Daftar isi Supriyallto,
ISSN 0216 - 3128
dkk
303
EVALUASI KANDUNGAN LOGAM-LOGAM BERAT Pb, Fe, DAN Ca DALAM CONTOH UJI LINGKUNGAN SECARA SPEKTROMETRI SERAPAN ATOM (SAA) Supriyanto
c., Samin
B.K., Zainul Kamal
Puslitbang Teknologi Ma)u BATAN, Yogyakarta
ABSTRAK EVALUASI KANDUNGAN LOGAM-LOGAM BERAT Ph, Fe, DAN Ca DALAM CONTOH WI LlNGKUNGAN SECARA SPEKTROMETRI SERAPAN ATOM (SAA). Telah dilakukan preparasi contoh u)i lingkungan (daun bayam , daun lembayung, dan daun kete/a pohon) untuk evaluasi kandungan logamlogam berat Pb, Fe, dan Ca secara spektrometri serapan atom (SSA). Lok~si pengambilan contoh u)i lingkl/llgan di Jalan Kaliurang Daerah Istimema Yogyakarta pada keadaan rallwi dan sepi kendaraan, dengan)arak dari)alall raya 5 m dan 20 III. Kandungan logam-logam berat Pb, Fe, dan Ca dalam contoh u)i ditentukan dengan metode kurva kalibrasi standar. Hasil yang diperoleh mellunjukan bahwa dalam daun bayam pada 4 macam lokasi pengambilan yang berbeda terdapat logam berat Pb, Fe, dan Ca masingmasing berkisar an tara 10 - 15 ppm, 135 - 415 ppm, dan 0,3 - 1,3 %. Dalam contoh u)i daun lembayung terdapat logam berat Pb, Fe, dan Ca masing-masing 5.75 - 13,25 ppm, 107,5 - 535 ppm, dan 0,5 - 2 %. Dalam cOlltoh u)i dar/ll kete/a pohon terdapat logam berat Pb, Fe, dan Ca masing-masing 4.75 - 7.75 ppm, 77,5 - 230 ppm, dan 0,23 - 0,8 %. Validitas metode u)i dilakukan menggunakan SRM citrus leaves 1572 buatan NBS-USA mellllll)ukan kandungan logam-Iogam Pb, Fedan Ca berada pada kisaran konsentrasi dalam sertifikat SRM.
ABSTRACT THE EVALUATION OF /lEA VY METALS CONTENT SUCH AS Pb, Fe, AND Ca IN ENVIRONMENTAL SAMPLES BY ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY METHOD (AAS). The preparation of environmental sampels (spinach leaves, legum leaves, and cassava leaves) for evaluation of heavy metal5' contellt Sl/ch as Pb, Fe, and Ca has been caried out with atomic absorption spectrometry method. The samples.,. were obtained from Kalil/rang street Daerah Istimewa Yogyakarta at ml/ch and quiet traffic at interval 5 m and 20 m respectively. The content of Pb, Fe and Ca in environment samples were determinated with standard calibration Cl/rve method. The result showed that in spinach lealles at 4 different location sampling were obtailled Pb, Fe, alld Ca arol/nd 10 - 15 ppm, 135 - 415 ppm, and 0.5 - 2 % re5pectively. III legum leaves were obtained Pb, Fe, alld Ca around 5.75 - 13.25 ppm, 107.5 - 535 ppm, and 0.5 - 2 % respectively. In cassava leaves were obtained Pb, Fe, and Ca around 4.75 - 7.75 ppm, 77.5-230 ppm, and 0.23 - 0.8 % respectively. The validity of method was tested with SRM citrus leaves 1572 from NBS-USA showed that the content ofPb, Fe and Ca were in the certified range ofSRM.
