Analisis Logam Berat (Pb dan Cd) yang Terakumulasi pada Eceng Gondok (Eichornia Crassipes Solms.) di Sungai Asahan, Kabupaten Toba Samosir
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pencemaran Air
Polusi air adalah penyimpangan sifat-sifat air dari keadaan normal bukan dari
kemurniannya (Fardiaz, 1992). Perubahan tersebut pada umumnya terlihat jelas
melalui penurunan kualitas kehidupan di dalam tanah, air, dan udara. Perubahan
ini terjadi sebagai akibat masuknya zat pencemar ke dalam lingkungan (Palar,
2008).
Air yang tersebar di alam semesta ini tidak pernah terdapat dalam bentuk
murni, namun bukan berarti bahwa semua air sudah tercemar. Misalnya, walaupun
di daerah pegunungan atau hutan yang terpencil dengan udara yang bersih dan
bebas dari pencemaran, air hujan yang turun di atasnya selalu mengandung bahanbahan terlarut, seperti CO2, O2, dan N2, serta bahan-bahan tersuspensi misalnya
debu dan partikel-partikel lainnya yang terbawa air hujan dari atmosfir (Kristanto,
2004).
Air yang tercemar akan menimbulkan bau yang sangat menusuk
disebabkan oleh bau yang berasal dari berbagai zat yang terlarut di dalam air.
Selain itu bau dapat dihasilkan oleh aktivitas mikroorganisme yang berlangsung
secara anaerob yang akan menghasilkan amoniak dengan bau yang sangat tajam.
Berbagai kelompok moikroorganisme di dalam air juga dapat menghasilkan bau
yang sangat bervariasi. Adanya berbagai zat terlarut maupun tidak terlarut dalam
air dapat menimbulkan perubahan rasa air (Barus, 2004).
Banyaknya bahan pencemar dapat memberikan dua pengaruh terhadap
organisme perairan yaitu membunuh spesies tertentu dan sebaliknya dapat
mendukung perkembangan spesies lain. Penurunan dalam keanekaragaman
spesies dapat juga dianggap sebagai suatu pencemar. Jika air tercemar ada
kemungkinan terjadi pergeseran dari jumlah yang banyak dengan populasi yang
sedang menjadi jumlah spesies yang sedikit tetapi populasinya tinggi
(Sastrawijaya, 1991).
Universitas Sumatera Utara
Tanda-tanda polusi air yang berbeda disebabkan oleh sumber dan jenis
polutan yang berbeda-beda. Polutan air dapat dikelompokkan atas 9 kelompok
berdasarkan perbedaan sifat-sifat sebagai berikut: Padatan, bahan buangan yang
membutuhkan oksigen (Oxygen demanding wastes), mikroorganisme, komponen
organik sintetik, nutrient tanaman, minyak, senyawa anorganik dan mineral, bahan
radioaktif serta panas. Pengelompokan tersebut bukan merupakan pengelompokan
yang baku, karena suatu jenis polutan mungkin dapat dimasukkan ke dalam lebih
dari satu kelompok. Sebagai contoh, bakteri dapat dimasukkan ke dalam
kelompok mikroorganisme maupun kelompok padatan karena baktreri merupakan
tersuspensi (Agusnar, 2007).
Menurut Wardhana (1999), indikator atau tanda bahwa air lingkungan telah
tercemar adalah adanya perubahan atau tanda yang dapat diamati melalui:
1). Adanya perubahan suhu air.
2). Adanya perubahan pH atau konsentrasi ion hidrogen.
3). Adanya perubahan warna, bau dan rasa air.
4). Timbulnya endapan, koloidal, bahan terlarut.
5). Adanya mikroorganisme.
2.2 Logam Berat
Logam berasal dari kerak bumi yang berupa bahan-bahan murni, organik dan
anorganik. Secara alami siklus logam adalah dari kerak bumi ke lapisan tanah,
lalu ke mahluk hidup (tumbuhan, hewan dan manusia) ke dalam air, mengendap,
dan akhirnya kembali ke kerak bumi (Darmono, 1995).
Banyaknya logam berat baik yang bersifat toksik maupun esensial terlarut
dalam air dan mencemari air tawar maupun air laut air. Sumber pencemar ini
banyak berasal dari pertambangan, peleburan logam, dan jenis industri lainnya,
dan dapat juga berasal dari lahan pertanian yang menggunakan pupuk atau anti
hama yang mengandung logam (Darmono, 2001).
Saeni (1997) mendefenisikan logam berat sebagai unsur-unsur kimia
dengan bobot jenis lebih besar dari 5 g/cm3, terletak di sudut kanan bawah daftar
berkala, mempunyai affinitas yang tinggi terhadap unsur S dan biasanya bernomor
atom 22 sampai 92 dari periode 3 sampai 7 pada tabel periodik. Pada kenyataanya,
Universitas Sumatera Utara
dalam pengertian logam berat ini dimasukkan pula unsur-unsur metalloid yang
memiliki sifat berbahaya seperti logam berat sehingga jumlahnya mencapai lebih
kurang 40 jenis. Beberapa logam berat yang beracun tersebut adalah As, Cd, Cr,
Pb, Hg, Ni dan Zn (Wild, 1995).
