BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok...

33
6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat Logam berat yaitu unsur yang mempunyai nomor atom 22 - 23 dan 40 - 50 serta unsur golongan laktanida dan aktinida, dan mempunyai respon biokimia yang khas (spesifik) pada organisme hidup (Connell dan Miller, 1995). Penggunaan logam berat dalam berbagai kegiatan sehari-hari secara langsung maupun tidak langsung, baik sengaja maupun tidak di sengaja, telah mencemari lingkungan sebagai limbah. Logam-logam berat yang berbahaya dan sering mencemari lingkungan antara lain merkuri (Hg), timbal (Pb), arsen (As), kadmium (Cd), kromium (Cr), dan nikel (Ni). Logam-logam tersebut diketahui dapat terakumulasi dalam tubuh suatu organisme sebagai racun (Kardiaz, 1992). Logam berat dalam limbah biasanya berada dalam berbagai macam bentuk atau kondisi, seperti tidak terlarut, terlarut, tereduksi, teroksidasi, logam bebas, terpresipitasi, terserap, dan dalam bentuk kompleks. Menurut Ferdiaz (1995) toksisitas logam berat berbeda-beda, tergantung pada jenis, sifat kimia dan fisik logam berat. Kementerian Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup (1990) membagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik tinggi yang terdiri atas unsur-unsur merkuri (Hg), kadmium (Cd), timbal (Pb), tembaga (Cu), dan seng (Zn); bersifat toksik sedang terdiri dari unsurunsur kromium (Cr), nikel (Ni), dan kobalt (Co); dan bersifat toksik rendah yang terdiri atas unsur mangan (Mn) dan besi (Fe).

Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok...

Page 1: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Logam Berat

Logam berat yaitu unsur yang mempunyai nomor atom 22 - 23 dan 40 - 50

serta unsur golongan laktanida dan aktinida, dan mempunyai respon biokimia

yang khas (spesifik) pada organisme hidup (Connell dan Miller, 1995).

Penggunaan logam berat dalam berbagai kegiatan sehari-hari secara langsung

maupun tidak langsung, baik sengaja maupun tidak di sengaja, telah mencemari

lingkungan sebagai limbah. Logam-logam berat yang berbahaya dan sering

mencemari lingkungan antara lain merkuri (Hg), timbal (Pb), arsen (As),

kadmium (Cd), kromium (Cr), dan nikel (Ni). Logam-logam tersebut diketahui

dapat terakumulasi dalam tubuh suatu organisme sebagai racun (Kardiaz, 1992).

Logam berat dalam limbah biasanya berada dalam berbagai macam bentuk

atau kondisi, seperti tidak terlarut, terlarut, tereduksi, teroksidasi, logam bebas,

terpresipitasi, terserap, dan dalam bentuk kompleks. Menurut Ferdiaz (1995)

toksisitas logam berat berbeda-beda, tergantung pada jenis, sifat kimia dan fisik

logam berat. Kementerian Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup (1990)

membagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok,

yaitu bersifat toksik tinggi yang terdiri atas unsur­unsur merkuri (Hg), kadmium

(Cd), timbal (Pb), tembaga (Cu), dan seng (Zn); bersifat toksik sedang terdiri dari

unsur­unsur kromium (Cr), nikel (Ni), dan kobalt (Co); dan bersifat toksik rendah

yang terdiri atas unsur mangan (Mn) dan besi (Fe).

Page 2: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

7

Berdasarkan sifat kimia dan fisikanya, maka tingkat atau daya racun

logam berat terhadap hewan air dapat diurutkan (dari tinggi ke rendah) sebagai

berikut: merkuri (Hg), kadmium (Cd), seng (Zn), timbal (Pb), kromium (Cr), nikel

(Ni), dan kobalt (Co) (Sutamihardja dkk, 1982). Sedangkan menurut Darmono

(1995) urutan toksisitas logam terhadap manusia yang mengkomsumsi ikan

adalah Hg2+

> Cd2+

> Ag2+

> Ni2+

> Pb2+

> As2+

> Cr2+

> Sn2+

> Zn2+

.

Hutagalung (1991) menyebutkan faktor­faktor yang mempengaruhi tingkat

toksisitas logam berat antara lain suhu, salinitas, pH, dan kesadahan. Penurunan

pH dan salinitas perairan menyebabkan toksisitas logam berat semakin besar.

Peningkatan suhu menyebabkan toksisitas logam berat meningkat, sedangkan

kesadahan yang tinggi dapat mengurangi toksisitas logam berat, karena logam

berat dalam air dengan kesadahan tinggi membentuk senyawa kompleks yang

mengendap dalam air.

2.1.1 Timbal

Fardiaz (1995) dalam Sudarwin (2008 ) mengemukakan bahwa Timbal

mempunyai berat atom 207,21; berat jenis 11,34; bersifat lunak serta berwarna

biru atau silver abu - abu dengan kilau logam, nomor atom 82 mempunyai titik

leleh 327,4ºC dan titik didih 1.620ºC. Timbal termasuk logam berat”trace

metals” karena mempunyai berat jenis lebih dari lima kali berat jenis air. Timbal

adalah sebuah unsur yang biasanya ditemukan di dalam batu - batuan, tanah,

tumbuhan dan hewan. Timbal 95% bersifat anorganik dan pada umumnya dalam

bentuk garam anorganik yang umumnya kurang larut dalam air. Selebihnya

berbentuk timbal organik. Timbal organik ditemukan dalam bentuk senyawa Tetra

Ethyl Lead (TEL) dan Tetra Methyl Lead (TML). Jenis senyawa ini hampir tidak

Page 3: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

8

larut dalam air, namun dapat dengan mudah larut dalam pelarut organik misalnya

dalam lipid. Waktu keberadaan timbal dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti

arus angin dan curah hujan. Timbal tidak mengalami penguapan namun dapat

ditemukan di udara sebagai partikel. Karena timbal merupakan sebuah unsur

maka tidak mengalami degradasi (penguraian) dan tidak dapat dihancurkan.

Timbal banyak dimanfaatkan oleh manusia seperti sebagai bahan pembuat baterai,

amunisi, produk logam (logam lembaran, solder, dan pipa), perlengkapan medis

(penangkal radiasi dan alat bedah), cat, keramik, peralatan kegiatan ilmiah/praktek

(papan sirkuit/CB untuk komputer) untuk campuran minyak bahan-bahan untuk

meningkatkan nilai oktan (Fardiaz, 1995).

Konsentrasi timbal di lingkungan tergantung pada tingkat aktivitas

manusia, misalnya di daerah industri, di jalan raya, dan tempat pembuangan

sampah. Karena timbal banyak ditemukan di berbagai lingkungan maka timbal

dapat memasuki tubuh melalui udara, air minum, makanan yang dimakan dan

tanah pertanian. Daya racun timbal yang akut pada perairan alami menyebabkan

kerusakan hebat pada ginjal, sistem reproduksi, hati dan otak, serta sistem syaraf

sentral, dan bisa menyebabkan kematian (Achmad, 2004).