PENDAHULUAN
D
alam beberapaberkembang tahun terakhir, pembangunan di Indonesia dengan pes at, baik di bidang ekonomi, pemerintahan, sosial, kesehatan serta di bidang pertanian. Masing-masing sektor pembangunan tersebut disamping memberikan dampak positif, juga memberikan dampak negatif. Salah satu dampak negatif yang sulit untuk dihindari adalah terjadinya pencemaran lingkungan, baik pencemaran air, pencemaran tanah, maupun pencemaran udara yang banyak menimbulkan berbagai penyakit yang lambat laun dapat menimbulkan kematian, seperti penyakit diare, demam berdarah, kuning, pernapasan, penyakit kanker dan yang lainnya. Sumber pencemaran lingkungan dapat berasal antara lain dari asap cerobong industri dan gas buangan yang berasal dari kendaraan bernlotor, juga dapat diakibatkan oleh adanya limbah industri, dan limbah mmah tangga. Sebagai zat pencemar
umumnya adalah senyawa anorganik seperti logam-logam berat berbahaya dan beracun (83), senyawa-senyawa organik seperti organoklorin dan tumnannya, dan senyawa polycyclic aromatic hydrocarbon(PAH5). Apabila keadaan ini berlangsung tems menems, dalam jangka waktu yang lama akan dapat mencapai jumlah yang membahayakan bagi kesehatan manusia(l) Pembuangan limbah baik berupa limbah cairan atau padatan maupun berupa gas buangan pada industri, kebanyakan sudah menerapkan peraturan yang telah ditetapkan oleh pemerintah. Disamping itu telah banyak dilakllkan penelitian tentang pencemaran lingkungan yang diakibatkan adanya limbah industri, sehingga sudah banyak industri yang melakukan pembuangan limbahnya dengan pengontrolan yang ketal. Untuk gas buangan kendaraan bermotor mcskiplln ada peraturan pemerintah tentang perij inan operasi kendaraan bermotor, tetapi pada lImllmnya bdllll1
Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003
304
ISSN 0216 - 3128
Supriyanto,
dkk
diberlakukan secara ketat. Hal ini apabilaanalisis. Pelarutan SRM citrus dibiarkan berlangsung secara terns menerus dapat menyebabkan terjadinya pencernaran udara, karena pada penggunaan bahan bakar..kendaraan....bermotor (bensin), mengandung
In, dan 20 m , kanan jalan jarak 5 In, dan 20 In, di daerah sepi dan rarnai kendaraan.
Ctetra ethyl lead (TEL) sebagai anti knock. pembakaran-yang kurang sempuma, rnakaAkibat lead
Pada penelitian ini digunakan seperangkat alat spektrometer serapan atom (SSA) tipe AA300P buatan Varian Australia, peralatan teflon bomb digester, effendorf ukuran 50 - 250 111,100 - 1000 111,dan peralatan dari gelas seperti labu ukur dan gelas beker.
(Pb) dapat menyebabkan lingkungan udara tercernar. Dalam bentuk aerosol anorganik, zat ini dapat rnasuk ke lingkungan kemudian rnasuk ke dalam tubuh melalui udara yang dihirup atau rnakanan seperti sayuran, dan buah-buahan. Zat anorganik lain yang juga terdapat dalam rnakanan adalah kalsiurn, dan zat besi. Pada kadar tertentu timbal, kalsium, dan besi berguna bagi tubuh, tetapi jika kadamya terlalu besar rnaka dapat menimbulkan efek toksik bagi tubuh(2). Dalam jangka waktu yang panjang ketiga logam tersebut dapat terakumulasi di dalam tubuh karena proses eliminasinya yang lambat. . Di daerah Istimewa Y ogyakarta tingkat pencernaran udara khususnya dari gas buang kendaraan bermotor cukup tinggi. Hal ini tidak terlepas dari semakin bertambahnya kendaraan yang beroperasi di jalan., sehingga perlu mendapatkan perhatian khusus dan dicarikan solusi yang tepat untuk mengatasi persoalan tersebut. Pencemaaran logam-Iogam berat dapat melalui udara yang kemudian menempel pada rnakanan atau sayuran akhirnya rnasuk ke dalam tubuh rnanusia. Dengan demikian diperlukan penelitian kemungkinan terjadinya pencernaran pada sayuran yang sering dikonsurnsi oleh rnasyarakat seperti daun bayam, daun lembayung, dan daun ketela pohon, terutarna yang ditanam di sekitar jalan raya. Karena kandungan logam-Iogam berat Pb, Fe, dan Ca pada umumnya kecil, rnaka diperlukan metoda analisis yang mernadai. Pada penelitian ini metode analisis yang digunakan adalah metode spektrometri serapan atom yang mempunyai beberapa keunggulan antara lain sensitifitas tinggi, murah, dan mudah pengoperasiannya, disamping contoh yang dibutuhkan relatif sedikit(3,,4).
