BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Uraian Tanaman Taksonomi tumbuhan kangkung : Kingdom Divisi Subdivisio Class Ordo Family Genus Species : Plantae : Spermatophyta : Angiospermae : Dicotyledoneae : Solanales : Convolvulaceae : Ipomoea : Ipomoea aquatica Forssk (kangkung air) Ipomoea reptans Poir (kangkung darat) Kangkung merupakan tanaman tahunan yang banyak ditanam di daerah tropis maupun subtropis. Tanaman ini termasuk dalam famili Convolvulaceae atau kangkung-kangkungan yang dicirikan dengan batang bergetah dan berlubang di dalamnya. Jenis kangkung yang umumnya dibudidayakan terdiri dari dua macam yaitu kangkung air dan kangkung darat. Bagian dari tanaman kangkung yang paling banyak dimanfaatkan ialah batang muda dan daun-daunnya. Daun dan batang kangkung merupakan sumber vitamin A yang sangat baik (Purwandari, 2006)
2.2 Logam Berat Logam berat adalah unsur logam yang mempunyai massa jenis lebih besar dari 5 g/cm 3, antara lain Cd, Hg, Pb, Zn dan Ni. Logam berat Cd, Hg dan Pb dinamakan sebagai logam non esensial dan pada tingkat tertentu menjadi logam beracun bagi makhluk hidup (Darmono, 1995). Logam berat umumnya berbahaya karena memiliki kerapatan massa tinggi dan dalam jumlah konsentrasi kecil dapat bersifat racun dan berbahaya. Beberapa dari logam ini merupakan logam Bahan Berbahaya dan Beracun (logam B 3 ) yang pada umumnya secara alami merupakan komponen tanah. Logam ini dapat masuk ke dalam tubuh manusia melalui makanan, air minum, atau melalui udara. Arsen (As), merkuri (Hg), kadmium (Cd), timbal (Pb), adalah jenis logam yang termasuk dalam kelompok logam yang berbahaya dan beracun bagi kehidupan makhluk hidup. Beberapa logam lain yang juga cukup berbahaya antara lain aluminium (Al), kromium (Cr), dan ada juga beberapa jenis logam yang termasuk kelompok logam esensial yang dibutuhkan oleh tubuh untuk membantu kinerja metabolisme misalnya, seng (Zn) dan tembaga (Cu). Logam berat yang non esensial dapat bersenyawa dengan protein jaringan dan tertimbun serta berikatan dengan protein, sehingga senyawanya disebut metalotionein yang dapat menyebabkan toksik (Darmono, 1995). 2.3 Cemaran Logam Berat Logam berat yang terdapat di lingkungan tanah, air dan udara dengan suatu mekanisme dapat masuk ke dalam mahluk hidup. Tanaman dapat menjadi mediator penyebaran logam berat pada mahluk hidup karena masuknya logam tersebut pada tumbuhan melalui akar dan mulut daun (stoma) dalam bentuk
partikulat (Charlena, 2004). Partikulat adalah bahan padatan atau likuid di udara dalam bentuk asap, debu dan uap, yang dapat tinggal di atmosfer dalam waktu yang lama. Asap merupakan pencemar yang paling jelas terlihat keluar dari cerobong pabrik sebagai asap hitam tebal. Partikulat yang paling berbahaya adalah partikel-partikel halus yang begitu kecil sehingga dapat menembus bagian terdalam paru-paru (Prana, 2010). 2.4 Toksisitas Logam Berat Besarnya tingkat keracunan logam berat menurut WHO (2004) dipengaruhi oleh : 1. Umur Anak-anak lebih rentan dari orang dewasa karena pengaruh dari volume darah. 2. Jenis kelamin Wanita lebih rentan dibandingkan dengan pria 3. Musim panas akan meningkatkan daya racun logam berat Di musim panas logam berat akan terus berada diatmosfer 4. Peningkatan asam lambung akan meningkatkan absorbsi logam berat 5. Peminum alkohol lebih rentan terhadap logam berat 2.5 Timbal Menurut Lawrence (1957), karakterisasi dari timbal adalah : Pemerian : Timbal adalah logam berwarna kebiru-biruan sampai abu-abu pudar, mempunyai berat jenis yang tinggi dan lunak.
