Penentuan Kadar Logam Kromium (Cr), Zink (Zn), dan Selenium (Se) Pada Air Sungai Denai Dengan Metode Inductively Couple Plasma (ICP)
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 AIR
Air merupakan zat ang paling penting dalam kehidupan. Sekitar tiga per
empat bagian dari tubuh kita terdiri dari air dan tidak seorangpun dapat bertahan
hidup lebih dari 4-5 hari tanpa minum air. Selain itu, air juga dipergunakan untuk
memasak, mencuci, mandi dan membersihkan kotoran yang ada disekitar rumah.
Air juga digunakan untuk keperluan industri, petanian, pemadam kebakaran,
tempat rekreasi, transportasi dan lain-lain. Penyediaan sumber air bersih harus
dapat memenuhi kebutuhan masyarakat karena persediaan air bersih yang terbatas
memudahkan timbulnya penyakit di masyarakat (Chandra, 2006).
Air bersih merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia yang diperoleh
dari berbagai sumber, tergantung pada kondisi daerah setempat. Saat ini, masalah
yang dihadapi oleh sumber daya air meliputi kuantitas air yang sudah tidak
mampu memenuhi kebutuhan yang terus meningkat dan kualitas air untuk
kebutuhan domestik yang semakin menurun. Kegiatan Industri, domestik dan
kegiatan lain berdampak negatif terhadap sumber daya air, antara lain
menyebabkan penurunan kualitas air. Kondisi ini dapat menimbulkan gangguan ,
kerusakan dan bahaya bagi semua makhluk hidup yang bergantung pada sumber
daya air. Oleh karena itu, diperlukan pengelolahan dan perlindungan sumber daya
air secara saksama.
Adapun penggolongan air menurut peruntukannya adalah sebagai berikut :
a. Golongan A, yaitu air yag dapt digunakan sebagai air minum secara
langsung, tanpa pengolohan terlebih dahulu
Universitas Sumatera Utara
b. Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku air minum
c. Golongan C, yaitu air dapat digunakan keperluan perikanan dan
peternakan
d. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian,
usaha diperkotaan, industri, dan pembangkit listrik tenaga air (PLTA)
Pengelolahan sumber daya air sangat penting, agar dapat dimanfaatkan
ecara berkelanjutan dengan tingkat mutu yang diinginkan. Salah satu langkah
pengelolahan yang dilakukan adalah pemantauan dan interpretasi data kualitas
air. Mencakup kualitas fisika, kimia, dan biologi. Namun, sebelum melangkah
pada tahap pengelolaan, diperlukan pemahaman yang baik tentang terminologi,
karakteristik, dan interkoneksi parameter – parameter kualitas air (Effendi, 2003).
2.1.1 Sifat Air
Air memiliki sifat yang khas yang tidak dimiliki oleh senyawa kimia yang
lain. Karakteristik air (Effendi, 2003) :
1. Pada kisaran suhu yang sesuai dengan kehidupan, yakni 0o C (32o F) –
100o C, air berwujud cair. Suhu 0o C merupakan titik beku (freezing
point) dan suhu 100o C merupakan titik didih (boiling point) air.
2. Perubahan suhu air berlangsung lambat sehingga air memiliki sifat
sebagai penyimpan panas yang baik. Sifat ini memungkinkan air tidak
menjadi panas ataupun dingin dalam seketika.
3. Air memerlukan panas yang tinggi dalam proses penguapan.
4. Air merupakan pelarut yang baik.
5. Air memiliki tegangan permukaan yang tinggi
Universitas Sumatera Utara
6. Air merupakan satu-satunya senyawa yang merenggang ketika
membeku. Pada saat membeku, air merenggang sehingga es memiliki
densitas (massa/volume) yang lebih rendah daripada air. Dengan
demikian, es akan mengapung didalam air.
2.1.2 Fungsi Air
Air sangat penting dalam kehidupan kita. Tanpa air kelangsungan hidup
hanya beberapa hari saja. Air merupakan bahan bangunan dari setiap sel,
kandungan air bagi setiap jaringan tubuh sangat bervariasi misalnya jaringan otot
sekitar 7,5 %, jaringan lemak sekitar 2 %, darah sekitar 90 %. Air merupakan
bahan pelarut didalam tubuh dan membantu dalam pelembutan makanan. Suhu
tubuh secara tidak langsung diatur oleh air dengan cara penyerapan melalui paruparu dan keringat melalui kulit. Kebutuhan air untuk diminum setiap hari 2 liter
(bagi orang dewasa). Setiap individu memerlukan air sekitar 60 liter/hari (untuk
minum, cuci dan sebagainya).
Air banyak diperlukan dalam berbagai bidang, anatara lain (Gabriel,
2001):
1. Keperluan industri, yaitu dipakai sebagai bahan pelarut, sebagai bahan
pendingin.
2. Keperluan pembangkitan tenaga listrik dikenal dengan nama PLTA
3. Keperluan irigasi (pertanian)
4. Keperluan trasnportasi
5. Sebagai sarana olahraga ( ski air, berselancar, kolam renang )
6. Sebagai sarana pariwisata (air terjun)
7. Keperluan peternakan
Universitas Sumatera Utara
8. Keperluan kedokteran ( hidroterapi, sebagai bahan pelarut obat, sebagai
bahan infus).
Proses kimia yang terjadi dalam tubuh kita yaitu disebut metabolisme,
berlangsung dalam medium air. Molekul air juga ikut dalam banyak reaksi kimia
metabolisme. Air merupakan alat untuk mengangkut zat dari bagian tubuh yang
satu ke bagian lain. Misalnya darah, yang sebagian besar terdiri atas air, mengalir
keseluruh bagian tubuh dan membawa oksigen yang terikat pada sel darah merah
kesemua sel dalam tubuh. Air juga diperlukan untuk mengatur suhu tubuh
(Mahida, 1984).
2.1.3 Tujuan Pemantauan Kualitas Air
Kualitas air ditentukan oleh banyak faktor, yaitu zat terlarut , zat yang
tersuspensi, dan makhluk hidup, khususnya zat renik dialam air. Air murni, yang
tidak mengandung zat yang tidak terlarut, tiak baik untuk kehidupan kita.
Sebaliknya zat yang terlaut ada yang bersifat racun.
Apabila zat yang terlarut, zat yang tersuspensi dan makhluk hidup dalam
air membuat kualitas air menjadi tidak sesuai untuk kehidupan kita, air itu disebut
tercemar. Pencemaran dapat berasal dari beberapa sumber. Sumber pencemaran
yang paling utama dinegara kita adalah limbah rumah tangga. Pencemran itu
berasal dari kira – kira 150 juta orang. Yang terkena menderita dari pencemaran
itu juga berjuta orang (Mahida, 1984).
Pemantauan kualitas air suatu peraiaran memiliki tiga tujuan utama
sebagai berikut (Effendi, 2003):
1. Enviromental Surveillance, yakni tujuan untuk mendeteksi dan
mengukur pengaruh yang ditimbulkan oleh suatu pencemar terhadap
Universitas Sumatera Utara
kualitas lingkungan dan mengetahui perbaikan kualitas lingkungan
setelah pencemar tersebut dihilangkan.
2. Establising Water – Quality Criteria, yakni tujuan untuk mengetahui
hubungan sebab akibat antara perubahan sebab akibat antara
perubahan variable – variable ekologi perairan dengan parameter fisika
dan kimia, untuk mendapat baku mutu kualitas air.
3. Apparsial of Resourses, yakni tujuan untuk mengetahui gambaran
kualitas air pada suatu tempat secara umum.
2.1.4 Pencemaran Air
Pencemaran air adalah penyimpanan sifat-sifat air dari keadaan normal,
bukan dari kemurniannya. Air yang tersebar di alam semesta ini tidak pernah
terdapat dalam bentuk murni, namun bukan berarti bahwa semua air sudah
tercemar. Walawpun di daerah pegunungan atau hutan yang terpencil dengan
udara yang bersih dan bebas dari pencemaran , air hujan yang turun diatasnya
selalu mengandung bahan-bahan terlarut seperti CO2, O2, dan N2 serta bahanbahan tersuspensi misalnya debu dan partikel-partikel lainnya yang terbawa air
hujan dari atmosfer (Kristanto, 2002).
Menurut Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 173/Menkes/VII/77.
Pencemaran air adalah suatu peristiwa masuknya zat ke dalam air yang
mengakibatkan kualitas (mutu) air tersebut menurun sehingga dapay mengganggu
atau membahayakan kesehatan masyarakat. Menurut Peraturan Pemerintah RI No.
20 tahun 1990. Pencemaran air adaah masuknya atau dimasukannya makhluk
hidup, zat, energi dan atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia,
Universitas Sumatera Utara
sehingga kualitas air turun sampai ketingkat tertentu yang membahayakan, yang
mengakibatkan air tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya.
Beberapa sumber pencemaran air antara lain (Mukono, 2000) :
a. Domestik (Rumah Tangga)
Yaitu berasa dari pembuangan air kotoran dari kamar mandi, kakus dan
dapur.
b. Industri
Secara umum jenis polutan air dari industri dapat dikelompokan sebagai
berikut :
1) Fisik
Pasar atau lumpur yang tercampur dalam limbah air.
2) Kimia
Bahan Pencemar yang berbahaya : Merkuri (Hg), Cadmium (Cd),
Timah hitam (Pb), pestisida dan jenis logam berat lainnya.
3) Mikrobiologi
Berbagai macam bakteri, virus, parasit, dan lain-lainnya. Misalnya
yang berasal dari pabrik yang mengolah hasil ternak, rumah potong
dan tempat pemerahan susu sapi.
4) Radioaktif
Beberapa bahan radioaktif yang dihasilkan oleh Pembangkitan
Listrik
Tenaga
Nuklir
(PTLN)
dapat
pula
menimbulkan
pencemaran air.
Universitas Sumatera Utara
c. Pertanian dan Perkebunan
Polutan air dari pertanian/perkebunan dapat berupa :
1) Zat kimia
Misalnya : berasal dari penggunaan pupuk, pestisida seperti (DDT,
Dieldrin dan lain-lain)
2) Mikrobiologi
Misalnya : virus, bakteri, parasit yang berasal dari kotoran ternak
dan cacing tambang dilokasi perkebunan.
3) Zat radioaktif
Berasal dari penggunaan zat radioaktif yang dipakai dalam proses
pematangan buah, mendapatkan bibit unggul, dan mempercepat
pertumbuhan tanaman.
