Logam Berat TINJAUAN PUSTAKA

massa jenis lebih besar dari massa jenis air maka partikulat akan mengendap di dasar atau terjadi proses sedimentasi. Menurut Bernhard 1981 konsentrasi logam berat tertinggi terdapat dalam sedimen yang berupa lumpur, tanah liat, pasir berlumpur dan campuran dari ketiganya dibandingkan dengan yang berupa pasir murni. Hal ini sebagai akibat dari adanya gaya tarik elektro kimia partikel sedimen dengan partikel mineral, pengikatan oleh partikel organik dan pengikatan oleh sekresi lendir organisme. Darmono 2001 logam berat masuk ke dalam jaringan tubuh makhluk hidup melalui beberapa jalan, yaitu: saluran pernafasan, pencernaan dan penetrasi melalui kulit. Di dalam tubuh hewan logam diabsorpsi darah, berikatan dengan protein darah yang kemudian didistribusikan ke seluruh jaringan tubuh. Akumulasi logam yang tertinggi biasanya dalam detoksikasi hati dan ekskresi ginjal. Akumulasi logam berat dalam tubuh organisme tergantung pada konsentrasi logam berat dalam airlingkungan, suhu, keadaan spesies dan aktifitas fisiologis Connel dan Miller, 1995.

C. Logam Berat

Logam berat adalah unsur logam yang mempunyai densitas 5 gcm 3 Hutagalung dan Setiapermana,1994. Namun pada kenyataannya dalam pengertian logam berat ini, dimasukkan pula unsur-unsur metaloid yang mempunyai sifat berbahaya seperti logam berat sehingga jumal seluruhnya mencapai 40 jenis. Selain itu logam berat ini mempunyai respon biokimia khas pada organisme hidup Kusnoputranto, 1996. Karakteristik lainnya dari kelompok logam berat adalah sebagai berikut: 1. Memiliki spesifikasi gravitasi yang sangat besar lebih dari 4. 2. Mempunyai nomor atom 22 - 23 dan 40 - 50 serta unsur laktanida dan aktinida. 3. Mempunyai respon biokimia yang khas spesifik pada organisme hidup. Semua logam berat dapat dikatakan sebagai bahan beracun yang akan meracuni makhluk hidup. Sebagai contoh logam berat air raksa Hg, kadmium Cd, timbal Pb, dan krom Cr. Namun demikian, meskipun semua logam berat dapat mengakibatkan keracunan atas makhluk hidup, sebagian dari logam - logam berat tersebut dibutuhkan oleh makhluk hidup dalam jumlah yang sangat kecilsedikit. Tetapi apabila kebutuhan yang sangat kecil tersebut tidak terpenuhi dapat berakibat fatal terhadap kelangsungan makhluk hidup. Karena tingkat kebutuhan yang sangat dipentingkan, maka logam - logam tersebut juga dinamakan sebagai logam - logam esensial tubuh. Bila logam - logam esensial yang masuk ke dalam tubuh dalam jumlah yang berlebihan, maka berubah fungsi menjadi racun. Contoh dari logam berat esensial ini adalah tembaga Cu, seng Zn, dan nikel Ni Pusarpedal-Bapedal, 1998. 1 Logam berat Pb dan Co dalam perairan Keberadaan logam - logam dalam badan perairan dapat berasal dari sumber alamiah dan dari aktifitas manusia. Sumber alamiah masuk ke dalam perairan bisa dari pengikisan batuan mineral. Di samping itu partikel logam yang ada di udara, karena adanya hujan dapat menjadi sumber logam dalam perairan. Adapun logam yang berasal dari aktifitas manusia dapat berupa buangan industri ataupun buangan dari rumah tangga. Kelarutan dari unsur - unsur logam dan logam berat dalam badan perairan dikontrol oleh derajat keasaman air, jenis dan konsentrasi logam dan khelat serta keadaan komponen mineral teroksidasi dan sistem yang berlingkungan redoks. Logam - logam di perairan akan bereaksi dengan ligan - ligan. Ligan ini biasanya mempunyai konsentrasi yang lebih tinggi dibandingkan konsentrasi logam. Sehingga biasanya terjadi kompetensi diantara ligan - ligan tersebut untuk membentuk senyawa kompleks. Sementara untuk logam - logam seperti Pb II, ZnII, Cd II dan Hg II, mempunyai kemampuan untuk membentuk kompleks sendiri. Logam-logam tersebut akan mudah membentuk kompleks dengan ion – ion klorida dan atau sulfat, pada konsentrasi yang sama dengan yang ada di air laut. Keadaan logam di perairan juga dipengaruhi oleh interaksi yang terjadi antara air dengan sedimen. Keadaan ini terutama sekali terjadi pada bagian dasar perairan. Pada dasar sungai ion - ion logam dan kompleksnya yang terlarut dengan cepat akan membentuk partikel - partikel yang lebih besar apabila terjadi kontak dengan partikulat yang ada dalam badan perairan. Umumnya logam - logam yang terdapat dalam tanah dan perairan dalam bentuk persenyawaan, seperti senyawa hidroksida, oksida, karbonat dan sulfida. Senyawa - senyawa ini sangat mudah larut dalam air. Namun pada perairan yang mempunyai derajat keasaman mendekati normal atau pada kisaran pH 7 - 8, kelarutan dari senyawa ini cenderung stabil. Kenaikan derajat asam pada badan perairan biasanya diikuti dengan semakin kecilnya kelarutan dari senyawa - senyawa logam tersebut. Perubahan tingkat kestabilan dari larutan tersebut biasanya terlihat dalam bentuk pergeseran senyawa. Umumnya pada derajat keasaman yang semakin tinggi, maka kestabilan akan bergeser dari karbonat ke hidroksida. Hidroksida ini mudah sekali membentuk ikatan permukaan dengan partikel yang berada pada badan perairan. Selanjutnya persenyawaan yang terjadi antara hidroksida dengan partikel yang berada dalam badan perairan akan mengendap dan membentuk lumpur. 2 Toksisitas Logam Pb dan Co Berdasarkan toksisitasnya, Darmono 1995 menggolongkan logam berat ke dalam tiga golongan, yaitu : 1. Hg, Cd, Pb, As, Cu dan Zn yang mempunyai sifat toksik yang tinggi, 2. Cr, Ni dan Co yang mempunyai sifat toksik menengah 3. Mn dan Fe yang mempunyai sifat toksik rendah Connel dan Miller, 1995; Siaka, 1998. Toksisitas logam berat sangat dipengaruhi oleh faktor fisika, kimia dan biologi lingkungan. Beberapa kasus kondisi lingkungan tersebut dapat mengubah laju absorbsi logam dan mengubah kondisi fisiologis yang mengakibatkan berbahayanya pengaruh logam. Manusia sebagai makhluk hidup memerlukan beberapa logam seperti mangan, besi, tembaga dan seng dalam jumlah yang sangat kecil. Logam - logam ini sering juga disebut logam esensial. Pada umumnya logam berat yang terakumulasi pada sedimen tidak terlalu berbahaya bagi makhluk hidup di perairan, tetapi oleh adanya pengaruh kondisi yang akuatik yang bersifat dinamis seperti perubahan pH akan menyebabkan logam yang terendapkan dalam sedimen terionisasi ke perairan. Hal inilah yang merupakan bahan pencemar dana akan memberikan sifat toksik terhadap organisme yang hidup bila ada dalam jumlah berlebih dan akan membahayakan kesehatan manusia yang mengkonsumsi organisme tersebut. Pallar 1994 mengungkapkan bahwa akumulasi logam berat Pb pada tubuh manusia yang terus menerus dapat mengakibatkan anemia, kemandulan, penyakit ginjal, kerusakan syaraf dan kematian. Sedangkan toksisitas akut Co dapat menyebabkan iritasi paru-paru pneumonia, asma dan sesak nafas. Gejala yang ditimbulkan dari keracunan oleh logam