BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Ubi Kayu - Pengaruh Lokasi Penanaman Terhadap Kandungan Timbal Dan Kadmium Dalam Ubi Kayu ( Manihot Utilissima Pohl) Di Kota Medan Secara Spektrofotometri Serapan Atom

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Ubi Kayu

  Singkong yang juga dikenal sebagai ketela pohon atau ubi kayu, dalam bahasa inggris bernama cassava dan merupakan tanaman tahunan dari negara tropis dan subtropik yang dapat memberikan hasil yang tinggi walaupun tumbuhnya pada lahan yang kurang subur ataupun lahan dengan curah hujan yang rendah. Ubi kayu dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu sebagai bahan baku tapioca dan sebagai pangan langsung. (Wikipedia Indonesia).

  Dalam sistematika tanaman, ubi kayu termasuk kelas Dicotyledoneae. Ubi kayu masuk dalam famili Euphorbiaceae yang mempunyai 7.200 spesies, beberapa diantaranya mempunyai nilai komersial, seperti karet (Hevea

  brasiliensis) , jarak (Ricinus comunis dan Jatropha curcas), umbi-umbian

  (Manihot spp), dan tanaman hias (Euohorbia spp). Klasifikasi tanaman ubi kayu sebagai berikut : Kelas : Dicotyledoneae Sub Kelas : Arhichlamydeae Ordo : Euphorbiales Famili : Euphorbiaceae Sub Famili : Manihotae Genus : Manihot

  Spesies : Manihot utilissima Pohl

  Manihot utilissima Pohl mempunyai nama lain M. esculenta Crantz dan

M. alpi. Semua Genus Manihot berasal dari Amerika Selatan. Brazil merupakan

  pusat asal dan sekaligus sebagai pusat keragaman ubi kayu. Manihot mempunyai 100 spesies yang telah diklasifikasikan dan mayoritas ditemukan di daerah yang relatif kering.

2.2 Pencemaran

  Pencemaran atau polusi adalah kondisi yang telah berubah dari bentuk asal pada keadaan yang lebih buruk. Pergeseran bentuk tatanan dari kondisi asal pada kondisi buruk ini dapat terjadi sebagai akibat masukan bahan-bahan pencemar atau polutan. Bahan polutan tersebut pada umumnya mempunyai sifat racun (toksik) yang berbahaya bagi organisme hidup. Toksisitas atau daya racun dari polutan menjadi pemicu terjadinya pencemaran (Palar, 1994).

  Pencemaran logam berat terhadap alam lingkungan merupakan suatu proses yang erat hubungannya dengan penggunaan logam tersebut oleh manusia.

  Pada awal digunakannya logam pada alat, belum diketahui pengaruh pencemaran pada lingkungan. Proses oksidasi dari logam yang menyebabkan perkaratan sebelumnya merupakan tanda-tanda adanya hal tersebut. Tahun demi tahun ilmu kimia berkembang dengan cepat dan dengan mulai ditemukannya garam logam (PbNO

  3 , CdCl 2 , dan lain-lain) serta diperjualbelikannya garam tersebut untuk

  industry, maka tanda-tanda pencemaran lingkungan mulai timbul (Darmono, 1995).

2.3 Logam Berat

  Logam berat merupakan komponen alami tanah. Elemen ini tidak dapat

didegradasi maupun dihancurkan, logam ini dapat masuk ke dalam tubuh manusia

melalui makanan, air minum, atau melalui udara.

  Logam berart merupakan pencenar yang berbahaya dan bersifat racun bagi sel meskipun dalam konsentrasi rendah (Martaningtas, 2005).

  Terdapat 80 jenis logam berat dari 109 unsur kimia di muka bumi ini. Logam berat dibagi kedalam dua jenis, yaitu: 1.

  Logam berat esensial; yaitu logam dalam jumlah tertentu yang sangat dibutuhkan oleh organism. Dalam jumlah yang berlebihan logam tersebut bias menimbulkan efek toksik. Contohnya adalah Zn, Cu, Fe, Co, Mn, dan lain sebagainya.

  2. Logam berat tidak esensial; yaitu logam yang keberadaannya dalam tubuh masih belum diketahui manfaatnya, bahkan bersifat toksik, seperti Hg, Cd, Pb, Cr, dan lain-lain

  Efek toksik dari logam berat mampu menghalangi kerja enzim sehingga mengganggu metabolism tubuh, menyebabkan alergi, bersifat mutagen, teratogen, atau karsinogen bagi manusia maupun hewan (Widowati, 2008).

2.3.1 Timbal (Pb)

  Timbal adalah logam yang berwarna abu-abu kebiruan, dengan kerapatan yang tinggi, mudah melarut dalam asam nitrat yang sedang pekatnya (Vogel, 1979).

