Analisis Pencemaran Logam Berat Cu, Cd dan Pb

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Pencemaran
Pencemaran adalah perubahan sifat fisika, kimia dan biologi yang tidak dikehendaki
pada udara, tanah dan air. Perubahan tersebut dapat menimbulkan bahaya bagi
kehidupan manusia atau organisme lainnya, proses-proses industri, tempat tinggal dan
peninggalan-peninggalan, atau dapat merusak sumber bahan mentah. Pencemaran
terjadi apabila terdapat gangguan dalam daur materi yaitu apabila laju produksi suatu
zat melebihi laju pembuangan atau penggunaan zat tersebut. Pencemaran merupakan
penambahan bermacam-macam bahan sebagai aktivitas manusia ke dalam lingkungan
yang biasanya memberikan pengaruh berbahaya terhadap lingkungan. (Soemarwoto,
1992). Terdapat dua jenis sumber pencemaran yaitu (1) Pencemaran yang dapat
diketahui secara pasti sumbernya misalnya limbah industri, (2) Pencemaran yang
tidak diketahui secara pasti sumbernya yaitu masuk ke perairan bersama air hujan dan
limpasan air permukaan. Beban pencemaran pada badan air merupakan jumlah bahan
yang dihasilkan dari kedua sumber tersebut.
Apabila suatu limbah yang berupa bahan pencemar masuk ke suatu lokasi maka akan
terjadi perubahan padanya. Perubahan dapat terjadi pada organisme yang hidup di
lokasi itu serta lingkungannya yang berupa faktor fisika dan kimianya (ekosistem).
Salah satu perubahan yang terjadi karena pembuangan limbah ke badan perairan dapat
menyebabkan berkurangnya kadar oksigen terlarut. Oksigen penting untuk pernafasan
yang merupakan komponen utama untuk metabolisma ikan dan organisme lain
(Mason, 1980). Persenyawaan organik di perairan akan dipecah oleh organisme
pembusuk. Terjadinya proses ini sangat membutuhkan oksigen terlarut dalam perairan
tersebut. Disamping itu adanya senyawa racun yang terkandung di dalam limbah juga
mempengaruhi proses metabolisma dalam tubuh ikan, merusak jaringan usus dan
fungsi ginjal.
2.2
Definisi Pencemaran Perairan
Air merupakan sumber daya alam yang dapat diperbarui, tetapi air akan dapat dengan
mudah terkontaminasi oleh aktivitas manusia. Air banyak digunakan oleh manusia
dengan tujuan yang bermacam-macam sehingga dengan mudah dapat tercemar.
Menurut tujuan penggunaanya, kriterianya berbeda-beda. Air yang sangat kotor untuk
diminum mungkin cukup bersih untuk mencuci, untuk pembangkit listrik, untuk
pendingin mesin dan sebagainya. Menurut Peraturan Pemerintah nomor 82 tahun
2001, pencemaran air adalah masuknya atau dimasukkannya mahluk hidup, zat,
energi dan atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia, sehingga kualitas
air turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air tidak dapat berfungsi
sesuai dengan peruntukannya (Anonimous, 2001). Berdasarkan pengertian ini,
masalah pencemaran air terkait dengan tiga hal penting, yaitu ; (1) unsur yang masuk
atau dimasukkan ke dalam air, (2) kualitas dan atau penurunan kualitas air, serta (3)
peruntukkan air.
2.3
Logam Berat
Logam berat adalah unsur kimia dengan bobot jenis lebih besar dari 5 atau 6 g/cm³.
Namun pada kenyataannya dalam pengertian logam berat ini, dimasukkan pula unsurunsur metaloid yang mempunyai sifat berbahaya seperti logam berat sehingga jumlah
seluruhnya mencapai lebih kurang 40 jenis. Beberapa logam berat yang beracun
tersebut adalah As, Cd, Cr, Cu, Pb, Hg, Ni dan Zn.
Logam berat memiliki afinitas yang tinggi terhadap unsur S dan biasanya bernomor
atom 22 sampai 29 dari periode 4 sampai 7 (Miettinen, 1977). Berdasarkan sifat fisika
dan kimianya, tingkat atau daya racun logam berat terhadap hewan air dapat diurutkan
(dari tinggi ke rendah) sebagai berikut merkuri (Hg), cadmium (Cd), seng (Zn), timbal
(Pb) krom (Cr), nikel (Ni) dan cobal (Co) (Sutamihardja et al., 1982). Menurut
Anonimous (1990), sifat toksisitas logam berat dapat dikelompokkan menjadi 3
kelompok yaitu :
•
Bersifat toksik tinggi terdiri atas unsur-unsur Hg, Cd, Pb, Cu dan Zn
•
Bersifat toksik menengah yang terdiri dari Cr, Ni dan Co
•
Bersifat toksik sangat rendah yang terdiri dari Mn dan Fe.
