BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

     

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

   

2.1   Pencemaran Udara  

Menurut Peraturan Pemerintah No. 41 Tahun 1999, pencemaran udara

 

adalah masuknya atau dimasukkannya zat, energi, dan/ atau komponen lain ke dalam udara ambien oleh kegiatan manusia, sehingga mutu udara ambien turun  

sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan udara ambien tidak dapat  

memenuhi fungsinya. Dalam upaya pengendalian pencemaran udara dibuatlah  

ketentuan-ketentuan yang berhubungan dengan hal tersebut seperti, ketentuan umum untuk baku mutu udara ambien dan ketetuan baku mutu emisi. Selain itu, pemerintah mengeluarkan ketentuan untuk menguji parameter yang dapat digunakan dalam menentukan kedua baku mutu udara tersebut. Pemeriksaan dilakukan untuk contoh udara di suatu wilayah seperti terminal bus, apabila hasil pemeriksaan melebihi standar nilai yang dikeluarkan pemerintah untuk baku mutu udara ambien artinya sudah terjadi pencemaran udara di terminal tersebut. Pencemaran terjadi di terminal karena terdapat sumber pencemaran udara, yaitu berbagai jenis kendaraan bermotor dimana pada mesin kendaraan tersebut terjadi perubahan bahan bakar bensin. Ada berbagai gas yang dikeluarkan oleh knalpot kendaraan bermotor antara lain: gas CO2, NO2 dan NO yang lebih dikenal dengan NOx, SO2, CO (jika pembakaran tidak sempurna). Kendaraan bermotor merupakan alat transportasi, sehingga selalu berpindah dari suatu tempat ke tempat lainnya dan selama di perjalanan mengeluarkan hasil pembakarannya. Oleh karena itu, kendaraan bermotor disebut sebagai sumber pencemar yang bergerak (Achmad, 2004). 2.2

Emisi Kendaraan Menurut Peraturan Pemerintah No. 41 Tahun 1999, emisi adalah zat, energi

dan/atau komponen lain yang dihasilkan dari suatu kegiatan yang masuk dan/ atau Kandungan Logam Berat Timbal pada Rumput di Kawasan Padat dan Jarang Dilalui Kendaraan

5

 

 

6    

 

dimasukkannya ke dalam udara ambien yang mempunyai dan/ atau tidak mempunyai potensi sebagai unsur pencemar.  

Salah satu bahan pencemar yang diemisikan oleh kendaraan bermotor

  adalah logam berat timbal yang sesungguhnya merupakan bahan aditif untuk    

memperbaiki mutu bakar. Bahan aditif dalam bensin dimaksudkan sebagai anti letup (anti-knocking), pencegah korosi, anti oksidan, deaktivator logam, anti pengembunan dan zat pewarna. Pada saat pembakaran berlangsung bahan-bahan  

aditif tersebut diemisikan oleh kendaraan bermotor ke udara bersama sisa-sisa   pembakaran lainnya (Krupa, 1997).  

2.3

Logam Berat Logam berat sebenarnya telah dipergunakan secara luas, terutama dalam

pustaka ilmiah sebagai suatu istilah yang menggambarkan bentuk dari logam tertentu. Karakteristik dari kelompok logam berat adalah sebagai berikut: a. Memiliki spesifikasi graviti yang sangat besar (lebih dari 4) b. Mempunyai nomor atom 22 – 34 dan 40 – 50 serta unsur-unsur lantanida dan aktinida c. Mempunyai respon biokimia khas (spesifik) pada organisme hidup. Berbeda dengan logam biasa, logam berat biasanya menimbulkan efek-efek khusus pada makhluk hidup. Dapat dikatakan bahwa semua logam berat merupakan bahan racun yang akan meracuni tubuh makhluk hidup. Sebagai contoh adalah logam merkuri (Hg), kadmium (Cd), timbal (Pb), dan khrom (Cr). Namun demikian, meski semua logam berat dapat mengakibatkan keracunan atas makhluk hidup, sebagian dari logam-logam berat tersebut tetap dibutuhkan oleh makhluk hidup walaupun dalam jumlah yang sangat kecil. Tetapi bila kebutuhan dalam jumlah yang 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 esensial tubuh. Apabila logam-logam esensial ini masuk ke dalam tubuh dengan jumlah berlebihan, maka akan berubah Kandungan Logam Berat Timbal pada Rumput di Kawasan Padat dan Jarang Dilalui Kendaraan

 

 

7    

 

fungsi menjadi zat beracun bagi tubuh. Contoh dari logam-logam berat esensial ini adalah tembaga (Cu), seng (Zn), dan nikel (Ni) (Achmad, 2004).  