2.3 Timbal (Pb)
Timbal
dalam
keseharian
lebih
dikenal
dengan
timah
hitam,
dalam
bahasailmiahnya dinamankan plumbum, dan logam ini disimbolkan dengan Pb.
Logamini termasuk dalam kelompok logam golongan IV-A pada tabel periodik
unsurkimia mempunyai nomor atom (NA) 82 dengan bobot atau berat atom (BA)
207,2 (Palar 2008).Logam Pb dalam perairan berasal dari debu yang mengandung
logam Pbyaitu dari hasil pembakaran bensin yang mengandung Pb tetra etil,
disamping itu dapat juga berasal erosi danlimbah industri (Saeni, 1989).
Menurut palar (1994) dalam Herdiana (2000), Secara alamiah, Pb masuk
ke perairan melalui pengkristalan pb di udara dengan bantuan air hujan dan proses
korosifikasi batuan mineral. Pb yang masuk ke perairan sebagai dampak aktivitas
manusia seperti buangan limbah industri, buangan pertambangan biji timah dan
buangan sisa industri batre.
Darmono (1995), menjelaskan bahwa limbah industri yang mengandung
logam Pb, seperti industri kimia, industri percetakan, dan industri yang
memproduksi logam, dan cat menambah kandungan logam Pb dalam perairan
apabila limbah tersebut di buang ke perairan.Kandungan logam Pb yang tinggi
pada perairan juga dapat berakibat buruk pada biota yang ada di dalamnya.
Konsentrasi Pb yang mencapai 188 mg/l, dapatmembunuh ikan (Palar 2008).
2.4 Kadmium (Cd)
Kadmium adalah logam berwarna putih perak, lunak, mengkilap, dan tidak larut
dalam basa, mudah bereaksi, serta menghasilkan kadmium oksida bila
dipanaskan. Kadmium (Cd) umumnya terdapat dalam persenyawaan dengan klor
(Cd klorida) atau belerang (Cd sulfide) (Widowati, 2008).
Kadmium tergolong logam berat dan memiliki afinitas yang tinggi
terhadap kelompok sulfhidrid dari enzim dan meningkat kelarutanya dalam lemak.
Universitas Sumatera Utara
Pada perairan alami yang bersifat basa, senyawa kadmium mengalami hidrolisa,
teradsorpsi oleh padatan tersuspensi dan membentuk ikatan kompleks dengan
bahan organik. Kadmium pada perairan alami membentuk ikatan kompleks
dengan ligan baik organik maupun anorganik, yaitu Cd2+, Cd(OH)+, CdCl+,
CdSO4, CdCO3 dan Cd-organik. Ikatan kompleks tersebut memiliki tingkat
kelarutan yang berbeda: Cd2+> CdSO4> CdCO3> Cd(OH)+(Sanusi, 1980).
Sifat racun Cd terhadap ikan yang hidup dalam air laut berkisar antara 10100 kali lebih rendah dari pada dalam air tawar yang memiliki tingkat kesadahan
lebih rendah. Toksisitas kadmium meningkat dengan menurunnya kadar oksigen
dan kesadahan, serta meningkatnya pH dan suhu. Sedangkan toksisitas kadmium
turun pada salinitas dengan kondisi isotonis dengan cairan tubuh hewan
bersangkutan (Laws, 1993).
Kadmium adalah salah satu unsur yang telah ditemukan Stromeyer berasal
Jerman pada tahun 1817. Oleh karena berhubungan dengan persamaan pada
truktur atom dan perilaku kimia, Cd dan Zn sering terjadi bersama-sama secara
alami. Bagaimanapun, Zn adalah suatu unsur esensial, Cd diperlakukan sebagai
suatu unsur beracun. Mereka ditemukan bersama-sama di dalam deposito sulfida.
Batuan beku gunung berapi berisi sekitar 0,03 ppm Cd dan 80 ppm Zn . Unsur ini
menyebabkan
proses pengrusakan iklim dan lautan, jika masing-masing
konsentarasimencapai sekitar 0.1 ppb Cd dan 20 ppb Ni. Lahan berisi sekitar 4.5
ppm Cd oleh karena pengayaan biogeniknya di dalam material lembab. Cd alami
di udara adalah sekitar 0.002 µg/m walaupun ditemukan nilai tertinggi 0.3 µg/m
(Dara, 1993).