2.1.5 Indikator Pencemaran Air
Indikator atau tanda bahwa air lingkungan telah tercemar adalah adanya
perubahan atau tanda yang dapat diamati melalui :
1. Perubahan Suhu Air
Alam kegiatan industri seringkali suatu proses disertai dengan timbulnya
suatu panas reaksi atau panas dari suatu gerakan mesin. Agar proses industri dan
mesin-mesin yang menujang kegiatan tersebut dapat berjalan baik maka panas
yang terjadi harus dihilangkan. Penghilangan panas dilakukan dengan proses
pendinginan air. Air pendingin akan mengambil panas yang terjadi. Air yang
menjadi panas terebut kemudian dibuang ke sungai maka air sungai akan menjadi
panas. Air sungai yang suhunya naik akan mengganggu kehidupan hewan air dan
organism air lainnya karena kadar oksigen yang terlarut dalam air akan turun
Universitas Sumatera Utara
bersamaan dengan keadaan suhu. Padahal setiap kehidupan memerukan oksigen
untuk bernafas. Oksigen yang terlarut dalam air berasal dari udara yang secara
lambat terdifusi ke dalam air. Makin tinggi kenaikan suhu air makin sedikit
oksigen terlarut didalamnya.
2. Perubahan pH atau Konsentrasi Ion Hidrogen
Air normal yang memenuhi syarat untuk suatu kehidupan mempunyai pH
berkiksar anatara 6.7 – 7,5. Air dapat bersifat asam atau basa tergantung pada
besar kecilnya pH air atau besarnya konsentrasi ion hidrogen di dalam air. Air
yang mempunyai pH lebih kecil dari pH normal bersifat asam, sedangkan air yang
mempunyai pH lebih besar dari normal akan bersifat basa. Air limbah dan bahan
buangan dari kegiatan industri yang dibuang ke sungai akan mengubah pH air
yang pada akhirnya dapat mengganggu kehidupan organisme di alam air.
3. Perubahan Warna, Bau, dan Rasa Air
Bahan buangan dan air limbah dari kegiatan industri yang berupa bahan
anorganik dan bahan buangan dan air limbah industri dapat larut dalam air maka
akan terjadi perubahan warna air. Air dalam keadaan normal dan bersih tidak akan
berwarna, sehingga tampak bening dan jernih. Bau yang juga keluar dari dalam air
dapat langsung berasal dari bahan buangan atau air limbah dari kegiatan industri,
atau dapat pula berasa dari hasil degradasi bahan buangan oleh mikroba yang
hidup didalam air. Timbulnya bau pada air lingkungan secara mutlak dapat
dipakai sebagai salah satu tanda terjadinya tingkat pencemaran air yang cukup
tinggi. Air yang mempunyai rasa biasannya berasal dari garam–garam yang
terlarut. Bila hal ini terjadi maka berarti juga telah terjadi pelarutan ion–ion logam
Universitas Sumatera Utara
yang dapat mengubah konsentrasi ion hidrogen dalam air. Adanya rasa pada air
pada umumnya diikuti pula dengan perubahan pH air.
4. Timbulnya Endapan, Koloidal, Bahan Terlarut
Endapan dan koloidal serta bahan terlarut berasal dari adanya bahan
buangan industri yang berbentuk padat. Bahan buangan industri yang berbentuk
padat kalau tidak dapat larut sebagian akan menjadi koloidal. Apa bila endapan
dan koloidal yang terjadi berasal dari bahan buangan organik, maka
mikroorganisme, dengan bantuan oksigen yang terlarut di dalam air, akan
melakukan degradasi bahan organik tersebut sehingga menjadi bahan yang lebih
sederhana. Dalam hal ini kandungan oksigen, yang terlarut di dalam air akan
berkurang sehingga oganisme lain yang memerlukan oksigen akan terganggau
pula. Kalau bahan buangan industri berupa bahan anorganik yang dapat larut
maka air akan mendapat tambahan ion-ion logam yang berasal dari bahan
anorganik tersebut. Banyak bahan anorganik yang memberikan ion-ion logam
berat yang pada umumnya bersifat racun, seperti kadmium. kromium dan timbal.
5. Mikroorganisme
Seperti telah dibahas pada bagian sebelumnya, bahwa mikroorganisme
sangat berperan dalam proses degradasi bahan buangan dari kegiatan industri
yang dibuang ke air lingkungan, baik sungai, danau maupun laut. Kalau bahan
buangan yang harus didegradasi cukup banyak , berarti mikroorganisme akan ikut
berkembang biak. Pada perkembang biakan mikroorganisme ini tidak tertutup
kemugkinan bahwa mikroba patogen ikut berkembang pula. Mikroba patogen
adalah penyebab timbulnya berbagai macam penyakit. Pada umumnya industri
Universitas Sumatera Utara
pengolahan bahan makanan berpotensi untuk menyebabkan berkembang biaknya
mikrorganisme, termasuk mikroba patogen.
6. Meningkatnya Zat Radioaktif Pada Lingkungan
Mengingat bahwa zat radioaktif dapat menyebabkan berbagai macam
kerusakan biologis apalagi apabila tidak ditangani dengan benar, maupun melalui
efek langsung maupun efek tertunda, maka tidak dibenarkan dan tidak etis bila
ada yang membuang bahan sisa radioaktif ke lingkungan sudah ada sejak
terbentuknya bumi ini, namun kita tidak boleh menambah radioaktif lingkungan
dengan membuang secara sembarangan bahan sisa radioaktif ke lingkungan.
Secara nasional sudah ada peraturan perundangan yang mengatur masalah
masalah bahan sisa (limbah) radioaktif. Mengenai hal ini Badan Tenaga Atom
Nasional (BATAN) secara aktif mengawasi pelaksanaan peraturan perundangan
tersebut.
2.1.6
Dampak Pencemaran Air
Air yang telah tercemar dapat mengakibatkan kerugian yang besar bagi
manusia. Kerugian yang disebabkan oleh pencemaran air dapat berupa :
1. Air Menjadi Tidak Bermanfaat Lagi
Air yang tidak dapat dimanfaatkan lagi akibat pencemaran air merupakan
kerugian yang terasa secara langsung oleh manusia. Kerugian langsung ini pada
umumnya disebabkan oleh terjadinya pencemaran air oleh berbagai komponen
pencemar air. Bentuk kerugian langsung ini antara lain berupa : air tidak dapat
digunakan lagi untuk keperluan rumah tangga, air tidak dapat digunakan untuk
keperluan industri, air tidak dapat digunakan untuk keperluan pertanian.
Universitas Sumatera Utara
2. Air Menjadi Penyebab Penyakit
Air lingkungan yang bersih sangat didambakan oleh setiap orang. Air
lingkungan yang bersih saat ini termasuk barang yang langka harus dijaga
kelestariannya. Untuk mendapatkan air lingkungan yang bersih, tebusan tersebut
akan menjadi mahal apabila manusia tidak disiplin di dalam mematuhi
perundangan lingkungan hidup yang bersih merupakan tanggung jawab bersama.
Air lingkungan yang kotor karena tercemar oleh berbagai macam
komponen pencemar menyebabkan lingkungan hidup menjadi tidak nyaman
untuk dihuni. Pencemaran air dapat menimbalkan kerugian yang leih jauh lagi
yaitu kematian. Kematian dapat terjadi karena pencemaran yang terlalu parah
sehingga air telah menjadi penyebab berbagai macam penyakit (Whardhana,
2004).
2.1.7 Usaha Mencegah Pencemaran Air
Usaha pencegahan pencemaran air bukan merupakan proses yang
sederhana, tetapi melibatkan berbagai faktor sebagai beriku (Supardi, 2003) :
1. Air limbah yang akan dibuang keperairan harus diolah lebih dahulu
sehingga memenuhi standar air limbah yang telah ditetapkan pemerintah.
2. Menentukan dan mencegah terjadinya interaksi sinergisme antar polutan
satu dengan lainnya.
3. Menggunakan bahan yang dapat mencegah dan menyerap minyak yang
tumpah diperairan.
4. Tidak membuang air limbah rumah tangga langsung kedalam perairan. Hal
itu mencegah pencemaran oleh bakteri.
Universitas Sumatera Utara
5. Limbah radioaktif harus diproses dahulu agar tidak mengandung bahaya
radiasi dan barulah dibuang diperairan.
6. Mengeluarkan dan menguraikan detergen atau bahan kimia lain dengan
menggunakan aktivitas mikroba tertentu sebelum dibuang kedalam
perairan umum.
2.2. Kromium
Kata kromium berasal dari bahasa Yunani (Chroma) yang berarti warna.
Dalam bahan kimia, kromium dilambangkan “Cr”. Sebagai salah satu unsur
logam berat, kromium mempunyai nomor atom (NA) 24 dan mempunyai berat
atom (BA) 51,996. Logam kromium pertama kali ditemukan oleh Vagueline pada
tahun 1797. Satu tahun setelah unsur ini ditemukan, diperoleh cara untuk
mendapatkan logam kromium
Logam kromium murni tidak pernah ditemukan di alam. Logam ini di
alam ditemukan dalam bentuk persenyawaan padat atau mineral dengan unsurunsur lain. Sebagai bahan mineral, kromium paling banyak ditemukan dalam
bentuk “Chromite”(FeOCr2O3). Kadang-kadang pada batuan mineral chromite
juga ditemukan logam-logam Mg (magnesium), Al (alumunium), dan senyawa
SiO3 (silikat). Logam-logam dan senyawa silikat tersebut dalam mineral chromite
bukanlah merupakan penyusunan pada chromite melainkan berperan sebagai
pengotor (impurities).
Logam kromium dapat masuk ke dalam semua strata lingkungan, apakah
itu pada strata perairan, tanah, ataupun udara (lapisan atmosfer). Kromium yang
masuk kedalam strata lingkungan dapat datang dari bermacam-macam sumber.
Universitas Sumatera Utara
Tetapi sumber-sumber masukan logam kromium kedalam strata lingkungan yang
umum dan diduga paling banyak adalah dari kegiatan-kegiatan perindutsrian,
kegiatan rumah tangga dan dari pembakaran serta mobilisasi bahan-bahan bakar.
Dalam badan perairan kromium dapat masuk melalui dua cara, yaitu
secara alamiah dan nonalamiah. Masuknya kromium secara alamiah dapat terjadi
disebabkan oleh beberapa faktor fisika, seperti pengikisan yang terjadi pada
batuan mineral. Di samping itu debu-debu dan partikel kromium yang di udara
akan dibawa turun oleh air hujan. Masukan kromium yang terjadi secara
nonalamiah lebih merupakan dampak atau efek dari aktivias yang dilakukan
manusia. Sumber-sumber kromium yang berkaitan dengan aktivitas manusia
dapat berupa limbah atau buangan industri sampai buangan rumah tangga.
