Sifat Fisik Kimia Logam Berat 1.Sifat fisik dan kimia logam timbal Pb
c Kompartemen partikel biotik, terdiri dari fitoplankton dan bakteri di dalam
laut dangkal, laut dalam, daerah pantai, muara sungai, dan waduk yang menempel pada tanaman.
d Kompartemen sedimen di dasar perairan, merupakan kompartemen terbesar
dari logam berat pada setiap ekosistem air. Sifat atau tingkah laku logam dalam lingkungan perairan sangat bergantung
dari karakteristik logam yang bersangkutan atau lazim disebut spesiasi logam. Spesiasi suatu logam akan mempengaruhi hadirnya logam tersebut dalam jaringan
bilogik bioavailability dan toksisitasnya terhadap biota tersebut dalam air sangat berbeda-beda tergantung pada jenis air dan sifat kimia-fisika logam berat itu
sendiri.
2.4. Sifat Fisik Kimia Logam Berat 2.4.1.Sifat fisik dan kimia logam timbal Pb
Timbal Pb mempunyai nomor atom 83, berat atom 207,9, titik cair 327,5
C, dan titik didih 1.725 C. Timbal di alam dalam bentuk sulfida gelena,
Pb Carbonat Cerussite, PBSO
4
Angelieite, sedangkan timbal air berada dalam bentuk PB
2+
, PbCO
3
, PbCO
3 2-
, PbOH
+
, dan Pb OH
2
. Secara alami timbal tersebar luas pada batuan dan lapisan kerak bumi. Saeni 1989 menyatakan
sumber utama timbal di atmosfir dan daratan dapat berasal dari bahan bakar bertimbal sedangkan batuan kapur dan gelena PbS merupakan sumber timbal
pada perairan alami. Menurut Darmono 1995 mengemukakan penggunaan timbal dalam
industri percetakan tinta, pelapis pipa sebagai anti korosif, dan digunakan dalam campuran pembuat cat sebagai bahan pewarna karena daya larutnya rendah dalam
air. Sedangkan William et al. 2000 dalam Oktavianus dan Salmi 2005 mengemukakan bahwa timbal berasal dari industri-industri seperti pabrik baterai,
amunisi, kawat, logam campuran, dan cat. Secara alamiah logam masuk ke dalam perairan melalui pengkristalan timbal di udara dengan bantuan air hujan dan
proses korotifikasi batu-batuan mineral. Timbal masuk ke dalam perairan sebagai dampak aktivitas manusia seperti buangan industri, buangan pertambangan biji
timah, dan buangan industri kaleng. Menurut Manahan 2002 konsentrasi logam
berat tinggi dalam air, ada kecenderungan konsentrasi logam berat tersebut tinggi dalam sedimen dan akumulasi logam berat dalam tubuh hewan domersal.
2.4.2.Sifat fisik dan kimia logam kadmium Cd
Kadmium adalah logam berat dengan nomor atom 48, massa atom 112,4, dan massa jenis 8,85 gcm
3
. Mempunyai dua elektron di kulit terluar, Cd termasuk ke dalam golongan II B, periode 5 dalam sistem periodik. Cd memiliki titik didih
lebih dari 67 C dan titik cair 320, 9
C Cotton Wilkinson 1989. Pada pH yang tinggi kadmium mengalami pengendapan, toksisitas kadmium
dipengaruhi oleh pH dan kesadahan Effendi 2003. Kadmium mempunyai efek menghambat proses fisiologi seperti aktivitas cilia pada insang, serta pengambilan
oksigen Akberali Trueman 1985. Kadmium banyak dipakai pada industri metalurgi, pelapisan logam, pigmen
baterai, peralatan elektronik, pelumas, peralatan fotografi, gelas keramik, tekstil, dan plastik Eckenfelder 1989.
2.4.3.Sifat fisik dan kimia logam merkuri Hg
Merkuri adalah unsur renik pada kerak bumi, yakni hanya sekitar 0,08 mgkh Moore 1991. Pada perairan alami, merkuri hanya ditemukan dalam
jumlah yang sangat kecil. Merkuri merupakan satu-satunya logam yang berada dalam bentuk cairan pada suhu normal. Merkuri terserap dalam bahan-bahan
partikulat dan mengalami presitipasi. Pada dasar perairan anaerobik, merkuri berkaitan dengan sulfur.
Merkuri anorganik dapat mengalami transpormasi menjadi dimetil merkuri dengan bantuan aktivitas mikroba, baik pada kondisi aerob maupun anaerob
Effendi 2003. Pada kadar merkuri anorganik yang rendah, akan terbentuk dimetil merkuri, sedangkan pada kadar merkuri-merkuri anorganik yang tinggi,
akan terbentuk monometil merkuri. Pada perairan alami, kadar monometil merkuri dan dimetil merkuri dipengaruhi oleh keberadaan mikroba, karbon organik, kadar
merkuri anorganik, pH, dan suhu. Kedua bentuk senyawa metil merkuri tersebut dapat dipecah oleh bakteri yang hidup pada sedimen.
