Sebaran Logam Berat (Cd, Cu, Hg, Pb) pada Sedimen di Perairan Pesisir Kabupaten Tangerang
SEBARAN LOGAM BERAT (Cd, Cu, Hg, Pb) PADA SEDIMEN
DI PERAIRAN PESISIR KABUPATEN TANGERANG
AKROM MUFLIH
DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBER DAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI
DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Sebaran Logam Berat
(Cd, Cu, Hg, Pb) pada Sedimen di Perairan Pesisir Kabupaten Tangerang adalah
benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal
atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain
telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir
skripsi ini.
Bogor, Juli 2014
Akrom Muflih
NIM C24100006
ABSTRAK
AKROM MUFLIH. Sebaran Logam Berat (Cd, Cu, Hg, Pb) pada Sedimen di
Perairan Pesisir Kabupaten Tangerang. Dibimbing oleh YUSLI WARDIATNO
dan SIGID HARIYADI.
Pencemaran perairan pesisir Kabupaten Tangerang disebabkan oleh
aktivitas industri, rumah tangga, dan pertanian. Parameter pencemaran yang
berbahaya, seperti logam kadmium (Cd), tembaga (Cu), raksa (Hg), dan timbal
(Pb). Konsentrasi logam berat di sedimen tersuspensi dalam air kemudian
mengendap dan terakumulasi dalam sedimen. Penelitian ini dilaksanakan pada
bulan April dan Agustus 2013 di pesisir Kabupaten Tangerang, Banten.
Pengambilan contoh ini berupa kualitas air dan sedimen. Metode pengukuran
logam berat dengan ICP dan AAS. Analisis konsentrasi logam berat dilakukan
secara deskriptif dan statistika, yaitu uji korelasi Spearman untuk menentukan
hubungan konsentrasi logam berat dengan ukuran partikel dan karbon organik total.
Sebaran logam berat di sedimen secara spasial berbeda-beda di setiap wilayah.
Nilai konsentrasi logam Hg secara keseluruhan telah melebihi baku mutu, sehingga
terjadi pencemaran logam Hg. Korelasi Spearman menunjukkan tidak ada
hubungan antara logam berat dengan ukuran partikel dan karbon organik total
(P>0.05).
Kata kunci: karbon organik total, logam Cd, Cu, Hg, Pb, sedimen, ukuran partikel
ABSTRACT
AKROM MUFLIH. Distribution of Heavy Metals (Cd, Cu, Hg, Pb) in Sediment
on Coastal Waters Tangerang. Supervised by YUSLI WARDIATNO and SIGID
HARIYADI.
Pollution of coastal waters caused by Tangerang Regency industrial,
domestic, and farmers. Dangerous pollution parameters such as metal cadmium
(Cd), copper (Cu), mercury (Hg) and lead (Pb). The concentration of heavy metals
in sediment suspended in the water will then settle and accumulate in sediment.
This study was conducted in April and August 2013 in the coastal area of Tangerang,
Banten. This sampling of water and sediment quality. Method of measurement of
heavy metals is ICP and AAS. Analysis of heavy metals is descriptive and
statistical. Spearman correlation test is to determine relationship between
concentration of heavy metals with grain size particle and total organic carbon.
Distribution of heavy metals in sediments varies spatially. The value of the metal
content of Hg as a whole has exceeded the quality standard that Hg pollution. The
Spearman correlation showed that their is no relationship between heavy metal
content with grain size particle (dominated by silt) and total organic carbon showed
(P> 0.05).
Keywords: Cd, Cu, Hg, Pb element, grain size particle, sediment, total organic
carbon.
SEBARAN LOGAM BERAT (Cd, Cu, Hg, dan Pb) PADA
SEDIMEN DI PERAIRAN PESISIR KABUPATEN
TANGERANG
AKROM MUFLIH
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan
pada
Departemen Manajemen Sumber Daya Perairan
DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBER DAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi
: Sebaran Logam Berat (Cd, Cu, Hg, Pb) pada Sedimen
di Perairan Pesisir Kabupaten Tangerang
Nama
: Akrom Muflih
NIM
: C24100006
Program studi : Manajemen Sumber Daya Perairan
Disetujui oleh
Dr Ir Yusli Wardiatno, M Sc
Pembimbing I
Dr Ir Sigid Hariyadi, M Sc
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir M Mukhlis Kamal, M Sc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur Penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2013 ini ialah
pencemaran logam berat, dengan judul Sebaran Logam berat (Cd, Cu, Hg, Pb) pada
Sedimen di Perairan Pesisir Kabupaten Tangerang.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak
yang telah membantu dalam penulisan dan penyusunan skripsi ini, terutama kepada:
1. IPB yang telah memberikan kesempatan untuk studi.
2. Bidik Misi yang telah memberikan beasiswa selama studi di IPB.
3. PT Kapuk Naga Indah yang telah mendanai penelitian ini dan bekerja sama
dengan LPPM IPB.
4. Badan Penelitian dan Pengembangan Kelautan dan Perikanan atas data
pendukung yang telah diberikan.
5. Dr Ir Yunizar Ernawati, M S selaku dosen pembimbing akademik.
6. Dr Ir Yusli Wardiatno, M Sc dan Dr Ir Sigid Hariyadi, M Sc selaku dosen
pembimbing skripsi.