Dalam badan perairan, terjadi bermacam-macam proses kimia, mulai dari
proses pengompleksan sampai pada reaksi redoks. Proses kimia tersebut terjadi
pada logam kromium yang ada di perairan. Proses kimia seperti pengompleksan
dan sistem reaksi redoks, dapat mengakibatkan terjadinya pengendapan dan atau
sedimentasi logam kromium di dasar perairan. Proses-proses kimiawi yang
berlangsung dalam badan perairan juga dapat mengakibatkan terjadinya peristiwa
reduksi dari senyawa-senyawa Cr6+ yang sangat beracun menjadi Cr3+, dapat
berlangsung bila badan perairan berada dan atau mempunyai lingkungan yang
bersifat asam. Untuk perairan yang berlingkungan basa,ion-ion Cr3+ akan
diendapkan didasar perairan (Palar, 2008).
Kadar kromium maksimum yang diperkenankan bagi kepentingan air
minum adalah 0,05 mg/liter. Kadar kromium pada perairan tawar biasanya kurang
dari 0,001 mg/liter dan pada perairan laut sekitar 0,00005 mg/liter . kromium
Universitas Sumatera Utara
trivalent biasanya tidak ditemukan diperairan tawar, sedangkan pada perairan laut
sekitar 50% kromium merupakan kromium terivalen.
Garam-garam kromium yang masuk kedalam tubuh manusia akan segera
dikeluarkan oleh tubuh. Akan tetapi, jika kadar kromium tersebut cukup besar,
akan mengakibatkan kerusakan pada sistem pencernaan. Kadar kromium yang
diperkenankan pada air minum adalah 0,05 mg/liter. Toksisitas kromium yang
dipengaruhi oleh bentuk oksidasi kromium, suhu, dan pH. Kadar kromium
diperkirakan aman bagi kehidupan akuatik adalah 0,05 mg/liter. Kadar kromium
0,1 mg/liter dianggap berbahaya bagi kehidupan organism (Effendi, 2003).
Dosis fatal senyawa kromium yang larut dalam air dan memungkinkan
keracunan melalui mulut, seperti kalium kromat, kalium bikromat, dan asam
kromat, kira-kira 5 g. Pada kematian yang disebabkan oleh keracunan senyawa
kromium dapat terjadi nefritis yang disertai oleh pendarahan. Gejala klinis
keracunan akut melalui mulut dapat menyebabkan kepala pening, rasa sangat
haus, sakit perut, muntah, syok, dan oliguria atau anuria. Kematian yang terjadi
karena uremia.
2.3 Zink
Seng (zinc) termasuk unsur yang terdapat dalam jumlah berlimpah dialam.
Kadar zink pada kerak bumi sekitar 70 mg/kg. Kelarutan unsur oksida zink dalam
air relatif rendah. Zink yang berikatan dengan klorida dan sulfat mudah terlarut,
sehingga kadar zink dalam air sangat dipengaruhi oleh bentuk senyawanya. Ion
zink mudah terserap kedalam sedimen dan tanah. Silikat terlarut dapat
meningkatkan kadar zink, karena silikat mengikat zink. Jika perairan bersifat
Universitas Sumatera Utara
asam, kelarutan seng meningkat. Kadar zink pada perairan alami < 0,05 mg/liter,
pada perairan asam mencapai 50 mg/liter, dan pada perairan 001 mg/liter.
Sumber alami utama zink adalah calamine (ZnCO3), sphalarite (ZnS),
smithsonite (ZnCO3), dan wilemite (Zn2SiO4). Zink digunakan dalam industri besi
baja, cat, karet, tekstil, karet, dan bubur kertas.
Logam zink sebenarnya tidak toksik, tetapi dalam keadaan sebagai ion,
zink bebas memilki toksisitas tinggi. Meskipun zink merupakan unsur esensial
bagi tubuh tetapi dalam dosis tinggi zink dapat berbahaya dan bersifat toksik.
Paparan zink dosis besar sangat jarang terjadi. Zink tidak diakumulasi sesuai
bertambahnya waktu paparan karena seng dalam tubuh akan diatur oleh
mekanisme homeostatic, sedangkan kelebihan seng akan diabsorbsi dan disimpan
dalam hati.
Zink termasuk unsur yang essensial bagi makhlik hidup, yakni berfungsi
untuk membantu kerja enzim. Zink juga diperlukan dalam proses fotosintesis
sebagai agen bagi transfer hidrogen dan berperan dalam penbentukan protein.
Davis dan Connel (1991) mengemukakan bahwa zink tidak bersifat toksik bagi
manusia, akan tetapi pada kadar yang tinggi dapat menimbulkan rasa pada air.
Kadar zink pada air minum sebaiknya tidak lebih 5 mg/liter. Toksisitas
zink menurun dengan meningkatnya suhu dan menurunnya oksigen terlarut.
Toksisitas zink bagi organisme akuatik (alga, avertebrata, dan ikan) sangat
bervariasi,< 1 mg/liter hingga > 100 mg/liter. Bersama-sama dengan kalium,
magnesium, kadmium, zink bersifat aditif, tokisitasnya merupakan penjumlahan
dari masing-masing logam. Toksisitas zink dan tembaga bersifat sinergetik, yaitu
Universitas Sumatera Utara
mengalami peningkatan,lebih toksik daripada penjumlahan keduanya (Effendi,
2003).
2.4 Selenium
Selenium (Se) dalam bentuk unsur tidak larut dalam air, melainkan
terserap ke dalam partikulat. Bentuk selenium yang terlarut adalah selenit (SeO32-)
dan selenat (SeO42-). Keberadaan selenium diperairan diperkirakan dapat
menurunkan toksisitas arsen dan merkuri.
Kadar selenium pada kerak bumi sekiar 0,1 mg/kg. Sumber alami
selenium di perairan adalah ferroslite (FeSe2), chalcopyrite, pentladite, dan
pyrrhotite. Selenium banyak digunakan dalam besi, baja, cat, fotografi,
pengolahan karet, elektronik, da sebagai insektisida. Selenium merupakan hasil
sampingan dari proses batuan, pemurnian kobalt dari lumpur anoda, dan produksi
asam sulfit dari lumpur timbal (Pb).
Pencemaran selenium dalam badan air bisa mencemari tanah pertanian
melalui kandungan selenium yang mudah larut, contohnya selenat. Setelah
terlarut, selenium menuju perairan dan akhirnya mengendap dalam tanah, lalu
mengalami evaporasi sehingga selenium mencemari udara. Kadar air selenium
bervariasi, tergantung pada faktor lingkungan dan proses geologi. Rata-rata kadar
selenium diperairan adalah sebesar 0,02 ppm.
Dalam jumlah renik, selenium merupakan unsur yang essensial bagi
hewan. Namun, pada kadar tinggi selenium juga bersifat toksik bagi tumbuhan,
meskipun dengan intensitas yang rendah. Bagi hewan dan manusia, selenium
bersifat toksik kumulatif. Kombinasi toksisitas selenium dan kadmium terhadap
Universitas Sumatera Utara
alga hijau bersifat antagonistik. Air yang terkontaminasi selenium dapat
mengakibatkan kematian dan kecacatan. Pelepasan selenium diakibatkan oleh
perubahan cuaca, aktivitas manusia seperti pemurnian, produksi, dan peleburan
mineral yang bisa mencemari perairan.
2.5 Inductively Coupled Plasma (ICP)
Inductively Coupled Plasma (ICP) adalah sebuah teknik analisa yang
digunakan untuk mendeteksi keberadaan logam dalam sampel. ICP digunakan
untuk menganalisa kadar unsur-unsur logam dari suatu sampel dengan
menggunakan metode yang didasarkan pada pengukuran intensitas emisi pada
panjang gelombang yang khas untuk setiap unsur.
ICP pada saat ini banyak sekali digunakan untuk optikal spektrofotometri
seperti yang sama dikemukakan oleh Velmer Fassel pada awal-awal tahun 1970an. Gas argon diarahkan melalui obor yang terdiri dari tiga tabung konsentris yang
dari kuarsa atau bahan lain yang cocok, seperti yang ditunjukan oleh gambar 2.1
berikut :
Gambar. 2.1. Penampang obor ICP (Montaser, 1992)
Universitas Sumatera Utara
Penampang sebuah obor ICP dan kumparan beban yang menggambarkan
urutan pengapian. (A) merupakan gas argon yang berputar-putar melalui obor. (B)
merupakan daya frekuensi radio (RF) yang diterapkan pada kumparan beban. (C)
merupakan percikan ion yang memproduksi beberapa elektron bebas dalam argon.
(D) merupakan elektron bebas yang dipercepat medan radio frekuensi (RF) yang
menyebabkan ionisasi lebih lanjut dan membentuk plasma. (E) merupakan sampel
aerosol yang membawa aliran ke nebulizer melalui lubang dalam plasma.
Sebuah kumparan tembaga, disebut kumparan beban, mengengelilingi
ujung atas obor dan dihubungkan ke generator dan frekuensi radio (RF). Ketika
daya (biasanya 700-1500 watt) diterapkan pada kumparan pada tingkat yang
sesuai dengan frekuensi generator. Dalam instrumen ICP frekuensi paling baik
adalah pada 27 atau 40 megahertz (MHz). Osilasi radio frekuensi (RF) dari arus
dalam kumparan menyebabkan
medan
listrik RF dan magnetik yang akan
dibentuk didaerah bagian atas obor. Dengan ini, gas argon yang berputar-putar
melalui
obor akan terpercikkan, percikannya digunakan
menyebabkan
ke gas yang
beberapa elekron akan diambil dari atom argon. Elektron ini
kemudian akan terperengkap dalam medan magnet dan dipercepat oleh medan
magnetnya. Dilakukan penambahan energi ke elektron dengan menggunakan
kumparan, cara ini dikenal sebagai kopling induktif. Elektron berenergi tinggi ini
pada gilirannya akan bertumbukkan dengan atom argon lain, elektron, dan ion
argon, membentuk yang dikenal sebagai zat buangan dari ICP. Zat buangan dari
ICP kemudian ditransfer melalui proses kopling induktif.
Kebanyakan sampel dianalisa awalnya sebagai cairan yang dinebulasi
menjadi aersosl, tetesan sampel menjadi kabut untuk dianalisa oleh alat ICP.
