BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air - Penentuan Kadar Logam Kadmium (Cd), Tembaga (Cu ), Besi (Fe) Dan Seng (Zn) Pada Air Minum Yang Berasal Dari Sumur Bor Desa Surbakti Gunung Sinabung Kabupaten Karo Dengan Metode Spektrofotometri Serapan Atom (Ssa)

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Air

  Air merupakan sumber daya alam yang diperlukan untuk hidup orang banyak, bahkan oleh semua mahkluk hidup. Oleh karena itu, sumber daya air harus dilindungi agar tetap dapat dimanfaatkan dengan baik oleh manusia serta makluk hidup yang lain. Pemanfaatan air untuk berbagai kepentingan harus dilakukan secara bijaksana, dengan memperhitungkan kepentingan generasi sekarang maupun generasi mendatang. Saat ini, masalah utama yang dihadapi oleh sumber daya air meliputi kuantitas air yang sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus meningkat dan kualitas air untuk keperluan domestik yang semakin menurun. Kegiatan industri, domestik, dan kegiatan lain berdampak negatif terhadap sumber daya air, antara lain menyebabkan penurunan kualitas air (Effendi, 2003).

  Beberapa karakteristik dasar sumber daya air dinyatakan antara lain oleh aliran yang dapat mencakup beberapa wilayah administratif sehingga air sering kali disebut sebagai sumber daya dinamis yang mengalir. Selain itu air juga diperlukan berbagai sektor tidak hanya untuk keperluan domestik seperti minum dan mencuci , namun juga untuk usaha dibidang pertanian, industri, pembangkitan daya listrik, peternakan, hewan serta transfortasi. Oleh karena sifat air yang selalu mengalir, maka dengan sendirinya ada keterkaitan yang sangat erat antara kuantitas dengan kualitas, hulu dengan hilir, in-stream dengan off-stream, air permukaan dengan air bawah tanah (Sunaryo, 2004).

  Air merupakan senyawa yang paling melimpah di permukaan bumi. Sifat- sifat dari air memiliki pengaruh yang berarti untuk penyediaan air, kualitas air dan teknik pengolahan air (Montgomery, 1985).

  2.2 Pencemaran dan Penyusutan Air Bawah Tanah

  Air bawah tanah 40 kali lebih banyak dari air tawar permukaan. Di indonesia kebutuhan air tawar untuk kota-kota dan desa-desa masih lebih banyak dicukupi oleh air bawah tanah. Sumber air bawah tanah dapat terisi ulang, tetapi prosesnya sangat lambat. Kini pengambilan air bawah tanah lebih banyak dari pada pengisian ulang alami, mengakibatkn perubahan lahan dan subsidensi serta susupan air asin lebih jauh ke dataran di kota-kota pantai (Mulyanto, 2007).

  Menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No. 20 tahun 1990 tentang Pengendalian Pencemaran Air mendefenisikan tentang Pencemaran Air, yaitu masuk atau dimasukkannya mahkluk hidup, zat, energi, dan atau komponen air kedalam air oleh kegiatan manusia sehingga kualitas air menurun sampai tingkat tertentu yang menyebabkan tidak lagi berfungsi sesuai dengan peruntukannya (Effendi, 2003).

  2.3 Kegunaan Air Bagi Tubuh Manusia Tubuh manusia sebagian terdiri dari air, kira-kira 60-70% dari berat badannya.

  Untuk kelangsungan hidupnya, tubuh manusia membutuhkan air yang jumlahnya antara lain tergantung berat badan.

