Salbiah dkk.
Analisis Logam Pb, Cd, Cu, dan Zn dalam Ketam Batu…
Analisis Logam Pb, Cd, Cu, dan Zn dalam Ketam Batu, dan Lokan Segar yang Berasal dari Perairan Belawan Secara Spektrofotometri Serapan Atom Salbiah*, Effendy De Lux Putra*, Chalikuddin Aman** * Staf Pengajar Fakultas Farmasi USU ** Staf Pengajar Fakultas Kedokteran USU
Abstrak: Telah dilakukan analisis kualitatif dan kuantitatif logam Pb, Cd, Cu, dan Zn dalam sampel daging ketam batu, dan lokan. Analisis kualitatif dilakukan dengan pereaksi Na2S 10% b/v dan ditizon 0,005% pada pH yang berbeda. Reaksi dengan Na2S 10% b/v akan terjadi kekeruhan untuk keempat logam tersebut, sedangkan dengan ditizon 0,005% akan terjadi warna merah tua untuk Pb (pH 8.5), merah muda untuk Cd (pH 6.5), ungu untuk Cu (pH 3.5), dan merah untuk Zn (pH 7,0). Analisis kuantitatif dilakukan dengan metode Spektrofotometri Serapan Atom pada panjang gelombang 283.3 nm, 228.8 nm, 324.8 nm, dan 213.9 nm berturut-turut untuk Pb, Cd, Cu, dan Zn. Hasil analisis menunjukkan kadar logam dalam daging ketam batu, dan lokan masing-masing adalah 1.4348 mcg/g, dan 0.8125 mcg/g untuk Pb; 29.9218 mcg/g, dan 32.6710 mcg/g untuk Zn. Kadar logam Pb dan Zn yang diperoleh ini tidak melewati batas maksimum yang diizinkan oleh SNI 01-358-1994; sedangkan kadar Cd yang diperoleh masing-masing, 0.5585 mcg/g, dan 1.0285 mcg/g; kadar Cu masing-masing 117.5799 mcg/g, dan 418.8532 mcg/g. Kadar logam Cd dan Cu yang diperoleh ternyata melewati batas maksimum yang diizinkan oleh SNI 01-358-1994. Kata kunci: logam Pb, Cd, Cu, Zn, spektrofotometri serapan atom. Abstract: The qualitative and quantitative analysis to determine the metal of Pb, Cd, Cu, and Zn in meat of mangrove crab and lokan had been done. The qualitative analysis was done by using Na2S 10% b/v and dithizone 0.005% reagents at different pH. The reaction with Na2S 10% b/v resulting turbidity for the metals, Whereas with dithizone 0.005% resulting the dark red color for lead (pH 8.5), bright red for cadmium (pH 6.5), violet for copper (pH 3.5), and red for zincum (pH 7.0). The quantitative analysis was done by means Atomic Absorption Spectrophotometry method with wavelength 283.3 nm, 228.8 nm, 324.8 nm, and 213.9 nm for Pb, Cd, Cu, and, Zn, respectively. Analysis result showed that the concentration of metal in meat mangrove crab and lokan were 1.4348 mcg/g, and 0.8125 mcg/g for Pb; 29.9218 mcg/g, and 32.6710 mcg/g for Zn. The concentration of Pb and Zn which obtained from the research were not over the maximum limit allowed by SNI 01-358-1994. In contrast, the concentration of cadmium were 0.5585 mcg/g, and 1.0285 mcg/g; the concentration of copper were, 117.5799 mcg/g, and 418.8532 mcg/g. In fact, the concentration of Cd and Cu were over the maximum limit allowed by SNI 01358-1994 Keywords: Pb, Cd, Cu, Zn, atomic absorption spectrophotometry
PENDAHULUAN Pencemaran oleh logam berat sangat merugikan kehidupan manusia, misalnya kasus Minamata di Jepang dan pada tahun 2004 kasus pencemaran Teluk Buyat, dan hal ini akan terus berlanjut jika pihak-pihak yang berkepentingan tidak mempedulikan terhadap
20
kelanjutan kehidupan dimasa yang akan datang. Penelitian Bapedalda Sumut pada tahun 2003 menunjukkan bahwa di beberapa titik di sungai Belawan, kandungan logam berat seperti merkuri (Hg), timbal (Pb), kuprum (Cu), dan seng (Zn) ratusan kali lipat lebih 1 tinggi dari ambang batas yang diperbolehkan.
