Siklus Hidrololgi Pengertian Air Bersih Pengolahan Air Untuk Menurunkan Kadar Cd melalui Proses Adsorpsi

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Siklus Hidrololgi

Siklus hidrologi merupakan suatu fenomena alam. Hidrologi sendiri merupakan suatu ilmu yang mempelajari siklus air pada semua tahapan yang dilaluinya Chandra, 2006. Menurut Mulia 2005, siklus hidrologi dapat diterangkan sebagai berikut; air menguap akibat panasnya matahari. Penguapan ini terjadi pada air permukaan, air yang berada di lapisan tanah bagian atas evaporasi, air yang berada di dalam tumbuhan transpirasi, hewan dan manusia transpirasi, respirasi. Uap air ini memasuki atmosfir. Di dalam atmosfir uap ini akan menjadi awan dan dalam kondisi cuaca tertentu dapat mendingin dan berubah bentuk menjadi tetesan-tetesan air dan jatuh kembali ke permukaan bumi sebagai hujan. Air hujan ini ada yang mengalir langsung masuk ke dalam permukaan runoff, ada yang meresap ke dalam tanah perkolasi dan menjadi air tanah, baik yang dangkal maupun yang dalam dan ada juga yang diserap oleh tumbuhan. Air tanah akan timbul ke permukaan sebagai mata air dan menjadi air permukaan. Air permukaan bersama-sama dengan air tanah dangkal dan air yang berada dalam tubuh akan menguap kembali menjadi awan, maka siklus hidrologis akan kembali berulang. Siklus hidrologi merupakan aspek penting untuk yang menyuplai daerah daratan dengan air. Selain itu juga siklus hidrologis merupakan salah satu proses Universitas Sumatera Utara alami untuk membersihkan air dari pencemar, dengan syarat bahwa kualitas udara cukup bersih Mulia, 2005.

2.2. Pengertian Air Bersih

Berdasarkan Permenkes RI No. 416 MENKESPERIX1990 tentang syarat- syarat pengawasan kualitas air, pengertian air minum dan air bersih adalah sebagai berikut: “Air minum adalah air yang kualitasnya memenuhi syarat dan dapat diminum langsung. Air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak”

2.3. Sumber Air

Sumber air di alam terdiri atas air laut, air atmosfir air metereologik, air permukaan, dan air tanah Sutrisno, 2004.

2.3.1. Air Laut

Air laut mempunyai sifat asin karena mengandung garam NaCl. Kadar garam NaCl dalam air laut tidak memenuhi syarat untuk air minum Sutrisno, 2004.

2.3.2. Air Angkasa

Air angkasa hujan merupakan penyubliman uap air menjadi air murni H 2 O. Air murni ini sewaktu turun ke bumi melalui udara akan dapat melarutkan benda- benda yang ada di udara, di antaranya O 2 , CO 2 , N 2 , dan lain-lain, jasad-jasad renik dan debu Effendi, 2003. Menurut Sutrisno 2004, sifat-sifat air angkasa adalah sebagai berikut: 1. Bersifat agresif terutama terhadap pipa-pipa penyalur maupun bak-bak reservoir sehingga hal ini akan mempercepat terjadinya korosi karatan. Universitas Sumatera Utara 2. Bersifat lunak kurang mengandung larutan garam dan mineral sehingga terasa kurang segar dan boros terhadap pemakaian sabun.

2.3.3. Air Permukaan

Menurut Chandra 2006 dalam buku Pengantar Kesehatan Lingkungan, air permukaan merupakan salah satu sumber penting bahan baku air bersih. Faktor- faktor yang harus diperhatikan, antara lain : a. Mutu atau kualitas baku b. Jumlah atau kuantitasnya c. Kontinuitasnya Air permukaan seringkali merupakan sumber air yang paling tercemar, baik karena kegiatan manusia, fauna, flora, dan zat-zat lainnya. Air permukaan meliputi : a. Air Sungai Air sungai memiliki derajat pengotoran yang tinggi sekali. Hal ini karena selama pengalirannya mendapat pengotoran, misalnya oleh lumpur, batang-batang kayu, daun-daun, kotoran industri kota dan sebagainya. Oleh karena itu dalam penggunaannya sebagai air minum haruslah mengalami suatu pengolahan yang sempurna. b. Air Rawa Danau Kebanyakan air rawa ini berwarna yang disebabkan oleh adanya zat-zat organis yang telah membusuk, misalnya asam humus yang larut dalam air yang menyebabkan warna kuning coklat. Dengan adanya pembusukan kadar zat organis tinggi, maka umumnya kadar Fe dan Mn akan tinggi pula dan dalam keadaan Universitas Sumatera Utara kelarutan O 2 kurang sekali anaerob, maka unsur-unsur Fe dan Mn ini akan larut Kusnaedi, 2004.