Sumber alami merkuri yang paling umum adalah cinnabar HgS Novoty Olem 1994. Selain itu, mineral sulfida misalnya: sphalerite ZnS, wurtzite
ZnS, galene PbS, juga mengandung merkuri. Cinnabar sukar larut dalam air Effendi 2003. Namun pelapukan bermacam-macam batuan dan erosi tanah dapat
melepaskan merkuri ke dalam lingkungan perairan Mc Neely et al. 1979. Senyawa merkuri digunakan dalam pembuatan amalgam, cat, komponen
listrik, baterai, ekstraksi emas dan perak, gigi palsu, senyawa anti karat, fotografi, dan elektronik Eckenfelder 1989. Industri kimia yang memproduksi gas klorin
dan asam klorida juga menggunakan merkuri. Garam-garam merkuri juga digunakan sebagai fumigan yang berperan sebagai pestisida Sawyer McCarty
1978 dalam Effendi 2003. Kadar merkuri di air tawar secara alami berkisar antara 10-100 µgL,
sedangkan pada perairan laut berkisar antara 10-30 µgL Moore 1991. Senyawa merkuri bersifat sangat toksik bagi manusia dan hewan. Garam-garam
merkuri terserap dalam usus dan terakumulasi di dalam ginjal dan hati. Metil merkuri diangkut oleh sel darah merah dan dapat mengakibatkan kerusakan pada
otak.
2.4.4.Sifat fisik dan kimia logam besi Fe
Besi adalah logam dalam kelompok makromineral di dalam kerak bumi, tetapi termasuk kelompok mikro dalam system biologi. Logam ini mungkin logam
yang pertama ditemukan dan digunakan oleh manusia sebagai alat pertanian. Pada system biologi seperti hewan, manusia, dan tanaman, logam ini bersifat esensial,
kurang stabil, dan secara perlahan berubah menjadi fero Fe
2+
atau feri Fe
3+
. Pada perairan alami dengan pH sekitar 7 dan kadar oksigen terlarut yang cukup,
ion ferro yang bersifat mudah larut dioksidasi menjadi ion ferri. Pada oksidasi ini terjadi pelepasan elektron. Sebaliknya, pada reduksi ferri menjadi ferro terjadi
penangkapan elektron. Proses oksidasi dan reduksi besi tidak melibatkan oksigen dan hydrogen Eckenfelder 1989; Mackereth et al. 1989.
Proses oksidasi dan reduksi besi biasanya melibatkan bakteri sebagai mediator. Bakteri Thiobacillus dan Ferrobacillus memiliki sistem enzim yang
dapat mentransfer elektron dari ion ferro kepada oksigen. Transfer oksigen ini
menghasilkan ion ferri, air, dan energi bebas yang digunakan untuk sintesis bahan organik dari karbondioksida. Bakteri kemosintetis bekerja secara optimum pada
pH rendah sekitar 5. Metabolisme bakteri Desulfovibrio menghasikan H
2
SO
4
yang melarutkan besi ferri Cole 1988. Pada pH 7,5-7,7 ion ferri mengalami oksidasi dan berikatan dengan
hidroksida membentuk Fe OH
3
yang bersifat tidak larut dan mengendap presitipasi di dasar perairan, membentuk warna kemerahan pada substrat dasar.
Oleh karena itu, besi banyak ditemukan pada perairan berada dalam kondisi anaerob dan suasana asam Cole 1988.
Fenomena serupa sering terjadi pada badan sungai yang menerima aliran air asam dengan kandungan besi cukup tinggi yang berasal dari daerah
pertambangan. Sebagai pertanda terjadinya pemulihan kualitas air, pada bagian hilir sungai dasar perairan berwarna kemerahan karena terbentuknya Fe OH
3
sebagai konsekuensi dari meningkatnya pH dan terjadinya proses oksidasi besi ferro Cole 1988.
Sumber di alam adalah pyrite FeS
2
, hematite Fe
2
O
3
, magnetite Fe
3
O
4
, limonite
[FeOOH], geothite HFeO
2
, dan ochere [Fe OH
3
] Cole 1988; Moore 1991. Senyawa besi pada umumnya bersifat sukar larut dan cukup banyak
terdapat di dalam tanah. Kadang-kadang besi juga terdapat sebagai senyawa siderite FeCO
3
yang bersifat mudah larut dalam air Cole 1988. Toksisitas besi LC
50
terhadap Lemna minor adalah 3,7 mgL Wang 1986 dalam Moore 1991, sedangkan terhadap avertebrata air Asellus aquaticus
Isopoda dan Carangonyx pseudogracilis Amphipoda berturut-turut 95 mgL dan 160 mgL Martin Holdich 1986 dalam Moore 1991. Nilai LC
50
besi terhadap ikan berkisar antara 0,3-10 mgL. Toksisitas besi LC
50
terhadap Dhapnia magnan adalah 5,9 mgL Biesinger Christensen, 1972 dalam
Canadian Council of Resource and Enveronment Ministers 1987