Universitas Sumatera Utara
Sampel aerosol kemudian dibawa kepusat plasma oleh inner (nebulizer) aliran
argon. Fungsi pertama dari plasma temperatur tinggi adalah untuk memindahkan
larutan, pelarut, aerosolnya, biasanya meninggalkan sampel sebagai partikel
garam mikrokopis. Langkah selanjutnya melibatkan dekomposisi partikel
garamnya menjadi sebuah gas dari molekul tunggal yang kemudian memisahkan
diri menjadi atom (atomisasi). Proses–proses ini, dimana terjadi paling utama di
zona pemanasan (PHZ). Proses yang sama yang terjadi dalam nyala api dan
tungku yang digunakan untuk atom spektrofotometri serapan atom.
Gambar. 2.2. Proses yang terjadi ketika tetesan sampel diperkenalkan ke dalam
debit ICP (Montaser, 1992)
2.5.1 Prinsip Kerja Alat Inductively Coupled Plasma (ICP)
Energi yang ditimbulkan oleh plasma pada Inductively Coupled Plasma
menyebabkan elektron terluar dari atom atau ion logam akan berpindah ke lintasan
Universitas Sumatera Utara
energi yang lebih tinggi dengan menyerap energi dari plasma. Saat kembali ke kondisi
energi terendah (ground state) terjadi pelepasan energi berupa cahaya, dimana
intensitas cahaya yang dipancarkan sebanding dengan konsentrasi elemen logam yang
akan diukur.
Perangkat keras ICP-OES yang utama adalah plasma, dengan bantuan gas
akan mengatomisasi elemen dari energi pada keadaan dasar ke tingkat yang lebih
tinggi sambil memancarkan energi cahaya. Proses ini terjadi oleh Plasma yang
dilengkapi dengan tabung konsentris yang disebut torch, paling sering dibuat dari
silika. Torch ini terletak di dalam water-cooled coil of a radio frequency (r.f.)
generator. Gas yang mengalir ke dalam Torch, r.f. diaktifkan dan gas
menghasilkan konduktifitas listrik. Pembentukan induksi plasma sangat
bergantung pada kekuatan magnet dan pola yang mengikuti aliran gas. Perawatan
plasma biasanya dengan pemanasan dari gas mengalir. Induksi dari magnet yang
yang menghasilkan frekuensi tinggi arus listrik di dalam konduktor.
Sampel yang akan dianalisis harus dalam larutan. Untuk sampel padatan
diperlukan preparasi sampel dengan proses pada umumnya dengan larutan asam.
Nebulizer berfungsi untuk mengubah larutan sampel menjadi aerosol. Cahaya
emisi oleh atom suatu unsur pada ICP harus dikonversi ke suatu sinyal listrik yang
dapat diukur banyaknya. Hal ini diperoleh dengan mengubah cahaya tersebut ke
dalam komponen radiasi (hampir selalu dengan cara difraksi kisi) dan kemudian
mengukur intensitas cahaya dengan photomultiplier tube pada panjang gelombang
spesifik untuk setiap elemen. Cahaya yang diemisikan oleh atom atau ion dalam
ICP dikonversikan ke sinyal listrik oleh photomultiplier dalam spectrometer.
Intensitas dari sinyal dibandingkan intensitas standard yang diketahui
Universitas Sumatera Utara
konsentrasinya yang telah diukur sebelumnya. Beberapa elemen memiliki lebih
dari satu panjang gelombang spesifik dalam spektrum yang dapat digunakan
untuk analisis. Dengan demikian, pilihan panjang gelombng yang paling sesuai
sangat mempengaruhi akurasi.
2.5.2 Bagian-bagian Alat dari ICP
Gambar 2.3 Bagian-bagian alat ICP (Montaser, 1992)
1. Pengkabut (Nebulizer)
Pengkabut adalah bagian yang mengubah cairan menjadi bentuk aerosol
yang dapat pindah kedalam plasma. Proses nebulasi adalah salah satu langkah
yang paling penting dalam ICP. Cara memperkenalkan sampel yang ideal akan
menjadi salah satu penghantar dari semua sampel keplasma pada satu bentuk
dimana plasma mungkin akan kembali menghasilkan larutan, uap atomisasi, dan
ionisasi. Karena hanya bercak-bercak kecil yang dapat digunakan dalam ICP.
Kemampuan untuk menghasilkan bercak kecil pada berbagai jenis sampel yang
banyak tergantung pada keperluan dari sebuah nebulizer dari ICP.
Universitas Sumatera Utara
2. Pompa Peristaltik (Pump)
Pompa peristaltik adalah jenis pompa perpindahan yang digunakan untuk
memompa berbagai cairan. Pompa ini menggunakan sebuah penggulungan yang
mendorong larutan sampel dimana tabung menggunakan proses peristaltik.
Tabung pompa peristaltik adalah satu bagian dari sistem ICP yang biasanya
memerlukan penggantian yang sering. Analisa harus memeriksa tabung pompa
untuk pemakaian sehari-hari, yang umumnya ditandai dengan tekanan permanen
di pipa yang dapat dirasakan dengan menjalankan jari seeorang melalui pipa.
Kegagalan untuk menggantikan tabung pompa yang aus dpat mengakibatkan
kinerja instrumen menurun karena ini dapat mencegah aliran sampel yang akan
disampaikan ke pengkabut (nebulizer). Memakai tabung dapat dikurangi dengan
melepaskan ketegangan pada pipa ketika pompa tidak digunankan.
3. Bagian Penyemprot (Spray Chamber)
Setelah sampel aerosol dibuat oleh pengkabut, harus diangkut ke obor
sehingga disuntikkan ke dalam plasma. Karena tetesan sangat kecil hanya dalam
aerosol yang cocok untuk diinjeksikan ke dalam plasma, bagian penyemprot
adalah untuk menghapus tetesan besar dari aerosol. Tujuan kedua dari bagoian
penyemprot adalah untuk menurunkan tekanan yang terjadi selama nebulisasi,
karena pemompaan dari larutan. Secara umum, bagian penyemprot untuk ICP
dirancang untuk memungkinkan tetesan dengan diameter sekitar 10 mm atau
lebih kecil untuk lolos ke plasma. Dengan pengkabut khas, kisaran tetesan
merupakan sekitar 1-5 % dari sampel dikeringkan ke dalam wadah buangan.
Bagian penyemprot terbuat dari bahan tahan korosi yang memungkinkan analis
Universitas Sumatera Utara
untuk mengguakan sampel yang mengandung asal fluoride yang dapat merusak
kaca ruang semprot.
4. Saluran Air (Drain)
Merupakan bagian yang tampaknya sederhana dari sistem pengenalan
sampel, drain yang membawa sampel yang lebih dari ruang semprot untuk wadah
buangan dapat berdampak pada kinerja instrumen ICP. Selain membawa pergi
sampel berlebihan, sistem pembuangan menyediakan tekanan baik yang
diperlukan untuk memaksa sampel aerosol membawa aliran gas melalui tabung
nebulizer injector obor dan masuk ke bit plasma. Jika sistem pembuangan tidak
mengalir secara merata atau jika memungkinkan gelembung untuk melewatinya,
injeksi sampel ke dalam plasma mungkin terganggu dan dapat menyebabkan
kebisingan sinyal emisi. Saluran air untuk pengenalan sampel ICP dapat dalam
berbagai bentuk seperti loop, blok, tabung U, atau bahkan pipa dihubungkan ke
pompa peristaltik. Untuk kinerja yang tepat, penting untuk menjaga tingkat cairan
dengan sistem pembuangan pada posisi yang dianjurkan. juga ketika
memperkenalkan sampel dasar organik ke dalam ICP, mungkin perlu untuk
menggunakan pipa saluran pembuangan yagn ditunjukan untuk digunakan dengan
pelarut organik.
5. Obor (Thorch)
Obor yang digunakan saat ini dalam ICP-OES sangat mirip dalam desain
dan fungsi dengan yang dilaporkan oleh Fassel diawal-awal ICP. Obor terdiri dari
tiga tabung konsentris untuk aliran argon dan injeksi aerosol. Jarak antara dua
tabung luar dijaga bersempitan sehingga gas yang dialirkan diamtara mereka
muncul dengan kecepaan yang tinggi. Chamber terluar ini juga dirancang untuk
Universitas Sumatera Utara
membuat gas spiral disekitar chamber seperti melanjutkan ke atas. Salah satu
fungsi dari gas ini adalah untuk menjaga dinding kuarsa aliran obor dingin dan
dengan demikian aliran gas ini awalnya disebut aliran pendingin atau plasma
tetapi sekarang disebut “pengeluaran” aliran gas. Untuk argon ICP, aliran gas luar
biasanya sekitar 7-15 liter per menit.
6. Generator Frekuensi Radio
Generator Frekuensi Radio (RF) adalah perangakat yang menyediakan
daya untuk lanjutan dan memelihara dari debit plasma. Tenaga ini, biasanya mulai
dari sekitar 700-1500 watt, yang sudah ditransfer ke gas plasma melalui kumparan
beban sekitar bagian atas obor. Kumparan beban, yang bertindak sebagai antenna
untuk mentransfer daya RF untuk plasma, biasanya terbuat dari pipa tembaga dan
didinginkan oleh air atau gas selama operasi.
7. Transfer Optik
Sampel yang sudah berbentuk aerosol yang sudah diubah oleh obor akan
dipancarkan ketransfer optik, kemudian cahaya polikromatis yang dipancarkan
akan diubah menjadi cahaya monokromatis.
8. Mikroprosesor (Detektor)
Detector yang berfungsi sebagai pendeteksi kadar logam. Setelah garis
emisi yang yang tepat telah diisolasi dengan spektrofotometer, detector dan
elektronik yang terkait digunakan untuk mengukur intensitas garis emisi. Sejauh
ini detektor paling banyak digunakan untuk ICP adalah tabung photomultiplier
(PMT).
Universitas Sumatera Utara
9. Komputer dan Prosesor
Bagian penting dari instrumen ICP adalah kontrol komputer dimasukkan
ke dalam instrument. Mayoritas fungsi otomatis instrumen ICP secara langsung
dikontrol oleh on-board komputer melalui tombol atau keypad yang terletak pada
instrumen. Namun, gunakan komputer eksternal, yang dihubungkan ke on-board
komputer instrumen, untuk bertindak sebagai penghubung antara analis dan
instrumen. Fungsi penting komputer ini adalah menunjukan hasil kadar logam
yang terkandung atau terdeteksi didalam sampel (Montaser, 1992).
