BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA - Análisis Kandungan Logam Berat Pada Beberapa Jenis Ikan yang Terdapat Di Sungai Batang Toru, Aek Pahu Tombak dan Aek Pahu Hutamosu Kab. Tapanuli Selatan.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Ekosistem Sungai
Sistem perairan menutupi 70% bagian dari permukaan bumi yang dibagi dalam dua
kategori utama, yaitu ekosistem air tawar dan ekosistem air laut. Dari kedua sistem
perairan tersebut air laut mempunyai bagian yang paling besar yaitu lebih dari 97%,
sisanya adalah air tawar yang sangat penting artinya bagi manusia untuk aktivitas
hidupnya (Barus, 2004).
Habitat air tawar menempati daerah yang relatif lebih kecil pada permukaan
bumi dibandingkan habitat air laut, tetapi bagi manusia kepentingan jauh lebih berarti
dibandingkan dengan luas daerahnya. Hal ini disebabkan karena: 1) habitat air tawar
merupakan sumber air yang paling praktis dan murah untuk kepentingan domestik
maupun industri. 2) ekosistem air tawar menawarkan sistem pembuangan yang
memadai dan paling murah (Odum, 1994).
Ekosistem perairan yang terdapat di daratan secara umum dibagi atas dua
kelompok yaitu perairan lentik (perairan tenang) misalnya danau dan perairan lotik
(perairan berarus deras) misalnya sungai. Sungai merupakan jaringan alur-alur pada
permukaan bumi yang terbentuk secara alamiah mulai dari bentuk kecil dibagian hulu
sungai sampai besar di bagian hilir. Air hujan di atas permukaan bumi dalam
perjalanannya sebagian kecil menguap dan sebagian besar mengalir dalam bentuk
alur-alur kecil, kemudian menjadi alur-alur sedang seterusnya mengumpul menjadi
satu alur besar atau utama, dengan demikian dapat dikatakan sungai berfungsi
menampung curah hujan dan mengalirkannya ke laut
(Loebis, 1993).
Sungai merupakan salah satu sumber daya alam yang keberadaannya sangat
dipengaruhi oleh berbagai aktivitas manusia disepanjang aliran sungai. Manfaatnya
Universitas Sumatera Utara
sebagai sumber air sangat penting dalam memenuhi kebutuhan masyarakat yaitu
sebagai sarana transportasi, mandi, mencuci dan sebagainya. Namun sungai dapat
menjadi sumber bencana apabila tidak dijaga baik dari segi manfaatnya maupun
pengamanannya yang dapat menurunkan daya gunanya jika pengaruh yang
ditumbuhkan dari berbagai aktivitas melebihi daya dukung sungai atau tercemarnya
air oleh zat-zat kimia yang akan mematikan kehidupan yang ada di sekitarnya dan
merusak lingkungan (Loebis, 1993).
Hampir setiap hari sungai diseluruh dunia menerima sejumlah besar aliran
sedimen baik secara alamiah, buangan industri, buangan limbah rumah tangga, aliran
air permukaan, daerah urban dan pertanian. Karena aliran tersebut, kebanyakan
sungai tidak dapat berubah normal kembali dari pencemaran karena arus air dapat
mempercepat degradasi limbah yang memerlukan oksigen selama sungai tersebut
tidak meluap karena banjir. Degradasi dan nondegradasi pada arus sungai yang
lambat tidak dapat menghilangkan polusi limbah oleh proses penjernihan alamiah
tersebut (Darmono, 2001).
2.2 Biologi Ikan
Ikan merupakan vertebrata akuatik dan bernafas dengan insang (beberapa
jenis ikan bernafas melalui alat tambahan berupa
modifikasi gelembung
renang/gelembung udara). Mempunyai otak yang terbagi menjadi regio-regio. Otak
itu di bungkus dalam kranium (tulang kepala) yang berupa kartilago (tulang rawan)
atau tulang menulang. Ada sepasang mata. Kecuali ikan-ikan siklomata, mulut ikan
itu di sokong oleh rahang. Telinga hanya terdiri dari telinga dalam, berupa saluransaluran semi sirkular, sebagai organ keseimbangan. Jantung berkembang baik.
Sirkulasinya menyangkut aliran seluruh darah dari jantung melalui insang lalu
keseluruh tubuh lain. Tipe ginjal adalah profonefros dan mesonefros (Brotowidjoyo,
1993).
Universitas Sumatera Utara
2.3 Ekologi Ikan
Ikan merupakan jasad multiseluler, sel-sel menyusun jaringan-jaringan dan
selanjutnya membentuk kelompok kerja yang kompleks dan dengan struktur spesifik
yang di kenal sebagai organ. Organ-organ tersebut memiliki spesifikasi dan
menjalankan fungsi-fungsi kehidupan seperti otak, otot, perut, hati, jantung dan
ginjal. Selain organ-organ yang serupa dengan hewan pada umumnya, beberapa
organ memiliki struktur yang berbeda dari hewan darat meskipun memiliki fungsi
yang sama misalnya insang yang berperan dalam pernafasan, dijumpai pula organ
spesifik yang tidak ada pada hewan yang hidup di darat yaitu gelembung renang
(Odum, 1994).
Ikan merupakan organisme yang mempunyai kemampuan bergerak sehingga
tidak tergantung pada arus yang kuat atau genangan air yang disebabkan oleh angin,
mereka dapat bergerak di dalam air menurut kemauannya sendiri (Nybakken, 1994).
Perbedaan habitat menyebabkan perkembangan organ-organ ikan disesuaikan dengan
konsidi lingkungan. Sebagai hewan yang hidup di air, baik itu yang hidup di perairan
tawar maupun diperairan laut menyebabkan ikan harus dapat mengetahui kekuatan
maupun arah arus, karena ikan dilengkapi dengan organ yang di kenal sebagai linea
lateralis. Organ ini tidak ditemukan pada organisme teresterial. Contoh lain
perbedaan konsentrasi antara medium tempat hidup dan konsentrasi cairan tubuh
memaksa ikan melakukan osmoregulasi untuk mempertahankan konsentrasi cairan
tubuh nya akibat difusi dan osmosis. Bila hal itu tidak dilakukan maka ikan laut dapat
menjadi ikan kering yang asin, sedangkan ikan air tawar dapat mengalami kematian
akibat kelebihan air (Fujaya, 2002).