7. Dr Majariana Krisanti, S Pi M Si selaku dosen penguji
8. Keluarga tercinta yang telah memberikan dukungan dan kasih sayangnya.
9. Tim Penelitian Tangerang atas kerja samanya.
10. Keluarga besar MSP angkatan 47 dan teman-teman semuanya.
11. Semua pihak yang membantu dalam proses penyusunan skripsi ini.
Demikian skripsi ini disusun, semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juli 2014
Akrom Muflih
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
METODE
Tahapan Penelitian
Analisis Contoh Sedimen
Analisis konsentrasi logam berat
Analisis ukuran partikel sedimen dan bahan organik
Analisis Data
Analisis pembanding
Analisis sebaran logam berat
Analisis keterkaitan
HASIL DAN PEMBAHASAN
Konsentrasi Logam Berat di Sedimen
Kualitas Air
Sebaran Logam Berat
Kadmium (Cd)
Tembaga (Cu)
Raksa (Hg)
Timbal (Pb)
Pola Arus terhadap Sebaran Logam
Fraksi Ukuran Sedimen dan Bahan Organik
Hubungan Komponen Sedimen dengan Konsentrasi Logam Berat
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
vi
vi
vi
1
2
3
3
3
4
4
4
5
5
5
5
6
7
9
10
11
11
14
16
17
19
21
21
21
25
31
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
Klasifikasi ukuran partikel (butir sedimen)
Koefisien korelasi dan kekuatan hubungan
Konsentrasi logam dalam sedimen
Nilai parameter yang berpengaruh terhadap penyebaran logam berat
5
6
8
9
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Skema perumusan masalah
Lokasi penelitian di perairan pesisir Kabupataen Tangerang.
Sebaran mendatar logam tembaga (Cu) di sedimen pada April 2013
Sebaran mendatar logam tembaga (Cu) di sedimen pada Agustus 2013
Sebaran mendatar logam raksa (Hg) di sedimen pada April 2013
Sebaran mendatar logam raksa (Hg) di sedimen pada Agustus 2013
Sebaran mendatar logam timbal (Pb) di sedimen pada April 2013
Sebaran mendatar logam timbal (Pb) di sedimen pada Agustus 2013
Pola arus permukaan di perairan pesisir Tangerang bulan April
Pola arus permukaan di perairan pesisir Tangerang bulan Agustus
Klasifikasi ukuran partikel berdasarkan skala Wentworth
Total karbon organik pada pengamatan April dan Agustus 2013
2
4
12
12
13
13
15
15
16
17
18
19
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
Metode pengukuran logam berat
Metode pengukuran C-organik dan tekstur sedimen
Pola sebaran arus Maret-Agustus (exclude: April dan Agustus)
Hasil uji korelasi Spearman
25
26
28
30
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kabupaten Tangerang merupakan salah satu wilayah di Indonesia yang
mengalami pembangunan sangat pesat. Pembangunan tersebut di antaranya berupa
industri, pemukiman, dan pertanian. Berdasarkan data BPS (2013), diketahui
jumlah industri besar dan sedang di Kabupaten Tangerang tahun 2012 berjumlah
119 perusahaan. Perkembangan tersebut diikuti dengan meningkatnya jumlah
limbah yang dihasilkan, baik berupa senyawa berbahaya dan beracun maupun yang
tidak beracun. Selain itu, sumber limbah juga dapat berupa kegiatan rumah tangga
dan pertanian. Limbah yang dihasilkan akan dilepaskan ke lingkungan melalui
udara, tanah, dan air, namun sebagian besar akan dibuang ke lingkungan perairan.
Hal ini karena perairan dianggap dapat memulihkan kondisinya dengan waktu yang
cukup cepat dengan adanya pembilasan, pencampuran, dan penyerapan oleh biota
perairan. Salah satu limbah yang bersifat beracun dan berbahaya adalah logam
berat.
Beberapa jenis logam berat biasanya digunakan dalam industri sebagai
bahan baku, pereaksi, katalis, dan larutan pencampur. Kegiatan industri yang
melibatkan penggunaan logam berat, antara lain adalah industri tekstil, pelapisaan
logam, cat atau tinta warna, percetakan, dan bahan agrokimia (Rochyatun et al.
2005). Selain itu, pertambangan minyak, emas, batu bara, pembangkit listrik,
pestisida, keramik, serta peleburan logam juga melibatkan logam berat dalam
proses produksi (Suhendrayatna 2001). Limbah kegiatan tersebut biasanya masuk
ke perairan melalui DAS yang bermuara ke pesisir Kabupaten Tangerang. Logam
berat bersifat sulit didegradasi, terakumulasi dalam organisme, dan sedimen.
Logam berat berupa Cd (kadmium), Pb (timbal), dan Hg (raksa) termasuk logam
non-esensial (tidak di butuhkan oleh biota), sedangkan Cu (tembaga) termasuk
logam esensial (sangat di butuhkan oleh biota dalam jumlah kelumit) (Sanusi 2006;
Eisler 2007). Logam tersebut bersifat racun bagi kehidupan biota perairan,
terutama apabila kadarnya dalam perairan melampaui baku mutu (Connell dan
Miller 1995; Arifin dan Diani 2009; Pinet 2009; Olubunmi dan Olanipekun 2010).
Sifat beracun dan berbahaya dari logam berat ditunjukkan oleh sifat fisik
dan kimianya. Sifat fisiknya yang tidak mudah terurai menyebabkan jenis polutan
tersebut akan terakumulasi dalam lingkungan perairan, sedangkan sifat kimianya
yang mudah berikatan dengan senyawa lain menyebabkan terjadinya proses
magnifikasi. Proses akumulasi dan magnifikasi paling banyak terjadi pada bagian
dasar suatu perairan. Limbah tersebut akan mengendap di sedimen yang berada di
dasar perairan dan dimanfaatkan oleh beberapa biota akuatik dari jenis benthos
(Arifin dan Diani 2009; Eisler 2007). Kondisi tersebut dapat mengubah fungsi
perairan menjadi tercemar.