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 AIR
Air merupakan zat ang paling penting dalam kehidupan. Sekitar tiga per
empat bagian dari tubuh kita terdiri dari air dan tidak seorangpun dapat bertahan
hidup lebih dari 4-5 hari tanpa minum air. Selain itu, air juga dipergunakan untuk
memasak, mencuci, mandi dan membersihkan kotoran yang ada disekitar rumah.
Air juga digunakan untuk keperluan industri, petanian, pemadam kebakaran,
tempat rekreasi, transportasi dan lain-lain. Penyediaan sumber air bersih harus
dapat memenuhi kebutuhan masyarakat karena persediaan air bersih yang terbatas
memudahkan timbulnya penyakit di masyarakat (Chandra, 2006).
Air bersih merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia yang diperoleh
dari berbagai sumber, tergantung pada kondisi daerah setempat. Saat ini, masalah
yang dihadapi oleh sumber daya air meliputi kuantitas air yang sudah tidak
mampu memenuhi kebutuhan yang terus meningkat dan kualitas air untuk
kebutuhan domestik yang semakin menurun. Kegiatan Industri, domestik dan
kegiatan lain berdampak negatif terhadap sumber daya air, antara lain
menyebabkan penurunan kualitas air. Kondisi ini dapat menimbulkan gangguan ,
kerusakan dan bahaya bagi semua makhluk hidup yang bergantung pada sumber
daya air. Oleh karena itu, diperlukan pengelolahan dan perlindungan sumber daya
air secara saksama.
Adapun penggolongan air menurut peruntukannya adalah sebagai berikut :
a. Golongan A, yaitu air yag dapt digunakan sebagai air minum secara
langsung, tanpa pengolohan terlebih dahulu
Universitas Sumatera Utara
b. Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku air minum
c. Golongan C, yaitu air dapat digunakan keperluan perikanan dan
peternakan
d. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian,
usaha diperkotaan, industri, dan pembangkit listrik tenaga air (PLTA)
Pengelolahan sumber daya air sangat penting, agar dapat dimanfaatkan
ecara berkelanjutan dengan tingkat mutu yang diinginkan. Salah satu langkah
pengelolahan yang dilakukan adalah pemantauan dan interpretasi data kualitas
air. Mencakup kualitas fisika, kimia, dan biologi. Namun, sebelum melangkah
pada tahap pengelolaan, diperlukan pemahaman yang baik tentang terminologi,
karakteristik, dan interkoneksi parameter – parameter kualitas air (Effendi, 2003).
2.1.1 Sifat Air
Air memiliki sifat yang khas yang tidak dimiliki oleh senyawa kimia yang
lain. Karakteristik air (Effendi, 2003) :
1. Pada kisaran suhu yang sesuai dengan kehidupan, yakni 0o C (32o F) –
100o C, air berwujud cair. Suhu 0o C merupakan titik beku (freezing
point) dan suhu 100o C merupakan titik didih (boiling point) air.
2. Perubahan suhu air berlangsung lambat sehingga air memiliki sifat
sebagai penyimpan panas yang baik. Sifat ini memungkinkan air tidak
menjadi panas ataupun dingin dalam seketika.
3. Air memerlukan panas yang tinggi dalam proses penguapan.
4. Air merupakan pelarut yang baik.
5. Air memiliki tegangan permukaan yang tinggi
Universitas Sumatera Utara
6. Air merupakan satu-satunya senyawa yang merenggang ketika
membeku. Pada saat membeku, air merenggang sehingga es memiliki
densitas (massa/volume) yang lebih rendah daripada air. Dengan
demikian, es akan mengapung didalam air.
2.1.2 Fungsi Air
Air sangat penting dalam kehidupan kita. Tanpa air kelangsungan hidup
hanya beberapa hari saja. Air merupakan bahan bangunan dari setiap sel,
kandungan air bagi setiap jaringan tubuh sangat bervariasi misalnya jaringan otot
sekitar 7,5 %, jaringan lemak sekitar 2 %, darah sekitar 90 %. Air merupakan
bahan pelarut didalam tubuh dan membantu dalam pelembutan makanan. Suhu
tubuh secara tidak langsung diatur oleh air dengan cara penyerapan melalui paruparu dan keringat melalui kulit. Kebutuhan air untuk diminum setiap hari 2 liter
(bagi orang dewasa). Setiap individu memerlukan air sekitar 60 liter/hari (untuk
minum, cuci dan sebagainya).
Air banyak diperlukan dalam berbagai bidang, anatara lain (Gabriel,
2001):
1. Keperluan industri, yaitu dipakai sebagai bahan pelarut, sebagai bahan
pendingin.
2. Keperluan pembangkitan tenaga listrik dikenal dengan nama PLTA
3. Keperluan irigasi (pertanian)
4. Keperluan trasnportasi
5. Sebagai sarana olahraga ( ski air, berselancar, kolam renang )
6. Sebagai sarana pariwisata (air terjun)
7. Keperluan peternakan
Universitas Sumatera Utara
8. Keperluan kedokteran ( hidroterapi, sebagai bahan pelarut obat, sebagai
bahan infus).
Proses kimia yang terjadi dalam tubuh kita yaitu disebut metabolisme,
berlangsung dalam medium air. Molekul air juga ikut dalam banyak reaksi kimia
metabolisme. Air merupakan alat untuk mengangkut zat dari bagian tubuh yang
satu ke bagian lain. Misalnya darah, yang sebagian besar terdiri atas air, mengalir
keseluruh bagian tubuh dan membawa oksigen yang terikat pada sel darah merah
kesemua sel dalam tubuh. Air juga diperlukan untuk mengatur suhu tubuh
(Mahida, 1984).
2.1.3 Tujuan Pemantauan Kualitas Air
Kualitas air ditentukan oleh banyak faktor, yaitu zat terlarut , zat yang
tersuspensi, dan makhluk hidup, khususnya zat renik dialam air. Air murni, yang
tidak mengandung zat yang tidak terlarut, tiak baik untuk kehidupan kita.
Sebaliknya zat yang terlaut ada yang bersifat racun.
Apabila zat yang terlarut, zat yang tersuspensi dan makhluk hidup dalam
air membuat kualitas air menjadi tidak sesuai untuk kehidupan kita, air itu disebut
tercemar. Pencemaran dapat berasal dari beberapa sumber. Sumber pencemaran
yang paling utama dinegara kita adalah limbah rumah tangga. Pencemran itu
berasal dari kira – kira 150 juta orang. Yang terkena menderita dari pencemaran
itu juga berjuta orang (Mahida, 1984).
Pemantauan kualitas air suatu peraiaran memiliki tiga tujuan utama
sebagai berikut (Effendi, 2003):
1. Enviromental Surveillance, yakni tujuan untuk mendeteksi dan
mengukur pengaruh yang ditimbulkan oleh suatu pencemar terhadap
Universitas Sumatera Utara
kualitas lingkungan dan mengetahui perbaikan kualitas lingkungan
setelah pencemar tersebut dihilangkan.
2. Establising Water – Quality Criteria, yakni tujuan untuk mengetahui
hubungan sebab akibat antara perubahan sebab akibat antara
perubahan variable – variable ekologi perairan dengan parameter fisika
dan kimia, untuk mendapat baku mutu kualitas air.
3. Apparsial of Resourses, yakni tujuan untuk mengetahui gambaran
kualitas air pada suatu tempat secara umum.
2.1.4 Pencemaran Air
Pencemaran air adalah penyimpanan sifat-sifat air dari keadaan normal,
bukan dari kemurniannya. Air yang tersebar di alam semesta ini tidak pernah
terdapat dalam bentuk murni, namun bukan berarti bahwa semua air sudah
tercemar. Walawpun di daerah pegunungan atau hutan yang terpencil dengan
udara yang bersih dan bebas dari pencemaran , air hujan yang turun diatasnya
selalu mengandung bahan-bahan terlarut seperti CO2, O2, dan N2 serta bahanbahan tersuspensi misalnya debu dan partikel-partikel lainnya yang terbawa air
hujan dari atmosfer (Kristanto, 2002).
Menurut Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 173/Menkes/VII/77.
Pencemaran air adalah suatu peristiwa masuknya zat ke dalam air yang
mengakibatkan kualitas (mutu) air tersebut menurun sehingga dapay mengganggu
atau membahayakan kesehatan masyarakat. Menurut Peraturan Pemerintah RI No.
20 tahun 1990. Pencemaran air adaah masuknya atau dimasukannya makhluk
hidup, zat, energi dan atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia,
Universitas Sumatera Utara
sehingga kualitas air turun sampai ketingkat tertentu yang membahayakan, yang
mengakibatkan air tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya.
Beberapa sumber pencemaran air antara lain (Mukono, 2000) :
a. Domestik (Rumah Tangga)
Yaitu berasa dari pembuangan air kotoran dari kamar mandi, kakus dan
dapur.
b. Industri
Secara umum jenis polutan air dari industri dapat dikelompokan sebagai
berikut :
1) Fisik
Pasar atau lumpur yang tercampur dalam limbah air.
2) Kimia
Bahan Pencemar yang berbahaya : Merkuri (Hg), Cadmium (Cd),
Timah hitam (Pb), pestisida dan jenis logam berat lainnya.
3) Mikrobiologi
Berbagai macam bakteri, virus, parasit, dan lain-lainnya. Misalnya
yang berasal dari pabrik yang mengolah hasil ternak, rumah potong
dan tempat pemerahan susu sapi.
4) Radioaktif
Beberapa bahan radioaktif yang dihasilkan oleh Pembangkitan
Listrik
Tenaga
Nuklir
(PTLN)
dapat
pula
menimbulkan
pencemaran air.
Universitas Sumatera Utara
c. Pertanian dan Perkebunan
Polutan air dari pertanian/perkebunan dapat berupa :
1) Zat kimia
Misalnya : berasal dari penggunaan pupuk, pestisida seperti (DDT,
Dieldrin dan lain-lain)
2) Mikrobiologi
Misalnya : virus, bakteri, parasit yang berasal dari kotoran ternak
dan cacing tambang dilokasi perkebunan.
3) Zat radioaktif
Berasal dari penggunaan zat radioaktif yang dipakai dalam proses
pematangan buah, mendapatkan bibit unggul, dan mempercepat
pertumbuhan tanaman.
