BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pencemaran air Pencemaran atau polusi adalah suatu kondisi yang telah berubah dari bentuk asal pada keadaan yang lebih buruk. Pergeseran bentuk tatanan dari kondisi asal pada kondisi yang buruk ini dapat terjadi sebagai akibat masukan dari bahan-bahan pencemar atau polutan. Bahan polutan tersebut pada umumnya mempunyai sifat racun (toksik) yang berbahaya bagi organisme hidup. Toksisitas atau daya racun dari polutan itulah yang kemudian menjadi pemicu terjadinya pencemaran.(palar, 2008) Pencemaran air adalah penyimpangan sifat-sifat air dari keadaan normal, bukan dari kemurniannya. Keadaan normal air masih tergantung pada faktor penentu, yaitu kegunaan air itu sendiri dan asal sumber air. Air dikatakan tercemar jika terdapat benda-benda asing yang mengakibatkan air tersebut tidak dapat digunakan sesuai dengan peruntukannya secara normal. Pencemaran air pada umumnya diakibatkan kegiatan manusia. Besar kecilnya pencemaran akan tergantung dari kualitas dan kuantitas limbah yang dibuang ke sungai, baik limbah padat maupun limbah cair.(kristanto, 2002) 2.2 Limbah industri Pengertian limbah menurut peraturan pemerintah republik Indonesia Nomor 82 tahun 2001. Limbah adalah sisa suatu usaha atau kegiatan yang mengandung
bahan berbahaya atau beracun yang karena sifat atau konsentrasinya dan jumlahnya baik secara langsung atau tidak langsung akan dapat membahayakan lingkungan hidup, kesehatan, kelangsungan hidup manusia serta makhluk air. Bila ditinjau secara kimiawi, limbah ini terdiri atas bahan kimia organik dan anorganik. Buangan industri yang mengandung unsur atau senyawa logam berat merupakan toksikan yang mempunyai daya racun tinggi. Buangan industri yang mengandung persenyawaan logam berat tersebut bukan hanya bersifat racun bagi tumbuhan, tetapi juga terhadap hewan dan manusia. Tingkat bahaya keracunan yang disebabkan oleh limbah tergantung pada jenis dan karakteristik limbah, baik dalam jangka pendek maupun jangka panjang. Mungkin dalam jangka waktu singkat tidak akan memberi pengaruh yang berarti, namun dalam jangka panjang mungkin berakibat fatal terhadap lingkungan. Beberapa kemungkinan yang akan terjadi akibat masuknya limbah ke dalam lingkungan adalah: 1. Lingkungan tidak mendapat pengaruh yang berarti. Hal ini disebabkan karena volume limbah kecil, parameter pencemar yang terdapat dalam limbah sedikit dengan konsentrasi yang kecil. 2. Ada pengaruh perubahan, tetapi tidak mengakibatkan pencemaran. 3. Memberikan perubahan dan menimbulkan pencemaran. Berdasarkan nilai ekonomisnya, limbah dibedakan menjadi limbah yang mempunyai nilai ekonomis dan limbah yang tidak memiliki nilai ekonomis. Sedangkan berdasarkan karakteristiknya, limbah industri dapat digolongkan menjadi:
Limbah cair; Limbah gas dan partikel; Limbah padat.(kristanto, 2002) Limbah cair adalah sisa dari suatu hasil usaha dan atau kegiatan yang berwujud cair yang dibuang ke lingkungan dan diduga dapat menurunkan kualitas lingkungan. Limbah cair secara umum dapat dibagi menjadi human excreate (fases dan urine), sewage (air limbah), industrial waste (bahan buangan dan sisa proses industri).( Chandra,2007) Limbah cair industri bersumber dari pabrik yang biasanya banyak menggunakan air dalam proses produksinya. Di industri fungsi dari air antaranya : a. Untuk mentransportasikan produk atau bahan baku. b. Sebagai air pendingin. Berfungsi untuk memindahkan panas yang terjadi dari proses produksi. c. Sebagai air proses, misalnya sebagai umpan boiler pada pabrik minuman. d. Untuk mencuci dan membilas produk, gedung atau instalasi.(ricki,2005) Limbah cair industri mengandung bahan pencemar yang bersifat racun dan berbahaya yang dikenal dengan sebutan B3 (bahan beracun dan berbahaya). Air dari pabrik membawa sejumlah padatan dan partikel, baik yang larut maupun yang mengendap. Bahan ini ada yang kasar dan ada yang halus. Kerapkali air buangan pabrik berwarna keruh dan bersuhu tinggi.(kristanto, 2002)
