Chapter II.pdf - USU Institutional Repository - Universitas Sumatera ...

26 downloads 66 Views 473KB Size Report
parameter mikrobiologi dan parameter radioaktivitas yang terdapat di dalam air minum. 1. .... Sebagai contoh adalah logam air raksa (Hg), kadmium (Cd),.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Air Bersih Air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari dan akan menjadi air minum setelah dimasak terlebih dahulu. Sebagai batasannya, air bersih adalah air yang memenuhi persyaratan bagi sistem penyediaan air minum. Adapun persyaratan yang dimaksud adalah persyaratan dari segi kualitas air yang meliputi kualitas fisik, kimia, biologi dan radiologis, sehingga apabila dikonsumsi tidak menimbulkan efek samping (Permenkes No. 416/Menkes/PER/IX/1990). 2.1.1 Pemanfaatan Air Bersih

Air bersih ini diperoleh dari sumur gali, sumur bor, air hujan, air ledeng, air tanah, dan air dari sumber mata air. Pemanfaatan air bersih secara umum dapat dikatakan penggunaan air bersih sebagai berikut: akan diolah menjadi air minum, untuk keperluan keluarga (cuci, mandi), sarana pariwisata (air terjun), sarana pendingin pada industri, sebagai alat pelarut (dalam bidang farmasi atau kedokteran), pelarut obat-obatan dan infus (apabila air tersebut telah diolah menjadi aqua pro injeksi), sebagai sarana irigasi, pertanian dan olahraga (Gabriel, 2001). 2.1.2 Persyaratan Air Bersih Di dalam Peraturan Menteri Kesehatan RI No.416/MENKES/PER/IX/ 1990, persyaratan air bersih dapat di tinjau dari parameter fisika, parameter kimia,

Universitas Sumatera Utara

parameter mikrobiologi dan parameter radioaktivitas yang terdapat di dalam air minum. 1. Paramater fisik

Secara fisik air bersih harus jernih, tidak berbau dan tidak berasa. Selain itu juga suhu air bersih sebaiknya sama dengan suhu udara atau ± 25oC, dan apabila terjadi perbedaan maka batas yang diperbolehkan adalah 25oC ± 3oC. 2. Parameter kimiawi

Air bersih tidak boleh mengandung bahan-bahan kimia dalam jumlah yang melampaui batas. Beberapa persyaratan kimia antara lain adalah: pH, total suspended solid, kesadahan (CaCO3), kalsium (Ca), besi (Fe), mangan (Mn), tembaga (Cu), seng (Zn), chlorida (Cl), nitrit (NO2), nitrat (NO3), flourida (F), serta logam berat yaitu kadmium (Cd), timbal (Pb), arsen (As), khrom (Cr) dan air raksa (Hg). 3. Parameter mikrobiologi

Air bersih tidak boleh mengandung kuman patogen dan parasitik yang mengganggu kesehatan. Persyaratan bakteriologis ini ditandai dengan tidak adanya bakteri E. coli atau fecal coli dalam air. 4. Parameter radioaktivitas

Persyaratan radioaktifitas mensyaratkan bahwa air bersih tidak boleh mengandung zat yang menghasilkan bahan-bahan yang mengandung radioaktif,

seperti

sinar

alfa

dan

beta

(Permenkes

No.

416/Menkes/PER/IX/1990).

Universitas Sumatera Utara

2.2 Pencemaran Air Pencemaran air adalah masuk atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi, dan atau komponen lain ke dalam air dan atau berubahnya tatanan air oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam, sehingga kualitas air turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air menjadi kurang atau sudah tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya (KepMenKLH No.Kep-02/MENKLH/I/1988). 2.2.1 Komponen Pencemaran Air