2.1.5 Indikator Pencemaran Air
Indikator atau tanda bahwa air lingkungan telah tercemar adalah adanya
perubahan atau tanda yang dapat diamati melalui :
1. Perubahan Suhu Air
Alam kegiatan industri seringkali suatu proses disertai dengan timbulnya
suatu panas reaksi atau panas dari suatu gerakan mesin. Agar proses industri dan
mesin-mesin yang menujang kegiatan tersebut dapat berjalan baik maka panas
yang terjadi harus dihilangkan. Penghilangan panas dilakukan dengan proses
pendinginan air. Air pendingin akan mengambil panas yang terjadi. Air yang
menjadi panas terebut kemudian dibuang ke sungai maka air sungai akan menjadi
panas. Air sungai yang suhunya naik akan mengganggu kehidupan hewan air dan
organism air lainnya karena kadar oksigen yang terlarut dalam air akan turun
Universitas Sumatera Utara
bersamaan dengan keadaan suhu. Padahal setiap kehidupan memerukan oksigen
untuk bernafas. Oksigen yang terlarut dalam air berasal dari udara yang secara
lambat terdifusi ke dalam air. Makin tinggi kenaikan suhu air makin sedikit
oksigen terlarut didalamnya.
2. Perubahan pH atau Konsentrasi Ion Hidrogen
Air normal yang memenuhi syarat untuk suatu kehidupan mempunyai pH
berkiksar anatara 6.7 – 7,5. Air dapat bersifat asam atau basa tergantung pada
besar kecilnya pH air atau besarnya konsentrasi ion hidrogen di dalam air. Air
yang mempunyai pH lebih kecil dari pH normal bersifat asam, sedangkan air yang
mempunyai pH lebih besar dari normal akan bersifat basa. Air limbah dan bahan
buangan dari kegiatan industri yang dibuang ke sungai akan mengubah pH air
yang pada akhirnya dapat mengganggu kehidupan organisme di alam air.
3. Perubahan Warna, Bau, dan Rasa Air
Bahan buangan dan air limbah dari kegiatan industri yang berupa bahan
anorganik dan bahan buangan dan air limbah industri dapat larut dalam air maka
akan terjadi perubahan warna air. Air dalam keadaan normal dan bersih tidak akan
berwarna, sehingga tampak bening dan jernih. Bau yang juga keluar dari dalam air
dapat langsung berasal dari bahan buangan atau air limbah dari kegiatan industri,
atau dapat pula berasa dari hasil degradasi bahan buangan oleh mikroba yang
hidup didalam air. Timbulnya bau pada air lingkungan secara mutlak dapat
dipakai sebagai salah satu tanda terjadinya tingkat pencemaran air yang cukup
tinggi. Air yang mempunyai rasa biasannya berasal dari garam–garam yang
terlarut. Bila hal ini terjadi maka berarti juga telah terjadi pelarutan ion–ion logam
Universitas Sumatera Utara
yang dapat mengubah konsentrasi ion hidrogen dalam air. Adanya rasa pada air
pada umumnya diikuti pula dengan perubahan pH air.
4. Timbulnya Endapan, Koloidal, Bahan Terlarut
Endapan dan koloidal serta bahan terlarut berasal dari adanya bahan
buangan industri yang berbentuk padat. Bahan buangan industri yang berbentuk
padat kalau tidak dapat larut sebagian akan menjadi koloidal. Apa bila endapan
dan koloidal yang terjadi berasal dari bahan buangan organik, maka
mikroorganisme, dengan bantuan oksigen yang terlarut di dalam air, akan
melakukan degradasi bahan organik tersebut sehingga menjadi bahan yang lebih
sederhana. Dalam hal ini kandungan oksigen, yang terlarut di dalam air akan
berkurang sehingga oganisme lain yang memerlukan oksigen akan terganggau
pula. Kalau bahan buangan industri berupa bahan anorganik yang dapat larut
maka air akan mendapat tambahan ion-ion logam yang berasal dari bahan
anorganik tersebut. Banyak bahan anorganik yang memberikan ion-ion logam
berat yang pada umumnya bersifat racun, seperti kadmium. kromium dan timbal.
5. Mikroorganisme
Seperti telah dibahas pada bagian sebelumnya, bahwa mikroorganisme
sangat berperan dalam proses degradasi bahan buangan dari kegiatan industri
yang dibuang ke air lingkungan, baik sungai, danau maupun laut. Kalau bahan
buangan yang harus didegradasi cukup banyak , berarti mikroorganisme akan ikut
berkembang biak. Pada perkembang biakan mikroorganisme ini tidak tertutup
kemugkinan bahwa mikroba patogen ikut berkembang pula. Mikroba patogen
adalah penyebab timbulnya berbagai macam penyakit. Pada umumnya industri
Universitas Sumatera Utara
pengolahan bahan makanan berpotensi untuk menyebabkan berkembang biaknya
mikrorganisme, termasuk mikroba patogen.
6. Meningkatnya Zat Radioaktif Pada Lingkungan
Mengingat bahwa zat radioaktif dapat menyebabkan berbagai macam
kerusakan biologis apalagi apabila tidak ditangani dengan benar, maupun melalui
efek langsung maupun efek tertunda, maka tidak dibenarkan dan tidak etis bila
ada yang membuang bahan sisa radioaktif ke lingkungan sudah ada sejak
terbentuknya bumi ini, namun kita tidak boleh menambah radioaktif lingkungan
dengan membuang secara sembarangan bahan sisa radioaktif ke lingkungan.
Secara nasional sudah ada peraturan perundangan yang mengatur masalah
masalah bahan sisa (limbah) radioaktif. Mengenai hal ini Badan Tenaga Atom
Nasional (BATAN) secara aktif mengawasi pelaksanaan peraturan perundangan
tersebut.
2.1.6
Dampak Pencemaran Air
Air yang telah tercemar dapat mengakibatkan kerugian yang besar bagi
manusia. Kerugian yang disebabkan oleh pencemaran air dapat berupa :
1. Air Menjadi Tidak Bermanfaat Lagi
Air yang tidak dapat dimanfaatkan lagi akibat pencemaran air merupakan
kerugian yang terasa secara langsung oleh manusia. Kerugian langsung ini pada
umumnya disebabkan oleh terjadinya pencemaran air oleh berbagai komponen
pencemar air. Bentuk kerugian langsung ini antara lain berupa : air tidak dapat
digunakan lagi untuk keperluan rumah tangga, air tidak dapat digunakan untuk
keperluan industri, air tidak dapat digunakan untuk keperluan pertanian.
Universitas Sumatera Utara
2. Air Menjadi Penyebab Penyakit
Air lingkungan yang bersih sangat didambakan oleh setiap orang. Air
lingkungan yang bersih saat ini termasuk barang yang langka harus dijaga
kelestariannya. Untuk mendapatkan air lingkungan yang bersih, tebusan tersebut
akan menjadi mahal apabila manusia tidak disiplin di dalam mematuhi
perundangan lingkungan hidup yang bersih merupakan tanggung jawab bersama.
Air lingkungan yang kotor karena tercemar oleh berbagai macam
komponen pencemar menyebabkan lingkungan hidup menjadi tidak nyaman
untuk dihuni. Pencemaran air dapat menimbalkan kerugian yang leih jauh lagi
yaitu kematian. Kematian dapat terjadi karena pencemaran yang terlalu parah
sehingga air telah menjadi penyebab berbagai macam penyakit (Whardhana,
2004).
2.1.7 Usaha Mencegah Pencemaran Air
Usaha pencegahan pencemaran air bukan merupakan proses yang
sederhana, tetapi melibatkan berbagai faktor sebagai beriku (Supardi, 2003) :
1. Air limbah yang akan dibuang keperairan harus diolah lebih dahulu
sehingga memenuhi standar air limbah yang telah ditetapkan pemerintah.
2. Menentukan dan mencegah terjadinya interaksi sinergisme antar polutan
satu dengan lainnya.
3. Menggunakan bahan yang dapat mencegah dan menyerap minyak yang
tumpah diperairan.
4. Tidak membuang air limbah rumah tangga langsung kedalam perairan. Hal
itu mencegah pencemaran oleh bakteri.
Universitas Sumatera Utara
5. Limbah radioaktif harus diproses dahulu agar tidak mengandung bahaya
radiasi dan barulah dibuang diperairan.
6. Mengeluarkan dan menguraikan detergen atau bahan kimia lain dengan
menggunakan aktivitas mikroba tertentu sebelum dibuang kedalam
perairan umum.
2.2. Kromium
Kata kromium berasal dari bahasa Yunani (Chroma) yang berarti warna.
Dalam bahan kimia, kromium dilambangkan “Cr”. Sebagai salah satu unsur
logam berat, kromium mempunyai nomor atom (NA) 24 dan mempunyai berat
atom (BA) 51,996. Logam kromium pertama kali ditemukan oleh Vagueline pada
tahun 1797. Satu tahun setelah unsur ini ditemukan, diperoleh cara untuk
mendapatkan logam kromium
Logam kromium murni tidak pernah ditemukan di alam. Logam ini di
alam ditemukan dalam bentuk persenyawaan padat atau mineral dengan unsurunsur lain. Sebagai bahan mineral, kromium paling banyak ditemukan dalam
bentuk “Chromite”(FeOCr2O3). Kadang-kadang pada batuan mineral chromite
juga ditemukan logam-logam Mg (magnesium), Al (alumunium), dan senyawa
SiO3 (silikat). Logam-logam dan senyawa silikat tersebut dalam mineral chromite
bukanlah merupakan penyusunan pada chromite melainkan berperan sebagai
pengotor (impurities).
Logam kromium dapat masuk ke dalam semua strata lingkungan, apakah
itu pada strata perairan, tanah, ataupun udara (lapisan atmosfer). Kromium yang
masuk kedalam strata lingkungan dapat datang dari bermacam-macam sumber.
Universitas Sumatera Utara
Tetapi sumber-sumber masukan logam kromium kedalam strata lingkungan yang
umum dan diduga paling banyak adalah dari kegiatan-kegiatan perindutsrian,
kegiatan rumah tangga dan dari pembakaran serta mobilisasi bahan-bahan bakar.
Dalam badan perairan kromium dapat masuk melalui dua cara, yaitu
secara alamiah dan nonalamiah. Masuknya kromium secara alamiah dapat terjadi
disebabkan oleh beberapa faktor fisika, seperti pengikisan yang terjadi pada
batuan mineral. Di samping itu debu-debu dan partikel kromium yang di udara
akan dibawa turun oleh air hujan. Masukan kromium yang terjadi secara
nonalamiah lebih merupakan dampak atau efek dari aktivias yang dilakukan
manusia. Sumber-sumber kromium yang berkaitan dengan aktivitas manusia
dapat berupa limbah atau buangan industri sampai buangan rumah tangga.