kobalt Co antara lain mual, muntah, dan efek serius pada jantung. Timbal dalam bentuk anorganik dan organik memiliki toksitas yang sama pada manusia. Misalnya pada bentuk organik seperti tetraetil-timbal dan tetrametil- timbal TEL dan TML. Timbal dalam tubuh dapat menghambat aktivitas kerja enzim. Namun yang paling berbahaya adalah toksitas timbal yang disebabkan oleh gangguan absorbsi kalsium Ca. Hal ini menyebabkan terjadinya penarikan deposit timbal dari tulang tersebut Darmono, 2001. Logam timbal Pb berasal dari buangan industri metalurgi, yang bersifat racun dalam bentuk Pb-arsenat. Dapat juga berasal dari proses korosi lead bearing alloys. Kadang - kadang terdapat dalam bentuk kompleks dengan zat organik seperti hexaetil timbal, dan tetra alkil timbal TAL Iqbal dan Qadir, 1990. Timbal adalah logam toksik yang bersifat kumulatif sehingga mekanisme toksitasnya dibedakan menurut beberapa organ yang dipengaruhinya, yaitu sebagai berikut : a. Sistem hemopoeitik : timbal akan mengahambat sistem pembentukan hemoglobin sehinggamenyebabkan anemia, b. Sistem saraf pusat dan tepi : dapat menyebabkan gangguan enselfalopati dan gejala gangguan syarap perifer, c. Sistem ginjal : dapat menyebabkan aminoasiduria, fostfaturia, gluksoria, nefropati, fibrosis dan atrofi glomerular, d. Sistem gastro-intestinal : dapat menyebabkan kolik dan konstipasi, e. Sistem kardiovaskular : menyebabkan peningkatan permeabelitas kapiler pembuluh darah, f. Sistem reproduksi : dapat menyebabkan kematian janin pada wanita dan hipospermi dan teratospermia, g. Sistem endokrin : mengakibatkan gangguan fungsi t bagi keberadaan timbal tiroid dan fungsi adrenal Darmono, 2001. Di perairan, timbal ditemukan dalam bentuk terlarut dan tersuspensi. Kelarutan timbal cukup rendah sehingga kadar timbal dalam air relatif sedikit. Bahan bakar yang mengandung timbal juga memberikan kontribusi yang berarti bagi keberadaan timbal dalam air Effendi, 2003. Kobalt termasuk unsur renik yang dibutuhkan dalam pertumbuhan dan reproduksi tumbuhan dan hewan. Bersama dengan ion logam lainnya, misalnya tembaga, seng, besi dan magnesium, kobalt dibutuhkan oleh enzim sebagai koenzim yang berfungsi untuk mengikat molekul substrat Effendi, 2003. Akan tetapi ion logam ini dapat menggantikan ion logam tertentu yang berfungsi sebagai kofaktor dari suatu enzim, sehingga dapat menurunkan fungsi enzim tersebut bagi tubuh Darmono, 2001. Unsur radioaktif kobal secara komersial digunakan dalam terapi pengobatan dan industri plastik serta makanan. 60 Co digunakan untuk radioterapi pada pasien penderita kanker, pembuatan plastik dalam proses polimerisasi, dan iradiasi makanan ATSDR, 2004. Dalam ATSDR Agency for Toxic Substances and Disease Registry 2004 batas-batas konsentrasi kobal yang membahayakan bagi kesehatan manusia telah ditetapkan oleh beberapa lembaga antara lain : 1. USEPA Environmental Protection Agency menetapkan batas maksimal konsentrasi kobal dalam air minum adalah 0,5 mgL. 2. OSHA The Occupational Health and Safety Administration menetapkan batas maksimal bagi pekerja yang terpapar dengan kobalt secara langsung adalah 0,1 mgm 3 selama 8 jam kerja sehari dan 40 jam kerja selama 1 minggu. 3. The Nuclear Regulatory Commission menetapkan batas maksimal konsentrasi kobal radioaktif di ruang kerja adalah 7 x 10 -8 μ CimL untuk 60 Co. 3 Karakteristik logam Pb dan Co

