BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Gunung Berapi. Gunung berapi atau gunung api secara umum adalah istilah yang dapat di defenisikan sebagai suatu sistem saluran fluida panas (batuan dalam wujud cair atau lava) yang memanjang dari kedalaman sekitar 10 km dibawah permukaan bumi sampai kepermukaan bumi, termasuk endapan hasil akumulasi material yang dikeluarkan pada saat gunung meletus. Lebih lanjut, istilah gunung api ini juga dipakai untuk menamai fenomena pembentukan. Ice volcanoes atau gunung api es dan mud volcanoes atau gunung api lumpur. Gunung api es biasa terjadi di daerah yang mempunyai musim dingin bersalju, sedangkan gunung api lumpur dapat kita lihat di daerah kuwu, grobogan, Jawa Tengah yang populer sebagai bledug kuwu. Gunung berapi terdapat di seluruh dunia, tetapi lokasi gunung berapi yang paling dikenali adalah gunung berapi yang berada di sepanjang busur cincin api pasifik (pacific ring of fire). Busur Cincin Api Pasifik merupakan garis bergesernya antara dua lempengan tektonik. Gunung berapi terdapat dalam beberapa bentuk sepanjang masa
hidupnya. Gunung berapi yang aktif mungkin berubah menjafi
separuh aktif, istirahat, sebelum akhirnya menjadi tidak aktif
atau mati.
Bagaimanapun gunung berapi mampu istirahat dalam waktu 610 tahun sebelum berubah menjadi aktif kembali. Oleh karena itu, sulit untuk menentukan keadaan sebenarnya dari suatu gunung berapi itu. Apakah gunung berapi itu berada dalam keadaan istirahat atau telah mati. Apabila gunung berapi meletus, magma yang terkandung di dalam kamar magma di bawah gunung berapi meletus
keluar sebagai lahar atau lava. Selain
daripada aliran lava, kehancuran oleh gunung berapi disebabkan oleh berbagai cara seperti berikut: •
Aliran lava
•
Letusan gunung berapi
•
Aliran lumpur
•
Abu
•
Kebakaran hutan
•
Gas beracun
•
Gelombang tsunami
•
Gempa bumi
2.1.1 Klasifikasi Gunung Berapi di Indonesia Kalanagan vulkanologi Indonesia mengelompokkan gunung merapi kedalam 3 tipe berdasarkan catatan sejarah letusan erupsinya. Gunung api tipe A Gunung berapi yang tercatat pernah mengalami erupsi magnetic sekurang kurangnya satu kali sesudah tahun 1600. Gunung api tipe B Gunung berapi yang sesudah tahun 1600 belum tercatat lagi mengadakan erupsi magmatik namun masih memeperlihatkan gejala kegiatan vulkanik seperti kegiatan sofatara. Gunung api tipe C Gunung berapi yang sejarah erupsinya tidak diketahui dalam catatan manusia, namun masih terdapat tanda tanda kegiatan masa lampau berupa lapangan solfatara/fumarola pada tingkat lemah. (Albert,2012).
2.2. Erupsi gunung Merapi Pada tanggal 13 februari 2014, gunung kelud meletus. Gunung yang terletak di perbatasan antara kabupaten Kediri, kabupaten Blitar, dan kabupaten Malang telah berstatus siaga sejak 2 februari 2014 dan ditingkatkan statusnya menjadi waspada 8 hari kemudian. Letusan yang sangat besar menimbulkan suara yang terdengar hingga radius puluhan kilometer. Walaupun saat ini aktivitasnya cenderung turun, namun statusnya masih dinyatakan awas.
Bencana yang sama sebelumnya juga terjadi di Gunung Sinabung pada 2013 lalu. Letusannya melepaskan awan panas dan abu vulkanik yang menjangkau kawasan sibolangit dan berastagi. Guguran lava pijar dan semburan awan panas masih terus dihasilkan sampai 3 januari 2014 dan hingga kini rentetan gempa, letusan, dan luncuran awan panas masih terjadi secara terus menerus. Sampai saat ini, letusan kecil masih terjadi di gunung sinabung mencapai kota Medan yang jaraknya sekitar 30 km dari pusat letusan. Korban jiwa pun berjatuhan, terutama akibat terkena sapuan awan panas, yang mencapai 17 orang. (Suryani,2014) Debu vulkanik terdiri dari partikel-partikel batuan vulkanik terfragmentasi. Hal ini terbentuk selama ledakan gunung berapi, dari longsoran panas batuan yang mengalir menuruni sisi gunung berapi, atau dari merah-panas cair lava semprot. Debu bervariasi dalam penampilan tergantung pada jenis gunung berapi dan bentuk letusan (Wikipedia B,2010).