Bentuk kimia senyawa Pb yang masuk ke dalam tubuh melalui makanan

akan mengendap pada jaringan tubuh, dan sisanya akan terbuang bersama bahan

sisa metabolisme. Sekali masuk ke dalam tubuh timbal didistribusikan terutama

ke 3 (tiga) komponen yaitu darah, jaringan lunak (ginjal, sumsum tulang, liver,

otak), jaringan dengan mineral (tulang dan gigi). Tubuh menimbun timbal selama

seumur hidup dan secara normal mengeluarkannya secara lambat. Efek yang

ditimbulkan adalah gangguan syaraf, sel darah, gangguan metabolisme vitamin D

Page 4: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

9

dan kalsium sebagai unsur pembentuk tulang, gangguan ginjal secara kronis,

dapat menembus plasenta sehingga menghambat pertumbuhan. Jalur masuknya

timbal ke dalam tubuh manusia melalui saluran pernapasan (respirasi), juga

melalui saluran pencernaan (gastrointestinal), kemudian didistribusikan ke dalam

darah, dan terikat pada sel darah. Sebagian Pb disimpan dalam jaringan lunak dan

tulang, sebagian diekskresikan lewat kulit, ginjal dan usus besar. Pemanfaatan

timbal dalam mendukung kehidupan manusia antara lain sebagai bahan pembuat

baterai, amunisi, produk logam (logam lembaran, solder, dan pipa), perlengkapan

medis (penangkal radiasi dan alat bedah), cat, keramik, serta untuk campuran

bahan bakar minyak (Sudarwin, 2008).

2.1.2 Kadmium

Logam kadmium adalah bahan yang bersifat karsinogen. Organ tubuh

yang menjadi sasaran keracunan Cd adalah ginjal dan hati. Toksisitas Cd ini

dipengaruhi karena adanya interaksi antara Cd dan gugus sulfhidril (-SH) dari

protein yang menyebabkan terhambatnya aktivitas enzim (Widowati, dkk., 2008).

Menurut badan dunia FAO/WHO, konsumsi per minggu yang ditoleransikan bagi

manusia adalah 400-500 μg/orang atau 7 μg/kg berat badan. Berdasarkan data dari

lingkungan hidup didapatkan bahwa di sekitar limbah pabrik kadmium banyak

yang terjangkit penyakit kanker, radang paru-paru dan batu ginjal (Widowati dkk.

2008).

Beberapa metode telah dilakukan untuk menghilangkan limbah logam

tersebut dengan berbagai cara misalnya pengendapan, fitrasi, pertukaran ion dan

adsorpsi. Adsorpsi merupakan metode umum, karena memiliki konsep sederhana,

efisien dan juga ekonomis. Pada proses adsorpsi, adsorben memegang peranan

Page 5: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

10

yang paling penting. Telah banyak diteliti berbagai macam kemampuan bahan,

terutama bahan anorganik, sebagai adsorben seperti zeolit, bentonit, dan

sebagainya. Namun metode ini memiliki kelemahan karena proses ini rumit,

memakan waktu dan memerlukan tenaga terampil. Dewasa ini telah

dikembangkan metode adsorpsi menggunakan biomassa tumbuhan, yang dikenal

sebagai metode fitoremediasi. Penelitian yang telah dilakukan diperoleh informasi

tentang adanya kemampuan tumbuhan dalam mengikat logam dan

mengakumulasikan dalam jaringan tumbuhan, baik secara aktif melalui

metabolisme tumbuhan maupun secara pasif menggunakan gugus fungsional

dalam jaringan tumbuhan (Gardea-Torresdey, dkk. 1998).

Menurut Gupta, dkk., (2004) dan Yang, dkk., (2005) gugus fungsi dalam

jaringan tanaman yang berfungsi sebagai pengikat logam adalah gugus amina(-

NH2), gugus karboksil(-COOH), juga gugus sulfidril (-SH) yang terdapat dalam

protein. Disamping itu dalam jaringan tanaman terdapat dinding sel yang tersusun

atas selulosa, lignin dengan gugus hidroksil (-OH). Gugus-gugus polar ini diduga

bereaksi dengan logam berat. Penyerapan kontaminan bersamaan dengan

penyerapan nutrien dan air oleh akar tumbuhan dan translokasi atau akumulasi

senyawa itu kebagian tumbuhan seperti akar, batang dan daun.

Kadmium dan garamnya banyak dimanfaatkan dalam bidang industri.

Logam ini sering digunakan dalam penyepuhan, pada pembuatan alloy, dan

baterai alkali. Garam Cd banyak digunakan dalam proses fotografi, gelas, dan

campuran perak. Kadmium asetat banyak digunakan pada industri keramik

sebagai pigmen (Andrianto, 2002). Kadmium memiliki sifat tahan panas sehingga

bagus untuk campuran pembuatan bahan-bahan keramik, enamel dan plastik.

Page 6: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

11

Logam ini juga tahan terhadap korosi sehingga baik untuk melapisi pelat besi dan

baja (Liu, 2006).

Pada perairan alami yang bersifat basa, kadmium mengalami hidrolisis,

teradsorpsi oleh padatan tersuspensi dan membentuk ikatan kompleks dengan

bahan organik maupun anorganik (Sanusi, 2006). Toksisitas kadmium terhadap

ikan yang hidup dalam air laut berkisar antara 10 ­ 100 kali lebih rendah dari pada

dalam air tawar yang memiliki tingkat kesadahan lebih rendah. Toksisitas

kadmium meningkat dengan menurunnya kadar oksigen dan kesadahan, serta

meningkatnya pH dan suhu (Laws, 1993).

Hasil penelitian Sanusi (2006) menyebutkan bahwa peningkatan salinitas

mengurangi toksisitas kadmium terhadap kehidupan hewan air. Sanusi (2006)

menyatakan kadar Cd di perairan berkisar pada 0,29 ­ 0,55 ppb dengan rata­rata

0,42 ppb. Menurut badan dunia FAO/WHO, konsumsi per minggu yang dapat

ditolerir oleh manusia adalah 400­500 μg/orang atau 7 μg/kg berat badan

(Suhendrayatna, 2001).

Keracunan kadmium dapat bersifat akut dan kronis. Organ tubuh yang

rentan terhadap keracunan kadmium adalah ginjal dan hati. Kadmium lebih

beracun bila terhirup melalui saluran pernafasan daripada saluran pencernaan.

Kasus keracunan akut kadmium lebih banyak dari menghisap debu dan asap

kadmium, terutama kadmium oksida (CdO) yang dapat menyebabkan emfisema

atau gangguan paru­paru (Darmono, 1995).

Page 7: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

12

2.2 Logam Berat pada Sedimen Perairan

Keberadaan logam berat di perairan dapat berasal dari sumber alamiah dan

dari aktivitas manusia. Sumber alamiah masuk ke dalam perairan bisa dari

pengikisan batuan mineral. Disamping itu partikel logam yang ada di udara,

karena adanya hujan dapat menjadi sumber logam dalam perairan. Adapun logam

yang berasal dari aktivitas manusia dapat berupa buangan industri ataupun

buangan dari rumah tangga (Fardiaz, 1995).

