BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Limbah Industri Dan Pertambangan. Kehidupan manusia di bumi ini sangat bergantung pada lautan, manusia harus menjaga kebersihan dan kelangsunagan kehidupan organime yang hidup di dalamnya. Laut seakan-akan merupakan sabuk pengaman kehidupan manusia di muka bumi ini. Di lain pihak, lautan merupakan tempat pembuangan benda-benda asing dan pengendapan barang sisa yang diproduksi oleh manusia. Lautan juga menerima bahan-bahan yang terbawa oleh air dari daerah pertanian dan limbah rumah tangga dari atmosfer, sampah dan bahan buangan dari kapal, tumpahan minyak dari kapal tanker dan pengeboran minyak lepas pantai, dan masih banyak lagi bahan yang terbuang ke lautan ( Darmono, 2001). Limbah penggunaan batu bara dan minyak dapat mengandung cemaran logam berat. Pada pabrik pemurnian minyak logam tersebut tertimbun di dalam sisa buangan minyak atau residu, misalnya di dalam aspal dalam bentuk larutan atau padat. Diduga sekitar 30% kandungan logam dalam minyak terdapat di daerah sisa buangannya. Limbah yang mengandung logam As, Cd, Pb, dan Hg selain berasal dari limbah penggunaan batu bara dan minyak, juga berasal dari limbah pabrik peleburan besi dan baja, pengabuan sampah, pabrik produksi semen, dan limbah dari penggunaan logam yang bersangkutan untuk hasil produksinya ( pabrik baterai/aki, listrik, pigmen/cat warna/tekstil, pestisida, gelas, keramik, dan lainlain) (Darmono, 1995).
5 Universitas Sumatera Utara
2.1.1 Limbah Tailing dari Pertambangan Pencemaran oleh limbah industri atau pertambangan dapat berupa tailing dari suatu kegiatan pertambangan yang dibuang di dataran atau badan air, limbah unsur pencemar kemungkinan tersebar di sekitar wilayah tersebut dan dapat menyebabkan pencemaran lingkungan. Tailing merupakan residu yang berasal dari sisa pengolahan bijih setelah target mineral utama dipisahkan dan biasanya terdiri atas beraneka ukuran butir, yaitu: fraksi berukuran pasir, lanau, dan lempung. Ketika tailing dibuang dalam bentuk bubur, fraksi pasir cenderung mengendap di sekitar titik pembuangan dan lumpur akan mengendap jauh dari titik pembuangan sebagai suspensi dalam waktu lama. Fraksi pasir kadang-kadang dimanfaatkan untuk pembuatan konstruksi tanggul atau sebagai bahan pengisi backfilling pada tambang bawah permukaan atau bekas galian-galian pada tambang terbuka. Secara umum pembuangan tailing dilakukan di lingkungan darat yaitu pada depresi topografi atau penampung buatan; sungai atau danau, dan laut. Tailing sering mengandung konsentrasi mineral berharga yang tidak memenuhi syarat untuk diambil pada saat ditambang, tetapi disimpan untuk penggunaan di masa mendatang. Secara mineralogi tailing dapat terdiri atas beraneka mineral seperti silika, silikat besi, magnesium, natrium, kalium, dan sulfida. Dari mineral-mineral tersebut, sulfida mempunyai sifat aktif secara kimiawi, dan apabila bersentuhan dengan udara akan mengalami oksidasi sehingga membentuk garam-garam bersifat asam dan aliran asam mengandung sejumlah logam beracun seperti As, Hg, Pb, dan Cd yang dapat mencemari atau merusak lingkungan (Herman, 2006).
Universitas Sumatera Utara
Dalam air, baik logam ringan maupun logam berat, jarang sekali berbentuk atom tersendiri, tetapi biasanya terikat oleh senyawa lain sehingga berbentuk molekul. Ikatan itu dapat berupa garam organik, seperti senyawa metil, etil, fenil maupun garam anorganik berupa oksida, klorida, sulfida, karbonat, hidroksida dan sebagainya. Bentuk ion dari garam tersebut biasanya banyak ditemukan dalam air kemudian bersenyawa atau diserap dan tertimbun dalam tanaman dan hewan air. Logam kemudian bersenyawa dengan bahan kimia jaringan dan membentuk senyawa organik (Darmono, 1995). 2.2. Logam Berat Disebut logam berat berbahaya karena umumnya memiliki rapat massa tinggi dan sejumlah konsentrasi kecil dapat bersifat racun dan berbahaya. Logam berat merupakan komponen alami tanah. Elemen ini tidak dapat didegradasi maupun dihancurkan. Logam berat dapat masuk ke dalam tubuh manusia lewat makanan, air minum, atau melalui udara (Martaningtyas, 2005). Arsen (AS), merkuri (Hg), kadmium (Cd), timbal (Pb), adalah jenis logam yang termasuk kelompok logam yang beracun, yang berbahaya bagi kehidupan makhluk hidup. Beberapa logam lain yang juga cukup berbahaya aluminium (Al), kromium (Cr), dan beberapa jenis logam lain yang termasuk kelompok logam esensial, yang dibutuhkan tubuh manusia untuk membantu kinerja metabolisme tubuh, misalnya seng (Zn) dan tembaga (Cu). Logam berat yang nonesensial dapat bersenyawa dengan protein jaringan dan tertimbun serta berikatan dengan protein, sehingga senyawanya disebut metalotionein yang dapat menyebabkan toksik (Darmono, 1995).