Pencemaran lingkungan perairan akan mengakibatkan terganggunya
keseimbangan ekologi serta mengancam kesehatan manusia yang mengonsumsi
biota dari perairan tercemar. Konsentrasi logam dalam sedimen selalu lebih tinggi
dari konsentrasi logam dalam kolom air di atasnya (Sanusi 2006; Pinet 2009). Oleh
karena itu, identifikasi berbagai jenis logam yang berasal dari kawasan pesisir,
dapat dilakukan lebih cepat dengan menganalisis sedimen dibandingkan dengan
2
kuantifikasi konsentrasi logam yang terdapat dalam air (Forster dan Wittmann 1981
in Haerudin et al. 2005). Berdasarkan fakta tersebut perlu dilakukan penelitian
mengenai pencemaran logam berat yang terdapat di sedimen perairan pesisir
Kabupaten Tangerang untuk mengetahui status pencemaran logam berat di wilayah
tersebut.
Perumusan Masalah
Percemaran perairan di pesisir Kabupaten Tangerang disebabkan oleh
aktivitas industri (kimia, kertas, minyak bumi, batu bara, logam murni, barang
logam, pengerjaan logam), rumah tangga, dan pertanian. Pencemaran ini, baik
secara langsung maupun tidak langsung akan berdampak pada kondisi perairan dan
biota yang hidup di dalamnnya. Salah satu pencemaran yang berbahaya adalah
pencemaran logam berat, seperti kadmium (Cd), tembaga (Cu), raksa (Hg), dan
timbal (Pb). Konsentrasi logam berat tersebut akan semakin meningkat seiring
dengan meningkatnya beban masukan ke dalam kolom perairan. Demikian pula
konsentrasi logam berat di sedimen, logam berat yang tersuspensi dalam air akan
mengendap dan terakumulasi dalam sedimen, sehingga ukuran partikel dan bahan
organik secara langsung atau tidak langsung dapat memengaruhi konsentrasinya di
sedimen. Berdasarkan hal tersebut, maka pencemaran logam berat di perairan
pesisir Kabupaten Tangerang dapat dipetakan sebarannya dan dapat ditentukan
pengaruh ukuran partikel serta bahan organik terhadap konsentrasi logam berat
tersebut di sedimen (Gambar 1).
Aktivitas manusia berupa industri, pertanian, dan rumah tangga
Logam berat (Cd,
Cu, Hg, Pb)
terakumulasi di
sedimen
Kualitas air dan sebaran
konsentrasi logam
Hubungan konsentrasi
logam berat dengan tekstur
sedimen dan bahan organik
(-)
(+)
Status pencemaran perairan dan adanya hubungan antara konsentrasi
logam berat dengan tekstur sedimen dan bahan organik
Gambar 1 Skema perumusan masalah sebaran logam berat (Cd, Cu, Hg,
dan Pb) pada sedimen di perairan pesisir Kabupaten Tangerang
3
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah menentukan sebaran logam berat pada
sedimen serta menentukan hubungan konsentrasi logam berat yang terdapat di
sedimen dengan ukuran partikel dan bahan organik sedimen di wilayah pesisir
Kabupaten Tangerang.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberi informasi mengenai sebaran
konsentrasi logam berat (Cd, Cu, Hg, dan Pb) di sedimen. Informasi tersebut dapat
dimanfaatkan untuk pengelolaan wilayah pesisir Kabupaten Tangerang secara
berkelanjutan.
METODE
Pengambilan contoh dilaksanakan pada bulan April dan Agustus 2013.
Lokasi pengambilan contoh terletak di perairan pesisir Kabupaten Tangerang,
Provinsi Banten. Analisis contoh pertama terhadap konsentrasi logam berat, bahan
organik, dan fraksionisasi sedimen dilakukan di Laboratorium Tanah, Departemen
Pertanian RI, Bogor dan analisis contoh kedua di Laboratorium Produktivitas dan
Lingkungan Perairan (Proling), Departemen MSP IPB. Data-data pendukung
berupa kualitas air (salinitas dan pH) diukur secara in situ dan analisis parameter
logam terlarut secara ex situ di Laboratorium Proling IPB. Selain itu, data
pendukung berupa arus laut didapatkan dari Badan Penelitian dan Pengembangan
Kelautan dan Perikanan (Balitbang KP) di Jakarta.
Tahapan Penelitian
Penelitian ini terdiri atas beberapa tahapan, yaitu:
1 Penentuan lokasi penelitian
Lokasi pengambilan contoh ditentukan menggunakan GPS (Global Positioning
System). Lokasi pengambilan contoh terdiri atas 18 stasiun komposit dengan 52
sub-stasiun (Gambar 2). Penentuan stasiun berdasarkan keterwakilan wilayah
kajian sebaran logam berat di sedimen.
2 Prosedur pengambilan contoh sedimen
Pengambilan contoh sedimen dilakukan menggunakan van Veen grab. Hasil
contoh sedimen setiap lokasi dimasukkan ke dalam plastik flip kemudian
diberikan label. Pemindahan menggunakan sendok atau tangan sesuai
kebutuhan.
3 Penanganan dan analisis contoh sedimen
Contoh yang telah diambil pada 52 sub-stasiun dikompositkan secara
proporsional berdasarkan wilayahnya menjadi 18 contoh stasiun. Setelah itu,
contoh sedimen dibawa ke laboratorium untuk diuji konsentrasi logam berat,
bahan organik, dan teksturnya.
4
Gambar 2 Lokasi penelitian di perairan pesisir Kabupataen Tangerang
Analisis Contoh Sedimen
Analisis konsentrasi logam berat
Analisis logam berat dilakukan pada contoh sedimen. Analisis ini
menggunakan metode inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy
(ICP-OES) yang digunakan untuk analisis unsur-unsur kimia secara simultan.
