TINJAUAN PUSTAKA
Logam Berat
Logam berat adalah unsur logam yang mempunyai massa jenis lebih besar dari 5 g/ cm3, antara lain Cd, Hg, Pb, Zn, dan Ni. Logam berat Cd, Hg, dan Pb dinamakan sebagai logam non esensial dan pada tingkat tertentu menjadi logam beracun bagi makhluk hidup (Subowo dkk, 1999). Logam berat ialah unsur logam dengan berat molekul tinggi. Dalam kadar rendah logam berat pada umumnya sudah beracun bagi tumbuhan dan hewan, termasuk manusia. Termasuk logam berat yang sering mencemari habitat ialah Hg, Cr, Cd, As, dan Pb (Am.geol. Inst., 1976). Logam berat merupakan komponen alami tanah. Elemen ini tidak dapat didegradasi maupun dihancurkan. Logam berat dapat masuk ke dalam tubuh manusia melalui makanan, air minum, atau udara. Logam berat seperti tembaga, selenium, atau seng dibutuhkan tubuh manusia untuk membantu kinerja metabolisme tubuh. Akan tetapi, dapat berpotensi menjadi racun jika konsentrasi dalam tubuh berlebih. Logam berat menjadi berbahaya disebabkan sistem bioakumulasi, yaitu peningkatan konsentrasi unsur kimia didalam tubuh mahluk hidup (Anonimous, 2008). Menurut Darmono (1995), faktor yang menyebabkan logam berat termasuk dalam kelompok zat pencemar adalah karena adanya sifat-sifat logam berat yang tidak dapat terurai (non degradable) dan mudah diabsorbsi. Organisme pertama yang terpengaruh akibat penambahan polutan logam berat ke tanah atau habitat lainnya adalah organisme dan tanaman yang tumbuh
Universitas Sumatera Utara
ditanah atau habitat tersebut. Dalam ekosistem alam terdapat interaksi antar organisme baik interaksi positif maupun negatif yang menggambarkan bentuk transfer energi antar populasi dalam komunitas tersebut. Dengan demikian pengaruh logam berat tersebut pada akhirnya akan sampai pada hierarki rantai makanan tertinggi yaitu manusia. Logam-logam berat diketahui dapat mengumpul didalam tubuh suatu organisme dan tetap tinggal dalam tubuh untuk jangka waktu lama sebagai racun yang terakumulasi (Saeni, 1997). Pemasok logam berat dalam tanah pertanian antara lain bahan agrokimia (pupuk dan pestisida), asap kendaraan bermotor, bahan bakar minyak, pupuk organik,
buangan
limbah
rumah
tangga,
industri,
dan
pertambangan
(Alloway, 1990). Tabel 1. Kisaran umum konsentrasi Logam Berat Pada Pupuk, Pupuk Kandang, Kapur, dan Kompos (mg/kg). Pupuk Pupuk Pupuk Kapur Kompos Unsur Fosfat Nitrat Kandang B 5 – 115 0.3 – 0.6 10 Cd 0.1 – 170 0.05 – 8.5 0.1 – 0.8 0.04 – 0.1 0.01 – 100 Co 1 – 12 5.4 – 12 0.3 – 24 0.4 – 3 Cr 66 – 245 3.2 – 19 1.1 – 55 10 – 15 1.8 – 410 Cu 1 – 300 2 – 172 2 – 125 13 – 3580 Hg 0.01 – 1.2 0.3 – 2.9 0.01 – 0.36 0.05 0.09 – 21 Mn 40 – 2000 30 – 69 40 – 1200 Mo 0.1 – 60 1–7 0.05 – 3 0.1 – 15 Ni 7 – 38 7 – 34 2.1 – 30 10 – 20 0.9 – 279 Pb 7 – 225 2 – 27 1.1 – 27 20 – 1250 1.3 – 2240 Sb < 100 Se 0.5 2.4 0.08 – 0.01 U 30 – 300 V 2 – 1600 20 Zn 50 – 1450 1 – 42 15 - 566 10 - 450 82 – 5894 Sumber : Alloway 1995
Universitas Sumatera Utara