  Kegunaan air bagi tubuh manusia antara lain untuk proses pencernaan, metabolisme, mengangkut zat-zat makanan dalam tubuh, mengatur keseimbangan suhu tubuh, dan menjaga jangan sampai tubuh kekeringan. Apabila tubuh kehilangan banyak air, maka akan menyebabkan kematian. Sebagai contoh penderita penyakit kolera. Keadaan yang membahayakan bagi penderita kolera adalah dehidrasi, artinya kehilangan bayak air. Maka pertolongan pertama dan yang utama bagi penderita kolera adalah pemberian cairan kedalam tubuh penderita tersebut dengan menggunakan garam oralit. Untuk menjaga kebersihan tubuh, diperlukan juga air. Mandi dua kali sehari dengan menggunakan air bersih, diharapkan orang akan bebas dari penyakit kudis, dermatitis dan penyakit- penyakit yang disebabkan karena fungsi.

  2.4 Sumber air Minum.

  Pada prinsipnya, jumlah air di alam ini tetap dan mengikuti suatu aliran yang dinamakan siklus hidrologi. Sumber-sumber air : 1.

  Air laut 2. Air Atmosfir, air meteriologik 3. Air Permukan 4. (Sutrisno, 1996). Air Tanah

  2.5 Syarat-syarat Air Minum

  Air minum ideal seharusnya jernih, tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau, air minum pun seharusnya tidak mengandung kuman patogen dan segala makhluk yang membahayakan kesehatan manusia, tidak mengandung zat kimia yang dapat mengubah fungsi tubuh, tidak dapat diterima secara estetis, dan dapat merugikan secara ekonomi. Air itu seharusnya tidak korosif, tidak meninggalkan endapan pada seluruh jaringan distribusinya (Slamet, 1994).

  2.6 Logam

  Logam berasal dari kerak bumi yang berupa bahan-bahan murni, organik dan anorganik. Logam itu sendiri dalam kerak bumi dibagi menjadi logam makro dan logam mikro, di mana logam makro ditemukan lebih dari 1.000 mg/kg dan logam mikro jumlahnya kurang dari 500 mg/kg. Logam juga dapat menyebabkan timbulnya suatu bahaya pada mahkluk hidup . Hal ini terjadi jika sejumlah logam mencemari lingkungan. Logam-logam tertentu sangat berbahaya bila ditemukan dalam konsentrasi tinggi dalam lingkungan (dalam air, tanah dan udara), karena logam tersebut mempunyai sifat yang merusak jaringan tubuh mahkluk hidup. Pencemaran lingkungan oleh logam-logam berbahaya (Cd, Pb, Hg). Beberapa logam sangat diperlukan dalam proses kehidupan mahkluk hidup. Logam dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu logam essensial dan logam non essensial. Logam esensial adalah logam yang sangat membantu dalam proses fisiologi mahkluk hidup dengan jalan membantu kerja enzim atau pembentukan organ dari mahkluk yang bersangkutan. Sedangkan logam non esensial, adalah logam yang peranannya dalam tubuh mahkluk hidup belum diketahui, kandungannya dalam jaringan hewan sangat kecil, dan apabila kandungannya tinggi akan dapat merusak organ-organ tubuh mahkluk yang bersangkutan (Darmono, 1995).

  Logam berat adalah unsur logam dengan berat molekul tinggi. Dalam hewan, termasuk manusia (Notohadiprawiro, 1993).

  Pencemaran logam berat dari debu gunung akhirnya sampai ke sungai/laut dan selanjutnya mencemari manusia melalui ikan, air minum atau air sumber irigasi lahan pertanian sehingga tanaman sebagai sumber pangan manusia tercemar logam (Tarigan, 2014).

2.7 Kadmium (Cd)

  Sifat Fisika Kadmium (Cd) adalah berwarna putih perak, lunak, mengkilap, tidak larut dalam basa, mudah bereaksi, serta menghasilkan kadmium oksida bila dipanaskan. Kadmium (Cd) umumnya terdapat dalam persenyawaan dengan klor (Cd klorida) atau belerang (Cd sulfida). Cd memiliki nomor atom 48, berat atom

  o o

  112,4 g/mol, titik leleh 321 C, dan titik didih 767 C (Widowati, 2008). Sifat Kimia Kadmium (Cd) adalah ...