Cara kerja
Optimasi kondisi ana/isis. Kondisi optimum analisis unsur-unsur Pb, Fe, dan Ca dilakukan dengan mengukur serapan yang optimum pada panjang gelombang rnasingrnasing unsur, pada setiap perubahan arus lampu, lebar celah, laju alir contoh, laju alir udara dan asetilen. Untuk optirnasi unsur Ca dilakukan optirnasi penggunaan Sr(NOh sebagai modifier. Konsentrasi larutan yang diukur serapannya Pb, dan Fe rnasing-rnasing = 2 ppm, Ca = 5 ppm.
Pembuatan larutan standar Pb, Fe, dan Ca. Dibuat 5 buah larutan standar campuran yang rnasing-rnasing terdiri dari Pb, Fe, HN03, dan akuabides sedemikian rupa sehingga dalam rnasing-rnasing larutan konsentrasi HN03 tetap yaitu 0, I N, sedangkan konsentrasi Pb dan Fe rnasing-rnasing dengan variasi konsentrasi yang sarna mulai dari 0,5, 1, 1,5, 2, 2,5 I1g/ml. Larutan standar Ca dibuat dengan membuat 5 buah larutan campuran yang terdiri dari Ca, Sr(N03h, HN03" dan akuabides sedemikian rupa sehingga konsentrasi HN03. dan Sr dalam masing-rnasing larutan tetap 0, I N dan 5000 I1g/ml, sedangkan konsentrasi Ca bervariasi mulai dari 2, 4, 6, 8, dan 10 I1g/ml. Masing-rnasing larutan standar kemudian diukur serapannya pada kondisi yang optimum rnasing-rnasing unsur.
Preparasi contolr uji dalt SRM
TAT A KERJA Balran Dalam penelitian ini digunakan larutan spektrosol timbal nitrat, besi nitrat, dan kalsium nitrat buatan BDH yang mempunyai kadar unsur Pb, Fe, dan Ca rnasing-rnasing 1000 ppm, as am nitrat pekat, dan asam perkhlorat rnasing-rnasing buatan Merck, akuabides buatan laboratorium P3TM, dan bahan SRM citrus leaves 1572 buatan NBS. Sedangkan pengambilan cuplikan daun bayam, daun lembayung, dan daun ketela pohon dari jalan Kaliurang dengan lokasi kiri jalan jarak 5
Contoh uji daun bayam, daun lembayung, dan daun ketela pohon ditumbuk dalam wadah stainlessteel dalam sua sana nitro gin cair, kemudian dirnasukan dalam pengering suhu rendah dan digiling dengan ball mill zr02. Butiran contoh uji hasil penggilingan selanjutnya diayak hingga lolos 100 mesh dan dihomoginkan. Contoh uji yang telah homogin kemudian disimpan dalam botol polietilen. Ditimbang rnasing-rnasing cuplikan 0,5 g berat kering, dibasahi dengan sedikit akuabides, dirnasukan dalam teflon born digester, ditambahkan 2 ml asam nitrat pekat secara perlahan. Setelah tidak terjadi reaksi dirnasukan dalam tungku dan dipanaskan pada suh.u 150 °C, selama 4 jam. Hasil
Proslding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM-BATANYogyakarta, 8 Juli 2003
Supriyallto,
ISSN 0216 - 3128
dkk
pelarutan setelah dingin ditepatkan menjadi 10 ml dengan penambahan akuabides, larutan siap untuk leaves dilakukan dengan cara yang sama dengan pelarutan contoh uji, dengan berat penimbangan SRM yang berbeda.