2.3.4. Air Tanah

Menurut Sutrisno 2004, air tanah dapat dibedakan menjadi 3 yaitu: a. Air Tanah Dangkal Terjadi karena daya proses peresapan air dari permukaan tanah. Lumpur akan tertahan, demikian pula dengan sebagian bakteri, sehingga air tanah akan jernih tetapi lebih banyak mengandung zat kimia garam-garam yang terlarut karena melalui lapisan tanah yang mempunyai unsur-unsur kimia tertentu untuk masing-masing lapisan tanah. Lapisan tanah di sini berfungsi sebagai saringan. Disamping penyaringan, pengotoran juga masih terus berlangsung, terutama pada muka air yang dekat dengan muka tanah, setelah menemui lapisan rapat air, air yang akan terkumpul merupakan air tanah dangkal dimana air tanah ini dimanfaatkan untuk sumber air minum melaui sumur-sumur dangkal. b. Air Tanah Dalam Air tanah dalam dikenal juga dengan air artesis. Air ini terdapat diantara dua lapisan kedap air. Lapisan diantara dua lapisan kedap air tersebut disebut lapisan akuifer. Lapisan tersebut banyak menampung air. Jika lapisan kedap air retak, secara alami air akan keluar ke permukaan. Air yang memancar ke permukaan disebut mata air artesis. Pengambilan air tanah dalam, tak semudah pada air tanah dangkal. Dalam hal ini harus digunakan bor dan memasukkan pipa kedalamnya sehingga dalam suatu kedalaman biasanya antara 100-300 m akan didapatkan suatu lapis air. Universitas Sumatera Utara Jika tekanan air tanah ini besar, maka air dapat menyembur ke luar dan dalam keadaan ini, sumur ini disebut dengan sumur artesis. Jika air tidak dapat ke luar dengan sendirinya, maka digunakan pompa untuk membantu pengeluaran air tanah dalam ini. c. Mata Air Adalah air tanah yang ke luar dengan sendirinya ke permukaan tanah. Mata air yang berasal dari tanah dalam, hamper tidak terpengaruh oleh musim dan kualitas kuantitasnya sama dengan keadaan air dalam.

2.4. Persyaratan Air Bersih dan Air Minum

Agar air bersih dan air minum tidak menyebabkan gangguan kesehatan, maka air tersebut haruslah memenuhi persyaratan-persyaratan kesehatan. Di Indonesia, standar air minum yang berlaku dapat dilihat pada Peraturan Mentri Kesehatan RI No.416MENKESPERIX1990. Di dalam Peraturan Mentri Kesehatan RI No.416MENKESPERIX1990, persyaratan air minum dapat ditinjau dari parameter fisika, parameter kimia, parameter mikrobiologi dan parameter radioktivitas yang terdapat di dalam air minum tersebut.

2.4.1. Parameter Fisika

Parameter fisika umumnya dapat diidentifikasi dari kondisi fisik air tersebut. Parameter fisika meliputi bau, kekeruhan, rasa, suhu, warna dan jumlah zat padat terlarut TDS. Air yang baik idealnya tidak berbau. Air yang berbau busuk tidak menarik dipandang dari sudut estetika. Selain itu juga, bau busuk bisa disebabkan proses penguraian bahan organik yang terdapat di dalam air. Universitas Sumatera Utara Air yang baik idealnya harus jernih. Air yang keruh mengandung partikel padat tersuspensi yang dapat berupa zat-zat yang berbahaya bagi kesehatan. Disamping itu air yang keruh sulit didesinfeksi, karena mikroba pathogen dapat terlindung oleh partikel tersebut. Air yang baik idealnya juga tidak memiliki rasa tawar. Air yang tidak tawar mengidentifikasikan adanya zat-zat tertentu di dalam air, begitu juga rasa asam disebabkan adanya asam di dalam air dn rasa pahit disebabkan adanya basa di dalam air tersebut. Selain itu juga air yang baik tidak boleh memiliki perbedaan suhu yang mencolok dengan udara sekitar udara ambien. Di Indonesia, suhu air minum idealnya ±3 C dari suhu udara. Air yang secara mencolok mempunyai suhu di atas atau di bawah suhu udara berarti mengandung zat-zat tertentu misalnya fenol yang terlarut atau sedang terjadi proses biokimia yang mengeluarkan atau menyerap energi dalam air. Padatan terlarut total Total Dissolved Solid-TDS adalah bahan-bahan terlarut diameter 10 -6 dan koloid diameter 10 -6 – 10 -3 mm yang berupa senyawa-senyawa kimia dan bahan-bahan lain. Bila TDS bertambah maka kesadahan akan naik. Kesadahan yang tinggi dapat mengakibatkan terjadinya endapan kerak pada sistem perpipaan Mulia, 2005.