2.4   Timbal (Pb)  

2.4.1 Penyebaran, Sifat dan Penggunaan Timbal (Pb) atau dalam keseharian lebih dikenal dengan nama timah hitam,

 

dalam   bahasa ilmiah dinamakan plumbum atau dalam bahasa Inggris disebut Lead. Logam ini termasuk ke dalam kelompok logam-logam golongan IV-A pada  

tabel periodik unsur kimia. Mempunyai nomor atom 82 dengan bobot atom 207,2.  

Logam timbal memiliki sifat-sifat khusus seperti berikut: a. Merupakan logam yang lunak, sehingga dapat dipotong menggunakan pisau atau dengan tangan dan dapat dibentuk dengan mudah b. Merupakan logam yang tahan terhadap korosi atau karat, sehingga logam timbal sering digunakan sebagai bahan coating c. Mempunyai titik lebur rendah, yaitu 327,5oC d. Mempunyai kerapatan yang lebih besar dibandingkan dengan logamlogam biasa, kecuali emas dan merkuri e. Merupakan penghantar listrik yang tidak baik. Penyebaran logam timbal di bumi sangat sedikit. Jumlah timbal yang terdapat di seluruh lapisan bumi hanyalah 0,0002% dari jumlah seluruh kerak bumi. Jumlah ini sangat sedikit jika dibandingkan dengan jumlah kandungan logam berat lainnya yang ada di bumi. Melalui proses-proses geologi, timbal terkonsentrasi dalam deposit seperti bijih logam, persenyawaan bijih logam timbal ditemukan dalam bentuk gelena (PbS), anglesit (PbSO4) dan dalam bentuk minium (Pb3O4). Sehingga dapat dikatakan bahwa timbal tidak pernah ditemukan dalam bentuk logam murninya. Bijih-bijih logam timbal ini bergabung dengan logam-logam lain seperti perak (Ag), seng (Zn), arsen (As), logam stibi (Sb) dan bismut (Bi).

Kandungan Logam Berat Timbal pada Rumput di Kawasan Padat dan Jarang Dilalui Kendaraan

 

 

8    

 

Bentuk-bentuk dari persenyawaan yang dibentuk oleh timbal dengan unsur kimia lainnya, serta fungsi dari bentuk persenyawaan tersebut dapat dilihat pada  

tabel berikut: Tabel 2.1 Bentuk Persenyawaan Timbal (Pb) dan Kegunaannya

 

Bentuk Persenyawaan Pb + Sb Pb + As + Sn + Bi

Kegunaan Kabel telepon Kabel listrik Senyawa azida untuk bahan Pb + N peledak Pb + Cr + Mo + Cl Untuk pewarnaan pada cat Pengkilapan keramik dan Pb – asetat bahan anti api Pembangkit listrik tenaga Pb + Te panas Aditif untuk bahan bakar Tetrametil-Pb + Tetraetil-Pb kendaraan bermotor

         

(Sumber: Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat, 2008)

2.4.2 Timbal (Pb) di Udara Emisi Pb dalam atmosfir bumi dapat berbentuk gas dan partikulat. Emisi Pb yang masuk dalam bentuk gas, terutama sekali berasal dari buangan gas kendaraan bermotor. Emisi tersebut merupakan hasil samping dari pembakaran yang terjadi dalam mesin-mesin kendaraan dan berasal dari senyawa tetrametil-Pb dan tetraetil-Pb yang selalu ditambahkan dalam bahan bakar kendaraan bermotor dan berfungsi sebagai anti ketuk (anti-knocking) pada mesin-mesin kendaraan. Bahan aditif yang dimasukan ke dalam bahan bakar kendaraan bermotor umumnya terdiri dari 62% tetraetil-Pb, 18% etilendikhlorida (C2H4Cl2), 18% etilenbromida (C2H4Br2) dan sekitar 2% campuran tambahan dari bahan-bahan yang lain. Jumlah senyawa Pb yang jauh lebih besar dibandingkan dengan senyawa-senyawa lain dan tidak terbakar sempurna dalam mesin menyebabkan jumlah Pb yang dibuang ke udara melalui asap buangan kendaraan menjadi sangat tinggi. Berdasarkan pada analisis yang pernah dilakukan, dapat diketahui kandungan bermacam-macam senyawa Pb yang ada dalam asap kendaraan bermotor. Kandungan Logam Berat Timbal pada Rumput di Kawasan Padat dan Jarang Dilalui Kendaraan

 

 

9     Tabel 2.2 Kandungan Senyawa Pb dalam Gas Buangan Kendaraan Bermotor

   

Jenis Senyawa

 