Penyebaran ikan di perairan sangat ditentukan oleh faktor-faktor lingkungan
yang dapat digolongkan menjadi empat macam, yaitu: faktor biotik, faktor abiotik,
faktor teknologi, dan kegiatan manusia. Faktor biotik yaitu faktor alam yang hidup
atau jasad hidup, baik tumbuh-tumbuhan maupun hewan dan faktor abiotik yang
mencakup faktor fisik dan kimia yaitu cahaya, suhu, arus, garam-garam mineral,
angin, pH, oksigen terlarut, salinitas dan BOD. Sedangkan faktor teknologi dan
Universitas Sumatera Utara
kegiatan manusia berupa hasil teknologi dan kegiatan-kegiatan lain baik yang
sifatnya memperburuk lingkungan seperti pabrik yang membuang limbahnya ke
perairan maupun yang memperbaiki lingkungan seperti pelestarian daerah pesisir
(Rifai et al., 1984 ).
2.4 Pencemaran Logam Berat Dalam Perairan dan Bahaya Bagi Manusia
Di Indonesia, pencemaran logam berat cenderung meningkat sejalan dengan
meningkatnya proses industrialisasi. Pencemaran logam berat dalam lingkungan bisa
menimbulkan bahaya bagi kesehatan, baik pada manusia, tanaman maupun
lingkungan. Terdapat 80 jenis logam berat dari 109 unsur kimia di muka bumi ini.
Menurut Widowati et al., (2008), Logam berat dibagi ke dalam dua jenis yaitu:
a. Logam berat esensial; yakni logam dalam jumlah tertentu yang sangat di
butuhkan organisme. Dalam jumlah yang berlebihan, logam tersebut bisa
menimbulkan efek toksik. Contohnya adalah Zn, Cu, Fe, Co, Mn dan lain
sebagainya.
b. Logam berat tidak esensial; yakni logam yang keberadaannya dalam tubuh belum
diketahui manfaatnya, bahkan bersifat toksik, seperti Hg, Cd, Pb, Cr dan lain-lain.
Berkembangnya IPTEK memacu terjadinya pencemaran lingkungan baik
pencemaran air, tanah dan udara. Pencemaran air yang diakibatkan oleh dampak
perkembangan industri harus dapat dikendalikan, karena bila tidak dilakukan sejak
dini akan menimbulkan permasalahan yang serius bagi kelangsungan hidup manusia
maupun alam sekitarnya. Salah satu hal yang perlu dilakukan dalam pengendalian
dan pemantauan dampak lingkungan adalah melakukan analisis unsur-unsur dalam
ikan air tawar, terutama Pb, Cu, dan Cd. Pencemaran logam-logam tersebut dapat
mempengaruhi dan menyebabkan penyakit pada konsumen, karena di dalam tubuh
unsur yang berlebihan akan mengalami detoksifikasi sehingga membahayakan
manusia (Handayani, 2009).
Universitas Sumatera Utara
Logam berat yang terkandung pada air sungai pada akhirnya akan ditemukan
dalam tubuh ikan dan udang. Bila ikan tersebut dimakan manusia maka logam berat
akan terakumulasi dalam jaringan tubuh manusia sehingga berbahaya bagi kesehatan
karena menyebabkan anemia, kerusakan sistem saraf, ginjal, terganggunya sistem
reproduksi, turunnya IQ dan berpengaruh terhadap penyerapan zat oleh tulang untuk
pertumbuhan serta dapat merangsang kelahiran bayi prematur (Supriatno & Lelifajri,
2009). Mengingat tingginya minat masyarakat untuk mengkonsumsi ikan yang
terdapat di sungai Batang Toru dan bahaya logam berat terhadap kesehatan maka
penelitian ini perlu dilakukan. Dengan diketahui kadar logam berat pada beberapa
jenis ikan di Sungai Batang Toru, Aek Pahu Tombak dan Aek Pahu Hutamosu dapat
ditentukan keamanannya untuk dikonsumsi (foodsafety).
2.4.1 Timbal (Pb)
Timbal (Pb) pada awalnya adalah logam berat yang secara alami terdapat di dalam
kerak bumi. Namun, timbal juga bisa berasal dari kegiatan manusia bahkan mampu
mencapai jumlah 300 kali lebih banyak dibandingkan Pb alami. Timbal logam yang
bersifat toksik terhadap manusia, yang bisa berasal dari tindakan mengkonsumsi
makanan, minuman atau inhalasi dari udara, debu yang tercemar, kontak lewat kulit,
kontak lewat mata dan lewat parenteral. Logam Pb tidak dibutuhkan oleh tubuh
manusia sehingga bila makanan dan minuman tercemar Pb dikonsumsi, maka tubuh
akan mengeluarkannya. Orang dewasa mengabsorpsi Pb sebesar 5-15%dari
keseluruhan Pb yang dicerna, sedangkan anak-anak mengabsorpsi Pb lebih besar,
yaitu 41,5% (Widowati et al., 2008).
Timbal masuk ke ikan melalui insang, karena insang sangat peka terhadap
pengaruh toksisitas logam. Timbal sangat reaktif terhadap ligan sulfur dan nitrogen,
sehingga ikatan ligan sulfur dan nitrogen sangat penting bagi fungsi normal
metaloenzim dan metabolisme terhadap sel. Enzim yang sangat berperan dalam
insang ialah enzim karbonik anhidrase dan transpor ATPase. Karbonik anhidrase
adalah enzim yang mengandung Zn dan berfungsi menghidrolisis CO2 menjadi asam
karbonat. Apabila ikatan Zn diganti dengan Pb maka fungsi enzim karbonik
Universitas Sumatera Utara
anhidrase tersebut akan menurun. Pb dapat menyebabkan kerusakan lamella insang
yang sejalan dengan semakin tingginya konsentrasi Pb. Kerusakan epitel insang
terjadi akibat pengikatan lendir terhadap sejumlah Pb yang melewati lamella dan
dengan komposisi yang lebih besar mampu menghalangi proses pertukaran gas-gas
dan ion pada lamella dalam sistem respirasi dan dapat mengakibatkan sistem
respirasi ikan terhambat dan pada akhirnya dapat menyebabkan kematian
(Rachmawati, 1996).
