TINJAUAN PUSTAKA. Tabel 2 Batas kritis logam berat dalam tanah, air, dan tanaman. Tanah Air Tanaman (ppm) ,

Transkripsi

1 6 TINJAUAN PUSTAKA Logam Berat Tumbuhan pada saat menyerap logam berat, akan membentuk suatu enzim reduktase di membran akarnya. Reduktase ini berfungsi mereduksi logam yang selanjutnya diangkut melalui mekanisme khusus di dalam membran akar. Pada saat terjadi translokasi di dalam tubuh tanaman, logam yang masuk ke dalam sel akar, selanjutnya diangkut ke bagian tumbuhan yang lain melalui jaringan pengangkut yaitu xylem dan floem. Untuk meningkatkan efisiensi pengangkutan logam diikat oleh molekul kelat. Pada konsentrasi rendah logam berat tidak mempengaruhi pertumbuhan tanaman tetapi pada konsentrasi tinggi akan menyebabkan kerusakan baik pada tanah, air maupun tanaman. Batas kritis konsentrasi logam berat pada tanah, air, dan tanaman dapat di lihat pada Tabel 2. Tabel 2 Batas kritis logam berat dalam tanah, air, dan tanaman Logam berat Pb Cd Co Cr Ni Cu Mn Zn Tanah Air Tanaman (ppm) , , Sumber : Ministry of State for Population and Enviromental of Indonesia, and Dalhousie, University Canada (1992) Logam berat dalam tanah pada prinsipnya berada dalam bentuk bebas maupun tidak bebas. Dalam keaadan bebas, logam berat dapat bersifat racun dan terserap oleh tanaman sedangkan dalam bentuk tidak bebas dapat berikatan dengan hara, bahan organik, ataupun anorganik lainnya. Pada kondisi tersebut, logam berat selain mempengaruhi ketersediaan hara tanaman juga dapat mengkontaminasi hasil tanaman. Jika logam berat memasuki lingkungan tanah, maka akan terjadi keseimbangan dalam tanah, kemudian akan terserap oleh tanaman melalui akar, dan selanjutnya akan terdistribusi kebagian tanaman

2 lainnya. Dinamika logam berat dalam tanah dan tanaman di tunjukkan pada Gambar 1. 7 Sumber: Alloway (1995) Gambar 1 Dinamika logam berat di dalam sistem tanah dan tanaman Penyerapan dan akumulasi logam berat oleh tumbuhan dibagi menjadi tiga proses, yaitu : Pertama, penyerapan oleh akar. Agar tanaman dapat menyerap logam, maka logam harus dibawa ke dalam larutan di sekitar akar (rizosfer) dengan beberapa cara bergantung pada spesies tanaman. Senyawa-senyawa yang larut dalam air biasanya diambil oleh akar bersama air, sedangkan senyawasenyawa hidrofobik diserap oleh permukaan akar. Kedua, translokasi logam dari akar ke bagian tanaman lain. Setelah logam menembus endodermis akar, logam atau senyawa asing lain mengikuti aliran transpirasi ke bagian atas tanaman melalui jaringan pengangkut (xylem dan floem) ke bagian tanaman lainnya. Ketiga, lokalisasi logam pada sel dan jaringan. Hal ini bertujuan untuk menjaga agar logam tidak menghambat metabolisme tanaman. Sebagai upaya untuk mencegah peracunan logam terhadap sel, tanaman mempunyai mekanisme detoksifikasi, misalnya dengan menimbun logam di dalam organ tertentu seperti akar (Priyanto dan Prayitno 2004). Timbal (Pb) dengan nomor atom 82 merupakan suatu logam berat yang lunak berwarna kelabu kebiruan dengan massa jenis 11,34 g/ml, titik leleh 327 ºC