2.3. Tinjauan umum tentang Air. 2.3.1. Air Air merupakan sumber daya alam yang diperlukan untuk hajat hidup orang banyak, bahkan oleh semua mahkluk hidup. Oleh karena itu, sumber daya air harus dilindungi agar tetap dapat dimanfaatkan dengan baik oleh manusia serta makluk hidup yang lain. Pemanfaatan air untuk berbagai kepentingan harus dilakukan secara bijaksana, dengan
memperhitungkan
kepentingan
generasi
sekarang maupun
generasi
mendatang. Saat ini, masalah utama yang dihadapi oleh sumber daya air meliputi kuantitas air yang sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus meningkat dan kualitas air untuk keperluan domestik yang semakin menurun. Kegiatan industri, domestik, dan kegiatan lain berdampak negatif terhadap sumber daya air, antara lain menyebabkan penurunan kualitas air (Effendi,2003).
Air merupakan senyawa yang paling melimpah di permukaan bumi. Sifat-sifat dari air memiliki pengaruh yang berarti untuk penyediaan air, kualitas air dan teknik pengolahan air (Montgomery, 1985).
Makhluk hidup yang ada di bumi ini tidak dapat terlepas dari kebutuhan akan air. Air merupakan kebutuhan utama bagi proses kehidupan di bumi ini. Tidak akan ada kehidupan seandainya di bumi ini tidak ada air. Air yang relatif bersih didambakan oleh manusia, baik untuk keperluan hidup sehari – hari, untuk keperluan industri, untuk keperluan sanitasi kota, maupun untuk keperluan pertanian, dan lain sebagainya.
Dewasa ini air menjadi masalah yang perlu mendapat perhatian yang seksama dan cermat. Untuk mendapatkan air yang baik, sesuai dengan standar tertentu, saat ini menjadi barang yang mahal karena air sudah banyak tercemar oleh bermacam – macam limbah dari hasil kegiatan manusia, baik limbah dari kegiatan rumah tangga, limbah dari kegiatan industri dan kegiatan – kegiatan lainnya.
Untuk mendapatkan standar air yang bersih tidaklah mudah, karena tergantung pada banyak faktor penentu. Faktor penentu tersebut adalah: 1) Kegunaan air: a) Air untuk minum b) Air untuk keperluan rumah tangga c) Air untuk industri d) Air untuk mengairi sawah e) Air untuk kolam perikanan, dll. 2) Asal sumber air: a) Air dari mata air di pegunungan b) Air danau c) Air sungai d) Air hujan, dll.
Air yang ada di bumi ini tidak pernah terdapat dalam keadaan murni bersih, tetapi selalu ada senyawa atau mineral (unsur) lain yang terlarut di dalamnya. Hal ini tidak berarti bahwa semua air di bumi telah tercemar. Sebagai contoh, air yang di ambil dari mata air di pegunungan dan air hujan. Keduanya dapat dianggap sebagai yang bersih, namun senyawa atau mineral (unsur) yang terdapat didalamnya berlainan (Wardhana, 2004).
2.3.2 Penggolongan Air Peraturan Pemerintah No. 20 tahun 1990 mengelompokkan kualitas air menjadi beberapa golongan menurut peruntukannya. Adapun penggolongan air menurut peruntukannya adalah sebagai berikut : 1) Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air
minum secara
langsung, tanpa pengolahan terlebih dahulu 2) Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku air minum 3) Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan peternakan 4) Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian, usaha di perkotaan, industri, dan pembangkit listrik tenaga air (Effendi, 2003).