Apabila suatu logam berat masuk ke dalam badan perairan maka akan

mudah terakumulasi dalam lingkungan perairan karena sifatnya yang sulit

terdegradasi. Logam tersebut akan mengendap dan terakumulasi dalam sedimen,

sehingga konsentrasi logam dalam sedimen selalu lebih tinggi dari konsentrasi

logam dalam air. Disamping itu sedimen mudah tersuspensi karena pergerakan air

sehingga logam yang terkandung dalam sedimen masuk kembali ke dalam air,

sehingga sedimen menjadi sumber pencemar potensial dalam skala waktu tertentu

(Sutamihardja dkk, 1982).

Logam berat yang masuk ke sistem perairan, baik di sungai maupun lautan

akan dipindahkan dari badan airnya melalui tiga proses yaitu pengendapan,

adsorbsi, dan absorbsi oleh organisme-organisme perairan. Buangan limbah

industri yang masuk ke dalam suatu perairan akan mengendap dalam sedimen.

Hal ini menyebabkan konsentrasi bahan pencemar dalam sedimen meningkat

(Bryan, 1976). Pengendapan logam berat di suatu perairan terjadi karena adanya

anion karbonat hidroksil dan klorida. Logam berat mempunyai sifat yang mudah

mengikat bahan organik dan mengendap di dasar perairan dan menyatu dengan

Page 8: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

13

sedimen sehingga kadar logam berat dalam sedimen lebih tinggi dibanding dalam

air (Hutagalung, 1991).

Fergusson (1990) menyatakan konsentrasi logam berat pada sedimen di

perairan sangat bervariasi tergantung pada keadaan geografis dan keberadaan

sedimen apakah terdapat di pesisir pantai ataukah di lautan yang dalam. Partikel

sedimen yang halus memiliki kandungan logam berat yang lebih banyak.

Umumnya logam berat ditemukan pada partikel berukuran lebih kecil dari 63 µm

karena partikel yang halus mempunyai luas permukaan yang lebih besar dan

kerapatan ion partikel yang lebih stabil untuk mengikat partikel logam berat

(Fauzan, 1995).

Pada uji bioakumulasi logam Pb, Cu, dan Cd pada ikan dan sedimen

didaerah sungai Badung oleh Dwijani dan Suprihatin (2009) didapatkan

konsentrasi logam-logam tersebut yaitu 0.26 mg Pb/kg sedimen basah dan 0.58

mg Cu/kg sedimen basah. Sementara dalam daging ikan konsentrasinya 0.6 mg

Pb/kg berat sampel basah dan 1.3 mg Cd/kg berat sampel basah. Konsentrasi

logam-logam dalam sedimen maupun dalam ikan (biota) jauh lebih tinggi

daripada dalam air. Konsentrasi logam-logam dalam kedua jenis sampel tersebut

mencerminkan bukan hanya pencemaran sesaat, melainkan akumulasi historis.

2.3 Sungai Mati

Tidak berbeda jauh dengan perairan di kawasan muara sungai Badung,

perairan yang berada di kawasan muara Sungai Mati di Kabupaten Badung

merupakan perairan yang dialiri air laut dan juga air sungai Mati itu sendiri.

Sepanjang aliran sungai Mati terdapat berbagai jenis penggunaan lahan seperti

pertanian, peternakan, aktivitas rumah tangga, pasar, industri kecil dan jasa (usaha

Page 9: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

14

garment, pencelupan, usaha tahu-tempe, rumah sakit, bengkel, pencucian motor

dan mobil). Sungai Mati memiliki luas daerah sungai ± 38,425 km2

yang

dimanfaatkan sebagai saluran drainase utama Kota Denpasar dan Kabupaten

Badung. Daerah aliran Sungai Mati didominasi oleh lahan terbangun sedangkan

lahan persawahan semakin menyusut. Pada musim penghujan aliran sungai

berasal dari limpasan curah hujan dan tirisan air buangan dari sawah sekitarnya,

sedangkan pada musim kemarau aliran sungai relatif kecil yang bersumber dari

aliran tirisan sawah sekitarnya dan air buangan rumah tangga (Pem Prov Bali,

2010). Jenis-jenis kegiatan disepanjang aliran sungai Mati berpotensi

menyumbangkan bahan-bahan pencemar ke badan perairan. Salah satu bahan

yang dapat mencemari lingkungan adalah logam berat, terutama yang bersifat

racun. Pencemaran logam berat pada daerah perairan bersifat fluktuatif tergantung

sumber dan kondisi lingkungan sekitar sungai (Arisandi, 2012).

Bawa (1997) menyatakan bahwa kandungan logam berat pada air Muara

Sungai Badung berkisar antara 0,14-0,98 mg/L Pb dan 0,09-0,56 mg/L Cr. Data

tersebut menunjukkan bahwa konsentrasinya telah melampui ambang batas

kehidupan untuk perikanan dan peternakan, yaitu Pb ≤ 0,03 mg/L dan Cr ≤ 0,05

mg/L. Tingginya kandungan kedua logam berat tersebut pada air di Muara Sungai

Badung diduga dapat meracuni organisme air, jika logam itu diabsorpsi dalam

jumlah berlebihan. Bila pada waktu tertentu, banyaknya logam berat yang

diabsorpsi lebih besar dari yang diekskresikan, maka akan terjadi penumpukan

logam berat dalam jaringan tubuh organisme air.

Page 10: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

15

Mangrove yang tumbuh di muara sungai merupakan tempat penampungan

limbah-limbah yang terbawa aliran sungai. Muara Sungai Badung merupakan

muara dari sungai utama di Kota Denpasar dan Kabupaten Badung. Sungai ini

melewati banyak pemukiman sehingga banyak masukan limbah kedalamnya.

Logam berat yang tidak terdegradasi oleh mikroba dapat terakumulasi dalam

lingkungan laut salah satunya kawasan hutan mangrove. Namun, beberapa

tanaman atau spesies pohon mangrove menunjukkan pola respon serapan yang

berbeda terhadap beberapa logam berat (Suwandewi, dkk., 2013).

2.4 Distribusi Logam Berat dan Pengaruhnya pada Tumbuhan

Tumbuhan memiliki kemampuan untuk menyerap ion-ion dari

lingkungannya melalui membran sel. Fitter dan Hay (1991) menyebutkan dua

sifat penyerapan ion oleh tumbuhan adalah (1) faktor konsentrasi, yaitu

kemampuan tumbuhan dalam mengakumulasi ion sampai tingkat konsentrasi

tertentu, bahkan dapat mencapai tingkat lebih besar dari konsentrasi ion di dalam

mediumnya, dan (2) perbedaan kuantitatif akan kebutuhan hara yang berbeda

pada tiap jenis tumbuhan.

Pada tumbuhan proses absorpsi racun, termasuk unsur logam berat, dapat

terjadi lewat beberapa bagian. Zat anorganik dan zat hidrofilik melalui akar, zat

yang lipofilik diserap melalui daun, sedangkan stomata untuk jalan masuk gas.

