Penetapan Kadar Timbal (Pb) pada Air Laut di Pesisir Pantai Tapak Tuan secara Spektrofotometri Serapan Atom
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Uraian Umum
Laut adalah kumpulan air asin dalam jumlah yang banyak dan luas yang
menggenangi dan membagi daratan atas benua atau pulau. Menurut Anonimd
(2009), laut memiliki banyak manfaat bagi kehidupan manusia dan makhluk hidup
lainnya karena terdapat kekayaan sumber daya alam yang dapat kita manfaatkan
diantaranya yaitu:
1.Tempat rekreasi dan objek riset penelitian.
2. Tempat hidup sumber makanan.
3. Pembangkit listrik tenaga ombak, pasang surut, angin.
4. Tempat budidaya ikan, kerang mutiara, rumput laun.
5. Tempat barang tambang.
6. Salah satu sumber air minum (desalinasi).
7. Sebagai jalur transportasi air dan tempat cadangan air di bumi.
9. Tempat membuang sampah berbahaya (fungsi buruk).
Kehidupan manusia di bumi ini sangat bergantung pada lautan, manusia harus
menjaga kebersihan dan kelangsungan kehidupan organisme yang hidup di
dalamnya. Lautan dapat menerima bahan-bahan yang terbawa oleh air dari daerah
pertanian dan limbah rumah tangga, dari atmosfer, sampah dan bahan buangan
dari kapal, tumpahan minyak dari kapal tanker dan pengeboran minyak lepas
pantai (Darmono, 2001).
6
Universitas Sumatera Utara
Menurut Darmono (2001), biasanya daerah pantai memiliki kandungan logam
lebih tinggi daripada daerah laut lepas. Sifat logam pada kondisi kadar garam
tinggi dan suhu air rendah jumlah dan toksisitas logam meningkat. Air sungai di
dekat muara mempunyai kandungan logam yang berbeda dengan air sungai di
daerah hulu. Hal ini disebabkan daerah muara merupakan tempat akumulasi
perjalanan air dari berbagai daerah hulu yang dalam perjalanan air tersebut
mengalami beberapa kontaminasi. Selain sumber alamiah, proses industri
berpengaruh juga memberikan dampak negatif pada air, dengan melalui bahan
sisa industri atau limbah yang berbentuk padat maupun cair yang masuk ke
perairan sehingga air menjadi tercemar dan merubah kualitasnya. Kandungan
logam berat dalam perairan dipengaruhi oleh parameter fisika seperti arus, suhu,
salinitas dan kimiawi yaitu, padatan tersuspensi dan derajat keasaman (pH). Pada
umumnya faktor oseanografi yang paling berperan dalam penyebaran bahan
pencemar adalah arus, pasang surut, gelombang.
Perairan sering tercemar oleh berbagai komponen anorganik diantaranya berbagai
jenis logam berat berbahaya yang banyak dihasilkan dari proses industri. Ada 4
jenis logam yang berbahaya bagi manusia yaitu: arsen (As), kadmium (Cd), timbal
(Pb), dan merkuri (Hg). Logam-logam tersebut diketahui dapat terakumulasi di
dalam tubuh suatu organisme dan tetap tinggal dalam tubuh dalam jangka waktu
yang lama sebagai racun. Jika kandungan logam dalam perairan naik sedikit demi
sedikit, maka logam tersebut dapat diserap dalam jaringan tubuh organisme dari
yang terkecil yang berperan sebagai produsen hingga organisme terbesar yang
berperan sebagai konsumen akhir rantai makanan seperti ikan, udang, kerang dan
akhirnya tertimbun dalam jaringan hewan tersebut (Darmono, 2001).
7
Universitas Sumatera Utara
Rukaesih (2004), menyatakan bahwa setelah memasuki perairan pesisir dan laut
sifat bahan pencemar ditentukan oleh beberapa faktor atau beberapa jalur dengan
kemungkinan perjalanan bahan pencemar sebagai berikut:
1. Terencerkan dan tersebar oleh adukan turbulensi dan arus laut.
2. Dipekatkan melalui
a. Proses biologis dengan cara diserap ikan, plankton nabati atau oleh
ganggang laut bentik biota ini pada gilirannya dimakan oleh pemangsanya.
b. Proses fisik dan kimiawi dengan cara absorpsi, pengendapan, pertukaran ion
dan kemudian bahan pencemar itu akan mengendap di dasar perairan.
3. Terbawa langsung oleh arus dan biota (ikan).
Menurut Connel dan Miller (1995), secara umum sumber-sumber pencemaran
logam berat di laut dapat dibagi menjadi 2 yaitu:
1. Logam berat yang masuk ke perairan laut secara alami, berasal dari tiga
sumber yaitu:
a) Dari daerah pantai (coastal supply) yang berasal dari sungai-sungai dan hasil
abrasi pantai oleh aktivitas gelombang.
b) Dari laut dalam (deep sea supply) meliputi logam-logam yang dibebaskan oleh
aktivitas gunung berapi di laut dan logam-logam yang dibebaskan dari
partikel/sedimen-sedimen dari proses kimiawi.
c) Dari lingkungan dekat daerah pantai, termasuk logam-logam dari atmosfer
sebagai partikel-partikel debu.
2. Sumber buatan manusia (man made ) adalah:
a) Limbah dan buangan industri.
b) Limbah cair perkotaan.
8
Universitas Sumatera Utara
c) Aktivitas perkapalan (pelayaran).
d) Aktivitas pertanian.
e) Cairan limbah rumah tangga.
f) Aktivitas pertambangan.
g) Perikanan budi daya.
Menurut Anonimc (2010), secara umum tipe sampel lingkungan dibedakan
menjadi:
1. Sampel sesaat (grab sample)
Adalah contoh air yang diambil sesaat pada satu lokasi tertentu. Sampel sesaat
dapat
diambil
dari
air
(air
limbah),
tanah
(lumpur/sedimen)
atau
mikroorganisme. Hasil pengujian sampel sesaat hanya dapat menunjukkan
kualitas lingkungan yang mewakili kondisi pada waktu sampel diambil.
Pengambilan sampel sesaat hanya dapat dilakukan apabila kondisi lokasi
homogen atau konstan.
2. Sampel gabungan waktu (composite sample)
Adalah campuran sampel yang diambil dari satu titik pada waktu yang berbeda,
dengan volume yang sama. Pengambilan sampel gabungan sangat bermanfaat
dalam menentukan konsentrasi parameter uji selama periode pengambilan
untuk mengetahui karakteristik lingkungan di lokasi pengambilan. Disamping
itu, biaya uji sebuah sampel gabungan lebih murah dibandingkan dengan biaya
uji beberapa sampel sesaat yang diambil pada periode yang sama.
9
Universitas Sumatera Utara
3. Sampel gabungan tempat (Integrated sample )
Adalah campuran contoh yang diambil dari titik yang berbeda pada waktu yang
sama, dengan volume yang sama.
2.2 Logam Berat
Logam berat adalah unsur logam yang mempunyai massa jenis lebih besar dari 5
g/cm3, antara lain Cd, Hg, Pb, Zn dan Ni. Logam berat Cd, Hg dan Pb dinamakan
sebagai logam non esensial dan pada tingkat tertentu menjadi logam beracun bagi
makhluk hidup (Darmono, 1995).
Logam berat masih termasuk golongan logam denga kriteria-kriteria yang sama
dengan logam-logam lain. Perbedaannya terletak dari pengaruh yang dihasilkan
bila logam berat ini masuk kedalam tubuh organisme hidup. Unsur logam berat
baik itu logam beracun seperti timbal, bila masuk ke dalam tubuh dalam jumlah
berlebihan akan menimbulkan pengaruh-pengaruh buruk terhadap fungsi
fisiologis tubuh (Palar, 2008).
Logam berat diketahui dapat mengumpul di dalam tubuh organisme, dan tetap
tinggal dalam tubuh dalam jangka waktu lama sebagai racun yang terakumulasi.
Kondisi perairan yang terkontaminasi oleh berbagai macam logam akan
berpengaruh nyata terhadap ekosistem perairan baik perairan darat maupun
perairan laut. Timbal (Pb) merupakan logam yang banyak dimanfaatkan oleh
manusia sehingga logam ini juga menimbulkan dampak kontaminasi terhadap
lingkungan (Fardiaz, 1992; Palar, 2008).