PbBrCl PbBrCl.2PbO PbCl2 Pb(OH)Cl PbBr2 PbCl2.2PbO Pb(OH)Br PbOx PbCO3 PbBr2.2PbO PbCO3.2PbO

         

Kandungan Senyawa Pb (%) 0 Jam 18 Jam 32,0 12,0 31,4 1,6 10,7 8,3 7,7 7,2 5,5 0,5 5,2 5,6 2,2 0,1 2,2 21,2 1,2 13,8 1,1 0,1 1,0 29,6

(Sumber: Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat, 2008)

Pada tabel 2.2 dapat dilihat bahwa kandungan PbBrCl dan PbBrCl.2PbO merupakan kandungan senyawa Pb utama. Kedua senyawa tersebut telah dihasilkan pada saat pembakaran pada mesin kendaraan dimulai, yaitu saat t = 0 jam. Selanjutnya jumlah dari kedua senyawa tersebut akan berkurang setelah waktu pembakaran berjalan lama t = 18 jam, di mana jumlah buangan kedua senyawa tersebut menjadi berkurang jauh (50% untuk PbBrCl) dan menjadi sangat sedikit untuk PbBrCl.2PbO. Sedangkan kandungan oksida-oksida Pb (PbOx) dan PbCO3.2PbO mengalami peningkatan yang sangat tinggi dan menggantikan posisi dua kandungan buangan pertama, setelah masa pembakaran berjalan sampai t = 18 jam. Senyawa tetrametil-Pb dan tetraetil-Pb dapat diserap oleh kulit. Hal ini disebabkan kedua senyawa tersebut dapat larut dalam minyak dan lemak. Sedangkan dalam lapisan udara tetraetil-Pb terurai dengan cepat karena adanya sinar matahari. Tetraetil-Pb akan terurai membentuk trietil-Pb, dietil-Pb dan monoetil-Pb. Semua senyawa uraian dari tetraetil-Pb tersebut memiliki bau yang spesifik seperti bau bawang putih, sulit larut dalam minyak akan tetapi semua senyawa turunan ini dapat larut dengan baik dalam air. Senyawa-senyawa Pb dalam keadaan kering dapat terdispersi di dalam udara, sehingga kemudian Kandungan Logam Berat Timbal pada Rumput di Kawasan Padat dan Jarang Dilalui Kendaraan

 

 

10    

 

terhirup pada saat bernafas, dan sebagian akan menumpuk di kulit dan/ atau terserap oleh daun tumbuhan.  

Sumber-sumber lain yang menyebabkan Pb dapat masuk ke udara

  bermacam-macam. Di antara sumber alternatif ini yang tergolong besar adalah    

pembakaran batubara, asap dari pabrik-pabrik yang mengolah senyawa alkil-Pb, Pb-oksida, peleburan bijih Pb dan transfer bahan bakar kendaraan bermotor, karena senyawa alkil-Pb yang terdapat dalam bahan bakar tersebut dengan sangat  

mudah menguap.   Adapun bahan bakar yang menggunakan timbal sebagai bahan tambahannya  

adalah premuin dan pertamax. Angka oktan untuk premium dan pertamax masingmasing adalah 88 dan 95, (angka oktan adalah angka yang menyatakan tingkat kualitas bahan bakar mesin bensin dimana semakin tinggi angka oktan maka semakin baik bagi kerja mesin). Sedangkan untuk kandungan timbal premium dan pertamax masing-masing adalah 0,013 gr/lt dan 0,001 gr/lt (kandungan timbal adalah angka yang menyatakan besarnya kandungan timbal dalam bensin dimana semakin tinggi kandungan timbal maka semakin berbahaya bagi lingkungan) (SPBU 54.651.71, 2012). 2.4.3 Toksisitas Logam Berat Timbal (Pb) Keracunan yang ditimbulkan oleh perseyawaan logam Pb dapat terjadi karena masuknya persenyawaan logam tersebut ke dalam tubuh. Proses masuknya Pb ke dalam tubuh dapat melalui beberapa jalur, yaitu melalui makanan dan minuman, udara dan perembesan atau penetrasi pada selaput atau lapisan kulit. Bentuk-bentuk kimia dari senyawa-senyawa Pb merupakan faktor penting yang mempengaruhi tingkah laku Pb dalam tubuh manusia. Senyawa-senyawa Pb organik relatif lebih mudah untuk diserap tubuh melalui selaput lendir atau melalui lapisan kulit, bila dibandingkan dengan senyawa-senyawa Pb anorganik. Namun hal itu bukan berarti semua senyawa Pb dapat diserap oleh tubuh, melainkan hanya sekitar 5-10% dari jumlah Pb yang masuk melalui makanan dan atau sebesar 30% dari jumlah Pb yang terhirup yang akan diserap oleh tubuh. Dari jumlah yang dapat terserap itu, hanya 15% yang akan mengendap pada jaringan Kandungan Logam Berat Timbal pada Rumput di Kawasan Padat dan Jarang Dilalui Kendaraan

 

 

11    

 

tubuh, dan sisanya akan turut terbuang bersama bahan sisa metabolisme seperti urine dan feces.  