3 8 dan titik didih ºC. Pada suhu ºC timbal menguap dan bereaksi dengan oksigen dalam udara membentuk timbal oksida. Walaupun bersifat lentur, timbal sangat rapuh, dan mengkerut pada pendinginan, sulit larut dalam air dingin, air panas dan air asam. Bentuk oksidasi yang paling umum adalah Pb (II) dan senyawa organometalik yang terpenting adalah timbal tetra etil, timbal tetra metil dan timbal stearat, merupakan logam yang tahan terhadap korosi atau karat, sehingga sering digunakan sebagai bahan coating (Palar 2004). Pb sebagian besar diakumulasi oleh organ tanaman, yaitu daun, kulit batang, akar, dan akar umbi-umbian. Perpindahan Pb dari tanah ke tanaman tergantung komposisi dan ph tanah. Konsentrasi yang tinggi ( mg/kg) akan mengakibatkan pengaruh toksik pada proses fotosintesis dan pertumbuhan. Pb hanya mempengaruhi tanaman bila konsentrasinya tinggi. Tanaman dapat menyerap logam Pb pada saat kondisi kesuburan dan kandungan bahan organik 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. Mekanisme masuknya partikel Pb ke dalam jaringan daun, yaitu melalui stomata daun yang berukuran besar dan ukuran partikel Pb lebih kecil, sehingga Pb dengan mudah masuk kedalam jaringan daun melalui proses penjerapan pasif (Dahlan 1989). Partikel Pb yang menempel pada permukaan daun berasal dari tiga proses yaitu, pertama sedimentasi akibat gaya gravitasi, kedua, tumbukan akibat turbulensi angin, dan ketiga adalah pengendapan yang berhubungan dengan hujan. Celah stomata mempunyai panjang sekitar 10 μm dan lebar antara 2 7 μm, oleh karena ukuran Pb yang demikian kecil, maka partikel Pb tidak larut dalam air dan senyawa Pb terperangkap dalam rongga antar sel sekitar stomata. Proses tersebut di tunjukkan pada Gambar 2.

4 9 Stomata Epidermis atas Pb Jaringan tiang Sel miophil Jaringan bunga karang Pb Epidermis bawah Gambar 2 Akumulasi partikel Pb pada jaringan daun Zink (Zn) adalah logam yang memiliki karakteristik yang cukup reaktif, berwarna putih kebiruan, memiliki nomor atom 30, titik lebur 419,73 o C. Zn merupakan unsur mikro esensial bagi mahkluk hidup. Adsorpsi Zn dalam tanah dapat terjadi karena adanya bahan organik dan mineral liat. Mineral Zn yang ada dalam tanah antara lain seng sulfida (ZnS), spalerit (ZnFe)S, dan smithzonte (ZnCO 3 ). Pelarutan mineral-mineral yang mengandung Zn terjadi secara alami sehingga unsur yang terkandung didalamnya terbebas dalam bentuk ion. Zn 2+ yang terbebas mengalami proses lanjut, terikat dengan matrik tanah atau bereaksi dengan unsur-unsur lain. Adsorpsi Zn 2+ yang kuat dalam tanah dapat terjadi dengan adanya bahan organik dan liat hal ini berhubungan dengan kapasitas kation dan keasaman tanah. (Lahuddin 2007). 5 1 Kromium (Cr) mempunyai konfigurasi elektron [Ar] 3d 4s, sangat keras, Memiliki titik didih 2671 o C dan memiliki titik lebur 2403 o C. Bilangan oksidasi yang terpenting adalah +2, +3 dan +6. jika dalam keadaan murni melarut dengan lambat sekali dalam asam encer membentuk garam kromium (II). Cr dalam larutan tanah diserap oleh akar melalui pengangkutan yang digunakan untuk penyerapan logam penting untuk metabolisme tanaman. Pengaruh Cr pada tanaman adalah gejala klorosis pada daun dan penurunan pertumbuhan akar, polusi kromium disebabkan oleh bahan bakar dan erosi badan dari automobile dan exstensive road marking oleh cat kromat timbal kuning dan beberapa aktifitas industri (Kord et al 2010). Dalam jumlah kecil kromium (Cr) dibutuhkan oleh manusia yaitu sebagai obat penguat stamina untuk beraktivitas sehari-hari dalam

