BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air - Pemeriksaan Kadar Besi (Fe) dan Mangan (Mn) Pada Air Minum Isi Ulang Secara Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) di Balai Laboratorium Kesehatan Daerah Provinsi Sumatera Utara

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Air

  Air merupakan salah satu dari ketiga komponen yang membentuk bumi (zat padat, air dan atmosfer). Bumi dilingkupi air sebanyak 70% sedangkan sisanya (30%) berupa daratan (dilihat dari permukaan bumi). Oleh karena itu, sumber daya air harus dilindungi agar tetap dapat dimanfaatkan dengan baik oleh manusia serta makhluk hidup yang lain (Gabriel, 2001).

  Air yang kita pergunakan setiap hari tidak lepas dari pengaruh pencemaran yang diakibatkan oleh ulah manusia juga. Beberapa bahan pencemar seperti bahan mikrobiologik (bakteri, virus, parasit), bahan organik (pestisida, deterjen), bahan anorganik (garam, asam, logam) serta beberapa bahan kimia lainnya sudah banyak ditemukan dalam air yang kita pergunakan (Darmono, 2001).

  Berdasarkan kegunaannya, sumber air dapat dikategorikan menjadi empat golongan, yaitu:

  1. Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara langsung tanpa diolah terlebih dahulu

  2. Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku untuk diolah sebagai air minum dan keperluan rumah tangga

  3. Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan peternakan

  4. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian dan dapat digunakan untuk usaha perkotaan, industri dan listrik tenaga air (Kristanto, 2013).

2.2 Sumber-sumber Air

  Menurut Sumantri (2010) berdasarkan letak sumbernya, air dapat dibagi menjadi air hujan, air permukaan dan air tanah.

  2.2.1 Air Hujan

  Air hujan merupakan hasil dari proses penyubliman awan atau uap air menjadi air murni yang ketika turun dan melalui udara akan melarutkan benda- benda yang ada di udara. Pada saat presipitasi merupakan air yang paling bersih, air tersebut cenderung mengalami pencemaran ketika berada di atmosfer.

  Pencemaran yang berlangsung di atmosfer itu dapat disebabkan oleh partikel debu, mikroorganisme dan gas (karbondioksida, nitrogen dan ammonia)

  2.2.2 Air Permukaan

  Air permukaan adalah air hujan yang jatuh ke permukaan bumi, biasanya air permukaan ini akan mengalami pencemaran baik oleh tanah, sampah maupun lainnya. Sumber-sumber air permukaan, antara lain, sungai, selokan, rawa, parit, bendungan, danau, laut dan air terjun

  2.2.3 Air Tanah

  Air tanah (ground water) berasal dari air hujan yang jatuh ke permukaan proses filtrasi secara alamiah. Proses–proses yang telah dialami air hujan tersebut, dan lebih murni dibandingkan air permukaan. Air tanah juga memiliki beberapa kelemahan yaitu air tanah mengandung zat-zat mineral semacam magnesium, kalsium dan logam berat seperti besi yang dapat menyebabkan kesadahan air. Selain itu, untuk mengisap dan mengalirkan air ke atas permukaan diperlukan pompa (Sumantri, 2010).

  Air tanah dibedakan atas dua macam, yaitu air tanah bebas dan air tanah terkekang. Air tanah bebas adalah air dari akuifer yang hanya sebagian terisi air, terletak pada suatu dasar yang kedap air dan mempunyai permukaan bebas. Air tanah terkekang adalah air dari akuifer yang jenuh air dengan bagian atas dan bawahnya dibatasi oleh lapisan yang kedap air (Effendi, 2003).

2.3 Air dan Penyakit

  Penyakit yang menyerang manusia dapat ditularkan dan menyebar secara langsung maupun tidak langsung melalui air. Penyakit yang ditularkan melalui air disebut sebagai waterbone disease atau water related disease. Terjadinya suatu penyakit memerlukan adanya agen penyakit ataupun vektor yang tinggal di air.

