Pengaruh jarak tanam pohon pada perkebunan dari pinggir jalan terhadap kadar timbal dalam buah pepaya (Carica papaya L.) - USD Repository
PENGARUH JARAK TANAM POHON PADA PERKEBUNAN DARI
PINGGIR JALAN TERHADAP KADAR TIMBAL
DALAM BUAH PEPAYA ( Carica papaya L.) SKRIPSIDiajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.)
Program Studi Ilmu Farmasi Oleh :
Liana Wulan Boentoro NIM : 078114070
FAKULTAS FARMASI
PENGARUH JARAK TANAM POHON PADA PERKEBUNAN DARI
PINGGIR JALAN TERHADAP KADAR TIMBAL
DALAM BUAH PEPAYA ( Carica papaya L.) SKRIPSIDiajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.)
Program Studi Ilmu Farmasi Oleh :
Liana Wulan Boentoro NIM : 078114070
FAKULTAS FARMASI
Persetujuan Pembimbing PENGARUH JARAK TANAM POHON PADA PERKEBUNAN DARI PINGGIR JALAN TERHADAP KADAR TIMBAL DALAM BUAH PEPAYA ( Carica papaya L.)
Skripsi yang diajukan oleh: Liana Wulan Boentoro
NIM : 078114070 telah disetujui oleh: Pembimbing Utama (Dra. M.M. Yetty Tjandrawati, M.Si.) tanggal ...............................
Pembimbing Pendamping
Pengesahan Skripsi Berjudul
PENGARUH JARAK TANAM POHON PADA PERKEBUNAN DARI
PINGGIR JALAN TERHADAP KADAR TIMBAL
DALAM BUAH PEPAYA ( Carica papaya L.)
Oleh : Liana Wulan Boentoro
NIM : 078114070 Dipertahankan di hadapan Panitia Penguji Skripsi
Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma pada tanggal: blablabla
Mengetahui Fakultas Farmasi
Universitas Sanata Dharma Dekan
(Ipang Djunarko, M.Sc., Apt.) Panitia Penguji : Tanda Tangan 1. Dra. M.M. Yetty Tjandrawati, M.Si. ..............................
2. Prof. Dr. Sudibyo Martono, M. S., Apt. ..............................
3. Yohanes Dwiatmaka, M.Si. ..............................
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Apabila di kemudian hari ditemukan indikasi plagiarisme dalam naskah ini, maka saya bersedia menanggung segala sanksi sesuai peraturan perundang- undangan yang berlaku.
Yogyakarta, Juli 2011 Penulis
Liana Wulan Boentoro
3 Agustus 2011
PRAKATA
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmat-Nya yang berlimpah, penulis dapat meyelesaikan skripsi tepat pada waktunya dengan judul “Pengaruh Jarak Tanam Pohon pada Perkebunan dari Pinggir Jalan terhadap Kadar Timbal dalam Buah Pepaya (Carica papaya L.)”
Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat dalam memperoleh gelar Sarjana Farmasi (S. Farm) di Fakultas Farmasi, Universitas Sanata dharma, Yogyakarta.
Dalam proses menyusun skripsi ini, penulis mendapatkan bantuan dari berbagai pihak yang terkait. Maka pada kesempatan iini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Ipang Djunarko, M.Sc., Apt. selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Dra. M. M. Yetty Tjandrawati, M.Si., selaku Dosen Pembimbing utama, atas segala bimbingan, perhatian, bantuan, dukungan serta koreksi yang diberikan hingga tersusunnya skripsi ini.
3. Prof. Dr. Sudibyo Martono, M. S., Apt., selaku Dosen Pembimbing kedua yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing, mengarahkan, serta memberi saran dan koreksi hingga tersusunnya skripsi ini.
4. Yohanes Dwiatmaka, M.Si., selaku Dosen Penguji atas diskusi, saran, koreksi yang diberikan.
5. Christine Patramurti, M.Si., Apt., selaku Dosen Penguji atas diskusi, saran, koreksi yang diberikan.
6. Lembaga Penelitian Terpadu (LPPT) unit I Universitas Sanata Dharma, yang telah mengijinkan penulis untuk melakukan penelitian dan menggunakan fasilitas di LPPT.
7. Ibu Astuti yang telah meluangkan waktu dan memberi pengarahan kepada penulis dalam pengoperasian instrumen Spektrofotometer Serapan Atom.
8. Mas Bimo, Mas Kunto, Pak Parlan (Laboran) yang telah membantu dan bekerja sama dalam proses penelitian.
9. Mas Bimo (Laboran Analisis Pusat) yang telah meluangkan waktu dan membantu pengoperasian instrumen Spektrofotometer Serapan Atom di Sanata Dharma.
10. Mas Ottok yang telah membantu dalam penyediaan bahan yang diperlukan guna penelitian penulis.
11. Mas Dwi, Mas Narto, dan Pak Mukminin (Sekretariat Farmasi) yang telah membatu dalam hal surat menyurat yang membantu dalam penelitian penulis.
12. Papi dan Om Edy (Papah Vivi) yang telah meluangkan waktu untuk membatu proses survey sampel hingga pengambilan sampel di Magelang.
13. Aji Pamungkas yang telah menguatkan penulis saat menghadapi masa-masa sulit dengan memberi semangat dan membuka pikiran penulis agar terus berjuang menyelesaikan skripsi ini.
14. Teman seperjuangan (Vivi Elvira) untuk kerja samanya, bantuannnya dan mencapai titik sekarang ini. Sesuatu yang berawal mudah menjadi susah, namun kita berhasil melewatinya dengan baik.
15. Pak Kharis sekeluarga yang dengan ketulusannya telah meluangkan waktu dan membatu dari proses survey hingga pengambilan sampel.