Kadmium dalam air tawar berbentuk karbonat (CdCO3). Kadmium
karbonat dan kadmium hidroksida memiliki sifat kelarutan yang terbatas. Garamgaram kadmium (klorida, nitrat dan sulfat) dapat berupa senyawa kompleks
organik dan anorganik atau terserap ke dalam bahan-bahan tersuspensi dan
sedimen dasar. Pada pH tinggi, kadmium mengalami presipitasi/pengendapan.
Kadmium bersifat akumulatif dan sangat toksik bagi organisme (Syakti et al
2012).
Universitas Sumatera Utara
2.5 Eceng Gondok (Eichornia crassipes Solms.)
Tanaman eceng gondok (E. crassipes) merupakan jenis tumbuhan air yang
termasuk genus Eichhornia , famili Pontederiaceae, kelas Monocotyledonae dan
divisi Phanerogamae. Tanaman eceng gondok memiliki tinggi antara 0.3-0.5 m
dan pada umumnya hidup terapung di perairan (Stodala, 1967). Eceng gondok
merupakan jenis tumbuhan air yang hidup terapung di atas permukaan air. Tetapi
pada lingkungan air yang sangat dangkal tanaman ini akan berakar dalam tanah
dan akar tersebut keluar dari buku-buku batang (Widyanto, 1975).
Eceng gondok (E. crassipes) merupakan salah satu tanaman yang
mempunyai kemampuan sebagai biofilter. Dengan adanya mikrobia rhizosfera
pada akar dan didukung oleh daya absorbsi serta akumulasi yang besar terhadap
bahan pencemar tertentu, maka dapat dimanfaatkan sebagai alternatif pengendali
pencemaran di perairan (Marianto, 2001).Pitrawijaya (1992) menyatakan bahwa
Eceng gondok ini juga memiliki kemampuan sebagai bioakumulator yakni dapat
menyerap anion atau kation yang terdapat di dalam air buangan serta dapat
berkembang cukup cepat dan tahan hidup pada kondisi yang buruk.
Tumbuhan eceng gondok mempunyai potensi sebagai agensia pembersih
perairan dari limbah logam dan menurunkan tingkat toksisitas bahan pencemar
yang terdapat di dalam limbah tersebut. Kemampuan eceng gondok untuk
menyerap logam disebabkan eceng gondok mempunyai akar yang bercabangcabang halus yang berfungsi sebagai alat untuk menyerap senyawa logam,
sehingga toksisitas logam yangterlarut semakin berkurang (Kirkby dan Mengel,
1987).
Fuadi
(1997)
menyatakan
bahwa
eceng
gondok
mempunyai
kemampuanmengabsorpsi logam berat diperairan, dan setiap gram berat kering
tumbuhan ini mampu mengabsorbsi 0.176 gram logam Pbkarena akarnya dapat
menghasilkan zat alleopati (semacam keringat) yang merupakan antibiotika
dandapat membunuh bakteri coli.
Tumbuhan memiliki kemampuan untuk menyerap ion-ion dari lingkungan
ke dalam dari lingkungan ke dalam tubuh melalui membran sel. Dua sifat
penyerapan ion oleh tumbuhan adalah faktor konsentrasi, yaitu kemampuan
tumbuhan dalam mengakumulasi ion sampai tingkat konsentrasi yaitu
kemampuan tumbuhan dalam mengakumulasi ion sampai tingkat konsentrasi
Universitas Sumatera Utara
tertentu, bahkan dapat mencapai beberapa tingkat lebih besar dari konsentrasi ion
di dalam mediumnya; perbedaan kuantitatif akan kebutuhan hara yang berbeda
pada tiap jenis tumbuhan (Fitter dan Hay, 1991).
2.6 Parameter Fisik dan Kimia Perairan
2.6.1 Suhu
Suhu di dalam air dapat menjadi faktor penentu atau pengendali kehidupan flora
dan fauna akuatis, terutama suhu di dalam air yang telah melampaui ambang batas
bagi kehidupan flora dan fauna akuatis tersebut di atas. Walaupun variasi suhu
dalam air tidak sebesar di udara, hal ini merupakan faktor pembatas utama karena
organisme aquatik sering kali mempunyai toleransi yang sempit (stenotermal).
Perubahan suhu menyebabkan pola sirkulasi yang khas dan stratifikasi di
lingkungan aquatik (Odum, 1994).
Selanjutnya Barus (2004), menjelaskan bahwa jika dibandingkan dengan
udara, air mempunyai kapasitas panas yang lebih tinggi. Pengukuran suhu air
merupakan hal yang mutlak dilakukan. Menurut Hukum Van’t Hoffs, kenaikan
temperatur sebesar 10°C akan meningkatkan laju metabolisme dari organisme
sebesar 2-3 kali.
Menurut (1995) dalam Syakti et al (2012), suhu perairan dapat memberi
efek terhadap bentuk kimia logam berat karena reaksi kimia akan meningkat
apabila terjadi perubahan suhu. Suhu juga berpengaruh pada toksitas logam berat
terhadap biota. Apabila terjadi peningkatan suhu, proses pemasukan logam berat
dalam tubuh akan meningkat.