Sebagian besar dari Pb yang terhirup pada saat bernapas akan masuk ke

  pembuluh darah dan paru-paru. Tingkat penyerapan itu sangat dipengaruhi dalam    

oleh ukuran partikel dari senyawa Pb yang ada dan volume udara yang mampu dihirup pada saat peristiwa bernapas berlangsung. Makin kecil ukuran partikel debu serta makin besarnya volume udara yang mampu terhirup, maka akan  

semakin besar pula konsentrasi Pb yang diserap oleh tubuh. Logam Pb yang   masuk ke paru-paru melalui peristiwa pernapasan akan terserap dan berikatan  

dengan darah paru-paru untuk kemudian diedarkan ke seluruh jaringan dan organ tubuh. Lebih dari 90% logam Pb yang terserap oleh darah berikatan dengan sel-sel darah merah (eritrosit). Senyawa Pb yang masuk ke dalam tubuh melalui makanan dan minuman akan ikut terlibat dalam proses metabolisme tubuh. Namun demikian jumlah Pb yang masuk bersama makanan dan/atau minuman ini masih mungkin ditolerir oleh lambung disebabkan asam lambung (HCl) mempunyai kemampuan untuk melarutkan logam Pb, sehingga pada kenyataannya Pb lebih banyak dikeluarkan oleh feces. Pada jaringan dan atau organ tubuh, logam Pb akan terakumulasi pada tulang, karena logam ini dalam bentuk ion Pb2+ mampu menggantikan keberadaan ion Ca2+ (kalsium) yang terdapat dalam jaringan tulang. Di samping itu, pada wanita hamil logam Pb dapat melewati plasenta kemudian ikut masuk dalam sistem peredaran darah janin dan selanjutnya setelah bayi lahir, Pb akan dikeluarkan bersama air susu. Senyawa Pb organik umumnya masuk ke dalam tubuh melalui jalur pernapasan dan/ atau penetrasi melewati kulit. Penyerapan lewat kulit ini dapat terjadi disebabkan karena senyawa ini dapat larut dalam minyak dan lemak. Senyawa seperti tetraetil-Pb dapat menyebabkan keracunan akut pada sistem saraf pusat, meskipun proses keracunan tersebut terjadi dalam waktu yang cukup lama dan dengan kecepatan penyerapan yang kecil.

Kandungan Logam Berat Timbal pada Rumput di Kawasan Padat dan Jarang Dilalui Kendaraan

 

 

12    

 

Pada pengamatan yang dilakukan terhadap para pekerja yang bekerja menangani senyawa Pb, tidak ditemukan keracunan kronis yang berat. Gejala  

keracunan kronis ringan yang ditemukan berupa insomnia dan beberapa macam   gangguan tidur lainnya. Sedangkan gejala pada kasus keracunan akut ringan    

adalah menurunnya tekanan darah dan berat badan. Keracunan akut yang cukup berat dapat mengakibatkan koma dan bahkan kematian. Meskipun jumlah Pb yang diserap oleh tubuh hanya sedikit, logam ini  

ternyata menjadi sangat berbahaya karena dapat memberikan efek racun terhadap   banyak fungsi organ yang terdapat dalam tubuh (Palar, 2008).  

2.5

Rumput Semua jenis rumput termasuk dalam famili tumbuhan yang disebut

Graminae. Dalam famili ini terdapat 600 genus yang terdiri dari + 7500 spesies atau jenis. Dimana setiap spesies ini memiliki varietas-varietas yang cukup beragam (Mbaskara73, 2009). Batang rumput yang mendukung daun-daun dan bulir disebut tangkai. Bentuknya seperti silinder, umumnya kosong kecuali pada buku-buku yang terdiri dari jarigan padat. Bagian tangkai yang kosong antara dua buku disebut ruas. Pada beberapa rumput ruas bagian bawah ada yang membengkak atau menyerupai umbi. Buku-buku merupakan tempat-tempat perletakan daun-daun yang tersusun dalam dua baris berseling pada sisi-sisi batang yang berlawanan. Bagian atas daun yang melebar disebut helai daun dan bagian bawah daun yang membungkus batang disebut pelepah daun dan kadang-kadang melebar pada bagian pangkalnya menjadi semacam dataran, atau pada kedua sisinya membentuk benjolan-benjolan semacam telinga, disebut telinga daun. Pada tempat bertemunya helai daun dengan pelepah daun umumnya terdapat suatu bagian tipis disebut lidah daun. Akar-akar yang halus seperti serabut akan tumbuh dan keluar dari buku terbawah atau buku-buku lainnya pada batang. Pada beberapa rumput tertentu yang berumur panjang, misalnya Chloris gayana dan Axonopus compressus, akarKandungan Logam Berat Timbal pada Rumput di Kawasan Padat dan Jarang Dilalui Kendaraan