Berdasarkan persenyawaan yang ditemukan dalam air buangan industri, sifat limbah cair tersebut dapat dikatagorikan berdasarkan karakteristik fisik, kimia, dan biologi. Pengamatan mengenai karakteristik ini penting untuk menetapkan jenis parameter pencemar yang terdapat didalamnya. Sifat kimia dan fisika masing-masing parameter dapat menunjukkan akibat yang ditimbulkannya terhadap lingkungan. (Chandra, 2007) Table 1. Hubungan antara sumber limbah dan karakteristiknya KARAKTERISTIK Fisika: Warna Bau Padatan Suhu Kimia: Organik: Karbohidrat Minyak dan Lemak Pestisida Penol Anorganik: Alkali Klorida Logam berat Nitrogen ph Posfor Sulfur Bahan beracun Biologi: Virus SUMBER LIMBAH Bahan organik, limbah industri dan domestik Penguraian limbah industri Sumber air, limbah industri dan domestik Limbah industri dan domestik Limbah industri, perdagangan dan domestik Limbah industri, perdagangan dan domestik Limbah hasil pertanian Limbah industri Sumber air, limbah domestik, infiltrasi air tanah, buangan air katel Sumber air, limbah industri, pelemahan air Limbah industri Limbah pertanian dan domestik Limbah industri Limbah industri, domestik dan alamiah Perdagangan, limbah industri Perdagangan, limbah industri Limbah domestik
2.3 Logam berat Logam menurut pengertian awam adalah barang yang padat dan berat yang biasanya selalu digunakan oleh orang untuk alat-alat dapur atau untuk perhiasan, yaitu besi, baja, emas, dan perak. Padahal masih banyak logam lain yang sangat kecil dan penting serta berperan dalam proses biologis makhluk hidup, misalnya selenium, kobalt, mangan, dan lain-lainnya. Menurut Soemirat (2003), definisi logam adalah elemen yang dalam larutan air dapat melepaskan satu atau lebih elektron dan menjadi kation. Sedangkan logam berat adalah unsur logam yang mempunyai densitas > 5 g/cm 3. Logam berat masih termasuk golongan logam dengan kriteria-kriteria yang sama dengan logam-logam lain. Perbedaannya terletak dari pengaruh yang dihasilkan bila logam berat ini berikatan dan atau masuk ke dalam tubuh organisme hidup. Logam berat biasanya menimbulkan efek-efek khusus pada makhluk hidup. Semua logam berat dapat menjadi bahan racun yang akan meracuni tubuh makhluk hidup. Hal ini terjadi jika sejumlah logam mencemari lingkungan. Namun demikian, meski semua logam berat dapat mengakibatkan keacunan atas makhluk hidup, sebagian dari logam-logam berat tersebut tetap dibutuhkan oleh makhluk hidup. Berdasarkan sudut pandang toksikologi, logam berat ini dapat dibagi dalam dua jenis. Jenis pertama adalah logam berat esensial, di mana 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 dan lain sebagainya. Sedangkan jenis kedua adalah logam berat tidak esensial
atau beracun, di mana 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. Daya racun yang dimiliki akan bekerja sebagai penghalang kerja enzim, sehingga proses metabolisme tubuh terputus. Lebih jauh lagi, logam berat ini akan bertindak sebagai penyebab alergi, mutagen, teratogen atau karsinogen bagi manusia. Jalur masuknya adalah melalui kulit, pernapasan dan pencernaan.(vogel,a.i. 1994) Logam berat berdasarkan sifat racunnya yang berdampak terhadap kesehatan manusia dapat dikelompokkan menjadi empat golongan, yaitu: Sangat beracun, yaitu dapat mengakibatkan kematian atau gangguan kesehatan dalam waktu singkat. Logam-logam tersebut antara lain: Pb, Hg, Cd, As, Sb, Ti, Be, dan Cu. Moderat, yaitu mengakibatkan gangguan kesehatan baik yang dapat pulih maupun yang tidak dapat pulih dalam waktu yang relatife lama. Logam-logam tersebut antara lain: Ba, Be, Cu, Au, Li, Mn, Se, Te, Va, Co, dan Rb. Kurang beracun, dalam jumlah besar dapat menimbulkan gangguan kesehatan. Logam-logam tersebut antara lain: Bi, Co, Fe, Ca, Mg, Ni, K, Zn, dan Ag. Tidak beracun, yaitu tidak menimbulkan gangguan kesehatan seperti: Al dan Na.