Logam berat umumnya berbahaya karena memiliki kerapatan massa yang tinggi
dan dalam jumlah konsentrasi kecil dapat bersifat racun dan berbahaya. Beberapa
dari logam ini merupakan logam bahan berbahaya dan beracun (logam B 3 ) yang
10
Universitas Sumatera Utara
pada umumnya secara alami merupakan komponen tanah. Logam ini dapat masuk
ke dalam tubuh manusia melalui makanan, air minum, atau melalui udara
(Darmono, 1995).
Penggunaan logam-logam berat dalam berbagai keperluan sehari-hari berarti telah
secara langsung maupun tidak langsung, atau sengaja maupun tidak sengaja, telah
mencemari lingkungan. Beberapa logam berat tersebut ternyata telah mencemari
lingkungan melebihi batas yang berbahaya bagi kehidupan lingkungann. Logamlogam berat yang berbahaya dan sering mencemari lingkungan terutama adalah
merkuri (Hg), timbal (Pb), arsenik (As), kadmium (Cd), khromium (Cr) dan nikel
(Ni). Logam-logam tersebut diketahui dapat mengumpul di dalam tubuh suatu
organisme, dan tetap tinggal dalam tubuh dalam jangka waktu lama sebagai racun
yang terakumulasi (Fardiaz, 1992).
Menurut Widowati, dkk., (2008), logam berat dibagi dalam 2 jenis, yaitu:
1.
Logam berat esensial, yakni logam dalam jumlah tertentu sangat dibutuhkan
oleh organisme. Dalam jumlah yang berlebihan logam tersebut bisa
menimbulkan efek toksik. Contohnya adalah Zn, Cu, Fe, Co, Mn dan lain
sebagainya.
2.
Logam berat tidak esensial, yakni logam yang keberadaannya dalam tubuh
masih belum diketahui manfaatnya, bahkan bersifat toksik, seperti Hg, Cd,
Pb, Cr dan lain-lain. Logam berat yang non esensial dapat bersenyawa dengan
protein jaringan dan tertimbun serta berikatan dengan protein, sehingga
senyawanya disebut metalotionein yang dapat menyebabkan toksik.
11
Universitas Sumatera Utara
2.3 Timbal
Timbal (Pb) merupakan salah satu jenis logam berat. Timbal atau lebih dikenal
dengan nama timah hitam, dalam bahasa ilmiahnya dinamakan plumbum. Logam
ini termasuk ke dalam kelompok logam-logam golongan IV A pada tabel periodik
unsur kimia, mempunyai nomor atom (NA) 82 dengan bobot atau berat atom (BA)
207,2. Timbal merupakan logam lunak, tahan terhadap peristiwa korosi atau karat,
mempunyai titik lebur rendah yaitu 327,5ºC dan mempunyai kerapatan yang
tinggi (Palar, 2008).
Timbal adalah logam yang berwarna abu-abu kebiruan, dengan kerapatan
yang tinggi, mudah melarut dalam asam nitrat yang sedang pekatnya (Vogel,
1979).
Timbal terdapat di alam dan digunakan dalam industri. Untuk menaikkan angka
oktan, bahan bakar bensin biasanya diberi tambahan (aditif) yang disebut sebagai
senyawa anti ketukan (anti knocking compound) . Produsen bensin biasanya
mencampur atau menambahkan senyawa tertentu ke dalam bensin agar lebih
mudah terbakar, sehingga memungkinkan mobil berlari lebih kencang. Senyawa
aditif tersebut adalah tetra ethyl lead (TEL) dengan rumus kimianya
(CH3CH2)4 Pb. Senyawa aditif lainnya adalah tetra methyl lead (TML).
Penambahan senyawa tersebut dapat menaikkan kekuatan bensin hingga 10 oktan
(Mukhlis, 2009).
Fardiaz (1992) menyebutkan bahwa timbal mempunyai sifat-sifat khusus
seperti berikut:
1) Merupakan logam yang lunak, sehingga mudah dipotong dan dibentuk menjadi
bentuk lain.
12
Universitas Sumatera Utara
2) Merupakan logam tahan terhadap peristiwa korosi atau karat, sehingga logam
timbal sering digunakan sebagai bahan pelapis.
3) Mempunyai kerapatan lebih besar dibandingkan dengan logam-logam biasa,
kecuali emas dan merkuri.
4) Merupakan penghantar listrik tidak baik
5) Bila dicampur dengan logam lain membentuk logam campuran yang lebih
bagus daripada logam murninya.
Timah hitam adalah sejenis logam yang lunak dan berwarna coklat kehitaman,
serta mudah dimurnikan dari pertambangan. Dalam pertambangan, logam ini
berbentuk sulfida logam (PbS), yang sering disebut galena. Senyawa ini banyak
ditemukan dalam pertambangaan-pertambangan di seluruh dunia. Bahaya yang
ditimbulkan oleh penggunaan timah hitam ini adalah sering menyebabkan
keracunan. Keracunan Pb ini kebanyakan disebabkan oleh pencemaran
lingkungan atau udara, terutama di kota-kota besar (Darmono, 1995).
Penggunaan dalam jumlah yang paling besar adalah untuk bahan produksi baterai
pada kenderaaan bermotor. Elektroda dari aki (baterai) biasanya mengandung
93% Pb dan 7% Sb (antimoni). Timbal (Pb) ini berbentuk PbO2 dan Pb logam.
Produksi logam-logam lainnya biasanya juga mengandung 50-95% Pb. Logam Pb
juga digunakan dalam industri percetakan (tinta). Karena titik leburnya yang
rendah, Pb juga sangat bagus digunakan untuk sekering dan alat listrik lainnya
sehingga mudah putus bila terkena panas yang agak tinggi (konsluiting)
(Darmono, 1995).
Timbal murni biasanya digunakan untuk melapisi logam lain sehingga tidak
mudah berkarat, misalnya pipa-pipa yang dialiri bahan-bahan kimia yang bersifat
13
Universitas Sumatera Utara
korosif. Timbal murni ini juga digunakan untuk melapisi kabel-kabel listrik bawah
tanah atau pipa-pipa air. Lebih dari 200.000 ton Pb digunakan dalam industri
kimia yang berbentuk tetra etil Pb, yang biasanya dicampur dengan bahan bakar
minyak untuk melindungi mesin supaya lebih awet. Supaya Pb juga digunakan
untuk campuran pembuatan cat sebagai bahan pewarna, karena daya larutnya yang
rendah dalam air. Yang sering digunakan ialah Pb putih atau Pb(OH) 22PbCO3; Pb
merah atau Pb3O4 yang berwarna merah cerah dan dapat melindungi bahan yang
dicat terhadap bahan korosif. Cat yang berwarna kuning dapat dibuat dari
campuran Pb dan krom yaitu PbCrO4 yang menghasilkan warna kuning
kemerahan (Darmono, 1995).
Timbal yang bersifat toksik terhadap manusia, bisa berasal dari tindakan
mengkonsumsi makanan, minuman, atau melalui inhalasi udara, debu yang
tercemar Pb, kontak lewat kulit dan mata. Logam timbal tidak dibutuhkan oleh
manusia sehingga bila makanan dan minuman tercemar Pb dikonsumsi, maka
tubuh akan mengeluarkanya. Orang dewasa mengabsorbsi timbal sebesar 5-15%
dari keseluruhan timbal yang dicerna, sedangkan anak-anak mengabsorbsi timbal
lebih besar 41,5% (Widowati, dkk., 2008).
Toksisitas timbal dibedakan menurut beberapa organ yang dipengaruhinya yaitu
sistem darah, sistem saraf pusat dan tepi, sistem ginjal, sistem gastrointestinal,
sistem kardiovaskular, sistem reproduksi, sistem endokrin. Timbal dalam tubuh
terutama terikat pada gugus –SH dalam molekul protein dan menyebabkan
terjadinya hambatan pada aktivitas kerja sistem enzim. Timbal bersirkulasi dalam
darah setelah diabsorbsi dari usus, terutama hubungannya dengan sel darah merah
(eritrosit). Selanjutnya didistribusikan ke dalam jaringan lunak seperti tubulus
14
Universitas Sumatera Utara
ginjal dan sel hati, lalu disimpan dalam tulang, rambut dan gigi, dimana 90%
deposit terjadi dalam tulang dan hanya sebagian kecil tersimpan dalam otak
(Darmono, 1995).