  Kadar kadmium pada perairan tawar alami sekitar 0,0001 - 0,01 mg/L, sedangkan pada perairan laut sekitar 0,0001 mg/L. Kadar Kadmium maksimum pada air yang diperuntukkan untuk air minum adalah 0,005 mg/L (Effendi, 2003).

2.7.1 Efek Toksik Logam kadmium (Cd)

  Kadmium (Cd) bersifat kumulatif dan sangat toksik bagi manusia karena dapat mengakibatkan gangguan fungsi ginjal dan paru – paru, meningkatkan tekanan darah, dan mengakibatkan kemandulan pada pria dewasa. Kadmium juga bersifat sangat toksik dan bioakumulasi terhadap organisme. Toksisitas kadmium dipengaruhi oleh pH dan kesadahan. Selain itu, keberadaan zink dan timbal dapat meningkatkan toksisitas kadmium (Effendi, 2003).

  Keracunan Kadmium (Cd) dalam jangka waktu yang lama ini bersifat toksik terhadap beberapa macam organ, yaitu paru – paru, tulang, hati dan ginjal. Penelitian pada orang dan hewan percobaan menunjukkan bahwa logam ini juga bersifat neurotoksin. Orang yang keracunan Cd melalui debu secara kronis dapat menyebabkan kekurangan indera penciuman dan akan kembali normal jika toksik

2.8 Tembaga (Cu)

  Kuprum atau tembaga (Cu) memiliki sistem kristal kubik, yang secara fisik berwarna kuning apabila dilihat menggunakan mikroskop akan berwarna pink kecoklatan sampai keabuan. Cu termasuk golongan logam, berwarna merah serta mudah berubah bentuk ( Widowati, 2008).

  Pada Umumnya Cu diperoleh dari hasil penambangan. Untuk mendapatkan produksi Cu yang baik, harus melalui tahapan-tahapan proses. Tahapan tersebut meliputi proses penghalusan bijih Cu, pemekatan secara flotasi,

  o pembakaran pada suhu 600 – 800 C (Palar, 2004).

  Kadar tembaga maksimum pada air minum adalah 0,1 mg/L. Defisiensi tembaga dapat mangakibatkan anemia, namun kadar tembaga yang berlebihan dapat mengakibatkan kerusakan pada hati (Effendi, 2003).

2.8.1 Efek Toksik Logam Tembaga (Cu)

  Keracunan logam berat bersifat kronis dan dampaknya baru terlihat setelah beberapa tahun. Logam berat bersifat akumulatif di dalam tubuh organisme dan konsentrasinya mengalami peningkatan (biomagnifikasi) yang lebih tinggi dalam rantai makanan. Keracunan kronis Cu bisa mengurangi umur, menimbulkan berbagai masalah reproduksi dan menurunkan fertilitas.

  Keracunan Cu pada manusia dapat menimbulkan kerusakan otak, penurunan fungsi ginjal, dan pengendapan Cu dalam kornea mata. Keracunan kronis Cu pada manusia dapat menimbulkan penyakit Wilson’s dan Kinsky. Penyakit Wilson’s disebabkan oleh tersimpannya Cu secara berlebihan dalam tubuh karena Cu tidak dapat diekskresikan oleh hati melalui empedu (Widowati, 2008).

  Besi adalah salah satu elemen kimiawi yang dapat ditemui pada hampir setiap tempat di bumi, pada semua lapisan geologis dan semua badan air. Pada air permukaan jarang ditemui kadar Fe lebih besar dari 1 mg/L tetapi di dalam air tanah kadar Fe dapat jauh lebih tinggi (Alaerts dan Santika, 1984).