2.3.3 Macam dan Sumber Air Jika membicarakan tentang macam air yang dikaitkan dengan sumber atau asalnya, maka air dapat dibedakan atas : 1) Air hujan, embun ataupun salju, yakni air yang didapat dari angkasa, karena terjadinya proses presipitasi dari awan, atmosfir yang mengandung uap air 2) Air permukaan tanah, dapat berupa air tergenang atau air yang mengalir, seperti danau, sungai, laut. Air dari sumur yang dangkal, adalah juga air permukaan tanah
3) Air dalam tanah, yakni air permukaan tanah yang meresap ke dalam tanah, jadi telah mengalami penyaringan oleh tanah ataupun batu-batuan. Air dalam tanah ini sekali waktu juga akan menjadi air permukaan, yakni dengan mengalirnya air tersebut menuju ke laut.
Ditinjau dari segi kesehatan, ketiga macam air ini tidaklah selalu memenuhi syarat kesehatan, karena ketiga-tiganya mempunyai kemungkinan untuk dicemari. Embun, air hujan atau salju misalnya, yang berasal dari angkasa, ketika turun ke bumi dapat menyerap abu, gas ataupun materi-materi berbahaya lainnya. Demikian pula air permukaan, karena dapat terkontaminasi dengan berbagai zat-zat berbahaya untuk kesehatan. Air dalam tanah demikian pula halnya, karena sekalipun telah terjadi proses penyaringan, namun tetap saja ada kemungkinan terkontaminasi dengan zatzat mineral ataupun kimia yang mungkin membahayakan kesehatan. Adapun perbandingan antara ketiga macam air tersebut sebagai berikut: Tabel 2.1 Perbandingan antara embun, air hujan, dan salju, air permukaan tanah, dan air tanah dalam Embun, air hujan dan
Air permukaan tanah
Air dalam tanah
salju Pada umumnya jika belum Pada
umumnya
telah Pada
umumnya
jika
terkontaminasi air bersifat terkontaminasi jadi bersifat mengalami penyaringan bersih, steril, murni, hanya kotor, mengandung bakteri sempurna maka bersifat saja logam karat ).
mudah
merusak dan zat kimia, kaya akan bersih, bebas dari bakteri.
(menimbulkan O2, CO2 serta mengandung Hanya saja kemungkinan zat-zat
lainnya
bersifat merusak.
yang mengandung zat mineral cukup besar, karena itu sering berwarna, berbau dan yang
mempunyai tidak
(Azwar, 1996).
rasa
nyaman
Air yang diperuntukkan bagi konsumsi manusia harus berasal dari sumber yang bersih dan aman. Batasan – batasan sumber air yang bersih dan aman tersebut, antara lain : 1) Bebas dari kontaminasi kuman atau bibit penyakit 2) Bebas dari substansi kimia yang berbahaya dan beracun 3) Tidak berasa dan berbau 4) Dapat dipergunakan untuk mencakupi kebutuhan domestik dan rumah tangga 5) Memenuhi standar minimal yang ditentukan oleh WHO atau Departemen Kesehatan RI. Air dikatakan tercemar bila mengandung bibit penyakit, parasit, bahan – bahan kimia yang berbahaya, dan sampah atau limbah industri (Chandra, 2005).
2.4. Logam Dalam kehidupan sehari – hari, kita tidak terpisah dari benda – benda yang bersifat logam. Benda ini kita gunakan sebagai alat perlengkapan rumah tangga seperti sendok, garpu, pisau dan lain – lain (logam biasa), sampai pada tingkat perhiasan mewah yang tidak dapat dimiliki oleh semua orang seperti emas, perak, dan lain – lain (logam mulia). Secara gamblang, dalam konotasi kesehatan kita beranggapan bahwa logam diidentikkan dengan besi, padat, berat, keras dan sulit dibentuk.
Logam berat masih termasuk golongan logam dengan kriteria – kriteria yang sama dengan logam – logam lain. Perbedaannya terletak dari pengaruh yang dihasilkan bila logam berat ini berikatan dan atau masuk ke dalam tubuh organisme hidup.
