BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. Logam Berat Cadmium (Cd) 1. Pengertian Cadmium (Cd) Cadmium adalah logam yang berwarna putih keperakan, lunak dan tahan korosi. Oleh karena sifat-sifatnya, Cd banyak dipakai sebagai stabilizer dalam pembuatan polyvinil & clorida. Cd didapat pada limbah berbagai jenis pertambangan logam yang tercampur Cd seperti Pb, dan Zn. Dengan demikian, Cd dapat ditemukan di dalam perairan baik di dalam sedimen maupun di dalam penyediaan air minum.5
2. Sumber Cadmium (Cd) Cadmium merupakan bahan alami yang terdapat dalam kerak bumi. Cadmium murni berupa logam berwarna putih perak dan lunak, namun bentuk ini tak lazim ditemukan di lingkungan. Umumnya cadmium terdapat dalam kombinasi dengan elemen lain seperti Oxigen (Cadmium Oxide), Clorine (Cadmium Chloride) atau belerang (Cadmium Sulfide). Kebanyakan Cadmium (Cd) merupakan produk samping dari pengecoran seng, timah atau tembaga cadmium yang banyak digunakan berbagai industri, terutama plating logam, pigmen, baterai dan plastik. 5
3. Sifat Logam Cadmium (Cd) 1. Sifat Fisik a. Logam berwarna putih keperakan b. Mengkilat c. Lunak/Mudah ditempa dan ditarik d. Titik lebur rendah 5 2. Sifat Kimia a. Cd tidak larut dalam basa b. Larut dalam H2SO4 encer dan HCl encer Cd + H2SO4 → CdSO4 + H2
c. Cd tidak menunjukkan sifat amfoter d. Bereaksi dengan halogen dan nonlogam seperti S, Se, P e. Cd adalah logam yang cukup aktif f. Dalam udara terbuka, jika dipanaskan akan membentuk asap coklat CdO g. Memiliki ketahanan korosi yang tinggi h. CdI2 larut dalam alkohol 5
4. Kesenyawaan Cadmium (Cd) a. Oksida Cd Senyawa biner, oksida CdO dibentuk dengan pembakaran logamnya di udara atau dengan pirolisis karbonat atau nitratnya. Asam oksida dapat diperoleh dengan pembakaran alkil, asap cadmium oksida luar biasa beracun. Cadmium oksida warnanya beragam mulai dari kuning kehijauan sampai coklat mendekati hitam bergantung pada proses pemanasannya. Warna-warna ini adalah hasil dari keragaman jenis kerusakan kisinya. Oksida menyublim pada suhu yang sangat tinggi. 5 b. Hidroksida Jika larutan garam Cd di tambah NaOH terbentuk Cd(OH)2. Cd2+ + 2NaOH → Cd(OH)2 ↓(putih) + 2Na+ Hidroksida Cd mudah larut dalam amonia kuat berlebih membentuk kompleksamin [Cd(NH3)4]2+. Cd(OH)2(s) + 4NH3(aq) → [Cd(NH3)4]2+(aq) + 2OH-(aq) c. Sulfida Senyawa sulfida diperoleh dari interaksi langsung/pengendapan oleh H2S dari larutan aqua, larutan asam untuk CdS. Cd + H2S → CdS +H2 d. Halida Larutan Cd halida mengandung semua spesies Cd2+, CdX+, CdX 2+, dan CdX3 – dalam kesetimbangan 5 e. Garam Okso dan Ion Aquo
Garam dari okso seperti nitrat, sulfat, sulfit, perklorat, dan asetat larut dalam air. Ion aquo bersifat asam dan larutan garamnya terhidrolisis bagi larutan Cd Yang lebih pekat, spesies yang utama adalah Cd2OH3+ 2Cd2+(aq) + H2O(l) → Cd2OH3+(aq) + H+ Dengan adanya anion pengompleks, misalnya halida, spesies seperti Cd(OH)Cl atau CdNO3+ dapat diperoleh. f. Iodida Garam Cd dapat larut dalam KI. Jika larutan KI pekat ditambahkan pada larutan garam amoniakal terbentuk Cd(NH3)¬4I4 yang berbentuk endapan putih. CdI2 larut dalam alkohol dan digunakan dalam fotografi. 5
5. Kegunaan Cadmium (Cd) a. Di gunakan dalam penyepuhan kayu, CdO b. Digunakan dalam baterai c. Sebagai katalis d. Sebagai nematosida e. Sebagai fotokonduktor dalam fotokopi, CdS f. Sebagai material Pigmen g. Sebagai Sel volta baku (sel weston), CdSO4 h. Digunakan dalam fotografi, CdI2 5
