Kata kunci : spesiasi, bioavailabilitas, Pb, Cu, air, sedimen

Abstrak Sifat dan karakteristik logam berat pada organisme maupun pada sistem ekologis tidak dapat diterangkan hanya dengan mengetahui kandungan total logam tersebut dalam perairan dan sedimen melainkan dengan penentuan bentuk geokimia atau spesies logam tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan spesiasi dan bioavailabilitas logam berat Pb dan Cu pada sedimen di kawasan Pantai Celukan Bawang Singaraja, Bali. Analisis logam total, spesiasi dan bioavailabilitas ditentukan dengan menerapkan metode digesti dan ekstraksi bertahap dan kuantifikasi dilakukan dengan menggunakan AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer). Kandungan logam Pb dan Cu total di kawasan Pantai Celukan Bawang berturut-turut 0,0725-8366 mg/kg dan 0,0038-0,0310 mg/kg dalam air dan 17,2865-39,4533 mg/kg dan 12,9665-56,1346 mg/kg dalam sedimen. Sebaran spesies logam berat tersebut dalam sedimen adalah sebagai berikut: fraksi resistant paling tinggi (29,75-67,10%), diikuti oleh fraksi tereduksi asam (22,45-31,67%), fraksi EFLE (easily, freely, leachable, exchangeable) dengan kisaran dari tidak terdeteksi (ND) hingga 29,33%, dan yang terendah adalalah fraksi teroksidasi organik (ND-14,18%) untuk logam Pb. Fraksi resistant juga paling dominan untuk logam Cu yaitu 80,52-90,22%, tetapi fraksi teroksidasi organik (4,81-17,20%) berada pada urutan ke dua, diikuti oleh fraksi EFLE (0,88-5,83%), dan terrendah fraksi tereduksi asam (ND-1,14%). Bioavailabilitas logam Pb diperoleh sebagai berikut: sebanyak ND-29,33% bersifat serta merta bioavailabel, 33,35-42,78% berpotensi bioavailabel dan 29,75-67,10% nonbioavailabel, sedangkan logam Cu, 0,88-5,83% serta merta bioavailabel, 5,95-16,61% berpotensi bioavailabel, dan 80,52-90,22% non bioavailable. Kata kunci : spesiasi, bioavailabilitas, Pb, Cu, air, sedimen i

Abstract The characteristics of heavy metals in organisms as well as on ecological systems cannot be explained only by knowing the total content of these metals in waters and sediments but by determining the geochemical forms or the metal species. This study aimed to determine the speciation and bioavailability of heavy metals Pb and Cu on sediments in Celukan Bawang Beach area of Singaraja, Bali. Analysis of total metals, speciation and bioavailability were determined by applying a digestion and a sequential extraction method as well as quantification of the metals was performed by the use of AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer). The total metal contents of Pb and Cu in sea water were 0.0725-0,8366 mg/kg and 0.0038-0.0310 mg/kg respectively, while in the sediments were 17.2865-39.4533 mg/kg and 12.9665-56.1346 mg/kg respectively. The species distribution of the metals in the sediment was as follows: the highest was in resistant fraction (29.75-61.10%), followed by fraction of reducible acid (22.45-36.25%), EFLE fraction (easily, freely, leachable, exchangeable) which was in a range from undetectable (ND) to 29.33%, and the lowest being the organic oxidizable fraction (ND-14.18%) for metal Pb. The resistant fraction was also the most dominant for Cu (80.52-90.22%), but the oxidizable fraction (4.81-17.20%) was found in the second level, followed by the EFLE fraction (0.88-5.83%), and the lowest was associated with reducible fraction (ND-1.14%). The metal bioavailability of Pb was obtained as follows: a number of 3.62-29.33% was readily bioavailable, 33.35-42.78% was potentially bioavailable and 29.75-61.10% was nonbioavailable, while Cu metals, 0.88-5.83% was readily bioavailable, 5.95-16.61% was potentially bioavailable, and 80.52-90.22% was non bioavailable Keywords: Speciation, bioavailability, Pb, Cu, water, sediment ii

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii KATA PENGANTAR... iv ABSTRAK... v ABSTRACT... vi DAFTAR ISI... vii DAFTAR TABEL... ix DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR LAMPIRAN... xi BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 3 1.3 Tujuan Penelitian... 4 1.4 Manfaat Penelitian... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 5 2.1 Pencemaran laut... 5 2.2 Sedimen... 6 2.2.1 Komposisi sedimen... 8 2.3 Logam Berat... 9 2.3.1 Logam timbal (Pb)... 9 2.3.2 Logam tembaga (Cu)... 13 2.4 Spesiasi dan Bioavailabilitas Logam... 15 2.5 Teknik Ekstraksi Berkesinambungan (Sequential Extraction Technique)... 17 2.6 Metode Dekstruksi/Digestion... 19 2.7 Penentuan Logam Berat dengan AAS... 20 2.7.1 Kurva Kalibrasi... 21 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 22 3.1 Peralatan dan Bahan Penelitian... 22 3.1.1 Bahan Penelitian... 22 3.1.2 Alat Penelitian... 22 3.2 Tempat Penelitian... 22 3.3 Pembuatan Larutan Standar... 22 3.3.1 Pembuatan larutan standar Pb... 22 3.3.2 Pembuatan larutan standar Cu... 23 3.4 Pembuatan Kurva Kalibrasi... 23 3.4.1 Pembuatan kurva kalibrasi larutan Pb... 23 3.4.2 Pembuatan kurva kalibrasi larutan Cu... 23 3.5 Pengambilan Sampel... 23 3.5.1 Lokasi pengambilan sampel... 23 3.5.2 Pengambilan sampel air dan sedimen... 24 3.6 Preparasi Sampel Sedimen... 24 3.7 Digesti Air dan Sedimen... 25 3.7.1 Digesti air laut... 25 3.7.2 Digesti sedimen... 25 3.8 Spesiasi Logam Pb dan Cu Pada Sampel Sedimen... 25 iii