5 10 jumlah tertentu. Tetapi akan berbahaya kalau berlebihan terpapar oleh tubuh manusia akibatnya dapat berupa penyakit kronis, berlangsung selama bertahuntahun jika mengenai salah satu organ tubuh. Environmental Protection Agency (EPA) Amerika Serikat menggolongkan kromium sebagai suatu zat yang bersifat karsinogenik. Pekerja perusahaan yang menggunakan proses pelapisan kromium berisiko tinggi terimbas pencemaran kromium. Akumulasi uap yang terhirup saat proses pelapisan kromium bisa menyebabkan sesak napas dan berujung pada kanker paru-paru. Bukan itu saja, kulit yang terpapar kromium terus menerus akan menimbulkan ulserasi (borok), ulserasi pada selaput lendir hidung, vascular effect (kerusakan pembuluh darah pada aorta), anemia dan membuat tubuh lesu, menurunkan imunitas tubuh, gangguan reproduksi dan gangguan ginjal. Tanaman Peneduh Tanaman peneduh jalan merupakan tanaman penghijauan yang ditanam di pinggir jalan agar lingkungan menjadi nyaman. Tanaman peneduh harus memiliki syarat antara lain, tidak mudah patah, tidak mudah tumbang, perakaran kuat, tidak mempunyai akar yang besar di permukaan tanah, tahan terhadap hembusan angin, dan tahan terhadap pencemar. Tanaman merupakan penyerap CO 2 di udara dan menghasilkan O 2 yang sangat dibutuhkan manusia dan hewan. Tumbuhan melakukan fotosistesis untuk membentuk zat makanan atau energi yang dibutuhkan tanaman tersebut. Dalam fotosintesis tersebut tumbuhan menyerap CO 2 dan air yang kemudian di rubah menjadi glukosa dan oksigen dengan bantuan sinar matahari. Proses ini berlangsung di klorofil. Kemampuan tanaman sebagai penyerap karbondioksida akan berbeda-beda. Pohon-pohon yang berbunga dan berbuah memiliki kemampuan fotosintesis yang lebih tinggi sehingga mampu sebagai penyerap karbondioksida yang lebih baik. Selain itu tanaman ini berfungsi sebagai penyerap unsur pencemar secara kimiawi, secara fisik berfungsi sebagai peredam suara baik secara kualitatif maupun kuantitatif. Selain itu juga berfungsi pada ekologi kesehatan, lingkungan, psikologi, serta fungsi pendidikan dan pengajaran. Tanaman peneduh ini banyak jenisnya antara lain angsana, akasia, trembesi, mahoni, glodogan, dan tanjung. (Dahlan 2004)

6 11 Tanaman Angsana (Pterocarpus indicus Willd) suatu spesies alam yang berasal dari Asia tenggara, dan merupakan jenis tanaman deciduous, dengan ketinggian m, diameter kulit batang lebih dari 2 m, daun berukuran cm berbentuk pinnatus dengan 5-11 lembar anak daun, ujung ranting berambut, kelopak berbentuk lonceng sampai berbentuk tabung, tinggi 7 m, mahkota berwarna kuning jingga. Tanaman ini dikenal dengan nama asan, athan (Aceh), sena (Gayo), sena, hasona, sona (Batak), kayu merah (Timor), asana, sana kapur, sana kembang (Minangkabau), sana kembang (Madura). Angsana sering ditanam sebagai pagar hidup dan tanaman pelindung di sepanjang tepi kebun. Perakarannya yang baik dapat mengikat nitrogen, mampu membantu memperbaiki kesuburan tanah. Tajuknya yang rindang angsana kemudian juga populer sebagai tanaman peneduh dan penghias tepi jalan di perkotaan khususnya di Asia Tenggara. (Departemen Kehutanan 2003). Tanaman angsana ditunjukkan pada Gambar 3 Gambar 3 Tanaman angsana Tanaman akasia (Acacia mangium) merupakan jenis tanaman yang cepat tumbuh dan memiliki daun yang lebar. Karakteristik akasia pada umumnya selalu hijau, tingginya dapat mencapai 30 m, kulit batang bagian bawah berbentuk silindris dan diameternya dapat mencapai ±50 cm. Tanaman ini berkayu keras dan kasar, warnanya mulai dari cokelat gelap sampai cokelat terang, kulit akasia kasar dan beralur, memiliki warna abu-abu atau coklat, rantingnya kecil seperti sayap, panjang daunnya mencapai 25 cm, lebar 3-10 cm berwarna hijau gelap, bunganya berganda berwarna putih atau kekuningan, panjangnya mencapai 10 cm dan