Dalam badan perairan, terjadi bermacam-macam proses kimia, mulai dari
proses pengompleksan sampai pada reaksi redoks. Proses kimia tersebut terjadi
pada logam kromium yang ada di perairan. Proses kimia seperti pengompleksan
dan sistem reaksi redoks, dapat mengakibatkan terjadinya pengendapan dan atau
sedimentasi logam kromium di dasar perairan. Proses-proses kimiawi yang
berlangsung dalam badan perairan juga dapat mengakibatkan terjadinya peristiwa
reduksi dari senyawa-senyawa Cr6+ yang sangat beracun menjadi Cr3+, dapat
berlangsung bila badan perairan berada dan atau mempunyai lingkungan yang
bersifat asam. Untuk perairan yang berlingkungan basa,ion-ion Cr3+ akan
diendapkan didasar perairan (Palar, 2008).
Kadar kromium maksimum yang diperkenankan bagi kepentingan air
minum adalah 0,05 mg/liter. Kadar kromium pada perairan tawar biasanya kurang
dari 0,001 mg/liter dan pada perairan laut sekitar 0,00005 mg/liter . kromium
Universitas Sumatera Utara
trivalent biasanya tidak ditemukan diperairan tawar, sedangkan pada perairan laut
sekitar 50% kromium merupakan kromium terivalen.
Garam-garam kromium yang masuk kedalam tubuh manusia akan segera
dikeluarkan oleh tubuh. Akan tetapi, jika kadar kromium tersebut cukup besar,
akan mengakibatkan kerusakan pada sistem pencernaan. Kadar kromium yang
diperkenankan pada air minum adalah 0,05 mg/liter. Toksisitas kromium yang
dipengaruhi oleh bentuk oksidasi kromium, suhu, dan pH. Kadar kromium
diperkirakan aman bagi kehidupan akuatik adalah 0,05 mg/liter. Kadar kromium
0,1 mg/liter dianggap berbahaya bagi kehidupan organism (Effendi, 2003).
Dosis fatal senyawa kromium yang larut dalam air dan memungkinkan
keracunan melalui mulut, seperti kalium kromat, kalium bikromat, dan asam
kromat, kira-kira 5 g. Pada kematian yang disebabkan oleh keracunan senyawa
kromium dapat terjadi nefritis yang disertai oleh pendarahan. Gejala klinis
keracunan akut melalui mulut dapat menyebabkan kepala pening, rasa sangat
haus, sakit perut, muntah, syok, dan oliguria atau anuria. Kematian yang terjadi
karena uremia.
2.3 Zink
Seng (zinc) termasuk unsur yang terdapat dalam jumlah berlimpah dialam.
Kadar zink pada kerak bumi sekitar 70 mg/kg. Kelarutan unsur oksida zink dalam
air relatif rendah. Zink yang berikatan dengan klorida dan sulfat mudah terlarut,
sehingga kadar zink dalam air sangat dipengaruhi oleh bentuk senyawanya. Ion
zink mudah terserap kedalam sedimen dan tanah. Silikat terlarut dapat
meningkatkan kadar zink, karena silikat mengikat zink. Jika perairan bersifat
Universitas Sumatera Utara
asam, kelarutan seng meningkat. Kadar zink pada perairan alami < 0,05 mg/liter,
pada perairan asam mencapai 50 mg/liter, dan pada perairan 001 mg/liter.
Sumber alami utama zink adalah calamine (ZnCO3), sphalarite (ZnS),
smithsonite (ZnCO3), dan wilemite (Zn2SiO4). Zink digunakan dalam industri besi
baja, cat, karet, tekstil, karet, dan bubur kertas.
Logam zink sebenarnya tidak toksik, tetapi dalam keadaan sebagai ion,
zink bebas memilki toksisitas tinggi. Meskipun zink merupakan unsur esensial
bagi tubuh tetapi dalam dosis tinggi zink dapat berbahaya dan bersifat toksik.
Paparan zink dosis besar sangat jarang terjadi. Zink tidak diakumulasi sesuai
bertambahnya waktu paparan karena seng dalam tubuh akan diatur oleh
mekanisme homeostatic, sedangkan kelebihan seng akan diabsorbsi dan disimpan
dalam hati.
Zink termasuk unsur yang essensial bagi makhlik hidup, yakni berfungsi
untuk membantu kerja enzim. Zink juga diperlukan dalam proses fotosintesis
sebagai agen bagi transfer hidrogen dan berperan dalam penbentukan protein.
Davis dan Connel (1991) mengemukakan bahwa zink tidak bersifat toksik bagi
manusia, akan tetapi pada kadar yang tinggi dapat menimbulkan rasa pada air.
Kadar zink pada air minum sebaiknya tidak lebih 5 mg/liter. Toksisitas
zink menurun dengan meningkatnya suhu dan menurunnya oksigen terlarut.
Toksisitas zink bagi organisme akuatik (alga, avertebrata, dan ikan) sangat
bervariasi,< 1 mg/liter hingga > 100 mg/liter. Bersama-sama dengan kalium,
magnesium, kadmium, zink bersifat aditif, tokisitasnya merupakan penjumlahan
dari masing-masing logam. Toksisitas zink dan tembaga bersifat sinergetik, yaitu
Universitas Sumatera Utara
mengalami peningkatan,lebih toksik daripada penjumlahan keduanya (Effendi,
2003).
2.4 Selenium
Selenium (Se) dalam bentuk unsur tidak larut dalam air, melainkan
terserap ke dalam partikulat. Bentuk selenium yang terlarut adalah selenit (SeO32-)
dan selenat (SeO42-). Keberadaan selenium diperairan diperkirakan dapat
menurunkan toksisitas arsen dan merkuri.
Kadar selenium pada kerak bumi sekiar 0,1 mg/kg. Sumber alami
selenium di perairan adalah ferroslite (FeSe2), chalcopyrite, pentladite, dan
pyrrhotite. Selenium banyak digunakan dalam besi, baja, cat, fotografi,
pengolahan karet, elektronik, da sebagai insektisida. Selenium merupakan hasil
sampingan dari proses batuan, pemurnian kobalt dari lumpur anoda, dan produksi
asam sulfit dari lumpur timbal (Pb).
Pencemaran selenium dalam badan air bisa mencemari tanah pertanian
melalui kandungan selenium yang mudah larut, contohnya selenat. Setelah
terlarut, selenium menuju perairan dan akhirnya mengendap dalam tanah, lalu
mengalami evaporasi sehingga selenium mencemari udara. Kadar air selenium
bervariasi, tergantung pada faktor lingkungan dan proses geologi. Rata-rata kadar
selenium diperairan adalah sebesar 0,02 ppm.
Dalam jumlah renik, selenium merupakan unsur yang essensial bagi
hewan. Namun, pada kadar tinggi selenium juga bersifat toksik bagi tumbuhan,
meskipun dengan intensitas yang rendah. Bagi hewan dan manusia, selenium
bersifat toksik kumulatif. Kombinasi toksisitas selenium dan kadmium terhadap
Universitas Sumatera Utara
alga hijau bersifat antagonistik. Air yang terkontaminasi selenium dapat
mengakibatkan kematian dan kecacatan. Pelepasan selenium diakibatkan oleh
perubahan cuaca, aktivitas manusia seperti pemurnian, produksi, dan peleburan
mineral yang bisa mencemari perairan.
2.5 Inductively Coupled Plasma (ICP)
Inductively Coupled Plasma (ICP) adalah sebuah teknik analisa yang
digunakan untuk mendeteksi keberadaan logam dalam sampel. ICP digunakan
untuk menganalisa kadar unsur-unsur logam dari suatu sampel dengan
menggunakan metode yang didasarkan pada pengukuran intensitas emisi pada
panjang gelombang yang khas untuk setiap unsur.
ICP pada saat ini banyak sekali digunakan untuk optikal spektrofotometri
seperti yang sama dikemukakan oleh Velmer Fassel pada awal-awal tahun 1970an. Gas argon diarahkan melalui obor yang terdiri dari tiga tabung konsentris yang
dari kuarsa atau bahan lain yang cocok, seperti yang ditunjukan oleh gambar 2.1
berikut :
Gambar. 2.1. Penampang obor ICP (Montaser, 1992)
Universitas Sumatera Utara
Penampang sebuah obor ICP dan kumparan beban yang menggambarkan
urutan pengapian. (A) merupakan gas argon yang berputar-putar melalui obor. (B)
merupakan daya frekuensi radio (RF) yang diterapkan pada kumparan beban. (C)
merupakan percikan ion yang memproduksi beberapa elektron bebas dalam argon.
(D) merupakan elektron bebas yang dipercepat medan radio frekuensi (RF) yang
menyebabkan ionisasi lebih lanjut dan membentuk plasma. (E) merupakan sampel
aerosol yang membawa aliran ke nebulizer melalui lubang dalam plasma.
Sebuah kumparan tembaga, disebut kumparan beban, mengengelilingi
ujung atas obor dan dihubungkan ke generator dan frekuensi radio (RF). Ketika
daya (biasanya 700-1500 watt) diterapkan pada kumparan pada tingkat yang
sesuai dengan frekuensi generator. Dalam instrumen ICP frekuensi paling baik
adalah pada 27 atau 40 megahertz (MHz). Osilasi radio frekuensi (RF) dari arus
dalam kumparan menyebabkan
medan
listrik RF dan magnetik yang akan
dibentuk didaerah bagian atas obor. Dengan ini, gas argon yang berputar-putar
melalui
obor akan terpercikkan, percikannya digunakan
menyebabkan
ke gas yang
beberapa elekron akan diambil dari atom argon. Elektron ini
kemudian akan terperengkap dalam medan magnet dan dipercepat oleh medan
magnetnya. Dilakukan penambahan energi ke elektron dengan menggunakan
kumparan, cara ini dikenal sebagai kopling induktif. Elektron berenergi tinggi ini
pada gilirannya akan bertumbukkan dengan atom argon lain, elektron, dan ion
argon, membentuk yang dikenal sebagai zat buangan dari ICP. Zat buangan dari
ICP kemudian ditransfer melalui proses kopling induktif.
Kebanyakan sampel dianalisa awalnya sebagai cairan yang dinebulasi
menjadi aersosl, tetesan sampel menjadi kabut untuk dianalisa oleh alat ICP.