  Fardiaz (1999) menyebutkan bahwa timbal mempunyai sifat-sifat khusus seperti berikut: 1) Merupakan logam yang lunak, sehingga mudah dipotong dan dibentuk bentuk lain.

  2) Merupakan logam tahan terhadap peristiwa koros atau karat, sehingga logam timbal sering digunakan sebagai bahan pelapis.

  3) Mempunyai kerapatan lebih besar dibandingkan dengan logam-logam biasa, kecuali emas dan merkuri.

  4) Merupakan penghantar listrik tidak baik.

  Timbal sebagian besar diakumulasi oleh organ tanaman, yaitu daun, batang, akar dan akar umbi-umbian. Perpindahan timbal dari tanah ke tanaman tergantung komposisi dan pH tanah. Konsentrasi timbal yang tinggi (100-1000 mg/ kg) akan mengakibatkan pengaruh toksik pada proses fotosintesis dan pertumbuhan. Timbal hanya mempengaruhi tanaman bila konsentrasinya tinggi (Anonymous, 1998 dalam Charlene, 2004).

  Timbal yang bersifat toksik terhadap manusia, bisa berasal dari tindakan mengkonsumsi makanan, minuman, atau melalui inhalasi udara, debu yang tercemar Pb, kontak lewat kulit dan mata. Logam timbal tidak dibutuhkan oleh manusia sehingga bila makanan dan minuman tercemar Pb dikonsumsi, maka tubuh akan mengeluarkanyya. Orang dewasa mengabsorbsi timbal sebesar 5 – 15% dari keseluruhan timbal yang dicerna, sedangkan anak-anak mengabsorbsi timbal lebih besar 41,5% (Widowati, dkk, 2008).

  Di dalam tubuh manusia, timbal bisa menghambat aktivitas enzim yang terlibat dalam pembentukan hemoglobin dan sebagian kecil timbal dieksresikan lewat urin atau feses karena sebagian terikat oleh protein, sedangkan sebagian lagi terakumulasi dalam ginjal, hati, kuku, jaringan lemak dan rambut. Termakannya senyawa timbal dalam konsentrasi tinggi akan bisa menimbulkan beberapa gejala, antara lain:

  1. Gangguan gastrointestinal, seperti kram perut yang biasanya diawali dengan sembelit, mual, muntah-muntah, dan sakit perut yang hebat.

  2. Gangguan neurologi, seperti sakit kepala, bingung atau pikiran kacau, dan pingsan.

  3. Gangguan fungsi ginjal dan gagal ginjal yang akut dapat berkembang dengan cepat (Widowati, dkk, 2008).

2.3.2 Kadmium (Cd)

  Kadmium adalah logam putih keperakan, yang dapat ditempa dan liat, melarut dengan lambat dalam asam encer dengan melepaskan hidrogen (disebabkan potensial elektrodanya yang negatif) (Vogel, 1979).

  Darmono (1995) menyebutkan bahwa kadmium mempunyai sifat-sifat khusus seperti berikut: 1) Mempunyai sifat tahan panas sehingga sangat bagus untuk campuran pembuatan bahan-bahan keramik dan plastik.

  2) Sangat tahan terhadap korosi sehingga bagus untuk melapisi pelat besi dan baja.

  Kadmium lebih mudah diakumulasi oleh tanaman dibandingkan dengan ion logam berat lainnya seperti timbal. Logam berat ini bergabung bersama timbal dan merkuri sebagai the big three heavy metal yang memiliki tingkat bahaya tertinggi pada kesehatan manusia. Kadmium yang terdapat dalam tubuh manusia sebagian besar diperoleh melalui makanan dan tembakau, hanya sejumlah kecil berasal dari air minum dan polusi udara (Anonymous, 1998 dalam Charlene, 2004). Menurut penelitian yang dilakukan oleh Laegreid (1999) dalam Charlene (2004), pemasukan Cd melalui makanan adalah 10-40 mg/hari, sedikitnya 50% diserap oleh tubuh.

  Kadmium belum diketahui fungsinya secara biologis dan dipandang sebagai xenobiotik dengan toksisitas yang tinggi. Kadmium dalam dosis tunggal besar mampu menginduksi gangguan saluran pencernaan, sedangkan paparan kadmium dalam dosis rendah tetapi berulang kali bisa mengakibatkan gangguan fungsi ginjal. Termakannya senyawa kadmium dalam konsentrasi tinggi akan bisa menimbulkan beberapa gejala, antara lain: lemah. Lesu, sakit kepala, menggigil, berkeringat, nyeri otot dan gangguan alat pencernaan (Widowati, dkk, 2008).