  Kadar besi di perairan yang mendapat cukup aerasi hampir tidak pernah lebih dari 0.3 mg/L. Kadar besi di perairan alami berkisar antara 0.05 – 0.2 mg/L. Pada air tanah dangkal dengan kadar oksigen yang rendah, kadar besi dapat mencapai 10–100 mg/L. Kadar besi >1.0 mg/L dianggap membahayakan kehidupan organisme akuatik. Air yang dipergunakan bagi air minum sebaiknya memiliki kadar besi kurang dari 0.3 mg/L (Effendi, 2003).

  Konsentrasi unsur ini dalam air yang melebihi 2 mg/L akan menimbulkan noda-noda pada peralatan dan bahan-bahan berwarna putih. Adanya unsur ini juga menimbulkan bau dan warna pada air minum. Konsentrasi melebihi 1 mg/L dapat menyebabkan warna air menjadi kemerah–merahan dan dapat menyebabkan endapan pada pipa logam (Sutrisno, 1996).

  Sekalipun Fe diperlukan oleh tubuh, tetapi dalam dosis besar dapat merusak dinding usus. Kematian sering kali disebabkan oleh rusaknya dinding usus ini (Slamet, 1994).

2.9.1 Efek Toksik Logam Besi (Fe)

  Kelebihan Fe jarang terjadi jarang terjadi akibat konsumsi yang berasal dari makanan, tetapi oleh konsumsi suplemen Fe. Fe bersifat toksik bila jumlah berkibat pada meningkatnya feritrin dan hemosiderin dalam sel parenkim hati. Kadar Fe dalam feritrin dan hemosiderin juga meningkat (Widowati, 2008).

  Keracunan Fe ini dapat menyebabkan permeabilitas dinding pembuluh darah kapiler meningkat sehingga plasma darah merembes keluar. Akibatnya, pada hewan menunjukkan bahwa toksisitas akut dari Fe ini menyebabkan lamanya proses koagulasi darah (Darmono, 2001).

2.10 Seng (Zn)

  Seng (Zn) adalah komponen alam yang terdapat dalam kerak bumi. Zn adalah logam yang memiiki karakteristik cukup reaktif, berwarna putih-kebiruan, pudar bila terkena uap udara dan terbakar bila kena uap udara dengan api hijau terang. Zn dapat bereaksi dngan asam, basa, dan senyawa non logm. Zn memiliki nomor

  o atom 30 dan memliki titik lebur 419,73 C (Widowati, 2008).

  Batas konsentrasi tertinggi sebagai standar yang akan ditetapkan harus di bawah batas konsentrasi yang dapat menimbulkan rasa. Dalam jumlah kecil merupakan unsur yang penting untuk metabolisme, karena kekurangan Zn dapat menyebabkan pertumbuhan anak terhambat. Dalam jumlah besar unsur ini dapat menimbulkan rasa pahit dan sepat pada air minum (Sutrisno, 1996).

  Kadar seng pada air minum sebaiknya tidak lebih dari 5 mg/liter. Toksisitas seng menurun dengan meningkatnya kesadahan, dan meningkat dengan meningkatnya suhu dan menurunnya oksigen terlarut (Effendi, 2003).

2.10.1 Efek Toksik Logam Seng (Zn)

  Logam Zn sebenarnya tidak toksik dalam keadaan sebagai ion, Zn bebas memiliki toksisitas tinggi. Meskipun Zn merupakan unsur esensial bagi tubuh tetapi dalam dosis tinggi Zn dapat berbahaya. Konsumsi Zn berlebih mampu mengakibatkan defisiensi mineral lain. Toksisitas Zn bisa bersifat akut dan kronis. Satu kasus unsur Zn) yang setelah 30 menit berakibat mual dan muntah. Pemberian dosis tunggal sebesar 225-450 mg Zn bisa mengakibatkan muntah, sedangkan pemberian suplemen dengan dosis 50-150 mg / hari mengakibatkan sakit pada alat pencernaan. Orang yang mengkonsumsi lebih dari 12 gram unsur Zn lebih dari 2 hari terbukti mengalami hematologi, hati dan ginjal (Sartono, 2002).

