6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Bahan Pencemar Air Pencemaran air adalah peristiwa masuknya zat lain ke dalam lingkungan perairan sehingga kualitas air menjadi terganggu. Air bersih dapat tercemar oleh berbagai limbah industri, pertanian dan limbah rumah tangga. Limbah industri yang mengandung logam berat di buang ke sungai. Logam berat merupakan bahan pencemar yang sangat berbahaya bagi manusia. Bahan pencemar yang berasal dari industri juga dapat meresap ke dalam air tanah yang menjadi sumber air sumur yang digunakan untuk air minum, mencuci, mandi. Air tanah yang tercemar sangat sulit dipulihkan menjadi air bersih, membutuhkan proses pengolahan. Meskipun beberapa logam berat sangat dibutuhkan untuk pertumbuhan biologis, misalnya pertumbuhan algae sebagai tumbuhan air namun jika jumlahnya berlebihan akan mempengaruhi kegunaannya karena daya racun yang dimiliki logam berat, sehingga jumlah logam berat dalam air limbah harus diperhatikan sebelum dibuang ke lingkungan luar yang lebih luas (Sugiharto,2005). Daerah pemukiman juga menghasilkan limbah yang dapat mencemari air. Limbah yang dihasilkan yaitu sampah dan air buangan yang mengandung detergen. Limbah yang masuk dalam perairan akan mengganggu ekosistem perairan dan secara langsung maupun tidak langsung berimbas juga pada manusia yang mengkonsumsi air dan hasil-hasilnya (Aliya, 2006).
7 B. Air dan Logam dalam Air Air murni (H 2 O) terdiri dari hidrogen (11,1888 %) dan oksigen (88,812 %). Warnanya sedikit kebiruan dan warnanya bisa dipadatkan. Kepadatan maksimalnya terjadi pada suhu 4 o C. Air membeku pada suhu 32 o F atau 0 o C. (http://www.puretrex.com, 2008). Pada dasarnya air bersih harus memenuhi syarat kualitas yang meliputi syarat fisika, kimia, biologi dan radioaktif. Syarat fisika air bersih yaitu air tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau. Syarat kimia air bersih yaitu air tidak mengandung bahan- bahan kimia yang membahayakan kesehatan manusia. Syarat biologi air bersih yaitu air tidak mengandung mikroorganisme, dan syarat radioaktif air bersih yaitu air tidak mengandung unsur radioaktif yang membahayakan. Menurut Leckie dan James (1974), kelarutan logam yang ada dalam perairan dikontrol ph air, jenis dan konsentrasi logam, keadaan komponen mineral teroksidasi dan sistem dengan lingkungan redoks. Mangan, timbal, tembaga, krom dan besi adalah logam- logam yang dapat ditemukan dalam perairan. Logam-logam tersebut berada dalam bentuk ion-ion kompleks. Senyawa hidroksida, senyawa oksida, senyawa karbonat dan senyawa sulfida merupakan bentuk persenyawaan logam yang ada dalam perairan dan juga tanah. Senyawasenyawa tersebut sangat mudah larut dalam air (Heryando Palar, 2004).
8 C. Mangan ( Mn ) Mangan merupakan unsur esensial tetapi sifat biokimia dan metabolismenya belum banyak dimengerti. Peraturan Pemerintah tentang syaratsyarat dan Pengawasan Kualitas Air yang tertuang dalam Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 416/MenKes/PER/IX/1990 menyatakan bahwa salah satu syarat dalam sistem penyediaan air bersih adalah bahwa kandungan Mangan (Mn) dalam air bersih batas maksimum yang diperbolehkan adalah 0,5 mg/l. Dalam jumlah berlebih mangan dapat menyebabkan air berwarna kemerahan, kuning dan kehitaman, memberi rasa tidak enak pada minuman, menimbulkan noda pada cucian serta bila teroksidasi akan menimbulkan endapan pada jaringan pipa. Oleh sebab itu jika dalam suatu air baku air bersih mengandung zat mangan yang berlebih, harus diupayakan agar kandungannya memenuhi syarat yang telah ditetapkan (Svehla,1979). Pada air permukaan yang belum diolah ditemukan konsentrasi mangan rata-rata lebih dari 1 mg/l, walaupun demikian dalam keadaan tertentu unsur mangan dapat timbul dalam konsentrasi besar pada suatu reservoir/tendon atau sungai pada kedalaman dan saat tertentu. Hal ini terjadi karena adanya aktivitas mikroorganisme dalam menguraikan dan mereduksi bahan organik dan mangan (IV) menjadi mangan (II) pada kondisi hypolimnion (kondisi adanya cahaya matahari). Mangan terdapat dalam bentuk kompleks dengan bikarbonat, mineral dan organik. Unsur mangan pada air permukaan berupa ion bervalensi empat dalam bentuk organik kompleks.