Di dalam tubuh manusia, timbal bisa menghambat aktivitas enzim yang
terlibat dalam pembentukan hemoglobin dan sebagian kecil timbal dieksresikan
lewat urin atau feses karena sebagian terikat oleh protein, sedangkan sebagian lagi
terakumulasi dalam ginjal, hati, kuku, jaringan lemak dan rambut. Menurut
Widowati, dkk., (2008), termakannya senyawa timbal dalam konsentrasi tinggi
akan bisa menimbulkan beberapa gejala, antara lain:
1. Gangguan gastrointestinal, seperti kram perut yang biasanya diawali dengan
sembelit, mual, muntah-muntah, dan sakit perut yang hebat.
2. Gangguan neurologi, seperti sakit kepala, bingung atau pikiran kacau, dan
pingsan.
3. Gangguan fungsi ginjal dan gagal ginjal yang akut dapat berkembang dengan
cepat.
Ekskresi timbal di dalam tubuh sangat lambat, sehingga terjadi akumulasi dan
menjadi dasar kereacunan yang progresif. Keracunan timbal ini menyebabkan
kadar timbal yang tinggi dalam aorta, hati, ginjal, pankreas, paru-paru, tulang,
limpa, testis, jantung dan otak (Darmansjah dan Wiria, 2007).
2.4 Spektrofotometri Serapan Atom
Metode spektrofotometri serapan atom berprinsip pada absorbsi cahaya oleh atom.
Aotm-atom menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada
sifat unsurnya. Cahaya pada panjang gelombang ini mempunyao cukup energi
untuk mengubah tingkat elektronik suatu atom. Transisi elektronik suatu unsur
15
Universitas Sumatera Utara
bersifat spesifik. Dengan absorpsi energi, berarti memperoleh lebih banyak energi,
suatu atom pada keadaan dasar dinaikkan tingkat energinya ke tingkat eksitasi.
Dasar analisis menggunakan teknik spektrofotometri serapan atom adalah bahwa
dengan mengukur besarnya absorbsi oleh atom analit, maka konsentrasi analit
tersebut dapat ditentukan (Khopkar, 1985).
Cara kerja spektroskopi serapan atom ini adalah berdasarkan atas penguapan
larutan sampel, kemudian logam yang terkandung di dalamnya diubah menjadi
atom bebas. Atom tersebut mengapsorbsi radiasi dari sumber cahaya yang
dipancarkan dari lampu katoda (Hollow Cathode Lamp ) yang mengandung unsur
yang akan ditentukan. Banyaknya penyerapan radiasi kemudian diukur pada
panjang gelombang tertentu menurut jenis logamnya (Darmono, 1995).
Spektrofotometri serapan atom digunakan untuk analisis kuantitatif unsur-unsur
logam dalam jumlah sekelumit (trace) dan sangat sekelumit (untratrace). Cara
analisis ini memberikan kadar total unsur logam dalam suatu sampel dan tidak
tergantung pada bentuk molekul logam dalam sampel tersebut. Cara ini cocok
untuk analisis sekelumit logam karena kepekaan yang tinggi (batas deteksi kurang
dari 1 ppm), dan pelaksanaannya relatif sederhana (Gandjar dan Rohman, 2007).
Atom memiliki dua bentuk keadaan yaitu keadaan dasar dan keadaan tereksitasi.
Sejumlah energi yang spesifik dibutuhkan untuk memindahkan suatu elektron
dalam suatu atom dan menghasilkan keadaan tereksitasi. Energi dapat diberikan
pada atom dengan berbagai cara. Energi tersebut dapat dalam bentuk cahaya,
muatan listrik atau panas. Teknik ini digunakan untuk menetapkan kadar ion
logam tertentu dengan jalan mengukur intensitas emisi atau serapan pada panjang
16
Universitas Sumatera Utara
gelombang tertentu oleh uap atom unsur yang ditimbulkan dari bahan, misalnya
dengan mengalirkan larutan zat ke dalam api (Ditjen POM, 1995).
Menurut Darmono (1995), kelebihan yang dimiliki oleh metode spektrofotometri
serapan atom (SSA), yaitu:
1.
Menganalisis konsentrasi logam berat dalam sampel secara akurat karena
konsentrasi yang terbaca pada alat SSA berdasarkan banyaknya sinar yang
diserap yang berbanding lurus dengan kadar zat.
2.
Menganalisis sampel sampai pada kadar rendah, sedangkan pada metode lain
seperti volumetrik hanya dapat menganalisis pada kadar yang tinggi (%).
3.
Analisis sampel dapat berlangsung lebih cepat.
Sedangkan kekurangan penggunaan metode SSA menurut Darmono (1995),
yaitu:
1.
Hanya dapat menganalisis logam berat dalam bentuk atom-atom. SSA
menganalisis logam berat dari atom-atom karena tidak berwarna.
2.
Sampel yang dianalisis harus dalam suasana asam, sehingga semua sampel
yang akan dianalisis harus dibuat dalam suasana asam dengan pH antara 2
sampai 3.
3.
Biaya operasional lebih tinggi dan harga peralatan yang mahal.
Menurut Gandjar dan Rohman (2007), bagian instrumentasi spektrofotometri
serapan atom adalah sebagai berikut:
a. Sumber Radiasi
Sumber radiasi yang digunakan adalah Hallow Cathode Lamp (HCL).
Lampu ini terdiri atas tabung tertutup yang mengandung suatu katoda dan anoda.
Katoda sendiri berbentuk silinder berongga yang terbuat dari logam atau dilapisi
17
Universitas Sumatera Utara
dengan logam tertentu. Tabung logam ini diisi dengan gas mulia (neon atau argon)
dengan tekanan rendah (10-15 torr). Bila antara anoda dan katoda diberi selisih
tegangan yang tinggi (600 volt), maka katoda akan memancarkan berkas-berkas
elektron yang bergerak menuju anoda yang mana kecepatan dan energinya sangat
tinggi. Elektron-elektron dengan energi tinggi ini dalam perjalanannya menuju
anoda akan bertabrakan dengan gas-gas mulia yang diisikan tadi. Akibat dari
tabrakan-tabrakan ini membuat unsur-unsur gas mulia akan kehilangan elektron
dan menjadi bermuatan positif. Ion-ion gas mulia yang bermuatan positif ini
selanjutnya akan bergerak ke katoda dengan kecepatan dan energi yang tinggi
pula. Pada katoda terdapat unsur-unsur yang sesuai dengan unsur yang dianalisis.
Unsur-unsur ini akan ditabrak oleh ion-ion positif gas mulia. Akibat tabrakan ini,
unsur-unsur akan terlempar ke luar dari permukaan katoda. Atom-atom unsur dari
katoda ini kemudian akan mengalami eksitasi ke tingkat energi-energi elektron
yang lebih tinggi dan akan memancarkan spektrum pancaran dari unsur yang sama
dengan unsur yang akan dianalisis.
b. Tempat Sampel
Dalam analisis dengan spektrofotometer serapan atom, sampel yang akan
dianalisis harus diuraikan menjadi atom-atom netral yang masih dalam keadaan
azas. Ada berbagai macam alat yang digunakan untuk mengubah sampel menjadi
uap atom-atomnya, yaitu:
1.
Dengan nyala ( Flame )
2.
Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa cairan menjadi
bentuk uap atomnya dan untuk proses atomisasi. Suhu yang dapat dicapai
oleh nyala tergantung pada gas yang digunakan, misalnya untuk gas
18
Universitas Sumatera Utara
asetilen-udara suhunya sebesar 2200 oC. Sumber nyala asetilen-udara ini
merupakan sumber nyala yang paling banyak digunakan. Pada sumber nyala
ini asetilen sebagai bahan pembakar, sedangkan udara sebagai bahan
pengoksidasi.
3.