2.4 Mangan (Mn) Mangan adalah suatu unsur kimia yang mempunyai nomor atom 25 dan memiliki simbol Mn. Mangan ditemukan oleh Johann Gahn pada tahun 1774 di Swedia. Logam mangan berwarna putih keabu-abuan dan berbentuk padat dalam keadaan normal. Mangan termasuk logam berat dan sangat rapuh tetapi mudah teroksidasi. Ia adalah elemen pertama dari golongan 7B, memiliki titik lebur yang tinggi kira-kira 1250 0 C. Ia bereaksi dengan air hangat membentuk mangan (II) hidroksida dan hidrogen.(gabriel, 2001) Mangan merupakan dua belas unsur paling berlimpah di kerak bumi (sekitar 0,1%) yang terjadi secara alamiah. Manusia meningkatkan konsentrasi mangan di udara oleh kegiatan industri dan melalui pembakaran bahan bakar fosil. Bagi manusia mangan merupakan logam yang tidak hanya perlu bagi hidup manusia tetapi juga beracun ketika konsentrasinya terlalu tinggi dalam tubuh manusia. 2.5 Seng (Zn) Seng dengan nama kimia Zink dilambangkan dengan Zn. Sebagai salah satu unsur logam berat Zn mempunyai nomor atom 30 dan memiliki berat atom 65,39. Ia merupakan unsur pertama golongan 2B pada tabel periodik. Beberapa aspek kimiawi seng mirip dengan magnesium. Hal ini karena ion kedua unsur ini berukuran hampir sama. Selain itu keduanya juga memiliki keadaan oksidasi +2. Seng (Zn) adalah logam dengan warna keabu-abuan, yang dalam kedaan murni setelah dilap tampak putih kebiru-biruan, berkilat. Logam ini cukup mudah
ditempa pada suhu 100-150 0 C, mudah melentur, meleleh pada suhu 420 0 C, dan mendidih pada suhu 907 0 C. Selain itu seng adalah logam yang memiliki karakteristik cukup reaktif. Zink menjadi sebam (kusam) apabila terdedah kepada udara lembab. Zink terbakar dalam udara dengan nyala hijau kebiru-biruan yang terang, lalu membebaskan asap zink oksida. Zn diperlukan tubuh untuk proses metabolisme, tetapi dalam kadar tinggi dapat bersifat racun.(gabriel, 2001) Seng merupakan unsur paling melimpah ke-24 di kerak bumi. Unsur ini biasanya ditemukan dengan logam-logam lain seperti tembaga dan timbal dalam bijih logam. Bijih seng yang paling banyak ditambang adalah sfalerit (seng sulfida). 2.6 Toksisitas Logam Berat Toksisitas logam pada manusia menyebabkan beberapa akibat negatif, tetapi yang terutama adalah timbulnya kerusakan jaringan, terutama jaringan detoksikasi dan ekskresi (hati dan ginjal). Beberapa logam memiliki sifat karsiogenik (pembentuk kanker), maupun teratogenik. Daya toksisitas ini dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu kadar logam yang termakan, lamanya mengkonsusmsi, umur, spesies, jenis kelamin, kebiasaan makan makanan tertentu, kondisi fisik, dan kemampuan jaringan tubuh untuk mengakumulasi logam. Beberapa logam toksik dapat menyerang saraf sehingga dapat menyebabkan kelainan tingkah laku.(situmorang, 2007) Toksisitas logam pada manusia kebanyakan disebabkan logam nonesensial, walupun tidak menutup kemungkinan adanya keracunan logam esensial seperti seng (Zn) dan mangan (Mn) yang melebihi dosis.(palar, 2008)
Zink maupun senyawa zink apabila termakan dalam jumlah yang banyak hanya menimbulkan gastroenteritis akut dengan ditandai mual, muntah, dan diare. Sedangkan keracunan mangan bersifat kronis, berhubungan dengan kejiwaan dan saraf.(gabriel, 2001) 2.7 Spektrofotometri Serapan Atom-Nyala Menurut Rohman (2007), Spektrofotometri serapan atom digunakan untuk analisa kuantitatif unsur-unsur logam dalam jumlah sekelumit (trace) dan sangat kelumit (ultratrace). Cara analisis ini memberikan kadar total unsur logam dalam suatu sampel dan tidak tergantung pada bentuk molekul dari logam dalam sampel tersebut. Cara ini cocok untuk analisis logam karena mempunyai kepekaan yang tinggi (batas deteksi kurang dari 1 ppm), pelaksanannya relatif sederhana, dan interferensinya sedikit. Spektrofotometri serapan atom (SSA) adalah suatu metode analisis yang didasarkan pada proses penyerapan energi radiasi oleh atom-atom yang berada pada tingkat energi dasar (ground state). Penyerapan tersebut menyebabkan tereksitasinya elektron dalam kulit atom ke tingkat energi yang lebih tinggi. Keadaan ini bersifat labil, elektron akan kembali ke tingkat energi dasar sambil mengeluarkan energi yang berbentuk radiasi.(hendayana, 1994) Jika cahaya dengan panjang gelombang resonansi dilewatkan nyala yang mengandung atom-atom bersangkutan, maka sebagian cahaya itu akan diserap, dan jauhnya penyerapan akan berbanding lurus dengan banyaknya atom keadaan dasar