2.4 Spektrofotometri Serapan Atom

2.4.1 Teori Spektrofotometri Serapan Atom

  Prinsip dasar Spektrofotometri serapan atom adalah interaksi antara radiasi elektromagnetik dengan sampel. Spektrofotometri serapan atom merupakan metode yang sangat tepat untuk analisis zat pada konsentrasi rendah (Khopkar, 1990). Teknik ini adalah teknik yang paling umum dipakai untuk analisis unsur. Teknik-teknik ini didasarkan pada emisi dan absorbansi dari uap atom. Komponen kunci pada metode spektrofotometri Serapan Atom adalah sistem (alat) yang dipakai untuk menghasilkan uap atom dalam sampel. (Anonim, 2003)

  Cara kerja Spektroskopi Serapan Atom ini adalah berdasarkan atas penguapan larutan sampel, kemudian logam yang terkandung di dalamnya diubah menjadi atom bebas. Atom tersebut mengapsorbsi radiasi dari sumber cahaya yang dipancarkan dari lampu katoda (Hollow Cathode Lamp) yang mengandung unsur yang akan ditentukan. Banyaknya penyerapan radiasi kemudian diukur pada panjang gelombang tertentu menurut jenis logamnya (Darmono,1995).

  Tabel 1. Panjang Gelombang Suatu Unsur (Khopkar, 1990) No Unsur Panjang Gelombang (nm)

  1 Cd 228

  2 Cu 324

  3 Pb 283

  4 Mg 285

  5 Zn 213 Mesin dengan system atomisasi ada beberapa macam yaitu dengan menggunakan nyala (flame) dan ada yang menggunakan pembakaran (graphite

  

furnace ). Mesin yang menggunakan system nyala disebut flame atomic

absorption spesctrophotometry, biasanya untuk mengukur logam dalam jumlah

  relative besar (dalam ppm). Tetapi mesin ini juga dapat digunakan untuk mengukur dalam jumlah yang kecil (ppb), dengan menggunakan alat tambahan berupa alat generasi uap.

  Mesin dengan sistem pembakaran atau disebut graphite furnace atomic

  

absoption spectrophotometry biasanya lebih sensitif dan alat ini sering disebut

Zeman AAS yang dapat mengukur logam sampai ppb. Biasanya larutan yang

  diperlukan hanya 1-100 ul dan dengan temperature pembakaran mencapai 3000 C (pembakaran secara elektrik). Proses atomisasi dengan temperature yang tinggi tersebut dapat menyempurnakan proses pengatoman dari suatu larutan sampel.

  (Darmono, 1995).

  2.4.2 Instrumentasi Spektrofotometri Serapan Atom Susunan alat Spektrofotometri Serapan Atom dapat dilihat pada Gambar 1.

  Bagian-bagian penting dari Spektrofotometri Serapan Atom adalah sumber radiasi resonansi, atomizer, monokromator dan detektor.

  Keterangan:

  1) Lampu katoda, 2) Baling-baling, 3) Nyala, 4) Sistem pengabut, 5) Lensa penyearah, 6) Celah/slit, 7) Lensa kolimating, 8) Kisi defraksi, 9) Sinar defraksi, 10) Celah keluar sinar, 11) Selang cahaya, 12) Selang penghisap cairan, 13) Cairan sampel/standar, 14) Asetilen (C2H2), 15) Udara, 16) Alat pengukur laju bahan bakar, 17) Penguat sinyal, 18) Pencatat digital, 19) Pembuangan cairan.

  

Gambar 1. Bagan Alat SSA Untuk Menganalisa Logam / Mineral

(Darmono, 1995)

  Menurut Rohman dan Ganjar (2007), Instrumentasi Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) terdiri dari: 1) Sumber Sinar

  Sumber radiasi SSA adalah Hallow Cathode Lamp (HCL). Setiap pengukuran dengan SSA kita harus menggunakan Hallow Cathode Lamp khusus, misalnya akan menentukan konsentrasi tembaga dari suatu cuplikan. Maka kita harus menggunakan Hallow Cathode Cu. Hallow Cathode Cu akan memancarkan energy radiasi yang sesuai dengan energi yang diperlukan untuk transisi elektron atom.

  2) Sumber Atomisasi Sumber atomisasi dibagi menjadi dua yaitu system nyala dan system tanpa nyala. Kebanyakan instrument sumber atomisasinya adalah nyala dan sampel diintroduksikan dalam bentuk larutan. Sampel masuk ke nyala dalam bentuk aerosol. Aerosol biasa dihasilkan oleh nebulizer (pengabut) yang dihubungkan ke nyala oleh ruang penyemprot (chamber spray). Jenis nyala yang digunakan secara luas untuk pengukuran analitik adalah campuran gas udara-asetilen dan nitrous oksida-asetilen. 3)

  Monokromator Monokromator merupakan alat yang berfungsi untuk memisahkan radiasi yang tidak diperlukan dari spectrum radiasi lain yang dihasilkan oleh Hallow

  chatode lamp.