2.6.2 Derajat Keasaman (pH)
Pengukuran pH air dapat dilakukan dengan cara kalorimeter, dengan kertas pH,
dan dengan pH meter. Pengukurannya tidak begitu berbeda dengan pengukuran
pH tanah. Yang perlu diperhatikan adalah cara pengambilan sampelnya yang
benar sehingga nilai pH yang diperoleh benar (Suin, 2002, hlm: 54). Nilai pH air
yang normal adalah netral, yaitu antara 6 sampai 8, sedangkan pH air yang
tercemar, misalnya oleh limbah cair
berbeda-beda nilainya tergantung jenis
limbahnya dan pengolahannya sebelum dibuang (Kristanto, 2002).
Universitas Sumatera Utara
Kondisi perairan yang bersifat sangat asam maupun sangat basa akan
membahayakan kelangsungan hidup organisme karena akan menyebabkan
terjadinya gangguan metabolisme dan respirasi. Disamping itu pH yang sangat
rendah akan menyebabkan mobilitas berbagai senyawa logam berat yang bersifat
toksik semakin tinggi yang tentunya akan mengancam kelangsungan hidup
organisme akuatik. Sementara pH yang tinggi akan menyebabkan keseimbangan
antara amonium dan amoniak dalam air akan terganggu, dimana kenaikan pH
diatas normal akan meningkatkan konsentrasi amoniak yang juga bersifat sangat
toksik bagi organisme (Barus, 2004).
Menurut Hart (1982) dalam
Syakti et al (2012), pada kondisi pH
mendekati normal (7-8), kelarutan logam berat cenderung stabil dan akan
berikatan dengan anion, sehingga logam berat akan membentuk kompleks
organologam (bentuk logam organik dan anorganik) yang cenderung mengendap
di dasar perairan.
2.6.3 Kandungan Nitrit dan Fosfat
Banyaknya unsur hara mengakibatkan tumbuh suburnya tumbuhan, terutama
makrophyta dan fitoplankton. Fitoplankton dapat menghasilkan energi dan
molekul yang kompleks jika tersedia bahan nutrisi. Nutrisi yang paling penting
adalah nitrat dan fosfat (Nybakken, 1992). Fosfat merupakan unsur penting dalam
air. Fosfat terutama berasal dari sedimen yang selanjutnya akan terfiltrasi dalam
air tanah dan akhirnya masuk kedalam sistem perairan terbuka. Selain itu juga
dapat berasal dari atmosfer bersama air hujan masuk ke sistem perairan (Barus,
2004).
Komponen nitrit (NO2) jarang ditemukan pada badan air permukaan
karena langsung dioksidasi menjadi nitrat (NO3). Di wilayah perairan neritik yang
relatif dekat dengan buangan industri umumnya nitrit bisa dijumpai, mengingat
nitrit sering digunakan sebagai inhibitor terhadap korosi pada air proses dan pada
sistem pendingin mesin. Bila kadar nitrit dan fosfat terlalu tinggi bisa
menyebabkan perairan bersangkutan mengalami keadaan eutrofikasi sehingga
terjadi blooming dari salah satu jenis fitoplankton yang mengeluarkan toksin
(Wibisono, 2005).
Universitas Sumatera Utara
2.6.4 Oksigen Terlarut (DO)
Oksigen terlarut merupakan suatu faktor yang sangat penting didalam
ekosistem air, terutama sekali dibutuhkan untuk proses respirasi bagi sebagian
besar organisme air. Umumnya kelarutan oksigen dalam air sangat terbatas.
Dibandingkan dengan kadar
oksigen diudara yang mempunyai
konsentrasi
sebanyak 21% volum, air hanya mampu menyerap oksigen sebanyak 1% volum
saja. Pengaruh oksigen terhadap fisiologis organisme air terutama adalah dalam
proses respirasi yang terjadi. Berbeda dengan faktor temperatur yang mempunyai
pengaruh yang merata
terhadap fisiologis semua organisme air, konsentrasi
oksigen terlarut dalam air hanya berpengaruh secara nyata terhadap organisme
air yang memang mutlak membutuhkan oksigen terlarut untuk respirasinya
(Barus, 2004).
2.6.5 Kebutuhan Oksigen Biokimiawi (BOD)
Menurut Hart (1982) dalam Syakti et al (2012), suatu perairan
menggambarkan keberadaan bahan organik yang dapat didekomposisi secara
biologis (biodegradasi) oleh mikroorganisme melalui pengurangan jumlah
oksigen terlarut. Hal ini menyebabkan perairan dengan kandungan bahan organik
yang biodegradasi yang tinggi, oksigen terlarutnya rendah, sehingga akan
berpengaruh terhadap kondisi fisiologis organisme yang hidup di dalamnya., serta
bentuk ikatan logam di perairan.