6. Dampak Cadmium (Cd) Terhadap Kesehatan Cadmium merupakan salah satu jenis logam berat yang berbahaya karena elemen ini beresiko tinggi terhadap pembuluh darah. Apabila Cd masuk ke dalam tubuh maka sebagian besar akan terkumpul di dalam ginjal, hati dan sebagian yang dikeluarkan lewat saluran pencernaan. Cadmium dapat mempengaruhi otot polos pembuluh darah secara langsung maupun tidak langsung lewat ginjal, sebagai akibatnya terjadi kenaikan tekanan darah. 1,2 Cadmium (Cd) adalah salah satu logam berat yang keberadaanya patut mendapat perhatian khusus karena secara luas terdapat dilingkungan baik sebagai pencemar atau sebagai komponen dalam rokok yang dikonsumsi oleh masyarakat
luas. Salah satu sistem organ yang yang merupakan target dari Cd adalah sistem reproduksi, khususnya pada individu jantan.1,2 Beberapa efek yang ditimbulkan akibat pemajanan Cd adalah adanya kerusakan ginjal, liver, testes, sistem imunitas, sistem susunan saraf dan darah. Berbahaya-nya unsur ini sebenarnya bila manusia mengkonsumsi (baik itu dihirup atau dimakan) dalam jumlah yang cukup besar. Karena pada kenyataanya, cadmium itu tidaklah mudah untuk keluar di dalam tubuh. Logam ini akan terakumulasi terus didalam tubuh. Dan bila sudah mencapai kadar tinggi, akan menyerang organ tubuh terutama ginjal dan paru-paru. 1,2
B. Kerang Hijau (P. viridis) Kerang hijau (P.viridis) merupakan salah satu jenis kerang yang digemari masyarakat, memiliki nilai ekonomis dan kandungan gizi yang sangat baik untuk dikonsumsi, yaitu terdiri dari 40,8 % air, 21,9 % protein, 14,5 % lemak, 18,5 % karbohidrat dan 4,3 % abu sehingga menjadikan kerang hijau sebanding dengan daging sapi, telur maupun daging ayam, dari 100 gram daging kerang hijau ini mengandung 100 kalori. 3 1. Biologi Kerang Hijau ( P. viridis) Kerang hijau termasuk binatang lunak (Mollusca) yang hidup di laut, bercangkang dua (bivalve) berwama hijau. Insangnya berlapis-lapis (Lamelii branchia) dan berkaki kapak (Pelecypoda) serta memiliki benang byssus. Kerang hijau
adalah
plankton
feeder,
dapat
berpindah-pindah
tempat
dengan
menggunakan kaki dan benang byssus, hidup baik pada perairan dengan kisaran kedalaman 1 - 7 meter dan memiliki toleransi terhadap perubahan salinitas antara 27-35 per mil.6 Terdapat dalam jumlah yang berlimpah pada musimnya disepanjang pantai Indonesia yaitu pada bulan Maret sampai dengan bulan Juli. Hidup di daerah pasang surut dan sub tidal, menempel kuat dan bergerombol pada bendabenda keras dengan menggunakan benang byssusnya. 6
2. Reproduksi Kerang Hijau (P. viridis)
Hewan ini memiliki alat kelamin yang terpisah atau diocious, bersifat ovipora yaitu memiliki telur dan sperma yang berjumlah banyak dan mikroskopik. Induk kerang hijau yang telah matang kelamin mengeluarkan sperma dan sel telur kedalam air sehingga bercampur dan kemudian terjadi pembuahan, telur yang telah dibuahi tersebut setelah 24 jam kemudian menetas dan tumbuh berkembang menjadi larva kemudian menjadi spat yang masih bersifat planktonik hingga berumur 15-20 hari kemudian benih/ spat tersebut menempel pada substrat dan akan menjadi kerang hijau dewasa (Induk) setelah 5 - 6 bulan kemudian. 6
Gambar 2. 1. Kerang hijau Sumber : http://www.oseanografi.lipi.go.id C. Asam Cuka Asam cuka atau asam asetat atau asam etanoat merupakan salah satu asam karboksilat paling sederhana setelah asam format. Asam asetat memiliki rumus empiris C2H4OH, yang sering ditulis CH3COOH. Asam cuka termasuk dalam jenis asam lemah karena jika dilarutkan dalam air, hanya sebagian saja yang terdisosiasi menjadi CH3COO- dan H+.2 Asam cuka murni dinamakan asam asetat glacial, memilki titik beku 16,7 °C dan merupakan cairan higroskopis tak berwarna. Asam asetat bersifat korosif terhadap banyak logam. Dan asam asetat juga mengalami reaksi-reaksi asam karboksilat. Seperti, bereaksi dengan alkali, dan bereaksi dengan garam karbonat atau bikarbonat. 2