Kelarutan : Larut dalam HNO 3 encer dan pekat, sedikit larut dalam HCl dan H 2 SO 4 pekat. Nomor/Berat : 82/207,2 Berat Jenis : 11,34 Titik lebur Titik didih : 327,5 o C : 1740 o C Timbal merupakan bahan kimia yang termasuk dalam kelompok logam berat. Logam ini merupakan bahan kimia golongan logam yang sama sekali tidak dibutuhkan oleh tubuh. Bila masuk ke dalam tubuh organisme hidup dalam jumlah yang berlebihan akan menimbulkan efek negatif terhadap fungsi fisiologis tubuh (Palar, 1994). 2.5.1 Penggunaan Timbal Dalam industri baterai, timbal digunakan sebagai grid yang merupakan alloy (suatu persenyawaan) dengan logam Bismut (Pb-Bi) dengan perbandingan 93:7 (Palar, 1994). Timbal oksida (PbO 4 ) dan logam timbal dalam industri baterai digunakan sebagai bahan yang aktif dalam pengaliran arus elektron. Alloy Pb yang mengandung 1% b/b Stibium (Sb) banyak digunakan sebagai kabel telepon (Palar, 1994). 2.5.2 Toksisitas Timbal Toksisitas yang ditimbulkan oleh persenyawaan logam Pb dapat terjadi karena masuknya persenyawaan logam tersebut ke dalam tubuh. Proses masuknya logam ini ke dalam tubuh dapat melalui beberapa jalur, yaitu melalui makanan dan minuman, udara dan perembesan atau penetrasi pada selaput atau lapisan kulit (Palar, 1994).
Timbal yang masuk melalui makanan, masuk ke saluran cerna dan dapat masuk ke dalam darah. Pada anak-anak, tingkat penyerapan timbal mencapai 53%. Hal ini jauh berbeda pada tingkat penyerapan orang dewasa yaitu sekitar 10%. Peningkatan asam lambung dapat meningkatkan absorbsi usus sehingga absorbsi timbal juga meningkat (Riyadina, 1997). Keracunan timbal dalam tubuh dapat menyebabkan gangguan terhadap sistem syaraf, rongga mulut dan sistem rangka. Secara visual akan muncul gejala dampak keterpaparan timbal secara akut maupun kronis. Keterpaparan secara akut melalui udara yang terhirup dapat menimbulkan gejala rasa lemah, lelah, gangguan tidur, sakit kepala, nyeri otot dan tulang. Dampak kronis keracunan logam ini diawali dengan kelelahan, kelesuan dan gangguan gastrointestinal. Keterpaparan yang terus-menerus pada sistem syaraf pusat menunjukkan gejala insomnia (susah tidur), bingung dan gangguan ingatan. 2.6 Kadmium Menurut Anonim (2008), karakterisasi Kadmium adalah : Pemerian Kelarutan : Logam berwarna putih keperak-perakkan : Larut dalam HNO 3 pekat dan HCl panas Nomor/Berat : 48/112,4 Berat Jenis : 8,65 Titik lebur Titik didih : 321,07 o C : 767 o C 2.6.1 Penggunaan Kadmium Kadmium murni banyak digunakan oleh industri pelapisan logam dan industri baterai, sedangkan garam kadmium banyak digunakan dalam proses
fotografi, produksi foto-elektrik, foto-konduktor dan produksi gelas. Bentuk garam asetatnya banyak digunakan pada proses industri porselen dan keramik (Darmono, 2001). 2.6.2 Toksisitas Kadmium Keracunan akut dari kadmium dapat terjadi melalui oral maupun inhalasi. Efek keracunan yang umum adalah iritasi pada saluran pencernaan dan paru-paru, tenggorokan terasa kering, mual, muntah, salivasi dan diare serta kejang pada perut dan sakit pada otot. Efek keracunan yang kronis ditandai dengan kehilangan indera perasa dan penciuman, batuk, berkurangnya berat badan, gigi menjadi kuning dan dapat juga terjadi kerusakan pada hati dan ginjal (Palar, 1994). Kasus keracunan Cd kronis juga menyebabkan gangguan kardiovaskuler dan hipertensi. Hal tersebut terjadi karena tingginya afinitas jaringan ginjal terhadap kadmium. Selain itu, logam ini juga dapat menyebabkan terjadinya gejala osteomalasia karena terjadi kerusakan daya keseimbangan kandungan kalsium dan fosfat dalam ginjal. 