yang berada dalam nyala. Hal ini merupakan dasar penentuan kuantitatif logamlogam dengan menggunakan SSA.(Walsh, 1955) Hallow cathode akan memancarkan energi radiasi yang sesuai dengan energi yang diperlukan untuk transisi elektron atom. Yang artinya Hallow cathode bekerja spesifik, dimana dalam pengujian kita harus memilih Hallow cathode yang sesuai dengan atom yang akan ditentukan.(hendayana, 1994) Sistem peralatan spektrofotometri serapan atom terdiri dari sumber sinar, nyala, monokromator, detektor, dan readout sebagai system pencatat hasil absorbansi. (Rohman, 2007) Keterangan : A B C D E Gambar 1: Skematis ringkas Spektrofotometer Serapan Atom A B C D E : Sumber sinar (lampu katoda berongga) : Nyala : Monokromator : Detektor : Readout Logam berat beracun dalam air minum dan beberapa unsur umum lainnya seperti kalsium dan natrium dapat dideteksi dengan spektrofotometri serapan atom. Konsentrasi unsur dalam larutan ditentukan dengan mengukur jumlah cahaya panjang
gelombang tertentu yang diserap oleh atom unsur pada api. Sebuah spektrofotometri serapan atom terdiri dari sebuah burner alat penyemprot untuk mengkonversi elemen dalam larutan menjadi atom-atom bebas di udara melalui asetilen api. Sebuah monokromator untuk menguraikan dan mengisolasi gelombang cahaya yang dipancarkan dan photomultiplier untuk mendeteksi dan memperkuat cahaya melalui monokromator. Sember cahaya adalah lampu dengan katoda yang terbentuk dari unsur yang sama yang ditentukan sejak masing-masing elemen memiliki panjang gelombong yang karakteristik, dapat segera diserap. Cahaya melewati sampel yang dipisahkan dalam monokromator ke komponen panjang gelombang. Photomultiplier kemudian hanya menerima resonansi panjang gelombang terisolasi dan setiap penyerapan cahaya oleh atom sampel. Setelah lampu yang tepat untuk elemen uji telah terpasang, intensitas cahaya diukur lewat api tak terbatas. Kemudian sampel dimasukkan ke dalam api dan konsentrasi elemen dalam sampel ditentukan oleh penurunan intensitas cahaya.(hammer, 2004) Dalam analisis spektrofotometri serapan atom sampel yang akan dianalisa harus diuraikan menjadi atom-atom netral yang masih dalam keadaan asas. Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa padatan atau cairan menjadi bentuk uap atomnya, dan juga berfungsi untuk atomisasi. Suhu yang dicapai oleh nyala tergantung pada gas yang digunakan,misalnya asetilen-udara 2200 0 C. Sumber nyala yang paling banyak digunakan adalah campuran asetilen sebagai bahan pembakar dan udara sebagai pengoksidasi.
Salah satu metode analisis yang biasa dipakai dalam analisis spektrofotometri adalah metode kurva kalibrasi. Dalam metode ini dibuat suatu seri larutan standar dengan berbagai konsentrasi dan absorbansi dan larutan tersebut diukur dengan SSA. Langkah selanjutnya adalah membuat grafik antara konsentrasi (C) dengan absorbansi (A) yang merupakan garis lurus yang melewati titik nol. Besaran ini memiliki hubungan yang linier dengan konsentrasi analit, seperti diungkapkan oleh Hukum Lambert- Beer: A = a b c dimana : A = absorbansi, a = koefisien absorpsi, b = panjang jalan yang dilalui cahaya, dan c = konsentrasi dari spesi yang menyerap. Konsentrasi larutan sampel dapat dicari setelah absorbansi larutan sampel diukur dan diintrapolasi ke dalam kurva kalibrasi atau dimasukkan ke dalam persamaan garis lurus yang diperoleh dengan menggunakan program regresi linear pada kurva kalibrasi. Dimana absorbansi sampel harus terletak pada kisaran absorbansi kurva kalibrasi. Jika absorbansi terletak diluar kisaran absorbansi kurva kalibrasi, maka diperlukan pengenceran atau pemekatan.(rohman, 2007)