2.4.2 Kadmium (Cd)
Cadmium (Cd) adalah logam yang ditemukan alami dalam kerak bumi. Cadmium
murni berupa logam lunak berwarna putih perak. Jenis logam tersebut belum pernah
ditemukan sebagai logam murni di alam, umumnya terikat dengan unsur lain seperti
oksigen, klorin, atau sulfur. Cadmium termasuk logam berat dengan toksisitas tinggi
dan merupakan kontaminan yang paling diwaspadai (Supriatno & Lelifajri, 2009).
Sumber pencemaran dan paparan Cd berasal dari polusi udara, keramik berglazur,
rokok, air sumur, makanan yan tumbuh di daerah pertanian, yang tercemar Cd,
fungisida, pupuk serta cat. Paparan dan toksisitas Cd berasal dari rokok, tembakau,
pipa rokok, yang mengandung Cd, perokok pasif, plastik berlapis Cd, serta air minum
(Widowati et al., 2008).
Toksisistas kronis Cd bisa merusak sistem fisiologi tubuh antara lain sistem
urinaria (ren), sistem respirasi (paru-paru), sistem sirkulasi (darah) dan jantung,
kerusakan sistem reproduksi, sistem saraf, bahkan dapat mengakibatkan kerapuhan
tulang, berkurangnya reabsoprsi Ca dan terjadi peningkatan ekskresi Ca yang
berpengaruh terhadap tulang. Peningkatan ekskresi Ca tersebut diantaranya
menyebabkan osteoporosis dan osteamalsia, diskolorasi gigi menjadi kuning, rhinitis,
ulserasi septum nasal, anosmia, protenuria, azotemia, terjadinya kanker paru-paru dan
prostat (Rachmawati, 1996).
Universitas Sumatera Utara
2.4.3 Tembaga (Cu)
Tembaga (Cu) bisa masuk ke lingkungan melalui jalur alamiah dan non alamiah.
Pada jalur alamiah, logam mengalami siklus perputaran dari kerak bumi kelapisan
tanah, mahkluk hidup, kedalam kolom air, mengendap dan akhirnya kembali lagi
kedalam kerak bumi. Namun, kandungan alamiah logam berubah-ubah tergantung
pada kadar pencemaran yang dihasilkan oleh manusia maupun karena erosi alami.
Pencemaran akibat aktivitas manusia dan lebih banyak berpengaruh dibandingkan
pencemaran secara alam. Unsur Cu bersumber dari peristiwa pengikisan atau erosi
batuan mineral, debu-debu, dan partikulat Cu dalam lapisan udara dan dibawa turun
oleh air hujan. Proses alami memasok Cu sebesar 325.000 ton/tahun kedalam badan
perairan laut. Jalur non alamiah dalam unsur Cu masuk kedalam tatanan lingkungan
akibat aktivitas manusia, antara lain berasal dari buangan industri yang menggunakan
bahan baku Cu, industri galangan kapal, industri pengolahan kayu, serta limbah
rumah tangga (Rachmawati, 1996).
Menurut Amriani (2011), perairan yang sudah tercemar oleh logam berat akan
diikuti oleh tercemarnya organisme di perairan tersebut, sehingga di perairan itu akan
terjadi akumulasi logam berat dalam jaringan tubuh organisme yang semakin lama
akan semakin tinggi kandungannya. Logam Cu merupakan salah satu logam berat
esensial untuk kehidupan mahkluk hidup sebagai elemen mikro. Logam ini
dibutuhkan sebagai unsur yang berperan dalam pembentukan enzim oksidatif dan
pembentukan
kompleks
Cu-protein
yang
dibutuhkan
untuk
pembentukan
hemoglobin, kolagen, pembuluh darah, myelin (Darmono, 1995). Cu akan dieliminasi
dari tubuh melalui empedu, urin dan melalui usus. Hanya sebagian kecil yang di
ekskresikan melalui kerigat dan susu. Hasil penelitian pada babi menunjukkan bahwa
eliminasi terjadi sekitar 40% melalui empedu. Empedu merupakan jalur ekskresi Cu
dan memegang peranan penting dalam mengatur homeostasis. Sebagian besar Cu
disimpan di dalam hati dan tulang sumsum sehingga Cu dapat berikatan membentuk
metalotionin (Widowati et al., 2008). Menurut Panjaitan (2009), bahwa Logam Cu
dapat terakumulasi dalam jaringan tubuh, maka apabila konsentrasinya cukup besar
logam ini akan meracuni manusia tersebut. Pengaruh racun yang ditimbulkan dapat
Universitas Sumatera Utara
berupa muntah-muntah, rasa terbakar di daerah eksofagus dan lambung, kolik, diare,
yang kemudian disusul dengan hipotensi, nekrosi hati dan koma.
2.4.4 Merkuri (Hg)
Merkuri (Hg) atau air raksa adalah logam yang ada secara alami, merupakan satusatunya logam yang pada suhu kamar berwujud cair. Logam murninya berwarna
keperakan/putih keabuan-abuan, cairan tak berbau, dan mengkilap. Bila dipanaskan
sampai suhu 3570C, Hg akan menguap. Walaupun Hg hanya terdapat dalam
konsentrasi 0,08 mg/kg kerak bumi, logam ini banyak tertimbun di daerah
penambangan. Hg lebih banyak digunakan dalam bentuk logam murni dan organik
dari pada bentuk anorganik. Logam Hg dapat berada pada berbagai senyawa. Bila
bergabung dengan klor, belerang atau oksigen, Hg akan membentuk garam yang
biasanya berwujud padatan putih (Agustina, 2002).
Keberadaan merkuri dalam perairan dapat berasal dari sumber alamiah masuk
kedalam badan perairan, bisa berupa pengikisan dari batu mineral yang terdapat
disekitar perairan. Partikel merkuri yang terdapat dalam udara yang terbawa oleh air
hujan juga dapat menjadi sumber merkuri di perairan. Sedangkan merkuri yang
berasal dari aktivitas manusia dapat berupa buangan sisa industri maupun buangan
rumah tangga (Darmono, 1995).