Analisis unsur Ph, Fe, dan Ca dalam contoh uji dan SRM Kadar Pb, Fe, dan Ca dalam contoh uji dan SRM diperoleh dengan mengukur serapan masingmasing unsur dalam contoh uji dan SRM pada kondisi yang optimum masing-masing unsur. Serapan masing-masing unsur yang diperoleh kemudian diintrapolasikan pada kurva kalibrasi standar masing-masing. unsur, sehingga akan diperoleh konsentrasi regresi masing-masing unsur. Kadar masing-masing unsur pada contoh uji dan SRM dihitung dengan faktor pengenceran dan faktor berat.
HASIL DAN PEMBAHASAN Untuk memperoleh data yang akurat dalam pengukuran, diperlukan beberapa parameter yang harus dilakukan sebelum dilakukan analisis unsurunsur dalam contoh uji. Salah satu parameter adalah kondisi analisis yang optimum dari unsurunsur Pb, Fe, dan Ca. Kondisi optimum analisis unsur Pb, Fe, dan Ca, diperoleh dengan mengamati serapan yang maksimum pada panjang gelombang optimum masing-masing unsur pada setiap perubahan arus lampu, lebar celah, laju alir cuplikan, laju alir udara, laju alir asetilen, dan tinggi pembakar. Hasil optimasi berupa data Fe Pb kondisi optimum Ca masing-masing unsur seperti disajikan pada Tabel 1 sebagai berikut :
305
Parameter yang lain yang perlu mendapatkan perhatian adalah preparasi awal contoh uji. Pada penelitian ini, proses pelarutan contoh uji lingkungan (daun bayam, daun ketela, dan daun lembayung), dilakukan menggunakan tetlon born digester, dengan asam nitrat sebagai bahan pelarut. Keuntungan yang diperoleh dengan teknik pelarutan tetlon born adalah diperoleh pelarutan contoh uji yang baik, dan kontarninasi pada contoh uji dapat ditekan serendah mungkin(S). Untuk mengetahui validitas metode uji yang digunakan, dilakukan uji validasi metode. Uji validasi metode dilakukan dengan menggunakan bahan standar pembanding yang telah diketahui . kadar unsur-unsur dalam bentuk sertifikat. Pada penelitian ini bahan standar pembanding yang digunakan adalah Standard reference material (SRM) Citrus Leaves 1572 buatan National Bureau of Standards. Data hasil analisis logam berat Pb, Fe, dan Ca dalam SRM, dan data sertifikat SRM, disajikan pada Tabel 2. Berdasarkan pada Tabel 2, validasi metode uji unsur-unsur Pb, Fe, dan Ca dalam contoh uji lingkungan secara anal isis mempunyai validitas yang baik. Hal. ini berdasarkan perolehan harga % kesalahan yang rendah « 5 %) bila dibandingkan dengan harga yang sesungguhnya (true value). Dalam hal ini kadar unsur yang ada dalam sertifikat SRM dianggap sebagai harga yang sesungguhnya. Tabel 2. Data ana/isis Ph. Fe, dan Ca dalam SRM Citrus Leaves. Unsur 3,09 I87,21 Data Data sertifikat 12,84± 1,61 13,30 ± ±analisis 0,22(0) 2,90 90,00 3,46 3,10±±I 0,10(0) 2,40 10,00 1,90 3,15
I
% kesalahan
Tabel I. Data "oftdisl optimum aftatisis Pb, F~. daft ea
11,0
14 12 4Ca Fe asetilen alir 5 -gelombang 422,7 13,5 2,47 2,45 2,7217,0 4,5 0,2 248,3 0,5 8,6 Parameter Laju alir udara Tinggi alir pembakar nitrousoksid Lebarcelah (nm)(liter/uji alir contoh Pb
15 10 0,2 13,5 4,5 Unsur IOl!arn berat Satuan dalam % Lokasi pengambilan contoh uji daun bayam, daun lembayung, dan daun ketela pohon masingmasing di lalan Kaliurang Yogyakarta, dengan perincian sebelah kanan jalan jarak 5 m, dan 20 m, sebelah kiri jalan jarak 5 m, dan 20 m, pada keadaan ramai kendaraan dan sepi kendaraan. Kadar logam-Iogam be rat Pb, Fe, dan Ca dalam contoh uji daun bayam, daun lembayung, dan daun ketela pohon disajikan pada Tabel 3. Berdasarkan pada Tabel 3, dalam cuplikan daun bayam, daun lembayung, dan daun ketela pohon terdeteksi logam-Iogam berat Pb, Fe, dan Ca, dengan kadar yang berbeda-beda. Perbedaan kadar tersebut dapat terjadi karena pengaruh dari jumlah stomata sebagai alat respirasi dari masingmasing jenis sayuran berbeda. Stomata merupakan
Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003
306
ISSN 0216 - 3128
Supr;yanto,
dkk
celah pada pemmkaan daun yang berfungsi sebagai
penelitian diperoleh kadar Pb, Fe, dan Ca secara
alat respirasi masuknya logam berat akibat polusi udara(6).