  Ada beberapa contoh penyakit yang dapat ditularkan melalui air berdasarkan tipe agen penyebabnya: penyakit hepatitis dan poliomyelitis (disebabkan oleh virus)

• – penyakit kolera, disentri, demam tifoid dan diare (disebabkan oleh bakteri)
• – penyakit amebiasis dan giardiasis (disebabkan oleh protozoa)
• – penyakit askariasis, whip worm dan hydatid desease (disebabkan oleh golongan helmintik)

  Selain penyakit menular, penggunaan air juga dapat memicu terjadinya kontaminasi dari zat–zat berbahaya atau beracun. Beberapa kasus keracunan akibat mengonsumsi air yang terkontaminasi di antaranya:

• – yang diakibatkan kontaminasi kobalt di dalam air. Akibat keracunan kobalt ini dapat berupa gagal jantung, kerusakan kelenjar, kerusakan kelenjar gondok, tekanan darah tinggi dan pergelangan kaki membengkak Keracunan kadmium (Cd) di kota Toyoma, Jepang. Keracunan ini – menyebabkan terjadinya pelunakan tulang, sehingga tulang–tulang punggung menjadi sangat nyeri. Berdasarkan hasil penelitian, ternyata bahwa beras yang dimakan penduduk Toyoma berasal dari tanaman padi yang selama bertahun–tahun mendapatkan air yang telah tercemar kadmium (Sumantri, 2010).

  Kasus keracunan kobalt (Co) yang terjadi di Nebraska (Amerika Serikat)

2.4 Syarat Air Minum

  Menurut Sutrisno dan Suciastuti (2010), air minum harus memenuhi beberapa persyaratan bila ditinjau dari segi kualitasnya, yaitu: a.

  Syarat Fisik Air yang baik untuk dikonsumsi adalah air yang tidak berwarna, tidak berasa, tidak bebau, jernih, suhu air hendaknya dibawah sela udara (sejuk ±

  25°C). b.

  Syarat Kimia Air minum yang baik adalah air minum yang tidak boleh mengandung racun, zat-zat kimia tertentu dalam jumlah melampaui batas yang telah ditentukan.

  c.

  Syarat Bakteriologik Air minum tidak boleh mengandung bakteri–bakeri penyakit (patogen) sama sekali dan tidak boleh mengandung bakteri–bakteri golongan Coli melebihi batas–batas yang ditentukan yaitu 1 Coli/100 ml air. Air yang mengandung bakteri golongan Coli dianggap telah terkontaminasi dengan kotoran manusia.

2.5 Standar Kualitas Air Minum

  Standar kualitas air minum merupakan parameter yang digunakan untuk menentukan kualitas air minum. Dengan standar tersebut, dapat diketahui kualitas air minum layak atau tidak untuk dikonsumsi. Standar kualitas air minum harus memenuhi kualitas secara fisika, kimia dan biologi. Standar fisika menetapkan batasan tentang sifat fisik air. Standar kimia menetapkan tentang batasan bahan kimia yang terkandung di dalam air minum yang diperbolehkan sehingga tidak berbahaya untuk dikonsumsi. Standar biologi menetapkan ada atau tidaknya mikroorganisme patogen dan non patogen yang terkandung di dalam air minum (Slamet, 2009). berdasarkan peraturan menteri kesehatan Republik Indonesia No. 492/MENKES

  /PER/VII/2010 tentang syarat-syarat dan pengawasan kualitas air minum tersebut disesuaikan dengan Standar Internasional yang dikeluarkan oleh WHO.

  Standarisasi kualitas air tersebut bertujuan untuk memelihara, melindungi, dan mempertinggi derajat kesehatan masyarakat, terutama dalam pengolahan air atau kegiatan usaha mengolah dan mendistribusikan air minum untuk masyarakat umum. Dengan adanya standarisasi tersebut, dapat dinilai kelayakan pendistribusian sumber air untuk keperluan rumah tangga (Slamet, 2009).