Komponen pencemaran air dikelompokkan sebagai berikut: 1. Bahan Buangan Padat Merupakan bahan buangan yang berbentuk padat, baik yang kasar (butiran besar) maupun yang halus (butiran kecil). 2. Bahan Buangan Organik Pada umumnya merupakan limbah yang dapat membusuk atau terdegradasi oleh mikroorganisme. 3. Bahan Buangan Anorganik Pada umumnya merupakan limbah yang tidak dapat membusuk dan sulit didegradasi oleh mikroorganisme. Apabila bahan buangan ini masuk ke air lingkungan maka akan terjadi peningkatan jumlah ion logam dalam air. Bahan buangan anorganik biasanya berasal dari industri yang melibatkan penggunaan unsur-unsur logam seperti Timbal (Pb), Arsen (As), Kadmium (Cd), Air Raksa (Hg), Krom (Cr), Nikel (Ni), Kalsium (Ca), Magnesium (Mg), Kobalt (Co) dan lainnya.

Universitas Sumatera Utara

4. Bahan Buangan Olahan Bahan Makanan Sebenarnya bahan buangan olahan bahan makanan dapat juga dimasukkan ke dalam kelompok bahan buangan organik, namun dalam hal ini sengaja dipisahkan karena bahan buangan olahan bahan makanan seringkali menimbulkan bau busuk (Wardhana, 2004). 2.2.2 Dampak Pencemaran Air Pencemaran air dapat menyebabkan berkurangnya keanekaragaman atau punahnya populasi organisme perairan seperti benthos, perifiton, dan plankton. Dengan menurunnya atau punahnya organisme tersebut maka sistem ekologi perairan dapat terganggu. Sistem ekologi perairan (ekosistem) mempunyai kemampuan untuk memurnikan kembali lingkungan yang telah tercemar sejauh beban pencemaran masih berada dalam batas daya dukung lingkungan yang bersangkutan. Apabila beban pencemaran melebihi daya dukung lingkungannya maka kemampuan itu tidak dapat dipergunakan lagi. Pencemaran air selain menyebabkan

dampak

lingkungan

yang

buruk

dapat

menurunkan

keanekaragaman dan mengganggu estetika juga berdampak negatif bagi kesehatan makhluk hidup, karena di dalam air yang tercemar selain mengandung mikroorganisme patogen, juga mengandung banyak komponen beracun (Nugroho, 2006). Bahan pencemar kadmium dalam air berasal dari pembuangan limbah industri dan limbah pertambangan terdapat dalam air dengan bilangan oksidasi 2+. Kadmium secara luas digunakan dalam proses pelapisan logam. Pengaruh terhadap manusia sangat serius, diantaranya adalah menyebabkan darah tinggi,

Universitas Sumatera Utara

kerusakan ginjal, kerusakan jaringan testikuler dan kerusakan dari sel-sel darah merah. Bahan pencemar timbal terdapat dalam air dengan bilangan oksidasi 2+. Timbal yang berasal dari bahan bakar bertimbal merupakan sumber utama dari timbal di atmosfer dan daratan yang kemudian dapat masuk ke dalam perairan alami. Timbal yang berasal dari batuan kapur dan galena (PbS) merupakan sumber timbal pada perairan alami. Timbal digunakan sebagai bahan untuk solder dan untuk penyambungan pipa air, sehingga air untuk rumah tinggi kemungkinan dapat kontak dengan timbal. Daya racun timbal yang akut pada perairan alami menyebabkan kerusakan hebat pada ginjal, sistem reproduksi, hati dan otak, serta sistem syaraf sentral dan dapat menyebabkan kematian (Achmad, 2002).  

2.3 Logam Berat Logam berat adalah unsur yang mempunyai densitas kimia dengan bobot jenis lebih besar dari 5 gr/cm3, terletak di sudut kanan bawah sistem periodik, mempunyai afinitas yang tinggi terhadap unsur S dan biasanya bernomor atom 22 sampai 92 dari perioda 4 sampai 7. Logam berat jarang sekali berbentuk atom sendiri di dalam air, tetapi biasanya terikat oleh senyawa lain sehingga berbentuk sebuah molekul. Logam berat merupakan senyawa kimia yang berpotensi menimbulkan masalah pencemaran lingkungan. Logam berat memiliki kekuatan dan ketahanan yang baik, daya pantul cahaya dan daya hantar listrik yang tinggi dan daya hantar panas yang cukup baik. Logam berat masih termasuk golongan logam dengan kriteria-kriteria yang sama dengan logam lain. Perbedaannya