Majalah Kedokteran Nusantara Volume 42 y No. 1 y Maret 2009
Karangan Asli
Tingginya kandungan logam berat ini diduga karena pembuangan limbah dari industriindustri yang terletak di sekitar sungai. Jenis industri di sekitar sungai tersebut antara lain industri baterai kering, pelapisan logam, pembuatan pipa PVC, alat-alat berat, kawat kasar, pengawetan kayu. Manusia mengkonsumsi ikan dan sejenisnya untuk memenuhi kebutuhan akan gizi yang diperlukan tubuh. Untuk melindungi masyarakat dari lingkungan dan makanan yang kemungkinan telah tercemar dengan polutan, perlu dilakukan pengawasan terhadap lingkungan darat, udara, maupun laut Biota akuatik merupakan bioindikator yang digunakan untuk mengetahui besarnya pencemaran yang terjadi pada suatu lingkungan habitat. Jenis krustaceae yang hidup dalam air terdiri dari banyak spesies, seperti udang, kepiting, lobster yang hidup didasar air. Jenis organisme ini bergerak dan mencari makan di dasar air, sedangkan lokasi tersebut merupakan tempat endapan dari berbagai jenis limbah, maka jenis krustaceae ini merupakan indikator yang baik untuk 2 mengetahui terjadinya polusi lingkungan. Dalam hal ini penulis menggunakan Ketam Batu (Callinectes sapidus) dan Lokan (Polymesoda placans) sebagai sampel. Sampel tersebut dipilih karena pergerakannya relatif lambat dan tempat hidupnya di dalam lumpur di muara sungai, sehingga sangat sesuai untuk mengetahui besarnya akumulasi logam-logam berat tersebut. Metode Spektrofotometri Serapan Atom mendasarkan pada prinsip absorbsi cahaya oleh atom. Atom-atom akan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Larutan sampel diaspirasikan ke dalam nyala, dan element sampel diubah menjadi uap atom. Beberapa dieksitasikan oleh nyala, tetapi sebagian besar berada dalam keadaan dasar. Atom-atom dalam keadaan dasar ini dapat mengabsorbsi radiasi yang diberikan oleh sumber khusus (hollow cathode lamp) yang terbuat dari element tersebut. Panjang gelombang radiasi yang diberikan oleh sumber sama dengan yang 3,4,5, 6, 7.. diabsorbsi atom-atom didalam nyala. Metode Spektrofotometri Serapan Atom memiliki beberapa keuntungan yaitu kecepatan analisis nya, ketelitiannya, umumnya tidak memerlukan pemisahan
pendahuluan logam-logam yang diperiksa dan dapat menentukan konsentrasi unsur dalam 5, 6 jumlah yang sangat rendah. METODOLOGI Bahan-Bahan 1. Sampel Sampel yang diperiksa dalam penelitian ini adalah Ketam Batu dan Lokan yang berasal dari perairan Belawan. 2. Pereaksi Pereaksi yang digunakan adalah kualitas pro analisa keluaran E. Merck: Dinatrium sulfida, ammonium hidroksida, asam nitrat, larutan standar timbal, kadmium, tembaga, dan seng. Alat-Alat Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Neraca listrik (Mettler AE 200), Spektrofotometer Serapan atom (Shimadzu AA 6300) dengan nyala udaraasetilen, lampu katoda timbal, kadmium, tembaga, dan seng (semuanya keluaran Shimadzu), oven, hot plate, indikator universal, pHmeter (The Phep® Family, Mautarius), dan alat-alat gelas lainnya. Pola Penelitian 1. Pengambilan sampel Pengambilan sampel dilakukan dengan cara sampling purposif dimana anggota sampel ditentukan berdasarkan pada ciri tertentu yang dianggap mempunyai 8 hubungan erat dengan ciri populasi. 2. Penyiapan sampel Sampel dicuci bagian cangkangnya dan diambil isi bagian dalam, dihaluskan dengan menggunakan blender. Kemudian dimasukkan ke dalam krus porselen yang telah diketahui bobotnya dan ditimbang sebanyak yang diperlukan. 3. Proses destruksi Sampel yang telah dihaluskan, ditimbang seksama lebih kurang 25 g dalam krus porselen yang telah diketahui bobotnya, kemudian dikeringkan di atas hot plate hingga mengarang, lalu masukkan ke 0 dalam tanur dan diatur suhu tanur 250 C 0 dengan setiap kenaikan 50 C, selanjutnya
Majalah Kedokteran Nusantara Volume 42 y No. 1 y Maret 2009
21
Salbiah dkk.