Pemanfaatan logam merkuri pada saat ini sudah hampir mencakup seluruh
aspek kehidupan manusia dan lingkungan. Selama kurun waktu beberapa tahun,
merkuri telah banyak digunakan dalam bidang kedokteran, pertanian dan industri.
Dalam bidang kedokteran gigi misalnya merkuri digunakan sebagai campuran untuk
bahan penambal gigi, sebagai bahan untuk cairan termometer. Dalam bidang
pertanian, merkuri digunakan untuk membunuh jamur sehingga baik digunakan untuk
pengawet produk hasil pertanian. Merkuri organik juga digunakan untuk pembasmi
hama pada tanaman seperti buah apel dan juga digunakan sebagai pembasmi hama
padi (Bramono, 2009).
Universitas Sumatera Utara
Menurut Buku Pedoman Mutu Lingkungan, kadar merkuri yang terdapat pada
makanan kita yang tanpa disadari adalah: maksimum 0,001 ppm baik dikonsumsi
langsung maupun tanpa diolah dulu. Kadar merkuri yang aman dalam darah
maksimal 0,04 ppm (part per millions). Kandungan merkuri 0,1-1 ppm dalam
jaringan sudah dapat menyebabkan munculnya gangguan fungsi tubuh (Renova,
2010).
2.4.5 Seng (Zn)
Zn adalah komponen alam yang terdapat di kerak bumi. Zn adalah logam yang
memiliki karakteristik cukup tinggi, berwarna putih-kebiruan, pudar bila terkena uap
udara, dan terbakar bila terkena udara dengan api hijau terang. Zn merupakan bagian
tak terpisahkan dari lingkungan. Zn terdapat pada batuan, tanah, udara, air dan
biosfer. Tanaman, hewan dan manusia juga mengandung Zn (Widowati et al., 2008).
Banyak aktivitas manusia yang mengakibatkan konsentrasi Zn dalam alam
meningkat, seperti industri biji besi dan logam serta industri lain, karena logam Zn
dimanfaatkan dalam produksi cat, bahan keramik, gelas, lampu dan pestisida. Limbah
industri yang mengandung logam Zn dibuang ke perairan dalam jumlah banyak,
maka akan mencemari perairan tersebut. Bahkan secara biologis logam Zn berasal
dari ekskresi manusia dan binatang (Syahminan, 1996).
Menurut Widowati et al., (2008), gejala defisiensi Zn berupa terhambatnya
pertumbuhan, rambut rontok, diare, kelambatan kematangan seksual, impoten, lesi
mata, lesi kulit dan kehilangan nafsu makan serta ganguan perkembangan mental
pada anak, kehilangan berat badan, proses penyembuhan luka yang membutuhkan
waktu lama, ganguan saraf perasa, kelelahan mental, menurunnya daya imunitas
tubuh, meningkatnya infeksi, ganguan kehamilan, ganguan sistem saraf dan masalah
kulit.
Universitas Sumatera Utara
2.5 Faktor Fisik Kimia pada Air
Faktor fisik dan kimia yang mempengaruhi kehidupan ikan pada suatu perairan
diantaranya:
a. Suhu
Suhu merupakan faktor lingkungan yang utama pada perairan karena merupakan
faktor pembatas terhadap pertumbuhan dan penyebaran hewan, termasuk dari jenis
ikan (Michael, 1994). Selanjutnya Rifai et al., (1983) dan Asdak (1995) menjelaskan
bahwa secara umum kenaikan suhu perairan akan mengakibatkan kenaikan aktifitas
fisiologis organisma ikan. Disamping itu perubahan suhu perairan sekitarnya
merupakan faktor pemberi tanda secara alamiah yang menentukan mulainya proses
pemijahan, ruaya dan pertumbuhan bibit ikan.
Menurut Van hoffs, kenaikan temperatur sekitar 100C akan meningkatkan
aktifitas fisiologis organisme sebesar 2 – 3 kali lipat. Akibat meningkat laju respirasi
akan mengakibatkan konsentrasi oksigen meningkat dengan menaiknya temperatur
akan mengakibatkan kelarutan oksigen menjadi berkurang (Barus, 2004). Organisme
aquatik seringkali mempunyai toleransi yang sempit terhadap perubahan temperatur
(Odum, 1994). Kenaikan suhu yang relatif tinggi ditandai dengan munculnya ikanikan dan hewan lainnya ke permukaan untuk mencari oksigen (Fardiaz, 1992).
b. Turbidity/ Kekeruhan
Turbidity atau kekeruhan digunakan untuk menyatakan derajat kegelapan di dalam
air yang disebabkan bahan organik dan anorganik yang tersuspensi dan terlarut
(misalnya lumpur dan pasir halus), maupun bahan anorganik dan organik yang
berupa plankton dan mikroorganisme. Kekeruhan menggambarkan sifat optik air
yang ditentukan berdasarkan banyaknya cahaya yang diserap yang dipancarkan oleh
bahan-bahn yang terdapat dalam air.
Kekeruhan erat sekali hubungannya dengan kadar zat tersuspensi karena
kekeruhan pada air memang disebabkan adanya zat-zat tersuspensi yang ada dalam
air tersebut. Zat tersuspensi yang ada dalam air terdiri dari berbagai macam zat,
Universitas Sumatera Utara
misalnya pasir halus, liat dan lumpur alami yang merupakan bahan-bahan anorganik
atau dapat pula berupa bahan-bahan organik yang melayang-layang dalam air.
Bahan-bahan organik yang merupakan zat tersuspensi terdiri dari berbagai jenis
senyawa seperti selulosa, lemak, protein yang melayang-layang dalam air atau dapat
juga berupa mikroorganisme seperti bakteri, algae, dan sebagainya. Bahan-bahan
organik ini selain berasal dari sumber-sumber alamiah juga berasal dari buangan
kegiatan manusia seperti kegiatan industri, pertanian, pertambangan atau kegiatan
rumah tangga. Kekeruhan memang disebabkan karena adanya zat tersuspensi dalam
air, namun karena zat-zat tersuspensi yang ada dalam air terdiri dari berbagai macam
zat yang bentuk dan berat jenisnya berbeda-beda maka kekeruhan tidak selalu
sebanding dengan kadar zat tersuspensi.
c. Derajat Keasaman (pH)
Derajat keasaman merupakan ukuran konsentrasi ion hidrogen yang menunjukkan
suasana asam atau basah perairan. Air dikatakan basah apabila pH >7 dan dikatakan
asam apabila pH
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Ekosistem Sungai
Sistem perairan menutupi 70% bagian dari permukaan bumi yang dibagi dalam dua
kategori utama, yaitu ekosistem air tawar dan ekosistem air laut. Dari kedua sistem
perairan tersebut air laut mempunyai bagian yang paling besar yaitu lebih dari 97%,
sisanya adalah air tawar yang sangat penting artinya bagi manusia untuk aktivitas
hidupnya (Barus, 2004).