Soepardi (1983) dalam Brachia, 2009 menyatakan kisaran logam berat timbal (Pb) sebagai pencemar dalam tanah adalah 2-200 ppm dan kisaran logam berat timbal (Pb) dalam tanaman adalah 0.1-10 ppm. Tabel 2. Kisaran Logam Berat Sebagai Pencemar Dalam Tanah dan Tanaman Kisaran Kadar Logam Berat Unsur Tanah Tanaman ppm As 0,1-40 0,1-5 B 2-100 30-75 F 30-300 2-20 Cd 0,1-7 0,2-0,8 Mn 100-4000 15-200 Ni 10-1000 1 Zn 10-300 15-200 Cu 2-100 4 -15 Pb 2-200 0,1-10 Sumber : Soepardi (1983) dalam Brachia, 2009. Babich dan Stotzky (1978) mengemukakan bahwa berbagai faktor lingkungan berpengaruh terhadap logam berat yaitu keasaman tanah, bahan organik, suhu, tekstur, mineral liat, kadar unsur lain dan lain-lain. pH adalah faktor penting yang menentukan transformasi logam. Penurunan pH secara umum meningkatkan
ketersediaan
logam
berat
kecuali
Mo
dan
Se
(Klein dan Trayer, 1995). Reaksi tanah (pH) berperan dalam mengontrol sifat-sifat kimia logam dan proses lainnya didalam tanah. Tingkat ketersediaan logam berat tergantung pada pH lingkungan dimana logam tersebut berada. Pada pH rendah ketersediaan beberapa logam berat meningkat (Taberima, 2004). Terserapnya logam berat timbal (Pb) dan kadnium (Cd) ke tanaman di pengaruhi oleh pH tanah yang rendah dan KTK tanah yang rendah.
Universitas Sumatera Utara
Supardi (1983) dalam Charlena (2004) menjelaskan bahwa Pb dan Cd tidak akan larut ke dalam tanah jika tanah tidak terlalu masam. Bahan organik (BO) adalah salah satu komponen terpenting didalam tanah. Berperan dalam perkembangan struktur tanah dan mengatur perpindahan polutan dan bahan pencemar didalam tanah, dan berperan penting didalam siklus perputaran serta penyimpanan hara dan air (Taberima, 2004). Senyawa humat juga berperan dalam membentuk ikatan kompleks dengan logam-logam. Adanya pembentukan kompleks mempengaruhi kereaktifan dan efek toksik dari logam (Matagi et al., 1998)
Logam Berat Timbal (Pb)
Penyebaran logam timbal di bumi sangat sedikit. Jumlah timbal yang terdapat diseluruh 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 (Palar, 2008). Selain dalam bentuk logam murni, timbal dapat ditemukan dalam bentuk senyawa inorganik dan organik. Semua bentuk timbal (Pb) tersebut berpengaruh sama terhadap toksisitas pada manusia (Darmono, 2001). Timbal adalah logam lunak kebiruan atau kelabu keperakan yang lazim terdapat dalam kandungan endapan sulfit yang tercampur mineral-mineral lain terutama seng dan tembaga. Penggunaan Pb terbesar adalah dalam industri baterai kendaraan bermotor seperti timbal metalik dan komponen-komponennya. Timbal digunakan pada bensin untuk kendaraan, cat dan pestisida. Pencemaran Pb dapat terjadi di udara, air, maupun tanah. Pencemaran Pb merupakan masalah utama,
Universitas Sumatera Utara
tanah dan debu sekitar jalan raya pada umumnya telah tercemar bensin bertimbal selama bertahun-tahun (Sunu, 2001). Sifat-sifat khusus logam Pb, yaitu : a) Merupakan logam yang lunak, sehingga dapat dipotong dengan menggunakan pisau atau dengan tangan dan dapat di bentuk dengan mudah. b) Merupakan logam yang tahan terhadap peristiwa korosi atau karat sehingga logam Pb dapat digunakan sebagai bahan coating. c) Mempunyai kerapatan yang lebih besar dibandingkan dengan logamlogam biasa kecuali emas dan merkuri. d) Mempunyai titik lebur yang rendah, 327,5 oC e) Merupakan penghantar listrik yang tidak baik. (www.diskusiskripsi.com, 2010). Timbal sebagian besar diakumulasi oleh organ tanaman, yaitu