2.6 Logam Besi Besi (Fe) merupakan logam transisi dan memiliki nomor atom 26.

  Bilangan oksidasi besi (Fe) adalah +3 dan +2. Fe memiliki berat atom 55,845 g/mol, titik leleh 1,538°C dan titik didih 2,861°C. Besi (Fe) menempati urutan sepuluh besar sebagai unsur Bumi. Besi (Fe) menyusun 5–5,6% dari kerak bumi dan menyusun 35% dari masa Bumi. Konsenterasi tertinggi terdapat pada lapisan dalam dari inti Bumi dan sejumlah kecil terdapat di lapisan terluar kerak Bumi. Logam besi (Fe) ditemukan dalam inti Bumi berupa hematit. Besi (Fe) hampir tidak dapat ditemukan sebagai unsur bebas. Besi (Fe) diperoleh dalam bentuk tidak murni sehingga harus melalui reaksi reduksi guna mendapatkan Fe murni (Widowati, dkk., 2008).

2.6.1 Manfaat Besi Dalam Tubuh

  Kadar Fe dalam tubuh manusia kira-kira sebesar 3–5 g. Sebanyak 2/3 dan sisanya terikat dalam protein feritrin dan hemosiderin. a.

  Sebagai alat angkut oksigen dari paru–paru ke seluruh tubuh b. Sebagai alat angkut elektron dalam sel c. Sebagai bagian terpadu dari berbagai reaksi enzim

  Besi (Fe) berperan penting dalam sistem imunitas. Seseorang dengan kadar Fe rendah akan memiliki daya tahan tubuh rendah terhadap infeksi.

  Respons kekebalan sel oleh sel limfosit T akan terganggu bila pembentukan sel tersebut berkurang yang disebabkan oleh berkurangnya sintesis DNA karena gangguan enzim reduktase ribonukleotida yang membutuhkan besi (Fe) untuk fungsi enzim tersebut. Sel darah putih berfungsi menghancurkan bakteri dan tidak dapat bekerja efektif bila kekurangan besi (Fe) (Widowati, dkk., 2008).

2.6.2 Efek Toksik Logam Besi

  Perairan yang mengandung kadar besi pada konsenterasi diatas 0,3 mg/l, tidak diperbolehkan untuk keperluan rumah tangga, karena dapat menyebabkan bekas karat pada pakaian, porselin dan alat-alat lainnya serta menimbulkan rasa yang tidak enak pada air minum (Achmad, 2004).

  Kelebihan zat besi (Fe) bisa menyebabkan keracunan, dimana terjadi muntah, diare dan kerusakan usus. Kelebihan zat besi juga dapat menyebabkan hemokromatis. Hemokromatis merupakan penyakit kelebihan zat besi (Fe), yang bisa berakibat fatal tetapi mudah diobati, dimana penyakit ini banyak menyerang lebih dari 1 juta orang di Amerika Serikat (Achmad, 2004).

  Mangan (Mn) adalah logam berwarna abu–abu keputihan memiliki sifat Logam mangan (Mn) merupakan salah satu logam dengan jumlah sangat besar di dalam tanah, dalam bentuk oksida maupun hidroksida. Logam mangan (Mn) bereaksi dengan air dan larut dalam larutan asam. Kadar mangan (Mn) dilingkungan meningkat sejalan dengan meningkatnya aktifitas manusia dan industri, yaitu berasal dari pembakaran bahan bakar. Mangan yang bersumber dari aktifitas manusia dapat masuk ke lingkungan air, tanah, udara dan makanan.

  Kadar mangan (Mn) dalam dosis tinggi bersifat toksik (Widowati, dkk., 2008).

  2.7.1 Manfaat Mangan Dalam Tubuh

  Di tubuh terdapat 10–20 mg mangan, yang terutama berada di dalam tulang dan kelenjar. Mangan berperan sebagai kofaktor berbagai enzim yang membantu bermacam proses metabolisme, diantaranya metabolisme karbohidrat dan lemak. Mangan juga berperan dalam pembentukan jaringan ikat dan tulang serta pencegahan pengoksidasian lemak oleh radikal bebas. Angka kecukupan gizi mangan bagi wanita 1,6–1,8 mg dan pria 1,9–2,3 mg per hari tergantung usia (Almatsier, 2004).