Transport zat yang terabsorpsi ini terjadi dari sel ke sel menuju jaringan vaskuler

agar dapat didistribusikan ke seluruh bagian tumbuhan. Difusi katalitik terjadi

dengan ikatan benang sitoplasma yang disebut plasmadesmata, misalnya transport

Page 11: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

16

zat hara dari akar ke daun dan sebaliknya, makanan atau hidrat karbon dari daun

ke akar (Soemirat, 2003).

Sel-sel akar tumbuhan umumnya mengandung konsentrasi ion yang lebih

tinggi daripada medium disekitarnya. Sejumlah besar eksperimen menunjukkan

adanya hubungan antara laju pengambilan ion dengan konsentrasi ion yang

menyerupai hubungan laju reaksi yang dihantarkan enzim dengan konsentrasi

substratnya. Analogi ini menunjukkan adanya mekanisme khusus dalam membran

sel yang hanya sesuai untuk suatu ion tertentu dan dapat menyerap ion tersebut

(Fitter dan Hay, 1991).

Beraneka ragam unsur dapat ditemukan dalam tumbuhan, tetapi tidak

berarti unsur-unsur tersebut dibutuhkan tumbuhan untuk kelangsungan hidupnya.

Beberapa unsur yang ditemukan dalam tumbuhan ternyata dapat mengganggu

metabolisme atau meracuni tumbuhan, sebagai contoh adalah beberapa jenis

logam berat seperti Cu, Cd, dan Pb. Unsur hara yang mungkin mengandung unsur

logam dapat kontak dengan akar melalui 3 cara, yaitu: 1) secara difusi dalam

larutan tanah; 2) secara pasif oleh aliran air tanah dan 3) akar tumbuh kearah

posisi hara dalam matrik tanah. Serapan hara oleh akar dapat bersifat akumulatif,

selektif, satu arah (unit directional), dan tidak dapat jenuh. Penyerapan hara dalam

waktu yang lama dapat menyebabkan konsentrasi hara dalam sel jauh lebih tinggi

ini disebut akumulasi hara (Lakitan, 2001).

Ada 3 jalan yang dapat ditempuh oleh air dan ion-ion yang terlarut

bergerak menuju sel-sel xylem dalam akar yaitu: (1) melalui dinding sel (apoplas)

epidermis dan sel-sel korteks; (2) melalui sistem sitoplasma (simplas) yang

Page 12: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

17

bergerak dari sel ke sel; (3) melalui sel hidup pada akar, dimana sitosol tiap sel

membentuk suatu jalur (Rosmarkam dan Nasih, 2002).

Absorbsi unsur hara pada tumbuhan ditentukan oleh berbagai faktor biotik

dan abiotik. Faktor biotik antara lain status hormonal, fase pertumbuhan,

metabolisme, morfologi tumbuhan, densitas daun, bentuk daun (sempit atau

lebar), berbulu atau berlapis, mudah tidaknya menjadi basah, umumnya daun yang

muda lebih sulit mengarbsorpsi daripada daun tua. Faktor abiotik antara lain suhu,

sinar/radiasi, kelembaban, dan kualitas tanah (Soemirat, 2003).

Menurut Luncang (2005) tumbuhan yang tumbuh di air akan terganggu

oleh bahan kimia toksik dalam limbah (sianida, klorin, hipoklorat, fenol, derivat

benzol dan campuran logam berat). Pengaruh polutan terhadap tumbuhan

tergantung pada macam polutan, konsentrasinya dan lamanya polutan itu berada.

Gejala adanya pencemaran pada tumbuhan sangat bervariasi dan tidak spesifik.

Pada konsentrasi tinggi tumbuhan akan mengalami kerusakan akut dengan gejala

seperti klorosis, perubahan warna, nekrosis dan kematian seluruh bagian

tumbuhan. Disamping perubahan morfologi juga akan terjadi perubahan kimia,

biokimia, fisiologi dan struktur tumbuhan.

Hasil-hasil penelitian pada vegetasi mangrove menyatakan bahwa

mangrove cenderung mengakumulasi logam-logam berat yang terdapat pada

ekosistem yang bersangkutan (Arisandi, 2012; Suwandewi, dkk., 2013; Suprihatin,

dkk., 2014; Suprihatin, I.E., 2014; Sholihah, dkk., 2014 ). Hal ini tidak lepas dari

mikroba-mikroba tanah yang membantu tumbuhan untuk mengakumulasi logam-

logam berat tersebut, baik mikroba yang mengkonsumsi logam berat itu sendiri

ataupun mikroba yang bersatu atau bekerjasama dengan jenis tanaman tertentu

Page 13: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

18

untuk mengakumulasi logam berat. Sebagian besar logam berat ini merupakan

deposit di dinding sel-sel perakaran dan daun (Hutagalung, 1991).

Penelitian yang telah dilakukan oleh Suwandewi (2013) yang mengukur

kandungan logam Cr di sedimen, akar dan daun mangrove Avicennia marina di

muara sungai Badung menunjukkan konsentarsi Cr dalam sedimen sebesar 0.4536

mg/kg. Konsentrasi logam Cr pada akar lebih tinggi dibanding sedimen yaitu

sebesar 1.968 mg/kg. Hal ini disebabkan karena akar Avicennia marina memiliki

kemampuan beradaptasi dengan lingkungan sekitarnya. Akar mangrove mampu

beradaptasi di daerah berlumpur dan lingkungan air dengan salinitas air payau

hingga air asin, sehingga mampu menyerap unsur hara yang terlarut dalam air

maupun dari sedimen dengan akarnya (Suwandewi, dkk., 2013). Sedangkan daun

Avicennia marina juga menunjukkan akumulasi logam berat yang dipengaruhi

oleh udara disekitarnya karena habitat Avicennia marina terletak dekat dengan

jalan raya dan melalui stomata daun mampu menyerap logam berat dari gas-gas

CO2, CO yang dihasilkan dari pembakaran kendaraan bermotor.

Berdasarkan mekanisme fisiologis, mangrove secara aktif mengurangi

penyerapan logam berat ketika konsentrasi logam berat di sedimen tinggi.

Penyerapan logam berat terakumulasi di akar karena pada akar terdapat sel

endodermis yang berperan sebagai penyaring dalam proses penyerapan logam

berat. Dari akar, logam akan ditranslokasikan ke jaringan yang lain seperti batang,

daun, dan buah melalui proses kompleksasi dengan zat lain seperti fitokelatin

(Tomlinson, 1986).