acak pada contoh uji daun bayam dan daun lembayung tidak jauh berbeda, dan pada contoh·uji daun ketela pohon mempunyai kadar yang paling rendah. Hal ini kemungkinan disebabkan adanya daya hisap daun bayam dan daun lembayung yang hampir sama, meskipun jumlah stomata berbeda. Selain itu dapat disebabkan faktor lain, rnisalnya adanya perbedaan tebal lapisan lilin yang ada pada masing-masing permukaan contoh uji daun(7).
Pada contoh uji daun bayam jumlah stomata untuk lima kali bidang pandang 94, pada contoh uji daun ketela pohon 131 dan pada daun lembayung 156. Jika dilihat dari jumlah stomata , maka seharusnya kadar Pb, Fe, dan Ca yang paling tinggi adalah pada contoh uji daun lembayung, dan yang paling rendah pada contoh uji daun bayam. Pada
Tabel 3. Kadar Pb, Fe, dan Ca dalam contoh uji daun bayam. daun lembayung, dan daun ketela pohon. Kadar unsur 230,0 102,5 82,5 7,75 1,17 5,02 2,23 0,32 77,5 0,37 2,31 0,02 135,0 13,25±1,11 13,75 0,06 3,11 ±1,03 0,71 1,16 ±" SD 270,0 105,0 97,5 80,0 0,80 0,60 0,47 0,23 0,67 0,58 0,29 4,75 5,75 5,00 5,25 7,00 ±±±±±0,98 0,01 1,72 0,01 2,11 0,03 1,43 0,43 0,81 0,23 0,13 Ca (%) 107,5 172,5 415,0 147,5 165,0 335,0 327,5 280,0 535,0 260,O±9,12 177,5 185,0 190,0 160,0 152,5 0,80 0,60 0,30 0,90 2,00 0,95 0,50 0,35 1,30 0,90 1,10±0,02 1,10 10,50 10,75 13,25 10,50 15,00 10,23 11,00 7,50 7,50±O,10 0,03 0,01 0,07 0,16 2,62 0,02 3,11 0,01 0,05 1,04 4,02 2;61 4,11 3,13 1,73 6,16 2,11 9,19 3,12 8,01 1,13 ± 0,11 0,12 0,Ql 0,13" 0,17 0,23 0,09 0,13 0,88 1,43 0,61 Fe (/lglg) 4,75 ±±± 0,21
Cuplikan -- 55 m m kiri kiri (S) (S) Pb (/lg/g)
Jarak 5 m, dan 20 m, S = sepi kendaraan, R = ramai kendaraan Perbedaan kadar Pb, Fe, dan Ca jika dilihat dari kondisi ramai dan sepi lalu lintas, dan jarak tanam dari pinggir jalan raya, yaitu jarak 5 m dan 20 m, tidak ada perbedaan kadar secara nyata. Hal ini mungkin karena logam-logam berat Pb, Fe, dan Ca terdistribusi secara merata di udara. Kandungan Pb, Fe, dan Ca yang cukup tinggi dalam masingmasing contoh uji dapat terjadi karena dipengaruhi oleh faktor yang lain, seperti kondisi tanah dan kondisi lingkungan yang lain(8). Berdasarkan hasil yang diperoleh, secara keseluruhan kadar Ca lebih besar dari kadar Fe, dan
kadar Fe lebih besar dari kadar Pb. Ada dugaan bahwa Pb tidak hanya didepositkan pada daun saja, tetapi juga pada jaringan yang lain karena secara umum akumulasi logam teIjadi di permukaan daun, batang, dan akar. Sesudah masuk ke dalam permukaan daun, Pb kemudian disebarkan ke jaringan lain sehingga yang tertinggal pada daun hanya sedikit. Tetapi dapat juga unsur yang masuk menjadi tidak bergerak oleh penyerapan ke permukaan atau detoksifikasi oleh pengkelatan dengan senyawa yang ada pada daun, sehingga kadar yang ada pada daun menjadi lebih besar. Hal
Proslding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelitlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juri 2003
Supriyanto,
dkk
ISSN 0216 - 3128
inilah yang mungkin mengakibatkan tingginya kadar Ca dalam contoh uji bila dibandingkan dengan kadar yang lain.