Habitat air tawar menempati daerah yang relatif lebih kecil pada permukaan
bumi dibandingkan habitat air laut, tetapi bagi manusia kepentingan jauh lebih berarti
dibandingkan dengan luas daerahnya. Hal ini disebabkan karena: 1) habitat air tawar
merupakan sumber air yang paling praktis dan murah untuk kepentingan domestik
maupun industri. 2) ekosistem air tawar menawarkan sistem pembuangan yang
memadai dan paling murah (Odum, 1994).
Ekosistem perairan yang terdapat di daratan secara umum dibagi atas dua
kelompok yaitu perairan lentik (perairan tenang) misalnya danau dan perairan lotik
(perairan berarus deras) misalnya sungai. Sungai merupakan jaringan alur-alur pada
permukaan bumi yang terbentuk secara alamiah mulai dari bentuk kecil dibagian hulu
sungai sampai besar di bagian hilir. Air hujan di atas permukaan bumi dalam
perjalanannya sebagian kecil menguap dan sebagian besar mengalir dalam bentuk
alur-alur kecil, kemudian menjadi alur-alur sedang seterusnya mengumpul menjadi
satu alur besar atau utama, dengan demikian dapat dikatakan sungai berfungsi
menampung curah hujan dan mengalirkannya ke laut
(Loebis, 1993).
Sungai merupakan salah satu sumber daya alam yang keberadaannya sangat
dipengaruhi oleh berbagai aktivitas manusia disepanjang aliran sungai. Manfaatnya
Universitas Sumatera Utara
sebagai sumber air sangat penting dalam memenuhi kebutuhan masyarakat yaitu
sebagai sarana transportasi, mandi, mencuci dan sebagainya. Namun sungai dapat
menjadi sumber bencana apabila tidak dijaga baik dari segi manfaatnya maupun
pengamanannya yang dapat menurunkan daya gunanya jika pengaruh yang
ditumbuhkan dari berbagai aktivitas melebihi daya dukung sungai atau tercemarnya
air oleh zat-zat kimia yang akan mematikan kehidupan yang ada di sekitarnya dan
merusak lingkungan (Loebis, 1993).
Hampir setiap hari sungai diseluruh dunia menerima sejumlah besar aliran
sedimen baik secara alamiah, buangan industri, buangan limbah rumah tangga, aliran
air permukaan, daerah urban dan pertanian. Karena aliran tersebut, kebanyakan
sungai tidak dapat berubah normal kembali dari pencemaran karena arus air dapat
mempercepat degradasi limbah yang memerlukan oksigen selama sungai tersebut
tidak meluap karena banjir. Degradasi dan nondegradasi pada arus sungai yang
lambat tidak dapat menghilangkan polusi limbah oleh proses penjernihan alamiah
tersebut (Darmono, 2001).
2.2 Biologi Ikan
Ikan merupakan vertebrata akuatik dan bernafas dengan insang (beberapa
jenis ikan bernafas melalui alat tambahan berupa
modifikasi gelembung
renang/gelembung udara). Mempunyai otak yang terbagi menjadi regio-regio. Otak
itu di bungkus dalam kranium (tulang kepala) yang berupa kartilago (tulang rawan)
atau tulang menulang. Ada sepasang mata. Kecuali ikan-ikan siklomata, mulut ikan
itu di sokong oleh rahang. Telinga hanya terdiri dari telinga dalam, berupa saluransaluran semi sirkular, sebagai organ keseimbangan. Jantung berkembang baik.
Sirkulasinya menyangkut aliran seluruh darah dari jantung melalui insang lalu
keseluruh tubuh lain. Tipe ginjal adalah profonefros dan mesonefros (Brotowidjoyo,
1993).
Universitas Sumatera Utara
2.3 Ekologi Ikan
Ikan merupakan jasad multiseluler, sel-sel menyusun jaringan-jaringan dan
selanjutnya membentuk kelompok kerja yang kompleks dan dengan struktur spesifik
yang di kenal sebagai organ. Organ-organ tersebut memiliki spesifikasi dan
menjalankan fungsi-fungsi kehidupan seperti otak, otot, perut, hati, jantung dan
ginjal. Selain organ-organ yang serupa dengan hewan pada umumnya, beberapa
organ memiliki struktur yang berbeda dari hewan darat meskipun memiliki fungsi
yang sama misalnya insang yang berperan dalam pernafasan, dijumpai pula organ
spesifik yang tidak ada pada hewan yang hidup di darat yaitu gelembung renang
(Odum, 1994).
Ikan merupakan organisme yang mempunyai kemampuan bergerak sehingga
tidak tergantung pada arus yang kuat atau genangan air yang disebabkan oleh angin,
mereka dapat bergerak di dalam air menurut kemauannya sendiri (Nybakken, 1994).
Perbedaan habitat menyebabkan perkembangan organ-organ ikan disesuaikan dengan
konsidi lingkungan. Sebagai hewan yang hidup di air, baik itu yang hidup di perairan
tawar maupun diperairan laut menyebabkan ikan harus dapat mengetahui kekuatan
maupun arah arus, karena ikan dilengkapi dengan organ yang di kenal sebagai linea
lateralis. Organ ini tidak ditemukan pada organisme teresterial. Contoh lain
perbedaan konsentrasi antara medium tempat hidup dan konsentrasi cairan tubuh
memaksa ikan melakukan osmoregulasi untuk mempertahankan konsentrasi cairan
tubuh nya akibat difusi dan osmosis. Bila hal itu tidak dilakukan maka ikan laut dapat
menjadi ikan kering yang asin, sedangkan ikan air tawar dapat mengalami kematian
akibat kelebihan air (Fujaya, 2002).