Tanpa nyala (Flameless)
Pengatoman dilakukan dalam tungku dari grafit. Sejumlah sampel diambil
sedikit (hanya beberapa µL), lalu diletakkan dalam tabung grafit, kemudian
tabung tersebut dipanaskan dengan sistem elektris dengan cara melewatkan arus
listrik pada 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.
Pemanasan tabung ini dilakukan dengan arus listrik yang biasa berlangsung
dalam tiga tahap, yaitu pengeringan, pengabuan dan pembakaran dari cairan
sampel, yang masing-masing dengan temperatur 500ºC, 700ºC, 3000ºC. Semua
proses tahapan tersebut berjalan secara elektrik dan otomatik yang dikontrol
dengan komputer (Darmono, 1995).
c. Monokromator
Monokromator dimaksudkan untuk memisahkan dan memilih panjang
gelombang yang digunakan dalam analisis. Dalam monokromator terdapat
chopper (pemecah sinar), suatu alat yang berputar dengan frekuensi atau
kecepatan perputaran tertentu.
19
Universitas Sumatera Utara
d.
Detektor
Detektor digunakan untuk mengukur intensitas cahaya yang melalui tempat
pengatoman.
e.
Amplifier
Amplifier merupakan suatu alat untuk memperkuat signal yang diterima dari
detektor sehingga dapat dibaca alat pencatat hasil ( Readout).
Gambar 1. Komponen Spektrofotometer Serapan Atom
f.
Readout
Readout merupakan suatu alat penunjuk atau dapat juga diartikan sebagai
pencatat hasil. Hasil pembacaan dapat berupa angka atau berupa kurva yang
menggambarkan absorbansi atau intensitas emisi.
Gangguan-gangguan (interference ) yang ada pada spektrofotometri serapan atom
adalah peristiwa-peristiwa yang menyebabkan pembacaan absorbansi unsur yang
dianalisis menjadi lebih kecil atau lebih besar dari nilai yang sesuai dengan
konsentrasinya dalam sampel (Gandjar dan Rohman, 2007).
20
Universitas Sumatera Utara
2.4.1 Proses Pengatoman pada Spektofotometri Serapan Atom Graphite
Furnace
Sistem pengatoman pada spektrofotometri serapan atom menurut Ganjar dan
Rohman (2007), dibagi melalui tiga tahapan yaitu:
1. Pengeringan (Drying )
Pengeringan membutuhkan suhu yang lebih rendah yaitu 100ºC untuk
menguapkan pelarut.
2. Pengabuan (Ashing )
Pengabuan membutuhkan suhu yang lebih tinggi yaitu 400-500ºC untuk
menghilangkan matriks kimia dengan mekanisme volatilasi dan pirolisa
senyawa organik.
3. Pengatoman ( Atomising )
Pengatoman membutuhkan suhu yang sangat tinggi yaitu 2000-3000ºC
untuk menghasilkan puncak absorbsi.
2.4.2 Gangguan-gangguan Pada Spektrofotometer Serapan Atom
Interferensi secara luas dapat dikategorikan menjadi dua kelompok yaitu
interferensi spektral dan interferensi kimia. Interferensi spektral disebabkan
karena adanya gangguan absorbansi antara bahan pengganggu dengan bahan yang
diukur, karena rendahnya resolusi monokromator. Karena sempitnya garis emisi
pada sumber hallow cathode maka interferensi garis spektral atom jarang terjadi.
Sedangkan interferensi kimia disebabkan adanya reaksi kimia selama atomisasi,
sehingga merubah sifat-sifat absorbsi. Interferensi kimia ini dapat dieliminasi
dengan tempratur nyala yang tinggi (Khopkar, 1985).
21
Universitas Sumatera Utara
Gangguan-gangguan pada spektroskopi serapan atom berupa peristiwaperistiwa yang menyebabkan pembacaan absorbansi unsur yang dianalisis
menjadi lebih kecil atau lebih besar dari nilai yang sesuai dengan konsentrasinya
dalam sampel. Menurut Gandjar dan Rohman (2007), gangguan-gangguan yang
dapat terjadi dalam spektrofotometri serapan atom sebagai berikut:
1. Gangguan yang berasal dari matriks sampel yang mana dapat mempengaruhi
banyaknya sampel yang mencapai nyala.
2. Gangguan kimia yang dapat mempengaruhi jumlah/banyaknya atom yang
terjadi di dalam nyala.
3. Gangguan oleh absorbansi yang disebabkan oleh bukan dari absorbansi atom
yang dianalisis, yakni absorbansi oleh molekul-molekul yang tidak terdisosiasi
di dalam nyala.
4. Gangguan oleh penyerapan non atomik.
2.4.3 Validasi Metode Analisis
Validasi metode analisis adalah suatu tindakan penilaian terhadap
parameter tertentu berdasarkan percobaan laboratorium untuk membuktikan
bahwa parameter tersebut memenuhi persyaratan untuk penggunaannya. Beberapa
Parameter analisis yang harus dipertimbangkan dalam validasi metode analisis
adalah sebagai berikut:
a. Kecermatan
Kecermatan adalah ukuran yang menunjukkan derajat kedekatan hasil
analisis dengan kadar analit yang sebenarnya. Kecermatan dinyatakan sebagai
persen perolehan kembali (recovery) analit yang ditambahkan.
Kecermatan ditentukan dengan dua cara, yaitu:
22
Universitas Sumatera Utara
-
Metode simulasi
Metode simulasi (Spiked-placebo recovery) merupakan metode yang
dilakukan dengan cara menambahkan sejumlah analit bahan murni ke dalam suatu
bahan pembawa sediaan farmasi (plasebo), lalu campuran tersebut dianalisis dan
hasilnya dibandingkan dengan kadar analit yang ditambahkan (kadar yang
sebenarnya) (Harmita, 2004).
-
Metode penambahan baku
Metode penambahan baku (standard addition method ) merupakan metode
yang dilakukan dengan cara menambahkan sejumlah analit dengan konsentrasi
tertentu pada sampel yang diperiksa, lalu dianalisis dengan metode yang akan
divalidasi. Hasilnya dibandingkan dengan sampel yang dianalisis tanpa
penambahan sejumlah analit. Persen perolehan kembali ditentukan dengan
menentukan berapa persen analit yang ditambahkan ke dalam sampel dapat
ditemukan kembali (Harmita, 2004).
Menurut Ermer (2005), rentang persen perolehan kembali memenuhi
syarat jika nilai persen perolehan kembali berada pada rentang 80% -120%.
a. Keseksamaan (presisi)
Keseksamaan atau presisi diukur sebagai simpangan baku relatif atau koefisien
variasi. Keseksamaan atau presisi merupakan ukuran yang menunjukkan derajat
kesesuaian antara hasil uji individual ketika suatu metode dilakukan secara
berulang untuk sampel yang homogen. Nilai simpangan baku relatif yang
memenuhi persyaratan menunjukan adanya keseksamaan metode yang dilakukan
(Harmita, 2004).
23
Universitas Sumatera Utara
Nilai simpangan baku relatif (RSD) untuk analit dengan kadar part per
million (ppm) adalah tidak lebih dari 16% dan untuk analit dengan kadar part per
billion (ppb) RSDnya adalah tidak lebih dari 32% (Harmita, 2004).
c. Selektivitas (Spesifisitas)
Selektivitas atau spesifisitas suatu metode adalah kemampuannya yang
hanya mengukur zat tertentu secara cermat dan seksama dengan adanya
komponen lain yang ada di dalam sampel (Harmita, 2004).
d. Linearitas dan rentang
Linearitas adalah kemampuan metode analisis yang memberikan respon
baik secara langsung maupun dengan bantuan transformasi matematika,
menghasilkan suatu hubungan yang proporsional terhadap konsentrasi analit
dalam sampel. Rentang merupakan batas terendah dan batas tertinggi analit yang
dapat ditetapkan secara cermat, seksama dan dalam linearitas (Harmita, 2004).
e. Batas deteksi (Limit of detection ) dan batas kuantitasi ( Limit of quantitation )
Batas deteksi atau limit of detection merupakan jumlah terkecil analit
yang dapat dideteksi yang masih memberikan respon signifikan, sedangkan batas
kuantitasi merupakan kuantitas terkecil analit yang masih dapat memenuhi kriteria
cermat dan seksama (Harmita, 2004).