Sebagai contoh, bila unsur logam besi (Fe) masuk ke dalam tubuh, meski dalam jumlah yang agak berlebihan, biasanya tidaklah menimbulkan pengaruh yang buruk terhadap tubuh. Karena unsur besi (Fe) dibutuhkan dalam darah untuk mengikat oksigen. Sedangkan unsur logam berat beracun yang dipentingkan seperti
tenbaga (Cu), bila masuk kedalam tubuh dalam jumlah berlebihan akan menimbulkan pengaruh - pengaruh buruk terhadap fungsi fisiologis tubuh. Jika yang masuk ke dalam tubuh organisme hidup adalah unsur logam beracun seperti hidragyrum (Hg) atau disebut juga air raksa, maka dapat dipastikan bahwa organisme tersebut akan langsung keracunan.
Berbeda dengan logam biasa, logam berat biasanya menimbulkan efek – efek khusus pada makhluk hidup. Dapat dikatakan bahwa semua logam berat dapat menjadi bahan beracun yang akan meracuni makhluk hidup. Sebagai contoh adalah logam air raksa (Hg), kadmium (Cd), timah hitam (Pb), dan khrom (Cr). Namun demikian, meski logam berat dapat mengakibatkan keracunan atas makhluk hidup, sebagian dari logam – logam berat tersebut tetap dibutuhkan oleh makhluk hidup.
Kebutuhan tersebut berada dalam jumlah yang sangat sedikit. Tetapi bila kebutuhan dalam jumlah yanga sangat kecil itu tidak terpenuhi, maka dapat berakibat fatal terhadap kelangsungan hidup dari setiap makhluk hidup. Karena tingkat kebutuhan sangat dipentingkan maka logam – logam tersebut juga dinamakan sebagai logam – logam atau mineral –mineral essensial tubuh.
Ternyata kemudian, bila jumlah dari logam – logam essesnsial ini masuk kedalam tubuh dalam jumlah berlebihan, maka akan berubah fungsi menjadi zat racun bagi tubuh. Contoh dari logam – logam berat essensial ini adalah tembaga (Cu), seng (Zn), dan nikel (Ni) (Palar, 2004).
2.5. Pengaruh Logam Berat terhadap Kesehatan 2.5.1. Besi Besi dibutuhkan oleh tubuh dalam pembentukan HB, banyaknya Fe dikendalikan pada fase absorbsi. Fe2+ mempunyai fungsi esensial tubuh sebagai alat angkut oksigen dari paru – paru ke seluruh tubuh , sebagai alat angkut e- dalam sel sebagai bagian terpadu dari berbagai reaksi enzim. Enzim mengandung Fe bisa melarutkan
jenis obat-obatan tertentu yang tidak larut dalam air (Widowati, 2008) , berperan dalam katalis reaksi oksidasi dalam sistem biologi dan berperan dalam transport gas. Apabila Fe berada dalam jumlah yang banyak akan muncul berbagai gangguan lingkungan. Simpanan Fe tinggi bisa menyebakan kanker. Fe dalam dosis besar pada manusia bersifat toksik karena fero bisa bereaksi dengan peroksida dan menghasilkan radikal bebas. Fe bersifat toksik bila jumlah transferin melebihi kebutuhan sehingga mengikat Fe bebas. Toksisitas kronis Fe bisa mengakibatkan gangguan fungsi hati, gangguan fungsi endokrin dan penyakit kardiovaskular. Toksisitas kronis Fe pada tingkat sel akan meningkatkan peroksidasi lipid sehingga merusak membrane sel, mitokondria, mikrosom, dan organel sel lainnya. Perlakuan toksisitas akut Fe per oral bisa mengakibatkan muntah, gangguan alat pencernaan dan shock. Inhalasi debu Fe oksida bisa mengakibatkan deposisi Fe dalam paru-paru yang berdasarkan hasil x-ray menunjukkan kemiripan dengan silikosis. Beberapa hasil penelitian menunjukkan adanya keterkaitan antara Fe berlebih yang bisa mengakibatkan diabetes, kanker, meningkatkan resiko infeksi, reumatik, juga meningkatkan resiko terhadap penyakit jantung. Kadar Fe yang terlalu tinggi bisa mengakibatkan kerusakan sel akibat radikal bebas. Pasien mengalami dialisis ginjal bila diberi Fe melalui injeksi yang akhirnya mengakibatkan stress. Salah satu penyebab serangan jantung adalah tingginya kadar Fe dalam tubuh. Wanita pre-menopause kurang beresiko terserang penyakit jantung karena mampu mengurangi kelebihan Fe saat menstruasi, sementara itu waanita menopause lebih beresiko