7 12 bentuk tunggal atau berpasangan di sudut daun pucuk. Akasia dikenal sebagai bahan baku pembuatan kertas. (Departemen kehutanan 2003). Tanaman akasia di tunjukkan pada Gambar 4. Gambar 4 Tanaman akasia Trembesi (Samanea saman) merupakan tanaman yang memiliki kemampuan menyerap karbondioksida dari udara yang sangat besar yaitu sebesar ,39 kg CO 2 /pohon setiap tahunnya. Ciri-ciri tanaman ini adalah, ketinggian m, kulit batangnya tidak beraturan kadang bengkok, menggelembung besar. berwarna kecokelatan dan permukaan kulit sangat kasar dan terkelupas. Daunnya majemuk mempunyai panjang tangkai sekitar 7-15 cm melipat pada cuaca hujan dan di malam hari, sehingga tanaman ini dinamakan tanaman pukul 5. Bunga berwarna putih dan bercak merah muda. Akar mengandung bintil yang di dalamnya berisi bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan akar untuk mengikat udara dan N 2. Memiliki daun yang rindang sehingga biasa digunakan sebagai tanaman peneduh, selain sebagai naungan dan pohon peneduh, kayunya digunakan sebagai produk kerajinan. Tanaman ini dikenal dengan sebutan ki hujan, kayu ambon (Melayu), munggur (Jawa), rain tree (Inggris), saman (Perancis), polo the cina (Philipina) (Staples et al 2006). Tanaman trembesi ditunjukkan pada Gambar 5.

8 13 Gambar 5 Tanaman trembesi Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) Metode Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) adalah metode yang berdasarkan pada prinsip absorpsi cahaya oleh atom. Metode ini mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan metode spektroskopi emisi konvensional. Pada metode konvensional, emisi tergantung pada sumber eksitasi. Bila eksitasi dilakukan secara termal, maka ia bergantung pada suhu sumber. Eksitasi termal tidak selalu spesifik, dan eksitasi secara serentak pada berbagai spesies dalam suatu campuran dapat saja terjadi. Atom-atom akan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya misalnya unsur Pb, Zn, dan Cr dapat diserap pada panjang gelombang berturut-turut 217, 213 dan 357,9 nm. Larutan sampel diaspirasikan ke dalam nyala, dan elemen sampel diubah menjadi uap atom. Atom-atom dalam keadaan dasar ini dapat mengabsorbsi radiasi yang diberikan oleh sumber lampu katoda cekung yang terbuat dari elemen tersebut dengan kata lain hanya akan mengambil dan melepas suatu jumlah energi tertentu. Apabila cahaya dengan panjang gelombang tertentu dilewatkan pada suatu sel yang mengandung atom-atom bebas yang bersangkutan maka sebagian cahaya tersebut akan diserap dan intensitas penyerapan akan berbanding lurus dengan banyaknya atom bebas. Ketika menyerap radiasi, elektron mengalami transisi dari suatu keadaan energi tertentu ke keadaan energi lainnya (Nur dan Adijuwana1989). Panjang gelombang radiasi yang diberikan oleh cahaya sama dengan yang diabsorbsi atom-atom di dalam nyala. Metode ini memiliki beberapa keuntungan yaitu kecepatan analisis dan ketelitiannya, tidak memerlukan pemisahan pendahuluan, logam-logam yang diperiksa paling selektif, sensitifitas tinggi,

9 14 spesifik, dan dapat menentukan konsentrasi unsur dalam jumlah yang sangat rendah. Setiap alat spektrofotometer serapan atom terdiri atas tiga komponen, yaitu unit atomisasi, sumber radiasi, dan sistem pengukur fotometrik. Atomisasi dapat dilakukan dengan baik dengan nyala maupun dengan tungku. Untuk mengubah unsur metalik menjadi uap atau hasil disosiasi diperlukan energi panas. Suhu harus benar-benar terkendali dengan sangat hati-hati agar proses atomisasinya sempurna. Biasanya suhu dinaikkan secara bertahap, untuk menguapkan dan sekaligus mendisosiasikan senyawa yang akan dianalisis. Bila ditinjau dari sumber radiasi, haruslah bersifat sumber yang kontinu. Di samping itu sistem dengan penguraian optis yang sempurna diperlukan untuk memperoleh sumber sinar dengan garis absorpsi yang semonokromator mungkin. Rangkaian kerja alat SSA dapat ditunjukkan pada Gambar 6. Gambar 6 Rangkaian alat kerja SSA Penentuan konsentrasi unsur logam dalam sampel dapat dilakukan dengan bantuan kurva kalibrasi yang diplot antara absorbansi terhadap konsentrasi larutan standar. Hal ini sesuai dengan Hukum Lambert-Beer yang menyatakan bahwa jumlah energi yang diserap (absorbans) sebanding dengan konsentrasi (C). (Khopkar 2007).