Menurut Darmono (1995), logam berat masuk kedalam jaringan tubuh makhluk hidup
nelalui beberapa jalan, yaitu pernafasan, pencernaan dan penetrasi melalui kulit.
Penyerapan melalui saluran pernafasan biasanya cukup besar, baik pada biota air yang
masuk melalui insang, maupun biota darat yang masuk melalui debu di udara ke
saluran pernafasan. Sedangkan logam yang masuk melalui kulit jumlah dan
penyerapannya relatif kecil.
2.3.1 Tembaga (Cu)
Tembaga merupakan logam yang dijumpai pada perairan alami dan termasuk unsur
yang esensial bagi tumbuhan dan hewan. Kadar Cu pada kerak bumi sekitar 50 mg/kg
(Moore,1994). Sumber alami tembaga adalah chalcopyrite (CuFeS2), copper sulfida
(CuS2), malachite [Cu2(CO3)(OH)2], dan azurite ( [Cu3(CO3)(OH)2] (Novotny dan
Olem, 1994 dalam Effendi, 2003).
Tembaga (CuSO4.5H2O) juga digunakan sebagai algasida untuk membasmi algae
yang tumbuh secara berlebihan di perairan. Tembaga karbonat digunakan sebagai
molusida yang berfungsi untuk membunuh moluska. Pada perairan alami kadar Cu
biasanya <0,02 mg/l, air tanah sekitar 12,0 mg/l, perairan laut antara 0,001 – 0,025
mg/l sedangkan air minum adalah 0,1 mg/l (Moore, 1994 dan Mcneely et al., 1979
dalam Effendi, 2003)). Kekurangan Cu dapat mengakibatkan anemia, namun jika
berlebihan dapat mengakibatkan air berasa mengandung tembaga jika diminum dan
dapat mengakibatkan kerusakan pada hati. Canadian Council of Resource and
Enviromental Ministry (1987) mengemukakan bahwa hubungan antara kadar Cu
dengan nilai kesadahan adalah berbanding lurus. Tabel 1 memperlihatkan bahwa jika
kesadahan naik maka konsentrasi Cu mengikutinya.
Tabel 1. Kadar Cu pada beberapa nilai kesadahan
Kesadahan (mg/L CaCO3)
60
0 – 60 (lunak/Soft)
– 120 (sedang/Medium)
Kadar Tembaga (mg/L)
2
2
120 – 180 (sadah/hard)
4
>180 (sangat sadah/very hard)
6
Sumber: Moore, 1991 dalam Effendi , 2003
2.3.2 Kadmium (Cd)
Kadmium merupakan logam yang sampai saat ini belum diketahui dengan jelas
peranaannya bagi tumbuhan dan makhluk hidup. Di perairan, Cd terdapat dalam
jumlah yang sangat sedikit (mikro) dan bersifat tidak larut dalam air. Kadar Cd pada
kerak bumi sekitar 0,2 mg/kg. Sumber Cd adalah greennockite (Cds), hawleyite,
sphalerite, dan otavite (Moore, 1991 dalam Effendi , 2003). Toksisitas Cd
dipengaruhi oleh pH dan kesadahan, selain itu keberadaan Zn dan Pb dapat
meningkatkan toksisitas Cd. Selanjutnya dikemukakan bahwa hubungan antara kadar
Cd dengan nilai kesadahan adalah berbanding lurus (Tabel 2).
Tabel 2. Kadar Cd pada beberapa nilai kesadahan
Kesadahan (mg/L CaCO3)
Kadar Kadmium (mg/L)
0 – 60 (lunak/Soft)
– 120 (sedang/Medium)
61
0,2
0,8
120 – 180 (sadah/hard)
1,3
>180 (sangat sadah/very hard)
1,8
Sumber: Moore, 1991 dalam Effendi , 2003
Kadmium bersifat akumulatif dan toksik bagi manusia karena dapat mengakibatkan
gangguan fungsi ginjal dan paru-paru, meningkatkan tekanan darah tinggi, dan
kemandulan pada pria dewasa. Cd juga bersifat sangat toksik dan bersifat
bioakumulasi terhadap organisme. Sumber polutan Cd yang ada di atmosfer, tanah
dan perairan dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Sumber polutan kadmium (Cd)
Atmosfer
Tanah
Perairan
Penambangan dan pengolahan Endapan dari atmoser
bahan tambang
Endapan dari atmosfer
Peleburan
Debu
Debu
Galvanisasi
Air limbah tambang
Air limbah tambang
Pabrik Pewarna
Pupuk limbah lumpur
Air buangan pengolahan
limbah
Pabrik baterai
Pupuk superfosfat
Limbah cair industri
Electroplating
Pestisida
Limbah cair dari TPA
Industri amalgamasi
Industri pupuk
Pembakaran bahan bakar fosil
Pemakaian ban mobil
Penggunaan pestisida
Pembakaran
Industri baja
Asap rokok
Proses pelapukan
Sumber : Babich dan Stotzky (1978) dalam Nugroho (2001)
Kadmium banyak digunakan dalam industri metalurgi, pelapisan logam, pigmen,
baterai, peralatan elektronik, pelumas, peralatan fotografi, gelas, keramik, tekstil dan
plastik (Eckenfelder, 1989). Menurut WHO, kadar Cd maksimum pada air yang
diperuntukan untuk air minum adalah 0,005 mg/L dan untuk peruntukan pertanian dan
perikanan sebaiknya tidak lebih dari 0,05 mg/l (Moore, 1991 dalam Effendi, 2003).