Penyebaran ikan di perairan sangat ditentukan oleh faktor-faktor lingkungan
yang dapat digolongkan menjadi empat macam, yaitu: faktor biotik, faktor abiotik,
faktor teknologi, dan kegiatan manusia. Faktor biotik yaitu faktor alam yang hidup
atau jasad hidup, baik tumbuh-tumbuhan maupun hewan dan faktor abiotik yang
mencakup faktor fisik dan kimia yaitu cahaya, suhu, arus, garam-garam mineral,
angin, pH, oksigen terlarut, salinitas dan BOD. Sedangkan faktor teknologi dan
Universitas Sumatera Utara
kegiatan manusia berupa hasil teknologi dan kegiatan-kegiatan lain baik yang
sifatnya memperburuk lingkungan seperti pabrik yang membuang limbahnya ke
perairan maupun yang memperbaiki lingkungan seperti pelestarian daerah pesisir
(Rifai et al., 1984 ).
2.4 Pencemaran Logam Berat Dalam Perairan dan Bahaya Bagi Manusia
Di Indonesia, pencemaran logam berat cenderung meningkat sejalan dengan
meningkatnya proses industrialisasi. Pencemaran logam berat dalam lingkungan bisa
menimbulkan bahaya bagi kesehatan, baik pada manusia, tanaman maupun
lingkungan. Terdapat 80 jenis logam berat dari 109 unsur kimia di muka bumi ini.
Menurut Widowati et al., (2008), Logam berat dibagi ke dalam dua jenis yaitu:
a. Logam berat esensial; yakni logam dalam jumlah tertentu yang sangat di
butuhkan organisme. Dalam jumlah yang berlebihan, logam tersebut bisa
menimbulkan efek toksik. Contohnya adalah Zn, Cu, Fe, Co, Mn dan lain
sebagainya.
b. Logam berat tidak esensial; yakni logam yang keberadaannya dalam tubuh belum
diketahui manfaatnya, bahkan bersifat toksik, seperti Hg, Cd, Pb, Cr dan lain-lain.
Berkembangnya IPTEK memacu terjadinya pencemaran lingkungan baik
pencemaran air, tanah dan udara. Pencemaran air yang diakibatkan oleh dampak
perkembangan industri harus dapat dikendalikan, karena bila tidak dilakukan sejak
dini akan menimbulkan permasalahan yang serius bagi kelangsungan hidup manusia
maupun alam sekitarnya. Salah satu hal yang perlu dilakukan dalam pengendalian
dan pemantauan dampak lingkungan adalah melakukan analisis unsur-unsur dalam
ikan air tawar, terutama Pb, Cu, dan Cd. Pencemaran logam-logam tersebut dapat
mempengaruhi dan menyebabkan penyakit pada konsumen, karena di dalam tubuh
unsur yang berlebihan akan mengalami detoksifikasi sehingga membahayakan
manusia (Handayani, 2009).
Universitas Sumatera Utara
Logam berat yang terkandung pada air sungai pada akhirnya akan ditemukan
dalam tubuh ikan dan udang. Bila ikan tersebut dimakan manusia maka logam berat
akan terakumulasi dalam jaringan tubuh manusia sehingga berbahaya bagi kesehatan
karena menyebabkan anemia, kerusakan sistem saraf, ginjal, terganggunya sistem
reproduksi, turunnya IQ dan berpengaruh terhadap penyerapan zat oleh tulang untuk
pertumbuhan serta dapat merangsang kelahiran bayi prematur (Supriatno & Lelifajri,
2009). Mengingat tingginya minat masyarakat untuk mengkonsumsi ikan yang
terdapat di sungai Batang Toru dan bahaya logam berat terhadap kesehatan maka
penelitian ini perlu dilakukan. Dengan diketahui kadar logam berat pada beberapa
jenis ikan di Sungai Batang Toru, Aek Pahu Tombak dan Aek Pahu Hutamosu dapat
ditentukan keamanannya untuk dikonsumsi (foodsafety).
2.4.1 Timbal (Pb)
Timbal (Pb) pada awalnya adalah logam berat yang secara alami terdapat di dalam
kerak bumi. Namun, timbal juga bisa berasal dari kegiatan manusia bahkan mampu
mencapai jumlah 300 kali lebih banyak dibandingkan Pb alami. Timbal logam yang
bersifat toksik terhadap manusia, yang bisa berasal dari tindakan mengkonsumsi
makanan, minuman atau inhalasi dari udara, debu yang tercemar, kontak lewat kulit,
kontak lewat mata dan lewat parenteral. Logam Pb tidak dibutuhkan oleh tubuh
manusia sehingga bila makanan dan minuman tercemar Pb dikonsumsi, maka tubuh
akan mengeluarkannya. Orang dewasa mengabsorpsi Pb sebesar 5-15%dari
keseluruhan Pb yang dicerna, sedangkan anak-anak mengabsorpsi Pb lebih besar,
yaitu 41,5% (Widowati et al., 2008).
Timbal masuk ke ikan melalui insang, karena insang sangat peka terhadap
pengaruh toksisitas logam. Timbal sangat reaktif terhadap ligan sulfur dan nitrogen,
sehingga ikatan ligan sulfur dan nitrogen sangat penting bagi fungsi normal
metaloenzim dan metabolisme terhadap sel. Enzim yang sangat berperan dalam
insang ialah enzim karbonik anhidrase dan transpor ATPase. Karbonik anhidrase
adalah enzim yang mengandung Zn dan berfungsi menghidrolisis CO2 menjadi asam
karbonat. Apabila ikatan Zn diganti dengan Pb maka fungsi enzim karbonik
Universitas Sumatera Utara
anhidrase tersebut akan menurun. Pb dapat menyebabkan kerusakan lamella insang
yang sejalan dengan semakin tingginya konsentrasi Pb. Kerusakan epitel insang
terjadi akibat pengikatan lendir terhadap sejumlah Pb yang melewati lamella dan
dengan komposisi yang lebih besar mampu menghalangi proses pertukaran gas-gas
dan ion pada lamella dalam sistem respirasi dan dapat mengakibatkan sistem
respirasi ikan terhambat dan pada akhirnya dapat menyebabkan kematian
(Rachmawati, 1996).