Analisis Logam Pb, Cd, Cu, dan Zn dalam Ketam Batu…
perlahan-lahan suhu dinaikkan menjadi 0 0 350 C dengan setiap kenaikan 50 C, dan 0 dinaikkan lagi hingga mencapai 500 C 0 dengan setiap kenaikan 75 C dan diabukan selama 16 jam. Tanur dimatikan dan dibiarkan menjadi dingin. Krus porselen dikeluarkan dari tanur dan didinginkan dalam desikator. Abu yang telah dingin dilarutkan dalam 5 ml HNO3 5N, dikeringkan di atas hot plate, tambahkan lagi 5 ml HNO3 5N untuk melarutkan. Residu yang telah larut dimasukkan ke dalam labu tentukur 50 ml. Pencucian dilakukan tiga kali masing-masing dengan 5 ml air suling dan disatukan dengan residu yang telah larut dalam labu tentukur 50 ml, encerkan dengan HNO3 5N hingga garis tanda. Saring dengan kertas saring Whatman No.40 dan 10 ml filtrat pertama dibuang, filtrat selanjutnya ditampung untuk digunakan dalam 9 analisis. 4. Analisis kualitatif a. Masukkan 5 ml sampel ke dalam tabung reaksi, tambahkan 1 ml larutan Na2S 10% b/v, kocok dan amati. Terjadi kekeruhan berarti mengandung 10 logam. b. Masukkan 5 ml sampel ke dalam tabung reaksi, atur pH 6,5 dengan penambahan NH4OH 1N, tambahkan 5 ml larutan ditizon 0,005% b/v, kocok, biarkan lapisan memisah dan amati, terbentuk warna merah muda 11 berarti sampel mengandung Cd. c. Masukkan 5 ml sampel ke dalam tabung reaksi, atur pH 8,5 dengan penambahan NH4OH 1N, masukkan kristal KCN, tambahkan 5 ml larutan ditizon 0,005% b/v, kocok kuat, biarkan lapisan memisah dan amati, terbentuk warna merah tua berarti 11 sampel mengandung Pb. d. Masukkan 5 ml sampel ke dalam tabung reaksi, tambahkan larutan NaOH 1N hingga pH netral, tambahkan 5 ml larutan ditizon 0,005% b/v, kocok, terbentuk warna merah berarti sampel mengandung 11 Zn. e. Masukkan 5 ml sampel ke dalam tabung reaksi, tambahkan larutan 22
NaOH 1N hingga pH 3.5, tambahkan 5 ml larutan ditizon 0,005% b/v, kocok, terbentuk warna ungu berarti 11 sampel mengandung Cu. 5. Analisis kuantitatif 5.1 Penentuan linieritas kurva kalibrasi Larutan standar timbal (1000 mcg/ml) dipipet 10 ml, masukkan ke labu tentukur 100 ml, tambahkan 10 ml HNO3 5N, cukupkan dengan air suling hingga garis tanda (konsentrasi 100 mcg/ml) → Larutan induk. Dengan cara yang sama dilakukan terhadap larutan standar kadmium (1000 mcg/ml), seng (1000 mcg/ml),dan tembaga (1000 mcg/ml) hingga masing-masing diperoleh konsentrasi 100 mcg/ml → Larutan induk. Larutan kerja logam timbal dibuat dengan memipet 0, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, dan 1.1 ml larutan induk standar timbal, masukkan ke labu tentukur 100 ml, tambahkan 10 ml HNO3 5N dan tepatkan hingga garis tanda dengan air suling (konsentrasi berturut-turut 0, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 1.1 mcg/ml), ukur pada panjang gelombang 283,3 nm; dengan cara yang sama dibuat larutan kerja untuk logam kadmium dengan