16. Teman-teman kos (Elis, Frissa, Venny, Helen, Sasa), teman-teman FST 2007, yang telah memberi dukungan kepada penulis dari awal hingga akhir penyusunan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih jauh dari kata sempurna karena masih banyak kekurangan. Oleh karena itu, penulis terbuka terhadap kritik dan saran yang dapat membangun. Akhir kata harapan penulis semoga dengan skripsi ini dapat menambah sedikit pengetahuan pembaca dan dapat dimanfaatkan sebagai mestinya.
Yogyakarta, Juli 2011 Penulis
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL........................................................................................ i HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING .............................................. ii HALAMAN PENGESAHAN.......................................................................... iii HALAMAN PERSEMBAHAN ...................................................................... iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .......................................................... v LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ........................ vi PRAKATA....................................................................................................... vii DAFTAR ISI.................................................................................................... x DAFTAR TABEL............................................................................................ xiv DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xv DAFTAR LAMPIRAN.................................................................................... xvi
INTISARI......................................................................................................... xvii
ABSTRACT ....................................................................................................... xviii
BAB I PENGANTAR ...................................................................................... 1 A. Latar Belakang .......................................................................................... 1
1. Permasalahan ..................................................................................... 4
2. Keaslian penelitian............................................................................. 4
3. Manfaat penelitian ............................................................................. 5
B. Tujuan Penelitian ...................................................................................... 5
BAB II PENELAAHAN PUSTAKA............................................................... 6
1. Sifat fisika dan kimia timbal .............................................................. 6
D. Pencemaran Udara .................................................................................... 23
5. Batas kuantifikasi (Limit of Quantification) ...................................... 33
4. Batas deteksi (Limit of Detection) ..................................................... 33
3. Linearitas............................................................................................ 32
2. Presisi................................................................................................. 31
1. Akurasi............................................................................................... 30
E. Validasi Metode ........................................................................................ 28
2. Cemaran logam berat (timbal) terhadap tanaman .............................. 26
1. Pencemaran udara oleh emisi gas buang kendaraan bermotor .......... 24
3. Kandungan dalam buah pepaya ......................................................... 22
2. Metabolisme timbal dalam tubuh....................................................... 6
2. Manfaat tanaman................................................................................ 20
1. Morfologi ........................................................................................... 19
C. Pepaya (Carica papaya L.) ....................................................................... 18
4. Analisis menggunakan spektrofotometri serapan atom ..................... 17
3. Gangguan-gangguan spektrofotometri serapan atom ........................ 16
2. Instrumentasi spektrofotometri serapan atom.................................... 13
1. Kelebihan dan kekurangan spektrofotometri serapan atom............... 13
B. Spektrofotometri Serapan Atom ............................................................... 11
3. Toksisitas timbal ................................................................................ 8
6. Spesifisitas ......................................................................................... 34
G. Hipotesis ................................................................................................... 36
BAB III METODOLOGI PENELITIAN......................................................... 38 A. Jenis dan Rancangan Penelitian ................................................................ 38 B. Variabel Penelitian.................................................................................... 38 C. Definisi Operasional ................................................................................. 39 D. Bahan Penelitian ....................................................................................... 40 E. Alat Penelitian.......................................................................................... 40 F. Tata Cara Penelitian .................................................................................. 40
1. Teknik pengambilan sampel .............................................................. 40
2. Preparasi sampel ................................................................................ 41
3. Pembuatan kurva baku timbal............................................................ 42
4. Validasi metode analisis .................................................................... 42
5. Analisis sampel secara kuantitatif...................................................... 44
G. Analisis Hasil ........................................................................................... 44
1. Akurasi............................................................................................... 44
2. Presisi................................................................................................. 45
3. Linearitas............................................................................................ 45
4. Batas deteksi dan batas kuantifikasi .................................................. 46
5. Penentuan kadar sampel..................................................................... 46
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 47 A. Pembuatan Larutan Baku .......................................................................... 47 B. Penetapan Kurva Baku.............................................................................. 48
1. Akurasi............................................................................................... 51
2. Presisi................................................................................................. 55
3. Linearitas............................................................................................ 57
4. LOD (Limit of detection) dan LOQ (Limit of Quantification) ........... 57
5. Spesifisitas ......................................................................................... 58
D. Penetapan Kadar ....................................................................................... 59
1. Pemilihan dan pengambilan sampel................................................... 59
2. Preparasi Sampel................................................................................ 61
3. Pengukuran Sampel ........................................................................... 64