Asam cuka digunakan dalam produksi polimer seperti polietilena tereftalat, selulosa asetat, dan polivinil asetat, maupun berbagai macam serat dan kain. Dalam industri makanan, asam asetat digunakan sebagai pengatur keasaman. Di rumah tangga, asam asetat encer juga sering digunakan sebagai pelunak air. Dalam setahun, kebutuhan dunia akan asam asetat mencapai 6,5 juta ton per tahun. 1.5 juta ton per tahun diperoleh dari hasil daur ulang, sisanya diperoleh dari industri petrokimia maupun dari sumber hayati. 2 1. Penamaan Asam cuka merupakan nama trivial atau nama dagang dari senyawa ini, dan merupakan nama yang paling dianjurkan oleh IUPAC. Nama ini berasal dari kata Latin acetum, yang berarti cuka. Nama sistematis dari senyawa ini adalah asam etanoat. Asam asetat glasial merupakan nama trivial yang merujuk pada asam asetat yang tidak bercampur air. Disebut demikian karena asam asetat bebas air membentuk kristal mirip es pada 16.7°C, sedikit di bawah suhu ruang.7 Singkatan yang paling sering digunakan, dan merupakat singkatan resmi bagi asam asetat adalah AcOH atau HOAc dimana Ac berarti gugus asetil, CH3−C(=O)−. Pada konteks asam-basa, asam asetat juga sering disingkat HAc, meskipun banyak yang menganggap singkatan ini tidak benar. Ac juga tidak boleh disalahartikan dengan lambang unsur Aktinium (Ac). 7 2. Sifat-Sifat Kimia a. Keasaman Atom hidrogen (H) pada gugus karboksil (−COOH) dalam asam karboksilat seperti asam asetat dapat dilepaskan sebagai ion H+ (proton), sehingga memberikan sifat asam. Asam asetat adalah asam lemah monoprotik dengan nilai pKa=4.8. Basa konjugasinya adalah asetat (CH3COO−). Sebuah larutan 1.0 M asam asetat (kira-kira sama dengan konsentrasi pada cuka rumah) memiliki pH sekitar 2.4. 2.7 Struktur kristal asam asetat menunjukkan bahwa molekul-molekul asam asetat berpasangan membentuk dimer yang dihubungkan oleh ikatan hidrogen. Dimer juga dapat dideteksi pada uap bersuhu 120 °C. Dimer juga terjadi pada larutan encer di dalam pelarut tak-berikatan-hidrogen, dan kadang-kadang
pada cairan asam asetat murni. Dimer dirusak dengan adanya pelarut berikatan hidrogen (misalnya air). Entalpi disosiasi dimer tersebut diperkirakan 65.0–66.0 kJ/mol, entropi disosiasi sekitar 154–157 J mol–1 K– 1. Sifat dimerisasi ini juga dimiliki oleh asam karboksilat sederhana lainnya. 7 b. Sebagai Pelarut Asam asetat cair adalah pelarut protik hidrofilik (polar), mirip seperti air dan etanol. Asam asetat memiliki konstanta dielektrik yang sedang yaitu 6.2, sehingga ia bisa melarutkan baik senyawa polar seperi garam anorganik dan gula maupun senyawa non-polar seperti minyak dan unsur-unsur seperti sulfur dan iodin. Asam asetat bercampur dengan mudah dengan pelarut polar atau nonpolar lainnya seperti air, kloroform dan heksana. Sifat kelarutan dan kemudahan bercampur dari asam asetat ini membuatnya digunakan secara luas dalam industri kimia. 7 c. Reaksi-Reaksi Kimia Asam asetat bersifat korosif terhadap banyak logam seperti besi, magnesium, dan seng, membentuk gas hidrogen dan garam-garam asetat (disebut logam asetat). Logam asetat juga dapat diperoleh dengan reaksi asam asetat dengan suatu basa yang cocok. Contoh yang terkenal adalah reaksi soda kue (Natrium bikarbonat) bereaksi dengan cuka. Hapir semua garam asetat larut dengan baik dalam air. Salah satu pengecualian adalah kromium (II) asetat. Contoh reaksi pembentukan garam asetat: 7 Mg(s) + 2 CH3COOH(aq) → (CH3COO)2Mg(aq) + H2(g) NaHCO3(s) + CH3COOH(aq) → CH3COONa(aq) + CO2(g) + H2O(l) Asam asetat mengalami reaksi-reaksi asam karboksilat, misalnya menghasilkan garam asetat bila bereaksi dengan alkali, menghasilkan logam etanoat bila bereaksi dengan logam, dan menghasilkan logam etanoat, air dan karbondioksida bila bereaksi dengan garam karbonat atau bikarbonat. Reaksi organik yang paling terkenal dari asam asetat adalah pembentukan etanol melalui reduksi, pembentukan turunan asam karboksilat seperti asetil klorida atau anhidrida asetat melalui substitusi nukleofilik. Anhidrida asetat dibentuk
