BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pencemaran Logam Berat Pencemaran logam berat seperti besi (Fe), Mangan (Mn), Seng (Zn), Kadmium (Cd), Cromium (Cr), Tembaga (Cu), Timbal (Pb), Nikel (Ni) dan Raksa (Hg), berdasarkan sudut pandang toksikologi, logam berat ini dapat dibagi dalam dua jenis. Jenis pertama adalah logam berat esensial, dimana keberadaannya dalam jumlah tertentu sangat dibutuhkan oleh organisme hidup, namun dalam jumlah yang berlebihan dapat menimbulkan efek racun. Contoh logam berat ini adalah Zn, Cu, Fe, Co, Mn, Ni dan sebagainya. Sedangkan jenis kedua adalah logam berat tidak esensial atau beracun, dan dimana keberadaannya dalam tubuh masih belum diketahui manfaatnya atau bahkan dapat bersifat racun, seperti Hg, Cd, Pb, Cr dan lain-lain. Logam berat ini dapat menimbulkan efek kesehatan bagi manusia tergantung pada bagian mana logam berat tersebut terikat dalam tubuh. Apabila kepekatan logam-logam ini tinggi dari biasa, logam-logam ini akan menjadi suatu ancaman bagi kesehatan manusia jika memasuki rantai makanan. Oleh karena itu pemantauan kadar logam berat dalam air sungai sangat perlu dilakukan (Yudo, 2006). Sungai sangat bermanfaat bagi manusia, dan tidak kalah pentingnya bagi biota air. Disamping itu sungai merupakan suatu media yang rentan terhadap pencemaran. Hal ini disebabkan karena daerah aliran sungai merupakan tempat buangan akhir limbah cair, oleh karena itu sangat rentan terhadap pencemaran dan mengakibat kualitas air sungai tidak sesuai dengan peruntukannya. Adanya logam berat di perairan, berbahaya baik secara langsung terhadap kehidupan organisme, maupun efeknya secara tidak langsung terhadap kesehatan manusia. Hal ini berkaitan dengan sifat-sifat logam berat yaitu sulit didegradasi, sehingga mudah

2 terakuimuiasi dalam lingkungan perairan dan keberadaannya secara alami sulit terurai, dapat terakumulasi dalam organism termasuk kerang dan ikan, dan akan membahayakan kesehatan manusia yang mengkomsumsi organisme tersebut (Anggraini, 2007). Logam berat umumnya bersifat racun terhadap mahkluk hidup, walaupun beberapa diantaranya diperlukan dalam jumlah kecil. Berbagai perantara, seperti udara, makanan maupun air yang terkontaminasi oleh logam berat, logam tersebut dapat terdistribusi ke bagian tubuh manusia dan sebagian akan terakumulasikan. Jika keadaan ini. Berlangsung terus menerus, dalam jangka waktu lama dapat mencapai jumlah yang membahayakan kesehatan manusia (Supriyanto, et al 2007). Konsentrasi logam berat paling tinggi berada di dalam daging ikan daripada konsentrasi di dalam insang ikan. Hal ini terjadi karena insang merupakan alat pertukaran gas pada organisme akuatik sehingga lebih sering tercuci air (Agustina, 2011). 2.2 Bahan Buangan Anorganik Bahan buangan anorganik pada umumnya berupa limbah yang tidak dapat membusuk dan sulit didegradasi oleh mikroorganisme. Apabila bahan bahan buangan anorganik ini masuk ke air lingkungan maka akan terjadi peningkatan jumlah ion logam di dalam air. Bahan buangan anorganik biasanya berasal dari industri yang melibatkan penggunaan unsur-unsur logam seperti timbale (Pb), Arsen (As), Kadmium (Cd), Air raksa (Hg), Kroom (Cr), Nikel (Ni), Kalsium (Ca), Magnesium (Mg), Kobalt (Co) dan lain-lain. Industri elektronika, elektroplating dan industri kimia banyak menggunakan unsur-unsur logam tersebut di atas. Apabila bahan buangan industri berupa bahan anorganik yang dapat larut maka air akan mendapatkan tambahan ion-ion logam yang berasal dari bahan anorganik tersebut. Banyak bahan anorganik yang memberikan ion-ion logam berat yang pada umumnya bersifat racun seperti logam Pb dan Cd. Selanjutnya apabila ion-ion logam yang terjadi didalam air berasal dari logam berat maupun logam bersifat racun maka air yang mengandung ion-ion logam