a. Timbal Pb

Pb merupakan salah satu logam yang termasuk dalam unsur golongan utama, yaitu golongan IV A. Timbal murni adalah logam yang berwarna abu-abu, mudah ditempa dan berat BA=207,2. Dikenal tiga buah isotop dari Pb yaitu unsur radioaktif Uranium BA=206, Thromium BA=208 dan Actinium BA=207. Pb dapat larut dalam asam nitrat encer, tidak dapat larut dalam air, dapat melarut dalam secara perlahan dalam air dengan penambahan asam lemah. Pb merupakan salah satu unsur yang tahan terhadap korosi, relatif tidak dapat tembus oleh cahaya radiasi serta tidak mudah menyala Svehla, 1985 Beberapa sifat fisika Pb dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Sifat-sifat fisika Timbal Pb Anonim 1, 2010. Nomor atom 82 Densitas gcm 3 11,34 Titik lebur C 327,46 Titik didih C 1,749 Kalor difusi kJmol 4,77 Kalor penguapan kJmol 179,5 Kapasitas pada 25 C Jmol.K 26,65 Konduktivitas termal pada 300K Wm K 35,5 Ekspansi termal 25 C µm m K 28,9 Kekerasan skala Brinell=Mpa 38,6

b. Kobalt Co

Co merupakan salah satu unsur logam transisi golongan VIIB yang berwarna putih perak dan memiliki massa jenis 8,90 gcm 3 Sunardi, 2006. Co merupakan logam berat yang memiliki karakteristik kimia sama dengan nikel, tetapi lebih mudah larut, kobal terdapat dalam bentuk bivalen atau trivalen. Ion kobalt Co 2+ lebih stabil, sedangkan ion kobaltik Co 3+ bersifat tidak stabil dan merupakan oksidator kuat Effendi, 2003. Beberapa sifat fisika dari kobalt dapat dilihat pada Tabel 2 Tebel 2. Sifat Fisik Logam kobalt Co Anonim 2, 2010 Nomor atom 27 Densitas gcm 3 15,14 Titik lebur C 1490 Titik didih C 1,349 Kalor fusi kJmol 4,77 Kalor penguapan kJmol 179,5 Kapasitas panas pada 25 C Jmol.K 26,650 Konduktivitas termal pada 300 K Wm K 35,5 Ekspansi termal pada 25 C µmm K 28,9 4 Kandungan logam berat dalam sedimen Sedimen terdiri dari beberapa komponen bahkan tidak sedikit sedimen yang merupakan pencampuran dari komponen-komponen tersebut. Adapun komponen itu bervariasi, tergantung dari lokasi, kedalaman dan geologi dasar Korzeniewski et al., 1991. Pada saat buangan limbah industri masuk ke dalam suatu perairan maka akan terjadi proses pengendapan dalam sedimen. Hal ini menyebabkan konsentrasi bahan pencemar dalam sedimen meningkat. Berdasarkan The Ontario Ministry of The Environment baku mutu logam berat dalam sedimen adalah sebagai berikut : Tabel 3. Baku mutu kandungan logam berat dalam sedimen No. Parameter Logam Baku Mutu ppm 1. Pb 47,82 – 161,06 2. Co 50 3. Cr 460 - 1110 Tabel 4. Klasifikasi partikel sedimen menurut skala wenworthBuchanan, 1984 No Partikel Ukuran Partikel mm µm 1. Boulder batuan 256 256x10 3 2. Cobble batuan bulat 64-256 64x10 3- -256x10 3. Pebble batu kerikil 4,0-64 4000-64000 4. Granule butiran 2,0-4,0 2000-4000 5. Very coarse sand pasir sangat kasar 1,0-2,0 1000-2000 6. Coarse sand pasir kasar 0,5-1,0 500-1000 7. Medium sand pasir sedang 0,25-0,5 250-500 8. Fine sand pasir halus 0,125-0,25 125-250 9. Very fine sand pasir sangat halus 0,0625-0,125 62,5-125 10. Silt Lumpur 0,0039-0,0625 3,9-62,5 11. Clay liat 0,0039 3,9 Secara alamiah, kandungan logam berat dalam air adalah kurang dari 1 gL. Menurut Pallar 1994 faktor - faktor yang mempengaruhi kelarutan logam berat dalam suatu badan air antara lain : 1. pH badan air Dalam lingkungan perairan, bentuk logam antara lain berupa ion bebas, pasangan ion organik, dan ion kompleks. Kelarutan logam dalam air dikontrol oleh pH air. Kenaikan pH menurunkan kelarutan logam dalam air, karena kenaikan pH mengubah kestabilan dari bentuk karbonat menjadi hidroksida yang membentuk ikatan dengan partikel pada badan air, sehingga akan mengendap membentuk lumpur. 2. Suhu air Kenaikan suhu air dan penurunan pH akan mengurangi adsorpsi senyawa logam berat pada partikulat. Suhu air yang lebih dingin akan meningkatkan adsorpsi logam berat ke partikulat untuk mengendap di dasar. Sementara saat suhu air naik, senyawa logam berat akan melarut di air karena penurunan laju adsorpsi ke dalam partikulat. Logam yang memiliki kelarutan yang kecil akan ditemukan di permukaan air selanjutnya dengan perpindahan dan waktu tertentu akan mengendap hingga ke dasar, artinya logam tersebut hanya akan berada di dekat permukaan air dalam waktu yang sesaat saja untuk kemudian mengendap lagi. Hal ini ditentukan antara lain oleh massa jenis air, viskositas kekentalan air, temperatur air, arus air serta faktor lainnya. 3. Konsentrasi oksigen dalam badan air Pada daerah yang kekurangan oksigen, misalnya akibat kontaminasi bahan- bahan organik, daya larut logam berat akan menjadi lebih rendah dan mudah mengendap. Logam berat yang terlarut dalam air akan berpindah ke dalam sedimen jika berikatan dengan materi organik bebas atau materi organik yang melapisi permukaan sedimen, dan penyerapan langsung oleh permukaan partikel sedimen. Beberapa material yang terkonsentrasi di udara dan permukaan air mengalami oksidasi, radiasi ultraviolet, evaporasi dan polimerisasi. Jika tidak mengalami proses pelarutan, material ini akan saling berikatan dan bertambah berat sehingga tenggelam dan menyatu dalam sedimen. Logam berat yang diadsorpsi oleh partikel tersuspensi akan menuju dasar perairan, menyebabkan kandungan logam di air menjadi lebih rendah. Hal ini tidak menguntungkan bagi organisme yang hidup di dasar seperti kerang dan kepiting, partikel sedimen ini akan masuk ke dalam sistem pencernaannya Ford, 1999.

D. Spektrofotometri Serapan Atom SSA 1