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pencemaran Air
Polusi air adalah penyimpangan sifat-sifat air dari keadaan normal bukan dari
kemurniannya (Fardiaz, 1992). Perubahan tersebut pada umumnya terlihat jelas
melalui penurunan kualitas kehidupan di dalam tanah, air, dan udara. Perubahan
ini terjadi sebagai akibat masuknya zat pencemar ke dalam lingkungan (Palar,
2008).
Air yang tersebar di alam semesta ini tidak pernah terdapat dalam bentuk
murni, namun bukan berarti bahwa semua air sudah tercemar. Misalnya, walaupun
di daerah pegunungan atau hutan yang terpencil dengan udara yang bersih dan
bebas dari pencemaran, air hujan yang turun di atasnya selalu mengandung bahanbahan terlarut, seperti CO2, O2, dan N2, serta bahan-bahan tersuspensi misalnya
debu dan partikel-partikel lainnya yang terbawa air hujan dari atmosfir (Kristanto,
2004).
Air yang tercemar akan menimbulkan bau yang sangat menusuk
disebabkan oleh bau yang berasal dari berbagai zat yang terlarut di dalam air.
Selain itu bau dapat dihasilkan oleh aktivitas mikroorganisme yang berlangsung
secara anaerob yang akan menghasilkan amoniak dengan bau yang sangat tajam.
Berbagai kelompok moikroorganisme di dalam air juga dapat menghasilkan bau
yang sangat bervariasi. Adanya berbagai zat terlarut maupun tidak terlarut dalam
air dapat menimbulkan perubahan rasa air (Barus, 2004).
Banyaknya bahan pencemar dapat memberikan dua pengaruh terhadap
organisme perairan yaitu membunuh spesies tertentu dan sebaliknya dapat
mendukung perkembangan spesies lain. Penurunan dalam keanekaragaman
spesies dapat juga dianggap sebagai suatu pencemar. Jika air tercemar ada
kemungkinan terjadi pergeseran dari jumlah yang banyak dengan populasi yang
sedang menjadi jumlah spesies yang sedikit tetapi populasinya tinggi
(Sastrawijaya, 1991).
Universitas Sumatera Utara
Tanda-tanda polusi air yang berbeda disebabkan oleh sumber dan jenis
polutan yang berbeda-beda. Polutan air dapat dikelompokkan atas 9 kelompok
berdasarkan perbedaan sifat-sifat sebagai berikut: Padatan, bahan buangan yang
membutuhkan oksigen (Oxygen demanding wastes), mikroorganisme, komponen
organik sintetik, nutrient tanaman, minyak, senyawa anorganik dan mineral, bahan
radioaktif serta panas. Pengelompokan tersebut bukan merupakan pengelompokan
yang baku, karena suatu jenis polutan mungkin dapat dimasukkan ke dalam lebih
dari satu kelompok. Sebagai contoh, bakteri dapat dimasukkan ke dalam
kelompok mikroorganisme maupun kelompok padatan karena baktreri merupakan
tersuspensi (Agusnar, 2007).
Menurut Wardhana (1999), indikator atau tanda bahwa air lingkungan telah
tercemar adalah adanya perubahan atau tanda yang dapat diamati melalui:
1). Adanya perubahan suhu air.
2). Adanya perubahan pH atau konsentrasi ion hidrogen.
3). Adanya perubahan warna, bau dan rasa air.
4). Timbulnya endapan, koloidal, bahan terlarut.
5). Adanya mikroorganisme.
2.2 Logam Berat
Logam berasal dari kerak bumi yang berupa bahan-bahan murni, organik dan
anorganik. Secara alami siklus logam adalah dari kerak bumi ke lapisan tanah,
lalu ke mahluk hidup (tumbuhan, hewan dan manusia) ke dalam air, mengendap,
dan akhirnya kembali ke kerak bumi (Darmono, 1995).
Banyaknya logam berat baik yang bersifat toksik maupun esensial terlarut
dalam air dan mencemari air tawar maupun air laut air. Sumber pencemar ini
banyak berasal dari pertambangan, peleburan logam, dan jenis industri lainnya,
dan dapat juga berasal dari lahan pertanian yang menggunakan pupuk atau anti
hama yang mengandung logam (Darmono, 2001).
Saeni (1997) mendefenisikan logam berat sebagai unsur-unsur kimia
dengan bobot jenis lebih besar dari 5 g/cm3, terletak di sudut kanan bawah daftar
berkala, mempunyai affinitas yang tinggi terhadap unsur S dan biasanya bernomor
atom 22 sampai 92 dari periode 3 sampai 7 pada tabel periodik. Pada kenyataanya,
Universitas Sumatera Utara
dalam pengertian logam berat ini dimasukkan pula unsur-unsur metalloid yang
memiliki sifat berbahaya seperti logam berat sehingga jumlahnya mencapai lebih
kurang 40 jenis. Beberapa logam berat yang beracun tersebut adalah As, Cd, Cr,
Pb, Hg, Ni dan Zn (Wild, 1995).