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 28 4.1 Konsentrasi Total Logam Pb dan Cu dalam Air Laut... 28 4.2 Konsentrasi Logam Total Pb dan Cu pada Sampel Sedimen... 30 4.3 Spesiasi Logam Pb dan Cu pada Sedimen... 33 4.4 Bioavailabilitas Logam Pb dan Cu... 38 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 41 5.1 Kesimpulan... 41 5.2 Saran... 42 DAFTAR PUSTAKA... 43 LAMPIRAN... 47 iv

DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Klasifikasi Sedimen Berdasarkan Sumbernya... 7 Tabel 2.2 Komposisi Total Ion dalam Sedimen... 8 Tabel 2.3 Berbagai Bentuk Persenyawaan Logam Cu... 13 Tabel 4.1 Konsentrasi Logam Pb dan Cu Total pada Air Laut... 28 Tabel 4.2 Konsentrasi Logam Pb dan Cu Total pada Sedimen... 31 Tabel 4.3 Spesiasi Logam Pb dalam Sedimen... 35 Tabel 4.4 Spesiasi Logam Cu dalam Sedimen... 35 v

DAFTAR GAMBAR Gambar 3.1 Denah pengambilan sampel... 24 Gambar 4.1 Distribusi logam Pb dalam air laut... 29 Gambar 4.2 Distribusi logam Cu dalam air laut... 29 Gambar 4.3 Kandungan logam Pb dan Cu Total dalam sedimen... 31 Gambar 4.4 Spesiasi logam Pb dalam sedimen... 37 Gambar 4.5 Spesiasi logam Cu dalam sedimen... 37 Gambar 4.6 Bioavailabilitas logam Pb... 38 Gambar 4.7 Bioavailabilitas logam Cu... 40 vi

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Pembuatan Larutan... 47 Lampiran 2. Skema Kerja... 48 Lampiran 3. Peta Lokasi Pengambilan Sampel... 52 Lampiran 4. Keadaan Lokasi saat Pengambilan Sampel... 53 Lampiran 5. Pembuatan Kurva Kalibrasi Standar Pb... 55 Lampiran 6. Pembuatan Kurva Kalibrasi Standar Cu... 56 Lampiran 7. Penentuan Konsentrasi Logam Pb Total... 57 Lampiran 8. Penentuan Konsentrasi Logam Cu Total... 59 Lampiran 9. Perhitungan Konsentrasi Logam Pb dalam Ektraksi Bertahap... 60 Lampiran 10. Perhitungan Konsentrasi Logam Cu dalam Ekstraksi Bertahap 67 Lampiran 11. Persen Terekstraksi Logam Pb... 73 Lampiran 12. Persen Terekstraksi Logam Cu... 74 Lampiran 13. Persen Perbandingan Total Fraksi Logam dan Total Logam Hasil Digesti... 75 Lampiran 14. Jumlah Logam Pb Total dalam Air Laut... 75 Lampiran 15. Jumlah Logam Cu Total dalam Air Laut... 76 Lampiran 16. Bioavailabilitas Logam Pb dan Cu... 78 vii

BAB I PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Aktivitas kehidupan manusia yang sangat tinggi ternyata telah menimbulkan bermacam-macam efek yang buruk bagi kehidupan manusia dan tatanan lingkungan hidupnya, salah satunya adalah pencemaran lingkungan. Dampak yang ditimbulkan oleh pencemaran lingkungan semakin banyak menarik perhatian, seperti halnya pencemaran perairan. Di dalam perairan terdapat sedimen yang merupakan muara pembuangan (sink) dari bahan pencemar yang berasal dari daratan sehingga sedimen dapat digunakan sebagai indikator pencemaran. Salah satu bahan pencemar perairan tersebut adalah logam berat. Logam berat sangat sulit terdegredasi (nondegradable) oleh organisme hidup di lingkungan sehingga logam berat akan terakumulasi dalam lingkungan terutama mengendap di dasar perairan (Djuangsih et al., 1982). Proses akumulasi dapat terjadi pada sedimen melalui mekanisme fisik dan kimia yang meliputi proses penyerapan, pengendapan, dan pertukaran ion. Keberadaan logam dalam sedimen perairan dan interaksinya dengan biota secara langsung terkait dengan sifat fisika kimia dari bentuk-bentuk logam berat tersebut atau sebagai fraksi yang terikat oleh fase atau komponen sedimen. Keterikatan senyawa logam dengan komponen sedimen disebut spesies. Spesiasi suatu senyawa kimia dapat didefenisikan sebagai suatu proses identifikasi dan kuantifikasi berbagai spesies, bentuk dan fase yang terdapat pada suatu media (Davidson et al., 1994 dan Yang et al., 1999). 1 1