9 Dalam ph agak tinggi dan kondisi aerob, mangan dalam perairan terdapat dalam bentuk MnO 2, Mn 3 O 4 meskipun oksidasi dari Mn 2+ berjalan lambat dan pada dasar perairan tereduksi menjadi Mn 2+ atau dalam air yang kekurangan oksigen (DO rendah). Oleh karena itu pemakaian air yang berasal dari suatu dasar suatu sumber air sering ditemukan mangan dalam konsentrasi tinggi. Secara visual dalam air yang mengandung mangan berwarna kehitam- hitaman (Svehla, 1979). Mangan dapat diendapkan sebagai senyawa dengan karbonat pada air yang mengandung karbonat (alkalinitas), dengan penambahan kapur atau soda. Pengendapan ini berlangsung pada kondisi anaerob. Kelarutan Mn(II) ditentukan oleh konsentrasi total karbonik. Pada kondisi tersebut, Mn(II) karbonat dapat mengendap seluruhnya pada ph > 8 lebih baik dan 8,5. Mangan akan lebih baik bila diendapkan dengan jalan oksidasi oleh oksidator, karena kelarutan dari bentuk Mn(IV) dioksida adalah lebih rendah dibandingkan dengan senyawa Mn(II) karbonat. Kecepatan oksidasi Mn (II) relatif lambat pada ph < 9, pengaruh katalisator dari endapan Mn(IV) sangat diperlukan (Sunardi, 2006). D. Penetapan kadar Mangan (Mn) 1. Penetapan secara kualitatif a. sampel + larutan natrium sulfida terjadi endapan merah daging Mn + Na 2 SO 3 MnSO 3 + Na merah daging b. sampel + larutan natrium hidroksida terjadi endapan putih Mn + NaOH Mn(OH) 2 + Na 2 putih
10 c. sampel + larutan ammonium hydroksida encer terjadi endapan putih Mn + NH 4 OH Mn(OH) 2 + NH 3 putih d. sampel + larutan ammonium hydroksida encer berlebih + larutan natrium phosphat terjadi endapan warna putih Mn + NH 4 OH + Na 3 PO4 + Na Mn(OH) 2 +(NH4) 3 PO 4 +Na putih e. sampel + plumbum dioksida + asam phosphat terjadi filtrat akan berwarna ungu. Mn + PbO 2 + H 3 PO 4 MnO 2 + Pb 3 (PO 4 ) 2 + H ungu 2. Penetapan secara kuantitatif Penetapan kadar mangan secara kuantitatif digunakan dengan metode kolorimetri / spektrofotometri dengan penambahan kaliumperoksodisulfat (K 2 S 2 O 8 ) sehingga akan terbentuk warna violet sehingga kadarnya dapat diketahui dengan mengukur absorbannya. Hal yang perlu diperhatikan dalam penetapan Mn adalah adanya ion Cl yang mengganggu. Dengan adanya ion Cl akan terjadi reaksi samping, dengan penambahan perak nitrat maka ion Cl akan diikat / dihilangkan. Reaksi : Cl - + Ag + Ag Cl endapan putih Mn 2+ + S 2 O 8 2- + H + MnO 4 - + SO 4 2- + H +
11 E. Tanaman Kelor (Moringa oleifera) 1. Penyebaran dan Morfologi Tanaman Kelor Tanaman kelor, awalnya berasal dari kawasan sekitar Himalaya dan India, Namun, kini banyak ditemukan di daerah beriklim tropis. Kelor tumbuh di daerah panas dan sedikit gersang dengan curah hujan 250-1500 mm (Grubben,2004). Berikut ini adalah klasifikasi tanaman kelor: Kingdom: Plantae, Divisi: Magnoliophyta, Kelas: Moringaceae, Genus: Moringa, Spesies: Moringa oleifera. Di Indonesia, tanaman kelor mempunyai nama lokal yaitu kelor (Indonesia, Jawa, Bali, Lampung), Marangghi (Madura), Kerol (Buru), Mo ltong (Flores), Ongge (Bima), Keloro (Bugis), Kawano (Sumba), Hau fo (Timor). Tanaman kelor dikenal sebagai stik-drum karena bentuk polong buahnya yang memanjang meskipun ada juga yang menyebutnya sebagai horseradish karena rasa akarnya menyerupai lobak. Kelor termasuk jenis tumbuhan perdu yang dapat memiliki ketinggian