Analisis Cemaran Timbal, Kadmium dan Tembaga pada Es Balok Secara Spektrofotometri Serapan Atom
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Air
Air bersih merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia yang diperoleh
dari berbagai sumber, tergantung pada kondisi daerah setempat.kondisi sumber air
pada setiap daerah berbeda-beda, tergantung pada keadaan alam dan kegiatan
manusia yang terdapat didaerah tersebut.Air merupakan suatu sarana utama untuk
meningkatkan derajat kesehatan masyarakat, karena air merupakan salah satu
media dari berbagai macam penularan, terutama penyakit perut (Sutrisno dan
Suciastuti, 2004).
Logam dan mineral lainnya hampir selalu ditemukan dalam air tawar dan
air laut, walaupun jumlahnya sangat terbatas.Dalam kondisi normal, beberapa
macam logam baik logam ringan maupun logam berat jumlahnya sangat sedikit
dalam air. Beberapa logam itu bersifat esensial dan sangat dibutuhkan dalam
proses kehidupan, misalnya kalsium (Ca), fosfor (P), magnesium (Mg), seng (Zn),
Mangan (Mn) (Darmono, 1995).
Beberapa macam logam biasanya dominan daripada logam lainnya.Dalam
air, hal ini sangat tergantung pada asal sumber air (air tanah dan air sungai).Di
samping itu, jenis air juga mempengaruhi kandungan logam di dalamnya (air
tawar, air payau, dan air laut). Air sungai di daerah hulu kandungan logamnya
akan berbeda dengan air sungai dekat muara, hal ini disebabkan dalam
perjalanannya air tersebut mengalami bebrapa kontaminasi, baik karena erosi
maupun pencemaran dari sepanjang tepi sungai (Damono, 1995).
4
Universitas Sumatera Utara
Sumber pencemar utama biasanya berasal dari sumber polusi yang
menyebabkan pencemaran kadar tinggi yaitu dari limbah pabrik maupun sarana
pengolahan limbah. Sumber pencemar lainnya ialah sumber polusi dengan kadar
pencemar relatif rendah yang berasal dari bermacam-macam sumber yang
menyebar, misalnya dari rumah tangga, peternakan, dan sebagainya (Palar, 2004).
2.2 Air minum
Seperti telah diuraikan di atas, bahwa air itu sangat dibutuhkan oleh semua
mahluk di dunia, khususnya sebagai air minum. MenurutSutrisno dan Suciastuti
(2004)Syarat – Syarat Air Minum pada umumnya ditentukan pada beberapa
standar (patokan) yang pada beberapa negara berbeda-beda menurut:
− Kondisi negara masing-masing.
− Perkembangan imu pengetahuan.
− Perkembangan teknologi.
Dari segi kualitas, air minum harus memenuhi :
a. Syarat fisik :
− Air tak boleh berwarna.
− Air tak boleh berasa.
− Air ak boleh berbau.
− Suhu air hendaknyasejuk (±25oC).
− Air harus jernih.
b. Syarat – syarat kimia
Air minum yang baik adalah air minum yang tidak boleh mengandung
racun, zat-zat kimia tertentu dalam jumlah melampaui batas yang telah
ditentukan.
5
Universitas Sumatera Utara
c. Syarat – syarat bakteriologik
Air minum tidak boleh mengandung bakteri–bakeri penyakit (patogen)
sama sekali dan tidak boleh mengandung bakteri–bakteri golongan Coli melebihi
batas–batas yang ditentukan yaitu 1 Coli/100 ml air. Air yang mengandung
bakteri golongan Coli dianggap telah terkontaminasi dengan kotoran manusia
2.3
Standar Kualitas Air Minum
Standar mutu air minum atau air untuk kebutuhan rumah tangga ditetapkan
berdasarkanPermenkes (2010) tentang Syarat-syarat dan Pengawasan Kualitas Air
Minum tersebut disesuaikan dengan Standar Internasional yang dikeluarkan oleh
WHO.
2.4
Logam Berat
Logam berat ialah logam yang mempunyai berat 5 gram atau lebih untuk
setiap cm3, dan bobot ini beratnya lima kali dari berat air. Dengan sendirinya
logam yang beratnya kurang dari 5 gram termasuk logam ringan.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 makhluk hidup.(Darmono, 1995).
Logam berat ini dapat menimbulkan efek kesehatan bagi manusia
tergantung pada bagian mana logam berat tersebut terikat dalam tubuh. Daya
racun yang dimiliki akan bekerja sebagai penghalang kerja enzim, sehingga
proses metabolisme tubuh terputus (Palar, 2004).
Logam berat jika sudah terserap ke dalam tubuh maka tidak dapat
dihancurkan tetapi akan tetap tinggal di dalamnya hingga nantinya dibuang
melalui proses ekskresi (Palar, 2004).
6
Universitas Sumatera Utara
2.4.1
Timbal (Pb)
Timbal adalah logam lunak berwarna abu-abu kebiruan mengkilat serta
mudah dimurnikan dari pertambangan.Timbal memiliki titik lebur rendah, mudah
dibentuk, memiliki sifat kimia yang aktif, sehingga bisa digunakan untuk melapisi
logam agar tidak timbul perkaratan. Timbal meleleh pada suhu 328oC (662oF),
titik didih 1740oC (3164oF) dan memiliki berat atom 207,20 (Widowati, dkk.,
2008).
Pencemaran timbal berasal dari sumber alami maupun limbah hasil
aktivitas manusia dengan jumlah yang terus meningkat, baik dilingkungan air,
udara maupun darat. Timbal (Pb) merupakan logam yang mendapatkan perhatian
karena bersifat toksik melalui komsumsi makanan, minuman, udara, air, serta
debu yang tercemar Pb(Widowati, dkk., 2008).