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN........................................................... 68 A. Kesimpulan ............................................................................................... 68 B. Saran ......................................................................................................... 68 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 69 LAMPIRAN..................................................................................................... 75 BIOGRAFI....................................................................................................... 97
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel I. Komponen aktif dalam buah pepaya ....................................22 Tabel II. Kandungan nutrisi dalam buah pepaya...................................23 Tabel III. Parameter analisis yang harus dipenuhi untuk syarat validasi metode..................................................29 Tabel IV. Kriteria range recovery yang diijinkan...................................31 Tabel V. Kriteria nilai presisi yang diijinkan........................................32 Tabel VI. Data replikasi kurva baku timbal...........................................49 Tabel VII. Data replikasi kurva baku timbal dengan penyesuaian kadar.....................................................50 Tabel VIII. Data recovery Metode Baku Timbal......................................53 Tabel IX Data recovery baku timbal dengan metode standar adisi baku timbal.......................................................54 Tabel X Data KV Metode Baku Timbal..............................................56 Tabel XI Data presisi baku timbal dengan metode standar adisi baku timbal.......................................................56 Tabel XII Hasil pengukuran absorbansi blangko (asam nitrat pH 2) dan data nilai LOD danLOQ..............................................58 Tabel XIII Hasil penetapan kadar timbal dalam buah pepaya secara Spektrofotometri Serapan Atom...............................64
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Instrumen spektrofotometri serapan atom..............................15 Gambar 2. Bagian-bagian pada instrumen spektrofotometri serapan atom...........................................................................15 Gambar 3. Lampu katoda berongga (hollow cathode lamp)....................16 Gambar 4. Buah pepaya...........................................................................20 Gambar 5. Pohon pepaya.........................................................................20 Gambar 6. Kurva baku antara seri konsentrasi larutan baku timbal dengan absorbansi.......................................................51 Gambar 7. Sketsa pembagian kelompok di perkebunan dan metode pengambilan sampel buah pepaya............................60
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1. Data penimbangan sampel buah pepaya.................................75 Lampiran 2. Perhitungan pembuatan kurva baku ......................................77 Lampiran 3. Persamaan kurva baku............................................................80 Lampiran 4. Perhitungan nilai % recovery baku timbal..............................81 Lampiran 5. Perhitungan nilai KV..............................................................85 Lampiran 6. Perhitungan penetapan nilai LOD dan LOQ..........................86 Lampiran 7. Perhitungan kadar timbal dalam sampel pepaya....................88 Lampiran 8. Output hasil iuji distribusi normal..........................................90 Lampiran 9. Output hasil uji statistik ANOVA..........................................91 Lampiran 10. Output uji statistik Duncan’s Post Hoc.................................92 Lampiran 11. Gambar pohon pepaya............................................................93 Lampiran 12. Gambar proses pengambilan sampel pepaya..........................94 Lampiran 13. Hasil survey kepadatan lalu lintas jalan raya Mayor Unus
KM 6, Gentan, Wayuhan, Kabupaten Magelang...................95
INTISARI
Timbal yang diemisikan bersama asap knalpot kendaraan bermotor menyebabkan polusi udara dan dapat mencemari tanaman yang ditanam dekat pinggir jalan. Timbal merupakan logam berat yang bersifat toksik. Tujuan penelitian untuk mengetahui pengaruh jarak tanam pohon pepaya (0-25; 25-50; 50-75; 75-100 meter) dari pinggir jalan terhadap kadar timbal di dalam buah pepaya. Selain itu, untuk mengetahui apakah metode yang digunakan telah memenuhi parameter validasi.
Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental rancangan deskriptif. Instrumen yang digunakan spektrofotometer serapan atom. Validasi metode ditentukan berdasar akurasi, presisi, linearitas, LOD, LOQ dan spesifisitas.
Hasil validasi pada baku 0,25 ppm (% recovery = 91,66-95,06%; KV = 1,86%), baku 1,5 ppm (% recovery = 100,78-102,38%; KV = 0,80%), dan baku 3,0 ppm (% recovery = 102,28-105,92%; KV = 1,76%). % recovery standar adisi = 97,89-100,95% dan KV = 1,65%. Nilai r = 0,9998. Metode ini dapat dikatakan valid untuk penetapan kadar timbal dalam buah pepaya.
Rata-rata kadar timbal kelompok 1 = 0,46256 mg/kg; kelompok 2 = 0,11197 mg/kg; kelompok 3 = 0,09207 mg/kg. Analisis statistik menunjukkan ada perbedaan kadar yang bermakna untuk antar kelompok. Terjadi kenaikan kadar timbal diikuti jarak yang semakin dekat dengan pinggir jalan.
Kata kunci : Validasi metode, penetapan kadar, timbal, buah pepaya, spektrofotometri serapan atom.
ABSTRACT
Lead is emitted with the exhaust fumes of motor vehicles cause air pollution and can contaminate plants that are planted near the roadside. Lead is a toxic heavy metal. Research objectives were to determine the effect of papaya tree spacing (0-25; 25-50; 50-75; 75-100 meters) from the roadside to the lead levels in papaya fruit. In addition, to determine whether the method used meets the validation parameters.
This research is a descriptive experimental design. The instrument used an atomic absorption spectrophotometer. Validation of the method is determined based on accuracy, precision, linearity, LOD, LOQ and specificity.
The results of validation on the standard 0.25 ppm (% recovery = 91.66 to 95.06%, CV = 1.86%), raw 1.5 ppm (% recovery = 100.78 to 102.38%; KV = 0 , 80%), and standard 3.0 ppm (% recovery = 102.28 to 105.92%; KV = 1.76%). % Recovery = 97.91 to 100.95% adduct standards and the KV = 1.65%. Value of r = 0.9998. This method can be said to be valid for the determination of lead content in papaya fruit.
The average lead levels of group 1 = 0.46256 mg/kg; group 2 = 0.11197 mg/kg; group 3 = 0.0920 mg/kg. Statistical analysis showed no significant differences in levels for between groups. An increase in lead levels followed a short distance closer to the roadside.
Keywords: Validation of methods, determination, lead, papaya fruit, atomic absorption spectrophotometry.
BAB I PENGANTAR A. Latar Belakang Pencemaran dalam beberapa tahun terakhir telah meningkat sebagai
akibat dari meningkatnya aktivitas manusia (Aribike, 1996). Pencemaran udara sebagian besar berasal dari sektor transportasi (60%), sektor industri 20% dan lain-lain 20% (Almatsier, 2003). Pada asap kendaraan bermotor, mengandung salah satu logam berat yaitu timbal dimana merupakan sumber polusi timbal yang utama di udara (90% dari total emisi timbal di atmosfer) (Erlani, 2007).
Menurut Cannon and Bowles (1962); Quinche, Zuber, dan Bovay (1969); Motton, Daines, Chilko, and Motton (1970), emisi timbal dari kendaraan bermotor memberikan peningkatan konsentrasi unsur-unsur tertentu pada tumbuhan yang berada di pinggir jalan. Menurut Williamson (1973); Moore dan Moore (1976) kendaraan bermotor menyumbangkan sejumlah logam beracun ke lingkungan terutama yang letaknya berdekatan dengan pinggir jalan raya.