2.4.2 Kadmium (Cd)
Cadmium (Cd) adalah logam yang ditemukan alami dalam kerak bumi. Cadmium
murni berupa logam lunak berwarna putih perak. Jenis logam tersebut belum pernah
ditemukan sebagai logam murni di alam, umumnya terikat dengan unsur lain seperti
oksigen, klorin, atau sulfur. Cadmium termasuk logam berat dengan toksisitas tinggi
dan merupakan kontaminan yang paling diwaspadai (Supriatno & Lelifajri, 2009).
Sumber pencemaran dan paparan Cd berasal dari polusi udara, keramik berglazur,
rokok, air sumur, makanan yan tumbuh di daerah pertanian, yang tercemar Cd,
fungisida, pupuk serta cat. Paparan dan toksisitas Cd berasal dari rokok, tembakau,
pipa rokok, yang mengandung Cd, perokok pasif, plastik berlapis Cd, serta air minum
(Widowati et al., 2008).
Toksisistas kronis Cd bisa merusak sistem fisiologi tubuh antara lain sistem
urinaria (ren), sistem respirasi (paru-paru), sistem sirkulasi (darah) dan jantung,
kerusakan sistem reproduksi, sistem saraf, bahkan dapat mengakibatkan kerapuhan
tulang, berkurangnya reabsoprsi Ca dan terjadi peningkatan ekskresi Ca yang
berpengaruh terhadap tulang. Peningkatan ekskresi Ca tersebut diantaranya
menyebabkan osteoporosis dan osteamalsia, diskolorasi gigi menjadi kuning, rhinitis,
ulserasi septum nasal, anosmia, protenuria, azotemia, terjadinya kanker paru-paru dan
prostat (Rachmawati, 1996).
Universitas Sumatera Utara
2.4.3 Tembaga (Cu)
Tembaga (Cu) bisa masuk ke lingkungan melalui jalur alamiah dan non alamiah.
Pada jalur alamiah, logam mengalami siklus perputaran dari kerak bumi kelapisan
tanah, mahkluk hidup, kedalam kolom air, mengendap dan akhirnya kembali lagi
kedalam kerak bumi. Namun, kandungan alamiah logam berubah-ubah tergantung
pada kadar pencemaran yang dihasilkan oleh manusia maupun karena erosi alami.
Pencemaran akibat aktivitas manusia dan lebih banyak berpengaruh dibandingkan
pencemaran secara alam. Unsur Cu bersumber dari peristiwa pengikisan atau erosi
batuan mineral, debu-debu, dan partikulat Cu dalam lapisan udara dan dibawa turun
oleh air hujan. Proses alami memasok Cu sebesar 325.000 ton/tahun kedalam badan
perairan laut. Jalur non alamiah dalam unsur Cu masuk kedalam tatanan lingkungan
akibat aktivitas manusia, antara lain berasal dari buangan industri yang menggunakan
bahan baku Cu, industri galangan kapal, industri pengolahan kayu, serta limbah
rumah tangga (Rachmawati, 1996).
Menurut Amriani (2011), perairan yang sudah tercemar oleh logam berat akan
diikuti oleh tercemarnya organisme di perairan tersebut, sehingga di perairan itu akan
terjadi akumulasi logam berat dalam jaringan tubuh organisme yang semakin lama
akan semakin tinggi kandungannya. Logam Cu merupakan salah satu logam berat
esensial untuk kehidupan mahkluk hidup sebagai elemen mikro. Logam ini
dibutuhkan sebagai unsur yang berperan dalam pembentukan enzim oksidatif dan
pembentukan
kompleks
Cu-protein
yang
dibutuhkan
untuk
pembentukan
hemoglobin, kolagen, pembuluh darah, myelin (Darmono, 1995). Cu akan dieliminasi
dari tubuh melalui empedu, urin dan melalui usus. Hanya sebagian kecil yang di
ekskresikan melalui kerigat dan susu. Hasil penelitian pada babi menunjukkan bahwa
eliminasi terjadi sekitar 40% melalui empedu. Empedu merupakan jalur ekskresi Cu
dan memegang peranan penting dalam mengatur homeostasis. Sebagian besar Cu
disimpan di dalam hati dan tulang sumsum sehingga Cu dapat berikatan membentuk
metalotionin (Widowati et al., 2008). Menurut Panjaitan (2009), bahwa Logam Cu
dapat terakumulasi dalam jaringan tubuh, maka apabila konsentrasinya cukup besar
logam ini akan meracuni manusia tersebut. Pengaruh racun yang ditimbulkan dapat
Universitas Sumatera Utara
berupa muntah-muntah, rasa terbakar di daerah eksofagus dan lambung, kolik, diare,
yang kemudian disusul dengan hipotensi, nekrosi hati dan koma.
2.4.4 Merkuri (Hg)
Merkuri (Hg) atau air raksa adalah logam yang ada secara alami, merupakan satusatunya logam yang pada suhu kamar berwujud cair. Logam murninya berwarna
keperakan/putih keabuan-abuan, cairan tak berbau, dan mengkilap. Bila dipanaskan
sampai suhu 3570C, Hg akan menguap. Walaupun Hg hanya terdapat dalam
konsentrasi 0,08 mg/kg kerak bumi, logam ini banyak tertimbun di daerah
penambangan. Hg lebih banyak digunakan dalam bentuk logam murni dan organik
dari pada bentuk anorganik. Logam Hg dapat berada pada berbagai senyawa. Bila
bergabung dengan klor, belerang atau oksigen, Hg akan membentuk garam yang
biasanya berwujud padatan putih (Agustina, 2002).
Keberadaan merkuri dalam perairan dapat berasal dari sumber alamiah masuk
kedalam badan perairan, bisa berupa pengikisan dari batu mineral yang terdapat
disekitar perairan. Partikel merkuri yang terdapat dalam udara yang terbawa oleh air
hujan juga dapat menjadi sumber merkuri di perairan. Sedangkan merkuri yang
berasal dari aktivitas manusia dapat berupa buangan sisa industri maupun buangan
rumah tangga (Darmono, 1995).
Pemanfaatan logam merkuri pada saat ini sudah hampir mencakup seluruh
aspek kehidupan manusia dan lingkungan. Selama kurun waktu beberapa tahun,
merkuri telah banyak digunakan dalam bidang kedokteran, pertanian dan industri.