2.3 Timbal (Pb)
Timbal
dalam
keseharian
lebih
dikenal
dengan
timah
hitam,
dalam
bahasailmiahnya dinamankan plumbum, dan logam ini disimbolkan dengan Pb.
Logamini termasuk dalam kelompok logam golongan IV-A pada tabel periodik
unsurkimia mempunyai nomor atom (NA) 82 dengan bobot atau berat atom (BA)
207,2 (Palar 2008).Logam Pb dalam perairan berasal dari debu yang mengandung
logam Pbyaitu dari hasil pembakaran bensin yang mengandung Pb tetra etil,
disamping itu dapat juga berasal erosi danlimbah industri (Saeni, 1989).
Menurut palar (1994) dalam Herdiana (2000), Secara alamiah, Pb masuk
ke perairan melalui pengkristalan pb di udara dengan bantuan air hujan dan proses
korosifikasi batuan mineral. Pb yang masuk ke perairan sebagai dampak aktivitas
manusia seperti buangan limbah industri, buangan pertambangan biji timah dan
buangan sisa industri batre.
Darmono (1995), menjelaskan bahwa limbah industri yang mengandung
logam Pb, seperti industri kimia, industri percetakan, dan industri yang
memproduksi logam, dan cat menambah kandungan logam Pb dalam perairan
apabila limbah tersebut di buang ke perairan.Kandungan logam Pb yang tinggi
pada perairan juga dapat berakibat buruk pada biota yang ada di dalamnya.
Konsentrasi Pb yang mencapai 188 mg/l, dapatmembunuh ikan (Palar 2008).
2.4 Kadmium (Cd)
Kadmium adalah logam berwarna putih perak, lunak, mengkilap, dan tidak larut
dalam basa, mudah bereaksi, serta menghasilkan kadmium oksida bila
dipanaskan. Kadmium (Cd) umumnya terdapat dalam persenyawaan dengan klor
(Cd klorida) atau belerang (Cd sulfide) (Widowati, 2008).
Kadmium tergolong logam berat dan memiliki afinitas yang tinggi
terhadap kelompok sulfhidrid dari enzim dan meningkat kelarutanya dalam lemak.
Universitas Sumatera Utara
Pada perairan alami yang bersifat basa, senyawa kadmium mengalami hidrolisa,
teradsorpsi oleh padatan tersuspensi dan membentuk ikatan kompleks dengan
bahan organik. Kadmium pada perairan alami membentuk ikatan kompleks
dengan ligan baik organik maupun anorganik, yaitu Cd2+, Cd(OH)+, CdCl+,
CdSO4, CdCO3 dan Cd-organik. Ikatan kompleks tersebut memiliki tingkat
kelarutan yang berbeda: Cd2+> CdSO4> CdCO3> Cd(OH)+(Sanusi, 1980).
Sifat racun Cd terhadap ikan yang hidup dalam air laut berkisar antara 10100 kali lebih rendah dari pada dalam air tawar yang memiliki tingkat kesadahan
lebih rendah. Toksisitas kadmium meningkat dengan menurunnya kadar oksigen
dan kesadahan, serta meningkatnya pH dan suhu. Sedangkan toksisitas kadmium
turun pada salinitas dengan kondisi isotonis dengan cairan tubuh hewan
bersangkutan (Laws, 1993).
Kadmium adalah salah satu unsur yang telah ditemukan Stromeyer berasal
Jerman pada tahun 1817. Oleh karena berhubungan dengan persamaan pada
truktur atom dan perilaku kimia, Cd dan Zn sering terjadi bersama-sama secara
alami. Bagaimanapun, Zn adalah suatu unsur esensial, Cd diperlakukan sebagai
suatu unsur beracun. Mereka ditemukan bersama-sama di dalam deposito sulfida.
Batuan beku gunung berapi berisi sekitar 0,03 ppm Cd dan 80 ppm Zn . Unsur ini
menyebabkan
proses pengrusakan iklim dan lautan, jika masing-masing
konsentarasimencapai sekitar 0.1 ppb Cd dan 20 ppb Ni. Lahan berisi sekitar 4.5
ppm Cd oleh karena pengayaan biogeniknya di dalam material lembab. Cd alami
di udara adalah sekitar 0.002 µg/m walaupun ditemukan nilai tertinggi 0.3 µg/m
(Dara, 1993).
Kadmium dalam air tawar berbentuk karbonat (CdCO3). Kadmium
karbonat dan kadmium hidroksida memiliki sifat kelarutan yang terbatas. Garamgaram kadmium (klorida, nitrat dan sulfat) dapat berupa senyawa kompleks
organik dan anorganik atau terserap ke dalam bahan-bahan tersuspensi dan
sedimen dasar. Pada pH tinggi, kadmium mengalami presipitasi/pengendapan.