Selain itu, analisis logam juga dilakukan dengan alat atomic absorption
spectofotometry (AAS) menggunakan prosedur analisis yang disesuaikan dengan
standar amerika (APHA 2012) (Lampiran 1).
Analisis ukuran partikel sedimen dan bahan organik
Analisis ukuran partikel menggunakan fraksionisasi dengan 10 fraksi
(Lampiran 2). Contoh sedimen dikeringkan terlebih dahulu (Sulaeman et al. 2005).
Setelah itu, contoh setiap ukuran saringan ditimbang dan dihitung persentase
bobotnya. Setelah itu, dihitung nilai mediannya dengan teknik interpolasi dan
diklasifikasikan berdasarkan skala Wentworth 1922 (Tabel 1). Bahan organik yang
dianalisis berupa total organic carbon (TOC) berdasarkan nilai Walkley & Black
(C) dalam satuan persen (Sulaeman et al. 2005) (Lampiran 2).
5
Tabel 1 Klasifikasi ukuran partikel (butir sedimen)
berdasarkan skala Wentworth (1922)
Nama
Batuan (boulder)
Batuan bulat (cobble)
Batu krikil (pebble)
Butiran (granule)
Pasir paling kasar (very coarse sand)
Pasir kasar (coarse sand)
Pasir sedang (medium sand)
Pasir halus (fine sand)
Pasir sangat
Lumpur
(silt)halus (very fine sand)
Liat (clay)
Ukuran (mm)
>256
64 – 256
4 – 64
2–4
1–2
0.5 – 1
0.25 – 0.5
0.125 – 0.25
0.0625––0.0625
0.125
0.0039
0.90
Hubungan mendekati sempurna
*untuk korelasi negatif (-) interpretasi adalah sama
Pengujian signifikansi berfungsi untuk menentukan makna dari hubungan
variabel x terhadap y, hipotesisnya sebagai berikut:
H0
: variabel x berhubungan secara signifikan dengan variabel y
H1
: variabel x tidak berhubungan secara signifikan dengan variabel y.
Dasar pengambilan keputusan, yaitu:
1. Jika nilai probabilitas (0.05 ≤ sig.), gagal tolak H0, artinya tidak ada
hubungan antara konsentrasi logam berat dengan tekstur sedimen dan bahan
organik.
2. Jika nilai probabilitas (0.05 ≥ sig.), tolak H0, artinya ada hubungan antara
konsentrasi logam berat dengan tekstur sedimen dan bahan organik.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Konsentrasi Logam Berat di Sedimen
Konsentrasi hasil pengukuran logam berat ada yang telah melampaui,
sebagian melampaui, dan tidak melampaui baku mutu (Tabel 3). Logam Hg
menunjukkan konsentrasi yang telah malampaui baku mutu dari semua referensi
baku mutu yang digunakan pada semua stasiun dan waktu pengamatan yang
berbeda (April dan Agustus). Logam Cu memiliki konsentrasi yang telah
7
melampaui baku mutu (NOAA, USEPA-ERL, dan CCME-TEL) di wilayah Dadap
dan Kronjo pada pengamatan bulan Agustus. Logam Pb dan Cd memiliki
konsentrasi yang tidak melampaui baku mutu. Baku mutu tersebut merupakan
konsentrasi yang dapat memberikan pengaruh negatif pada tingkat rendah (efek
biologis ringan) terhadap biota.
Kondisi dari konsentrasi ke empat jenis logam menunjukkan adanya indikasi
pencemaran logam Hg yang berasal dari berbagai industri. Selain itu, akumulasi
logam berat dapat disebabkan oleh tiga faktor, yaitu konsentrasi tinggi pada limbah
industri dan perkotaan, pengaruh arus laut di saluran pembuangan, serta fluks dari
air tanah (Kalloul et al. 2012). Proses pengendapan logam dalam lingkungan
pesisir dikendalikan oleh proses alam, seperti difusi oleh arus di pesisir dan proses
geokimia, biogenik, serta anorganik (Balachandran et al. 2006). Sebagian besar
logam yang terbentuk secara alami dalam air laut dipasok oleh sungai, proses
pelapukan batuan, dan sedimen dari darat. Gunung berapi juga mengeluarkan
sejumlah besar abu yang mengandung logam berat dan angin berperan dalam
menyebarkan awan abu ke lautan (Pinet 2009).
Logam berat sangat penting dalam pengendalian berbagai proses biologi
(fotosintesis dan metabolisme seluler). Ketika konsentrasi logam melebihi baku
mutu pada suatu daerah, maka daerah tersebut memiliki potensi risiko negatif
terhadap ekologi (lingkungan bentik dan organisme tingkat trofik melalui transfer
rantai makanan), sehingga diperlukan perhatian khusus. Konsentrasi logam berat
yang tinggi sangat beracun bagi kehidupan biota perairan (menyebabkan kematian).
Logam dari sumber antropogenik biasanya merupakan limbah produk sampingan
dari beberapa proses industri. Sumber utama trace element dapat berasal dari
sejumlah besar limbah perusahaan industri. Perusahaan tersebut, di antaranya
berupa industri besi dan baja, pembuatan mesin, galangan kapal, petrokimia,
metalurgi, pemintalan kapas, obat-obatan, dan bahan makanan (Liu et al. 2008).
Selain itu, limbah domestik dari pemukiman, pantai, dan daerah muara juga
menghasilkan limbah logam berat.