2.4.1.1 Toksisitas timbal (Pb)
Toksisitas timbal bersifat kronis dan akut. Paparan timbal secara kronis
bisa mengakibatkan kelelahan, kelesuan, gangguan iritabilitas, gangguan
gastrointestinal, kehilangan libido, infertilitas pada laki-laki, gangguan menstruasi
serta aborsi spontan pada wanita, depresi, sakit kepala, sulit berkonsentrasi, daya
ingat terganggu dan sulit tidur (Widowati, dkk., 2008).
Toksisitas akut dapat menimbulkan gangguan gastrointestinal, seperti
kram perut, kolik, dan biasanya diawali dengan sembelit, mual, muntah-muntah
dan sakit perut yang hebat, gangguan neurologi berupa ensefalopati seperti sakit
kepala, bingung atau pikiran kacau, sering pingsan dan koma, gangguan fungsi
ginjal, oliguria dan gagal ginjal (Widowati, dkk., 2008).
7
Universitas Sumatera Utara
2.4.2
Kadmium (Cd)
Kadmium adalah logam berwarna putih perak, lunak, mengkilap, tidak
larut dalam basa, mudah bereaksi, serta menghasilkan kadmium oksida bila
dipanaskan. Kadmium memiliki nomor atom 48, berat atom 112,4 g/mol, titik
leleh 321oC dan titik didih 767oC (Widowati, dkk., 2008).
Sumber pencemaran dan paparan kadmium berasal dari polusi udara,
rokok, air sumur, makanan yang tumbuh di daerah pertanian yang tercemar
kadmium, fungisida, pupuk, serta cat. Paparan dan toksisitas Cd berasal dari
rokok, tembakau, pipa rokok yang mengandung Cd, perokok pasif, plastic berlapis
Cd, serta air minum (Widowati, dkk., 2008).
2.4.2.1 Toksisitas kadmium (Cd)
Toksisitas kronis kadmium bisa merusak sistem fisiologis tubuh,
kerusakan tubulus renalis, kerusakan ginjal, gangguan sistem kardiovaskuler,
gangguan sistem skeletal, menurunkan fungsi pulmo, empisema, kehilangan
mineral tulang yang disebabkan oleh disfungsi nefron ginjal (Widowati, dkk.,
2008).
Efek akut pajanan kadmium terutama mengakibatkan iritasi lokal.Setelah
termakan, manifestasi klinisnya berupa mual, muntah-muntah dan nyeri perut.
Setelah penghirupan, efek yang diakibatkannya antara lain adalah edema paruparu dan pneumonitis (Lu, 1991).
2.4.3
Tembaga (Cu)
Tembaga memiliki sistem kristal kubik yang secara fisik berwarna kuning
dan apabila dilihat menggunakan mikroskop akan berwarna pink kecoklatan
sampai keabuan. Unsur Cu bisa ditemukan pada berbagai jenis makanan, air, dan
8
Universitas Sumatera Utara
udara sehingga manusia bias terpapar Cu melalui jalur makanan, minuman, dan
saat bernafas (Widowati, dkk., 2008).
2.4.3.1 Toksisitas tembaga (Cu)
Kelebihan tembaga secara kronis menyebabkan penumpukan tembaga di
dalam hati yang dapat menyebabkan nekrosis hati atau serosis hati.Konsumsi
sebanyak 10-15 mg tembaga sehari dapat menimbulkan muntah-muntah dan diare,
berbagai tahap pendarahan intravaskular dapat terjadi begitupun nekrosis sel-sel
hati dan gagal ginjal.Konsumsi dosis tinggi dapat menyebabkan kematian
(Almatsier, 2004).
2.5
Analisis Timbal, Kadmium dan Tembaga
2.5.1
Analisis gravimetri
Analisis gravimetri adalah cara analisis kuantitatif berdasarkan berat
tetapnya (berat konstan). Dalam analisis, unsur atau senyawa yang dianalisis
dipisahkan dari sejumlah bahan yang dianalisis. Bagian terbesar analisis
gravimetri menyangkut perubahan unsur atau gugus dari senyawa yang dianalisis
menjadi senyawa lain yang murni dan mantap (stabil), sehingga dapat diketahui
berat tetapnya. Berat unsur atau gugus yang dianalisis selanjutnya dihitung dari
rumus senyawa serta berat atom penyusunnya.Gravimetri dapat digunakan untuk
menentukan hampir semua kation dan anion anorganik serta zat-zat netral seperti
air, belerang dioksida dan iodium.Teknik analisis gravimetri dibagi dalam
beberapa langkah
yaitu pengendapan, penyaringan, pencucian
endapan,
pengeringan, pemanasan/pemijaran dan penimbangan endapan hingga konstan
(Gandjar dan Rohman, 2007).
9
Universitas Sumatera Utara
2.5.2
Spektrofotometri serapan atom
Spektrofotometri serapan atom digunakan untuk analisis kuantitatif unsur-
unsur logam dalam jumlah sedikit (trace) dan sangat sedikit (ultratrace) karena
mempunyai kepekaan yang tinggi (batas deteksi kurang dari 1 ppm) dan
pelaksanaannya relatif sederhana dan interferensinya sedikit.Spektrofotometri
serapan atom didasarkan pada penyerapan energi sinar oleh atom-atom netral dan
sinar yang diserap biasanya sinar tampak atau ultraviolet. Dalam garis besarnya
prinsip spektrofotometri serapan atom sama dengan spektrofotometri sinar tampak
dan ultraviolet. Perbedaannya terletak pada bentuk spektrum, cara pengerjaan
sampel dan peralatannya (Gandjar dan Rohman, 2007).
Metode spektrofotometri serapan atom berprinsip pada absorbsi radiasi
oleh atom.Atom-atom menyerap radiasi tersebut pada panjang gelombang
tertentu, tergantung pada sifat unsurnya.Radiasi pada panjang gelombang ini
mempunyai cukup energi untuk mengubah tingkat elektronik suatu atom.Dengan
adanya absorpsi energi, berarti diperoleh energi yang lebih banyak sehingga suatu
atom yang berada pada keadaan dasar dinaikkan tingkat energinya ke tingkat
eksitasi. Misalkan unsur Na dengan nomor atom 11 mempunyai konfigurasi
elektron 1s22s2 2p63s1, tingkat dasar untuk elektron valensi 3s, artinya tidak
memiliki kelebihan energi. Elektron ini dapat tereksitasi ke tingkat 3p ataupun ke
tingkat 4p (Khopkar, 1985).