3 tersebut sangat berbahaya bagi tubuh manusia. Air tersebut tidak dapat digunakan sebagai air minum (Wardana, 1995). 2.3 Logam Berat Kadmium (Cd) 1. Sifat dan Karakteristik Kadmium (Cd) Kadmium adalah logam berwarna putih perak, lunak, mengkilap, tidak larut dalam basa, mudah bereaksi, serta menghasilkan Kadmium Oksida bila dipanaskan. Kadmium (Cd) umumnya terdapat dalam kombinasi dengan klor (Cd Klorida) atau belerang (Cd Sulfit). Kadmium membentuk Cd2+ yang bersifat tidak stabil. Cd memiliki nomor atom 40, berat atom 112,4, titik leleh C, titik didih C dan memiliki masa jenis 8,65 g/cm3 (Widowati et al, 2008). Logam kadmium (Cd) memiliki karakteristik berwarna putih keperakan seperti logam aluminium, tahan panas, tahan terhadap korosi. kadmium (Cd) digunakan untuk elektrolisis, bahan pigmen untuk industri cat, enamel dan plastik. Kadmium (Cd) adalah metal berbentuk kristal putih keperakan. Cd didapat bersama-sama Zn, Cu, Pb, dalam jumlah yang kecil. Kadmium (Cd) didapat pada industri alloy, pemurnian Zn, pestisida, dan lain-lain (Said, 2008). Logam kadmium (Cd) mempunyai penyebaran yang sangat luas di alam. Berdasarkan sifat-sifat fisiknya, kadmium (Cd) merupakan logam yang lunak ductile, berwarna putih seperti putih perak. Logam ini akan kehilangan kilapnya bila berada dalam udara yang basah atau lembab serta cepat akan mengalami kerusakan bila dikenai uap amoniak (NH3) dan sulfur hidroksida (SO2). Berdasarkan pada sifat kimianya, logam kadmium (Cd) didalam persenyawaan yang dibentuknya umumnya mempunyai bilangan valensi 2+, sangat sedikit yang mempunyai bilangan valensi 1+. Bila dimasukkan ke dalam larutan yang mengandung ion OH, ion-ion Cd2+ akan mengalami proses pengendapan. Endapan yang terbentuk dari ion-ion Cd2+ dalam larutan OH biasanya dalam bentuk senyawa terhidrasi yang berwarna putih (Palar, 2004).

4 Menurut Darmono (2001) Keberadaan kadmium di alam berhubung erat dengan hadirnya logam timbal (Pb) dan seng (Zn). Dalam industri pertambangan timbal (Pb) dan seng (Zn), proses pemurniannya akan selalu memperoleh hasil samping cadmium yang terbuang dalam lingkungan. Kadmium masuk ke dalam tubuh manusia terjadi melalui makanan dan minuman yang terkontaminasi. Mengukur Kadmium intake ke dalam tubuh manusia perlu dilakukan pengukuran kadar Cd dalam makanan yang dimakan atau kandungan Cd dalam Faeses. 2. Bioakumulasi Kadmium (Cd) Logam berat masuk ke dalam jaringan tubuh makhluk hidup melalui beberapa jalan, yaitu: saluran pernafasan, pencernaan dan penetrasi melalui kulit. Di dalam tubuh hewan logam diabsorpsi darah, berikatan dengan protein darah yang kemudian didistribusikan ke seluruh jaringan tubuh (Darmono, 2001). 4. Dampak Cd terhadap Kesehatan Masyarakat Kadmium (Cd) dalam tubuh terakumulasi dalam hati dan terutama terikat sebagai metalotionein mengandung unsur sistein, dimana Kadmium (Cd) terikat dalam gugus sufhidril (-SH) dalam enzim seperti karboksil sisteinil, histidil, hidroksil, dan fosfatil dari protein purin. Kemungkinan besar pengaruh toksisitas kadmium (Cd) disebabkan oleh interaksi antara kadmium (Cd) dan protein tersebut, sehingga menimbulkan hambatan terhadap aktivitas kerja enzim dalam tubuh (Darmono, 2001). Gejala akut dan kronis akibat keracunan kadmium (Cd) yaitu (Sudarmaji, et al 2006): a. Gejala akut : 1) Sesak dada. 2) Kerongkongan kering dan dada terasa sesak (constriction of chest). 3) Nafas pendek. 4) Nafas terengah-engah, distress dan bisa berkembang kearah penyakit radang paru -paru.