2.4.2. Parameter Radioaktif

Adapun bentuk radioaktivitas efeknya adalah sama, yakni menimbulkan kerusakan pada sel yang terpapar. Kerusakan dapat berupa kematian dan perubahan komposisi genetik. Kematian sel-sel dapat diganti kembali apabila sel dapat Universitas Sumatera Utara berregenerasi dan apabila tidak seluruh sel mati. Perubahan genetis dapat menimbulkan penyakit seperti kanker dan mutasi. Sinar Alpha, Beta, Gamma berbeda dalam kemampuan menembus jaringan tubuh. Sinar Alpha sulit menembus kulit dan sinar Gamma dapat menembus sangat dalam. Kerusakan yang terjadi ditentukan oleh intensitas serta frekuensi dan luasnya pemaparan Mulia, 2005.

2.4.3. Parameter Mikrobiologi

Parameter mikrobiologi menggunakan bakteri Coliform sebagai organisme petunjuk indicator organism. Dalam laboratorium, istilah total coliform menunjukkan bakteri Coliform dari tinja, tanah atau sumber alamiah lainnya. Istilah fecal coliform koliform tinja menunjukkan bakteri koliform yang berasal dari tinja manusia atau hewan berdarah panas lainnya. Penentuan parameter mikrobiologi dimaksudkan untuk mencegah adanya mikroba patogen di dalam air minum.

2.4.4. Parameter Kimiawi

Kualitas air tergolong baik bila memenuhi persyaratan kimia sebagai berikut: a. pH netral pH adalah merupakan istilah yang digunakan untuk menyatakan intensitas keadaan asam atau basa sesuatu larutan Sutrisno, 2004. Skala pH diukur dengan pH meter atau lakmus. Air murni mempunyai pH 7. Apabila pH air dibawah 7 berarti air bersifat asam, sedangkan bila diatas 7 bersifat basa rasanya pahit Kusnaedi, 2004. b. Tidak mengandung bahan kimia beracun Air yang berkualitas baik tidak mengandung bahan kimia beracun seperti sianida, sulfida, dan fenolik Kusnaedi, 2004 Universitas Sumatera Utara c. Tidak mengandung garam-garam atau ion-ion logam Air yang berkualitas baik tidak mengandung garam-garam atau ion-ion logam seperti Fe, Mg, Ca, K, Hg, Zn, Cd, Cl, Cr, dan lain-lain Kusnaedi, 2004 d. Kesadahan rendah Kesadahan adalah merupakan sifat air yang disebabkan oleh adanya ion-ion kation logam valensi dua Sutrisno, 2004. Tingginya kesadahan berhubungan dengan garam-garam yang terlarut didalam air terutama garam Calsium Ca dan Magnesium Mg Kusnaedi, 2004 Universitas Sumatera Utara e. Tidak mengandung bahan kimia anorganik Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor 416MENKESPERIX1990, persyaratan kimia air adalah sebagi berikut : Tabel 2.1. Persyaratan Kualitas Kimia Air Bersih No Parameter Satuan Kadar Maksimum 1 2 3 4 5 6 7 8 Air Raksa Arsen Besi Flourida Kadmium Kesadahan CaCO3 Khlorida Kromium, val.6 mgL mgL mgL mgL mgL mgL mgL mgL 0,001 0,05 1,0 1,5 0,005 500 600 0,05 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Mangan Nitrat, sebagai N Nitrit, seagai N pH Selenium Seng Sianida Sulfat Timbal mgL mgL mgL - mgL mgL mgL mgL mgL 0,5 10 1,0 6,5-9,0 0,01 15 0,1 400 0,05 Sumber : Depkes RI, 1990 Susunan unsur-unsur kimia dalam air tergantung pada lapis-lapis tanah yang dilalui. Jika melalui tanah kapur, maka air itu akan menjadi sadah, karena mengandung Ca HCO 3 2 dan Mg HCO 3 2 . Jika melalui batuan granit, maka air itu lunak dan agresif karena mengandung gas CO 2 dan Mn HCO 3 . Selain itu air juga mengandung mineral terlarut seperti besi Fe dan mangan Mn. Dan air juga dapat mengandung logam berat melalui bahan pencemar di sekitar sumber air bersih. Sutrisno, 2004. Universitas Sumatera Utara