Universitas Sumatera Utara
Logam berat menjadi berbahaya disebabkan sistem bioakumulasi. Bioakumulasi berarti peningkatan konsentrasi unsur kimia tersebut dalam tubuh makhluk hidup sesuai piramida makanan. Akumulasi atau peningkatan konsentrasi logam berat di alam mengakibatkan konsentrasi logam berat di tubuh manusia adalah tertinggi. Jumlah yang terakumulasi setara dengan jumlah logam berat yang tersimpan dalam tubuh ditambah jumlah yang diambil dari makanan, minuman, atau udara yang terhirup. Jumlah logam berat yang terakumulasi lebih cepat
dibandingkan
dengan
jumlah
yang
terekskresi
dan
terdegradasi
(Martaningtyas, 2005). 2.2.1 Timbal (Pb) Timbal adalah sejenis logam abu-abu kebiruan, mempunyai kerapatan yang tinggi, sangat lembut dan mudah meleleh. Larut dalam HNO 3 pekat, sedikit larut dalam HCl dan H 2 SO 4 encer ( Vogel, 1979). Logam ini penting dalam industri modern yang digunakan untuk pembuatan pipa air karena sifat ketahanannya terhadap korosi dalam segala kondisi dan rentang waktu lama. Pigmen Pb juga digunakan untuk pembuatan cat, baterai, dan campuran bahan bakar bensin tetraetil. Pb dalam batuan berada pada struktur silikat yang menggantikan unsur kalsium/Ca, dan baru dapat diserap oleh tumbuhan ketika Pb dalam mineral utama terpisah oleh proses pelapukan. Pb di dalam tanah mempunyai kecenderungan terikat oleh bahan organik dan sering terkonsentrasi pada bagian atas tanah karena menyatu dengan tumbuhan, dan kemudian terakumulasi sebagai hasil pelapukan di dalam lapisan humus. Bijih logam timbal (Pb) yang terbentuk dalam cebakan-
Universitas Sumatera Utara
cebakan dan sedimen terikat dengan mineral-mineral utama seperti: PbS, PbCO3, PbSO4, PbMnO 4 , dan piromorfit [Pb5(PO AsO4)3Cl]. Dampak dari keracunan Pb adalah dapat menyebabkan hipertensi dan salah satu faktor penyebab penyakit hati. Ketika unsur ini mengikat kuat sejumlah molekul asam amino, haemoglobin, enzim, RNA, dan DNA; maka akan mengganggu saluran metabolik dalam tubuh. Keracunan Pb dapat juga mengakibatkan gangguan sintesis darah, hipertensi, hiperaktivitas, dan kerusakan otak (Herman, 2006). 2.2.2 Kadmium (Cd) Kadmium merupakan hasil sampingan dari pengolahan bijih logam seng (Zn), yang digunakan sebagai pengganti seng. Unsur ini bersifat lentur, tahan terhadap tekanan, serta dapat dimanfaatkan untuk pencampur logam lain seperti nikel, perak, tembaga, dan besi. Senyawa kadmium juga digunakan bahan kimia, bahan fotografi, pembuatan tabung TV, cat, karet, kembang api, percetakan tekstil dan pigmen untuk gelas dan email gigi ( Herman, 2006). Kadmium dalam tubuh terakumulasi dalam hati dan terutama terikat sebagai metalotionein mengandung unsur sistein, dimana Cd terikat dalam gugus sufhidril (-SH) dalam enzim seperti karboksil sisteinil, histidil, hidroksil, dan fosfatil dari protein purin. Kemungkinan besar pengaruh toksisitas Cd disebabkan oleh interaksi antara Cd dan protein tersebut, sehingga menimbulkan hambatan terhadap aktivitas kerja enzim dalam tubuh ( Darmono, 2001). 2.2.3 Logam merkuri (Hg) Merkuri atau lebih dikenal dengan nama air raksa yang dalam bahasa latin disebut hydragyrum (Hg) adalah logam berat, berupa cairan yang berwarna putih