Universitas Sumatera Utara

terletak dari pengaruh yang dihasilkan bila logam berat ini berikatan dan atau masuk ke dalam organisme hidup. Berbeda dengan logam biasa, logam berat biasanya menimbulkan efek-efek khusus pada mahluk hidup (Palar, 2004). Dapat dikatakan semua logam berat bersifat racun yang akan meracuni tubuh mahluk hidup. Sebagai contoh adalah logam air raksa (Hg), kadmium (Cd), timbal (Pb) dan khrom (Cr). Meskipun semua logam berat dapat mengakibatkan keracunan atas mahluk hidup, sebagian dari logam berat tersebut tetap dibutuhkan oleh mahluk hidup. Kebutuhan tersebut berada dalam jumlah yang sedikit, tetapi bila kebutuhan dalam jumlah yang sangat kecil itu tidak terpenuhi, maka dapat berakibat fatal terhadap kelangsungan hidup dari setiap mahluk hidup. Karena dibutuhkan dalam tubuh maka disebut logam esensial, logam beresensial ini adalah tembaga (Cu), seng (Zn) dan nikel (Ni) (Palar, 2004). 2.3.1 Karakteristik Logam Berat Berdasarkan daya hantar panas dan listriknya, semua unsur kimia yang terdapat dalam susunan berkala unsur-unsur dapat dibagi atas dua golongan yaitu logam dan non logam. Golongan logam mempunyai daya hantar panas dan listrik yang tinggi, sedangkan golongan non logam mempunyai daya hantar panas dan listrik yang rendah. Berdasarkan densitasnya, golongan logam dibagi atas dua golongan, yaitu golongan logam ringan dan logam berat (Gabriel, 2001).

Menurut Palar (2004) karakteristik dari logam berat adalah sebagai berikut: 1. Memiliki spesifikasi gravitasi yang sangat besar (>4). 2. Mempunyai nomor atom 22-34 dan 40-50 serta unsur lantanida dan aktinida. 3. Mempunyai respon biokimia (spesifik) pada organisme hidup.

Universitas Sumatera Utara

Salah satu polutan yang paling berbahaya bagi kesehatan manusia adalah logam berat. WHO (World Health Organization) dan FAO (Food Agriculture Organization) merekomendasikan untuk tidak mengkonsumsi makanan laut (seafood) yang tercemar logam berat. Logam berat telah lama di kenal sebagai suatu elemen yang mempunyai daya racun yang sangat potensial dan memiliki kemampuan terakumulasi dalam organ tubuh manusia. Bahkan tidak sedikit yang menyebabkan kematian. Di antara logam berat yang berbahaya kadmium (Cd) dan timbal atau plumbum (Pb). 1.

Kadmium Kadmium (Cd) adalah logam putih keperakan, lunak dan tahan korosi

yang dapat ditempa dan dilihat. Kadmium melebur pada suhu 321oC dan dapat melarut dengan lambat dalam asam encer dengan melepaskan hidrogen. Di masa silam kadmium malah digunakan dalam pengobatan syphilis dan malaria. Bagi manusia kadmium sebenarnya merupakan logam asing. Tubuh sama sekali tidak memerlukannya dalam proses metabolisme. Oleh karena itu kadmium dapat diabsorbsi tubuh dalam jumlah tidak terbatas (Soemirat, 2005). Kadmium menjadi populer sebagai logam berat yang berbahaya setelah timbulnya pencemaran sungai di wilayah Kumamoto Jepang yang menyebabkan keracunan pada manusia. Kadmium merupakan salah satu dari berbagai jenis logam berat yang berbahaya, tidak hanya bagi tanaman tapi juga manusia dan hewan. Logam kadmium masuk ke dalam tubuh melalui saluran pernafasan dan saluran pencernaan. Juga mempuyai kekuatan ikatan yang tinggi dengan gugus sulfhidril (-SH) pada enzim protein. Oleh karena itu, keberadaan kadmium akan

Universitas Sumatera Utara

mengganggu aktifitas enzim, metabolisme besi (Fe) dan menyebabkan klorosis (kekurangan klorofil) pada daun tumbuhan (Setyawan, 2004). 2.