 

 

13    

 

akarnya tumbuh pada setiap buku dari batang yang tumbuh merayap di atas tanah disebut stolon. Pada beberapa rumput lain akar-akar tumbuh pada buku-buku dari  

batang-batang yang tumbuh merayap di dalam tanah disebut rhizoma, misalnya   Pennisetum purpureum.          

(Sumber: http://indonesia.tropicalforages.info)

Gambar 2.1 Rumput

Secara umum, berdasarkan daerah sebaran dan daya adaptasinya terhadap suhu lingkungan, ada dua kelompok besar yaitu rumput daerah panas, dan rumput daerah dingin. Rumput daerah panas tumbuh paling baik di daerah yang suhunya antara 27oC sampai 35oC, sedangkan rumput daerah dingin lebih baik pertumbuhannya pada suhu antara 15oC sampai 24oC. Rumput daerah panas yang popular antara lain Bermuda grass (Cynodon L.C. Rich), Zoysia grass (Zoysia Willd) dan Carpet grass (Axonopus Beauv). Zoysia grass memiliki lima spesies, tiga diantaranya banyak digunakan untuk landscape, termasuk lapangan golf. Spesies yang terkenal adalah rumput jepang (Zoysia japonica) dan rumput manila (Zoysia matrella). Spesies-spesies Zoysia dibedakan terutama berdasarkan kecepatan pertumbuhan, tekstur dan toleransinya terhadap suhu rendah. Rumput jepang bertekstur sedang, tumbuh lambat, dan toleran terhadap suhu rendah. Varietasnya yang paling banyak ditanam adalah Meyer. Varietas Emerald yang merupakan hasil perkawinan antara Zoysia japonica dengan Zoysia tenuifolia yang sangat rapat, berwarna hijau tua dan membentuk hamparan yang indah. Kandungan Logam Berat Timbal pada Rumput di Kawasan Padat dan Jarang Dilalui Kendaraan

 

 

14    

 

Carpet grass meliputi sekitar 70 spesies, namun hanya dua yang banyak digunakan yaitu Axonopus compressus dan Axonopus affinis. Rumput ini  

bertekstur kasar, tumbuh rendah, berwarna hijau muda, dan beradaptasi dengan   tropis (Mbaskara73, 2009). iklim    

2.6

Adaptasi Tanaman Terhadap Udara Pencemar   Sebagian besar bahan-bahan pencemar udara mempengaruhi tanaman

melalui daun. Mekanisme tanaman untuk bertahan dari zat pencemar udara  

adalah melalui pergerakan membuka dan menutup stomata serta proses  

detoksifikasi (Mansfield, 1976). Partikel yang menempel pada permukaan daun berasal dari tiga proses yaitu: sedimentasi akibat gaya gravitasi, tumbukan akibat turbulensi angin dan pengendapan yang berhubungan dengan hujan. Hal ini dikarenakan hujan juga dapat menurunkan kadar partikel Pb yang melayanglayang di udara (Flanagan, 1980). Masuknya partikel Pb ke dalam jaringan daun karena ukuran stomata daun yang cukup besar dan ukuran partikel Pb yang lebih kecil dari pada ukuran stomata. Celah stomata mempunyai panjang sekitar 10 μm dan lebar antara 2 – 7 μm. Karena ukuran Pb yang demikian kecil, yaitu kurang dari 4 μm dengan ukuran rata-rata 0,2 μm maka partikel akan masuk ke dalam daun lewat celah stomata serta menetap dalam jaringan daun dan menumpuk di antara celah sel jaringan pagar/ polisade dan atau jaringan bunga karang/ spongi tissue (Smith, 1981).

(Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/Daun)

Gambar 2.2 Penampang Melintang Daun Kandungan Logam Berat Timbal pada Rumput di Kawasan Padat dan Jarang Dilalui Kendaraan

 

 

15    

 

Hal tersebut menyebabkan akumulasi Pb di dalam jaringan daun akan lebih besar daripada bagian lainnya.  