Universitas Sumatera Utara
keperakan dengan titik beku -38,87oC dan titik didih 356,90oC serta berat jenis 13,6 dan berat atom 200,61. Logam berat ini banyak digunakan terutama terkait dengan perkembangan industri dan produk obat (Suheimi, 2004). Kadar merkuri yang tinggi pada perairan umumnya diakibatkan oleh buangan industri (industrial wastes) dan akibat penggunaan senyawa merkuri di bidang pertanian. Merkuri dapat berada dalam bentuk senyawa anorganik dan senyawa organik. Terdapatnya merkuri di perairan dapat disebabkan oleh dua hal, yaitu pertama oleh kegiatan perindustrian seperti pabrik cat,kertas, peralatan listrik, khlorine dan koustic soda; kedua oleh alam itu sendiri melalui proses pelapukan batuan dan peletusan gunung berapi. Namun pencemaran merkuri yang disebabkan kegiatan alam pengaruhnya terhadap biologi maupun ekologi tidak signifikan (Herman, 2006). Merkuri di alam umumnya terdapat sebagai metil merkuri (CH3-Hg), yaitu bentuk senyawa organik dengan daya racun tinggi dan sukar terurai. Merkuri yang berada dalam bentuk bebas seperti dalam sedimen, oleh bakteri akan dirubah menjadi metil merkuri yang merupakan hasil dari metabolisme bakteri tersebut melalaui proses metilasi. Proses metilasi dipengaruhi dengan adanya dominasi unsur sulfur (S), yaitu pada keadaan anaerob dan redokpotensial yang rendah. Faktor-faktor yang sangat berpengaruh di dalam pembentukan metill merkuri antara lain: suhu, kadar ion Cl-, kandungan organik, derajat keasaman (pH), dan kadar merkuri. Beberapa kemungkinan bentuk merkuri yang masuk ke dalam lingkungan perairan alam, yaitu :
Universitas Sumatera Utara
- Sebagai inorganik merkuri, melalui hujan, run-off ataupun aliran sungai. Unsur ini bersifat stabil terutama pada keadaan pH rendah. - Dalam bentuk organik merkuri, yaitu fenil merkuri (C6 H5-Hg), metil merkuri (CH3-Hg) dan alkoksialkil merkuri atau metoksi-etil merkuri (CH3O-CH2CH2-Hg+). Merkuri organik yang terdapat di perairan alam dapat berasal dari kegiatan pertanian (pestisida). - Terikat dalam bentuk suspended solid sebagai Hg 2 +2 (ion merkuro), mempunyai sifat reduksi yang baik. - Sebagai merkuri oksida (HgO), melalui kegiatan perindustrian dan manufaktur. Unsur ini memiliki sifat reduksi yang tinggi, berbentuk cair pada temperatur ruang dan mudah menguap (Budiono, 2003). Di dunia kesehatan merkuri digunakan dalam alat pengukur suhu tubuh (termometer) dan pengukur tekanan darah. Sifat merkuri yang mampu melarutkan berbagai jenis logam yang disebut amalgam, membuat merkuri sering digunakan oleh dokter gigi untuk menambal gigi, yaitu berupa amalgam perak yang mengandung kelebihan perak (jenuh dengan perak). Merkuri juga digunakan sebagai pengawet vaksin yaitu thimerosal. Thimerosal mengandung radikal etil merkuri (CH 3 CH 2 Hg+ ) yang berikatan dengan gugus belerang dari thiosalisilat dan diyakini bersifat toksis. Etil merkuri mempunyai waktu paruh yang lebih singkat dibandingkan dengan metil merkuri, sehingga dinyatakan aman untuk digunakan dalam pengawet vaksin. Hal ini disebabkan merkuri yang masuk ke dalam tubuh akan terlebih dahulu diekskresi sebelum pemberian vaksin berikutnya (Silalahi, 2005).