2.4.4.1. Sumber Cadmium, Sifat, dan Penggunaannya

Kadmium Cd adalah logam berwarna putih perak, lunak, mengkilap, tidak larut dalam basa, tahan terhadap tekanan, mudah bereaksi, serta menghasilkan kadium bila dipanaskan. Titik leleh Cd sebesar 321 ºC, sedangkan titik didihnya sebesar 767 ºC. Kadmium Cd terdapat pada kerak bumi bersama seng Zn. Kadmium Cd yang terdapat di dalam lingkungan pada kadar rendah berasal dari kegiatan penambangan seng Zn, Plubum Pb, kobalt Co, serta kuprum Cu. Sementara dalam kadar tinggi, kadmium berasal dari hasil sampingan dan emisi industri. Kadmium Cd merupakan logam yang sangat penting dan banyak kegunaannya di bidang industri, khususnya untuk electroplating pelapisan elektrik serta galvanisasi karena Cd memiliki keistimewaan non korosif. Cd banyak digunakan dalam pembuatan alloy, dan digunakan pula sebagai pigmen warna cat, keramik, plastik, stabilizer plastik, katode untuk Ni-Cd pada baterai, bahan fotografi, pembuatan tabung TV, karet, sabun, kembang api, percetakan tekstil, dan pigmen tekstil untuk gelas dan e-mail gigi. Menurut Widowati 2008, pemanfaatan persenyawaan Cd meliputi: 1. Senyawa CdS dan CdSes yang banyak digunakan sebagai zat warna. 2. Senyawa Cd sulfat CdSO 4 yang digunakan dalam industri baterai yang berfungsi sebagai pembuatan sel wseton karena memiliki potensial voltase stabil, yaitu 1,0186 volt. 3. Senyawa Cd-Bromida CdBr dan Cd-ionida CdI 2 yang digunakan untuk fotografi. Universitas Sumatera Utara 4. Senyawa dietil-Cd {C 2 H 5 2 Cd} yang digunakan untuk pembuatan tetraetil-Pb. 5. Senyawa Cd-stearat untuk perindustrian manufaktur polyvinilkhlorida PVC sebagai bahan untuk stabilizer. Selain itu banyak digunakan dalam industri-industri ringan, seperti pada proses pengolahan roti, pengolahan ikan, pengolahan minuman, industri tekstil dan lain-lain, banyak dilibatkan senyawa-senyawa yang dibentuk dengan logam Cd, meskipun penggunaannya hanyalah dengan konsentrasi rendah Widowati, 2008.

2.4.4.2. Pencemaran Cd dalam Lingkungan dan Dampaknya

Dalam strata lingkungan, logam Cd dan persenyawaan ditemukan dalam banyak lapisan. Secara sederhana dapat diketahui bahwa kandungan logam Cd akan dijumpai di daerah-daerah penimbunan sampah dan aliran air hujan, selain dalam air limbah industri. Hal yang paling menarik adalah penelitian yang dilakukan untuk mengetahui sumber dari beberapa logam berat, diantaranya Cd dalam perairan Teluk New York Mueller et. al., Contaminants Entering the New York Bight: Source, Mass Load, Significanse , Am. Soc. Limnol. Oceanogr. Spec. Symp. 2, 162, 1979, dimana data hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa sumber Cd dalam badan perairan yang dikontribusi dari air limbah industri sangat sedikit, yaitu 0,6 dari total kandungan Cd yang ada. Sedangkan jumlah paling besar dikontribusikan oleh limbah padat yaitu 82. Dapat dilihat pada tabel 2.2. Universitas Sumatera Utara Tabel 2.2. Persentase Cd yang Masuk ke Badan Air Asal Sampel Konsentrasi Cd Limbah padat 82 Limbah cair rumah tangga 5 Limbah cair industri 0,6 Aliran dari pemukiman perkotaan 5 Aliran air tanah 1 Lain-lain 5 Sumber : Mueller et. al., 1979 Tingginya pencemaran kadmium Cd dalam perairan oleh limbah padat disebabkan pengolahan limbah padat yang tidak aman. TPA sering kali tidak difungsikan secara benar dalam pengoperasiannya. TPA merupakan tempat pembuangan akhir sampah yang berkaitan dengan kemungkinan terjadinya pencemaran lindi leachate ke badan air maupun air tanah, pencemaran udara oleh gas dan efek rumah kaca serta berkembang biaknya vektor penyakit Hardyanti, 2009. Lindi adalah substansi cairan yang dihasilkan dalam proses pembusukan sampah. Di TPA lindi umumnya berasal dari sampah organic yang terdekomposisi dan dengan adanya limpasan air hujan yang akan mencemari lingkungan. Lindi mengandung zat berbahaya apalagi jika berasal dari sampah yang tercampur. Jika tidak diolah secara khusus, lindi dapat mencemari sumur air tanah, air sungai, hingga air laut dan menyebabkan kematian biota laut Bulekbasandiang, 2009. Seperti halnya merkuri dan logam-logam berat lainnya, logam Cd membawa sifat racun yang sangat merugikan bagi semua organisme hidup, bahkan juga sangat Universitas Sumatera Utara berbahaya untuk manusia. Dalam badan air, kelarutan Cd dalam konsentrasi tertentu dapat membunuh biota air yang juga berfungsi menjaga kestabilan lingkungan. Logam kadmium Cd juga akan mengalami proses biotransformasi dan bioakumulasi dalam organisme hidup tumbuhan, hewan, dan manusia. Logam ini masuk ke dalam tubuh bersama makanan yang dikonsumsi, tetapi makanan tersebut telah terkontaminasi oleh logam Cd atau persenyawaannya. Dalam tubuh biota air jumlah logam yang terakumulasi akan terus mengalami peningkatan dengan adanya proses biomagnifikasi di badan air. Di samping itu, tingkatan biota dalam sistem rantai makanan turut menentukan jumlah Cd yang terakumulasi. Dimana pada biota yang lebih tinggi stratanya akan ditemukan akumulasi Cd yang lebih banyak, sedangkan pada biota top level merupakan tempat akumulasi paling besar. Bila jumlah Cd yang masuk tersebut telah melebihi nilai ambang maka biota dari suatu strata tersebut akan mengalami kematian dan bahkan kemusnahan. Keadaan inilah yang menjadi penyebab kehancuran suatu tatanan sistem lingkungan ekosistem, karena salah satu mata rantainya telah hilang Palar, 2008

