumulasi pada tulang.
Toksisitas timbal terhadap tumbuhan relatif lebih rendah dibandingkan dengan unsur renik yang lain.
Pada perairan yang diperuntukan bagi air minum, kadar maksimum timbal adalah 0,05 mgL Davis dan Corwell 1991. Dalam rangka melindungi hewan ternak,
kadar timbal sebaiknya tidak melebihi 0,1 mgL. Kadar timbal di perairan yang diperuntukan bagi keperluan pertanian pada tanah yang bersifat netral dan alkalis
adalah 10 mgL, sedangkan pada tanah yang bersifat asam 5 mgL.
2.3. Peran Logam Berat pada Hewan Air
Logam dan mineral lainnya hampir selalu ditemukan dalam air tawar dan laut, walaupun jumlahnya sangat terbatas. Dalam kondisi normal, beberapa macam logam
baik logam ringan maupun logam berat jumlahnya sangat sedikit dalam air. Beberapa logam ini bersifat esensial dan sangat dibutuhkan dalam proses kehidupan, misalnya
kalsium Ca, magnesium Mg yang merupakan logam ringan berguna untuk pembentukan kutikula atau sisik pada ikan dan udang. Sedangkan tembaga Cu, seng
Zn, mangan Mn merupakan logam berat yang sangat bermanfaat dalam pembentukan haemosianin dalam sistem darah dan enzimatik pada hewan air tersebut.
Logam yang menyebabkan keracunan adalah jenis logam berat. Logam ini yang termasuk logam esensial adalah Cu, Zn dan Se dan yang nonesensial seperti Hg,
Pb, Cd dan As. Terjadinya keracunan logam paling sering disebabkan oleh pengaruh pencemaran lingkungan yang berasal dari logam berat, seperti pengunaan logam
sebagai pembasmi hama pestisida, pemupukan maupun karena pembuangan limbah pabrik yang menggunakan logam. Logam esensial seperti Cu dan Zn dalam dosis
tertentu dibutuhkan sebagai unsur nutrisi pada hewan, tetapi logam nonesensial seperti Hg, Pb, Cd dan As sama sekali belum diketahui kegunaannya walaupun dalam jumlah
sedikit dapat menyebabkan keracunan pada hewan Darmono 1995. Absorpsi ion-ion logam dari air laut seperti ikan dan udang biasanya melalui
insang. Simkiss 1984 melaporkan bahwa logam-logam ringan seperti Na, K, Ca dan Mg merupakan logam dalam kelompok kelas A yang keterlibatan ion logamnya dalam
mahluk hidup menyangkut proses fisiologis. Logam berat yang dimasukkan dalam kelas B, merupakan logam-logam yang terlibat dalam proses enzimatik dan dapat
menimbulkan polusi, misalnya Cu, Zn, Cd, Hg dan Pb. Aktivitas dari logam kelas A masuk kedalam tubuh hewan biasanya dengan cara difusi membran sel, sedangkan
kelas B, terikat dengan protein ligand binding. Logam ringan yang termasuk kelas A biasanya selalu terdapat dalam air yang mengandung garam yang larut di dalamnya.
Lapisan sel membran pada biota air biasanya berlapis dua dan berbentuk lipida lipid bilayer
, yang pada permukaannya mengandung beberapa lapisan yang mengikat ion- ion yang akan diserap. Ion logam masuk ke dalam sel dengan cara penetrasi ke dalam
lapisan lipid, tetapi dalam penetrasi tersebut ada barier yang menghambat yaitu berupa energi. Energi ini dihasilkan oleh proses sintesis ATP adenosin trifosfat, kontraksi
otot, aktivitas saraf, keseimbangan elektrolit dan sebagainya. Keracunan Cu dapat menyebabkan kehilangan ion-ion natrium dalam tubuh
ikan, sehingga ikan menjadi lemas dan akhirnya mati Zahner et al. 2006. Unsur Cd dalam tubuh hewan dapat menyebabkan oksidasi yang berlebihan, sehingga timbul
perasaan lapar terus-menerus dan akhirnya mati Sandrini et al. 2006. Keracunan Cu dapat menyebabkan kehilangan sodium dalam tubuh ikan, sehingga ikan menjadi
lemas dan akhirnya mati Zahner et al. 2006. Keracunan Hg, Cu, Zn, Fe, Cd dan Pb pada larva Haliotis rubra, dapat menyebabkan abnormalnya bentuk tubuh larva
tersebut Gorski dan Nugegoda 2006. Di Pertambangan uranium, air limbahnya tailing juga banyak mengandung
selenium Se. Selenium bersifat toksik terhadap ikan-ikan dan mempunyai dampak sainifikan terhadap reproduksi ikan rainbow trout dan ikan brook trout menunjukkan
kandungan Se tinggi dalam telur 8,8 – 10,5 ugg bobot basah telur dan terjadi
kelainan pada anak ikan yaitu pada tulang kepala craniofacial dan rangka tubuh skeletal serta terjadi oedema Holm et al. 2005.