2.7 Spektrofotometri Serapan Atom 2.7.1 Teori Spektrofotometri Serapan Atom Spektrofotometri serapan atom merupakan suatu metode analisis yang digunakan untuk penentuan unsur-unsur logam dan metaloid yang berdasarkan pada proses penyerapan energi radiasi atom-atom yang berada pada tingkat energi dasar (ground state) pada panjang gelombang tertentu tergantung jenis unsur yang dianalisis (Haswell, 1991). Prinsip dasar spektrometri serapan atom adalah interaksi antara radiasi elektromagnetik dengan sampel. Interaksi ini didasarkan pada emisi dan
absorbansi dari uap atom larutan sampel. Interaksi ini diperoleh dari proses penguapan sampel yang dirubah menjadi atom bebas. Atom ini akan mengabsorpsi radiasi dari sumber cahaya yang dipancarkan dari lampu katoda (Hallow cathode lamp) yang mengandung unsur dari logam yang akan ditentukan. Banyaknya penyerapan radiasi kemudian di ukur pada panjang gelombang tertentu menurut jenis logamnya (Darmono, 1995). Ada 4 cara pembentukan atom dalam spektrofotometri serapan atom yaitu: 1. Dengan menggunakan nyala campuran gas (Flame-AAS). 2. Melalui pembentukan senyawa hidrida diikuti pemanasan. 3. Dengan tanpa nyala untuk analisis merkuri. 4. Menggunakan pemanasan oleh listrik 2.7.2 Instrumen Spektrofotometer Serapan Atom Gambar 2. Komponen Spektrofotometer Serapan Atom Gambar : Diagram Blok Instrumen Spektrofotometer Serapan Atom ( Gandjar dan Rohman, 20007 )
a. Sumber Sinar Sumber sinar yang lazim dipakai adalah lampu katoda berongga (hollow cathoda lamp). Lampu ini terdiri atas tabung kaca tertutup yang mengandung suatu katoda dan anoda. Katoda berbentuk silinder berongga yang terbuat dari mineral atau dilapisi dengan mineral tertentu. Tabung mineral ini diisi dengan gas mulia (neon atau argon). Bila antara anoda dan katoda diberi selisih tegangan yang tinggi (600 volt), maka katoda akan memancarkan beras-berkas elektron yang bergerak menuju anoda yang mana kecepatan dan energinya sangat tinggi. Elektron-elektron dengan energi tinggi ini dalam perjalanannya menuju anoda akan bertabrakan dengan gas-gas mulia yang diisikan tadi. Akibat dari tabrakantabrakan ini membuat unsur-unsur gas mulia akan kehilangan elektron dan menjadi bermuatan positif. Ion-ion gas mulia yang bermuatan positif ini selanjutnya akan bergerak ke katoda dengan kecepatan dan energi yang tinggi pula. Pada katoda terdapat unsur-unsur yang sesuai dengan unsur yang dianalisis. Unsur-unsur ini akan ditabrak oleh ion-ion positif gas mulia. Akibat tabrakan ini, unsur-unsur akan terlempar ke luar dari permukaan katoda. Atom-atom unsur dari katoda ini mungkin akan mengalami eksitasi ke tingkat energi-energi elektron yang lebih tinggi dan akan memancarkan spektrum pencaran dari unsur yang sama dengan unsur yang akan dianalisis (Gandjar dan Rohman, 2007). b. Tempat Sampel Dalam analisis dengan spektrofotometri serapan atom, sampel yang akan dianalisis harus diuraikan menjadi atom-atom netral yang masih dalam keadaan dasar. Ada berbagai macam alat yang dapat digunakan untuk mengubah suatu