2.5.2.1 Bahan bakar dan bahan pengoksidasi
Biasanya bahan bakar yang digunakan adalah propana, hidrogen dan
asetilen sedangkan oksidatornya adalah udara, oksigen dan N2O. Temperatur
maksimum dari berbagai nyala dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut ini:
10
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 Temperatur Maksimum Berbagai Nyala (Khopkar, 1985).
Bahan Bakar
Hidrogen
Asetilen
Propana
Oksidan Udara
2100
2200
1950
Oksidan Oksigen
2780
3050
2800
N2O
2955
-
2.5.2.2 Komponen spektrofotometer serapan atom
Sistem peralatan spektrofotometer serapan atom diperlihatkan pada
Gambar 2.1berikut ini.
Gambar 2.1 Komponen Spektrofotometer Serapan Atom (Harris, 2007).
A. Sumber Sinar
Sumber sinar yang lazim dipakai adalah lampu katoda berongga (hollow
cathode lamp).Lampu ini terdiri atas tabung kaca tertutup yang mengandung suatu
katoda dan anoda.Katoda berbentuk silinder berongga yang terbuat dari logam
dan dilapisi dengan logam tertentu.Tabung logam ini diisi dengan gas mulia (neon
atau argon) dengan tekanan rendah. Bila antara anoda dan katoda diberi selisih
tegangan yang tinggi (600 volt), maka katoda akan memancarkan berkas-berkas
elektron yang bergerak menuju anoda yang mana kecepatan dan energinya sangat
tinggi. Elektron-elektron dengan energi tinggi ini dalam perjalanannya menuju
anoda akan bertabrakan dengan gas-gas mulia yang diisikan tadi (Gandjar dan
Rohman, 2007).
11
Universitas Sumatera Utara
Akibat dari tabrakan-tabrakan ini membuat unsur-unsur gas mulia akan
kehilangan elektron dan menjadi bermuatan positif. Ion-ion gas mulia yang
bermuatan positif ini selanjutnya akan bergerak ke katoda dengan kecepatan dan
energi yang tinggi pula. Pada katoda terdapat unsur-unsur yang sesuai dengan
unsur yang dianalisis. Unsur-unsur ini akan ditabrak oleh ion-ion positif gas
mulia. Akibat tabrakan ini, unsur-unsur akan terlempar ke luar dari permukaan
katoda. Atom-atom unsur dari katoda ini mungkin akan mengalami eksitasi ke
tingkat energi-energi elektron yang lebih tinggi dan akan memancarkan spektrum
pancaran dari unsur yang sama dengan unsur yang akan dianalisis (Gandjar dan
Rohman, 2007).
B. Tempat Sampel
Dalam analisis dengan spektrofotometri serapan atom, sampel yang akan
dianalisis harus diuraikan menjadi atom-atom netral yang masih dalam keadaan
dasar. Ada berbagai macam alat yang dapat digunakan untuk mengubah suatu
sampel menjadi uap atom-atom yaitu:
1. Dengan nyala (flame)
Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa cairan menjadi
bentuk uap atomnya dan juga untuk proses atomisasi. Suhu yang dapat dicapai
oleh nyala tergantung pada gas yang digunakan, misalnya untuk gas asetilendinitrogen oksida (N2O) sebesar 3000oC dan gas asetilen-udara suhunya
sebesar 2200oC.Pemilihan macam bahan pembakar dan gas pengoksidasi serta
komposisi perbandingannya sangat mempengaruhi suhu nyala.Sumber nyala
yang paling banyak digunakan adalah campuran asetilen sebagai bahan
pembakar dan udara sebagai pengoksidasi (Gandjar dan Rohman, 2007).
12
Universitas Sumatera Utara
2. Tanpa nyala (flameless)
Atomisasi dilakukan dalam tungku dari grafit. Sejumlah sampel diambil
sedikit (hanya beberapa μL), lalu diletakkan dalam tabung grafit kemudian
tabung tersebut dipanaskan dengan sistem elektris dengan cara melewatkan
arus listrik pada grafit. Akibat pemanasan ini maka zat yang akan dianalisis
berubah menjadi atom-atom netral dan pada fraksi atom ini dilewatkan suatu
sinar yang berasal dari lampu katodaberongga sehingga terjadilah proses
penyerapan energi sinar yang memenuhi kaidah analisis kuantitatif (Gandjar
dan Rohman, 2007).
C. Monokromator
Monokromator dimaksudkan untuk memisahkan dan memilih panjang
gelombang yang digunakan dalam analisis. Di dalam monokromator suatu alat
yang digunakan untuk memisahkan radiasi resonansi dan kontinyu yang disebut
chopper (Gandjar dan Rohman, 2007).
D. Detektor
Detektor digunakan untuk mengukur intensitas cahaya yang melalui
tempat
pengatoman.Biasanya
digunakan
tabung
penggandaan
foton
(photomultiplier tube). Ada 2 cara yang dapat digunakan dalam sistem deteksi
yaitu: (a) yang memberikan respon terhadap radiasi resonansi dan radiasi kontinyu
dan (b) yang hanya memberikan respon terhadap radiasi resonansi (Gandjar dan
Rohman, 2007).
E. Readout
Readout merupakan suatu alat penunjuk atau dapat juga diartikan sebagai
pencatat hasil.Hasil pembacaan dapat berupa angka atau berupa kurva yang
menggambarkan absorbansi atau intensitas emisi (Gandjar dan Rohman, 2007).
13
Universitas Sumatera Utara
2.5.2.3Gangguan-gangguan pada spektrofotometri serapan atom
Gangguan-gangguan (interference) yang ada pada AAS adalah peristiwaperistiwa yang menyebabkan pembacaan absorbansi unsur yang dianalisis
menjadi lebih kecil atau lebih besar dari yang nilai yang sesuai dengan
konsentrasinya dalam sampel (Gandjar dan Rohman, 2007).