konsentrasi 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, dan 1.0 mcg/ml dan diukur pada panjang gelombang 228,8 nm; untuk logam seng dibuat larutan dengan konsentrasi 0, 1, 2, 3, 4, dan 5 mcg/ml dan diukur pada panjang gelombang 213.9 nm; sedangkan untuk logam tembaga dibuat larutan dengan konsentrasi 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, dan 1.0 mcg/ml dan diukur pada panjang gelombang 324.8 nm. 5.2 Analisis logam dalam sampel Larutan sampel Ketam batu dan Lokan hasil destruksi diukur absorbansi nya dengan Spektrofotometer Serapan Atom pada panjang gelombang 283.3 (untuk logam Pb), 228.8 (untuk logam Cd); sedangkan untuk logam Zn, larutan sampel (Ketam Batu dan Lokan) hasil destruksi dipipet 10 ml dimasukkan ke labu tentukur 50 ml kemudian diukur absorbansinya pada panjang gelombang 213.9; dan untuk
Majalah Kedokteran Nusantara Volume 42 y No. 1 y Maret 2009
Karangan Asli
logam Cu untuk sampel Ketam batu larutan hasil destruksi lansung diukur absorbansinya, sedangkan untuk sampel lokan dipipet 10 ml masukkan ke labu tentukur 50 ml tepatkan hingga garis tanda dengan air suling, selanjutnya diukur pada panjang gelombang 324.8.
7. Penentuan limit deteksi dan limit 13, 14. kuantitasi. Limit deteksi dihitung berdasarkan pada standar deviasi respon dan kemiringan (slope) kurva baku. LOD = 3 x SD
slope Limit kuantitasi menggunakan rumus: LOQ = 10 x SD
12
6. Analisis data secara statistik Kadar timbal, kadmium, tembaga dan seng pada ketam batu dan lokan dapat dihitung berdasarkan Persamaan Regresi dan untuk menentukan data diterima/ditolak digunakan rumus: thitung =
X - Xi SD n
Data diterima jika thitung < ttabel Untuk menghitung kadar sebenarnya secara statistik digunakan rumus sebagai berikut: SD =
∑ (x - x )
2
i
n -1 μ = X ± t × SD
n
Keterangan: SD = standard deviasi μ = kadar sebenarnya X = kadar rata-rata t = ttabel Xi = kadar sampel n = jumlah perlakuan
2. 3. 4.
Pb Cd Cu Zn
dihitung
slope HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Analisis Kualitatif Analisis kualitatif logam Pb, Cd, Cu, dan Zn dilakukan dengan penambahan larutan Na2S 10% b/v. Pemeriksaan secara kualitatif ini dilakukan untuk mendukung analisis kuantitatif logam dengan Spektrofotometri Serapan Atom. Keempat logam ini akan bereaksi dengan Na2S membentuk kekeruhan. Hasil analisis kualitatif dengan pereaksi Na2S 10% b/v dan ditizon 0,005% b/v dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1 menunjukkan bahwa sampel mengandung keempat logam. Analisis dengan larutan Na2S 10% b/v tidak dapat membedakan keempat jenis logam tersebut, tetapi analisis dengan larutan ditizon 0.005% b/v memberikan warna yang berbeda untuk masing-masing logam pada pH yang berbeda, dimana pada tiap pH hanya positif untuk satu logam saja. Warna yang terbentuk disebabkan 15 terbentuknya komplek logam-ditizonat.