2.3.3 Timbal (Pb)
Timbal atau dalam keseharian lebih dikenal dengan nama timah hitam, dalam bahasa
ilmiahnya dinamakan plumbum, dan logam ini disimbolkan dengan Pb. Logam ini
termasuk kedalam kelompok logam golongan IV-A pada tabel Periodik unsur kimia.
Mempunyai nomor atom(NA) 82 dengan bobot atau berat atom (BA) 207.2.
Logam Pb mempunyai sifat-sifat yang khusus seperti :
•
Merupakan logam yang lunak, sehingga dapat dipotong dengan menggunakan
pisau atau dengan tangan dan dapat dibentuk dengan mudah.
•
Merupakan logam yang tahan terhadap peristiwa korosi atau karat, sehingga
logam timbal sering digunakan sebagai bahan coating.
•
Mempunyai titik lebur rendah, hanya 327,5 °C.
•
Mempunyai kerapatan yang lebih besar dibandingkan dengan logam-logam
biasa kecuali emas dan merkuri.
Pb terakumulasi dalam tubuh manusia sehingga dapat mengakibatkan gangguan pada
otak dan ginjal, serta kemunduran mental pada anak yang sedang dalam pertumbuhan.
Konsetrasi Pb dalam perairan laut sekitar 0,025 mg/l. Dikemukakan bahwa hubungan
antara kadar Pb dengan nilai kesadahan berbanding lurus (Tabel 4).
Tabel 4. Kadar Pb pada beberapa nilai kesadahan
Kesadahan (mg/L CaCO3)
62
0 – 60 (lunak/Soft)
– 120 (sedang/Medium)
Kadar Timbal (mg/L)
1
2
120 – 180 (sadah/hard)
4
>180 (sangat sadah/very hard)
7
Sumber: Moore, 1991 dalam Effendi , 2003
2.4
Logam dalam Sistem Perairan
Banyaknya logam berat yang bersifat toksik maupun esensial terlarut dalam air
mencemari air laut. Sumber pencemaran ini banyak berasal dari industri, rumah
tangga dan juga dari lahan pertanian yang menggunakan pupuk atau anti hama yang
mengandung logam (Darmono, 1995).
Logam-logam berat yang terlarut dalam badan perairan pada konsentrasi tertentu akan
berubah fungsi menjadi sumber racun bagi kehidupan perairan. Meskipun daya racun
yang ditimbulkan oleh satu logam berat terhadap semua biota perairan tidak sama,
namun kehancuran dari sekelompok dapat menjadikan terputusnya satu mata rantai
kehidupan. Pada tingkat lanjutnya, keaadan tersebut tentu saja dapat menghancurkan
satu tatanan suatu ekosistem perairan (Palar, 1994).
Secara alamiah unsur logam berat terdapat di seluruh alam, namun dalam kadar yang
sangat rendah (Hutagalung, 1984). Kadar logam berat dapat meningkat bila limbah
perkotaan banyak mengandung logam berat masuk kedalam perairan alami melalui
saluran pembuangan. Logam berat yang sangat beracun ini tahan lama dan sangat
banyak terdapat dilingkungan. Logam berat tersebut adalah Cu, Cd dan Pb.
Logam berat yang masuk ke dalam air akan mengalami pengendapan, pengenceran
dan penyebaran, kemudian diserap oleh organisme yang hidup di perairan tersebut.
Pengendapan logam berat di suatu perairan terjadi karena adanya anion karbonat,
hidroksil dan klorida (Hutagalung, 1984).
2.5
Kerang Kapak-kapak (Pinna muricata)
Perairan Indonesia memiliki penyebaran kerang yang sangat luas. Pada umunya hidup
kerang di perairan pantai dengan kedalaman 0 – 11 meter. Habitat kerang disekitar
padang lamun serta hidup pada permukaan karang sebagai substrat untuk menempel.