24
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Uraian Umum
Laut adalah kumpulan air asin dalam jumlah yang banyak dan luas yang
menggenangi dan membagi daratan atas benua atau pulau. Menurut Anonimd
(2009), laut memiliki banyak manfaat bagi kehidupan manusia dan makhluk hidup
lainnya karena terdapat kekayaan sumber daya alam yang dapat kita manfaatkan
diantaranya yaitu:
1.Tempat rekreasi dan objek riset penelitian.
2. Tempat hidup sumber makanan.
3. Pembangkit listrik tenaga ombak, pasang surut, angin.
4. Tempat budidaya ikan, kerang mutiara, rumput laun.
5. Tempat barang tambang.
6. Salah satu sumber air minum (desalinasi).
7. Sebagai jalur transportasi air dan tempat cadangan air di bumi.
9. Tempat membuang sampah berbahaya (fungsi buruk).
Kehidupan manusia di bumi ini sangat bergantung pada lautan, manusia harus
menjaga kebersihan dan kelangsungan kehidupan organisme yang hidup di
dalamnya. Lautan dapat menerima bahan-bahan yang terbawa oleh air dari daerah
pertanian dan limbah rumah tangga, dari atmosfer, sampah dan bahan buangan
dari kapal, tumpahan minyak dari kapal tanker dan pengeboran minyak lepas
pantai (Darmono, 2001).
6
Universitas Sumatera Utara
Menurut Darmono (2001), biasanya daerah pantai memiliki kandungan logam
lebih tinggi daripada daerah laut lepas. Sifat logam pada kondisi kadar garam
tinggi dan suhu air rendah jumlah dan toksisitas logam meningkat. Air sungai di
dekat muara mempunyai kandungan logam yang berbeda dengan air sungai di
daerah hulu. Hal ini disebabkan daerah muara merupakan tempat akumulasi
perjalanan air dari berbagai daerah hulu yang dalam perjalanan air tersebut
mengalami beberapa kontaminasi. Selain sumber alamiah, proses industri
berpengaruh juga memberikan dampak negatif pada air, dengan melalui bahan
sisa industri atau limbah yang berbentuk padat maupun cair yang masuk ke
perairan sehingga air menjadi tercemar dan merubah kualitasnya. Kandungan
logam berat dalam perairan dipengaruhi oleh parameter fisika seperti arus, suhu,
salinitas dan kimiawi yaitu, padatan tersuspensi dan derajat keasaman (pH). Pada
umumnya faktor oseanografi yang paling berperan dalam penyebaran bahan
pencemar adalah arus, pasang surut, gelombang.
Perairan sering tercemar oleh berbagai komponen anorganik diantaranya berbagai
jenis logam berat berbahaya yang banyak dihasilkan dari proses industri. Ada 4
jenis logam yang berbahaya bagi manusia yaitu: arsen (As), kadmium (Cd), timbal
(Pb), dan merkuri (Hg). Logam-logam tersebut diketahui dapat terakumulasi di
dalam tubuh suatu organisme dan tetap tinggal dalam tubuh dalam jangka waktu
yang lama sebagai racun. Jika kandungan logam dalam perairan naik sedikit demi
sedikit, maka logam tersebut dapat diserap dalam jaringan tubuh organisme dari
yang terkecil yang berperan sebagai produsen hingga organisme terbesar yang
berperan sebagai konsumen akhir rantai makanan seperti ikan, udang, kerang dan
akhirnya tertimbun dalam jaringan hewan tersebut (Darmono, 2001).
7
Universitas Sumatera Utara
Rukaesih (2004), menyatakan bahwa setelah memasuki perairan pesisir dan laut
sifat bahan pencemar ditentukan oleh beberapa faktor atau beberapa jalur dengan
kemungkinan perjalanan bahan pencemar sebagai berikut:
1. Terencerkan dan tersebar oleh adukan turbulensi dan arus laut.
2. Dipekatkan melalui
a. Proses biologis dengan cara diserap ikan, plankton nabati atau oleh
ganggang laut bentik biota ini pada gilirannya dimakan oleh pemangsanya.
b. Proses fisik dan kimiawi dengan cara absorpsi, pengendapan, pertukaran ion
dan kemudian bahan pencemar itu akan mengendap di dasar perairan.
3. Terbawa langsung oleh arus dan biota (ikan).
Menurut Connel dan Miller (1995), secara umum sumber-sumber pencemaran
logam berat di laut dapat dibagi menjadi 2 yaitu:
1. Logam berat yang masuk ke perairan laut secara alami, berasal dari tiga
sumber yaitu:
a) Dari daerah pantai (coastal supply) yang berasal dari sungai-sungai dan hasil
abrasi pantai oleh aktivitas gelombang.
b) Dari laut dalam (deep sea supply) meliputi logam-logam yang dibebaskan oleh
aktivitas gunung berapi di laut dan logam-logam yang dibebaskan dari
partikel/sedimen-sedimen dari proses kimiawi.
c) Dari lingkungan dekat daerah pantai, termasuk logam-logam dari atmosfer
sebagai partikel-partikel debu.
2. Sumber buatan manusia (man made ) adalah:
a) Limbah dan buangan industri.
b) Limbah cair perkotaan.
8
Universitas Sumatera Utara
c) Aktivitas perkapalan (pelayaran).
d) Aktivitas pertanian.
e) Cairan limbah rumah tangga.
f) Aktivitas pertambangan.
g) Perikanan budi daya.
Menurut Anonimc (2010), secara umum tipe sampel lingkungan dibedakan
menjadi:
1. Sampel sesaat (grab sample)
Adalah contoh air yang diambil sesaat pada satu lokasi tertentu. Sampel sesaat
dapat
diambil
dari
air
(air
limbah),
tanah
(lumpur/sedimen)
atau
mikroorganisme. Hasil pengujian sampel sesaat hanya dapat menunjukkan
kualitas lingkungan yang mewakili kondisi pada waktu sampel diambil.
Pengambilan sampel sesaat hanya dapat dilakukan apabila kondisi lokasi
homogen atau konstan.
2. Sampel gabungan waktu (composite sample)
Adalah campuran sampel yang diambil dari satu titik pada waktu yang berbeda,
dengan volume yang sama. Pengambilan sampel gabungan sangat bermanfaat
dalam menentukan konsentrasi parameter uji selama periode pengambilan
untuk mengetahui karakteristik lingkungan di lokasi pengambilan. Disamping
itu, biaya uji sebuah sampel gabungan lebih murah dibandingkan dengan biaya
uji beberapa sampel sesaat yang diambil pada periode yang sama.
9
Universitas Sumatera Utara
3. Sampel gabungan tempat (Integrated sample )
Adalah campuran contoh yang diambil dari titik yang berbeda pada waktu yang
sama, dengan volume yang sama.
2.2 Logam Berat
Logam berat adalah unsur logam yang mempunyai massa jenis lebih besar dari 5
g/cm3, antara lain Cd, Hg, Pb, Zn dan Ni. Logam berat Cd, Hg dan Pb dinamakan
sebagai logam non esensial dan pada tingkat tertentu menjadi logam beracun bagi
makhluk hidup (Darmono, 1995).
Logam berat masih termasuk golongan logam denga kriteria-kriteria yang sama
dengan logam-logam lain. Perbedaannya terletak dari pengaruh yang dihasilkan
bila logam berat ini masuk kedalam tubuh organisme hidup. Unsur logam berat
baik itu logam beracun seperti timbal, bila masuk ke dalam tubuh dalam jumlah
berlebihan akan menimbulkan pengaruh-pengaruh buruk terhadap fungsi
fisiologis tubuh (Palar, 2008).
Logam berat diketahui dapat mengumpul di dalam tubuh organisme, dan tetap
tinggal dalam tubuh dalam jangka waktu lama sebagai racun yang terakumulasi.
Kondisi perairan yang terkontaminasi oleh berbagai macam logam akan
berpengaruh nyata terhadap ekosistem perairan baik perairan darat maupun
perairan laut. Timbal (Pb) merupakan logam yang banyak dimanfaatkan oleh
manusia sehingga logam ini juga menimbulkan dampak kontaminasi terhadap
lingkungan (Fardiaz, 1992; Palar, 2008).