Timbal Plumbum atau timbal adalah elemen kimia dengan simbol Pb yang dalam

bahasa Indonesia di kenal dengan nama timah hitam. Timbal merupakan logam berat dan berwarna kebiru-biruan sampai hitam kelam, mudah dibengkokkan, tidak elastis, mudah di lebur. Titik lebur 327,46oC dan mendidih pada suhu 1740oC. Timbal mempunyai valensi 2 dan 4. Timbal jarang dijumpai dalam status elemen, biasanya dalam bentuk sulfida logam (PbS) yang sering disebut dengan batuan galena. Timbal berasal dari perubahan radioaktif uranium dan mineral thorium (Gabriel, 2001). 2.3.3 Dampak Negatif Logam Berat Bagi Manusia Masing-masing logam berat memiliki dampak negatif terhadap manusia jika di konsumsi dalam jumlah yang besar dan waktu yang lama. Dampak tersebut antar lain: 1. Kadmium Jika berakumulasi dalam jangka waktu yang lama dapat menghambat kerja paru-paru, bahkan mengakibatkan kanker paru-paru, mual, muntah, diare, kram, anemia, dermatitis, pertumbuhan lambat, kerusakan ginjal dan hati, dan gangguan kardiovaskuler. Kadmium dapat pula merusak tulang (osteomalacia, osteoporosis) dan meningkatkan tekanan darah. Gejala umum keracunan kadmium adalah sakit di dada, nafas sesak (pendek), batuk–batuk, dan lemah (Palar, 2004).

Universitas Sumatera Utara

2. Timbal Timbal sangat beracun, terutama apabila di hirup (bagi pekerja). Pb dapat pula diserap oleh melalui kulit. Apabila terjadi hal tersebut akan timbul gejala akut: sakit kepala, puyeng, insomnia dan gusi hitam, dan gejala kronis: hilang kesadaran sampai koma dan diakhiri dengan kematian (Gabriel, 2001). Pengaruh pencemaran timbal dalam tubuh juga dapat mempengaruhi kecerdasan. Timbal yang 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 (Palar, 2004).

2.4 Inductively Coupled Plasma Inductively Coupled Plasma Spectrofotometry (ICP) merupakan metode yang berdasarkan ion yang tereksitasi dan memancarkan sinar. Intensitas cahaya yang terpancar pada panjang gelombang tertentu dan mempunyai karakteristik unsur tertentu yang terukur berhubungan dengan konsentrasi dari tiap unsur dari sampel. Inductively couple plasma (ICP) adalah induksi yang diperoleh dari arus bolak-balik pada frekuensi radio melalui kumparan. Berguna untuk mendeteksi kandungan logam dalam sampel dari lingkungan (Manday, 2012). ICP termasuk dalam spektro atomik yaitu sebuah teknik yang digunakan untuk mendeteksi jejak logam dalam sampel dan untuk mendapatkan karekteristik unsur-unsur yang memancarkan gelombang tertentu. Spektroskopi atomik digunakan untuk penentuan kualitatif dan kuantitatif dari sekitar 70 elemen. Ciri