Kerang atau kijing kipas tergolong dalam kelas bivalva, sesuai dengan namanya
mempunyai dua keping cangkang dengan panjang 200 mm. Umumnya kedua
cangkang tersebut mempunyai ukuran yang sama. Cangkang bivalva memiliki 2 katup
yang tergabung di bagian dorsal oleh hinge ligament. Kedua keping cangkang
dihubungkan dengan 2 otot adductor yang berfungsi dalam pembukaan dan
penutupan cangkang. Bagian lunak dari tubuh bivalva tertutup oleh dua belahan yang
disebut mantel, yang letaknya antara tubuh dan cangkang (Gambar 2).
Anggota kelas bivalva dibagi ke dalam golongan oyster, scallops, clam, cockle dan
fan mussel. Kerang kapak-kapak termasuk kedalam Famili Pinnidae dan dikenal
dengan nama umum sebagai coloured rasor shell. Taksonomi kerang kapak-kapak
adalah sebagai berikut :
Kingdom:
Phylum:
Animalia
Mollusca
Class:
Bivalvia
Order:
Anisomyaria
Family:
Pinnidae
Genus:
Pinna
Species:
Pinna muricata Linnaeus, 1758
Gambar 2. Kerang kapak-kapak (Pinna muricata Linnaeus, 1758)
2.6
Ikan Bandeng (Chanos chanos)
Bandeng dikenal sebagai milkfish karena dagingnya yang putih seperti susu termasuk
kedalam family Chanidae adalah ikan yang hidup suhu tropis berkisar antara 15 - 43°
C mempunyai panjang untuk jantan sekitar 180 cm dan betina 124 cm. Dengan sirip
dorsal 2 – 2. Ikan ini merupakan satu-satunya spesies yang masih ada dalam familia
Chanidae hidup di Samudra Hindia sampai Samudra Pasifik. Ikan bandeng
cenderung bergerombol di sekitar pesisir dan pulau-pulau dengan koral. Ikan yang
muda dan baru menetas hidup di laut untuk 2 - 3 minggu, lalu berpindah ke rawa-rawa
bakau, daerah payau, dan kadangkala danau-danau. Bandeng baru kembali ke laut
kalau sudah dewasa dan bisa berkembang biak. Taksonomi bandeng (Fishbase, 2008)
:
Kingdom:
Animalia
Phylum:
Chordata
Class: Actinopterygii
Order: Gonorynchiformes
Family:
Chanidae
Genus:
Chaninae
Species:
2.7
Chanos chanos (Forsskå, 1775)
Gambar 3. Bandeng [Chanos-chanos (Forsskå, 1775)]
Pengaruh Toksisitas logam pada hewan
Unsur logam berat masuk ke lingkungan laut melalui sungai dan udara; umumnya
sebagian besar masuk melalui aliran sungai, hanya unsur-unsur yang menguap saja
yang banyak dibawa oleh udara seperti merkuri dan selenium. Dampak pencemaran
akibat logam-logam berat adalah dikarenakan sifatnya yang tak dapat terurai dan
mudah diserap oleh biota laut sehingga terakumulasi dalam tubuh. Unsur logam berat
dapat masuk ke dalam tubuh biota laut melalui 3 cara yaitu melalui permukaan tubuh,
terserap insang, dan rantai makanan. Selain mengganggu ekosistem, unsur logam
berat secara tidak langsung juga merusak perikanan bila tercemar dan juga kesehatan
manusia bila mengkonsumsi ikan tersebut.
Menurut Darmono (2006), dampak yang ditimbulkan akibat keracunan oleh logam
berat ini bermacam-macam :
•
Akibat keracunan akut karena merkuri pada manusia antara lain mual, muntahmuntah, diare berdarah, kerusakan ginjal serta dapat mengakibatkan kematian.
Keracunan kronis ditandai dengan peradangan mulut dan gusi, pembengkakan
kelenjar ludah dan mengeluarkan ludah secara berlebihan. Tanda-tanda keracunan
pada manusia terjadi apabila kadar metil merkuri dalam darah adalah 0,2 µg.
•
Keracunan akut karena timbal akan mengakibatkan terbakarnya mulut;
keracunan kronis menyebabkan anemia, mual, sakit di sekitar perut, serta
mengakibatkan kelumpuhan. Konsentrasi timbal 0,05 mg/l dapat menimbulkan
bahaya pada lingkungan laut.
•
Dampak dari konsumsi tembaga dalam konsentrasi besar pada manusia adalah
kerusakan pada ginjal; sementara pada biota laut, tembaga bersifat racun bahkan
kematian (tergantung pada konsentrasinya) untuk jenis algae dan moluska.
Konsentrasi tembaga sebesar 0,05 mg/l membahayakan untuk lingkungan laut.
•
Sedangkan arsen, merupakan salah satu penyebab kanker bagi manusia yang
menyerang sistem pencernaan, pernapasan, syaraf, hati, kulit, dan darah. Pada
konsentrasi 0,05 mg/l telah menimbulkan bahaya pada lingkungan laut.