Tiap pohon mempunyai respon yang berbeda terhadap pencemar-

  pencemar udara yang berbentuk gas atau partikel. Perbedaan tersebut tergantung    

jenis pohon dan susunan genetiknya. Faktor lain yang ikut berperan adalah tingkat pertumbuhan pohon, jarak terhadap sumber pencemar, konsentrasi bahan pencemar, dan lama terpapar (Tosari, 2012). Beberapa penelitian menunjukkan  

bahwa pencemaran udara mengakibatkan menurunnya pertumbuhan dan produksi   tanaman serta diikuti dengan gejala yang tampak (visible symptoms). Kerusakan  

tanaman karena pencemaran udara berawal dari tingkat biokimia (gangguan proses fotosintesis, respirasi, serta biosintesis protein dan lemak), selanjutnya tingkat ultrastruktural (disorganisasi sel membran), kemudian tingkat sel (dinding sel, mesofil, pecahnya inti sel) dan diakhiri dengan terlihatnya gejala pada jaringan daun seperti klorosis dan nekrosis (Treshow, 1989). Mekanisme pencemaran logam secara biokimia pada tumbuhan terbagi ke dalam enam proses yaitu: logam mengganggu fungsi enzim, logam sebagai anti metabolit, logam membentuk lapisan endapan yang stabil (kelat) dengan metabolit esensial, logam sebagai katalis dekomposisi pada metabolit esensial, logam mengubah permeabilitas membran sel, logam menggantikan struktur dan elektrokimia unsur yang paling penting dalam sel. Kadar Pb normal dalam tumbuhan berkisar antara 2-3 ppm. Vegetasi di sekitar jalan raya dapat menyerap Pb sampai 50 ppm dimana Pb yang diserap diakumulasikan dalam dinding sel (Smith, 1981). 2.7

Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) Spektrofotometer serapan atom (SSA) adalah salah satu alat ukur yang dapat

digunakan untuk menentukan unsur-unsur di dalam suatu bahan dengan kepekaan, ketelitian dan selektivitas yang sangat tinggi. Pada perkembangan terakhir cara analisis spektrofotometer serapan atom selain atomisasi dengan nyala (AAFS = atomic absorption flame spectrophotometry), dapat juga dilakukan atomisasi Kandungan Logam Berat Timbal pada Rumput di Kawasan Padat dan Jarang Dilalui Kendaraan

 

 

16    

 

tanpa nyala (flameless atomization), yang menggunakan energi listrik pada batang karbon (CRA = carbon rod atomizer) atau bahkan hanya dengan penguapan.  

Cara analisis spektrofotometer serapan atom baik atomisasi dengan nyala

  menggunakan berbagai bahan bakar maupun atomisasi tanpa nyala keduanya yang    

dapat menentukan secara kualitatif dan kuantitatif hampir semua unsur logam dengan kepekaan mulai dari beberapa ppm sampai ppb, kecuali beberapa unsur berat seperti uranium dan zirkonium yang baru ditentukan pada konsentrasi relatif  

tinggi di atas 100 ppm.    

2.7.1 Hukum Dasar Spektrofotometri Absorbsi Hukum dasar yang digunakan untuk mempelajari serapan atau absorbsi secara kuantitatif adalah : jika suatu berkas sinar dengan intensitas Io melewati suatu medium yang homogen, maka sebagian dari sinar tersebut akan diserap (Ia), sebagian dipantulkan (Ir) dan sisanya diteruskan atau ditransmisikan (It). Tetapi pada praktiknya, sinar yang dipantulkan (Ir) sekitar 4%, dan ini biasanya terhapus dengan penggunaan suatu kontrol, misalnya dengan penggunaan sel pembanding, sehingga : Io = Ia + It..................(2.1) Hukum Lambert Beer yang dijadikan dasar dalam analisis spektrofotometri dapat dituliskan sebagai berikut : log

= Kbc...............(2.2)

Log (Io/It) disebut absorbansi dan biasanya diberi lambang A, lambang b sebagai panjang jalan yang dilewati atau medium penyerap dengan satuan cm. Untuk konsentrasi zat pelarut yang menyerap seringkali digunakan dua satuan yang berbeda, yaitu gram/L atau mol/L. Hal ini berkaitan dengan nilai tetapan (yaitu K) yang bergantung pada sistem konsentrasi mana yang akan digunakan. Jika satuan konsentrasi dalam gram/L, tetapan K disebut abroptivitas yang dilambangkan a, sedangkan jika konsentrasi dalam mol/L maka tetapan K disebut absorptivitas molar dengan lambang ε. A = abc gram/L atau A = εbc mol/L...........(2.3) Kandungan Logam Berat Timbal pada Rumput di Kawasan Padat dan Jarang Dilalui Kendaraan

 

 

17    

 

Transmitan, T = It/Io adalah fraksi intensitas radiasi yang diteruskan oleh zat penyerap sedangkan persen transmitans (%T) adalah It/Io x 100  