Dalam bidang kedokteran gigi misalnya merkuri digunakan sebagai campuran untuk
bahan penambal gigi, sebagai bahan untuk cairan termometer. Dalam bidang
pertanian, merkuri digunakan untuk membunuh jamur sehingga baik digunakan untuk
pengawet produk hasil pertanian. Merkuri organik juga digunakan untuk pembasmi
hama pada tanaman seperti buah apel dan juga digunakan sebagai pembasmi hama
padi (Bramono, 2009).
Universitas Sumatera Utara
Menurut Buku Pedoman Mutu Lingkungan, kadar merkuri yang terdapat pada
makanan kita yang tanpa disadari adalah: maksimum 0,001 ppm baik dikonsumsi
langsung maupun tanpa diolah dulu. Kadar merkuri yang aman dalam darah
maksimal 0,04 ppm (part per millions). Kandungan merkuri 0,1-1 ppm dalam
jaringan sudah dapat menyebabkan munculnya gangguan fungsi tubuh (Renova,
2010).
2.4.5 Seng (Zn)
Zn adalah komponen alam yang terdapat di kerak bumi. Zn adalah logam yang
memiliki karakteristik cukup tinggi, berwarna putih-kebiruan, pudar bila terkena uap
udara, dan terbakar bila terkena udara dengan api hijau terang. Zn merupakan bagian
tak terpisahkan dari lingkungan. Zn terdapat pada batuan, tanah, udara, air dan
biosfer. Tanaman, hewan dan manusia juga mengandung Zn (Widowati et al., 2008).
Banyak aktivitas manusia yang mengakibatkan konsentrasi Zn dalam alam
meningkat, seperti industri biji besi dan logam serta industri lain, karena logam Zn
dimanfaatkan dalam produksi cat, bahan keramik, gelas, lampu dan pestisida. Limbah
industri yang mengandung logam Zn dibuang ke perairan dalam jumlah banyak,
maka akan mencemari perairan tersebut. Bahkan secara biologis logam Zn berasal
dari ekskresi manusia dan binatang (Syahminan, 1996).
Menurut Widowati et al., (2008), gejala defisiensi Zn berupa terhambatnya
pertumbuhan, rambut rontok, diare, kelambatan kematangan seksual, impoten, lesi
mata, lesi kulit dan kehilangan nafsu makan serta ganguan perkembangan mental
pada anak, kehilangan berat badan, proses penyembuhan luka yang membutuhkan
waktu lama, ganguan saraf perasa, kelelahan mental, menurunnya daya imunitas
tubuh, meningkatnya infeksi, ganguan kehamilan, ganguan sistem saraf dan masalah
kulit.
Universitas Sumatera Utara
2.5 Faktor Fisik Kimia pada Air
Faktor fisik dan kimia yang mempengaruhi kehidupan ikan pada suatu perairan
diantaranya:
a. Suhu
Suhu merupakan faktor lingkungan yang utama pada perairan karena merupakan
faktor pembatas terhadap pertumbuhan dan penyebaran hewan, termasuk dari jenis
ikan (Michael, 1994). Selanjutnya Rifai et al., (1983) dan Asdak (1995) menjelaskan
bahwa secara umum kenaikan suhu perairan akan mengakibatkan kenaikan aktifitas
fisiologis organisma ikan. Disamping itu perubahan suhu perairan sekitarnya
merupakan faktor pemberi tanda secara alamiah yang menentukan mulainya proses
pemijahan, ruaya dan pertumbuhan bibit ikan.
Menurut Van hoffs, kenaikan temperatur sekitar 100C akan meningkatkan
aktifitas fisiologis organisme sebesar 2 – 3 kali lipat. Akibat meningkat laju respirasi
akan mengakibatkan konsentrasi oksigen meningkat dengan menaiknya temperatur
akan mengakibatkan kelarutan oksigen menjadi berkurang (Barus, 2004). Organisme
aquatik seringkali mempunyai toleransi yang sempit terhadap perubahan temperatur
(Odum, 1994). Kenaikan suhu yang relatif tinggi ditandai dengan munculnya ikanikan dan hewan lainnya ke permukaan untuk mencari oksigen (Fardiaz, 1992).
b. Turbidity/ Kekeruhan
Turbidity atau kekeruhan digunakan untuk menyatakan derajat kegelapan di dalam
air yang disebabkan bahan organik dan anorganik yang tersuspensi dan terlarut
(misalnya lumpur dan pasir halus), maupun bahan anorganik dan organik yang
berupa plankton dan mikroorganisme. Kekeruhan menggambarkan sifat optik air
yang ditentukan berdasarkan banyaknya cahaya yang diserap yang dipancarkan oleh
bahan-bahn yang terdapat dalam air.
Kekeruhan erat sekali hubungannya dengan kadar zat tersuspensi karena
kekeruhan pada air memang disebabkan adanya zat-zat tersuspensi yang ada dalam
air tersebut. Zat tersuspensi yang ada dalam air terdiri dari berbagai macam zat,
Universitas Sumatera Utara
misalnya pasir halus, liat dan lumpur alami yang merupakan bahan-bahan anorganik
atau dapat pula berupa bahan-bahan organik yang melayang-layang dalam air.
Bahan-bahan organik yang merupakan zat tersuspensi terdiri dari berbagai jenis
senyawa seperti selulosa, lemak, protein yang melayang-layang dalam air atau dapat
juga berupa mikroorganisme seperti bakteri, algae, dan sebagainya. Bahan-bahan
organik ini selain berasal dari sumber-sumber alamiah juga berasal dari buangan
kegiatan manusia seperti kegiatan industri, pertanian, pertambangan atau kegiatan
rumah tangga. Kekeruhan memang disebabkan karena adanya zat tersuspensi dalam
air, namun karena zat-zat tersuspensi yang ada dalam air terdiri dari berbagai macam
zat yang bentuk dan berat jenisnya berbeda-beda maka kekeruhan tidak selalu
sebanding dengan kadar zat tersuspensi.
c. Derajat Keasaman (pH)
Derajat keasaman merupakan ukuran konsentrasi ion hidrogen yang menunjukkan
suasana asam atau basah perairan. Air dikatakan basah apabila pH >7 dan dikatakan
asam apabila pH