Tabel 1. Hasil analisis kualitatif logam Pb, Cd,Cu, dan Zn Reaksi dengan larutan No. Logam Sam pel Na2S 10% b/v 1.
dapat
Reaksi dengan larutan Ditizon 0.005% b/v pH
Warna
Ketam Batu
Keruh
8.5
Merah tua
Lokan
Keruh
8.5
Merah tua
Ketam batu
Keruh
6.5
Merah muda
Lokan
Keruh
6.5
Merah muda
Ketam Batu
Keruh
3.5
Ungu
Lokan
Keruh
3.5
Ungu
Ketam Batu
Keruh
7
Merah
Lokan
Keruh
7
Merah
Majalah Kedokteran Nusantara Volume 42 y No. 1 y Maret 2009
23
Salbiah dkk.
Analisis Logam Pb, Cd, Cu, dan Zn dalam Ketam Batu…
2. Analisis Kuantitatif a. Penentuan Linieritas Kurva Kalibrasi Kurva kalibrasi timbal, kadmium, tembaga, dan seng masing-masing dengan berbagai konsentrasi dapat dilihat pada Gambar 1, 2, 3, dan 4.
Gambar 4. kurva kalibrasi seng
Gambar 1. Kurva kalibrasi timbal
Berdasarkan pengukuran kurva kalibrasi untuk Pb, Cd, Cu, dan Zn, diperoleh hubungan yang linier (Gambar 1, 2, 3 dan 4) dengan persamaan garis regresi yaitu Y = 0.0130X + 0.0000 dan koefisien korelasi (r) sebesar 0.9997 untuk Pb, Y = 0.3639X + 0.0012 dan koefisien korelasi sebesar 0.9991 untuk Cd, Y = 0.0056X + 0.0003 dan koefisien korelasi 0.9998 untuk Cu, Y = 0.1069X + 0.0026 dan koefisien korelasi 0.9995 untuk Zn. b. Penentuan Kadar Pb, Cd, Cu, dan Zn pada Sampel Kadar logam Pb, Cd, Cu, dan Zn yang diperoleh dalam sampel dapat dilihat pada Tabel dibawah ini: Tabel 2. Kadar logam Pb, Cd, Cu, dan Zn dalam sampel Kadar (mcg/g) Sampel Pb Cd Cu Zn Ketam Batu 1.4348 0.5585 117.5799 29.9218 Lokan 0.8125 1.0285 418.8532 32.6710
Gambar 2. Kurva kalibrasi kadmium
Gambar 3. kurva kalibrasi tembaga
24
Ctt: nilai diatas merupakan rata-rata dari 6 perlakuan
Persyaratan kadar untuk logam pada rajungan, ketam batu, dan lokan tidak ada dalam SNI, sehingga digunakan persyaratan yang mengacu pada persyaratan kadar untuk produk ikan dan hasil olahannya. Menurut SNI 01-35181994 kadar logam Pb, Cd, Cu, dan Zn dalam produk ikan dan hasil olahannya masing-masing adalah 2 mcg/g, 0.2 mcg/g, 16 20 mcg/g, dan 100 mcg/g. Berdasarkan hasil analisis yang telah dilakukan seperti terlihat pada Tabel 2 diperoleh bahwa kadar logam Pb dan Zn dalam daging ketam batu dan lokan masih berada dibawah batas maksimum yang ditetapkan oleh SNI 01-3518-1994. Sebaliknya kadar Majalah Kedokteran Nusantara Volume 42 y No. 1 y Maret 2009
Karangan Asli
Cd dan Cu berada diatas batas maksimum yang ditetapkan SNI 01-3518-1994. Hal ini mungkin disebabkan pembuangan limbah dari industri-industri yang terletak disekitar Sungai Belawan dan sungai Deli yang bermuara ke perairan Belawan dimana industri-industri ini memproduksi baterai kering dan produk lain yang menyumbangkan limbah yang mengandung logam Cd dan Cu. 3. Batas Deteksi dan Batas Kuantitasi Dalam penelitian ini juga dilakukan penentuan batas deteksi dan batas kuantitasi. Dari hasil penelitian diperoleh batas deteksi untuk timbal, kadmium, tembaga, dan seng masing-masing sebesar 0.0258 mcg/ml, 0.03809 mcg/ml, 1.8632 mcg/ml, dan 0.14356 mcg/ml; dan batas kuantitasi untuk timbal, kadmium, tembaga, dan seng masingmasing sebesar 0.0860 mcg/ml, 0.1270 mcg/ml, 6.2007 mcg/ml, dan 0.4785 mcg/ml.