Tanaman dapat menjadi mediator penyebaran logam berat pada mahluk hidup karena masuknya logam tersebut pada tumbuhan melalui akar dan mulut daun (stomata) dalam bentuk partikulat (Charlena, 2004).
Adanya logam berat walaupun dengan kadar kecil akan membahayakan kesehatan manusia dan akan tertimbun di dalam tubuh sehingga lambat laun kadarnya dalam tubuh akan meningkat dan mengakibatkan keracunan. Efek biosintesis hemoglobin sebelum mencapai target organ, dan apabila gangguan ini tidak segera teratasi akan dapat mengakibatkan gangguan terhadap berbagai sistem organ tubuh seperti sistem saraf, ginjal, sistem reproduksi, saluran cerna dan anemia (Goyer, 1993).
Menurut SNI 7387:2009 mengenai batas maksimum cemaran logam berat dalam pangan, batas ambang logam timbal yang masih diizinkan dalam buah yaitu 0,5 ppm (mg/kg).
Dilatarbelakangi uraian di atas maka peneliti melakukan penelitian terhadap kadar timbal yang ada pada buah yang ditanam di pinggir jalan untuk melihat adakah pengaruh dari suatu jarak tanam tanaman dari pinggir jalan sebagai sumber polusi, terhadap kadar timbal yang dikandung di dalamnya.
Peneliti menentukan kelompok penelitian dengan membagi kebun menjadi 4 bagian berdasarkan jarak dari pinggir jalan raya yaitu 0-25, 25-50,50-75, dan 75-100 meter dari tepi jalan raya. Menurut Wardoyo (1998) semakin banyak jumlah kendaraan bermotor yang lewat pada suatu jalan raya maka semakin tinggi pula kadar polutan timbal yang diemisikan ke lingkungan sekitar. Menurut Ward, Reeves, and Brooks (cit., Ward et al., 1979) pengamatan terhadap tingkat kandungan timbal pada tanaman yang tumbuh di sepanjang jalan di New Zealand dengan kepadatan lalu lintas yang rendah (1200 kendaraan/hari) menunjukkan kurva hubungan yang eksponensial untuk akumulasi timbal dengan jarak dari jalan raya.
Buah yang digunakan sebagai sampel dalam penelitian ini adalah buah cukup banyak sehingga buah pepaya banyak dikonsumsi (menduduki peringkat kedua buah terbanyak yang dikonsumsi setelah pisang di Asia Tenggara) (Australian Government, 2008). Selain itu Indonesia merupakan negara produksi pepaya keempat terbesar di dunia (FAO, 2011) dan buah pepaya dapat tumbuh disetiap musim di Indonesia sehingga memudahkan peneliti dalam pengambilan sampel. Pepaya yang dipilih dalam keadaan setengah matang (2-3 bulan) yang diperuntukkan untuk konsumsi sebagai sayur. Perkebunan yang dipilih untuk menjadi tempat pengambilan sampel adalah perkebunan yang letaknya di pinggir jalan raya Mayor Unus KM 6, Gentan, Wayuhan, Kabupaten Magelang. Jalan raya ini merupakan jalan alternatif menuju daerah Mungkid Jawa Tengah sehingga kepadatan lalu lintasnya cukup padat (kurang lebih 665 kendaraan/jam). Penetapan kadar logam timbal ini menggunakan metode Spektofotometri Serapan Atom yang didasarkan pada kelebihannya yang dapat menganalisis logam dalam konsentrasi sangat rendah (sensitivitas yang tinggi) dan bersifat spesifik untuk tiap logam yang akan diukur karena menggunakan lampu spesifik (hollow cathode ) dan panjang gelombang tertentu (Khopkar, 1990).
lamp
Metode Spektrofotometri Serapan Atom yang digunakan perlu terlebih dahulu dilakukan validasi metode sehingga nantinya data yang diperoleh dapat dipercaya. Suatu metode dinyatakan valid apabila telah memenuhi syarat akurasi, presisi, linearitas serta spesifisitas yang baik.
1. Permasalahan
Berdasar latar belakang tersebut, maka dapat disusun permasalahan sebagai berikut: a. Apakah metode spektrofotometri serapan atom yang digunakan untuk menetapkan kadar timbal dalam buah pepaya (Carica papaya L.) memenuhi parameter validasi metode analisis yang meliputi akurasi, presisi, linearitas, LOD, LOQ, dan spesifisitas? b. Apakah terdapat pengaruh jarak tanam suatu tanaman dari jalan raya terhadap kadar timbal dalam buah pepaya (Carica papaya L.)? c. Apakah terdapat perbedaan bermakna kadar timbal dalam buah pepaya antara tiap kelompok perlakuan?
2. Keaslian Penelitian
Sejauh pengetahuan penulis, penelitian yang pernah dilakukan sebelumnya yang berhubungan dengan penelitian penulis antara lain: Efek dari Kepadatan Lalu Lintas pada Logam Berat yang Terdapat di Tanah dan Tanaman Sepanjang Pinggir Jalan di daerah Osun, Nigeria (Amusan, Bada dan Salami, 2003), Akumulasi Timbal dan Cadmium di Tanah dan Tanaman Sepanjang Jalan di Agra (India) (Sharma dan Prasad, 2010), Variasi Kandungan Timbal Musiman pada Spesies Tanah dan Padang Rumput yang Berdekatan dengan Jalan Raya Selandia Baru dengan Kepadatan Lalu Lintas Menengah (Ward, Robert and Brooks, 1979), Studi Kandungan Timbal dalam Tanah dan Rumput di Sekitar Lokasi Pinggir Jalan di Sekitar Kuala Lumpur (Low, Lee and Arshad, 1979), raya utama di Libya (Voegborlo and Chirgawi, 2007). Akan tetapi penelitian dengan judul Pengaruh Jarak Tanam Pohon pada Perkebunan dari Pinggir Jalan terhadap Kadar Timbal dalam Buah Pepaya (Carica papaya L.) yang dilakukan di perkebunan pinggir jalan raya Mayor Unus KM 6, Gentan, Wayuhan, Kabupaten Magelang belum pernah dilakukan.