2.4.4.3. Metabolisme Kadmium dalam Tubuh

Kadmium ditransportasikan dalam darah yang berikatan dengan sel darah merah dan protein berat molekul tinggi dalam plasma, khususnya oleh albumen. Sejumlah kecil Cd dalam darah mungkin ditransportasikan oleh metalotionin. Kadar Cd dalam darah pada orang dewasa yang terpapar Cd secara berlebihan biasanya 1 ɥgdL, sedangkan bayi yang baru lahir mengandung Cd cukup rendah, yaitu kurang dari 1 mg dari beban total tubuh. Universitas Sumatera Utara Absorpsi Cd melalui gastrointestinal lebih rendah dibandingkan absorpsi melalui respirasi, yaitu sekitar 5-8. Absorpsi Cd akan meningkat bila terjadi defisiensi Ca, Fe, dan rendah protein di dalam makanannya. Difisiensi Ca dalam makanan akan merangsang sintesis ikatan Ca-protein sehingga akan meningkatkan absorpsi Cd, sedangkan kecukupan Zn dalam makanan bisa menurunkan absorpsi Cd Kadmium yang ditransportasikan dalam darah berikatan dengan protein yang memiliki berat molekul rendah, yatu metalotionin MT tadi. Dalam isolat MT yang berasal dari ginjal, ditemukan Zn sebesar 2,2 dan Cd 5,9. MT memiliki daya ikat yang sama terhadap beberapa jenis logam berat sehingga kandungan logam berat bebas dalam jaringan berkurang kemungkinan besar pengaruh toksisitas Cd disebabkan oleh interaksi antara Cd dan protein tersebut sehingga memunculkan hambatan terhadap aktivitas kerja enzim. Metalotionin merupakan protein yang sangat peka dan akurat sebagai indikator pencemaran. Hal itu didasarkan pada suatu fenomena alam dimana logam-logam bisa terikat di dalam jaringan tubuh organisme karena adanya protein tersebut. Logam berat Cd memiliki kemampuan untuk mengikat gugus S sulfur dan COOH karboksil dari molekul protein, asam amino, dan amida. Logam berat juga memiliki kemampuan untuk mengggantikan keberadaan logam-logam lain yang terdapat dalam metalloprotein. Sebagai contoh, untuk logam yang ada dalam suatu protein, logam Cu dapat digantikan oleh Cd sehingga peran Cu dalam pembentukan ikatan-ikatan kovalen koordinasi anatarmolekul protein terganggu. Logam berat kadmium Cd memiliki afinitas yang tinggi terhadap unsur S yang menyebabkan Cd menyerang ikatan belerang dalam enzim sehingga enzim yang bersangkutan menjadi Universitas Sumatera Utara tidak aktif. Gugus karboksilat -COOH dan amina -NH 2 juga bereaksi dengan logam berat Cd. Kadmium terikat pada sel-sel membran yang menghambat proses transformasi melalui dinding sel. Metabolisme Cd berhubungan dengan metabolisme Zn, yaitu sama-sama membentuk ikatan dengan MT demikian pula transpor Cd karena Cd memiliki sifat kimia yang mirip dengan Zn seng. Setelah toksikan Cd memasuki darah, toksikan didistribusikan dengan cepat ke seluruh tubuh. Pengikatan toksikan dalam jaringan bisa menyebabkan lebih tingginya kadar toksikan dalam jaringan tersebut. Kadmium memiliki afinitas yang kuat terhadap hepar dan ginjal. Pada umumnya, sekitar 50-75 dari beban Cd dalam tubuh terdapat pada kedua organ tersebut. Kadar Cd dalam hepar dan ginjal bervariasi tergantung pada kadar total Cd dalam tubuh. Apabila MT hepar dan ginjal tidak mampu lagi melakukan detoksifikasi maka akan terjadi kerusakan sel hepar dan ren Widowati, 2008