Kadmium bersifat akumulatif dan sangat toksik bagi organisme (Syakti et al
2012).
Universitas Sumatera Utara
2.5 Eceng Gondok (Eichornia crassipes Solms.)
Tanaman eceng gondok (E. crassipes) merupakan jenis tumbuhan air yang
termasuk genus Eichhornia , famili Pontederiaceae, kelas Monocotyledonae dan
divisi Phanerogamae. Tanaman eceng gondok memiliki tinggi antara 0.3-0.5 m
dan pada umumnya hidup terapung di perairan (Stodala, 1967). Eceng gondok
merupakan jenis tumbuhan air yang hidup terapung di atas permukaan air. Tetapi
pada lingkungan air yang sangat dangkal tanaman ini akan berakar dalam tanah
dan akar tersebut keluar dari buku-buku batang (Widyanto, 1975).
Eceng gondok (E. crassipes) merupakan salah satu tanaman yang
mempunyai kemampuan sebagai biofilter. Dengan adanya mikrobia rhizosfera
pada akar dan didukung oleh daya absorbsi serta akumulasi yang besar terhadap
bahan pencemar tertentu, maka dapat dimanfaatkan sebagai alternatif pengendali
pencemaran di perairan (Marianto, 2001).Pitrawijaya (1992) menyatakan bahwa
Eceng gondok ini juga memiliki kemampuan sebagai bioakumulator yakni dapat
menyerap anion atau kation yang terdapat di dalam air buangan serta dapat
berkembang cukup cepat dan tahan hidup pada kondisi yang buruk.
Tumbuhan eceng gondok mempunyai potensi sebagai agensia pembersih
perairan dari limbah logam dan menurunkan tingkat toksisitas bahan pencemar
yang terdapat di dalam limbah tersebut. Kemampuan eceng gondok untuk
menyerap logam disebabkan eceng gondok mempunyai akar yang bercabangcabang halus yang berfungsi sebagai alat untuk menyerap senyawa logam,
sehingga toksisitas logam yangterlarut semakin berkurang (Kirkby dan Mengel,
1987).
Fuadi
(1997)
menyatakan
bahwa
eceng
gondok
mempunyai
kemampuanmengabsorpsi logam berat diperairan, dan setiap gram berat kering
tumbuhan ini mampu mengabsorbsi 0.176 gram logam Pbkarena akarnya dapat
menghasilkan zat alleopati (semacam keringat) yang merupakan antibiotika
dandapat membunuh bakteri coli.
Tumbuhan memiliki kemampuan untuk menyerap ion-ion dari lingkungan
ke dalam dari lingkungan ke dalam tubuh melalui membran sel. Dua sifat
penyerapan ion oleh tumbuhan adalah faktor konsentrasi, yaitu kemampuan
tumbuhan dalam mengakumulasi ion sampai tingkat konsentrasi yaitu
kemampuan tumbuhan dalam mengakumulasi ion sampai tingkat konsentrasi
Universitas Sumatera Utara
tertentu, bahkan dapat mencapai beberapa tingkat lebih besar dari konsentrasi ion
di dalam mediumnya; perbedaan kuantitatif akan kebutuhan hara yang berbeda
pada tiap jenis tumbuhan (Fitter dan Hay, 1991).
2.6 Parameter Fisik dan Kimia Perairan
2.6.1 Suhu
Suhu di dalam air dapat menjadi faktor penentu atau pengendali kehidupan flora
dan fauna akuatis, terutama suhu di dalam air yang telah melampaui ambang batas
bagi kehidupan flora dan fauna akuatis tersebut di atas. Walaupun variasi suhu
dalam air tidak sebesar di udara, hal ini merupakan faktor pembatas utama karena
organisme aquatik sering kali mempunyai toleransi yang sempit (stenotermal).
Perubahan suhu menyebabkan pola sirkulasi yang khas dan stratifikasi di
lingkungan aquatik (Odum, 1994).
Selanjutnya Barus (2004), menjelaskan bahwa jika dibandingkan dengan
udara, air mempunyai kapasitas panas yang lebih tinggi. Pengukuran suhu air
merupakan hal yang mutlak dilakukan. Menurut Hukum Van’t Hoffs, kenaikan
temperatur sebesar 10°C akan meningkatkan laju metabolisme dari organisme
sebesar 2-3 kali.
Menurut (1995) dalam Syakti et al (2012), suhu perairan dapat memberi
efek terhadap bentuk kimia logam berat karena reaksi kimia akan meningkat
apabila terjadi perubahan suhu. Suhu juga berpengaruh pada toksitas logam berat
terhadap biota. Apabila terjadi peningkatan suhu, proses pemasukan logam berat
dalam tubuh akan meningkat.