3. Manfaat Penelitian
a. Manfaat praktis. Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi kepada masyarakat mengenai kemungkinan tercemarnya tanaman yang ditanam di pinggir jalan oleh logam berat timbal.
b. Manfaat metodologis. Hasil penelitian ini dapat memberikan informasi mengenai validitas metode dan analisis kuantitatif kadar timbal (Pb) dalam buah pepaya yang berada di pinggir jalan.
B. Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui apakah metode spektrofotometri serapan atom yang digunakan untuk menetapkan kadar timbal dalam buah pepaya (Carica L.) memenuhi parameter validasi metode analisis yang meliputi
papaya akurasi, presisi, linearitas, LOD, LOQ dan spesifisitas.
2. Untuk mengetahui apakah terdapat pengaruh jarak tanam suatu tanaman dari jalan raya terhadap kadar timbal dalam buah pepaya (Carica papaya L.).
3. Untuk mengetahui apakah terdapat perbedaan bermakna kadar timbal dalam buah pepaya antara tiap kelompok perlakuan.
BAB II PENELAAHAN PUSTAKA A. Timbal Timbal atau yang kita kenal sehari-hari dengan timah hitam dan dalam
bahasa ilmiahnya dikenal dengan kata plumbum dan logam ini dilambangkan dengan Pb. Logam ini termasuk kedalam kelompok logam-logam golongan IV–A pada tabel Periodik unsur kimia. Timbal mempunyai nomor atom (NA) 82 dengan bobot atau berat (BA) 207,2 (Denny, 2005).
1. Sifat Fisika dan Kimia Timbal
Timbal merupakan suatu logam berat yang lunak berwarna kelabu kebiruan dengan titik leleh 327 ºC dan titik didih 1620 ºC. Pada temperatur 550 – 600 ºC timbal menguap dan bereaksi dengan oksigen dalam udara membentuk timbal oksida. Walaupun bersifat lentur, timbal sangat rapuh dan mengkerut pada pendinginan, sulit larut dalam air dingin, air panas dan air asam. Timbal dapat larut dalam asam nitrit, asam asetat dan asam sulfat pekat (Saryan dan Zenz, 1994; Palar, 1994).
2. Metabolisme Timbal dalam Tubuh
Tubuh telah mencapai suatu keseimbangan antara absorbsi dan ekskresi, dimana jumlah timbal yang diekskresi dalam kemih, feses, empedu, keringat, rambut dan kuku sesuai dengan jumlah yang diabsorbsi (Joko, 1995). a. Absorbsi. Timah hitam dan senyawanya masuk ke dalam tubuh manusia melalui saluran pernafasan dan saluran pencernaan, sedangkan absorbsi melalui kulit sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Bahaya yang ditimbulkan oleh Pb tergantung pada ukuran partikelnya dimana ukuran yang lebih kecil dari 10 µg dapat tertahan di paru-paru dan partikel yang lebih besar mengendap di saluran nafas bagian atas. Absorbsi Pb melalui saluran pernafasan dipengaruhi oleh tiga proses yaitu deposisi, pembersihan mukosiliar, dan pembersihan alveolar (Denny, 2005).
Senyawa-senyawa timbal organik (alkil timbal dan naftenat timbal) relatif lebih mudah terabsorbsi tubuh melalui selaput lendir atau melalui lapisan kulit bila dibandingkan dengan senyawa-senyawa timbal anorganik. Namun hal itu bukan berarti semua senyawa timbal dapat diserap oleh tubuh, melainkan hanya sekitar 5-10% dari jumlah timbal yang masuk melalui makanan dan atau sebesar 30% dari jumlah timbal yang terhirup yang akan diabsorbsi oleh tubuh.
Sejumlah 15% timbal yang terabsorbsi akan mengendap pada jaringan tubuh, dan sisanya akan turut terbuang. Pada senyawa timbal tetra-metil dan timbal tetra-etil dapat diserap oleh kulit. Hal ini disebabkan kedua senyawa tersebut dapat larut dalam minyak dan lemak. Timbal tetra-etil dalam lapisan udara terurai dengan cepat karena adanya sinar matahari (Joko, 1995; Palar, 1994).
b. Distribusi dan penyimpanan. Timbal yang diabsorsi diangkut oleh darah ke organ-organ tubuh sebanyak 95%. Timbal dalam darah diikat oleh eritrosit. Sebagian timbal dalam plasma yang terbentuk dapat berdifusi dan tulang, sistem saraf, ginjal, hati) dan ke jaringan keras (tulang, kuku, rambut,gigi) (Palar, 1994).
c. Ekskresi. Timbal diekskresi melalui beberapa cara, yaitu melalui urin (75-80%), feses (sekitar 15%), keringat dan air susu ibu (Adnan, 2001). Pb melalui saluran cerna dipengaruhi oleh saluran aktif dan pasif kelenjar saliva, pankreas dan kelenjar lainnya di dinding usus, regenerasi sel epitel, dan ekskresi empedu. Eksresi Pb yang terjadi melalui ginjal mengalami proses filtrasi pada glomerulus. Pada umumnya ekskresi timbal berjalan sangat lambat. Timbal memiliki waktu paruh di dalam darah kurang lebih 25 hari, pada jaringan lunak 40 hari sedangkan pada tulang 25 tahun. Ekskresi yang lambat ini menyebabkan Pb mudah terakumulasi dalam tubuh, baik pada pajanan okupasional maupun non okupasional (Denny, 2005).