2.11 Spektrofotometri Serapan Atom (SSA)

  Spektrofotometri Serapan Atom adalah suatu metode pengukuran kuantitatif suatu unsur yang terdapat dalam suatu cuplikan berdasarkan penyerapan cahaya pada panjang gelombang tertentu oleh atom-atom fase gas dalam keadaan dasar.

  Metode spektrofotometri serapan atom pertama kali dikembangkan oleh Walsh, A. (1955) yang ditujukan untuk analisis logam renik dalam sampel yang dianalisis. Sampai saat ini metode spektrofotometri serapan atom telah berkembang dengan pesat dan hampir mencapai sejumlah 70 unsur yang dapat di tentukan dengan metode ini (Mulja, 1995).

  Metode spektrofotometri serapan atom berprinsip pada absorbansi cahaya oleh atom. Atom – atom menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu. Cahaya pada panjang gelombang ini mempunyai cukup energi untuk mengubah tingkat elekton suatu atom (Khopkar, 2003).

2.11.1 Prinsip Dasar Spektrofotometri Serapan Atom

  Jika cahaya dengan panjang gelombang resonansi dilewatkan nyala dengan mengandung atom-atom bersangkutan, maka sebagian cahaya itu akan diserap, dan jauhnya penyerapan akan berbanding lurus denga banyaknya atom keadaan dasar yang berada dalam nyala. Hal ini merupakan dasar penentuan kuantitatif logam-logam dengan menggunakan SSA (Walsh, 1995).

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

  1 2 3 4 5 6 7 .

  Motor Sumber bahan bakar oksigen tenaga sampel

Gambar 2.2. Komponen-komponen spektrofotometer serapan atom (Underwood, 1988).

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

  2. Tempat Sampel Dalam analisis dengan spektrofotometri serapan atom, sampel yang akan dianalisis harus diuraikan menjadi atom-atom netral yang masih dalam keadaan asas. Ada berbagai macam alat yang dapat digunakan untuk mengubah suatu sampel menjadi uap atom-atom yaitu dengan nyala

• Nyala (flame)

  Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa padatan atau cairan menjadi bentuk uap atomnya, dan juga berfungsi untuk atomisasi. Suhu yang dapat dicapai oleh nyala tergantung pada gas-

  O O

  kira-kira sebesar 1800 C; gas alam-udara 1700 C; gas asetilen-

  O

  udara 2200 C dan gas asetilen-dinitrogen oksida (N O) sebesar

  2 O

  3000 C.

  3. Monokromator Monokromator dimaksudkan untuk memisahkan dan memilih panjang gelombang yang di gunakan dalam analisis. Dalam monokromator juga terdapat suatu alat yang digunakan untuk memisahkan radiasi resonansi dan kontinyu yang disebut dengan chopper ( Rohman, 2007)

  4. Detektor Detektor pada spektrofotometer serapan atom berfungsi mengubah intensitas radiasi yang datang menjadi arus listrik. Pada spektrofotometer serapan atom yang umum dipakai sebagai detektor dalah tabung penggandaan foton (PMT = Photo Multi Tube Detector) (Mulja, 1995).

  5. Sistem Pencatat (Sistem Read-Out) Sistem read-out yang digunakan pada instrumental spektrofotometer serapan atom adalah untuk mengubah sinyal yang diterima menjadi sinyal digital, yaitu dalam satuan absorbansi. Dengan pengubahan dalam bentuk digital berarti read-out mencegah atau mengulangi kesalahn dalam pembacaan skala secara paralaks, kesalahan interplasi di antara pembagian skala dan sebagainya serta menyeragamkan tampilan datanya (yaitu dalam satuan absorbansi). Sistem read-out) untuk instrument SSA sekarang ini dilengkapi dengan satuan mikroprosesor (komputer) sehingga memungkinkan pembacaan langsung konsentrasi analit di dalam sampel yang di analisa (Haswell, 1991).