2.4.4.4. Absorpsi, Distribusi, Eksresi Kadmium dalam Tubuh

Logam berat Cd bisa masuk ke dalam tubuh hewan atau manusia melalui berbagai cara, yaitu: 1. Dari udara yang tercemar, misalnya asap rokok dan asap pembakaran batu bara 2. Melalui wadahtempat berlapis Cd yang digunakan untuk tempat makanan atau minuman 3. Melalui kontaminasi perairan dan hasil pertanian yang tercemar Cd 4. Melalui jalur rantai makanan 5. Melalui konsumsi daging yang diberi obat anthelminthes yang mengandung Cd. Absorpsi kadmium dalam saluran pencernaan meliputi 2 tahap, yaitu: Universitas Sumatera Utara 1. Penyerapan Cd dari lumen usus melewati membran brush border ke dalam sel mukosa. 2. Transpor Cd ke dalam aliran darah dan deposisi dalam jaringan, terutama dideposit di hati dan ginjal. Seperti halnya Zn, Cd memiliki afinitas yang tinggi pada testis sehingga konsentrasi pada jaringan testis juga lebih tinggi dibandingkan pada jaringan lainnya. Kadmium tidak diabsorpsi dengan baik, yaitu sekitar 5-8. Namun, itu tetap lebih tinggi dibandingkan absorpsi mineral dan sulit dieleminasi dari dalam tubuh sehingga akan dideposit di dalam tubuh. Kadmium diabsorpsi dan diakumulasi. Eksresi Cd terjadi melalui urin dan feses. Data akumulasi Cd sangat efisien dengan waktu paruh biologis yang sangat panjang dalam tubuh manusia, yaitu kurang lebih 40 tahun. Pada mamalia yang baru lahir tidak terdapat kadmium tetapi selanjutnya Cd bisa terakumulasi terus dalam tubuh sepanjang hidupnya, yaitu dalam hati dan ginjal, sekitar 50-75, terutama yang berikatan dengan proteintionin dan mengibah tionin menjadi metalotionin. Proporsi Cd yang diabsorpsi dalam tubuh organisme dipengaruhi oleh umur, jenis kelamin, susunan kimia Cd, serta dosis dan frekuensi paparan Cd Widowati, 2008