Page 14: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

19

Menurut Suprihatin, dkk yang melakukan penelitian tentang kandungan

logam Cr, Pb dan Zn di akar, batang dan daun mangrove di muara sungai

Badung, akumulasi logam berat terjadi dalam ketiga bagian tanaman mangrove

tersebut (Suprihatin, dkk., 2014; Suwandewi, dkk., 2013). Tingginya konsentrasi

logam-logam ini dikarenakan ion-ionnya sangat mudah terserap kedalam sedimen

yang selanjutnya diserap oleh akar. Logam berat yang masuk terakumulasi di akar

disebabkan karena muara Sungai Badung banyak tercemar limbah penduduk

maupun industri. Sedangkan tingginya logam Cr disebabkan karena muara sungai

yang tercemar dengan berbagai aktivitas seperti kegiatan rumah sakit, bengkel,

laundry, home industry dan pencelupan. Konsentrasi Cr dan Zn yang terakumulasi

di batang tidak terlalu tinggi dibandingkan dengan yang terakumulasi di akar yaitu

sebesar 3.26 mg/kg untuk logam Cr dan 4.14 mg/kg untuk logam Zn.

Konsentrasi logam Cr dan Zn di daun menunjukkan logam yang

terakumulasi di daun lebih tinggi dari akumulasi logam pada akar. Akumulasi

logam pada daun diduga tidak sepenuhnya berasal dari akar dan batang, tapi juga

berasal dari udara sekitar tanaman. Sama seperti pada akar, kandungan Zn pada

daun lebih tinggi dari Cr. Daun disebut sebagai organ terpenting bagi tumbuhan

karena tumbuhan merupakan organisme autotrof obligat, yaitu untuk

melangsungkan hidupnya tumbuhan harus memasok energinya sendiri melalui

perubahan energi cahaya matahari menjadi energi kimia (fotosintesis). Organ

pernafasan daun yaitu stomata, yang berfungsi sebagai organ respirasi gas untuk

fotositesis. Selain gas-gas tersebut ada kemungkinan daun juga menyerap logam-

logam berat seperti Cr dan Zn yang ada pada udara masuk ke daun dan

terakumulasi (Suprihatin, dkk, 2014).

Page 15: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

20

2.5 Ekosistem Mangrove

Hutan mangrove dan ekosistemnya adalah hutan yang menempati zona

neritik yang berbatasan dengan daratan (coastal wetland), yakni daerah pantai

yang seringkali tergenang air asin di pantai-pantai terlindung daerah tropika dan

subtropika. Meskipun daerah itu hanya 10% luas laut, namun menampung 90%

kehidupan laut (Gunarto, 2004).

Mangrove, mangal, hutan pantai, bakau, dan hutan api-api adalah sebutan

untuk komunitas tumbuhan pantai yang memiliki adaptasi khusus. Mangrove

memegang peranan penting untuk kehidupan laut. Dikawasan pesisir, mangrove

dapat hidup dengan baik, maka ekosistem tersebut akan mendukung lingkungan

pantai, menjadi tempat yang ideal bagi ikan-ikan untuk berkembang biak, rumah

yang nyaman bagi kepiting dan burung air, juga berfungsi menyaring pencemaran

logam berat dari daratan sebelum masuk lautan (Fachrul, 2007).

Tumbuhan mangrove termasuk jenis tumbuhan air yang mempunyai

kemampuan sangat tinggi untuk mengakumulasi logam berat yang berada di

wilayah perairan. Pada lahan basah, tumbuhan menyerap logam berat melalui

akar, setelah itu tanaman dapat melepaskan senyawa kelat seperti protein dan

glikosida yang berfungsi mengikat logam dan dikumpulkan di jaringan tubuh

kemudian ditransportasikan ke batang, daun, dan bagian lainnya, sedangkan

ekskresinya terjadi melalui transpirasi (Ali dan Rina, 2012).

Terdapat beberapa jenis tumbuhan yang dijumpai dihutan mangrove, yaitu

pohon api-api (Avicennia alba), bakau (Rhizophora mucronata), tanjang

(Bruguiera gymnorrhiza), nyirih (Xylocarpus sp), nipah (Nypa sp), dan pedada

(Sonneratia caseolaris). Pohon bakau mempunyai akar cerucuk yang tumbuh dari

Page 16: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

21

batang dan dahan pohon dan mencengkeram ke dalam tanah seperti kaki laba-

laba. Buah bakau berbentuk seperti kubus panjang, berwarna kekuningan dengan

ujung yang tajam (Balai Pengelolaan Hutan Mangrove, 2007).

2.5.1 Karakteristik Morfologis Mangrove

Tanah pada habitat mangrove adalah anaerobik (hampa udara) bila berada

di bawah air. Beberapa spesies memiliki sistem perakaran khusus yang disebut

akar udara yang cocok untuk kondisi di tanah yang anaerobik. Ada beberapa tipe

perakaran udara, yaitu: akar tunjang, akar napas, akar lutut dan akar papan

(banir). Akar udara membantu fungsi pertukaran gas dan menyimpan udara

untuk pernapasan selama penggenangan (Tomlinson, 1986).

2.5.2 Karakteristik Fisiologis Mangrove

Spesies mangrove tumbuh baik tanpa dipengaruhi oleh kadar garam air,

namun jika salinitasnya tinggi maka pohon mangrove tidak dapat tumbuh terlalu

tinggi. Hal yang harus diperhatikan bahwa species mangrove dapat tumbuh lebih

cepat pada air tawar daripada di air yang mengandung garam (asin). Melalui

kelenjar garamnya, beberapa species mangrove menghasilkan sistem yang

memungkinkan mereka untuk tumbuh pada kondisi berkadar garam tinggi

(Tomlinson, 1986).

2.5.3 Mangrove Bruguiera gymnorrhiza

Bakau berdaun lebar (Bruguiera gymnorrhiza) adalah salah satu spesies

mangrove yang paling penting dan tersebar luas di Pasifik. Mangrove ini

ditemukan di daerah pasang surut daerah tropis Pasifik dari Asia Tenggara ke

Kepulauan Ryukyu Jepang selatan. Mangrove berdaun besar ini tumbuh subur di

berbagai kondisi intertidal, termasuk tingkat salinitas yang rendah sampai tingkat

Page 17: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

22

salinitas tinggi, dan mentolerir kondisi saat terjadi banjir dan jenis tanah lainnya.

Kebanyakan mangrove jenis ini terletak di tengah dan di atas zona pasang surut.

Mangrove pada umumnya diyakini mempunyai peranan yang sangat penting

dalam perlindungan garis pantai, meningkatkan kualitas air di lingkungan dekat

pantai (terumbu karang), tempat berlindung ikan karang dan spesies lainnya, dan

mendukung rantai makanan laut (Santoso, N., 2000).