Universitas Sumatera Utara
Sampel aerosol kemudian dibawa kepusat plasma oleh inner (nebulizer) aliran
argon. Fungsi pertama dari plasma temperatur tinggi adalah untuk memindahkan
larutan, pelarut, aerosolnya, biasanya meninggalkan sampel sebagai partikel
garam mikrokopis. Langkah selanjutnya melibatkan dekomposisi partikel
garamnya menjadi sebuah gas dari molekul tunggal yang kemudian memisahkan
diri menjadi atom (atomisasi). Proses–proses ini, dimana terjadi paling utama di
zona pemanasan (PHZ). Proses yang sama yang terjadi dalam nyala api dan
tungku yang digunakan untuk atom spektrofotometri serapan atom.
Gambar. 2.2. Proses yang terjadi ketika tetesan sampel diperkenalkan ke dalam
debit ICP (Montaser, 1992)
2.5.1 Prinsip Kerja Alat Inductively Coupled Plasma (ICP)
Energi yang ditimbulkan oleh plasma pada Inductively Coupled Plasma
menyebabkan elektron terluar dari atom atau ion logam akan berpindah ke lintasan
Universitas Sumatera Utara
energi yang lebih tinggi dengan menyerap energi dari plasma. Saat kembali ke kondisi
energi terendah (ground state) terjadi pelepasan energi berupa cahaya, dimana
intensitas cahaya yang dipancarkan sebanding dengan konsentrasi elemen logam yang
akan diukur.
Perangkat keras ICP-OES yang utama adalah plasma, dengan bantuan gas
akan mengatomisasi elemen dari energi pada keadaan dasar ke tingkat yang lebih
tinggi sambil memancarkan energi cahaya. Proses ini terjadi oleh Plasma yang
dilengkapi dengan tabung konsentris yang disebut torch, paling sering dibuat dari
silika. Torch ini terletak di dalam water-cooled coil of a radio frequency (r.f.)
generator. Gas yang mengalir ke dalam Torch, r.f. diaktifkan dan gas
menghasilkan konduktifitas listrik. Pembentukan induksi plasma sangat
bergantung pada kekuatan magnet dan pola yang mengikuti aliran gas. Perawatan
plasma biasanya dengan pemanasan dari gas mengalir. Induksi dari magnet yang
yang menghasilkan frekuensi tinggi arus listrik di dalam konduktor.
Sampel yang akan dianalisis harus dalam larutan. Untuk sampel padatan
diperlukan preparasi sampel dengan proses pada umumnya dengan larutan asam.
Nebulizer berfungsi untuk mengubah larutan sampel menjadi aerosol. Cahaya
emisi oleh atom suatu unsur pada ICP harus dikonversi ke suatu sinyal listrik yang
dapat diukur banyaknya. Hal ini diperoleh dengan mengubah cahaya tersebut ke
dalam komponen radiasi (hampir selalu dengan cara difraksi kisi) dan kemudian
mengukur intensitas cahaya dengan photomultiplier tube pada panjang gelombang
spesifik untuk setiap elemen. Cahaya yang diemisikan oleh atom atau ion dalam
ICP dikonversikan ke sinyal listrik oleh photomultiplier dalam spectrometer.
Intensitas dari sinyal dibandingkan intensitas standard yang diketahui
Universitas Sumatera Utara
konsentrasinya yang telah diukur sebelumnya. Beberapa elemen memiliki lebih
dari satu panjang gelombang spesifik dalam spektrum yang dapat digunakan
untuk analisis. Dengan demikian, pilihan panjang gelombng yang paling sesuai
sangat mempengaruhi akurasi.
2.5.2 Bagian-bagian Alat dari ICP
Gambar 2.3 Bagian-bagian alat ICP (Montaser, 1992)
1. Pengkabut (Nebulizer)
Pengkabut adalah bagian yang mengubah cairan menjadi bentuk aerosol
yang dapat pindah kedalam plasma. Proses nebulasi adalah salah satu langkah
yang paling penting dalam ICP. Cara memperkenalkan sampel yang ideal akan
menjadi salah satu penghantar dari semua sampel keplasma pada satu bentuk
dimana plasma mungkin akan kembali menghasilkan larutan, uap atomisasi, dan
ionisasi. Karena hanya bercak-bercak kecil yang dapat digunakan dalam ICP.
Kemampuan untuk menghasilkan bercak kecil pada berbagai jenis sampel yang
banyak tergantung pada keperluan dari sebuah nebulizer dari ICP.
Universitas Sumatera Utara
2. Pompa Peristaltik (Pump)
Pompa peristaltik adalah jenis pompa perpindahan yang digunakan untuk
memompa berbagai cairan. Pompa ini menggunakan sebuah penggulungan yang
mendorong larutan sampel dimana tabung menggunakan proses peristaltik.
Tabung pompa peristaltik adalah satu bagian dari sistem ICP yang biasanya
memerlukan penggantian yang sering. Analisa harus memeriksa tabung pompa
untuk pemakaian sehari-hari, yang umumnya ditandai dengan tekanan permanen
di pipa yang dapat dirasakan dengan menjalankan jari seeorang melalui pipa.
Kegagalan untuk menggantikan tabung pompa yang aus dpat mengakibatkan
kinerja instrumen menurun karena ini dapat mencegah aliran sampel yang akan
disampaikan ke pengkabut (nebulizer). Memakai tabung dapat dikurangi dengan
melepaskan ketegangan pada pipa ketika pompa tidak digunankan.
3. Bagian Penyemprot (Spray Chamber)
Setelah sampel aerosol dibuat oleh pengkabut, harus diangkut ke obor
sehingga disuntikkan ke dalam plasma. Karena tetesan sangat kecil hanya dalam
aerosol yang cocok untuk diinjeksikan ke dalam plasma, bagian penyemprot
adalah untuk menghapus tetesan besar dari aerosol. Tujuan kedua dari bagoian
penyemprot adalah untuk menurunkan tekanan yang terjadi selama nebulisasi,
karena pemompaan dari larutan. Secara umum, bagian penyemprot untuk ICP
dirancang untuk memungkinkan tetesan dengan diameter sekitar 10 mm atau
lebih kecil untuk lolos ke plasma. Dengan pengkabut khas, kisaran tetesan
merupakan sekitar 1-5 % dari sampel dikeringkan ke dalam wadah buangan.
Bagian penyemprot terbuat dari bahan tahan korosi yang memungkinkan analis
Universitas Sumatera Utara
untuk mengguakan sampel yang mengandung asal fluoride yang dapat merusak
kaca ruang semprot.
4. Saluran Air (Drain)
Merupakan bagian yang tampaknya sederhana dari sistem pengenalan
sampel, drain yang membawa sampel yang lebih dari ruang semprot untuk wadah
buangan dapat berdampak pada kinerja instrumen ICP. Selain membawa pergi
sampel berlebihan, sistem pembuangan menyediakan tekanan baik yang
diperlukan untuk memaksa sampel aerosol membawa aliran gas melalui tabung
nebulizer injector obor dan masuk ke bit plasma. Jika sistem pembuangan tidak
mengalir secara merata atau jika memungkinkan gelembung untuk melewatinya,
injeksi sampel ke dalam plasma mungkin terganggu dan dapat menyebabkan
kebisingan sinyal emisi. Saluran air untuk pengenalan sampel ICP dapat dalam
berbagai bentuk seperti loop, blok, tabung U, atau bahkan pipa dihubungkan ke
pompa peristaltik. Untuk kinerja yang tepat, penting untuk menjaga tingkat cairan
dengan sistem pembuangan pada posisi yang dianjurkan. juga ketika
memperkenalkan sampel dasar organik ke dalam ICP, mungkin perlu untuk
menggunakan pipa saluran pembuangan yagn ditunjukan untuk digunakan dengan
pelarut organik.
5. Obor (Thorch)
Obor yang digunakan saat ini dalam ICP-OES sangat mirip dalam desain
dan fungsi dengan yang dilaporkan oleh Fassel diawal-awal ICP. Obor terdiri dari
tiga tabung konsentris untuk aliran argon dan injeksi aerosol. Jarak antara dua
tabung luar dijaga bersempitan sehingga gas yang dialirkan diamtara mereka
muncul dengan kecepaan yang tinggi. Chamber terluar ini juga dirancang untuk
Universitas Sumatera Utara
membuat gas spiral disekitar chamber seperti melanjutkan ke atas. Salah satu
fungsi dari gas ini adalah untuk menjaga dinding kuarsa aliran obor dingin dan
dengan demikian aliran gas ini awalnya disebut aliran pendingin atau plasma
tetapi sekarang disebut “pengeluaran” aliran gas. Untuk argon ICP, aliran gas luar
biasanya sekitar 7-15 liter per menit.
6. Generator Frekuensi Radio
Generator Frekuensi Radio (RF) adalah perangakat yang menyediakan
daya untuk lanjutan dan memelihara dari debit plasma. Tenaga ini, biasanya mulai
dari sekitar 700-1500 watt, yang sudah ditransfer ke gas plasma melalui kumparan
beban sekitar bagian atas obor. Kumparan beban, yang bertindak sebagai antenna
untuk mentransfer daya RF untuk plasma, biasanya terbuat dari pipa tembaga dan
didinginkan oleh air atau gas selama operasi.
7. Transfer Optik
Sampel yang sudah berbentuk aerosol yang sudah diubah oleh obor akan
dipancarkan ketransfer optik, kemudian cahaya polikromatis yang dipancarkan
akan diubah menjadi cahaya monokromatis.
8. Mikroprosesor (Detektor)
Detector yang berfungsi sebagai pendeteksi kadar logam. Setelah garis
emisi yang yang tepat telah diisolasi dengan spektrofotometer, detector dan
elektronik yang terkait digunakan untuk mengukur intensitas garis emisi. Sejauh
ini detektor paling banyak digunakan untuk ICP adalah tabung photomultiplier
(PMT).
Universitas Sumatera Utara
9. Komputer dan Prosesor
Bagian penting dari instrumen ICP adalah kontrol komputer dimasukkan
ke dalam instrument. Mayoritas fungsi otomatis instrumen ICP secara langsung
dikontrol oleh on-board komputer melalui tombol atau keypad yang terletak pada
instrumen. Namun, gunakan komputer eksternal, yang dihubungkan ke on-board
komputer instrumen, untuk bertindak sebagai penghubung antara analis dan
instrumen. Fungsi penting komputer ini adalah menunjukan hasil kadar logam
yang terkandung atau terdeteksi didalam sampel (Montaser, 1992).
Universitas Sumatera Utara