Spesiasi unsur memberikan informasi tentang perilaku dan karakter suatu unsur misalnya mobilitas, fungsi, ketersediaan dan toksisitasnya. Perilaku suatu unsur baik pada organisme maupun pada sistem ekologis tidak dapat diterangkan hanya dengan mengetahui jumlah total unsur tersebut dalam sampel yang bersesuaian melainkan juga ditentukan oleh bentuk spesi unsur tersebut. Istilah spesiasi juga menggambarkan pendekatan analisis mulai dari penentuan konsentrasi total suatu unsur dilanjutkan dengan fraksinasi, klasifikasi kelompok, yang bertujuan untuk mengukur senyawa logam tunggal di dalam air dan sedimen (Pascoli, 1999). Spesiasi logam berat dalam media lingkungan (air, tanah, sedimen) akan menentukan bioavailabilitasnya. Bioavailabilitas adalah ketersediaan suatu zat yang dapat diserap oleh organisme hidup dan dapat menyebabkan respon fisiologis atau toksikologi merugikan (Bernhard and Neff, 2001). Logam berat Pb dan Cu dalam perairan merupakan suatu masalah yang perlu mendapatkan perhatian khusus karena logam berat tersebut dapat berpengaruh buruk terhadap kesehatan manusia jika logam tersebut terakumulasi dalam tubuh organisme yang hidup di perairan tersebut. Logam berat dapat terakumulasi lebih besar pada organisme tropik tingkat tinggi dalam rantai makanan (Nyabakken, 1985). Logam-logam yang ada pada sedimen tidak seluruhnya memberi dampak negatif pada biota yang ada di perairan, tetapi akan berbahaya apabila dipengaruhi kondisi aquatik yang bersifat dinamis dan adanya perubahan ph yang menyebabkan logam-logam yang terendapkan dalam sedimen terionisasi ke perairan. Keadaan ini biasa terjadi di kawasan laut atau pantai (Batley, 1987). 2

Kawasan pantai celukan bawang berpotensi mengalami pencemaran logam berat Pb dan Cu karena adanya aktivitas industri maupun pelabuhan. Adanya aktivitas industri dan pelabuhan di kawasan Pantai Celukan Bawang yang menggunakan bahan bakar fosil akan menghasilkan limbah gas yang mengandung logam berat Pb, yang terbawa ke udara kemudian terendapkan ke laut dan selanjutnya dapat menurunkan kualitas lingkungan laut di sekitarnya. Potensi pencemaran logam Cu juga dapat terjadi karena berasal dari aktivitas pencucian kapal dan limbah domestik seperti cairan pembersih lantai. Sampai saat ini belum ada laporan mengenai spesiasi dan bioavailabilitas logam Pb dan Cu dalam sedimen di kawasan Pantai Pelabuhan Celukan Bawang. Berkaitan dengan uraian di atas, maka perlu dilakukan penelitian mengenai spesiasi dan bioavailabilitas logam Pb dan Cu, sehingga dapat diketahui ketersediaan logam Pb dan Cu sebagai fraksi dan bioavailabilitas terhadap biota di perairan tersebut. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan sebagai berikut: 1. Bagaimanakah kandungan logam Pb dan Cu total dalam air dan sedimen laut di kawasan Pantai Celukan Bawang? 2. Bagaimanakah fraksi logam Pb dan Cu dalam sedimen laut di kawasan Pantai Celukan Bawang? 3. Bagaimanakah bioavailabilitas logam berat Pb dan Cu dalam sedimen laut di kawasan Pantai Celukan Bawang? 3

1.3 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini antara lain: 1. Menetukan konsentrasi logam Pb dan Cu total dalam air dan sedimen laut di kawasan Pantai Celukan Bawang. 2. Menentukan konsentrasi berbagai fraksi logam Pb dan Cu dan sedimen laut di kawasan Pantai Celukan Bawang. 3. Menganalisis bioavailabilitas logam berat Pb dan Cu dalam sedimen laut di kawasan Pantai Celukan Bawang. 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini antara lain: 1. Dapat memberikan informasi mengenai konsentrasi logam Pb dan Cu total dalam air dan sedimen laut di kawasan Pantai Celukan Bawang. 2. Dapat memberikan informasi mengenai konsentrasi dari berbagai fraksi logam Pb dan Cu dalam sedimen laut di kawasan Pantai Celukan Bawang. 3. Dapat memberikan informasi mengenai bioavailabilitas logam berat Pb dan Cu dalam sedimen laut di kawasan Pantai Celukan Bawang. 4