Logam berat umumnya berbahaya karena memiliki kerapatan massa yang tinggi
dan dalam jumlah konsentrasi kecil dapat bersifat racun dan berbahaya. Beberapa
dari logam ini merupakan logam bahan berbahaya dan beracun (logam B 3 ) yang
10
Universitas Sumatera Utara
pada umumnya secara alami merupakan komponen tanah. Logam ini dapat masuk
ke dalam tubuh manusia melalui makanan, air minum, atau melalui udara
(Darmono, 1995).
Penggunaan logam-logam berat dalam berbagai keperluan sehari-hari berarti telah
secara langsung maupun tidak langsung, atau sengaja maupun tidak sengaja, telah
mencemari lingkungan. Beberapa logam berat tersebut ternyata telah mencemari
lingkungan melebihi batas yang berbahaya bagi kehidupan lingkungann. Logamlogam berat yang berbahaya dan sering mencemari lingkungan terutama adalah
merkuri (Hg), timbal (Pb), arsenik (As), kadmium (Cd), khromium (Cr) dan nikel
(Ni). Logam-logam tersebut diketahui dapat mengumpul di dalam tubuh suatu
organisme, dan tetap tinggal dalam tubuh dalam jangka waktu lama sebagai racun
yang terakumulasi (Fardiaz, 1992).
Menurut Widowati, dkk., (2008), logam berat dibagi dalam 2 jenis, yaitu:
1.
Logam berat esensial, yakni logam dalam jumlah tertentu sangat dibutuhkan
oleh organisme. Dalam jumlah yang berlebihan logam tersebut bisa
menimbulkan efek toksik. Contohnya adalah Zn, Cu, Fe, Co, Mn dan lain
sebagainya.
2.
Logam berat tidak esensial, yakni logam yang keberadaannya dalam tubuh
masih belum diketahui manfaatnya, bahkan bersifat toksik, seperti Hg, Cd,
Pb, Cr dan lain-lain. Logam berat yang non esensial dapat bersenyawa dengan
protein jaringan dan tertimbun serta berikatan dengan protein, sehingga
senyawanya disebut metalotionein yang dapat menyebabkan toksik.
11
Universitas Sumatera Utara
2.3 Timbal
Timbal (Pb) merupakan salah satu jenis logam berat. Timbal atau lebih dikenal
dengan nama timah hitam, dalam bahasa ilmiahnya dinamakan plumbum. Logam
ini termasuk ke dalam kelompok logam-logam golongan IV A pada tabel periodik
unsur kimia, mempunyai nomor atom (NA) 82 dengan bobot atau berat atom (BA)
207,2. Timbal merupakan logam lunak, tahan terhadap peristiwa korosi atau karat,
mempunyai titik lebur rendah yaitu 327,5ºC dan mempunyai kerapatan yang
tinggi (Palar, 2008).
Timbal adalah logam yang berwarna abu-abu kebiruan, dengan kerapatan
yang tinggi, mudah melarut dalam asam nitrat yang sedang pekatnya (Vogel,
1979).
Timbal terdapat di alam dan digunakan dalam industri. Untuk menaikkan angka
oktan, bahan bakar bensin biasanya diberi tambahan (aditif) yang disebut sebagai
senyawa anti ketukan (anti knocking compound) . Produsen bensin biasanya
mencampur atau menambahkan senyawa tertentu ke dalam bensin agar lebih
mudah terbakar, sehingga memungkinkan mobil berlari lebih kencang. Senyawa
aditif tersebut adalah tetra ethyl lead (TEL) dengan rumus kimianya
(CH3CH2)4 Pb. Senyawa aditif lainnya adalah tetra methyl lead (TML).
Penambahan senyawa tersebut dapat menaikkan kekuatan bensin hingga 10 oktan
(Mukhlis, 2009).
Fardiaz (1992) menyebutkan bahwa timbal mempunyai sifat-sifat khusus
seperti berikut:
1) Merupakan logam yang lunak, sehingga mudah dipotong dan dibentuk menjadi
bentuk lain.
12
Universitas Sumatera Utara
2) Merupakan logam tahan terhadap peristiwa korosi atau karat, sehingga logam
timbal sering digunakan sebagai bahan pelapis.
3) Mempunyai kerapatan lebih besar dibandingkan dengan logam-logam biasa,
kecuali emas dan merkuri.
4) Merupakan penghantar listrik tidak baik
5) Bila dicampur dengan logam lain membentuk logam campuran yang lebih
bagus daripada logam murninya.
Timah hitam adalah sejenis logam yang lunak dan berwarna coklat kehitaman,
serta mudah dimurnikan dari pertambangan. Dalam pertambangan, logam ini
berbentuk sulfida logam (PbS), yang sering disebut galena. Senyawa ini banyak
ditemukan dalam pertambangaan-pertambangan di seluruh dunia. Bahaya yang
ditimbulkan oleh penggunaan timah hitam ini adalah sering menyebabkan
keracunan. Keracunan Pb ini kebanyakan disebabkan oleh pencemaran
lingkungan atau udara, terutama di kota-kota besar (Darmono, 1995).
Penggunaan dalam jumlah yang paling besar adalah untuk bahan produksi baterai
pada kenderaaan bermotor. Elektroda dari aki (baterai) biasanya mengandung
93% Pb dan 7% Sb (antimoni). Timbal (Pb) ini berbentuk PbO2 dan Pb logam.
Produksi logam-logam lainnya biasanya juga mengandung 50-95% Pb. Logam Pb
juga digunakan dalam industri percetakan (tinta). Karena titik leburnya yang
rendah, Pb juga sangat bagus digunakan untuk sekering dan alat listrik lainnya
sehingga mudah putus bila terkena panas yang agak tinggi (konsluiting)
(Darmono, 1995).
Timbal murni biasanya digunakan untuk melapisi logam lain sehingga tidak
mudah berkarat, misalnya pipa-pipa yang dialiri bahan-bahan kimia yang bersifat
13
Universitas Sumatera Utara
korosif. Timbal murni ini juga digunakan untuk melapisi kabel-kabel listrik bawah
tanah atau pipa-pipa air. Lebih dari 200.000 ton Pb digunakan dalam industri
kimia yang berbentuk tetra etil Pb, yang biasanya dicampur dengan bahan bakar
minyak untuk melindungi mesin supaya lebih awet. Supaya Pb juga digunakan
untuk campuran pembuatan cat sebagai bahan pewarna, karena daya larutnya yang
rendah dalam air. Yang sering digunakan ialah Pb putih atau Pb(OH) 22PbCO3; Pb
merah atau Pb3O4 yang berwarna merah cerah dan dapat melindungi bahan yang
dicat terhadap bahan korosif. Cat yang berwarna kuning dapat dibuat dari
campuran Pb dan krom yaitu PbCrO4 yang menghasilkan warna kuning
kemerahan (Darmono, 1995).
Timbal yang bersifat toksik terhadap manusia, bisa berasal dari tindakan
mengkonsumsi makanan, minuman, atau melalui inhalasi udara, debu yang
tercemar Pb, kontak lewat kulit dan mata. Logam timbal tidak dibutuhkan oleh
manusia sehingga bila makanan dan minuman tercemar Pb dikonsumsi, maka
tubuh akan mengeluarkanya. Orang dewasa mengabsorbsi timbal sebesar 5-15%
dari keseluruhan timbal yang dicerna, sedangkan anak-anak mengabsorbsi timbal
lebih besar 41,5% (Widowati, dkk., 2008).
Toksisitas timbal dibedakan menurut beberapa organ yang dipengaruhinya yaitu
sistem darah, sistem saraf pusat dan tepi, sistem ginjal, sistem gastrointestinal,
sistem kardiovaskular, sistem reproduksi, sistem endokrin. Timbal dalam tubuh
terutama terikat pada gugus –SH dalam molekul protein dan menyebabkan
terjadinya hambatan pada aktivitas kerja sistem enzim. Timbal bersirkulasi dalam
darah setelah diabsorbsi dari usus, terutama hubungannya dengan sel darah merah
(eritrosit). Selanjutnya didistribusikan ke dalam jaringan lunak seperti tubulus
14
Universitas Sumatera Utara
ginjal dan sel hati, lalu disimpan dalam tulang, rambut dan gigi, dimana 90%
deposit terjadi dalam tulang dan hanya sebagian kecil tersimpan dalam otak
(Darmono, 1995).