batang 7-11 m. Pohon kelor umumnya tumbuh 3-4 m pada tahun pertama. Batang kayunya getas (mudah patah), cabangnya jarang, tetapi berakar kuat. Batangnya berwarna kelabu, daun berbentuk bulat telur dengan ukuran kecil, tersusun majemuk dalam satu tangkai. Pohon kelor mulai berbuah setelah 2 tahun. Bunganya berwarna hijau, keluar sepanjang tahun, dengan aroma semerbak. Pengembang biakan pohon kelor bisa menggunakan biji ataupun setek batang. Biji kelor berbentuk segitiga memanjang yang disebut kelantang (Jawa) dan berbau minyak behen atau ben. Buahnya berbentuk memanjang, berwarna hijau, keras, dengan panjang 30-50 cm ( Jonni et al. 2008 ). Tanaman kelor dapat dilihat pada Gambar 1 dan 2 berikut :
12 Gambar 1. Daun dan bunga tanaman kelor Gambar 2. Biji kelor 2. Manfaat Tanaman Kelor Tanaman kelor merupakan leguminosa, maka bagus ditanam secara tumpang sari dengan tanaman lain karena dapat menambah unsur nitrogen dari lahan. Pohon kelor sering digunakan sebagai pendukung tanaman lada dan sirih. Daun, bunga, dan buah mudanya, merupakan bahan sayuran yang digemari
13 masyarakat di daerah Melawi. Daun kelor telah banyak digunakan sebagai makanan ternak, terutama sapi dan kambing maupun pupuk hijau. Remasan daunnya dipakai sebagai parem penutup bekas gigitan anjing dan dapat dibalurkan pada payudara ibu yang sedang menyusui untuk menahan mengucurnya ASI yang berlebihan. Daun tanaman kelor berdasarkan berat keringnya mengandung protein sekitar 27 % dan kaya akan vitamin A dan C, kalsium, besi dan phoshorous. Akar kelor sering digunakan sebagai bumbu campuran untuk merangsang nafsu makan, tetapi jika terlalu banyak dikonsumsi ibu yang sedang mengandung dapat menyebabkan keguguran. Tumbukan halus akar dapat dibuat bedak untuk tapel perut bayi yang baru lahir, sebagai pencegah iritasi kulit, dan sering digunakan sebagai obat penyakit kulit (jerawat) dan bisul, serta parem kulit bengkak-bengkak pada penyakit beri beri dan bagi pengobatan kaki yang terasa pegal dan lemah (http://www.kompas.com, 2003). Biji kelor mempunyai zat-zat yang sangat bermanfaat bagi manusia. Biji kelor mengandung zat aktif, yaitu 4-alfa-rhamnosyloxy-benzil-isothiocyanate yang berfungsi mengabsorbsi sekaligus menetralkan tegangan permukaan dari partikel- partikel air limbah. Puslitbang Permukiman Departemen Pekerjaan Umum, dan Laboratorium Mikrobiologi ITB menjalin kerja sama melakukan penelitian tentang biji kelor. Dalam pengujian di sebuah tong air berukuran 25 liter, biji kelor mampu menyerap zat warna. Ternyata biji kelor memiliki kandungan kimia antara lain myrosin, asam gliserid, asam palmitat, asam stearat, minyak dan senyawa yang bersifat bakterisidis. Biji kelor juga mengandung 40
14 persen minyak berdasarkan berat kering (http://majalah tempointeraktif.com. 1987). Hasil penelitian yang telah dilaporkan, bungkil ampas perasan minyak moringa masih banyak mengandung zat koagulan. Bungkil biji kelor dapat dikeringkan dan disimpan, merupakan produk samping industri minyak moringa yang berguna. Minyak biji kelor memiliki mutu gizi dan fungsional yang tinggi, dan juga memiliki nilai jual (harga) yang tinggi. Minyak moringa baik untuk minyak goreng dan pembuatan sabun. Bagi masyarakat Mawali, minyak dari biji kelor secara tradisional merupakan minyak goreng yang banyak