melalui kondensasi dua molekul asam asetat. Ester dari asam asetat dapat diperoleh melalui reaksi esterifikasi Fischer, dan juga pembentukan amida. Pada suhu 440 °C, asam asetat terurai menjadi metana dan karbon dioksida, atau ketena dan air. 7 d. Deteksi Asam asetat dapat dikenali dengan baunya yang khas. Selain itu, garamgaram dari asam asetat bereaksi dengan larutan besi(III) klorida, yang menghasilkan warna merah pekat yang hilang bila larutan diasamkan. Garamgaram asetat bila dipanaskan dengan arsenik trioksida (AsO3) membentuk kakodil oksida ((CH3)2As-O-As(CH3)2), yang mudah dikenali dengan baunya yang tidak menyenangkan7. 3. Biokimia Gugus asetil yang terdapat pada asam asetat merupakan gugus yang penting bagi biokimia pada hampir seluruh makhluk hidup. Gugus asetil yang terikat pada koenzim A (Asetil-KoA), merupakan enzim utama bagi metabolisme karbohidrat dan lemak. Namun demikian, asam asetat bebas memiliki konsentrasi yang kecil dalam sel, karena asam asetat bebas dapat menyebabkan gangguan pada mekanisme pengaturan pH sel. Berbeda dengan asam karboksilat berantai panjang (disebut juga asam lemak), asam asetat tidak ditemukan pada trigliserida dalam tubuh makhluk hidup. Sekalipun demikian, trigliserida buatan yang memiliki gugus asetat, triasetin (trigliserin asetat), adalah zat aditif yang umum pada makanan, dan juga digunakan dalam kosmetika dan obat-obatan. 2,7 Asam asetat diproduksi dan diekskresikan oleh bakteri-bakteri tertentu, misalnya dari genus Acetobacter dan spesies Clostridium acetobutylicum. Bakteri-bakteri ini terdapat pada makanan, air, dan juga tanah, sehingga asam asetat secara alami diproduksi pada buah-buahan/makanan yang telah basi. Asam asetat juga terdapat pelumas vagina manusia dan primata lainnya, berperan sebagai agen anti-bakteri. 7 4. Penggunaan Asam asetat digunakan sebagai pereaksi kimia untuk menghasilkan berbagai senyawa kimia. Sebagian besar (40-45%) dari asam asetat dunia
digunakan sebagai bahan untuk memproduksi monomer vinil asetat (vinyl acetate monomer, VAM). Selain itu asam asetat juga digunakan dalam produksi anhidrida asetat dan juga ester. Penggunaan asam asetat lainnya, termasuk penggunaan dalam cuka relatif kecil. 2,7 5. Keamanan Asam asetat pekat bersifat korosif dan karena itu harus digunakan dengan penuh hati-hati. Asam asetat dapat menyebabkan luka bakar, kerusakan mata permanen, serta iritasi pada membran mukosa. Luka bakar atau lepuhan bisa jadi tidak terlihat hingga beberapa jam setelah kontak. Sarung tangan latex tidak melindungi dari asam asetat, sehingga dalam menangani senyawa ini perlu digunakan sarung tangan berbahan karet nitril. Asam asetat pekat juga dapat terbakar di laboratorium, namun dengan sulit. Ia menjadi mudah terbakar jika suhu ruang melebihi 39°C (102°F), dan dapat membentuk campuran yang mudah meledak di udara (ambang ledakan: 5.4%-16%).7 Larutan asam asetat dengan konsentrasi lebih dari 25% harus ditangani di sungkup asap (fume hood) karena uapnya yang korosif dan berbau. Asam asetat encer, seperti pada cuka, tidak berbahaya. Namun konsumsi asam asetat yang lebih pekat adalah berbahaya bagi manusia maupun hewan. Hal itu dapat menyebabkan kerusakan pada sistem pencernaan, dan perubahan yang mematikan pada keasaman darah. 7