3. Toksisitas Timbal
Toksisitas yang ditimbulkan oleh logam timbal dapat terjadi karena
masuknya logam tersebut ke dalam tubuh. Proses masuknya logam ini ke dalam
tubuh dapat melalui beberapa jalur, yaitu melalui makanan dan minuman, udara dan
perembesan atau penetrasi pada selaput atau lapisan kulit (Palar, 1994). Kontaminasi
juga dapat terjadi dari tanaman pangan yang diberi pupuk dan pestisida yang mengandung logam (Darmono, 1995).
Timbal merupakan logam toksik yang bersifat akumulatif sehingga mekanisme toksisitasnya dibedakan menurut beberapa organ yang dipengaruhinya, yaitu sebagai berikut: a. Sistem hemopoietik
2+
Logam Pb menghambat pembentukan hemoglobin dengan cara menghambat 2 enzim dalam biosintesis heme yaitu δ-aminolevulinate
2+ dehydratase dan ferrochelatase yang menempatkan Fe dalam cincin porfirin.
Tersedianya besi merupakan faktor penting untuk mempertahankan kadar hemoglobin sehingga apabila defisiensi besi akan menimbulkan penyakit anemia.
b. Sistem ginjal Logam Pb mengganggu proses resorpsi pada ginjal sehingga akan menyebabkan glukosuria dan aminoasiduria. Kapasitas ginjal dalam mengaktifkan vitamin D (25-OH kolekalsiferol menjadi 1,25-di-OH kolekasdiferol) juga dipengaruhi (Linder cit., Sunaryadi, 2006) c. Sistem reproduksi
Logam Pb menyebabkan kelainan pada janin karena dapat menembus plasenta. Selain itu telah ditemukan timbal menyebabkan infertil, abortus spontan, gangguan haid dan bayi lahir mati (Klaassen, 2008). Pada pria menyebabkan disfungsi gonad termasuk penurunan jumlah sperma (Assennato, 1986).
d. Sistem saraf Logam Pb menyebabkan menurunnya fungsi memori dan konsentrasi, sakit kepala, depresi, tremor, halusinasi, kemunduran intelektual, hydrocephalus dan kebutaan (Klaassen, 2008). e. Sistem gastro-intestinal Logam Pb dapat menyebabkan kolik dan konstipasi.
f. Sistem kardiovaskuler Logam Pb dapat menyebabkan peningkatan permeabilitas kapiler pembuluh darah.
g. Sistem indokrin.
Logam Pb dapat mengakibatkan gangguan fungsi tiroid dan fungsi adrenal (Darmono, 1995).
Faktor-faktor yang mempengaruhi toksisitas timbal adalah sebagai berikut: a. Faktor lingkungan meliputi dosis dan lama pemaparan, kelangsungan pemaparan, jalur pemaparan (cara kontak), b. Faktor manusia meliputi umur, status kesehatan, status gizi dan tingkat kekebalan (imunologi), jenis kelamin, dan jenis jaringan (Palar, 1994).
Besarnya tingkat keracunan timbal menurut WHO (1997) dipengaruhi oleh:
a. Umur Anak-anak lebih rentan dibanding orang dewasa sehingga dapat terjadi efek keracunan pada kandungan timbal yang rendah dalam darah.
b. Jenis kelamin Wanita lebih rentan dibandingkan dengan pria.
c. Musim
d. Jumlah asam lambung e. Konsumsi alkohol f.
(Saputri, 2010).
Peminum alkohol lebih rentan terhadap timbal
B. Spektrofotometri Serapan Atom
Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) adalah suatu alat yang digunakan pada metode analisis untuk penentuan unsur-unsur logam dan yang pengukurannya berdasarkan penyerapan cahaya dengan panjang gelombang tertentu oleh atom logam dalam keadaan bebas (Skoog, West, and Holler, 1994).
Prinsip spektrofotometri serapan atom adalah larutan sampel mencapai nyala kemudian diubah menjadi atom-atom dalam bentuk gas sehingga di dalam nyala tersebut terkandung atom-atom yang diteliti. Beberapa dari atom-atom ini berada pada excitation state, tetapi sebagian besar berada pada ground state.
Atom-atom pada ground state dapat mengabsorpsi radiasi dari panjang gelombang tertentu yang dihasilkan oleh sumber tertentu (hollow cathode lamp).
Panjang gelombang radiasi dari sumber yang tidak terserap oleh atom-atom pada
ground state proporsional dengan jumlah atom-atom yang berada di dalam nyala.
Absorbansi secara langsung proporsional terhadap konsentrasi atom-atom dalam bentuk gas yang terdapat dalam nyala yang juga proporsional terhadap konsentrasi analit dalam larutan (Christian, 2004).
Jika radiasi elektromagnetik dikenakan kepada suatu atom maka akan terjadi eksitasi elektron dari tingkat dasar ke tingkat tereksitasi. Setiap panjang gelombang memiliki energi yang spesifik untuk dapat tereksitasi ke tingkat yang lebih tinggi. Besarnya energi tiap panjang gelombang dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
C
E = h . (1)
Dimana E = Energi (Joule) -34 h = Tetapan Planck ( 6,63 x 10 J.s) 8 C = Kecepatan Cahaya ( 3x 10 m/s), dan = Panjang gelombang (nm) (Skoog et al., 1992).