Gangguan-gangguan yang dapat terjadi dalam AAS adalah sebagai
berikut:
1. Gangguan yang berasal dari matriks sampel yang dapat mempengaruhi
banyaknya sampel yang mencapai nyala.
Sifat-sifat tertentu matriks sampel dapat mengganggu analisis yakni
matriks tersebut dapat berpengaruh terhadap laju aliran bahan bakar/gas
pengoksidasi.Sifat-sifat tersebut adalah viskositas, tegangan permukaan, berat
jenis dan tekanan unsur.Gangguan matriks yang lain adalah pengendapan unsur
yang dianalisis sehingga jumlah atom yang mencapai nyala menjadi lebih
sedikit dari konsentrasi yang seharusnya yang terdapat dalam sampel.
2. Gangguan kimia yang dapat mempengaruhi jumlah/banyaknya atom yang
terjadi di dalam nyala
Terbentuknya atom-atom netral yang masih dalam keadaan azas di dalam
nyala sering terganggu oleh dua peristiwa kimia, yaitu:
a. Disosiasi senyawa-senyawa yang tidak sempurna
b. Ionisasi atom-atom di dalam nyala
3. Gangguan oleh absorbansi yang disebabkan bukan oleh absorbansi atom yang
dianalisis yakni oleh absorbansi oleh molekul-molekul yang tidak terdisosiasi
di dalam nyala (Gandjar dan Rohman, 2007).
14
Universitas Sumatera Utara
2.6
Validasi Metode
Validasi metoda analisis adalah suatu tindakan penilaian terhadap
parameter tertentu, berdasarkan percobaan laboratorium, untuk membuktikan
bahwa parameter tersebut memenuhi persyaratan untuk penggunaannya (Harmita,
2004).
Beberapa parameter analisis yang harus dipertimbangkan dalam validasi
metode analisis menurut Harmita (2004) adalah sebagai berikut :
1. Kecermatan (accuracy)
Kecermatan adalah ukuran yang menunjukkan derajat kedekatan hasil
analis dengan kadar analit yang sebenarnya. Kecermatan dinyatakan sebagai
persen perolehan kembali (recovery) analit yang ditambahkan. Kecermatan
ditentukan dengan dua cara yaitu :
- Metode simulasi (spiked-placebo recovery)
Dalam metode simulasi, sejumlah analit bahan murni ditambahkan ke
dalam campuran bahan pembawa sediaan farmasi (plasebo) lalu campuran
tersebut dianalisis dan hasilnya dibandingkan dengan kadar analit yang
ditambahkan (kadar yang sebenarnya).
- Metodepenambahan baku (standard addition method)
Dalam metode penambahan baku, sampel dianalisis lalu sejumlah
tertentu analit yang diperiksa ditambahkan ke dalam sampel dicampur dan
dianalisis lagi. Selisih kedua hasil dibandingkan dengan kadar yang
sebenarnya (hasil yang diharapkan).Persen perolehan kembali ditentukan
dengan menentukan berapa persenanalit yang ditambahkan tadi dapat
15
Universitas Sumatera Utara
ditemukan.Persen perolehan kembali seharusnyatidak melebihi nilai presisi
RSD. Rentang persen perolehan kembali yang diijinkan pada setiap
konsentrasi analit pada matriks dapat dilihat pada tabel 2.2 di bawah ini:
Tabel 2.2Rentang Persen Perolehan Kembali yang Diijinkan pada Setiap
Konsentrasi Analit pada Sampel (Harmita, 2004)
Jumlah analit pada
Persen perolehan kembali yang
sampel
diijinkan (%)
98 – 102
100%
98 – 102
>10%
97 – 103
>1%
95 – 105
0,1%
90 – 107
0,01%
90 – 107
0,001%
80 – 110
1 ppm
80 – 110
100 ppb
60 – 115
10 ppb
40 – 120
1 ppb
2. Keseksamaan (precision)
Keseksamaan adalah ukuran yang menunjukkan derajat kesesuaian antara
hasil uji individual, diukur melalui penyebaran hasil individual dari rata-rata
jika prosedur diterapkan secara berulang pada sampel-sampel yang diambil
dari campuran yang homogen. Nilai simpangan baku relatif yang memenuhi
persyaratan menunjukkan adanya keseksamaan metode yang dilakukan
(Harmita, 2004).
Nilai simpangan baku relatif (RSD) untuk analit dengan kadar part per
million (ppm) adalah tidak lebih dari 16% dan untuk analit dengan kadar part
per billion (ppb) RSD-nya adalah tidak lebih dari 32% (Harmita, 2004).
3. Selektivitas (Spesifisitas)
Selektivitas atau spesifisitas suatu metode adalah kemampuannya yang
hanya mengukur zat tertentu saja secara cermat dan seksama dengan adanya
16
Universitas Sumatera Utara
komponen lain yang mungkin ada dalam matriks sampel (Harmita, 2004).
4. Linearitas
Linearitas adalah kemampuan metode analisis yang memberikan respon
yang secara langsung atau dengan bantuan transformasi matematik yang baik,
proposional terhadap konsentrasi analit dalam sampel (Harmita, 2004).
5. Batas Deteksi (Limit of Detection, LOD) dan Batas Kuantitasi (Limit of
Quantitation, LOQ)
Batas deteksi didefinisikan sebagai konsentrasi analit terendah dalam
sampel yang masih dapat dideteksi tetapi tidak dikuantitasi pada kondisi
percobaan yang dilakukan.Batas deteksi dinyatakan dalam konsentrasi analit
(persen, bagian per juta) dalam sampel (Harmita, 2004).
Batas kuantitasi didefinisikan sebagai konsentrasi analit terendah dalam
sampel yang dapat ditentukan dengan presisi dan akurasi.Batas ini dinyatakan
dalam konsentrasi analit (persen, bagian per juta) dalam sampel (Harmita,
2004).