Klasifikasi mangrove Bruguiera gymnorhiza menurut Plantamor (2011) adalah

sebagai berikut:

Kingdom : Plantae

Subkingdom : Tracheobionta

Super Divisi : Spermatophyta

Divisi : Magnoliophyta

Kelas : Magnoliopsida

Sub Kelas : Rosidae

Ordo : Myrtales

Famili : Rhizophoraceae

Genus : Bruguiera

Species : Bruguiera gymnorrhiza

Pohon mangrove Bruguiera gymnorhiza berukuran sedang, selalu hijau,

tinggi hingga 36 m; diameter batang 40-65 cm, memiliki akar napas berupa akar

papan dan lutut. Kulit batang abu hingga hitam, bercelah kasar, biasanya memiliki

lentisel besar-besar pada dasar batangnya. Daun menyirip berhadapan, tunggal

dan tepi rata, permukaan daun mengkilap, berbentuk elips atau memanjang,

panjang daun 8.5-22 cm dan lebar 5-7(-9) cm; dasar daun runcing, jarang tumpul,

ujung daun runcing; 9 – 10 pasang urat daun; panjang tangkai daun 2-4.5 cm,

terkadang berwarna merah; bunga soliter, panjang 3-3.5 cm, panjang tangkai

Page 18: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

23

bunga 1-2.5 cm; kelopak bunga berwarna merah; panjang daun mahkota 13-15

mm; panjang benang sari 8-11 mm; ruang bakal biji tenggelam, kepala putik 15

mm. Buah berbentuk lonceng berdaging (Balai Pengelolaan Hutan Mangrove,

2007).

Gambar 2.1. Buah Mangrove Bruguiera gymnorrhiza

Beberapa bagian tanaman mangrove dapat digunakan untuk obat-obatan.

Air buah dan kulit akar mangrove muda dapat dipakai mengusir nyamuk. Air

buah tancang dapat dipakai sebagai pembersih mata. Kulit pohon tancang

digunakan secara tradisional sebagai obat sakit perut dan menurunkan panas. Di

Kambodia bahan ini dipakai sebagai penawar racun ikan, buah tancang dapat

membersihkan mata, obat sakit kulit dan di India dipakai menghentikan

pendarahan. Daun mangrove bila dimasukkan dalam air bisa dipakai dalam

penangkapan ikan sebagai bahan pembius yang memabukkan ikan (stupefied)

(Santoso, N., 2000).

Mangrove tanjang dapat tumbuh hingga 15 meter. Permukaan batang

berwarna gelap, halus. Sistem perakaran berupa akar lutut. Daun elips berwarna

hijau, permukaan bawahnya berwarna hijau kekuningan. Tangkai daun seringkali

berwarna merah. Daun mahkota berjumlah 10–14 dan berwarna putih. Kelopak

Page 19: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

24

bunga berjumlah 10–14. Sisi luar kelopak bunga berwarna merah, sisi dalam

berwarna kuning. Hipokotil berbentuk silindris memanjang hingga 20 cm, saat

muda berwarna hijau dan menjadi coklat saat masak. Seringkali tumbuh di sisi

belakang hutan mangrove, terutama di area yang cukup kering dengan kadar

salinitas rendah dan cukup teraerasi. Pohon mangrove Bruguiera gymnorhiza

dapat mencapai tinggi 30 m, akar berasal dari bentukan seperti akar tunjang. Kulit

kayu berwarna abu-abu gelap, kasar, memiliki mulut kulit kayu. Daun susun

tunggal, bersilangan, bentuk elips dengan ujung meruncing, ukuran panjang 8 –

15 cm, permukaan daun licin, tebal, tidak ada bintik-bintik hitam di permukaan

bawahnya. Bunga lebar, tunggal di ketiak daun, mahkota warna putih hingga

coklat, kelopak 10-14 helai berwarna merah dengan ukuran panjang 3-5 cm (Balai

Pengelolaan Hutan Mangrove, 2007).

Buah pohon bakau (Mangrove) mengandung energi dan karbohidrat yang

cukup tinggi, bahkan melampaui berbagai jenis pangan sumber karbohidrat yang

biasa dikonsumsi masyarakat umum seperti beras, jagung, singkong atau sagu.

Kandungan energi buah bakau, menurut hasil penelitian, adalah 371 kilokalori per

100 gram atau lebih tinggi dari beras yang hanya 360 kilokalori per 100 gram

serta jagung yang hanya 307 kilokalori per 100 gram. Sementara kandungan

karbohidrat buah bakau 85,1 gram, sementara beras hanya 78,9 gram per 100

gram dan jagung 63,6 gram per 100 gram (Purnama, 2012).

Pemanfaatan tumbuhan mangrove sebagai bahan pangan jauh lebih rendah

daripada potensi yang ada. Di seluruh dunia, pada dasarnya tumbuhan mangrove

menyediakan banyak bahan makanan. Buah/hipokotil Bruguiera gymnorrhiza,

Sonneratia caseolaris, dan Terminallia catapa mengandung pati dan dapat

Page 20: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

25

menjadi sumber karbohidrat. Rendahnya pemanfaatan tumbuhan mangrove

sebagai bahan pangan, selain disebabkan karena rasa, warna, dan penampilannya,

diduga karena adanya kesan bahwa bahan makanan tersebut hanya layak

dikonsumsi orang miskin atau pada masa paceklik, serta adanya kemudahan

mendapatkan uang dari tangkapan biota laut untuk ditukar dengan beras atau

bahan pangan lainnya (Purnama, 2012).

Proses penggunaan buah tanaman Tancang, adalah : pengupasan kulit

buah Tancang, buah dipecah (agar cepat lunak bila dimasak), lalu dimasak dengan

air sampai masak betul, air bekas masak dibuang di tempat aman (beracun), lalu

direndam 2 x 24 jam atau 3 x 24 jam dan airnya tetap dibuang di tempat aman.

Selanjutnya buah Tancang dapat langsung dimasak dicampur dengan beras

(perbandingan 1:1 atau 1:2) dan siap dihidangkan, atau buah setelah direndam 2-3

hari dapat dikeringkan apabila diperlukan dalam jangka waktu lama (untuk

disimpan) (Santoso, 2000). Komposisi gizi buah mangrove tancang ditunjukkan

pada tabel 2.1 (Balai Pengelolaan Hutan Mangrove, 2007).

Tabel 2.1. Komposisi gizi buah mangrove tancang per 100 gram bahan

Kandungan Gizi

Nilai (%)

Air (g)

73,7

Protein (g)

1,13

Lemak (g)

1,3

Karbohidrat (g)

23,5

Abu (g)

0,3

Page 21: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

26

2.5.4 Mangrove Pedada (Sonneratia caseolaris)

Buah pedada termasuk ke dalam kelas Angiospermae, tumbuhan biji

terbuka yang memiliki propagule atau bakal buah yang sangat unik. Memiliki

kemampuan mengapung dan memiliki akar napas untuk membantu dalam proses

respirasi serta reproduksinya. Polinasi yang dipengaruhi oleh serangga dan angin.

Adaptasi yang tinggi terhadap salinitas yang tinggi maupun rendah dengan daun

yang tebal, dan adaptasi dengan akar napas serta bereproduksi dengan bakal buah

yang disebut propagule (Balai Pengelolaan Hutan Mangrove, 2007)

Tumbuhan mangrove mempunyai banyak fungsi dan manfaat. Salah

satunya adalah mangrove pedada. Apple Mangrove (Sonneratia sp.) merupakan

pohon bakau dengan akar nafas yang muncul vertikal dari dalam tanah.