  2.7.2 Efek Toksik Logam Mangan

  Mangan dalam dosis tinggi bersifat toksik. Paparan dosis tinggi dalam waktu singkat menunjukkan gejala berupa kegemukan, glukosa intoleransi, penggumpalan darah, gangguan kulit, gangguan skeleton, menurunnya kadar kolesterol, mengakibatkan cacat lahir, perubahan warna rambut, gangguan sistem syaraf, gangguan hati, jantung dan pembuluh vaskuler, menurunnya tekanan darah, mengakibatkan cacat pada fetus, kerusakan otak, serta iritasi alat pencernaan (Widowati, dkk., 2008).

  Konsentrasi standar maksimum yang ditetapkan Permenkes RI. untuk mangan (Mn) ini adalah sebesar 0,4 mg/l merupakan batas konsentrasi maksimal yang diperbolehkan. Konsentrasi mangan (Mn) yang lebih besar dari 0,4 mg/l dapat menyebabkan rasa yang aneh pada air minum dan meninggalkan warna kecokelat–cokelatan pada pakaian dan dapat menyebabkan kerusakan pada hati (Sutrisno dan Suciastuti, 2009).

2.8 Spektrofotometri Serapan Atom (SSA)

  Peristiwa serapan atom pertama kali diamati oleh Fraunhofer ketika mengamati garis–garis hitam pada spektrum Matahari. Spektroskopi serapan atom pertama kali digunakan pada tahun 1955 oleh Walsh. Spektroskopi serapan atom digunakan untuk analisis kuantitatif unsur–unsur logam dalam jumlah sedikit (trace) dan sangat besar (ultra trace) (Gandjar dan Rohman, 2007).

  Metode spektrofotometri serapan atom berprinsip pada absorpsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Misalnya besi menyerap pada panjang gelombang 248,3 nm, mangan pada panjang gelombang 279,5 nm. Cahaya pada panjang gelombang ini mempunyai cukup energi untuk mengubah tingkat elektronik suatu atom. Transisi elektronik suatu unsur bersifat spesifik.

  Dengan absorpsi energi, berarti memperoleh lebih banyak energi, suatu atom pada keadaan dasar dinaikkan tingkat energinya ke tingkat eksitasi (Khopkar, Untuk keperluan analisis kuantitatif dengan spektrofotometer serapan sampel harus diperlakukan sedemikian rupa yang pelaksanaannya tergantung dari macam dan jenis sampel. Yang penting untuk diingat adalah bahwa larutan yang akan dianalisis haruslah sangat encer. Ada beberapa cara untuk melarutkan sampel, yaitu :

  Langsung dilarutkan dengan pelarut yang sesuai

• – Sampel dilarutkan di dalam suatu asam
• – Sampel dilarutkan dalam suatu basa atau dilebur dahulu dengan basa
• – kemudian hasil leburan dilarutkan dalam pelarut yang sesuai. Metode pelarutan apapun yang akan dipilih untuk dilakukan analisis dengan spektrofotometer serapan atom, yang terpenting adalah bahwa larutan yang dihasilkan harus jernih, stabil dan tidak mengganggu zat-zat yang akan dianalisis (Gandjar dan Rohman, 2007).

  Bahan bakar yang umumnya digunakan adalah propana, butana, hidrogen dan asetilen, sedangkan oksidatornya adalah udara, oksigen, N

  2 O dan asetilen.

  Logam-logam yang mudah diuapkan seperti Cu, Pb, Zn, Cd, umumnya ditentukan pada suhu rendah sedangkan untuk unsur-unsur yang tak mudah diatomisasi diperlukan suhu tinggi. Suhu tinggi dapat dicapai dengan menggunakan suatu oksidator bersama dengan gas pembakar, contohnya atomisasi unsur seperti Al, Ti, Be perlu menggunakan nyala oksida asetilena atau nyala nitrogen oksida asetilena sedangkan untuk atomisasi unsur alkali yang membentuk refraktori harus menggunakan campuran asetilena udara (Khopkar, 1990).

  Komponen penting yang membentuk spektrofotometer serapan atom diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.1 Sistem peralatan spektrofotometer serapan atom (Gandjar dan Rohman, 2007).