4. Christian, G. D. Analytical Chemistry, Fourth Edition. John Wiley & Sons; 1986. p. 408-414. 5. Hasswel, S.J. Atomic Absorption Spectrometry Theory. Design and Application. Volume 5. New York. Elsevier Science Publishing Company. INC; 1991. p. 1-5, 9-15. 6. Khopkar, S.M, Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: Universitas Indonesia Press; 1990. Hal. 274-275. 7. Rohman, A. Kimia Farmasi Analisis. Yogyakarta: Pustaka Pelajar; 2007. hal. 298-304. 8. Arikunto, S. Prosedur Penelitian, suatu Pendekatan Praktek. Jakarta: Penerbit Rineka Cipta, 1993. Hal. 113-114. 9. Badan Standarisasi Nasional. Cara Uji Cemaran Logam. SNI 19-2896-1992. Hal. 1-5.
KESIMPULAN Dari hasil analisis kualitatif kandungan logam Pb, Cd, Cu dan Zn dalam daging Ketam Batu dan Lokan menunjukkan bahwa semua sampel mengandung keempat jenis logam tersebut. Analisis kuantitatif secara Spektrofotometri Serapan Atom menunjukkan kadar logam Pb dan Zn dari sampel yang diperiksa ternyata masih belum melewati batas yang ditetapkan oleh SNI 01-3518-1994, sedangkan kadar logam Cd dan Cu telah melewati batas yang ditetapkan oleh SNI 01-3518-1994.
11. Fries, J. Organic Reagent for Trace Analysis. Jerman Darmstat. E. Merck; 1977. p. 79-83, 245-249.
DAFTAR PUSTAKA 1. PT. (persero) Pelabuhan Indonesia I. Pemantauan Lingkungan Pelabuhan Belawan. Medan: Laboratorium Lingkungan BAPEDALDA Propinsi Sumatera Utara; 2004. Hal. 4, 6-8.
14. World Health Organization. The Validation of Analytical Procedures Used in The Examination of Pharmaceutical Materials; 1989. p. 1-5.
2. Darmono. Lingkungan Hidup dan Pencemaran. Jakarta: Universitas Indonesia Press. Cetakan I; 2001. Hal. 79-80, 95. 3. Basset, R.C., Jeffery, G.H., Mendham, J. Vogel’s Textbook of Quantitative InOrganic Analysis, including Elementary Instrumental Analysis. Fourth edition.The English Language Book Society and Longman; 1982. p. 810-816.
10. Vogel, Arthur, I. Kimia Analisis Kualitatif Anorganik. Penerjemah: Setiono, L., dkk., Edisi kelima.Bagian I. Jakarta: PT Kalman Media Pustaka; 1979. Hal.212, 271.
12. Sudjana. Metode Statistika. Edisi ke enam. Bandung: Tarsito;1996. Hal. 168. 368369. 13. Harmita. Petunjuk Pelaksanaan Validasi Metode dan Cara Perhitungannya. http://jurnal.farmasi.ui.ac.id. Hal. 16-19.
15. Muchlisyam, 1998, Analisis Pencemaran Logam Cu, Cd, Pb, dan Hg di dalam Ikan Asin Kepala Batu (Pseudoceina amoyensis) Produksi Nelayan di daerah Pesisir Belawan Propinsi Sumatera Utara. Media Farmasi 1998, 6:30,33. 16. Badan Standarisasi Nasional. Tentang Produk Pangan Ikan dan Hasil Olahannya. SNI 01-3518-1994. Hal. 2.
Majalah Kedokteran Nusantara Volume 42 y No. 1 y Maret 2009
25