5 5) Sakit kepala dan menggigil. 6) Mungkin dapat diikuti kematian. b. Gejala kronis: 1) Nafas pendek. 2) Kemampuan mencium bau menurun. 3) Berat badan menurun. 4) Gigi terasa ngilu dan berwarna kuning keemasan. Menurut Palar (2004), efek kronis akibat toksisitas kadmium (Cd) pada manusia dapat dikelompokkan menjadi lima kelompok yaitu : a) Efek kadmium (Cd) terhadap ginjal Logam kadmium (Cd) dapat menimbulkan gangguan dan bahkan mampu menimbulkan kerusakan pada sistem yang bekerja di ginjal. Kerusakan yang terjadi pada sistem ginjal dapat dideteksi dari tingkat jumlah atau jumlah kandungan protein yang terdapat dalam urine. Petunjuk kerusakan yang dapat terjadi pada ginjal akibat logam kadmium (Cd) yaitu terjadinya asam amniouria dan glokosuria, dan ketidaknormalan kandungan asam urat kalsium dan fosfor dalam urine. b) Efek kadmium (Cd) terhadap paru Keracunan yang disebabkan oleh peristiwa terhirupnya uap dan atau debu kadmium (Cd) juga mengakibatkan kerusakan terhadap organ respirasi paru-paru. Kerusakan paru-paru tersebut dapat terjadi sebagai akibat dari keracunan kronis yang disebabkan oleh kadmium (Cd). c) Efek kadmium (Cd) terhadap tulang Efek keracunan kadmium (Cd) juga dapat mengakibatkan kerapuhan pada tulang. Gejala rasa sakit pada tulang sehingga menyulitkan untuk berjalan. Terjadi pada pekerja yang bekerja pada industri yang menggunakan kadmium (Cd). Penyakit tersebut dinamakan itai-itai

6 d) Efek kadmium (Cd) terhadap sistem reproduksi Daya racun yang dimiliki oleh kadmium (Cd) juga mempengaruhi sistem reproduksi dan organ-organya. Pada konsentrasi tertentu kadmium (Cd) dapat mematikan sel-sel sperma pada laki-laki. Hal inilah yang menjadi dasar bahwa akibat terpapar oleh uap logam kadmium (Cd) dapat mengakibatkan impotensi. 2.4 Logam Berat Timbal (Pb) 1. Sifat dan Karakteristik Timbal (Pb) 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. Bentuk organik seperti tetra etil-pb dan tetra metil-pb (TEL&TML), menyebabkan pengaruh toksisitas yang sama, tetapi agak berbeda dengan bentuk senyawa inorganic-pb (Darmono, 2001). Walaupun pengaruh toksisitas akut agak jarang dijumpai, tetapi pengaruh toksisitas kronis paling sering ditemukan. Pengaruh toksisitas kronis ini sering dijumpai pada pekerja di pertambangan dan pabrik pemurnian logam, pabrik mobil (proses pengecatan ), penyimpanan bateri, percetakan, pelapisan logam dan pengecatan sistem semprot (Darmono, 2001) 2. Mekanisme Timbal adalah logam toksik yang bersifat kumulatif sehingga mekanisme toksisitasnya dibedakan menurut beberapa organ yang dipengaruhinya yaitu sebagai berikut. a. Sistem hemopoietik Pb menghambat sistem pembentukan hemoglobin sehingga menyebabkan anemia b. Sistem saraf pusat dan tepi dapat menyebabkan gangguan ensefalopati dan gejala gangguan saraf perifer c. Sistem ganjil dapat menyebabkan gaminoasiduria, fosfaturia, glukosuria, nefropati, fibrosis, dan atrofi glomerular. d. Sistem gastro-intestinal menyebabkan kolik dan konstipasi

