BAB II TINJAUAN PUSTAKA - Analisis Kadar Zink (Zn) Pada Air Sumur Gali di Pancur Batu Secara Spektrofotometri Serapan Atom (SSA)
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Air
Air dapat berwujud padatan (es), cairan, dan gas (uap air). Di mana air merupakan satu - satunya zat yang secara alami terdapat di permukaan bumi dalam ketiga wujudnya tersebut. Air adalah substansi kimia dengan rumus H O
2
yang memiliki kemampuan untuk melarutkan banyak zat kimia lainnya, seperti garam garam, gula, asam, beberapa jenis gas, dan banyak macam molekul organik. Air sering disebut sebagai pelarut universal karena air melarutkan banyak zat kimia (Achmad, 2004).
Air yang digunakan sebagai kebutuhan air bersih sehari - hari, sebaiknya air tersebut tidak berwarna, tidak berasa, tidak berbau, jernih, dan mempunyai suhu yang sesuai dengan standard yang ditetapkan sehingga menimbulkan rasa nyaman. Jika salah satu syarat tersebut tidak terpenuhi maka besar kemungkinan air itu tidak sehat karena mengandung beberapa zat kimia, mineral, ataupun zat organis/biologis yang dapat mengubah warna, rasa, bau, dan kejernihan air ( Azwar, 1990). Menurut peruntukkanya, air pada sumber air dapat dikategorikan menjadi empat golongan, yaitu : a. Golongan A yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum langsung tanpa pengolahan terlebih dahulu.
b. Golongan B yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku untuk diolah sebagai air minum dan keperluan rumah tangga lainnya.
c. Golongan C yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan pertanian.
d. Golongan D yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian dan dapat digunakan untuk usaha perkotaan, industri dan listrik tenaga air (Kristanto, 2002).
2.2 Pencemaran
Berdasarkan keputusan Mentri Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup No 02/MENKLH/1988 yang dimaksud pencemaran adalah masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat energi, dan komponen lain ke dalam air dan udara atau berubahnya tatanan atau komposisi air dan udara oleh kegiatan manusia atau proses alam sehingga kualitas udara dan air menjadi kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai peruntukkanya (Kristanto, 2002).
2.2.1 Pencemaran air
Pencemaran air adalah adanya suatu penyimpangan dari sifat - sifat air dari keadaan normal, bukan dari kemurniannya. Air yang tersebar di alam semesta ini tidak pernah terdapat dalam bentuk murni, namun bukan berarti bahwa semua air sudah tercemar. Misalnya, walaupun di daerah penggunungan atau hutan yang terpencil denngan udara yang bersih dan bebas dari pencemaran, air hujan yang turun di atasnya selalu mengandung bahan - bahan terlarut, seperti CO2, O2, dan N2 serta bahan – bahan tersuspensi lainya seperti debu dan partikel – partikel lainnya yang terbawa air hujan dari atmosfer (Kristanto, 2002).
Air yang tidak tercemar tidak selalu merupakan air murni, tetapi merupakan air yang tidak mengandung bahan – bahan asing tertentu dalam jumlah melebihi batas yang telah di tetapkan sehingga air tersebut dapat digunakan secara normal untuk keperluan tertentu, misalnya untuk air minum ( air ledeng, air sumur ), berenang, rekreasi, mandi, kehidupan hewan air, pengairan dan keperluan industri. Karena kebutuhan makhluk hidup akan air sangat bervariasi, maka batas pencemaran untuk berbagai jenis air juga berbeda – beda (Kristanto, 2002).
2.2.2 Sifat – Sifat Air Tercemar
Untuk mengetahui apakah suatu air terpolusi atau tidak diperlukan pengujian untuk menentukan sifat-sifat air sehingga dapat diketahui apakah terjadinya penyimpangan batas-batasan polusi air. Sifat-sifat air yang umum diuji dan dapat digunakan adalah nilai pH, suhu, warna/bau/rasa, jumlah padatan, nilai BOD/COD, pencemaran mikroorganisme patogen, kandungan minyak, kandungan logam berat, kandungan bahan radioaktif (Agusnar, 2007).