Hubungan antara populasi keadaan dasar dan keadaan eksitasi diberikan oleh persamaan Boltzman :
ΔE/kT -
N /N = (g /g ) e (2)
1
1 keterangan N = banyaknya atom dalam keadaan eksitasi 1 N = banyaknya atom dalam keadaan dasar (g /g ) = angka banding bobot-bobot statistik untuk keadaan dasar dan keadaan 1 eksitasi
= energi eksitasi = hv ΔE k = tetapan Boltzman T = temperatur Kelvin
Berdasarkan persamaan (2) ini, dapat diketahui bahwa angka banding N /N
1
bergantung baik pada energi eksitasi ΔE maupun pada temperatur T. Baik kenaikan temperatur maupun penurunan ΔE (yakni dalam hal transisi yang terjadi pada gelombang yang lebih panjang) akan mengakibatkan kenaikan angka banding N /N (Basset, Denny, Jeffrey, and Mendham,1991).
1 Teknik spektrofotometri serapan atom memiliki beberapa kelebihan dan
kekurangan yang akan dijabarkan sebagai berikut:
1. Kelebihan dan Kekurangan Spektrofotometri Serapan Atom
Kelebihan spektrofotometri serapan atom adalah kecepatan analisisnya; dapat digunakan untuk analisis kuantitatif unsur-unsur logam dalam jumlah kecil (trace) dan sangat kecil (ultratrace); memiliki kepekaan yang tinggi (batas deteksi kurang dari 1 ppm); pelaksanaannya relatif sederhana dan sebelum pengukuran tidak perlu memisahkan unsur yang ditentukan karena penentuan satu unsur dengan adanya unsur lain dapat dilakukan asalkan lampu katoda berongga yang diperlukan tersedia. Kekurangan spektrofotometri serapan atom adalah kurang sensitif untuk pengukuran sampel bukan logam dan adanya gangguan- gangguan yang menyebabkan pembacaan serapan unsur yang dianalisis menjadi lebih kecil atau lebih besar dari nilai yang sesuai dengan konsentrasinya dalam sampel (Rohman, 2007).
2. Instrumentasi Spektrofotometri Serapan Atom
Cara kerja Spektroskopi Serapan Atom ini adalah berdasarkan atas penguapan larutan sampel, kemudian logam yang terkandung di dalamnya diubah menjadi atom bebas. Atom tersebut mengabsorbsi radiasi dari sumber cahaya yang dipancarkan 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).
Sistem peralatan spektrofotometri serapan atom terdiri dari beberapa bagian yaitu sebagai berikut: a. Sumber radiasi yang digunakan harus memancarkan spektrum atom dari unsur yang ditentukan. Sumber sinar yang lazim dipakai adalah lampu katoda berongga (hollow cathode lamp).
b. Sistem pembakar-pengabut (Nebulizer) untuk mengubah larutan uji menjadi atom-atom dalam bentuk gas. Fungsi pengabut adalah menghasilkan kabut atau aerosol larutan uji. Larutan yang akan dikabutkan ditarik ke dalam pipa kapiler (Basset et al., 1991).
c. Nyala (flame) digunakan untuk mengubah sampel yang berupa padatan atau cairan menjadi bentuk uap atomnya, dan juga berfungsi untuk atomisasi. Temperatur yang dapat dicapai oleh nyala tergantung pada gas-gas yang digunakan misalnya asetilen-udara bisa mencapai temperatur 2200 C (Rohman, 2007).
d. Monokromator digunakan untuk menyempitkan lebar pita radiasi yg sedang diperiksa sehingga diatur untuk memantau panjang gelombang yang sedang dipancarkan oleh lampu katoda berongga. Ini menghilangkan interfensi oleh radiasi yang dipancarkan dari nyala tersebut, dari gas pengisi di dalan lampu katoda berongga, dan dari unsur-unsur lain di dalam sampel tersebut (Watson, 2007).
e. Detektor berfungsi mengubah intensitas radiasi yang datang menjadi arus listrik (Mulja dan Suharman, 1995). Ada dua cara yang dapat digunakan dalam sistem deteksi yaitu: (a) dengan memberi respon terhadap radiasi resonansi dan radiasi kontinyu; dan (b) yang hanya memberikan respon atom yang umum dipakai sebagai detektor adalah tabung penggandaan foton (PMT = Photo Multiplier Tube Detector) (Mulja dan Suharman, 1995).
f. Readout merupakan suatu alat penunjuk atau sistem pencatat hasil. Hasil pembacaan dapat berupa angka atau bentuk kurva suatu recorder yang menggambarkan serapan atau intensitas emisi (Rohman, 2007).
Instumentasi spektrofotometer serapan atom ditunjukkan pada gambar 1, 2 dan 3 sebagai berikut.
Gambar 1. Instrumen Spektrofotometer Serapan Atom
Gambar 3. Lampu katoda berongga ( hollow cathode lamp)
3. Gangguan-gangguan pada Spektrofotometri Serapan Atom
Gangguan-gangguan yang dapat terjadi dalam SSA adalah sebagai berikut: a. Gangguan Spektra
Terjadi bila panjang gelombang (atomic line) dari unsur yang diperiksa berhimpit dengan panjang gelombang dari atom atau molekul lain yang terdapat dalam larutan yang diperiksa. Gangguan spektra ini jarang ditemui pada SSA karena digunakan sumber cahaya yang spesifik untuk unsur yang bersangkutan (Harmita, 2010)
b. Gangguan Fisika Parameter-parameter seperti jumlah sampel pada burner serta efisiensi atomisasi merupakan gangguan-gangguan fisik. Penyebabnya antara lain, variasi kecepatan alir gas pembakar, variasi viskositas sampel yang disebabkan oleh temperatur dan variasi pelarut, kandungan zat padat yang c. Gangguan Ionisasi Elemen seperti alkali dan alkali tanah serta beberapa elemen lain dapat terionisasi dalam nyala pada temperatur yang sangat tinggi. Sinyal emisi maupun absorpsi dapat menurun karena atom-atom yang diukur adalah atom- atom yang tidak terionisasi. Selain itu, adanya elemen-elemen yang mudah terionisasi dalam sampel akan menambah jumlah elektron bebas pada nyala sehingga menahan ionisasi elemen yang diuji (Christian, 2004).
d. Gangguan Kimia Pemilihan kondisi operasi yang sesuai dapat meminimalkan gangguan kimia.