Jika, A = log (Io/It) dan T = It/Io......................... (2.4)

 

maka :

 

A = log (1/T)................... .......................... (2.5)

 

Dari hukum Lambert-Beer, terlihat bahwa absorbansi berbanding lurus  

dengan konsentrasi, sedangkan transmitan tidak.   Jika suatu sistem mengikuti Hukum Lambert-Beer, grafik antara absorbansi  

terhadap konsentrasi akan menghasilkan garis lurus, sehingga grafik tersebut dapat disebut sebagai kurva kalibrasi. Dengan kurva kalibrasi, konsentrasi larutan contoh dapat dengan mudah diketahui atau dihitung yaitu dari pembacaan absorbansi contoh. Ketelitian pembacaan yang baik umumnya terbaca pada skala transmitans 20% - 85% atau pada skala absorbansi 0,1 - 0,8. Hukum Lambert-Beer berlaku hanya jika radiasi elektromagnetik yang dilewatkan pada medium homogen adalah radiasi monokromatis (radiasi yang mempunyai panjang gelombang tunggal) dengan mekanisme interaksi hanya absorbansi radiasi saja. Penyimpangan dari hukum Lambert-Beer sering terjadi jika zat terlarut berwarna mengalami ionisasi, disosiasi atau asosiasi dalam larutan, karena sifat dasarnya dapat berubah-ubah dengan berubahnya konsentrasi. Selain itu penyimpangan hukum Lambert-Beer dapat disebabkan oleh temperatur dan karakteristik instrumen yang digunakan dalam pengukuran nilai absorbansi, misalnya kelelahan detektor, tidak stabilnya sumber radiasi atau adanya debu yang dapat mengganggu kerja sistem optiknya (Djenar et.al, 2001). 2.7.2 Prinsip Analisis Serapan Atom Spektofotometri serapan atom adalah suatu metode analisis yang didasarkan pada proses penyerapan energi radiasi oleh atom-atom yang berada pada tingkat energi dasar (ground state). Penyerapan energi radiasi tersebut

Kandungan Logam Berat Timbal pada Rumput di Kawasan Padat dan Jarang Dilalui Kendaraan

 

 

18    

 

menyebabkan tereksitasinya elektron dalam kulit atom ke tingkat energi yang lebih tinggi (excited state).  

Pengurangan intensitas radiasi yang diberikan sebanding dengan jumlah

  pada tingkat energi dasar yang menyerap energi radiasi tersebut. Dengan atom    

mengukur intensitas radiasi yang diteruskan (transmitansi) atau mengukur intensitas radiasi yang diserap (absorbansi), maka konsentrasi unsur di dalam larutan contoh dapat ditentukan.  

Pada spektrofotometer serapan atom lampu katoda rongga (hollow cathode

  digunakan sebagai sumber radiasi resonansi yang diberikan. Lampu ini lamp)  

sesuai dengan unsur yang akan dianalisis. Radiasi resonansi tersebut mempunyai panjang gelombang atau frekuensi yang khas untuk setiap unsur atau atom. 2.7.3 Atomisasi Pada spektrofotometri nyala serapan atom (AAFS = atomic abrorption flame spectrophotometry), contoh disediakan dalam bentuk larutan (cairan) dan atomisasi dilakukan dengan memasukan larutan contoh ke dalam nyala gas bakar. Syarat-syarat gas yang digunakan dalam AAFS adalah sebagai berikut : 1. Campuran gas memberikan suhu nyala yang sesuai untuk atomisasi unsur yang akan dianalisis sehingga diperoleh efisiensi atomisasi yang tinggi 2. Tidak berbahaya, disarankan untuk tidak menggunakan oksigen murni karena mudah terjadi ledakan 3. Gas cukup murni dan bersih, ketidakmurnian gas dan atau adanya debu dapat menyebabkan gangguan spektrum dan nyala tidak stabil. Atomisasi dengan tanpa nyala disebut juga dengan atomisasi dengan furnace, yaitu melakukan atomisasi dengan menggunakan energi listrik pada batang karbon (CRA = Carbon Rod Atomizer) atau pada tabung karbon (CTA = Carbon Tube Atomizer). CRA biasanya digunakan untuk contoh-contoh yang berbentuk cairan, sedang CTA biasanya digunakan untuk contoh-contoh yang berbentuk padatan. Contoh diletakan dalam CTA/CRA dan dialiri dengan arus listrik, sehingga batang atau karbon tersebut menjadi panas dan pada akhirnya contoh akan Kandungan Logam Berat Timbal pada Rumput di Kawasan Padat dan Jarang Dilalui Kendaraan

 

 

19    

 

teratomisasi. Temperatur batang atau tabung karbon dapat diatur dengan mengubah arus listrik yang dilewatkan, sehingga kondisi temperatur optimum  

untuk setiap jenis contoh dan unsur yang ditentukan dapat dicapai dengan mudah.      