2.3 Sumur gali
Sumur gali adalah satu kontruksi sumur yang paling umum dan meluas dipergunakan untuk mengambil air tanah bagi masyarakat kecil dan rumah rumah perorangan sebagai air minum dengan kedalaman lebih kurang 15 meter dari permmukaan tanah. Sumur gali menyediakan air yang bersal dari lapisan tanah yang relatif dekat dari permukaan tanah, oleh karena itu dengan mudah terkena kontaminasi melalui rembesan. Umumnya rembesan berasal dari tempat buangan kotoran manusia kakus/jamaban dan hewan, juga dari limbah sumur itu sendiri, baik karena lantainya maupun saluran air limbahnya yang tidak kedap air.
Keadaan kontruksi terbuka dan pengambilan air sumurpun dapat merupakan sumber kontaminasi, misalnya sumur dengan kontruksi terbuka dan pengambilan air dengan timba (Chandra, 2012).
Dari segi kesehatan sebenarnaya penggunaan sumur gali ini kurang baik bila cara pembuatanya tidak benar - benar diperhatikan, tetapi untuk memperkecil kemungkinan terjadinya pencemaran dapat diupayakan pencegahanya. Pencegahan ini dapat dipenuhi dengan memperhatikan syarat - syarat fisik dari sumur tersebut yang didasarkan atas kesimpulan dari beberapa pakar di bidang inni, diantaranya lokasi sumur tidak kurang dari 10 meter dari sumber pencemar, lantai sumur sekurang - kurangnya berdiameter 1 meter jaraknya dari dinding sumur dan kedap air, saluran pembuangan air limbah (SPAL) minimal 10 meter dan permanen, tinggi bibir sumur 0,8 meter, memiliki dinding sumur minimal 3 meter dan mamiliki tutup sumur yang kuat dan rapat (Entjang, 2000).
2.4 Zink (Zn)
Zink (Zn) atau yang dikenal juga dengan nama seng dalam bahasa Indonesia dalah komponen alam atau elemen kimia yang terdapat di kerak bumi.
Zink adalah logam yang memiliki karateristik cukup reaktif, berwarna putih kebiruan, pudar bila terkena uap udara dan terbakar bila terkena udara dengan api hijau teranng. Zink dapat bereaksi dengan asam, basa dan senyawa nonlogam. Zink dalam tabel periodik unsur – unsur kimia memiliki nomor atom 30, mempunyai berat atom atau bobot 65,39 (Widowati, 2008).
Zink di alam tidak ditemukan dalam keadaan bebas, tetapi dalam bentuk terikat dengan unsur lain berupa mineral. Mineral yang mengandung Zink di alaam bebas seperti kalamin, franklinit, smithsonit, willenit, dan zinkit. Kelimpahan Zink di dunia menempati urutan ke-27 sebagai unsur penyusun kerak bumi. Sumber Zink bisa berupa mineral sphalerit (ZnS), kalamin, willenit, dan
zinkit (ZnO). Zink memiliki banyak keunggulan, antara lain memiliki daya energi
tinggi, bisa di daur ulang, dan tidak menyisakan emisi (zero emission) sehingga logam tersebut dapat digunakan sebagai baterai habis pakai (Widowati, 2008).
Zink digunakan dalam berbagai jenis industri seperti cat, produk karet, kosmetik, obat – obatan, pelapis lantai, plastik, printing, tinta, baterai, tekstil, peralatan elektrik, sebagai bahan kimia, dan juga untuk galvanisasi logam, terutama untuk melapisi besi dan baja dari korosi, alloy kuningan dan perunggu, serta bahan dasar die casting alloy (Widowati, 2008).
2.4.1 Sifat – Sifat Zink (Zn)
Secara kimia, zink memiliki sifat yang mirip dengan magnesium (Mg) karena memiliki ukuran atom yang hampir sama dengan bilangan oksidasi +2.
Zink adalah logam yang putih-kebiruan, berkilau, dan bersifat diamagnetik. Sifat
- – sifat dari zink diantaranya adalah logam dengan warna keabu – abuan tetapi jika Zink murni setelah dilap akan tampak menjadi putih kebiruan dan berkilat,
o
mudah melentur, mudah ditempa pada 110 – 150
C, titik lebur 419,73 ͦ C dan titik didih 907
ͦ C. Zink mempunyai derajat kekerasan 2,5 skala Mohs, udara lembab akan menyebabkan permukaan zat tampak bernoda kotor sehingga memberi kesan keabu – abuan (Gabriel, 2001).