Universitas Sumatera Utara
Sifat korosif alkalis yang dimiliki merkuri mampu merusak selaput lendir (mucous membrans) pada saluran pencernaan seperti mulut, faring (tekak), lambung, usus, dan lain-lain (Silalahi, 2005). Keracunan
oleh
merkuri
nonorganik
terutama
mengakibatkan
terganggunya fungsi ginjal dan hati. Disamping itu akan mengganggu sistem enzim dan mekanisma sintetik apabila berupa ikatan dengan kelompok sulfur di dalam protein dan enzim. Merkuri (Hg) organik dari jenis metil-merkuri dapat memasuki placenta dan merusak janin pada wanita hamil, mengganggu saluran darah ke otak serta menyebabkan kerusakan otak (Budiono, 2003). 2.3. Spektrofotometri Serapan Atom Metode AAS berprinsip pada absorpsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada unsurnya. Cahaya pada panjang gelomabnag tertentu mempunai cukup energi untuk mengubah tingkat elektron suatu atom. Transisi elektron suatu unsur bersifat spesifik. Dengan absorpsi
energi, berarti memperoleh lebih banyak
energi, suatu atom pada keadaan dasar akan tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi ( Khopkar, 2003). Pembentukan atom-atom logam gas dalam nyala dapat terjadi bila suatu larutan sampel yang mengandung logam dimasukkan ke dalam nyala. Peristiwa yang terjadi secara singkat setelah sampel dimasukkan ke dalam nyala adalah: 1. Penguapan pelarut yang meninggalkan residu padat 2. Perubahan
zat
padat
dengan
disosiasi
menjadi
atom-atom
penyusunnya, yang mula-mula akan berada dalam keadaan dasar
Universitas Sumatera Utara
3. Beberapa atom dapat tereksitasi oleh energi termal nyala ke tingkatantingkatan energi yang lebih tinggi, dan mencapai kondisi dalam mana atom akan memancarkan energi ( Vogel, 1989 ). Metode spektrofotometri Serapan Atom mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan metode spektrofotmetri nyala. Pada metoda spektrofotometri nyala, emisi tergantung pada sumber eksitasi. Bila eksitasi dilakukan secara termal maka ia bergantung pada temperatur sumber. Selain itu eksitasi termal tidak selalu spesifik, dan eksitasi secara secara serentak pada berbagai jenis logam dalam suatu sampel dapat saja terjadi. Pada metode Spektrofotometri Serapan Atom, perbandingan banyaknya atom yang tereksitasi terhadap atom yang berada pada tingkat dasar harus cukup besar, karena metode serapan atom hanya tergantung pada perbandingan ini dan tidak bergantung pada nyala. Metode serapan sangatlah spesifik. Logam –logam yang menbentuk campuran kompleks dapat dianalisis dan selain itu tidak selalu diperlukan sumber energi yang besar. Ini tidak berarti bahwa faktor suhu pada Spektrofotometri Serapan Atom tidak diperlukan pengontrolan, karena walaupun pengukuran absorban atom-atom di dalam nyala tidak dipengaruhi oleh suhu nyala secara langsung, tetapi secara tidak langsung suhu nyala tersebut berpengaruh juga terhadap absorban ( Khopkar, 2002 ). 2.4 Uji Recovery Uji recovery atau uji perolehan kembali adalah salah satu cara untuk mengetahui validitas suatu prosedur analisis. Penentuan suatu zat dalam campurannya dengan salah satu metoda tertentu selalu terbuka kemungkinan adanya gangguan komponen dalam campurannya, sehingga kadar sebenarnya dari analit dalam sampel tidak diketahui dengan pasti. Untuk mengetahui kadar analit
Universitas Sumatera Utara
sebenarnya dan ketepatan suatu metoda untuk campuran tertentu dilakukan perubahan recovery. Hal ini sangat penting untuk mengetahui kadar sebenanya sehingga evaluasi terhadap produk dapat dilakukan dengan tepat ( Indah ,2006 ). Percobaan recovery dalam suatu sampel dilakukan dengan cara, pertama adalah menentukan kadar zat yang diinginkan dalam sampel, selanjutnya ditambahkan bahan baku yang jumlahnya diketahui dengan pasti ke dalam sampel yang sama dan dianalisis dengan cara yang sama ( Indah, 2006 ). Persen recovery dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut : Recovery ( % ) = Kadar total analit -Kadar analit dalam sampel x 100 Kadar bahan baku yang ditambahkan Dengan mengetahui harga persen recovery, dapat diketahui kadar sebenarnya analit dalam sampel dengan cara mengkonversikan harga persen recovery tersebut ( Indah, 2006 ). Salah satu pentingnya dilakukan uji recovery dikaitkan dengan nilai keamanan dari suatu sampel yang dianalisis.hal ini ditunjukkan oleh penelitian yang telah dilakukan oleh Silalahi, J.dkk. (2007), di dalam (Lumban raja, 2007), penentuan kadar nitrat dan nitrit pada air minum yang berasal dari sumur yang berasal dari beberapa daerah Sumatera Utara. Prosedur yang dilakukan untuk penentuan nitrat dan nitrit ini adalah prosedur manual DREL. Advanced Water Quality Laborato. USA .2000, yang sudah dikaliberasi oleh instansi pemerintahan yang resmi.melalui prosedur ini diperoleh %recovery yang rendah yaitu sebesar 50%. Melalui %recovery dapat diketahui dengan pasti kadar zat yang diperiksa dalam sampel, sehingga dapat diketahui pula apakah sampel yang diperiksa memenuhi syarat kesehatan atau tidak.
Universitas Sumatera Utara