Kualitas Air
Kualitas air menggambarkan kondisi perairan dan menentukan proses yang
akan terjadi pada logam yang tersuspensi di sedimen. Parameter kualitas air yang
berpengaruh terhadap bentuk logam di perairan, yaitu salinitas, pH dan logam
terlarut. Hasil pengamatan menunjukkan nilai pH sebesar lebih kurang 8, salinitas
20-30 ppt, Cu terlarut
DI PERAIRAN PESISIR KABUPATEN TANGERANG
AKROM MUFLIH
DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBER DAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI
DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Sebaran Logam Berat
(Cd, Cu, Hg, Pb) pada Sedimen di Perairan Pesisir Kabupaten Tangerang adalah
benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal
atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain
telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir
skripsi ini.
Bogor, Juli 2014
Akrom Muflih
NIM C24100006
ABSTRAK
AKROM MUFLIH. Sebaran Logam Berat (Cd, Cu, Hg, Pb) pada Sedimen di
Perairan Pesisir Kabupaten Tangerang. Dibimbing oleh YUSLI WARDIATNO
dan SIGID HARIYADI.
Pencemaran perairan pesisir Kabupaten Tangerang disebabkan oleh
aktivitas industri, rumah tangga, dan pertanian. Parameter pencemaran yang
berbahaya, seperti logam kadmium (Cd), tembaga (Cu), raksa (Hg), dan timbal
(Pb). Konsentrasi logam berat di sedimen tersuspensi dalam air kemudian
mengendap dan terakumulasi dalam sedimen. Penelitian ini dilaksanakan pada
bulan April dan Agustus 2013 di pesisir Kabupaten Tangerang, Banten.
Pengambilan contoh ini berupa kualitas air dan sedimen. Metode pengukuran
logam berat dengan ICP dan AAS. Analisis konsentrasi logam berat dilakukan
secara deskriptif dan statistika, yaitu uji korelasi Spearman untuk menentukan
hubungan konsentrasi logam berat dengan ukuran partikel dan karbon organik total.
Sebaran logam berat di sedimen secara spasial berbeda-beda di setiap wilayah.
Nilai konsentrasi logam Hg secara keseluruhan telah melebihi baku mutu, sehingga
terjadi pencemaran logam Hg. Korelasi Spearman menunjukkan tidak ada
hubungan antara logam berat dengan ukuran partikel dan karbon organik total
(P>0.05).
Kata kunci: karbon organik total, logam Cd, Cu, Hg, Pb, sedimen, ukuran partikel
ABSTRACT
AKROM MUFLIH. Distribution of Heavy Metals (Cd, Cu, Hg, Pb) in Sediment
on Coastal Waters Tangerang. Supervised by YUSLI WARDIATNO and SIGID
HARIYADI.
Pollution of coastal waters caused by Tangerang Regency industrial,
domestic, and farmers. Dangerous pollution parameters such as metal cadmium
(Cd), copper (Cu), mercury (Hg) and lead (Pb). The concentration of heavy metals
in sediment suspended in the water will then settle and accumulate in sediment.
This study was conducted in April and August 2013 in the coastal area of Tangerang,
Banten. This sampling of water and sediment quality. Method of measurement of
heavy metals is ICP and AAS. Analysis of heavy metals is descriptive and
statistical. Spearman correlation test is to determine relationship between
concentration of heavy metals with grain size particle and total organic carbon.
Distribution of heavy metals in sediments varies spatially. The value of the metal
content of Hg as a whole has exceeded the quality standard that Hg pollution. The
Spearman correlation showed that their is no relationship between heavy metal
content with grain size particle (dominated by silt) and total organic carbon showed
(P> 0.05).
Keywords: Cd, Cu, Hg, Pb element, grain size particle, sediment, total organic
carbon.
SEBARAN LOGAM BERAT (Cd, Cu, Hg, dan Pb) PADA
SEDIMEN DI PERAIRAN PESISIR KABUPATEN
TANGERANG
AKROM MUFLIH
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan
pada
Departemen Manajemen Sumber Daya Perairan
DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBER DAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi
: Sebaran Logam Berat (Cd, Cu, Hg, Pb) pada Sedimen
di Perairan Pesisir Kabupaten Tangerang
Nama
: Akrom Muflih
NIM
: C24100006
Program studi : Manajemen Sumber Daya Perairan
Disetujui oleh
Dr Ir Yusli Wardiatno, M Sc
Pembimbing I
Dr Ir Sigid Hariyadi, M Sc
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir M Mukhlis Kamal, M Sc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur Penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2013 ini ialah
pencemaran logam berat, dengan judul Sebaran Logam berat (Cd, Cu, Hg, Pb) pada
Sedimen di Perairan Pesisir Kabupaten Tangerang.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak
yang telah membantu dalam penulisan dan penyusunan skripsi ini, terutama kepada:
1. IPB yang telah memberikan kesempatan untuk studi.
2. Bidik Misi yang telah memberikan beasiswa selama studi di IPB.
3. PT Kapuk Naga Indah yang telah mendanai penelitian ini dan bekerja sama
dengan LPPM IPB.
4. Badan Penelitian dan Pengembangan Kelautan dan Perikanan atas data
pendukung yang telah diberikan.
5. Dr Ir Yunizar Ernawati, M S selaku dosen pembimbing akademik.
6. Dr Ir Yusli Wardiatno, M Sc dan Dr Ir Sigid Hariyadi, M Sc selaku dosen
pembimbing skripsi.