Di dalam tubuh manusia, timbal bisa menghambat aktivitas enzim yang
terlibat dalam pembentukan hemoglobin dan sebagian kecil timbal dieksresikan
lewat urin atau feses karena sebagian terikat oleh protein, sedangkan sebagian lagi
terakumulasi dalam ginjal, hati, kuku, jaringan lemak dan rambut. Menurut
Widowati, dkk., (2008), termakannya senyawa timbal dalam konsentrasi tinggi
akan bisa menimbulkan beberapa gejala, antara lain:
1. Gangguan gastrointestinal, seperti kram perut yang biasanya diawali dengan
sembelit, mual, muntah-muntah, dan sakit perut yang hebat.
2. Gangguan neurologi, seperti sakit kepala, bingung atau pikiran kacau, dan
pingsan.
3. Gangguan fungsi ginjal dan gagal ginjal yang akut dapat berkembang dengan
cepat.
Ekskresi timbal di dalam tubuh sangat lambat, sehingga terjadi akumulasi dan
menjadi dasar kereacunan yang progresif. Keracunan timbal ini menyebabkan
kadar timbal yang tinggi dalam aorta, hati, ginjal, pankreas, paru-paru, tulang,
limpa, testis, jantung dan otak (Darmansjah dan Wiria, 2007).
2.4 Spektrofotometri Serapan Atom
Metode spektrofotometri serapan atom berprinsip pada absorbsi cahaya oleh atom.
Aotm-atom menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada
sifat unsurnya. Cahaya pada panjang gelombang ini mempunyao cukup energi
untuk mengubah tingkat elektronik suatu atom. Transisi elektronik suatu unsur
15
Universitas Sumatera Utara
bersifat spesifik. Dengan absorpsi energi, berarti memperoleh lebih banyak energi,
suatu atom pada keadaan dasar dinaikkan tingkat energinya ke tingkat eksitasi.
Dasar analisis menggunakan teknik spektrofotometri serapan atom adalah bahwa
dengan mengukur besarnya absorbsi oleh atom analit, maka konsentrasi analit
tersebut dapat ditentukan (Khopkar, 1985).
Cara kerja spektroskopi serapan atom ini adalah berdasarkan atas penguapan
larutan sampel, kemudian logam yang terkandung di dalamnya diubah menjadi
atom bebas. Atom tersebut mengapsorbsi radiasi dari sumber cahaya yang
dipancarkan dari lampu katoda (Hollow Cathode Lamp ) yang mengandung unsur
yang akan ditentukan. Banyaknya penyerapan radiasi kemudian diukur pada
panjang gelombang tertentu menurut jenis logamnya (Darmono, 1995).
Spektrofotometri serapan atom digunakan untuk analisis kuantitatif unsur-unsur
logam dalam jumlah sekelumit (trace) dan sangat sekelumit (untratrace). Cara
analisis ini memberikan kadar total unsur logam dalam suatu sampel dan tidak
tergantung pada bentuk molekul logam dalam sampel tersebut. Cara ini cocok
untuk analisis sekelumit logam karena kepekaan yang tinggi (batas deteksi kurang
dari 1 ppm), dan pelaksanaannya relatif sederhana (Gandjar dan Rohman, 2007).
Atom memiliki dua bentuk keadaan yaitu keadaan dasar dan keadaan tereksitasi.
Sejumlah energi yang spesifik dibutuhkan untuk memindahkan suatu elektron
dalam suatu atom dan menghasilkan keadaan tereksitasi. Energi dapat diberikan
pada atom dengan berbagai cara. Energi tersebut dapat dalam bentuk cahaya,
muatan listrik atau panas. Teknik ini digunakan untuk menetapkan kadar ion
logam tertentu dengan jalan mengukur intensitas emisi atau serapan pada panjang
16
Universitas Sumatera Utara
gelombang tertentu oleh uap atom unsur yang ditimbulkan dari bahan, misalnya
dengan mengalirkan larutan zat ke dalam api (Ditjen POM, 1995).
Menurut Darmono (1995), kelebihan yang dimiliki oleh metode spektrofotometri
serapan atom (SSA), yaitu:
1.
Menganalisis konsentrasi logam berat dalam sampel secara akurat karena
konsentrasi yang terbaca pada alat SSA berdasarkan banyaknya sinar yang
diserap yang berbanding lurus dengan kadar zat.
2.
Menganalisis sampel sampai pada kadar rendah, sedangkan pada metode lain
seperti volumetrik hanya dapat menganalisis pada kadar yang tinggi (%).
3.
Analisis sampel dapat berlangsung lebih cepat.
Sedangkan kekurangan penggunaan metode SSA menurut Darmono (1995),
yaitu:
1.
Hanya dapat menganalisis logam berat dalam bentuk atom-atom. SSA
menganalisis logam berat dari atom-atom karena tidak berwarna.
2.
Sampel yang dianalisis harus dalam suasana asam, sehingga semua sampel
yang akan dianalisis harus dibuat dalam suasana asam dengan pH antara 2
sampai 3.
3.
Biaya operasional lebih tinggi dan harga peralatan yang mahal.
Menurut Gandjar dan Rohman (2007), bagian instrumentasi spektrofotometri
serapan atom adalah sebagai berikut:
a. Sumber Radiasi
Sumber radiasi yang digunakan adalah Hallow Cathode Lamp (HCL).
Lampu ini terdiri atas tabung tertutup yang mengandung suatu katoda dan anoda.
Katoda sendiri berbentuk silinder berongga yang terbuat dari logam atau dilapisi
17
Universitas Sumatera Utara
dengan logam tertentu. Tabung logam ini diisi dengan gas mulia (neon atau argon)
dengan tekanan rendah (10-15 torr). Bila antara anoda dan katoda diberi selisih
tegangan yang tinggi (600 volt), maka katoda akan memancarkan berkas-berkas
elektron yang bergerak menuju anoda yang mana kecepatan dan energinya sangat
tinggi. Elektron-elektron dengan energi tinggi ini dalam perjalanannya menuju
anoda akan bertabrakan dengan gas-gas mulia yang diisikan tadi. Akibat dari
tabrakan-tabrakan ini membuat unsur-unsur gas mulia akan kehilangan elektron
dan menjadi bermuatan positif. Ion-ion gas mulia yang bermuatan positif ini
selanjutnya akan bergerak ke katoda dengan kecepatan dan energi yang tinggi
pula. Pada katoda terdapat unsur-unsur yang sesuai dengan unsur yang dianalisis.
Unsur-unsur ini akan ditabrak oleh ion-ion positif gas mulia. Akibat tabrakan ini,
unsur-unsur akan terlempar ke luar dari permukaan katoda. Atom-atom unsur dari
katoda ini kemudian akan mengalami eksitasi ke tingkat energi-energi elektron
yang lebih tinggi dan akan memancarkan spektrum pancaran dari unsur yang sama
dengan unsur yang akan dianalisis.
b. Tempat Sampel
Dalam analisis dengan spektrofotometer serapan atom, sampel yang akan
dianalisis harus diuraikan menjadi atom-atom netral yang masih dalam keadaan
azas. Ada berbagai macam alat yang digunakan untuk mengubah sampel menjadi
uap atom-atomnya, yaitu:
1.
Dengan nyala ( Flame )
2.
Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa cairan menjadi
bentuk uap atomnya dan untuk proses atomisasi. Suhu yang dapat dicapai
oleh nyala tergantung pada gas yang digunakan, misalnya untuk gas
18
Universitas Sumatera Utara
asetilen-udara suhunya sebesar 2200 oC. Sumber nyala asetilen-udara ini
merupakan sumber nyala yang paling banyak digunakan. Pada sumber nyala
ini asetilen sebagai bahan pembakar, sedangkan udara sebagai bahan
pengoksidasi.
3.
Tanpa nyala (Flameless)
Pengatoman dilakukan dalam tungku dari grafit. Sejumlah sampel diambil
sedikit (hanya beberapa µL), lalu diletakkan dalam tabung grafit, kemudian
tabung tersebut dipanaskan dengan sistem elektris dengan cara melewatkan arus
listrik pada 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.