7 e. sistem kardiovaskuler; menyebabkan peningkatan permeabilitas kapiler pembulu darah. f. Sistem produksi; dapat menyebabkan kematian janin waktu melahirkan pada wanita serta hipospermi dan teratospermia pada pria g. Sistem indokrin; mengakibatkan gangguan fungsi tiroid dan fungsi adrenal (Darmono, 2001). 2.5 Logam Berat Merkuri (Hg) 1. Sifat dan Karakteristik Merkuri (Hg) Logam merkuri atau air raksa, mempunyai nama kimia hy-dragyrum yang berarti perak cair. Logam merkuri dilambangkan dengan Hg. Pada tabel priodika unsurunsur kimia menempati urutan (NA) 80 dan mempunyai bobot atom (BA 200,59), Merkuri telah dikenal manusia sejak manusia mengenal peradaban. Logam ini dihasilkan dari bijih sinabar, HgS, yang mengandung unsure merkuri an-tara 0,1%-4% (Palar, 2008). Ada tiga bentuk merkuri yang toksik terhadap manusia yaitu merkuri elemen (merkuri murni ), bentuk garam inorganik dan bentuk organik. Bentuk garam inorganik dan Hg dapat membentuk merkuri ( Hg 2+ ) dan bentuk merkuro (Hg + ), dimana bentuk garam merkuri lebih toksik dari pada merkuro. Bentuk organik Hg seperti aril, alkil, dan alkoksi alkil, sangat beracun diantara bentuk garam lainnya (Darmono, 2001). Menurut Palar (2008) secara umum logam merkuri memiliki sifat-sifat sebagai berikut: 1. Berujud cair pada suhu kamar (25 0 C) dengan titik beku paling rendah sekitar-39 0 C. 2. Masih berujud cair pada suhu C pada temperatur C ini telah terjadi pemuaian secara menyeluruh 3. Merupakan logam yang paling mudah menguap jika dibandingkan dengan logam-logam yang lain.

8 4. Tahanan listrik yang dimiliki sangat rendah, sehingga menempatkan merkuri sebagai logam yang sangat baik untuk menghantarkan daya listrik. 5. Dapat melarutkan bermacam-macam logam untuk membentuk alloy yang disebut juga dengan amalgam. 6. Merupakan unsur yang sangat beracun bagi semua makhluk hidup, baik itu dalam bentuk unsur tunggal (logam) ataupun dalam bentuk persenyawaan. 2. Penggandaan Merkuri Dalam Rantai Makanan Masuknya merkuri ke dalam tubuh organisme hidup, terutama melalui makanan yang dimakannya, karena hampir 90% dari bahan beracun ataupun logam berat (merkuri) masuk ke dalam tubuh melalui bahan makanan. Sisanya akan masuk secara difusi atau perembesan lewat jaringan dan melalui peristiwa pernafasan. Melalui jalur makanan, logam merkuri masuk melalui dua cara, yaitu lewat air (minuman) dan tanaman (bahan makanan). Jumlah merkuri yang masuk lewat minuman bisa menjadi sangat tinggi. Jumlah tersebut bisa berlipat kali dibandingkan jumlah merkuri yang masuk melalui tanaman. Hal ini dapat terjadi disebabkan logam merkuri dalam air bisa jadi telah mengalami pelipatgandaan dari jumlah awal yang masuk. Pelipatgandaan merkuri dalam air berawal dari proses bacterial terhadap ion logam atau merkuri yang terdapat dalam atau pengendapan pada lumpur di dasar peraiaran. Proses bacterial ini bisa terjadi disemua bahan perairan (sungai ataupun danau) yang telah kemasukan senyawa merkuri. (Palar, 2008). 2.6 Karakteristik Ikan Ikan merupakan vertebrata akuatik dan bernapas dengan insang, beberapa jenis ikan bernafas melalui alat tambahan berupa modifikasi gelembung renang (gelembung udara). Ikan merupakan organisme yang mempunyai kemampuan bergerak sehingga tidak tergantung pada arus yang kuat atau genangan air yang disebabkan oleh angin, mereka dapat bergerak di dalam air menurut kemauannya sendiri (Nybakken, 1994).