daun, batang dan akar, dan akar umbi-umbian (bawang merah). Perpindahan Pb dari tanah ke tanaman tergantung komposisi dan pH tanah, serta KTK. Konsentrasi timbal yang tertinggi (100-1000 mg/kg) akan mengakibatkan pengaruh toksik pada proses fotosintesa dan pertumbuhan. Timbal hanya mempengaruhi tanaman bila konsentrasi tinggi (anonimous, 1998). Tanaman dapat menyerap logam Pb pada saat kondisi kesuburan tanah, kandungan bahan organik, serta KTK tanah rendah. Pada keadaan ini logam berat Pb akan terlepas dari ikatan tanah dan berupa ion yang bergerak bebas pada larutan tanah. Jika logam lain tidak mampu menghambat keberadaannya, maka akan terjadi serapan Pb oleh akar tanaman (Charlena, 2004).
Universitas Sumatera Utara
Menurut
Badan Standardisasi Nasional yaitu SNI (Standar Nasional
Indonesia) tentang batas maksimum cemaran logam berat dalam pangan (ICS 67.220.20) pada tahun 2009 menyatakan bahwa batas maksimum kandungan logam berat timbal (Pb) pada buah dan sayur serta hasil olahnya adalah 0.5 mg/kg. Peraturan Badan Pengawas Obat dan Makanan Republik Indonesia Nomor HK.00.06.1.52.4011 tentang penetapan batas maksimum cemaran mikroba dan kimia dalam makanan yang ditetapkan di Jakarta pada tanggal 28 Oktober 2009 juga menyatakan bahwa batas maksimum kandungan logam berat timbal (Pb) dalam buah olahan dan sayur olahan adalah 0.5 ppm atau mg/kg. Timbal adalah racun bagi lingkungan dan kesehatan masyarakat global. Penyebab terjadinya keracunan timbal bersifat lokal, bervariasi dalam komunitas dan negara yang berbeda. Penelitian menunjukkan bahwa timbal yang banyak terserap oleh anak, walaupun dalam jumlah kecil, dapat menyebabkan gangguan pada fase awal pertumbuhan fisik dan mental yang kemudian berakibat pada fungsi kecerdasan dan kemampuan akademik (www.diskusiskripsi.com, 2010). Dalam jangka lama Pb terakumulasi pada gigi, gusi dan tulang. Jika konsentrasi Pb meningkat, akan terjadi anemia dan kerusakan fungsi otak serta kegagalan fungsi ginjal (www.diskusiskripsi.com, 2010). Keracunan Pb pada orang dewasa ditandai dengan gejala seperti pucat, sakit dan kelumpuhan. Bila pada keracunan kronik, awalnya tidak menyebabkan gangguan kesehatan yang tampak, tetapi semakin lama efek toksik itu menumpuk hingga akhirnya terjadi gejala keracunan. Keracunan timbal kronik ditandai dengan depresi, sakit kepala, sulit berkonsentrasi, daya ingat terganggu dan sulit tidur. Sedangkan keracunan akut dapat terjadi bila timbal yang masuk kedalam
Universitas Sumatera Utara
tubuh seseorang lewat makanan atau menghirup uap timbal dalam waktu yang relatif pendek dengan dosis atau kadar yang relatif tinggi. Gejala yang timbul berupa mual, muntah, sakit perut hebat, kelainan fungsi otak, anemia berat, kerusakan ginjal, bahkan kematian. Pada perempuan yang sedang hamil, timbal yang tertimbun dalam tulang akan masuk ke janin dan asupan timbal dapat menyebabkan keguguran. Kadar timbal dalam ASI (Air Susu Ibu) dari ibu-ibu yang bertempat tinggal di kota-kota jauh lebih tinggi dibandingkan dengan ASI dari ibu-ibu yang bertempat tinggal di pedesaan. Yakni masing-masing 1-30
mikrogram
per
kilogram
dan
1-2
mikrogram
per
kilogram
(www.diskusiskripsi.com, 2000).