Tumbuhan ini mampu menangkap dan menahan endapan, menstabilkan tanah

habitatnya, serta bertindak sebagai pionir yang memagari daratan dari kondisi laut

dan angin dalam pembentukan formasi hutan bakau di kawasan pantai. Buah

Apple Mangrove dapat dimakan secara langsung. Rasa asam dan aroma yang

khas, serta tekstur buah yang lembut (Santoso, 2000)

Klasifikasi

Klasifikasi mangrove Sonneratia sp. menurut Plantamor (2011) adalah

sebagai berikut:

Kingdom : Plantae

Subkingdom : Tracheobionta

Super Divisi : Spermatophyta

Divisi : Magnoliophyta

Kelas : Magnoliopsida

Sub Kelas : Rosidae

Ordo : Myrtales

Page 22: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

27

Famili : Lythraceae

Genus : Sonneratia

Species : Sonneratia caseolaris

Morfologi

Sonneratia caseolaris tergolong dalam family Sonneratiaceae dan

dijumpai di Sunderbans, hutan mangrove di Bangladesh. Nama Inggris dari pohon

ini adalah mangrove Crabapple dan diketahui nama lokalnya adalah Choilani atau

Choila. Pohon ini selalu berdaun dan dapat tumbuh antara 15-20 meter. Pohon itu

mempunyai daun yang berbentuk elips dan bunga merah besar. Terdapat

penopang atau akar pada pohon. Penumatophores bisa mencapai

50-90 cm dan diameter 7 cm. Pohon ini dapat ditemukan dari Sri Lanka sampai

Bangladesh serta Filipina, Timor, New Guinea, kepulauan Solomon dan

Indonesia. Salah satu jenis mangrove yang dimanfaatkan buahnya yaitu jenis

pedada (Sonneratia caseolaris) yang hidup dan tumbuh di hutan mangrove (Balai

Pengelolaan Hutan Mangrove, 2007).

Tanaman ini memiliki daun berbentuk elips dan ujungnya memanjang

dengan tulang daun berbentuk menjari. Bunga memiliki kelopak bunga mengkilat

dan hijau serta datar dengan benang sari berwarna merah dan renggang. Buah ini

memiliki morfologi yang sangat unik berbentuk bulat dengan diameter 6-8 cm.

Sonneratia memiliki perawakan sebagai pohon besar yang memiliki banyak sekali

akar berbentuk serupa pensil yang mencuat ke atas. Bentuk akar ini merupakan

bentuk adaptasi Sonneratia untuk bernafas mengambil udara, karena kondisi tanah

mangrove yang anoksik. Secara langsung bisa dikatakan kondisi anoksik adalah

Page 23: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

28

kondisi beracun, tapi arti sebenarnya dari anoksik adalah kurang oksigen atau

tidak ada oksigen (Santoso, 2000).

Gambar 2.2 Buah Sonneratia caseolaris (Balai Pengelolaan Hutan Mangrove,

2007).

Mangrove pedada merupakan mangrove yang tumbuh dikawasan pesisir

dengan adaptasi tinggi terhadap kondisi salinitas. Morfologi dari buah pedada

adalah buah terdiri dari bagian tangkai yang berada paling atas, kelopak, buah dan

perpanjangan putik. Bentuk daun dari buah pedada adalah elips dengan ujung

daun yang membulat, jumlah kelopak 6 dengan warna hijau yang mengkilap,

warna buah hijau, bentuk buah elips, susunan dari tulang daun menjari, benang

sari berwarna merah dan renggang, diameter buah 6-8 cm, jumlah biji 800-1200

buah dan warna daging putih (Balai Pengelolaan Hutan Mangrove, 2007).

Pedada adalah sejenis pohon penghuni rawa-rawa tepi sungai dan hutan

bakau dengan pohon berukuran kecil hingga sedang, tinggi sekitar 15 m, tajuk

renggang dengan ranting-ranting menggantung di ujung, serta banyak akar nafas

muncul vertikal di sekeliling batangnya. Daun-daun tunggal, berhadapan,

berukuran 5–13 cm×2–5 cm, dengan pangkal bentuk baji dan ujung membulat.

tangkai daun pendek dan kemerahan, bunga mempunyai 3 kuntum di ujung

Page 24: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

29

ranting dengan kelopak bertaju 6, runcing, panjang 3–4,5 cm. Daun mahkota

merah, sempit, 17-35 mm×1,5-3,5 mm. Benangsari sangat banyak, panjang 2,5–

3,5 cm, putih dengan pangkal kemerahan, lekas rontok. Buah berbiji banyak

berbentuk bola pipih, hijau, 5–7,5 cm diameternya dan tinggi 3–4 cm, duduk di

atas tajuk kelopak yang hampir datar. Daging buah kekuningan, masam, berbau

busuk (Susanti, 2013)

Sifat buah tidak beracun dan langsung dapat dimakan. Buah yang telah

masak berasa asam, namun binatang liar menyukai buah tanaman ini. Buah yang

telah tua merupakan bahan baku makanan dan tidak memerlukan perlakukan atau

langsung dapat dimasak menjadi aneka makanan atau minuman (Santoso, 2000).

Pemanfaatan mangrove sebagai makanan alternatif didasarkan bahwa buah

mangrove mengandung zat gizi yang cukup lengkap, yaitu ditunjukkan pada

Tabel 2.2 (Balai Pengelolaan Hutan Mangrove, 2007).

Tabel 2.2 Komposisi gizi buah mangrove Sonneratia caseolaris per 100 gram

bahan

Kandungan Gizi

Nilai (%)

Kalori (kal)

354

Air (g)

9.8

Protein (g)

5.6

Lemak (g)

0.5

Karbohidrat (g)

81.3

Serat Kasar (g)

4.0

Abu (g)

2.8

Page 25: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

30

2.5.5 Mangrove Avicennia alba

Mangrove Avicennia alba merupakan pohon yang tumbuh menyebar dengan

ketinggian mencapai 25 m. Kumpulan pohon membentuk sistem perakaran horizontal

dan akar nafas yang rumit. Akar nafas biasanya tipis, berbentuk jari (atau seperti

asparagus) yang ditutupi oleh lentisel. Kulit kayu luar berwarna keabu-abuan atau

gelap kecoklatan, beberapa ditumbuhi tonjolan kecil, sementara yang lain kadang-

kadang memiliki permukaan yang halus. Pada bagian batang yang tua, kadang-

kadang ditemukan serbuk tipis. Bentuk lanset (seperti daun akasia) kadang elips.

Ujung meruncing ukuran 16 x 5cm. Bunga seperti trisula dengan gerombolan

bunga (kuning) hampir di sepanjang ruas tandan. Buah seperti

kerucut/cabe/mente. Hijau muda kekuningan. Ukuran: 4 x 2 cm (Balai

Pengelolaan Hutan Mangrove, 2007).

Klasifikasi api-api (Avicennia alba)

Klasifikasi mangrove Avicennia alba menurut Plantamor (2011), adalah sebagai

berikut:

Kingdom : Plantae

Subkingdom : Tracheobionta

Superdivisi : Spermathophyta

Divisi : Magnoliophyta

Kelas : Magnoliopsida

Sub kelas : Asteridae

Ordo : Scrophulariales

Famili : Acanthaceae

Genus : Avicennia

Spesies : Avicennia alba Blume.