terserang penyakit jantung koroner. Dosis yang melebihi 20 mg/kg berat pada manusia menyebabkan toksisitas dengan LD50 Fe 60 mg/kg. Konsumsi suplemen Fe melebihi 45mg/hari bisa menimbulkan iritasi lambung, anak-anak dapat meninggal bila terpapar per oral sebesar 200mg sampai 5,85gr Fe. Salah satu kekurangan tubuh manusia adalah tidak terdapatnya mekanisme kontrol pembuangan Fe di dalam tubuh (Widowati, 2008). Tubuh manusia tidak dapat mengeksresikan besi. Karenanya mereka yang sering mendapat tranfusi darah warna kulitnya menjadi hitam karena akumulasi Fe . sekalipun Fe diperlukan oleh tubuh , tetapi dalam dosis besar dapat erusak dinding
usus. Kematian sering disebabkan oleh rusaknya dinding usus ini. Debu Fe juga dapat diakumulasikan didalam alveoli dan menyebabkan berkurangnya fungsi paru paru. Pada umumnya besi yang larut dalam tanah sangat rendah dibandingkan dengan kadar besi total. Namun pada tanah tergenang seperti sawah Fe3+ (feri) direduksi menjadi Fe2+ (fero) sehingga besi yang larut meningkat. Kelarutan besi yang tinggi dapat menimbulkan keracunan yang sering dialami oleh padi sawah dan kedele yang ditanam setelah padi sawah di mana tanahnya masih terlalu basah. Keracunan
besi
dapat
menghambat
berbagai
kegiatan
seperti
respirasi,
fotosintesa,reduksi nitrat dan sintensisklorofil. 2.5.2. Mangan Keracunan sering kali bersifat kronis sebagai akibat inhalasi debu dan uap logam , gejala yang timbul , berupa gejala susunan saraf : insomnia , lemah pada kaki dan otot muka sehingga ekspresi muka menjadi beku dan muka tampak seperti topeng (mask) bila pemaparan berlanjut maka bicaranya melambat dan monoton terjadi hiper refleksi, clonus pada platela dan tumit dan berjalan seperti Parkinson, penggumpalan darah, gangguan kulit, menurunkan kadar kolestrol, perubahan warna rambut, dan kerusakan otak. Logam Mn merupakan salah satu logam dengan jumlah sangat besar di dalam tanah, dalam bentuk oksida maupun hidroksida. Senyawa Mn secara alami berbentuk padat di lingkungan dan hanya sebagian kecil yang berada dalam air dan di udara sebagai debu. Bila kadar Mn relatif tinggi dalam air maka kualitas air menurun sehingga tidak layak digunakan baik untuk industri maupun keperluan rumah tangga. Beberapa organisme seperti diatome, moluska, dan sepon mengakumulasikan Mn. Ikan mampu mengakumulasikan hingga 5 ppm, hewan mamalia mampu mengakumulasikan hingga 3 ppm dalam jaringan sehingga kadar normal dalam jaringan adalah 1 ppm. Syarat air minum kadar mangan diperbolehkan 0,1 ppm, sedangkan untuk air bersih 0,5 ppm. Tanaman mahoni dan kembang sepatu mampu mengakumulasikan logam berat Cu, Zn, Cd, Pb, dan Mn secara fisiologis unsur tersebut digunakan oleh hampir semua pohon sebagai katalis reaksi metabolisme dan berperan dalam
pembentukan organ tumbuhan. Kadar Mn yang tinggi dalam tanah bisa bersifat toksik dan pH rendah pada tanah dapat menyebabkan defisiensi Mn pada tanaman. Tingginya konsentrasi Mn pada tanah bisa mengakibatkan pembengkakan dinding sel, mengeringkan daun, dan munculnya bercak coklat pada daun. Paparan Mn dalam debu tidak boleh melebihi 5mg/m3, dalam waktu singkat akan menimbulkan toksisitas seperti infeksi saluran pernafasan. Paparan Mn lewat kulit bisa mengakibatkan tremor, kegagalan koordinasi, dan dapat mengakibatkan munculnya tumor. Konsumsi Mn melebihi 11mg/hari menunjukkan gejala gangguan sistem syaraf (Widowati, 2008) 2.5.3. Kadmium (Cd) Kadmium (Cd) adalah logam berwarna putih perak, lunak, mengkilap, tidak larut dalam basa. Cd memiliki nomor atom 40, berat atom 112,4 g/mol; titik leleh 321°C, dan titik didih 767°C. Kadmium bersifat lentur, tahan terhadap tekanan. Keberadaan kadmium (Cd) bisa mencemari lingkungan dan bisa berada di atmosfer, tanah, dan perairan (Widowati, 2008).