Tanaman Kangkung
Kedudukan tanaman kangkung dalam tatanama (sistematika) tumbuhan diklasifikasikan kedalam : Divisio
: Spermatophyta
Sub-divisio : Angiospermae Kelas
: Dicotyledoneae
Famili
: Convolvulaceae
Genus
: Ipomoea
Spesies
: Ipomea aquatica Forsk (Kangkung air), Ipomea reptans Poir (Kangkung darat)
(Rukmana, 1994). Bagian tanaman kangkung yang paling penting adalah batang muda dan pucuk-pucuknya sebagai bahan sayur-mayur. Berbagai jenis masakan yang dapat
Universitas Sumatera Utara
diolah dari bahan baku kangkung adalah: pencampur lotek, pecel, sayur tumis, lalap masak, oseng-oseng, cah, asam-asam, semur, sayur bening, sayur asam, sayur bobor, sayur podomoro, setup, dan pelecing kangkung (Rukmana, 1994). Kandungan gizi dalam sayuran kangkung dapat disimak pada Tabel 3. Tabel 3. Kandungan gizi dalam tiap 100 gram sayuran kangkung segar. Banyaknya Kandungan Gizi Komposisi gizi (1) (2) Kalori 30,00 cal 29,00 kal Protein 3, 90 gr 3,00 gr Lemak 0,60 gr 0,30 gr Karbohidrat 4,40 gr 5,40 gr Serat 1,40 gr Kalsium 71,00 mg 73,00 mg Fosfor 67,00 mg 50,00 mg Zat besi 3,20 mg 2,50 mg Natrium 49,00 mg Kalium 458,00 mg Vitamin A 4825,00 S.I 6300,00 mg Vitamin B1 0,09 mg 0,07 mg Vitamin B2 0,24 mg Vitamin C 59,00 mg 32,00 mg Niacin 1,30 mg Air 89,70 mg Sumber : 1. Food and Nutrition Center Hand-book No.1, Manila, (1964). 2. Direktorat Gizi Depkes R.I. (1981). Jenis kangkung yang sudah umum dibudidayakan terdiri dari dua macam, yaitu: 1. Kangkung air (I. aquatica Forsk) Ciri-cirinya: bentuk daun panjang dengan ujung agak tumpul, berwarna hijaukelam, dan bunganya berwarna putih kekuning-kuningan atau kemerahmerahan. 2. Kangkung darat (I. reptans Poir) Ciri-cirinya: bentuk daun panjang dengan ujung meruncing, berwarna keputihputihan, dan bunganya berwarna putih.
Universitas Sumatera Utara
(Rukmana, 1994) Gambar 1. Kangkung air (I. aquatica Forsk) asal desa Tanjung Rejo, kecamatan Sunggal kota Medan.
Keterangan :
titik-titik pengambilan sampel tanah yang selanjutnya akan dikompositkan untuk dianalisis di Laboratorium Riset dan Teknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2. Kangkung darat (I. reptans Poir) asal desa Titi Papan, kecamatan Medan Deli kota Medan.
Keterangan :
titik-titik pengambilan sampel tanah yang selanjutnya akan dikompositkan untuk dianalisis di Laboratorium Riset dan Teknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan.
Syarat Tumbuh Tanaman Kangkung Kangkung mempunyai daya adaptasi cukup luas terhadap kondisi iklim di daerah tropis, sehingga dapat ditanam (dikembangkan) diberbagai daerah atau wilayah di Indonesia. Prasyarat tumbuh yang harus diperhatikan dalam perencanaan budidaya kangkung antaralain jumlah curah hujan dan temperatur udara. Jumlah curah hujan yang baik untuk pertumbuhan tanaman kangkung berkisar antara 500-5.000 mm per tahun, sedangkan temperatur udara dipengaruhi oleh ketinggian tempat. Setiap naik 100 meter tinggi tempat, maka temperatur udara turun 1 oC. Di permukaan laut temperatur rata-rata sekitar 28 oC dan di
Universitas Sumatera Utara
dataran tinggi (pegunungan) ± 2.000 meter dari permukaan laut (dpl) sekitar 18 oC (Rukmana, 1994).