7. Dr Majariana Krisanti, S Pi M Si selaku dosen penguji
8. Keluarga tercinta yang telah memberikan dukungan dan kasih sayangnya.
9. Tim Penelitian Tangerang atas kerja samanya.
10. Keluarga besar MSP angkatan 47 dan teman-teman semuanya.
11. Semua pihak yang membantu dalam proses penyusunan skripsi ini.
Demikian skripsi ini disusun, semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juli 2014
Akrom Muflih
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
METODE
Tahapan Penelitian
Analisis Contoh Sedimen
Analisis konsentrasi logam berat
Analisis ukuran partikel sedimen dan bahan organik
Analisis Data
Analisis pembanding
Analisis sebaran logam berat
Analisis keterkaitan
HASIL DAN PEMBAHASAN
Konsentrasi Logam Berat di Sedimen
Kualitas Air
Sebaran Logam Berat
Kadmium (Cd)
Tembaga (Cu)
Raksa (Hg)
Timbal (Pb)
Pola Arus terhadap Sebaran Logam
Fraksi Ukuran Sedimen dan Bahan Organik
Hubungan Komponen Sedimen dengan Konsentrasi Logam Berat
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
vi
vi
vi
1
2
3
3
3
4
4
4
5
5
5
5
6
7
9
10
11
11
14
16
17
19
21
21
21
25
31
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
Klasifikasi ukuran partikel (butir sedimen)
Koefisien korelasi dan kekuatan hubungan
Konsentrasi logam dalam sedimen
Nilai parameter yang berpengaruh terhadap penyebaran logam berat
5
6
8
9
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Skema perumusan masalah
Lokasi penelitian di perairan pesisir Kabupataen Tangerang.
Sebaran mendatar logam tembaga (Cu) di sedimen pada April 2013
Sebaran mendatar logam tembaga (Cu) di sedimen pada Agustus 2013
Sebaran mendatar logam raksa (Hg) di sedimen pada April 2013
Sebaran mendatar logam raksa (Hg) di sedimen pada Agustus 2013
Sebaran mendatar logam timbal (Pb) di sedimen pada April 2013
Sebaran mendatar logam timbal (Pb) di sedimen pada Agustus 2013
Pola arus permukaan di perairan pesisir Tangerang bulan April
Pola arus permukaan di perairan pesisir Tangerang bulan Agustus
Klasifikasi ukuran partikel berdasarkan skala Wentworth
Total karbon organik pada pengamatan April dan Agustus 2013
2
4
12
12
13
13
15
15
16
17
18
19
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
Metode pengukuran logam berat
Metode pengukuran C-organik dan tekstur sedimen
Pola sebaran arus Maret-Agustus (exclude: April dan Agustus)
Hasil uji korelasi Spearman
25
26
28
30
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kabupaten Tangerang merupakan salah satu wilayah di Indonesia yang
mengalami pembangunan sangat pesat. Pembangunan tersebut di antaranya berupa
industri, pemukiman, dan pertanian. Berdasarkan data BPS (2013), diketahui
jumlah industri besar dan sedang di Kabupaten Tangerang tahun 2012 berjumlah
119 perusahaan. Perkembangan tersebut diikuti dengan meningkatnya jumlah
limbah yang dihasilkan, baik berupa senyawa berbahaya dan beracun maupun yang
tidak beracun. Selain itu, sumber limbah juga dapat berupa kegiatan rumah tangga
dan pertanian. Limbah yang dihasilkan akan dilepaskan ke lingkungan melalui
udara, tanah, dan air, namun sebagian besar akan dibuang ke lingkungan perairan.
Hal ini karena perairan dianggap dapat memulihkan kondisinya dengan waktu yang
cukup cepat dengan adanya pembilasan, pencampuran, dan penyerapan oleh biota
perairan. Salah satu limbah yang bersifat beracun dan berbahaya adalah logam
berat.
Beberapa jenis logam berat biasanya digunakan dalam industri sebagai
bahan baku, pereaksi, katalis, dan larutan pencampur. Kegiatan industri yang
melibatkan penggunaan logam berat, antara lain adalah industri tekstil, pelapisaan
logam, cat atau tinta warna, percetakan, dan bahan agrokimia (Rochyatun et al.
2005). Selain itu, pertambangan minyak, emas, batu bara, pembangkit listrik,
pestisida, keramik, serta peleburan logam juga melibatkan logam berat dalam
proses produksi (Suhendrayatna 2001). Limbah kegiatan tersebut biasanya masuk
ke perairan melalui DAS yang bermuara ke pesisir Kabupaten Tangerang. Logam
berat bersifat sulit didegradasi, terakumulasi dalam organisme, dan sedimen.
Logam berat berupa Cd (kadmium), Pb (timbal), dan Hg (raksa) termasuk logam
non-esensial (tidak di butuhkan oleh biota), sedangkan Cu (tembaga) termasuk
logam esensial (sangat di butuhkan oleh biota dalam jumlah kelumit) (Sanusi 2006;
Eisler 2007). Logam tersebut bersifat racun bagi kehidupan biota perairan,
terutama apabila kadarnya dalam perairan melampaui baku mutu (Connell dan
Miller 1995; Arifin dan Diani 2009; Pinet 2009; Olubunmi dan Olanipekun 2010).
Sifat beracun dan berbahaya dari logam berat ditunjukkan oleh sifat fisik
dan kimianya. Sifat fisiknya yang tidak mudah terurai menyebabkan jenis polutan
tersebut akan terakumulasi dalam lingkungan perairan, sedangkan sifat kimianya
yang mudah berikatan dengan senyawa lain menyebabkan terjadinya proses
magnifikasi. Proses akumulasi dan magnifikasi paling banyak terjadi pada bagian
dasar suatu perairan. Limbah tersebut akan mengendap di sedimen yang berada di
dasar perairan dan dimanfaatkan oleh beberapa biota akuatik dari jenis benthos
(Arifin dan Diani 2009; Eisler 2007). Kondisi tersebut dapat mengubah fungsi
perairan menjadi tercemar.