17
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Air
Air bersih merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia yang diperoleh
dari berbagai sumber, tergantung pada kondisi daerah setempat.kondisi sumber air
pada setiap daerah berbeda-beda, tergantung pada keadaan alam dan kegiatan
manusia yang terdapat didaerah tersebut.Air merupakan suatu sarana utama untuk
meningkatkan derajat kesehatan masyarakat, karena air merupakan salah satu
media dari berbagai macam penularan, terutama penyakit perut (Sutrisno dan
Suciastuti, 2004).
Logam dan mineral lainnya hampir selalu ditemukan dalam air tawar dan
air laut, walaupun jumlahnya sangat terbatas.Dalam kondisi normal, beberapa
macam logam baik logam ringan maupun logam berat jumlahnya sangat sedikit
dalam air. Beberapa logam itu bersifat esensial dan sangat dibutuhkan dalam
proses kehidupan, misalnya kalsium (Ca), fosfor (P), magnesium (Mg), seng (Zn),
Mangan (Mn) (Darmono, 1995).
Beberapa macam logam biasanya dominan daripada logam lainnya.Dalam
air, hal ini sangat tergantung pada asal sumber air (air tanah dan air sungai).Di
samping itu, jenis air juga mempengaruhi kandungan logam di dalamnya (air
tawar, air payau, dan air laut). Air sungai di daerah hulu kandungan logamnya
akan berbeda dengan air sungai dekat muara, hal ini disebabkan dalam
perjalanannya air tersebut mengalami bebrapa kontaminasi, baik karena erosi
maupun pencemaran dari sepanjang tepi sungai (Damono, 1995).
4
Universitas Sumatera Utara
Sumber pencemar utama biasanya berasal dari sumber polusi yang
menyebabkan pencemaran kadar tinggi yaitu dari limbah pabrik maupun sarana
pengolahan limbah. Sumber pencemar lainnya ialah sumber polusi dengan kadar
pencemar relatif rendah yang berasal dari bermacam-macam sumber yang
menyebar, misalnya dari rumah tangga, peternakan, dan sebagainya (Palar, 2004).
2.2 Air minum
Seperti telah diuraikan di atas, bahwa air itu sangat dibutuhkan oleh semua
mahluk di dunia, khususnya sebagai air minum. MenurutSutrisno dan Suciastuti
(2004)Syarat – Syarat Air Minum pada umumnya ditentukan pada beberapa
standar (patokan) yang pada beberapa negara berbeda-beda menurut:
− Kondisi negara masing-masing.
− Perkembangan imu pengetahuan.
− Perkembangan teknologi.
Dari segi kualitas, air minum harus memenuhi :
a. Syarat fisik :
− Air tak boleh berwarna.
− Air tak boleh berasa.
− Air ak boleh berbau.
− Suhu air hendaknyasejuk (±25oC).
− Air harus jernih.
b. Syarat – syarat kimia
Air minum yang baik adalah air minum yang tidak boleh mengandung
racun, zat-zat kimia tertentu dalam jumlah melampaui batas yang telah
ditentukan.
5
Universitas Sumatera Utara
c. Syarat – syarat bakteriologik
Air minum tidak boleh mengandung bakteri–bakeri penyakit (patogen)
sama sekali dan tidak boleh mengandung bakteri–bakteri golongan Coli melebihi
batas–batas yang ditentukan yaitu 1 Coli/100 ml air. Air yang mengandung
bakteri golongan Coli dianggap telah terkontaminasi dengan kotoran manusia
2.3
Standar Kualitas Air Minum
Standar mutu air minum atau air untuk kebutuhan rumah tangga ditetapkan
berdasarkanPermenkes (2010) tentang Syarat-syarat dan Pengawasan Kualitas Air
Minum tersebut disesuaikan dengan Standar Internasional yang dikeluarkan oleh
WHO.
2.4
Logam Berat
Logam berat ialah logam yang mempunyai berat 5 gram atau lebih untuk
setiap cm3, dan bobot ini beratnya lima kali dari berat air. Dengan sendirinya
logam yang beratnya kurang dari 5 gram termasuk logam ringan.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 makhluk hidup.(Darmono, 1995).
Logam berat ini dapat menimbulkan efek kesehatan bagi manusia
tergantung pada bagian mana logam berat tersebut terikat dalam tubuh. Daya
racun yang dimiliki akan bekerja sebagai penghalang kerja enzim, sehingga
proses metabolisme tubuh terputus (Palar, 2004).
Logam berat jika sudah terserap ke dalam tubuh maka tidak dapat
dihancurkan tetapi akan tetap tinggal di dalamnya hingga nantinya dibuang
melalui proses ekskresi (Palar, 2004).
6
Universitas Sumatera Utara
2.4.1
Timbal (Pb)
Timbal adalah logam lunak berwarna abu-abu kebiruan mengkilat serta
mudah dimurnikan dari pertambangan.Timbal memiliki titik lebur rendah, mudah
dibentuk, memiliki sifat kimia yang aktif, sehingga bisa digunakan untuk melapisi
logam agar tidak timbul perkaratan. Timbal meleleh pada suhu 328oC (662oF),
titik didih 1740oC (3164oF) dan memiliki berat atom 207,20 (Widowati, dkk.,
2008).
Pencemaran timbal berasal dari sumber alami maupun limbah hasil
aktivitas manusia dengan jumlah yang terus meningkat, baik dilingkungan air,
udara maupun darat. Timbal (Pb) merupakan logam yang mendapatkan perhatian
karena bersifat toksik melalui komsumsi makanan, minuman, udara, air, serta
debu yang tercemar Pb(Widowati, dkk., 2008).
2.4.1.1 Toksisitas timbal (Pb)
Toksisitas timbal bersifat kronis dan akut. Paparan timbal secara kronis
bisa mengakibatkan kelelahan, kelesuan, gangguan iritabilitas, gangguan
gastrointestinal, kehilangan libido, infertilitas pada laki-laki, gangguan menstruasi
serta aborsi spontan pada wanita, depresi, sakit kepala, sulit berkonsentrasi, daya
ingat terganggu dan sulit tidur (Widowati, dkk., 2008).