2.6.2 Derajat Keasaman (pH)
Pengukuran pH air dapat dilakukan dengan cara kalorimeter, dengan kertas pH,
dan dengan pH meter. Pengukurannya tidak begitu berbeda dengan pengukuran
pH tanah. Yang perlu diperhatikan adalah cara pengambilan sampelnya yang
benar sehingga nilai pH yang diperoleh benar (Suin, 2002, hlm: 54). Nilai pH air
yang normal adalah netral, yaitu antara 6 sampai 8, sedangkan pH air yang
tercemar, misalnya oleh limbah cair
berbeda-beda nilainya tergantung jenis
limbahnya dan pengolahannya sebelum dibuang (Kristanto, 2002).
Universitas Sumatera Utara
Kondisi perairan yang bersifat sangat asam maupun sangat basa akan
membahayakan kelangsungan hidup organisme karena akan menyebabkan
terjadinya gangguan metabolisme dan respirasi. Disamping itu pH yang sangat
rendah akan menyebabkan mobilitas berbagai senyawa logam berat yang bersifat
toksik semakin tinggi yang tentunya akan mengancam kelangsungan hidup
organisme akuatik. Sementara pH yang tinggi akan menyebabkan keseimbangan
antara amonium dan amoniak dalam air akan terganggu, dimana kenaikan pH
diatas normal akan meningkatkan konsentrasi amoniak yang juga bersifat sangat
toksik bagi organisme (Barus, 2004).
Menurut Hart (1982) dalam
Syakti et al (2012), pada kondisi pH
mendekati normal (7-8), kelarutan logam berat cenderung stabil dan akan
berikatan dengan anion, sehingga logam berat akan membentuk kompleks
organologam (bentuk logam organik dan anorganik) yang cenderung mengendap
di dasar perairan.
2.6.3 Kandungan Nitrit dan Fosfat
Banyaknya unsur hara mengakibatkan tumbuh suburnya tumbuhan, terutama
makrophyta dan fitoplankton. Fitoplankton dapat menghasilkan energi dan
molekul yang kompleks jika tersedia bahan nutrisi. Nutrisi yang paling penting
adalah nitrat dan fosfat (Nybakken, 1992). Fosfat merupakan unsur penting dalam
air. Fosfat terutama berasal dari sedimen yang selanjutnya akan terfiltrasi dalam
air tanah dan akhirnya masuk kedalam sistem perairan terbuka. Selain itu juga
dapat berasal dari atmosfer bersama air hujan masuk ke sistem perairan (Barus,
2004).
Komponen nitrit (NO2) jarang ditemukan pada badan air permukaan
karena langsung dioksidasi menjadi nitrat (NO3). Di wilayah perairan neritik yang
relatif dekat dengan buangan industri umumnya nitrit bisa dijumpai, mengingat
nitrit sering digunakan sebagai inhibitor terhadap korosi pada air proses dan pada
sistem pendingin mesin. Bila kadar nitrit dan fosfat terlalu tinggi bisa
menyebabkan perairan bersangkutan mengalami keadaan eutrofikasi sehingga
terjadi blooming dari salah satu jenis fitoplankton yang mengeluarkan toksin
(Wibisono, 2005).
Universitas Sumatera Utara
2.6.4 Oksigen Terlarut (DO)
Oksigen terlarut merupakan suatu faktor yang sangat penting didalam
ekosistem air, terutama sekali dibutuhkan untuk proses respirasi bagi sebagian
besar organisme air. Umumnya kelarutan oksigen dalam air sangat terbatas.
Dibandingkan dengan kadar
oksigen diudara yang mempunyai
konsentrasi
sebanyak 21% volum, air hanya mampu menyerap oksigen sebanyak 1% volum
saja. Pengaruh oksigen terhadap fisiologis organisme air terutama adalah dalam
proses respirasi yang terjadi. Berbeda dengan faktor temperatur yang mempunyai
pengaruh yang merata
terhadap fisiologis semua organisme air, konsentrasi
oksigen terlarut dalam air hanya berpengaruh secara nyata terhadap organisme
air yang memang mutlak membutuhkan oksigen terlarut untuk respirasinya
(Barus, 2004).
2.6.5 Kebutuhan Oksigen Biokimiawi (BOD)
Menurut Hart (1982) dalam Syakti et al (2012), suatu perairan
menggambarkan keberadaan bahan organik yang dapat didekomposisi secara
biologis (biodegradasi) oleh mikroorganisme melalui pengurangan jumlah
oksigen terlarut. Hal ini menyebabkan perairan dengan kandungan bahan organik
yang biodegradasi yang tinggi, oksigen terlarutnya rendah, sehingga akan
berpengaruh terhadap kondisi fisiologis organisme yang hidup di dalamnya., serta
bentuk ikatan logam di perairan.
Universitas Sumatera Utara