Pencemaran lingkungan perairan akan mengakibatkan terganggunya
keseimbangan ekologi serta mengancam kesehatan manusia yang mengonsumsi
biota dari perairan tercemar. Konsentrasi logam dalam sedimen selalu lebih tinggi
dari konsentrasi logam dalam kolom air di atasnya (Sanusi 2006; Pinet 2009). Oleh
karena itu, identifikasi berbagai jenis logam yang berasal dari kawasan pesisir,
dapat dilakukan lebih cepat dengan menganalisis sedimen dibandingkan dengan
2
kuantifikasi konsentrasi logam yang terdapat dalam air (Forster dan Wittmann 1981
in Haerudin et al. 2005). Berdasarkan fakta tersebut perlu dilakukan penelitian
mengenai pencemaran logam berat yang terdapat di sedimen perairan pesisir
Kabupaten Tangerang untuk mengetahui status pencemaran logam berat di wilayah
tersebut.
Perumusan Masalah
Percemaran perairan di pesisir Kabupaten Tangerang disebabkan oleh
aktivitas industri (kimia, kertas, minyak bumi, batu bara, logam murni, barang
logam, pengerjaan logam), rumah tangga, dan pertanian. Pencemaran ini, baik
secara langsung maupun tidak langsung akan berdampak pada kondisi perairan dan
biota yang hidup di dalamnnya. Salah satu pencemaran yang berbahaya adalah
pencemaran logam berat, seperti kadmium (Cd), tembaga (Cu), raksa (Hg), dan
timbal (Pb). Konsentrasi logam berat tersebut akan semakin meningkat seiring
dengan meningkatnya beban masukan ke dalam kolom perairan. Demikian pula
konsentrasi logam berat di sedimen, logam berat yang tersuspensi dalam air akan
mengendap dan terakumulasi dalam sedimen, sehingga ukuran partikel dan bahan
organik secara langsung atau tidak langsung dapat memengaruhi konsentrasinya di
sedimen. Berdasarkan hal tersebut, maka pencemaran logam berat di perairan
pesisir Kabupaten Tangerang dapat dipetakan sebarannya dan dapat ditentukan
pengaruh ukuran partikel serta bahan organik terhadap konsentrasi logam berat
tersebut di sedimen (Gambar 1).
Aktivitas manusia berupa industri, pertanian, dan rumah tangga
Logam berat (Cd,
Cu, Hg, Pb)
terakumulasi di
sedimen
Kualitas air dan sebaran
konsentrasi logam
Hubungan konsentrasi
logam berat dengan tekstur
sedimen dan bahan organik
(-)
(+)
Status pencemaran perairan dan adanya hubungan antara konsentrasi
logam berat dengan tekstur sedimen dan bahan organik
Gambar 1 Skema perumusan masalah sebaran logam berat (Cd, Cu, Hg,
dan Pb) pada sedimen di perairan pesisir Kabupaten Tangerang
3
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah menentukan sebaran logam berat pada
sedimen serta menentukan hubungan konsentrasi logam berat yang terdapat di
sedimen dengan ukuran partikel dan bahan organik sedimen di wilayah pesisir
Kabupaten Tangerang.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberi informasi mengenai sebaran
konsentrasi logam berat (Cd, Cu, Hg, dan Pb) di sedimen. Informasi tersebut dapat
dimanfaatkan untuk pengelolaan wilayah pesisir Kabupaten Tangerang secara
berkelanjutan.
METODE
Pengambilan contoh dilaksanakan pada bulan April dan Agustus 2013.
Lokasi pengambilan contoh terletak di perairan pesisir Kabupaten Tangerang,
Provinsi Banten. Analisis contoh pertama terhadap konsentrasi logam berat, bahan
organik, dan fraksionisasi sedimen dilakukan di Laboratorium Tanah, Departemen
Pertanian RI, Bogor dan analisis contoh kedua di Laboratorium Produktivitas dan
Lingkungan Perairan (Proling), Departemen MSP IPB. Data-data pendukung
berupa kualitas air (salinitas dan pH) diukur secara in situ dan analisis parameter
logam terlarut secara ex situ di Laboratorium Proling IPB. Selain itu, data
pendukung berupa arus laut didapatkan dari Badan Penelitian dan Pengembangan
Kelautan dan Perikanan (Balitbang KP) di Jakarta.
Tahapan Penelitian
Penelitian ini terdiri atas beberapa tahapan, yaitu:
1 Penentuan lokasi penelitian
Lokasi pengambilan contoh ditentukan menggunakan GPS (Global Positioning
System). Lokasi pengambilan contoh terdiri atas 18 stasiun komposit dengan 52
sub-stasiun (Gambar 2). Penentuan stasiun berdasarkan keterwakilan wilayah
kajian sebaran logam berat di sedimen.
2 Prosedur pengambilan contoh sedimen
Pengambilan contoh sedimen dilakukan menggunakan van Veen grab. Hasil
contoh sedimen setiap lokasi dimasukkan ke dalam plastik flip kemudian
diberikan label. Pemindahan menggunakan sendok atau tangan sesuai
kebutuhan.
3 Penanganan dan analisis contoh sedimen
Contoh yang telah diambil pada 52 sub-stasiun dikompositkan secara
proporsional berdasarkan wilayahnya menjadi 18 contoh stasiun. Setelah itu,
contoh sedimen dibawa ke laboratorium untuk diuji konsentrasi logam berat,
bahan organik, dan teksturnya.
4
Gambar 2 Lokasi penelitian di perairan pesisir Kabupataen Tangerang
Analisis Contoh Sedimen
Analisis konsentrasi logam berat
Analisis logam berat dilakukan pada contoh sedimen. Analisis ini
menggunakan metode inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy
(ICP-OES) yang digunakan untuk analisis unsur-unsur kimia secara simultan.
Selain itu, analisis logam juga dilakukan dengan alat atomic absorption
spectofotometry (AAS) menggunakan prosedur analisis yang disesuaikan dengan
standar amerika (APHA 2012) (Lampiran 1).