Toksisitas akut dapat menimbulkan gangguan gastrointestinal, seperti
kram perut, kolik, dan biasanya diawali dengan sembelit, mual, muntah-muntah
dan sakit perut yang hebat, gangguan neurologi berupa ensefalopati seperti sakit
kepala, bingung atau pikiran kacau, sering pingsan dan koma, gangguan fungsi
ginjal, oliguria dan gagal ginjal (Widowati, dkk., 2008).
7
Universitas Sumatera Utara
2.4.2
Kadmium (Cd)
Kadmium adalah logam berwarna putih perak, lunak, mengkilap, tidak
larut dalam basa, mudah bereaksi, serta menghasilkan kadmium oksida bila
dipanaskan. Kadmium memiliki nomor atom 48, berat atom 112,4 g/mol, titik
leleh 321oC dan titik didih 767oC (Widowati, dkk., 2008).
Sumber pencemaran dan paparan kadmium berasal dari polusi udara,
rokok, air sumur, makanan yang tumbuh di daerah pertanian yang tercemar
kadmium, fungisida, pupuk, serta cat. Paparan dan toksisitas Cd berasal dari
rokok, tembakau, pipa rokok yang mengandung Cd, perokok pasif, plastic berlapis
Cd, serta air minum (Widowati, dkk., 2008).
2.4.2.1 Toksisitas kadmium (Cd)
Toksisitas kronis kadmium bisa merusak sistem fisiologis tubuh,
kerusakan tubulus renalis, kerusakan ginjal, gangguan sistem kardiovaskuler,
gangguan sistem skeletal, menurunkan fungsi pulmo, empisema, kehilangan
mineral tulang yang disebabkan oleh disfungsi nefron ginjal (Widowati, dkk.,
2008).
Efek akut pajanan kadmium terutama mengakibatkan iritasi lokal.Setelah
termakan, manifestasi klinisnya berupa mual, muntah-muntah dan nyeri perut.
Setelah penghirupan, efek yang diakibatkannya antara lain adalah edema paruparu dan pneumonitis (Lu, 1991).
2.4.3
Tembaga (Cu)
Tembaga memiliki sistem kristal kubik yang secara fisik berwarna kuning
dan apabila dilihat menggunakan mikroskop akan berwarna pink kecoklatan
sampai keabuan. Unsur Cu bisa ditemukan pada berbagai jenis makanan, air, dan
8
Universitas Sumatera Utara
udara sehingga manusia bias terpapar Cu melalui jalur makanan, minuman, dan
saat bernafas (Widowati, dkk., 2008).
2.4.3.1 Toksisitas tembaga (Cu)
Kelebihan tembaga secara kronis menyebabkan penumpukan tembaga di
dalam hati yang dapat menyebabkan nekrosis hati atau serosis hati.Konsumsi
sebanyak 10-15 mg tembaga sehari dapat menimbulkan muntah-muntah dan diare,
berbagai tahap pendarahan intravaskular dapat terjadi begitupun nekrosis sel-sel
hati dan gagal ginjal.Konsumsi dosis tinggi dapat menyebabkan kematian
(Almatsier, 2004).
2.5
Analisis Timbal, Kadmium dan Tembaga
2.5.1
Analisis gravimetri
Analisis gravimetri adalah cara analisis kuantitatif berdasarkan berat
tetapnya (berat konstan). Dalam analisis, unsur atau senyawa yang dianalisis
dipisahkan dari sejumlah bahan yang dianalisis. Bagian terbesar analisis
gravimetri menyangkut perubahan unsur atau gugus dari senyawa yang dianalisis
menjadi senyawa lain yang murni dan mantap (stabil), sehingga dapat diketahui
berat tetapnya. Berat unsur atau gugus yang dianalisis selanjutnya dihitung dari
rumus senyawa serta berat atom penyusunnya.Gravimetri dapat digunakan untuk
menentukan hampir semua kation dan anion anorganik serta zat-zat netral seperti
air, belerang dioksida dan iodium.Teknik analisis gravimetri dibagi dalam
beberapa langkah
yaitu pengendapan, penyaringan, pencucian
endapan,
pengeringan, pemanasan/pemijaran dan penimbangan endapan hingga konstan
(Gandjar dan Rohman, 2007).
9
Universitas Sumatera Utara
2.5.2
Spektrofotometri serapan atom
Spektrofotometri serapan atom digunakan untuk analisis kuantitatif unsur-
unsur logam dalam jumlah sedikit (trace) dan sangat sedikit (ultratrace) karena
mempunyai kepekaan yang tinggi (batas deteksi kurang dari 1 ppm) dan
pelaksanaannya relatif sederhana dan interferensinya sedikit.Spektrofotometri
serapan atom didasarkan pada penyerapan energi sinar oleh atom-atom netral dan
sinar yang diserap biasanya sinar tampak atau ultraviolet. Dalam garis besarnya
prinsip spektrofotometri serapan atom sama dengan spektrofotometri sinar tampak
dan ultraviolet. Perbedaannya terletak pada bentuk spektrum, cara pengerjaan
sampel dan peralatannya (Gandjar dan Rohman, 2007).
Metode spektrofotometri serapan atom berprinsip pada absorbsi radiasi
oleh atom.Atom-atom menyerap radiasi tersebut pada panjang gelombang
tertentu, tergantung pada sifat unsurnya.Radiasi pada panjang gelombang ini
mempunyai cukup energi untuk mengubah tingkat elektronik suatu atom.Dengan
adanya absorpsi energi, berarti diperoleh energi yang lebih banyak sehingga suatu
atom yang berada pada keadaan dasar dinaikkan tingkat energinya ke tingkat
eksitasi. Misalkan unsur Na dengan nomor atom 11 mempunyai konfigurasi
elektron 1s22s2 2p63s1, tingkat dasar untuk elektron valensi 3s, artinya tidak
memiliki kelebihan energi. Elektron ini dapat tereksitasi ke tingkat 3p ataupun ke
tingkat 4p (Khopkar, 1985).