  4) Detektor

  Detektor merupakan alat yang mengubah energy cahaya menjadi energy listrik, yang memeberikan suatu isyarat listrik berhubungan dengandaya radiasi yang diserap oleh permukaan yang peka. 5)

  Sistem Pengolah System pengolah berfungsi untuk mengolah kuat arus dari detector menjadi besaran daya serap atom transmisi yang selanjutnya diubah menjadi data dalam system pembacaan.

  6) Sistem Pembacaan

  Sistem pembacaan merupakan bagian yang menampilkan suatu angka atau gambar yang dapat dibaca oleh mata.

2.4.3 Gangguan-gangguan Pada Spektrofotometer Serapan Atom

  Gangguan-gangguan pada SSA adalah peristiwa-peristiwa yang menyebabkan pembacaan absorbansi unsure yang dianalisis menjadi lebih kecil atau lebih besar dari nilai yang sesuai dengan konsentrasinya dalam sampel. Gangguan-gangguan yang dapat terjadi dalam SSA sebagai berikut: 1.

  Gangguan yang berasal dati matriks sampel yang mana dapat mempengaruhi banyaknya sampel yang mencapai nyala.

  2. Gangguan kimia yang dapat mempengaruhi jumlah / banyaknya atom yang terjadi didalam nyala.

  3. Gangguan oleh absorbansi yang disebabkan oleh bukan dari absorbansi atom yang dianalisis, yakni absorbansi oleh molekul-molekul yang tidak terdisosiasi di dalam nyala.

  4. Gangguan oleh penyerapan non-atomik (Rohman dan Gamdjar, 2007).

2.5 Validasi Metode Analisis

  Validasi metode analisis adalah suatu tindakan penilaian terhadap parameter tertentu, berdasarkan percobaan laboratorium untuk membuktikan bahwa parameter tersebut memenuhi persyaratan untuk penggunaannya. Beberapa parameter analisis yang harus dipertimbangkan dalam validasi metode analisis diuraikan dan didefenisikan sebagaimana cara penentuannya (Harmita, 2004).

  2.5.1 Kecermatan (accuracy)

  Kecermatan adalah ukuran yang menunjukkan derajat kedekatan hasil analisis dengan kadar analit yang sebenarnya. Kecermatan dinyatakan sebagai persen perolehan kembali (recovery) analit yang ditambahkan (Harmita, 2004).

  Perolehan kembali dapat ditentukan dengan cara membuat sampel plasebo (eksipien obat, cairan biologis) kemudian ditambahkan analit dengan konsentrasi tertentu (biasanya 80% sampai 120% dari kadar analit yang diperkirakan), kemudian dianalisis dengan metode yang akan divalidasi (Harmita, 2004).

  Tetapi bila tidak memungkinkan membuat sampel plasebo, maka dapat dipakai metode adisi. Metode adisi dapat dilakukan dengan menambahkan sejumlah analit dengan konsentrasi tertentu pada sampel yang diperiksa, lalu dianalisa dengan metode tersebut (Harmita, 2004).

  2.5.2 Keseksamaan / Ketelitian (precision)

  Ketelitian adalah ukuran yang menunjukkan derajat kesesuaian antara hasil uji individual, diukur melalui penyebaran hasil individual dari rata-rata jika prosedur ditetapkan secara berulang-ulang pada sampel-sampel yang diambil dari campuran yang homogeny. Ketelitian diukur sebagai simpangan baku atau simpangan baku relative (koefisien variasi). Ketelitian dapat dinyatakan sebagai keterulangan (repeatability) atau ketertiruan (reproducibility). Keterulangan adalah ketelitian metode jika dilakukan berulang kali oleh analis yang sama pada kondisi sama dan dalam interval waktu yang pendek (Harmita, 2004).

  2.5.3 Batas Deteksi dan Batas Kuantitas

  Batas deteksi dapat didefenisikan sebagai konsentrasi analit terendah dalam sampel yang masih dapat dideteksi, meskipun tidak selalu dapat dikuantifikasi dan batas kuantifikasi didefenisikan sebagai konsentrasi analit terendah dalam sampel yang dapat ditentukan dengan presisi dan akurasi yang dapat diterima pada kondisi operasional metode yang digunakan (Gandjar dan Rohman, 2007; Harmita, 2004)