2.7.4 Instrumentasi Bagian-bagian yang penting dari spektrofotometer serapan atom adalah sumber radiasi resonansi, atomizer, monokromator dan detektor.    

 

(Sumber : gusnil45mind.wordpress.com)

Gambar 2.3 Komponen dalam Instrumen AAS

(Sumber : http://toolboxes.flexiblelearning.net.au)

Gambar 2.4 Komponen dalam Instrumen AAS Graphite Furnace

a. Sumber radiasi resonansi Sebagai sumber radiasi resonansi digunakan lampu katoda rongga (hollow cathode lamp) yang dapat mengeluarkan radiasi resonansi dari unsur yang dianalisis. Pada umumnya elektroda terdiri dari wolfram atau tungsten (bermuatan positif) dan katoda rongga bermuatan negatif yang mana kedua elektroda tersebut berada di dalam sebuah tabung gelas yang diisi gas neon (Ne) atau gas argon (Ar) dengan tekanan 1-5 torr dan dapat menghasilkan proses ionisasi. Katoda terbuat Kandungan Logam Berat Timbal pada Rumput di Kawasan Padat dan Jarang Dilalui Kendaraan

 

 

20    

 

dari logam atau dilapisi logam dari unsur murni atau campuran unsur murni dari unsur yang akan dianalisis. Prinsip kerja lampu katoda rongga adalah sebagai  

berikut :    bila terdapat perbedaan potensial antara kedua elektroda tersebut maka

akan terjadi ionisasi gas pengisi

 

 ion-ion gas yang bermuatan positif ini menembaki atom-atom yang

 

terdapat dalam katoda yang menyebabkan tereksitasinya atom-atom  

tersebut ke tingkat energi yang lebih tinggi

   keadaan atom-atom yang tereksitasi tersebut tidak stabil, sehingga akan  

kembali ke tingkat energi dasar dengan melepaskan energi eksitasinya dalam bentuk radiasi pada panjang gelombang tertentu  radiasi ini dilewatkan pada populasi atom yang berada di dalam nyala, CRA/CTA atau di dalam sel absorpsinya. Di depan lampu katoda rongga terdapat komponen chopper atau balingbaling yang berfungsi untuk mengatur frekuensi radiasi resonansi yang dipancarkan dari lampu katoda rongga sehingga energi radiasi ini oleh fotomultiplier diubah menjadi energi listrik. b. Unit atomisasi (atomizer) Pada spektrofotometer nyala serapan atom, atomizer terdiri dari: nebulizer (sistem pengabut) dan burner (sistem pembakar), sehingga sistem atomizer biasa disebut dengan sistem pengabut-pembakar (burner nebulizer system).  Nebulizer, sistem ini berguna untuk mengubah larutan menjadi butir-butir kabut (15-20 µm), dengan cara menarik larutan melalui kapiler dengan pengisapan pancaran gas bahan bakar dan gas oksidan, disemprotkan ke dalam ruang pengabut. Partikel-pertikel kabut yang halus kemudian bersama-sama aliran gas bahan bakar masuk ke dalam nyala, sedangkan titik-titik kabut yang besar dialirkan melalui saluran pembuangan.  Burner, merupakan suatu sistem tempat terjadinya atomisasi, yaitu pengubahan kabut atau uap dalam unsur yang akan dianalisis menjadi atom-atom normal di dalam nyala.

Kandungan Logam Berat Timbal pada Rumput di Kawasan Padat dan Jarang Dilalui Kendaraan

 

 

21    

 

c. Sistem monokromator dan detektor Setelah radiasi resonansi dari lampu katoda rongga melalui atom di dalam  

nyala, energi radiasi ini sebagian diserap dan sebagian lagi diteruskan. Fraksi   yang diteruskan dipisahkan dari radiasi lainnya. Pemilihan atau pemisahan radiasi    

radiasi tersebut dilakukan oleh monokromator yang terdiri dari sistem optik, yaitu celah, cermin dan gratting. Intensitas radiasi yang diteruskan ini kemudian diubah menjadi energi/sinyal listrik oleh fotomultiplier dan selanjutnya diukur dengan  

detektor dan dicatat oleh alat pencatat yang bisa berupa rekorder, perekam grafik,   printer atau pengamatan angka (digital) (Djenar et.al, 2001).  

Kandungan Logam Berat Timbal pada Rumput di Kawasan Padat dan Jarang Dilalui Kendaraan