2.5.2.1 Bahan bakar dan bahan pengoksidasi
Biasanya bahan bakar yang digunakan adalah propana, hidrogen dan
asetilen sedangkan oksidatornya adalah udara, oksigen dan N2O. Temperatur
maksimum dari berbagai nyala dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut ini:
10
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 Temperatur Maksimum Berbagai Nyala (Khopkar, 1985).
Bahan Bakar
Hidrogen
Asetilen
Propana
Oksidan Udara
2100
2200
1950
Oksidan Oksigen
2780
3050
2800
N2O
2955
-
2.5.2.2 Komponen spektrofotometer serapan atom
Sistem peralatan spektrofotometer serapan atom diperlihatkan pada
Gambar 2.1berikut ini.
Gambar 2.1 Komponen Spektrofotometer Serapan Atom (Harris, 2007).
A. Sumber Sinar
Sumber sinar yang lazim dipakai adalah lampu katoda berongga (hollow
cathode lamp).Lampu ini terdiri atas tabung kaca tertutup yang mengandung suatu
katoda dan anoda.Katoda berbentuk silinder berongga yang terbuat dari logam
dan dilapisi dengan logam tertentu.Tabung logam ini diisi dengan gas mulia (neon
atau argon) dengan tekanan rendah. Bila antara anoda dan katoda diberi selisih
tegangan yang tinggi (600 volt), maka katoda akan memancarkan berkas-berkas
elektron yang bergerak menuju anoda yang mana kecepatan dan energinya sangat
tinggi. Elektron-elektron dengan energi tinggi ini dalam perjalanannya menuju
anoda akan bertabrakan dengan gas-gas mulia yang diisikan tadi (Gandjar dan
Rohman, 2007).
11
Universitas Sumatera Utara
Akibat dari tabrakan-tabrakan ini membuat unsur-unsur gas mulia akan
kehilangan elektron dan menjadi bermuatan positif. Ion-ion gas mulia yang
bermuatan positif ini selanjutnya akan bergerak ke katoda dengan kecepatan dan
energi yang tinggi pula. Pada katoda terdapat unsur-unsur yang sesuai dengan
unsur yang dianalisis. Unsur-unsur ini akan ditabrak oleh ion-ion positif gas
mulia. Akibat tabrakan ini, unsur-unsur akan terlempar ke luar dari permukaan
katoda. Atom-atom unsur dari katoda ini mungkin akan mengalami eksitasi ke
tingkat energi-energi elektron yang lebih tinggi dan akan memancarkan spektrum
pancaran dari unsur yang sama dengan unsur yang akan dianalisis (Gandjar dan
Rohman, 2007).
B. Tempat Sampel
Dalam analisis dengan spektrofotometri serapan atom, sampel yang akan
dianalisis harus diuraikan menjadi atom-atom netral yang masih dalam keadaan
dasar. Ada berbagai macam alat yang dapat digunakan untuk mengubah suatu
sampel menjadi uap atom-atom yaitu:
1. Dengan nyala (flame)
Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa cairan menjadi
bentuk uap atomnya dan juga untuk proses atomisasi. Suhu yang dapat dicapai
oleh nyala tergantung pada gas yang digunakan, misalnya untuk gas asetilendinitrogen oksida (N2O) sebesar 3000oC dan gas asetilen-udara suhunya
sebesar 2200oC.Pemilihan macam bahan pembakar dan gas pengoksidasi serta
komposisi perbandingannya sangat mempengaruhi suhu nyala.Sumber nyala
yang paling banyak digunakan adalah campuran asetilen sebagai bahan
pembakar dan udara sebagai pengoksidasi (Gandjar dan Rohman, 2007).
12
Universitas Sumatera Utara
2. Tanpa nyala (flameless)
Atomisasi dilakukan dalam tungku dari grafit. Sejumlah sampel diambil
sedikit (hanya beberapa μL), lalu diletakkan dalam tabung grafit kemudian
tabung tersebut dipanaskan dengan sistem elektris dengan cara melewatkan
arus listrik pada grafit. Akibat pemanasan ini maka zat yang akan dianalisis
berubah menjadi atom-atom netral dan pada fraksi atom ini dilewatkan suatu
sinar yang berasal dari lampu katodaberongga sehingga terjadilah proses
penyerapan energi sinar yang memenuhi kaidah analisis kuantitatif (Gandjar
dan Rohman, 2007).
C. Monokromator
Monokromator dimaksudkan untuk memisahkan dan memilih panjang
gelombang yang digunakan dalam analisis. Di dalam monokromator suatu alat
yang digunakan untuk memisahkan radiasi resonansi dan kontinyu yang disebut
chopper (Gandjar dan Rohman, 2007).
D. Detektor
Detektor digunakan untuk mengukur intensitas cahaya yang melalui
tempat
pengatoman.Biasanya
digunakan
tabung
penggandaan
foton
(photomultiplier tube). Ada 2 cara yang dapat digunakan dalam sistem deteksi
yaitu: (a) yang memberikan respon terhadap radiasi resonansi dan radiasi kontinyu
dan (b) yang hanya memberikan respon terhadap radiasi resonansi (Gandjar dan
Rohman, 2007).
E. Readout
Readout merupakan suatu alat penunjuk atau dapat juga diartikan sebagai
pencatat hasil.Hasil pembacaan dapat berupa angka atau berupa kurva yang
menggambarkan absorbansi atau intensitas emisi (Gandjar dan Rohman, 2007).
13
Universitas Sumatera Utara
2.5.2.3Gangguan-gangguan pada spektrofotometri serapan atom
Gangguan-gangguan (interference) yang ada pada AAS adalah peristiwaperistiwa yang menyebabkan pembacaan absorbansi unsur yang dianalisis
menjadi lebih kecil atau lebih besar dari yang nilai yang sesuai dengan
konsentrasinya dalam sampel (Gandjar dan Rohman, 2007).