Analisis ukuran partikel sedimen dan bahan organik
Analisis ukuran partikel menggunakan fraksionisasi dengan 10 fraksi
(Lampiran 2). Contoh sedimen dikeringkan terlebih dahulu (Sulaeman et al. 2005).
Setelah itu, contoh setiap ukuran saringan ditimbang dan dihitung persentase
bobotnya. Setelah itu, dihitung nilai mediannya dengan teknik interpolasi dan
diklasifikasikan berdasarkan skala Wentworth 1922 (Tabel 1). Bahan organik yang
dianalisis berupa total organic carbon (TOC) berdasarkan nilai Walkley & Black
(C) dalam satuan persen (Sulaeman et al. 2005) (Lampiran 2).
5
Tabel 1 Klasifikasi ukuran partikel (butir sedimen)
berdasarkan skala Wentworth (1922)
Nama
Batuan (boulder)
Batuan bulat (cobble)
Batu krikil (pebble)
Butiran (granule)
Pasir paling kasar (very coarse sand)
Pasir kasar (coarse sand)
Pasir sedang (medium sand)
Pasir halus (fine sand)
Pasir sangat
Lumpur
(silt)halus (very fine sand)
Liat (clay)
Ukuran (mm)
>256
64 – 256
4 – 64
2–4
1–2
0.5 – 1
0.25 – 0.5
0.125 – 0.25
0.0625––0.0625
0.125
0.0039
0.90
Hubungan mendekati sempurna
*untuk korelasi negatif (-) interpretasi adalah sama
Pengujian signifikansi berfungsi untuk menentukan makna dari hubungan
variabel x terhadap y, hipotesisnya sebagai berikut:
H0
: variabel x berhubungan secara signifikan dengan variabel y
H1
: variabel x tidak berhubungan secara signifikan dengan variabel y.
Dasar pengambilan keputusan, yaitu:
1. Jika nilai probabilitas (0.05 ≤ sig.), gagal tolak H0, artinya tidak ada
hubungan antara konsentrasi logam berat dengan tekstur sedimen dan bahan
organik.
2. Jika nilai probabilitas (0.05 ≥ sig.), tolak H0, artinya ada hubungan antara
konsentrasi logam berat dengan tekstur sedimen dan bahan organik.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Konsentrasi Logam Berat di Sedimen
Konsentrasi hasil pengukuran logam berat ada yang telah melampaui,
sebagian melampaui, dan tidak melampaui baku mutu (Tabel 3). Logam Hg
menunjukkan konsentrasi yang telah malampaui baku mutu dari semua referensi
baku mutu yang digunakan pada semua stasiun dan waktu pengamatan yang
berbeda (April dan Agustus). Logam Cu memiliki konsentrasi yang telah
7
melampaui baku mutu (NOAA, USEPA-ERL, dan CCME-TEL) di wilayah Dadap
dan Kronjo pada pengamatan bulan Agustus. Logam Pb dan Cd memiliki
konsentrasi yang tidak melampaui baku mutu. Baku mutu tersebut merupakan
konsentrasi yang dapat memberikan pengaruh negatif pada tingkat rendah (efek
biologis ringan) terhadap biota.
Kondisi dari konsentrasi ke empat jenis logam menunjukkan adanya indikasi
pencemaran logam Hg yang berasal dari berbagai industri. Selain itu, akumulasi
logam berat dapat disebabkan oleh tiga faktor, yaitu konsentrasi tinggi pada limbah
industri dan perkotaan, pengaruh arus laut di saluran pembuangan, serta fluks dari
air tanah (Kalloul et al. 2012). Proses pengendapan logam dalam lingkungan
pesisir dikendalikan oleh proses alam, seperti difusi oleh arus di pesisir dan proses
geokimia, biogenik, serta anorganik (Balachandran et al. 2006). Sebagian besar
logam yang terbentuk secara alami dalam air laut dipasok oleh sungai, proses
pelapukan batuan, dan sedimen dari darat. Gunung berapi juga mengeluarkan
sejumlah besar abu yang mengandung logam berat dan angin berperan dalam
menyebarkan awan abu ke lautan (Pinet 2009).
Logam berat sangat penting dalam pengendalian berbagai proses biologi
(fotosintesis dan metabolisme seluler). Ketika konsentrasi logam melebihi baku
mutu pada suatu daerah, maka daerah tersebut memiliki potensi risiko negatif
terhadap ekologi (lingkungan bentik dan organisme tingkat trofik melalui transfer
rantai makanan), sehingga diperlukan perhatian khusus. Konsentrasi logam berat
yang tinggi sangat beracun bagi kehidupan biota perairan (menyebabkan kematian).
Logam dari sumber antropogenik biasanya merupakan limbah produk sampingan
dari beberapa proses industri. Sumber utama trace element dapat berasal dari
sejumlah besar limbah perusahaan industri. Perusahaan tersebut, di antaranya
berupa industri besi dan baja, pembuatan mesin, galangan kapal, petrokimia,
metalurgi, pemintalan kapas, obat-obatan, dan bahan makanan (Liu et al. 2008).
Selain itu, limbah domestik dari pemukiman, pantai, dan daerah muara juga
menghasilkan limbah logam berat.
Kualitas Air
Kualitas air menggambarkan kondisi perairan dan menentukan proses yang
akan terjadi pada logam yang tersuspensi di sedimen. Parameter kualitas air yang
berpengaruh terhadap bentuk logam di perairan, yaitu salinitas, pH dan logam
terlarut. Hasil pengamatan menunjukkan nilai pH sebesar lebih kurang 8, salinitas
20-30 ppt, Cu terlarut