9 Ikan merupakan jasad multiseluler, sel-sel menyusun jaringan-jaringan dan selanjutnya membentuk kelompok kerja yang kompleks dan dengan strukutur spesifik yang dikenal sebagai organ. Organ-organ tersebut memiliki spesifikasi dan menjalankan fungsi-fungsi seperti otak, otot, perut, hati, jantung dan ginjal. Selain organ-organ yang serupa dengan hewan pada umumnya, beberapa orang memiliki fungsi yang sama misalnya insang yang berperan dalam pernafasan, dijumpai pula organ spesifik yang tidak ada pada hewan yang hidup di darat yaitu gelembung renang (odum, 1994). Penyebaran ikan di perairan sangat ditentukan oleh faktor-faktor lingkungan yang dapat digolongkan menjadi empat macam, yaitu: faktor biotik, faktor abiotik, faktor teknologi, dan kegiatan manusia. Faktor biotik yaitu faktor alam yang hidup atau jasad hidup, baik tumbuh-tumbuhan maupun hewan dan faktor abiotik yang mencakup faktor fisik dan kimia yaitu cahaya, suhu, arus, garam-garam mineral, angin, ph, oksigen terlarut, salinitas dan BOD. Sedangkan faktor teknologi dan kegiatan manusia berupa hasil teknologi dan kegiatan kegiatan lain baik yang sifatnya memperburuk lingkungan seperti pabrik yang membuang limbahnya ke perairan maupun yang memperbaiki lingkungan seperti pelestarian daerah pesisir (Rifai et al,.1984). 2.7 Akumulasi Logam dalam Jaringan Proses akumulasi logam dalam jaringan terjadi setelah absorpsi logam dari air atau melalui pakan yang terkontaminasi. Seperti pada hewan darat logam biasanya dibawah oleh sistem darah dan kemudian didistribuikan ke dalam jaringan. Tujuan utama untuk mengetahui proses bioakumulasi logam ini ialah pengaruhnya terhadap nilai ekonomi, terutama dalam sistem perikanan komersial baik ikan air tawar maupun air laut. Sekitar tahun 1970-an, komisi pengawas bahan makanan dan obat Amerika (USFDA) dan kanada (CFDD) menentukan batas maksimum konsentrasi Hg dalam produk perikanan yaitu 0,5 mg/kg Hg berat basah. Hal ini menyebabkan hasil perikanan di Amerika dan kanada pada saat itu tidak boleh dikonsumsi karena kandungannya melebihi batas terebut.

10 Kerugian yang ditimbulkan dari sektor perikanan karena pemusnahan produk perikanan ini besar sekali. Proses biokumulasi logam dalam jaringan ikan cukup bervariasi, bergantung pada jenis logam dan spesies ikan. Beberapa jenis logam terakumulasi lewat rantai pakan sehingga predator sebagai pemangsa ikan mempunyai konsentrasi logam yang besar (seperti tuna dan paus). Dalam dosis yang sama akumulasinya dalam jaringan berbeda-beda, tetapi akumulasi logam tersebut ke dalam jaringan juga bergantung pada faktor lingkungan yaitu: suhu air, kadar garam, ph, dan bentuk senyawa logam yang terlarut dalam air (Darmono, 2001) 2.8 Pengaruh Toksisitas Logam pada Jaringan Ikan Toksisitas Logam pada Insang Ikan Insang sebagai alat pernapasan ikan, juga digunakan sebagai alat pengatur tekanan antara air dan dalam tubuh ikan (osmoregulasi). Oleh karena itu, insang merupakan organ yang penting pada ikan, di samping insang sangat peka terhadap pengaruh toksisitas logam. Logam klas B sangat reaktif terhadap ligan sulfur dan nitrogen, sehingga ikatan logam klas B tersebut sangat penting bagi fungsi normal metaloenzim dan juga metabolisme terhadap sel. Bilamana metaloenzim disubtitusi oleh logam yang bukan semestinya, maka akan menyebabkan protein mengalami deformasi dan mengakibatkan menurunnya kemampuan katalitik enzim tersebut. Hal ini sering terjadi dalam sel epitel insang tempat beberapa macam logam klas B terikat (Darmono, 2001) Toksisitas Logam pada Alat Pencernaan Ikan Alat pencernaan seperti usus sebagai saluran pencernaan dan hati sebagai produksi enzim pencernaan selalu mengalami gangguan oleh pengaruh logam toksik ini. Toksisitas logam dalam saluran pencernaan terjadi melalui pakan yang terkontaminasi oleh logam. Toksisitas logam pada saluran pencernaan juga dapat terjadi melalui air yang mengandung dosis toksik logam (Darmono, 2001).

11 2.8.3 Toksisitas Logam pada Ginjal Ikan Seperti halnya makhluk tingkat tinggi lainnya, ikan mempunyai organ ekskresi, yaitu ginja. Ginjal berfungsi untuk filtrasi dan mengekskresikan bahan yang biasanya tidak dibutuhkan oleh tubuh termasuk bahan racun seperti logam berat yang toksik. Hal tersebut menyebabkan ginjal sering mengalami kerusakan oleh daya toksik logam (Darmono, 2001).