Universitas Sumatera Utara

khas Spektro Atomik adalah bahwa dalam spektro atomik, sampel harus diatomkan terlebih dahulu. Dari segi deteksi limit, ICP lebih bagus deteksi limitnya di banding flame AAS, namun lebih besar deteksi limitnya kalau dibandingkan dengan sistem Tungku Karbon. Sementara untuk gas yang dipakai AAS menggunakan acetilene dan udara atau N2O. Semantara ICP manggunakan argon sebagai gas pembakar. Pemakaian argon 1 tabung hanya bisa di pakai kira-kira untuk 4 jam (Manday, 2012). 2.4.1 Prinsip Inductively Coupled Plasma Prinsip utama dari ICP adalah mengukur intensitas energi atau radiasi yang dipancarkan oleh unsur-unsur yang mengalami perubahan tingkat energi atom (eksitasi atau ionisasi). Larutan sampel di hisap dan dialirkan melalui capillary tube menuju ke nebulizer. Nebulizer mengubah larutan sampel menjadi aerosol dan kemudian diinjeksikan melalui ICP. Pada temperatur plasma sampel-sampel akan teratomisasi dan tereksitasi. Atom yang tereksitasi akan kembali ke keadaan awal (ground state) sambil memancarkan sinar radiasi. Sinar radiasi ini didispersi oleh komponen optik. Sinar yang terdispersi secara berurutan muncul pada masing-masing panjang gelombang unsur dan disubah dalam bentuk sinyal listrik yang besarnya sebanding dengan sinar yang dipancarkan oleh besarnya konsentrasi unsur. Sinyal listrik ini kemudian diproses oleh sistem pengolahan data (Wibawa, 2012).    

Universitas Sumatera Utara

2.4.2 Instrumentasi Alat ICP (Inductively Coupled Plasma) 1. Plasma Merupakan campuran gas yang memiliki sifat konduktor yang mengandung konsentrasi besar dari kation dan elektron. Plasma diperoleh dari sebuah gas yang terionisasi, ketika obor dinyalakan maka menghasilkan medan magnet yang kuat. 2. Medan magnet Sebuah medan magnet adalah medan vektor yang dapat memberikan suatu gaya magnet pada muatan listrik bergerak dan pada dipol magnetik. 3. Pompa peristaltik Sebuah pompa peristaltik adalah jenis pompa perpindahan positif digunakan untuk memompa berbagai cairan. Fluida yang terkandung dalam tabung fleksibel yang dipasang di dalam casing pompa melingkar memberikan sebuah berair atau sampel organik menjadi nebulizer. 4. Nebulizer Nebulizer berfungsi untuk mengubah cairan sampel menjadi aerosol. 5. Spray chamber Spray chamber berfungsi untuk mentransportasikan aerosol ke plasma, pada spray chamber ini aerosol mengalami desolvasi atau volatisasi yaitu proses penghilangan pelarut sehingga didapatkan aerosol kering yang bentuknya telah seragam.  

Universitas Sumatera Utara

6. RF generator RF generator adalah alat yang menyediakan tegangan (700-1500 Watt) untuk menyalakan plasma dengan Argon sebagai sumber gas-nya. Tegangan ini ditransferkan ke plasma melalui load coil, yang mengelilingi puncak dari obor. 7. Difraksi kisi Dalam optik, kisi difraksi adalah komponen optik dengan pola yang teratur, yang terbagi menjadi beberapa sinar cahaya perjalanan di arah yang berbeda di mana ia dipisahkan menjadi komponen-komponen radiasi dalam spektrometer optik. Intensitas cahaya kemudian diukur dengan photomultiplier. 8. Photomultiplier Photomultiplier merupakan sebuah tabung vakum, dan lebih khusus lagi phototubes, dimana alat ini sangat sensitif terhadap detektor cahaya dalam bentuk sinar ultraviolet, cahaya tampak, dan inframerah (Wibawa, 2012). 2.4.4

Proses pendispersian cahaya pada alat ICP Cahaya yang dipancarkan oleh unsur atom atau ion dalam ICP harus di

ubah ke sinyal listrik. Hal ini dilakukan dengan memecahkan cahaya menjadi komponen radiasi dan kemudian mengukur intensitas cahaya dengan tabung photomultiplier pada panjang gelombang yang spesifik untuk setiap baris elemen. Setiap elemen akan memiliki panjang gelombang tertentu dalam spektrum yang dapat digunakan untuk analisis (Wibawa, 2012).

Universitas Sumatera Utara

Suggest Documents