Zink merupakan suatu konduktor panas dan konduktor listrik yang baik dimana konduktor panas lebih kurang seperempat (1/4) daripada perak. Zink bersifat super konduktor pada suhu direndahkan (0,91 K), zink murni tidak bersifat ferro magnetik. Zink sedikit kurang padat daripada besi dan berstruktur kristal heksagonal, hal ini menyebabkan mutu komersial zink tidak berkilau (Gabriel, 2001).
2.4.2 Manfaat Zn Sebagai Mikroelemen Tubuh
Zink (Zn) bukan merupakan senyawa toksik dan merupakan unsur esensial bagi pertumbuahan semua jenis hewan, tumbuhan, dan manusia. Zn ditemukan hampir pada semua sel. Zn merupakan unsur sangat penting untuk pertumbuhan manusia, hewan, maupun tanaman yang menempati urutan kedua setelah Fe. Metabolisme sel dipengaruhi dan ditentukan oleh Zn. Zn berperan dalam menyusun suatu protein dan membran sel dimana Zn akan menstabilisasi struktur protein, berperan sebagai katalisator enzim superoksida dimana akan mengeliminasi radikal bebas anionsuperioksida, dan juga membantu sistem imunitas tubuh (Gabriel, 2001)
Zn sebagai penyusun protein berperan mengatur ekspresi gen melalui aktivitas sebagai faktor transkripsi. Zn berperan dalm siklus penandaan sel (cell signaling) dan dalam pelepasan hormon dan transmisi saraf implus. Kurang lebih 3000 dari ratusan ribu protein dalam tubuh manusia mengandung Zn sebagai protestik. Garam Zn sangat efektif dalam melawan mikroorganisme patogen (Gabriel, 2001).
Kadar Zn yang normal dalam darah di tubuh manusia dalah sebesar 7
3
mg/dm , tulang sebesar 75 – 170 ppm, hati sebesar 240 ppm, total intake Zn sebesar5 – 40 mg/hari, serta kadar maksimim Zn bagi orang dengan berat badan 70 kg sebesar 2,3 g. Kadar Zn dalam tubuh manusia adalah sebesar 1,4 – 3 g Zn, dimana Zn ditemukan pada semua bagian tubuh manusia, 60% terdapat di otot, 30% terdapat di tulang, dan 5% terdapat di kulit. Konsentrasi tertinggi Zn ditemukan dalam jaringan penutup (integuement, termasuk kulit,rambut, dan kuku), retina mata, kelenjar prostat, dan semen (Gabriel, 2001).
2.4.3 Efek Keracunan Zink (Zn)
Zink maupun senyawa Zink yang termakan, ternyata relatif non toksik, walaupun larutan garam zink dalam jumlah yang banyak, paling hanya menimbulkan gastroenteritis akut dengan ditandai mual, muntah, dan diare. Ada 1 tipe keracunan zinkum yaitu akut intoksikasi zinkum atau disebut pula Zinc fume
fever yang merupakan hasil inhalasi/menghirup gas/uap zink oksida. Simpton
utama dalah demam, dimana peningkatan suhu tubuh ini disebabkan aksi uap/gas Zn pada sel (Gabriel, 2001).
Mekanisme keracunan Zn dalam tubuh terbagi atas 2 fase, yaitu fase kinetik dan fase dinamik. Fase kinetik meliputi proses – proses biologi seperti ; penyerapan, penyebaran dalam tubuh, metabolisme, dan proses pembuangan atau ekskresi. Adapun fase dinamik meliputi semua reaksi – reaksi biokimia yang terjadi dalam tubuh, berupa katabolisme dan anabolisme yang melibatkan enzim – enzim (Palar, 2004).
2.4 Spektrofotometi Serapan Atom (SSA)
Spektroskopi serapan atom digunakan untuk analisis kuantitatif unsur- unsur logam dalam jumlah sekelumit dan sangat kelumit. Cara ini cocok untuk analisis kelumit logam karena mempunyai kepekaan yang tinggi (batas deteksi kurang dari 1 ppm), pelaksanaannya relative sederhana dan interfrensinya sedikit.
Spektroskopi serapan atom didasarkan pada penyerapan energi sinar oleh atom- atom netral, dan sinar yang diserap biasanya sinar tampak atau sinar ultraviolet.
Dalam garis besarnya prinsip spektroskopi serapan atom sama saja dengan spektrofotometri sinar tampak dan ultraviolet. Perbedaan terletak pada bentuk spektrum, cara pengerjaan sampel dan peralatannya (Rohman, 2007).