Logam kadmium (Cd) sangat banyak digunakan dalam kehidupan sehari – hari manusia. Logam ini telah digunakan semenjak tahun 1950 dan total produksi dunia adalah sekitar 15.000 – 18.000 per tahun. Prinsip dasar atau prinsip utama dalam penggunaan kadmium adalah sebagai bahan ‘stabilitasi’ sebagai bahan pewarna dalam industri plastik dan pada elektroplating. Namun sebagian dari substansi logam kadmium ini juga digunakan untuk solder dan alloy – alloynya digunakan pula untuk baterai (Palar, 2004).
Kadmium (Cd) dalam konsentrasi rendah banyak digunakan dalam industri pada proses pengolahan roti, pengolahan ikan, pengolahan minuman, serta industri tekstil (Widowati, 2008). 2.6. Limbah Logam Berat
Banyak logam baik bersifat toksik maupun esensial terlarut dalam air dan mencemari air tawar maupun laut. Logam sendiri adalah senyawa anorganik di alam. Untuk kepentingan biologi, logam dapat dibagi menjadi tiga kelompok: a. Logam ringan, yang biasanya diangkut sebagai kation aktif di dalam larutan encer. b. Logam transisi, diperlukan dalam konsentrasi rendah, tetapi dapat menjadi racun dalam konsentrasi tinggi. c. Logam berat dan metalloid, umumnya tidak diperlukan dalam kegiatan metabolisme dan bertindak sebagai racun bagi sel dalam konsentrasi yang rendah. Istilah logam berat sebetulnya telah dipergunakan secara luas terutama dalam perpustakaan ilmiah, sebagai suatu istilah yang menggambarkan dari logam tertentu. Berbeda dengan logam biasa, logam berat adalah istilah yang digunakan untuk kelompok logam berat dan metalloid yang densitasnya lebih tinggi dari 5 g/cm3. Logam berat dalam kadar tertentu merupakan unsur yang penting bagi tubuh. Jika dikonsumsi oleh makhluk hidup diatas batas aman, maka logam berat akan menjadi masalah bagi kesehatan. Logam berat di perairan
terdapat dalam bentuk terlarut dan tersuspensi.
Logam berat terletak di sudut kanan bawah dalam sistem periodik unsur, memiliki afinitas yang tinggi terhadap unsur S dan biasanya bernomor atom 22 sampai 92 dari periode keempat sampai dengan periode ketujuh. Biasanya mempunyai daya hantar listrik yang tinggi dan merupakan bahan pencemar lingkungan yang tahan urai. Unsur-unsur logam berat tersebut biasanya erat kaitannya dengan masalah pencemaran dan toksisitas. Berdasarkan sifat fisika dan kimianya, tingkat atau daya racun logam berat terhadap hewan dan air dapat di urutkan dari tinggi ke rendah sebagai berikut: Hg, Cu, Cd, Zn, Sn, Al, Ni, Fe, Be, Mn, Li, Co, K, Ca, Sr, Mg, dan Na (Santoso, 2012; Putra 2002). Pencemaran yang disebabkan logam berat sangat perlu mendapat perhatian karena adanya sifat-sifat logam berat yang tahan terhadap pelapukan. Selain itu, logam berat dapat mengumpul dalam tubuh suatu organisme dan tetap tinggal di sana
dalam jangka waktu yang lama sebagai racun yang terakumulasi (Putra, 2002). Dalam penelitian yang penulis laksanakan i ini logam yang diamati adalah Fe, Cu dan Ni. Sehingga, perlu dibahas sifat sifat dan karakteristik logam-logam tersebut. 