2.4.4.5. Efek Toksik Logam Kadmium Cd

Kadmium Cd belum diketahui fungsinya secara biologis dan dipandang sebagai xenobiotik dengan toksisitas yang tinggi dan merupakan unsur lingkungan yang persisten. Efek Toksik Cd akan menunjukkan gejala yang dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu: Universitas Sumatera Utara 1. Tingkat dan lamanya paparan; semakin tinggi kadar dan semakin lama paparan, efek toksik yang diberikan akan lebih besar. Kadmium dalam dosis tunggal besar mampu menginduksi gangguan saluran pencernaan, sedangkan papaparan Cd dalam dosis rendah tetepi berulang kali bisa mangakibatkan gangguan fungsi ginjal. 2. Bentuk kimia dari logam berat Cd sebagai contoh toksisitas akut Cd yang dinyatakan dengan LD50 pada tikus dalam bentuk senyawa Cd kaprilat sebesar 270 mgkg berat badan, setara denagn Cd stearat sebesar 203 mgkg berat badan. 3. Kompleks protein-logam ataupun kadmium bergabung dengan metalloprotein MT suatu protein dengan bobot molekul rendah. Bentuk kompleks Cd kurang toksik dibandingkan Cd2+. Apabila Cd-MT melepaskan Cd2+, maka akibatnya adalah munculnya efek toksik. 4. Faktor penjamu Cd seperti halnya toksikan lainnya. Hewan tua dan muda umumnya lebih rentan daripada hewan dewasa muda. 5. Faktor-faktor diet, misalnya defisiensi protein, vitamin C, vitamin D, kalsium Ca, dan Fe Besi akan meningkatkan toksisitas Cd. Keracunan yang disebabkan oleh Cd bisa bersifat akut dan kronis. Paparan Cd secara akut bisa menyebabkan nekrosis pada ginjal dan paparan yang lebih lama berlanjut dengan terjadinya proteinuria. Gejala lain toksisitas akut dari Cd adalah iritasi alat respiratori, alat pencernaan, pneumonitis, sakit dada yang kadang-kadang menyebabkan hemorragic pulmonary edema, osteomalasia, batu ginjal, dan hiperkalsimuria karena gangguan metabolisme Ca dan P, alopesia, anemia, artritis, kanker, radang paru-paru, pendarahan otak, serosis hati, pembengkakan jantung, Universitas Sumatera Utara diabetes, empisema, hipoglisemia, hipertensi, impoten, invertil, kerusakan ginjal, kesulitan belajar, migrain, peradangan, osteoporosis, scisofrenia, stroke, penyakit kardiovaskular, kadar kolesterol tinggi, gangguan pertumbuhan, mati rasa, rambut rontok, kulit bersisik dan kering, berbagai gejala yang kompleks dan bersamaan, kehilangan nafsu makan, daya tahan tubuh lemah, kerusakan ginjal dan hepar, terjadinya metal fume fever gejala yang mirip flu, kerusakan paru-paru, sakit kepala, kedinginan hingga menggigil, nyeri otot, nausea, fomiting, dan diare, bahkan bisa menyebabkan kematian. Toksisitas kronis Cd bisa merusak sistem fisiologis tubuh, antara lain sistem urinaria ren, sistem respirasi paru-paru, sistem sirkulasi darah dan jantung, kerusakan sistem reproduksi, sistem syaraf, bahkan dapat mengakibatkan kerapuhan tulang. Toksisitas kronis Cd, baik melalui inhalasi maupun oral, bisa menyebabkan kerusakan tubulus renalis, kerusakan ginjal yang ditunjukkan oleh ekskresi berlebihan, protein berat molekul rendah, gagal ginjal, gangguan sistem kardiovaskular, gangguan sistem skeletal, menurunkan fungsi pulmo, empisema, kehilangan mineral tulang yang disebabkan oleh disfungsi nefron ginjal, berkurangnya, reabsorpsi Ca, dan terjadinya peningkatan ekskresi Ca yang berpengaruh terhadap tulang. Peningkatan ekskresi Ca tersebut diantaranya menyebabkan osteoporosis dan osteamalsia, anemia, diskolorasi gigi menjadi kuning, rhinitis, ulserasi septum nasal, anosmia, proteinuria, azotemia, jaundice, terjadinya kanker paru-paru dan prostat. Universitas Sumatera Utara Kadmium terabsorpsi lewat pencernaan sehingga menyebabkan mual, muntah, diare, sakit perut, dan tenesmus rejan. Inhalasi Cd menyebabkan demam, batuk, gelisah, sakit kepala, dan nyeri perut. Kadmium bisa menyebabkan gangguan dan bahaya pada berbagai organ dan bersifat teratogenik, mutanogenik, dan karsinogenik Widowati, 2008.