dimanfaatkan di rumah tangga. Minyak biji kelor dapat pula digunakan sebagai kerosin atau minyak untuk lampu teplok pengganti penerangan di daerah yang belum menikmati listrik, bahkan berkembang sayuran biji moringa (kelor) di pasar internasional baik dalam kaleng maupun dalam bentuk segar, serta keadaan beku atau chilled. Sayuran biji kelor yang masih hijau dan segar dijual sebagai drumstick di berbagai kota besar di Eropa (http://www.kompas.com. 2003). Manfaat lain dari biji kelor yang sudah diteliti melalui program UNDP (United Nations Development Programme) yaitu biji kelor sebagai bahan penggumpal untuk menjernihkan air secara cepat, murah dan aman. Biji kelor juga berkhasiat sebagai antibakteri. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Universitas Gajah Mada, Yogyakarta, serbuk biji kelor mampu membersihkan 90 persen dari bakteri Eschericia coli dalam satu liter air sungai ( Aliya, 2006 ).
15 F. Spektrofotometer 1. Pengertian Spektrofotometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur absorbansi kadar suatu zat dengan prinsip membaca serapan warna yang dihasilkan sampel kemudian dibandingkan dengan hasil pembacaan warna dari baku standart. 2. Jenis b. Single beam ( berkas sinar tunggal ) spektrofotometer Spektrofotometer jenis ini hanya terdiri satu berkas sinar sehingga dalam praktek pengukuran sampel dan larutan blanko atau standart harus dilakukan bergantian dengan sel yang sama. b. Double beam ( berkas ganda ) spektrofotometer Spektrofotometer jenis ini telah memakai automatis absorbansi (A) sebagai fungsi panjang gelombang. Mempunyai dua berkas sinar sehingga dalam pengukuran absorbansi tidak perlu bergantian antara sampel dan blanko, tetapi dapat dilakukan secara paralel. c. Gilford spektrofotometer Spektrofotometer ini banyak dipakai di laboratorium biokimia yang mampu membaca absorbansi (A) sampai satuan 3 (spektrofotometer biasa 0,1 1,0 ). 3. Metode Ada 3 jenis teknik yang biasa digunakan untuk analisis secara spektrofotometri, yaitu :
16 a. Metode standart tunggal Metode ini sangat praktis karena menggunakan satu larutan standart dan absorbansi larutan sampel diukur dengan spektrofotometer. Rumus perhitungan kadar sampelnya : Kadar sampel = Abs sampel x C standart x Pengenceran sampel Abs baku b. Metode kurva kalibrasi Dalam metode ini dibuat suatu baku seri larutan standart dengan berbagai konsentrasi, selanjutnya absorbansi masing- masing larutan tersebut diukur dengan spektrofotometer, kemudian dibuat grafik antara konsentrasi dengan absorbansi yang merupakan garis lurus melewati titik A Absorbansi total Y Y=bX + a C Standar C Standar = C Sampel X Keterangan : Gambar Kurva Kalibrasi Y : Absorbansi X : Konsentrasi a : konstanta b : koefisien
17 c. Metode Adisi Standar Metode ini dipakai secara luas karena mampu meminimalisasikan kesalahan yang disebabkan oleh perbedaan kondisi lingkaran (matriks) sampel dan standart. Dalam metode ini dua atau lebih sejumlah volume tertentu dari sampel dipindahkan ke labu takar. Satu larutan diencerkan sampai volume tertentu kemudian diukur absorbansinya tanpa ditambah dengan zat standar, sedangkan larutan yang lain sebelum diukur absorbansinya ditambahkan terlebih dahulu dengan sejumlah tertentu larutan standart dan diencerkan seperti pada larutan yang pertama.