sampel menjadi uap atom-atom yaitu : dengan nyala (flame) dan dengan tanpa nyala (flameless) (Gandjar dan Rohman, 2007). c. Monokromator Monokromator dimaksudkan untuk memisahkan dan memilih panjang gelombang yang digunakan dalam analisis. Dalam monokromator terdapat chopper (pemecah sinar), suatu alat yang berputar dengan frekuensi atau kecepatan perputaran tertentu (Gandjar dan Rohman, 2007). d. Detektor Detektor digunakan untuk mengukur intensitas cahaya yang melalui tempat pengatoman. Biasanya digunakan tabung penggandaan foton (photomultiplier tube). Ada 2 cara yang dapat digunakan dalam sistem deteksi yaitu: (a) yang memberikan respon terhadap radiasi resonanasi dan radiasi kontinyu; dan (b) yang hanya memberikan respon terhadap radiasi resonansi (Gandjar dan Rohman, 2007). e. Readout Readout merupakan suatu alat penunjuk atau dapat juga diartikan sebagai pencatat hasil. Hasil pembacaan dapat berupa angka atau berupa kurva yang menggambarkan absorbansi atau intensitas emisi (Gandjar dan Rohman, 2007). 2.7.3 Gangguan Pada Spektrofotometer Serapan Atom Gangguan-gangguan yang dapat terjadi dalam spektrofotometer serapan atom (Gandjar dan Rohman, 2007) adalah sebagai berikut: 1. Gangguan yang berasal dari matriks sampel yang mana dapat mempengaruhi banyaknya sampel yang mencapai nyala.
2. Gangguan kimia yang dapat mempengaruhi jumlah atau banyaknya atom yang terjadi dalam nyala. 2.8 Validasi Metode Analisis Validasi metode analisis adalah suatu tindakan penilaian terhadap parameter tertentu, berdasarkan percobaan laboratorium untuk membuktikan bahwa parameter tersebut memenuhi persyaratan untuk penggunaannya (Harmita, 2004). Parameter yang digunakan dalam hal ini adalah ketepatan, kecermatan dan batas deteksi serta batas kuantifikasi. 2.8.1 Kecermatan (akurasi) Kecermatan adalah ukuran yang menunjukkan derajat kedekatan hasil analisis dengan kadar analit yang sebenarnya. Kecermatan dinyatakan sebagai perses perolehan kembali (recovery) analit yang ditambahkan (Harmita, 2004). Perolehan kembali dapat ditentukan dengan cara membuat sampel plasebo (eksipien obat, cairan biologis) kemudian ditambahkan analit dengan konsentrasi tertentu (biasanya 80% sampai 120% dari kadar analit yang diperkirakan), kemudian dianalisis dengan metode yang akan divalidasi (Ermer dan Miler, 2005). Tetapi bila tidak memungkinkan membuat sampel plasebo, maka dapat dipakai metode adisi. Metode adisi dapat dilakukan dengan menambahkan sejumlah analit dengan konsentrasi tertentu pada sampel yang diperiksa, lalu dianalisis dengan metode tersebut (Harmita, 2004).
2.8.2 Ketepatan (presisi) Presisi merupakan ukuran keterulangan metode analisis dan biasanya diekspresikan sebagai simpangan baku relatif (Relative Standard Deviation, RSD) dari sejumlah sampel yang berbeda secara statistik (Rohman, 2007). Dalam analisis, nilai RSD antara 1-2% biasanya dipersyaratkan untuk senyawa-senyawa aktif dalam jumlah yang banyak, sedangkan untuk senyawasenyawa dengan kadar kecil RSD-nya berkisar antara 5-15% (Rohman, 2007). 2.8.3 Batas Deteksi (Limit of Detection, LOD) dan Batas Kuantifikasi (Limit of Quantification, LOQ) Batas deteksi didefenisikan sebagai konsentrasi analit terendah dalam sampel yang masih dapat dideteksi, tetapi tidak dikuantifikasi pada kondisi percobaan yang dilakukan. Batas deteksi dinyatakan dalam konsentrasi analit (persen, bagian per juta) dalam sampel (Satiadarma, dkk, 2004). Batas kuantifikasi didefenisikan sebagai konsentrasi analit terendah dalam sampel yang dapat ditentukan dengan presisi dan akurasi. Batas ini dinyatakan dalam konsentrasi analit (persen, bagian per juta) dalam sampel (Satiadarma, dkk., 2004).