Pemanasan tabung ini dilakukan dengan arus listrik yang biasa berlangsung
dalam tiga tahap, yaitu pengeringan, pengabuan dan pembakaran dari cairan
sampel, yang masing-masing dengan temperatur 500ºC, 700ºC, 3000ºC. Semua
proses tahapan tersebut berjalan secara elektrik dan otomatik yang dikontrol
dengan komputer (Darmono, 1995).
c. Monokromator
Monokromator dimaksudkan untuk memisahkan dan memilih panjang
gelombang yang digunakan dalam analisis. Dalam monokromator terdapat
chopper (pemecah sinar), suatu alat yang berputar dengan frekuensi atau
kecepatan perputaran tertentu.
19
Universitas Sumatera Utara
d.
Detektor
Detektor digunakan untuk mengukur intensitas cahaya yang melalui tempat
pengatoman.
e.
Amplifier
Amplifier merupakan suatu alat untuk memperkuat signal yang diterima dari
detektor sehingga dapat dibaca alat pencatat hasil ( Readout).
Gambar 1. Komponen Spektrofotometer Serapan Atom
f.
Readout
Readout merupakan suatu alat penunjuk atau dapat juga diartikan sebagai
pencatat hasil. Hasil pembacaan dapat berupa angka atau berupa kurva yang
menggambarkan absorbansi atau intensitas emisi.
Gangguan-gangguan (interference ) yang ada pada spektrofotometri serapan atom
adalah peristiwa-peristiwa yang menyebabkan pembacaan absorbansi unsur yang
dianalisis menjadi lebih kecil atau lebih besar dari nilai yang sesuai dengan
konsentrasinya dalam sampel (Gandjar dan Rohman, 2007).
20
Universitas Sumatera Utara
2.4.1 Proses Pengatoman pada Spektofotometri Serapan Atom Graphite
Furnace
Sistem pengatoman pada spektrofotometri serapan atom menurut Ganjar dan
Rohman (2007), dibagi melalui tiga tahapan yaitu:
1. Pengeringan (Drying )
Pengeringan membutuhkan suhu yang lebih rendah yaitu 100ºC untuk
menguapkan pelarut.
2. Pengabuan (Ashing )
Pengabuan membutuhkan suhu yang lebih tinggi yaitu 400-500ºC untuk
menghilangkan matriks kimia dengan mekanisme volatilasi dan pirolisa
senyawa organik.
3. Pengatoman ( Atomising )
Pengatoman membutuhkan suhu yang sangat tinggi yaitu 2000-3000ºC
untuk menghasilkan puncak absorbsi.
2.4.2 Gangguan-gangguan Pada Spektrofotometer Serapan Atom
Interferensi secara luas dapat dikategorikan menjadi dua kelompok yaitu
interferensi spektral dan interferensi kimia. Interferensi spektral disebabkan
karena adanya gangguan absorbansi antara bahan pengganggu dengan bahan yang
diukur, karena rendahnya resolusi monokromator. Karena sempitnya garis emisi
pada sumber hallow cathode maka interferensi garis spektral atom jarang terjadi.
Sedangkan interferensi kimia disebabkan adanya reaksi kimia selama atomisasi,
sehingga merubah sifat-sifat absorbsi. Interferensi kimia ini dapat dieliminasi
dengan tempratur nyala yang tinggi (Khopkar, 1985).
21
Universitas Sumatera Utara
Gangguan-gangguan pada spektroskopi serapan atom berupa peristiwaperistiwa yang menyebabkan pembacaan absorbansi unsur yang dianalisis
menjadi lebih kecil atau lebih besar dari nilai yang sesuai dengan konsentrasinya
dalam sampel. Menurut Gandjar dan Rohman (2007), gangguan-gangguan yang
dapat terjadi dalam spektrofotometri serapan atom sebagai berikut:
1. Gangguan yang berasal dari matriks sampel yang mana dapat mempengaruhi
banyaknya sampel yang mencapai nyala.
2. Gangguan kimia yang dapat mempengaruhi jumlah/banyaknya atom yang
terjadi di dalam nyala.
3. Gangguan oleh absorbansi yang disebabkan oleh bukan dari absorbansi atom
yang dianalisis, yakni absorbansi oleh molekul-molekul yang tidak terdisosiasi
di dalam nyala.
4. Gangguan oleh penyerapan non atomik.
2.4.3 Validasi Metode Analisis
Validasi metode analisis adalah suatu tindakan penilaian terhadap
parameter tertentu berdasarkan percobaan laboratorium untuk membuktikan
bahwa parameter tersebut memenuhi persyaratan untuk penggunaannya. Beberapa
Parameter analisis yang harus dipertimbangkan dalam validasi metode analisis
adalah sebagai berikut:
a. Kecermatan
Kecermatan adalah ukuran yang menunjukkan derajat kedekatan hasil
analisis dengan kadar analit yang sebenarnya. Kecermatan dinyatakan sebagai
persen perolehan kembali (recovery) analit yang ditambahkan.
Kecermatan ditentukan dengan dua cara, yaitu:
22
Universitas Sumatera Utara
-
Metode simulasi
Metode simulasi (Spiked-placebo recovery) merupakan metode yang
dilakukan dengan cara menambahkan sejumlah analit bahan murni ke dalam suatu
bahan pembawa sediaan farmasi (plasebo), lalu campuran tersebut dianalisis dan
hasilnya dibandingkan dengan kadar analit yang ditambahkan (kadar yang
sebenarnya) (Harmita, 2004).
-
Metode penambahan baku
Metode penambahan baku (standard addition method ) merupakan metode
yang dilakukan dengan cara menambahkan sejumlah analit dengan konsentrasi
tertentu pada sampel yang diperiksa, lalu dianalisis dengan metode yang akan
divalidasi. Hasilnya dibandingkan dengan sampel yang dianalisis tanpa
penambahan sejumlah analit. Persen perolehan kembali ditentukan dengan
menentukan berapa persen analit yang ditambahkan ke dalam sampel dapat
ditemukan kembali (Harmita, 2004).
Menurut Ermer (2005), rentang persen perolehan kembali memenuhi
syarat jika nilai persen perolehan kembali berada pada rentang 80% -120%.
a. Keseksamaan (presisi)
Keseksamaan atau presisi diukur sebagai simpangan baku relatif atau koefisien
variasi. Keseksamaan atau presisi merupakan ukuran yang menunjukkan derajat
kesesuaian antara hasil uji individual ketika suatu metode dilakukan secara
berulang untuk sampel yang homogen. Nilai simpangan baku relatif yang
memenuhi persyaratan menunjukan adanya keseksamaan metode yang dilakukan
(Harmita, 2004).
23
Universitas Sumatera Utara
Nilai simpangan baku relatif (RSD) untuk analit dengan kadar part per
million (ppm) adalah tidak lebih dari 16% dan untuk analit dengan kadar part per
billion (ppb) RSDnya adalah tidak lebih dari 32% (Harmita, 2004).
c. Selektivitas (Spesifisitas)
Selektivitas atau spesifisitas suatu metode adalah kemampuannya yang
hanya mengukur zat tertentu secara cermat dan seksama dengan adanya
komponen lain yang ada di dalam sampel (Harmita, 2004).
d. Linearitas dan rentang
Linearitas adalah kemampuan metode analisis yang memberikan respon
baik secara langsung maupun dengan bantuan transformasi matematika,
menghasilkan suatu hubungan yang proporsional terhadap konsentrasi analit
dalam sampel. Rentang merupakan batas terendah dan batas tertinggi analit yang
dapat ditetapkan secara cermat, seksama dan dalam linearitas (Harmita, 2004).
e. Batas deteksi (Limit of detection ) dan batas kuantitasi ( Limit of quantitation )
Batas deteksi atau limit of detection merupakan jumlah terkecil analit
yang dapat dideteksi yang masih memberikan respon signifikan, sedangkan batas
kuantitasi merupakan kuantitas terkecil analit yang masih dapat memenuhi kriteria
cermat dan seksama (Harmita, 2004).
24
Universitas Sumatera Utara