Mekanisme Penyerapan Logam Berat Pada Tumbuhan
Tumbuhan
memiliki
kemampuan
untuk
menyerap
ion-ion
dari
lingkungannya kedalam tubuh melalui membran sel. Dua sifat penyerapan ion oleh tumbuhan adalah (1) faktor konsentrasi, yaitu kemampuan tumbuhan dalam mengakumulasi ion sampai tingkat konsentrasi tertentu, bahkan dapat mencapai beberapa tingkat lebih besar dari konsentrasi ion didalam mediumnya; dan (2) perbedaan kuantitatif akan kebutuhan hara yang berbeda pada tiap jenis tumbuhan (Fitter dan Hay, 1991). Logam berat terserap kedalam jaringan tanaman melalui akar, yang selanjutnya akan masuk kedalam siklus rantai makanan (Alloway, 1990). Logam akan terakumulasi pada jaringan tubuh dan dapat menimbulkan keracunan bagi manusia, hewan, dan tumbuhan apabila melebihi batas toleransi. Proses absorpsi racun, termasuk logam berat menurut Soemirat (2003) dapat terjadi lewat beberapa bagian tumbuhan, yaitu : (1) akar, terutama untuk zat anorganik dan zat hidrofilik; (2) daun, bagi zat yang lipofilik; dan (3) stomata untuk memasukkan gas. Adapun proses absorpsinya sendiri terjadi seperti pada hewan dengan berbagai mekanisme difusi, hanya istilah yang digunakan berbeda, yakni translokasi. Transpor ini terjadi dari sel ke sel menuju jaringan vaskuler agar dapat didistribusikan keseluruh bagian tumbuhan. Difusi katalitis terjadi dengan ikatan benang sitoplasma yang disebut dengan plasmadesmata. Misalnya
Universitas Sumatera Utara
transpor zat hara dari akar ke daun dan sebaliknya transpor makanan atau hidrat karbon dari daun ke akar. Sel-sel akar tumbuhan umumnya mengandung konsentrasi ion yang lebih tinggi daripada medium disekitarnya (Fitter dan Hay, 1991). Beraneka ragam unsur dapat ditemukan didalam tubuh tumbuhan, tetapi tidak berarti bahwa seluruh unsur-unsur tersebut dibutuhkan tumbuhan untuk kelangsungan hidupnya. Unsur hara dapat kontak dengan permukaan akar melalui 3 cara, yakni : 1) secara difusi dalam larutan tanah; 2) secara pasif oleh aliran tanah, dan 3) akar tumbuh kearah posisi hara dalam matrik tanah. Serapan hara oleh akar dapat bersifat akumulatif, selektif, satu arah (unit directional), dan tidak dapat jenuh. Penyerapan hara dalam waktu yang lama menyebabkan konsentrasi hara dalam sel jauh lebih tinggi, ini disebut sebagai akumulasi hara (Lakitan, 2001). Menurut Eddy (2010) kangkung merupakan salah satu tanaman yang memiliki kemampuan yang disebut dengan hiperakumulator, yaitu relatif tahan terhadap berbagai macam bahan pencemar dan mengakumulasikannya dalam jaringan dengan jumlah yang cukup besar. Salah satu bahan pencemar tersebut adalah timbal (Pb). Tanaman kangkung mampu mentranslokasikan bahan pencemar timbal (Pb) dengan konsentrasi sangat tinggi ke pucuk tanpa membuat tanaman tumbuh dengan tidak normal dalam arti kata tidak kerdil dan tidak mengalami fitotoksisitas.
Universitas Sumatera Utara