D. Larutan Asam Cuka dan Penurunan Logam Berat Cadmium (Cd) Asam cuka bersifat korosif terhadap banyak logam seperti besi, magnesium, seng, dan cadmium, yang membentuk gas hidrogen dan garam-garam asetat (disebut logam asetat). Logam asetat juga dapat diperoleh dengan asam asetat dengan suatu basa yang cocok.7 Asam cuka/asam asetat cair adalah pelarut protik hidrofilik (polar), mirip seperti air dan etanol. Asam asetat memiliki konstanta dielektrik yang sedang yaitu 6.2, sehingga ia bisa melarutkan baik senyawa polar seperi garam anorganik dan gula maupun senyawa non-polar seperti minyak dan unsur-unsur seperti sulfur dan iodin (termasuk cd di dalamnya). Asam asetat bercampur dengan mudah dengan pelarut
polar atau nonpolar lainnya seperti air, kloroform dan heksana. Sehingga sifat kelarutan dan kemudahan bercampur dari asam asetat ini digunakan sebagai pelarut logam berat cadmium dalam kerang hijau.7 Sifat toksik logam Cd terikat dalam gugus sulfhidril (-SH) dalam enzim seperti karboksil sisteinil, histidil, hidroksil, dan fosfatil dari protein dan purin1. Toksisitas dan sifat letal logam berat Cd pada tubuh biota air (kerang hjau) dapat dihilangkan dengan penambahan larutan asam cuka. Hal ini telah dibuktikan pada penelitian yang dilakukan oleh Fitri Indah Sari pada kerang bulu yang tercemar logam berat Cd15. Terjadinya reaksi antara zat pengikat logam (Asam cuka) dengan ion logam menyebabkan ion logam kehilangan sifat ionnya dan mengakibatkan logam berat tersebut kehilangan sebagian besar toksisitasnya. Berdasarkan pernyataan di atas maka jelas penggunaan larutan asam cuka dapat diasumsikan memiliki daya pelarut yang cukup efektif terhadap logam berat cadmium, sehingga dapat menurunkan logam berat cadmium pada kerang hijau7 Hasil penelitian lain oleh Anita Wijaya Indarto menyimpulkan bahwa kerang hijau kecil lebih tinggi mengakumulasi logam berat Cd dibandingkan dengan kerang hijau besar, penelitian ini studi pada kerang hijau yang berada di selat Madura14, sedangkan penelitian Adhi prayitno tahun 2008 menyimpulkan bahwa kerang hijau yang berada di perairan kota Semarang mengandung Cd sebesar 4,4 ppm karena perairan kota Semarang telah tercemar oleh limbah yang mengandung unsur logam berat16. Penelitian Nur Azizah tahun 2006 terhadap logam berat Plumbum (Pb) dalam crustaceae dan molusca dari perairan pantai Wiradesa kabupaten Pekalongan bahwa kadar Pb dalam kerang hijau sebesar 9, 657 ± 13, 139 ppm18. Aditya Rahman tahun 2006 menyimpulkan bahwa jenis krustasea di pantai
Batakan dan Takisung
Kabupaten Tanah Laut Kalimantan Selatan telah terkontaminasi Pb dan Cd yang cukup tinggi pada tubuh organisme krustasea (Udang dan Kepiting) di kedua pantai (Takisung dan Batakan)20. Buwono I.D, Lestari L, dan Suherman H menyimpulkan bahwa penurunan kadar Hg dalam tubuh kerang hijau sebanyak 99,98 % diperoleh pada perlakuan perendaman dengan Na2CaEDTA 0,2 % selama 60 menit dan penurunan kadar Pb dalam tubuh kerang hijau sebanyak 99,92 % diperoleh pada perlakuan perendaman dengan Na2CaEDTA 1,1 % selama 60 menit19.
E. Kerangka Teori Berdasarkan teori di atas maka dapat disusun kerangka teori sebagai berikut : Limbah industri Air laut
pencemar Cd : •
Pertambangan logam
•
Pigmen
•
Baterai
•
Plastik
Biota laut
Ikan
Kerang - kerangan
Cd dalam kerang hijau
Perendaman dengan larutan asam cuka
Penurunan kadar cd dalam kerang hijau
Gambar 2.2. Kerangka Teori Sumber : 1, 2, 5, 6
Udang
F. Kerangka Konsep Kerangka konsep yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
Variabel Bebas
Variabel terikat
Larutan asam cuka
Kadar logam berat cadmium (Cd) dalam kerang hijau (perna viridis)
Variabel Pengganggu Keterangan : * **
Lama kontak * Suhu **
: dikendalikan : diukur Gambar 2.3. Kerangka Konsep
G. Hipotesis ”Ada pengaruh perendaman dengan larutan asam cuka 10 %, 15 %, 20 %, dan 25 % terhadap kadar logam berat Cd pada kerang hijau.”