Pencemaran Cd, Cu dan Zn di lautan dapat diketahui dengan menggunakan biomarker phytoplanton yaitu Cyanobacteria synechococcus Sp. Spesies ini paling
sensitif dibandingkan species lainnya. Tingkat pencemaran dari ketiga logam tersebut adalah Cd Cu Zn. Potensial bioakumulasi yang mengkuatirkan adalah Cu dan Zn
sedangkan bioakumulasi kurang di lingkungan adalah Cd Miao et al. 2005. Pencemaran Cd dapat menyebabkan matinya Hyalella azteca dan juga terjadi
akumulasi dalam tubuhnya Gust dan Fleeger 2005. Pencemaran Cd akan mempengaruhi kebutuhan ion Ca
2+
dalam tubuh ikan Rainbow trout. Demikian juga pencemaran Cu di air tawar dapat terakumulasi pada Bivalve corbicula Croteau dan
Luoma, 2005. Pencemaran Zn dapat menyebabkan kekurangan oksigen pada ikan mas dan akhirnya mati Hattink et al. 2005.
Keracunan Pb dapat menyebabkan penurunan pertumbuhan sebagai akibat dari gangguan penyerapan kalsium Grosell et al. 2005. Dampak limbah pertambangan
nikel Ni yang mengandung Cu, nolin dan garson dapat menyebabkan penurunan daya hidup dan depresi tingkat hormon testosteron ikan creek chub dan pearl dace.
Kemampuan hidup berkurang dari 60 pada limbah yang mengandung Cu dan garson, juga terjadi penurunan bobot badan. Efluen limbah pertambangan nikel juga
banyak mengandung nikel, rubidium, strontium, lithium, thalium, selenium yang dapat berakumulasi dalam jaringan ikan Dube et al. 2005.
Ikan salmon yang diekpose dalam air dengan dosis1 ppm Hg selama 30 menit akan menurunkan fertilitas spermatozoanya. Hal tersebut akan berpengaruh terhadap
daya reproduksi pada ikan dalam dosis merkuri yang lebih rendah dan waktu yang lebih lama. Ikan zebra yang diekspose 1 ppb fenil merkuri asetat menurunkan
produksi telur sampai 22, sedangkan pada dosis yang lebih tinggi yaitu 20 ppb, ikan tersebut berhenti bertelur. Daya tetas telur juga sangat berpengaruh jika telur
ditempatkan pada air yang mengandung logam sehingga daya tetasnya turun. Mekanisme penurunan kontraksi oviduk untuk mengeluarkan telur menurun pada ikan
yang hidup dalam air yang terkontaminasi, sehingga hanya sedikit telur yang dikeluarkan. Pada ikan mas air tawar, Cd dosis 10 mgkg disuntikkan akan
menyebabkan perusakan epitel germinal dari testis, terutama pada periode aktif dari spermatogenesis dan perkembangan ovarium yang terhambat Darmono 1995.
Ikan yang dipelihara dalam budidaya yang terkontaminasi logam mempunyai masalah pada segi pemasarannya, karena dibatasi oleh aturan yang telah ditentukan.
Jika logam Hg, Cd, Zn dan Pb terkandung dalam jaringan ikan melebihi batas yang ditentukan, produksinya tidak boleh dijual di pasaran apalagi diekspor. Batas
kandungan logam masing-masing untuk Hg, Cd, Cu, dan Zn adalah 0,5; 0,05; 10 dan 100 mgkg bobot basah Darmono 1995.
Hasil penelitian Fang 2006 di Pantai Cina Selatan yang tercemar logam berat menunjukan kandungan logam dalam daging kerang hijau Perna viridis yaitu Cd
0,45-3,19; Cu 5,01-29,14; Zn 46,5-86,6; Pb 0,77-4,97; Ni 5,39-12,05; Cr8,2-86,4; Sb 0,09-0,76 and Sn 4,08-57,98 ugg berat kering. Diperoleh hubungan yang sangat erat
antara kosentrasi kadmium di sedimen dengan kadmium dalam daging kerang. Kontaminasi logam Cu, Zn, Cr dan Ni di daerah estuaria merupakan suatu
pertimbangan bahwa daging kerang telah tercemar logam berat.
2.4. Mekanisme Logam Berat Mempengaruhi Reproduksi Hewan Air