2.7. Proses Kontaminasi Logam Dalam Air. Pencemaran logam berat merupakan permasalahan yang sangat serius untuk ditangani, karena merugikan lingkungan dan ekosistem secara umum. Sejak kasus merkuri di Minamata Jepang pada 1953, pencemaran logam berat semakin sering terjadi dan semakin banyak dilaporkan. Agen Lingkungan Amerika Serikat (EPA) melaporkan, terdapat 13 elemen logam berat yang diketahui berbahaya bagi lingkungan. Diantaranya arsenik (As), timbal (Pb), merkuri (Hg), dan kadmium (Cd). Logam berat yang masuk ke sistem perairan, baik di sungai maupun lautan akan dipindahkan dari badan airnya melalui tiga proses yaitu pengendapan, adsorbsi, dan absorbsi oleh organisme-organisme perairan (Bryan, 1976 dalam Purnomo, 2008). Pada saat buangan limbah industri masuk ke dalam suatu perairan maka akan terjadi proses pengendapan dalam sedimen. Hal ini menyebabkan konsentrasi bahan pencemar dalam sedimen meningkat. Logam berat yang masuk ke dalam lingkungan perairan akan mengalami pengendapan, pengenceran dan dispersi, 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 dalam Purnomo, 2008). Logam berat mempunyai sifat yang mudah mengikat bahan organik dan mengendap di dasar perairan dan bersatu dengan sedimen sehingga kadar logam berat dalam sedimen lebih tinggi dibanding dalam air (Hutagalung, 1991 dalam Purnomo, 2008).
2.8. Spektrofotometri serapan atom Peristiwa serapan atom pertama kali diamati oleh Fraunhofer, ketika menelaah garis – garis hitam pada spektrum matahari. Sedangkan yang memanfaatkan prinsip serapan atom pada bidang analisis adalah seorang Australia bernama Alan Walsh di tahun 1955. Sebelumnya ahli kimia banyak bergantung pada cara – cara spektrofotometrik atau metode analisis spektrografik. Beberapa cara ini yang sulit dan memakan waktu, kemudian segera digantikan dengan spektorskopi serapan atom atau Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) (Khopkar, 2008). Spektrofotometri Serapan Atom adalah suatu metode pengukuran kuantitatif suatu unsur yang terdapat dalam suatu cuplikan berdasarkan penyerapan cahaya pada panjang gelombang tertentu oleh atom-atom fase gas dalam keadaan dasar. Metode spektrofotometri
serapan atom pertama kali dikembangkan oleh
Walsh, A., (1955) yang ditujukan untuk analisis logam renik dalam sampel yang dianalisis. Sampai saat ini metode spektrofotometri serapan atom telah berkembang dengan pesat dan hampir mencapai sejumlah 70 unsur yang dapat di tentukan dengan metode ini (Mulja, 1995)
2.8.1
Prinsip Dasar Spektrofotometri Serapan Atom
Jika cahaya dengan panjang gelombang resonansi dilewatkan nyala dengan mengandung atom-atom bersangkutan, maka sebagian cahaya itu akan diserap, dan jauhnya penyerapan akan berbanding lurus denga banyaknya atom keadaan dasar yang berada dalam nyala. Hal ini merupakan dasar penentuan kuantitatif logamlogam dengan menggunakan SSA (Walsh, 1995) Komponen penting yang membentuk spektrofotometer serapan atom diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
1
2
3
4
5
6
7
.
Motor Sumber
bahan bakar
tenaga
oksigen
sampel
Gambar 2.2. Komponen-komponen spektrofotometer serapan atom (Underwood, 1988). Keterangan : 1. Tabung Katoda Berongga 2. Pemotong Berputar 3. Nyala 4. Monokromator 5. Detektor 6. Penguat Arus 7. Pencatat 1.
Sumber sinar
Sumber sinar yang lazim dipakai adalah lampu katoda berongga. Lampu ini terdiri atas tabung kaca tertutup yang mengandung suatu katoda dan anoda. Katoda sendiri berbentuk silinder berongga yang terbuat dari logam atau dilapisi dengan logam tertentu. Tabung logam ini diisi dengan gas mulia (neon atau argon) dengan tekanan rendah. Neon biasanya lebih disukai karena memberikan intensitas pancaran lampu yang lebih rendah.
2.