2.5. Pengolahan Air Untuk Menurunkan Kadar Cd melalui Proses Adsorpsi

Menurut Siregar 2005, Adsorpsi adalah suatu proses penyerapan benda- benda terlarut yang terdapat di dalam larutan dengan melakukan kontak antara dua permukaan yaitu antara cairan dengan gas, zat padat dengan cairan serta permukaan zat padat dan zat yang kental. Adsorpsi terjadi pada permukaan akibat gaya-gaya atom dan molekul-molekul pada permukaan tersebut. Walaupun proses tersebut dapat terjadi pada seluruh permukaan benda, maka yang sering terjadi adalah bahan padat yang menyerap partikel yang berada dalam air limbah. Bahan yang akan diserap disebut adsorbate atau solute sedangkan bahan penyerapannya dikenal sebagai adsorbent. Proses ini dipakai pada penjernihan air limbah untuk mengurangi pengotoran bahan organik, partikel termasuk benda yang tak dapat diuraikan non biodegradable ataupun gabungan antara warna dan rasa. Proses adsorpsi meliputi 3 tahap mekanisme yaitu : a. Pergerakan molekul-molekul adsorbat menuju permukaan adsorben b. Penyebaran molekul-molekul adsorbat ke dalam rongga-rongga adsorben c. Penarikan molekul-molekul adsorbate oleh permukaan aktif membentuk ikatan yang berlangsung sangat cepat. Universitas Sumatera Utara Adsorbent adalah bahan penyerap yang digunakan dalam proses penyerapan. Banyak bahan padat yang digunakan sebagai bahan penyerap untuk mengurangi kekeruhan dari suatu cairan. Bahan penyerap yang mahal umumnya mempunyai luas permukaan yang lebih luas setiap unitnya. Peningkatan luas permukaan ini dilakukan dengan berbagai cara melalui pembelahan bahan adsorbent. Adsorbent marupakan bahan yang berpori, selain itu harus memenuhi beberapa syarat, yaitu : a. Tidak larut dalam zat cair yang diolah b. Tidak mengadakan reaksi kimia dengan bahan yang akan diolah c. Harus dapat diregenerasi Beberapa bahan yang dapat digunakan sebagai adsorbent diantaranya yaitu : 1. Zeolit Zeolit termasuk dalam kelompok mineral yang terjadi dari perubahan batuan gunung api termasuk batuan gunung api berbulir halus yang berkomposisi riolitik atau banyak mengandung massa gelas. Sifat-sifat fisik dari mineral ini adalah berbentuk kristal yang indah dan menarik, namun agak lunak dengan warna yang bermacam-macam yaitu warna hijau, kebiru-biruan, putih dan coklat. Zeolit dapat berasal dari alam yaitu dari batuan gunung api dan dapat berupa zeolit buatan yang terbuat dari gel almunium, natrium aluminat, natrium hidroksida. Zeolit ini dapat digunakan sebagai bahan penjernih kelapa sawit, penyerap warna, penyerap amoniak, dan lain-lain. Universitas Sumatera Utara 2. Molekuler Sieves Bahan-bahan sebagai molekuler sieves adalah bahan yang memiliki rongga- rongga sehingga dapat berfungsi sebagai penyaring molekul. 3. Karbon aktif Karbon aktif arang aktif merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95 karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Karbon atau arang aktif adalah material yang berbentuk butiran atau bubuk yang berasal dari material yang mengandung karbon misalnya tulang, kayu lunak, sekam, tongkol jagung, tempurung kelapa, sabut kelapa, ampas penggilingan tebu, ampas pembuatan kertas, serbuk gergaji, kayu keras, batubara dan sebagainya Alamsyah, 2007. Biasanya karbon aktif digunakan sebagai: - Pengolahan air limbah industri, karena karbon aktif dapat menyerap warna, bau, rasa, nitrat, penol, logam berat, serta dapat menurunkan BOD dan TSS. - Pengolahan air bersih, untuk penyaringan air yang mengandung tinggi bahan organik dan anorganik di dalamnya Dalam pembuatan karbon aktif perlu dilakukan proses aktivasi. Proses aktivasi merupakan hal yang penting diperhatikan di samping bahan baku yang digunakan. Aktivasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi. Metoda aktivasi yang umum digunakan dalam pembuatan arang aktif adalah: Universitas Sumatera Utara a. Aktivasi Kimia: proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan pemakaian bahan-bahan kimia. b. Aktivasi Fisika: proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas, uap dan CO 2 . Untuk aktivasi kimia, aktivator yang digunakan adalah bahan-bahan kimia seperti: hidroksida logam alkali garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl 2 asam-asam anorganik seperti H 2 SO 4 dan H 3 PO 4 Kusnaedi, 2004. Dalam satu gram karbon aktif, pada umumnya memiliki luas permukaan seluas 500-1500 m 2 , sehingga sangat efektif dalam menangkap partikel-partikel yang sangat halus berukuran 10 -2 -10 -7 mm. Karbon aktif bersifat sangat aktif dan akan menyerap apa saja yang kontak dengan karbon tersebut. Adapun faktor yang mempengaruhi daya serap karbon aktif, yaitu : 1. Sifat Serapan Banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh arang aktif, tetapi kemampuannya untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing- masing senyawa. Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari sturktur yang sama, seperti dalam deret homolog. Adsorbsi juga dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap, struktur rantai dari senyawa serapan. 2. Temperatur Dalam pemakaian arang aktif dianjurkan untuk mengamati temperatur pada saat berlangsungnya proses. Faktor yang mempengaruhi temperatur proses adsoprsi Universitas Sumatera Utara adalah viskositas dan stabilitas thermal senyawa serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan, seperti terjadi perubahan warna maupun dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada titik didihnya. Untuk senyawa volatil, adsorpsi dilakukan pada temperatur kamar atau bila memungkinkan pada temperatur yang lebih rendah. 3. pH Derajat Keasaman. Untuk asam-asam organik, adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam mineral. Ini disebabkan karena kemampuan asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut. Sebaliknya bila pH asam organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorpsi akan berkurang sebagai akibat terbentuknya garam. 4. Waktu Kontak Bila arang aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu untuk mencapai kesetimbangan. Wantu kontak semakin lama dimaksudkan untuk memberi kesempatan pada partikel arang aktif untuk bersinggungan dengan senyawa serapan. Untuk larutan yang mempunyai viskositas tinggi, dibutuhkan waktu lama yang lebih lama Sembiring, 2003.

2.6. Limbah Padat Tepung Tapioka sebagai Karbon Aktif