Gangguan-gangguan yang dapat terjadi dalam AAS adalah sebagai
berikut:
1. Gangguan yang berasal dari matriks sampel yang dapat mempengaruhi
banyaknya sampel yang mencapai nyala.
Sifat-sifat tertentu matriks sampel dapat mengganggu analisis yakni
matriks tersebut dapat berpengaruh terhadap laju aliran bahan bakar/gas
pengoksidasi.Sifat-sifat tersebut adalah viskositas, tegangan permukaan, berat
jenis dan tekanan unsur.Gangguan matriks yang lain adalah pengendapan unsur
yang dianalisis sehingga jumlah atom yang mencapai nyala menjadi lebih
sedikit dari konsentrasi yang seharusnya yang terdapat dalam sampel.
2. Gangguan kimia yang dapat mempengaruhi jumlah/banyaknya atom yang
terjadi di dalam nyala
Terbentuknya atom-atom netral yang masih dalam keadaan azas di dalam
nyala sering terganggu oleh dua peristiwa kimia, yaitu:
a. Disosiasi senyawa-senyawa yang tidak sempurna
b. Ionisasi atom-atom di dalam nyala
3. Gangguan oleh absorbansi yang disebabkan bukan oleh absorbansi atom yang
dianalisis yakni oleh absorbansi oleh molekul-molekul yang tidak terdisosiasi
di dalam nyala (Gandjar dan Rohman, 2007).
14
Universitas Sumatera Utara
2.6
Validasi Metode
Validasi metoda analisis adalah suatu tindakan penilaian terhadap
parameter tertentu, berdasarkan percobaan laboratorium, untuk membuktikan
bahwa parameter tersebut memenuhi persyaratan untuk penggunaannya (Harmita,
2004).
Beberapa parameter analisis yang harus dipertimbangkan dalam validasi
metode analisis menurut Harmita (2004) adalah sebagai berikut :
1. Kecermatan (accuracy)
Kecermatan adalah ukuran yang menunjukkan derajat kedekatan hasil
analis dengan kadar analit yang sebenarnya. Kecermatan dinyatakan sebagai
persen perolehan kembali (recovery) analit yang ditambahkan. Kecermatan
ditentukan dengan dua cara yaitu :
- Metode simulasi (spiked-placebo recovery)
Dalam metode simulasi, sejumlah analit bahan murni ditambahkan ke
dalam campuran bahan pembawa sediaan farmasi (plasebo) lalu campuran
tersebut dianalisis dan hasilnya dibandingkan dengan kadar analit yang
ditambahkan (kadar yang sebenarnya).
- Metodepenambahan baku (standard addition method)
Dalam metode penambahan baku, sampel dianalisis lalu sejumlah
tertentu analit yang diperiksa ditambahkan ke dalam sampel dicampur dan
dianalisis lagi. Selisih kedua hasil dibandingkan dengan kadar yang
sebenarnya (hasil yang diharapkan).Persen perolehan kembali ditentukan
dengan menentukan berapa persenanalit yang ditambahkan tadi dapat
15
Universitas Sumatera Utara
ditemukan.Persen perolehan kembali seharusnyatidak melebihi nilai presisi
RSD. Rentang persen perolehan kembali yang diijinkan pada setiap
konsentrasi analit pada matriks dapat dilihat pada tabel 2.2 di bawah ini:
Tabel 2.2Rentang Persen Perolehan Kembali yang Diijinkan pada Setiap
Konsentrasi Analit pada Sampel (Harmita, 2004)
Jumlah analit pada
Persen perolehan kembali yang
sampel
diijinkan (%)
98 – 102
100%
98 – 102
>10%
97 – 103
>1%
95 – 105
0,1%
90 – 107
0,01%
90 – 107
0,001%
80 – 110
1 ppm
80 – 110
100 ppb
60 – 115
10 ppb
40 – 120
1 ppb
2. Keseksamaan (precision)
Keseksamaan adalah ukuran yang menunjukkan derajat kesesuaian antara
hasil uji individual, diukur melalui penyebaran hasil individual dari rata-rata
jika prosedur diterapkan secara berulang pada sampel-sampel yang diambil
dari campuran yang homogen. Nilai simpangan baku relatif yang memenuhi
persyaratan menunjukkan adanya keseksamaan metode yang dilakukan
(Harmita, 2004).
Nilai simpangan baku relatif (RSD) untuk analit dengan kadar part per
million (ppm) adalah tidak lebih dari 16% dan untuk analit dengan kadar part
per billion (ppb) RSD-nya adalah tidak lebih dari 32% (Harmita, 2004).
3. Selektivitas (Spesifisitas)
Selektivitas atau spesifisitas suatu metode adalah kemampuannya yang
hanya mengukur zat tertentu saja secara cermat dan seksama dengan adanya
16
Universitas Sumatera Utara
komponen lain yang mungkin ada dalam matriks sampel (Harmita, 2004).
4. Linearitas
Linearitas adalah kemampuan metode analisis yang memberikan respon
yang secara langsung atau dengan bantuan transformasi matematik yang baik,
proposional terhadap konsentrasi analit dalam sampel (Harmita, 2004).
5. Batas Deteksi (Limit of Detection, LOD) dan Batas Kuantitasi (Limit of
Quantitation, LOQ)
Batas deteksi didefinisikan sebagai konsentrasi analit terendah dalam
sampel yang masih dapat dideteksi tetapi tidak dikuantitasi pada kondisi
percobaan yang dilakukan.Batas deteksi dinyatakan dalam konsentrasi analit
(persen, bagian per juta) dalam sampel (Harmita, 2004).
Batas kuantitasi didefinisikan sebagai konsentrasi analit terendah dalam
sampel yang dapat ditentukan dengan presisi dan akurasi.Batas ini dinyatakan
dalam konsentrasi analit (persen, bagian per juta) dalam sampel (Harmita,
2004).
17
Universitas Sumatera Utara