Tempat Sampel
Dalam analisis dengan spektrofotometri serapan atom, sampel yang akan dianalisis harus diuraikan menjadi atom-atom netral yang masih dalam keadaan asas. Ada berbagai macam alat yang dapat digunakan untuk mengubah suatu sampel menjadi uap atom-atom yaitu dengan : a.
Nyala (flame)
Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa padatan atau cairan menjadi bentuk uap atomnya, dan juga berfungsi untuk atomisasi. Suhu yang dapat dicapai oleh nyala tergantung pada gas-gas yang digunakan, misalnya untuk gas batubaraudara, suhunya kira-kira sebesar 1800OC; gas alam-udara 1700OC; gas asetilen-udara 2200OC dan gas asetilen-dinitrogen oksida (N2O) sebesar 3000OC (Rohman, 2007).
3.
Monokromator
Monokromator memisahkan, mengisolasi dan mengontrol intensitas dari radiasi energi yang mencapai detektor. Pada hakekatnya mungkin saja dapat dianggap sebagai suatu saringan yang dapat disesuaikan dengan suatu daerah yang spesifik, yang mana spectrum transmisi yang tidak sesuai akan ditolak. Idealnya
monokromator harus mampu memisahkan garis resonansi. Karena ada beberapa unsur yang mudah dan ada beberapa unsur yang sulit (Haswell, 1991).
4.
Detektor
Detektor pada spektrofotometer serapan atom berfungsi mengubah intensitas radiasi yang datang menjadi arus listrik. Pada spektrofotometer serapan atom yang umum dipakai sebagai detektor dalah tabung penggandaan foton (PMT = Photo Multi Tube Detector) (Mulja, 1995).
5.
Sistem Pencatat (Sistem Read-Out)
Sistem read-out yang digunakan pada instrumental spektrofotometer serapan atom adalah untuk mengubah sinyal yang diterima menjadi sinyal digital, yaitu dalam satuan absorbansi. Dengan pengubahan dalam bentuk digital beratri read-out mencegah atau mengulangi kesalahn dalam pembacaan skala secara paralaks, kesalahan interplasi di antara pembagian skala dan sebagainya serta menyeragamkan tampilan datanya (yaitu dalam satuan absorbansi). Sistem read-out) untuk instrument SSA sekarang ini dilengkapi dengan satuan mikroprosesor (komputer) sehingga memungkinkan pembacaan langsung konsentrasi analit di dalam sampel yang di analisa (Haswell, 1991).
2.8.2.Nyala Pembakar Untuk spektroskopi nyala suatu persyaratan adalah bahwa nyala yang dipakai hendaknya menghasilkan temperatur lebih dari 2000 K.
Sejauh susunan nyala
itu dipentingkan, dapatlah dicatat bahwa suatu
campuran asetilena-udara sesuai untuk penetapan sekitar tiga puluh logam, tetapi suatu nyala propilena-udara haruslah dipilih untuk logam yang mudah untuk diubah menjadi keadaan uap atom. Untuk logam seperti Alumunium dan titanium yang membentuk oksida tahan api, temperatur nyala asetilena-nitrogen oksida yang lebih tinggi itu mutlak perlu dan nyala kepekaan bertambah bila nyala kaya akan asetilena. (Vogel,1994)
Tabel 2.2.Temperatur nyala dengan berbagai bahan bakar Gas pembakar
Temperatur (T/K) Udara
Dinitrogen Oksida
Asetilena
2400
3200
Hidrogen
2300
2900
Propana
2200
3000
Gas Kota
2100
-
2.8.3. Keuntungan Penggunaan Metode SSA Analisis dilakukan dengan metode spektrofotometer serapan atom(SSA) dengan pertimbangan bahwa:
1. Metode analisis (SSA) dapat menentukan hampir keseluruhan unsur logam.
2. Metode analisis (SSA) dapat menentukan logam dalam skala kualitatif karena lampunya 1 (satu) untuk setiap 1 logam.
3. Analisis unsure logam langsung dapat ditentukan walau sampel dalam bentuk campuran.
4. Analisis unsur logam dengan SSA didapat hasil kuantitatif.
5. Analisis dapat diulangi beberapa kali, dan akan selalu di peroleh hasil yang sama. (Alfian,2004).