Umumnya, gangguan ini disebabkan oleh anion yang dapat membentuk komponen dengan analit sehingga tingkat volatilitas menurun. Hal ini dapat menurunkan jumlah analit yang menguap sehingga diperoleh kadar analit yang rendah (Skoog et al., 1994).
4. Analisis menggunakan spektrofotometri serapan atom
Metode spektrofotometri serapan atom telah banyak dilakukan untuk menetapkan kadar suatu logam dalam sayur, buah, tanaman, makanan. Beberapa penelitian yang menggunakan metode SSA ini antara lain:
a. Evaluasi Tingkat Cemaran Pb dan Cu pada Sayur Kangkung, Kobis, dan Terong berdasarkan Tempat Penjualan di Daerah Surakarta dengan Spektrofotometri Searapan Atom oleh Maryani (2009).
b. Penetapan Kadar Timbal (Pb) dalam Buah Salak, Alpukat, dan Melon dengan Metode Spektrofotometri Serapan Atom oleh Kamal, Prayogo, dan Suroso
c. Analisis Cemaran Timbal, Kadmium, dan Seng dalam Sawi (Brassica chinensis
L.) yang Ditanam di Sekitar Kawasan Industri Medan-Belawan Secara Spektrofotometri Serapan Atom oleh Saputri (2010).
d.
Analisis Kadmium (Cd) dalam Daging Kerang Darah (Anadara granosa) dari Pasar Tambak Lorok Semarang dengan Spektrofotometri Serapan Atom oleh Kurniawan (2005).
e. Analisis Cemaran Logam Berat dalam Buah Nanas (Ananas comosus L.) Kaleng Secara Spektrofotometri Serapan Atom oleh Setyorini, Sediarso, dan Kharisma (2006).
f. Studi Penentuan Logam Tembaga (Cu) dan Seng (Zn) pada Tanaman Kedelai (Glycine max L.) Secara Spektrofotometri Serapan Atom di Kecamatan Trimurjo Kabupaten Lampung Tengah oleh Raharjo (2002).
C. Pepaya
Pepaya (Carica papaya L.) merupakan tanaman buah berupa herba famili Caricaceae yang berasal dari Amerika Tengah dan Hindia Barat bahkan kawasan sekitar Meksiko dan Coasta Rica. Tanaman pepaya banyak ditanam orang, baik di daerah tropis maupun sub tropis. Pada daerah basah dan kering atau di daerah dataran dan pegunungan (sampai 1000 m di bawah permukaan laut). Buah pepaya merupakan buah meja bermutu dan bergizi yang tinggi (Prihatman, 2000).
Nama umum Indonesia : Pepaya, kates, gandul (Jawa), gedang (Sunda)
Melayu : Betik, ketelah, kepaya Vietnam : Du du Thailand : Mala kaw Philipina : kapaya, lapaya Cina : fan mu gua (Anonim, 2011)
1. Morfologi
L. pohon berbatang basah, tumbuh tegak, silindris
Carica papaya
bercabang atau tidak, dalam rongga seperti sepon dan berongga. Daun tersusun rapat, dengan rumus 3/8 pada ujung-ujung batang atau cabang, tangkai bulat, berongga 25-100 cm panjang, helaian daun bulat, berbagi atau bercangap menjadi, pangkal bangun jantung atau berlekuk, ujung runcing, diameter 25-75 cm. Taju- taju bercangap menyirip tak beraturan. Bunga berkelamin tunggal berumah dua. Bunga jantan dan beberapa bunga betina seringkali dalam tandan yang bertangkai panjang. Kelopak kecil, mahkota bangun terompet, putih kekuning-kuningan dengan tepi bertaju lima dan buluh yang sempit panjang. Kepala sari bertangkai pendek atau hampir duduk. Bunga betina kebanyakan terpisah dengan mahkota yang bebas atau hampir bebas. Bakal buah beruang satu atau dengan sekat-sekat semu nampaknya beruang lima. Kepala putik lima tak bertangkai putik. Buahnya buah buni dengan bentuk bermacam-macam, berdaging lunak mengandung air, warna kuning hingga jingga. Biji banyak diselubungi oleh selaput tetapi sebelah dalam selaput kasar seperti duri (Tjitrosoepomo, 1994).
Gambar buah pepaya dan pohon pepaya dapat terlihat pada gambar 4 dan
Gambar 4. Buah Pepaya
Gambar 5. Pohon Pepaya
2. Manfaat tanaman
Hampir semua bagian tanaman pepaya dapat dimanfaatkan, mulai dari daun, batang, akar, maupun buah. Adapun kegunaan dari bagian-bagian tanaman pepaya adalah sebagai berikut: a. Buah Buah pepaya yang masih muda dapat digunakan untuk sayur. Buah pepaya setengah tua sering dimanfaatkan untuk membuat rujak atau manisan. Buah pepaya yang sudah matang dimanfaatkan sebagai pencuci mulut dan kadang- kadang sebagai campuran saus tomat.
b. Bunga dan biji Bunga pepaya dapat digunakan untuk membuat berbagai macam masakan, misalnya bongko, sayur lodeh, pecel, dan sebagainya. Masakan dari bunga pepaya merupakan sumber pro-vitamin A. Biji pepaya dapat menghasilkan minyak yang mengandung berbagai asam oleat, asam palmitat, asam linoleat, asam stearat dan asam lemak lainnya.