2.5.1 Instrumentasi SSA : 1.
Sumber sinar Sumber sinar yang lazim adalah lampu katoda berrongga (hallow cathode
lamp ). Lampu ini terdiri atas tabung kaca tertutup yang mengandung satu 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 dan argon) dengan tekanan rendah (10-15 torr). Neon biasanya lebih disukai karena memberi intensitas pancaran lampu yang lebih rendah. Bila antara anoda dan katoda diberi suatu 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 yang mana kecepatan dan energinya sangat tinggi, elektron-elektron dengan energi tinggi ini dalam perjalanannya menuju anoda akan bertabrakan dengan gas-gas mulia diisikan tadi (Rohman, 2007).
2. Tempat sampel
Dalam analisis dengan spektrofotometri serapan atom, sampel yang akan dianalisis harus diuraikan menjadi atom-atom netral yang masih dalam keadaan dasar. Ada terbagi macam alat yang dapat digunakan untuk mengubah suatu sampel menjadi uap atom-atom yaitu: dengan nyala (flame) dan dengan tanpa nyala (flameles) (Rohman, 2007). a.
Nyala (flame) Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa padatan atau cairan menjadi bentuk uap atomnya, dan juga berfungsi untuk atomisasi. Pada spektrofotometri emisi atom, nyala ini berfungsi untuk mengeksitasikan atom dari tingkat dasar menjadi tingkat yang lebih tinggi (Rohman, 2007).
Suhu yang dicapai oleh nyala tergantung pada gas-gas yang digunakan,
⁰
misalnya untuk gas batubara-udara, suhunya kira-kira sebesar 1800
C, gas alam-
⁰ ⁰
udara 1700
C, asetilen-udara 2200 C dan gas asetilen-dinitrogen oksida (N O)
2 ⁰
sebesar 3000 C (Rohman, 2007).
b.
Tanpa nyala (flameless) Teknik atomisasi dengan nyala dinilai kurang peka karena atom gagal mencapai nyala, tetesan sampel yang masuk ke dalam nyala yang terlalu besar, dan proses atomosasi yang kurang sempurna. Oleh karena itu timbullah suatu teknik atomisasi yang baru yakni atomisasi tanpa nyala. Pengatoman dapat dilakukan dengan tungku dari grafit seperti tungku yang dikembangkan oleh Masmann (Rohman, 2007).
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 (Rohman, 2007).
4. Detektor Detektor digunakan untuk mengukur intensitas cahaya yang melalui tempat pengatoman. Biasanya digunakan tabung penggandaan foton
(photomultiplier tube). Ada 2 cara yang dapat digunakan dalam sistem deteksi yaitu yang memberikan respon terhadap radiasi resonansi dan radiasi kontinyu, dan yang hanya memberikan respon terhadap radiasi resonansi (Rohman, 2007).
5. Readout Readout merupakan suatu alat petunjuk atau dapat juga diartikan sebagai sistem pencatat hasil. Pencatat 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 (Rohman, 2007).
Untuk keperluan analisis kuantittif dengan SSA, maka sampel harus dalam bentuk larutan. Untuk menyiapkan larutan, sampel harus diperlakukan sedemikian rupa yang pelaksanaannya tergantung dari macam dan jenis sampel. Yang penting untuk diingat adalah bahwa larutan yang akan dinalisis haruslah sangat encer (Rohman, 2007).
Ada beberapa cara untuk melarutkan sampel, yaitu : Langsung dilarutkan dengan pelarut yang sesuai
- Sampel dilarutkan dengan suatu asam
- kemudian hasil leburan dilarutkan dalam pelarut yang sesuai.
Sampel dilarutkan dengan suatu basa atau dilebur terlebih dahulu dengan basa
Metode pelarut apapun yang akan dipilih untuk dilakukan analisis dengan SSA, yang terpenting adalah bahwa larutan yang dihasilka harus jernih, stabil, dan tidak mengganggu zat-zat yang akan dianalisis. Metode kiantifikasi hasil analisis dengan metode SSA yang dilakukan adalah dengan menggunakan kuantifikasi dengan kurva baku (kurva kalibrasi). SSA bukan merupakan metode analisis yang absolut. Suatu perbandingan dengan merupakan metode yang umum dalam melakukan metode analisis kuantitatif (Rohman, 2007).