KESIMPULAN Diperoleh kadar Pb, Fe, dan Ca dalam cuplikan bayam masing-masing berkisar antara 10 15 ppm, 135 - 415 ppm, dan 0,3 - 1,3 %. Dalam cuplikan daun Iembayung terdapat Iogam berat Pb, Fe, dan Ca masing-masing berkisar 5,75 - 13,25 ppm, 107,5 - 535 ppm, dan 0,5 - 2 %. Dalam cuplikan .daun ketela pohon terdapat logam berat Pb, Fe, dan Ca masing-masing berkisar 4,75 - 7,75 ppm, 77,5 - 230 ppm, dan 0,23 - 0,8 %. Perbedaan jarak dan lokasi tanaman tidak mengakibatkan perbedaan yang nyata terhadap kadar Pb, Fe, dan Ca dalam cuplikan daun bayam, daun lembayung dan daun ketela pohon.
DAFfAR PUSTAKA 1. PALAR H., Pencemaran dan toksikologi logam berat, Rineka Cipta, Jakarta, (1994). 2. VAN LOON., J. c., Analytical Atomic Absorption Spectroscopy, Academic Press, New York, (1980), ha1. 39-43. 3. PRICE, W.J.,Spectrochemical Analysis by Atomic Absorption, John Wiley and Sons, New York, (1983). 4. ANONIM, Certified Reference Material Human Hair GbW 07601, IAEA, (1995). 5. KENSAKU OKAMOTO AND KEIICHIRO FUW A,"Low-Contamination Digestion Bomb Method Using a Teflon Double Vessel for Materials", Journal of Analytical Chemistry, Vol. 56, page 1758-1760, ·1984. 6. DARMONO, Logam Dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup, Universitas Indonesia Press, Jakarta, 1995.
307
Sayuran, Jurusan Farmasi UAD, Yogyakarta, 2001. 8. Chasanah dkk., Studi Analisis Kandungan Kadmium Dalam Beberapa Jenis Tembakau Dengan Metode SSA, UII, Yogyakarta, 200 I.
TANYAJAWAB Sukirno Dalam uji akurasi setiap logam yang diuji sama hasilnya, dan apa syarat-syaratnya supaya akurasi itu baik ? Batas deteksi logam-logam logam berapa ?
yang diuji setiap
C. Supriyanto Uji akurasi Pb, Fe dan Ca digunakan SRM citro us leaves dengan hasil kadar masing-masing unsur yang diperoleh berada dalam sertifikat yang ada dalam SRM, sedangkan untuk unsur-unsur yang lain tidak dilakukan. Syarat utama adalah hasil yang diperoleh berada dalam sertifikat SRM yang digunakan. Batas deteksi Pb: 0,/8 ppm, Fe: ppm dan Ca: 0,03 ppm
= 0,02
Zainul Kamal Berasal dari mana Pb, Fe dan Ca dalam bejana
C. Supriyanto Logam-logam Pb, Fe dan Ca dapat berasal dari polusi udara melalui proses respirasi oleh stomata, dapat juga melalui tanah yang terdistribusi sampai ke daun bayam.
7. Premanasari, Dhesty, Kajian Terhadap Kadar Pb, Ca, Fe dan Tingkat radioaktivitas B Dalam
Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImlah Penelltian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003