1. Sumber sinar Sumber sinar yang lazim dipakai adalah lampu katoda berongga.

  Lampu ini terdiri atas tabung kaca tertutup yang mengandung suatu katoda dan anoda. Katoda sendiri berbentuk silinder berongga yang terbuat dari logam atau dilapisi dengan logam tertentu. Tabung logam ini diisi dengan gas mulia (neon atau argon) dengan tekanan rendah (10–15 torr). Neon biasanya lebih disukai karena memberikan intensitas pancaran lampu yang lebih rendah 2.

  Tempat sampel Dalam analisis dengan spektrofotometri serapan atom, sampel yang akan dianalisis harus diuraikan menjadi atom-atom netral yang masih dalam keadaan asal. Ada berbagai macam alat yang dapat digunakan untuk mengubah suatu sampel menjadi uap atom-atom yaitu dengan nyala (flame) dan tanpa nyala (flameless) a.

  Nyala (flame) Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa padatan atau cairan menjadi bentuk uap atomnya, dan juga berfungsi untuk atomisasi.

  b.

  Tanpa nyala (flameless) Teknik atomisasi dengan nyala dinilai kurang peka karena atom gagal mencapai nyala, tetesan sampel yang masuk kedalam nyala terlalu besar, dan proses atomisasi kurang sempurna. Oleh karena itu muncul lah suatu teknik atomisasi yang baru yakni atomisasi tanpa nyala. Pengatoman dapat dilakukan dalam tungku dari grafit. Sampel diletakkan dalam tabung grafit, kemudian tabung tersebut dipanaskan dengan system elektris dengan cara melewatkan arus listrik grafit. Akibat pemanasan ini, maka zat yang akan dianalisis berubah menjadi atom-atom netral dan pada fraksi atom ini dilewatkan suatu sinar yang berasal dari lampu katoda berongga sehingga terjadilah proses penyerapan energi sinar yang memenuhi kaidah analisis kuantitatif.

  3. Monokromator Pada SSA, monokromator dimaksudkan untuk memisahkan dan memilih panjang gelombang yang digunakan dalam analisis. Disamping sistem optik, dalam monokromator juga terdapat suatu alat yang digunakan untuk memisahkan radiasi resonansi dan kontinyu yang disebut dengan chopper

  4. Detektor Detektor digunakan untuk mengukur intensitas cahaya yang melalui tempat pengatoman. Biasanya digunakan tabung penggadaan foton

  (photomultiplier tube). Ada dua cara yang dapat digunakan dalam sistem deteksi yaitu: (a) memberikan respon terhadap radiasi resonansi dan radiasi kontinyu; dan (b) yang hanya memberikan respon terhadap radiasi resonansi 5.

  Readout Merupakan suatu alat penunjuk atau dapat juga diartikan sebagai sistem pencatatan hasil. Pencatatan hasil dilakukan dengan suatu alat yang telah terkalibrasi untuk pembacaan suatu transmisi atau absorbsi. Hasil pembacaan dapat berupa angka atau berupa kurva dari suatu recorder yang menggambarkan absorbansi atau intensitas emisi (Gandjar dan Rohman, 2007).

2.9 Kegunaan Spektrofotometer Serapan Atom

  Metode spektrofotometer serapan atom digunakan untuk menganalisis sampel yang terdapat di dalam bentuk bahan–bahan biologi, pertanian, makanan dan minuman, air, pupuk, besi–baja dan juga bahan–bahan pencemar lingkungan. Pada beberapa tahun terakhir alat spektrofotometer serapan atom semakin sensitif dan canggih serta dapat digabungkan dengan komputer dalam pengolahan datanya. Investasi besar dalam peralatan–peralatan seperti spektrofotometer serapan atom sangat penting dalam menunjang misi laboratorium. Maka pemanfaatannya bergantung pada kemampuan sumber daya manusia, seperti kemampuan pemahaman teori dasar, spektrum aplikasi, ketertelusuran metode analisis yang disyaratkan pada SNI 19–17025–2000 (Kacaribu, 2008).