Page 26: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

31

Manfaat api-api (Avicennia alba)

Bagian-bagian (organ) dari tumbuhan Api-api (Avicennia alba) banyak

dimanfaatkan oleh masyarakat antara lain, batangnya dapat dijadikan kayu bakar

dan bahan bangunan bermutu rendah, getahnya dapat dimanfaatkan untuk

mencegah kehamilan, dan buahnya dapat diolah menjadi bahan makanan. Berikut

adalah gambar dari buah Avicennia alba (Purnobasuki, 2013).

Gambar 2.3 Buah Mangrove Avicennia alba (Balai Pengelolaan Hutan

Mangrove, 2007)

Kandungan kimia tumbuhan marga Avicennia alba.

Ekstrak dan bahan mentah dari mangrove telah banyak dimanfaatkan oleh

masyarakat pesisir untuk keperluan obat-obatan alamiah. Campuran senyawa

kimia dan bahan alam oleh para ahli kimia dikenal sebagai Pharmacopoeia.

Beberapa senyawa metabolit ini dengan struktur kimia dan tergolong salah satu

diversitas dari ’kelas-kelas kimia’ telah dikarakterisasi dari tumbuhan mangrove

dan tumbuhan asosiasinya. Diantara yang terbaru ditemukan dalam gugus

substansi dari getah dan perekat sampai senyawa alkaloid dan saponin dan

beberapa senyawa lain yang terkait dengan industri obat-obatan, seperti halnya

derifat: benzoquinone, naphthoquinone, naphthofurans, flavonoid, polyfenol,

rotenone, flavoglican, sesquiterpene, di- dan triterpene, limonoid, minyak

esensial, sterols, karbohidrat, o-metil-inositol, gula, iridoid glikosida, alkaloid dan

Page 27: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

32

asam amino bebas, feromon, giberellin, forbol ester, keterosiklik oksigen,

senyawa sulfur, lemak dan hidrokarbon, alkohol alipatik rantai panjang dan lemak

jenuh, asam lemak bebas termasuk asam lemak tak jenuh ganda. Selain itu

mangrove kaya akan senyawa steroid, saponin, flavonoid dan tannin

(Purnobasuki, 2013). Berikut adalah kandungan buah mangrove Avicennia alba

ditunjukkan pada tabel berikut:

Tabel 2.3. Komposisi gizi buah mangrove Avicenia alba per 100 gram bahan

Kandungan Gizi

Nilai (%)

Vitamin B (g)

3,74

Protein (g)

10.8

Lemak (g)

3.8

Karbohidrat (g)

21.4

Vitamin A(g)

22,24

2.6 Penentuan Logam Berat dengan Atomic Absorption Spectrophotometer

(AAS)

Spektrometri Serapan Atom (SSA) adalah suatu alat yang digunakan pada

metode analisis untuk penentuan unsur-unsur logam dan metaloid yang

pengukurannya berdasarkan penyerapan cahaya dengan panjang gelombang

tertentu oleh atom logam dalam keadaan bebas. Metode ini sangat tepat untuk

analisis zat pada konsentrasi rendah. Teknik ini mempunyai beberapa kelebihan

dibandingkan dengan metode spektroskopi emisi konvensional. Sebenarnya selain

dengan metode serapan atom, unsur-unsur dengan energi eksitasi rendah dapat

juga dianalisis dengan fotometri nyala, akan tetapi fotometri nyala tidak cocok

Page 28: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

33

untuk unsur-unsur dengan energi eksitasi tinggi. Fotometri nyala memiliki range

ukur optimum pada panjang gelombang 400-800 nm, sedangkan AAS memiliki

range ukur optimum pada panjang gelombang 200-300 nm (Scoog et al., 1992).

Untuk analisis kualitatif, metode fotometri nyala lebih disukai dari AAS,

karena AAS memerlukan lampu katoda spesifik (hallow cathode).

Kemonokromatisan dalam AAS merupakan syarat utama. Suatu perubahan

temperature nyala akan mengganggu proses eksitasi sehingga analisis dari

fotometri nyala berfilter. Dapat dikatakan bahwa metode fotometri nyala dan AAS

merupakan komplementer satu sama lainnya. Metode AAS berprinsip pada

absorbsi cahaya oleh atom, atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang

gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Misalkan natrium menyerap

pada 589 nm, uranium pada 358,5 nm sedangkan kalium pada 766,5 nm.

Cahaya pada gelombang ini mempunyai cukup energi untuk mengubah

tingkat energi elektronik suatu atom. Dengan absorpsi energi, berarti memperoleh

lebih banyak energi, suatu atom pada keadaan dasar dinaikkan tingkat energinya

ke tingkat eksitasi. Tingkat-tingkat eksitasinya pun bermacam-macam. Misalnya

unsur Na dengan nomor atom 11 mempunyai konfigurasi elektron 1s1 2s

2 2p

6 3s

1,

tingkat dasar untuk elektron valensi 3s, artinya tidak memiliki kelebihan energi.

Elektron ini dapat tereksitasi ke tingkat 3p dengan energi 2,2 eV ataupun ke

tingkat 4p dengan energy 3,6 eV, masing-masing sesuai dengan panjang

gelombang sebesar 589 nm dan 330 nm. Kita dapat memilih diantara panjang

gelombang ini yang menghasilkan garis spektrum yang tajam dan dengan

intensitas maksimum, yang dikenal dengan garis resonansi. Garis-garis lain yang

Page 29: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

34

bukan garis resonansi dapat berupa pita-pita lebar ataupun garis tidak berasal dari

eksitasi tingkat dasar yang disebabkan proses atomisasinya (Scoog, et al, 1992).

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 logam yang berada pada sel. Hubungan antara absorbansi

dengan konsentrasi diturunkan dari:

Hukum Lambert: bila suatu sumber sinar monkromatik melewati

medium transparan, maka intensitas sinar yang diteruskan berkurang

dengan bertambahnya ketebalan medium yang mengabsorbsi.

Hukum Beer: Intensitas sinar yang diteruskan berkurang secara

eksponensial dengan bertambahnya konsentrasi spesi yang menyerap

sinar tersebut.

Dari kedua hukum tersebut diperoleh suatu persamaan:

Dimana:

lo = intensitas sumber sinar

lt = intensitas sinar yang diteruskan

ε = absortivitas molar

b = panjang medium

c = konsentrasi atom-atom yang menyerap sinar

A = absorbansi

Dari persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa absorbansi cahaya

berbanding lurus dengan konsentrasi atom (Day and Underwood, 2002).

Page 30: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

35

Prinsip Kerja Spektrophotometri Serapan Atom (AAS)

AAS berprinsip pada absorpsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap

cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya

Analisis dengan Spektrophotometri Serapan Atom (SSA) meliputi absorpsi sinar

oleh atom-atom netral unsur logam yang masih berada dalam keadaan dasarnya

(Ground state). Sinar yang diserap biasanya ialah sinar ultra violet dan sinar

tampak. Prinsip Spektrophotometri Serapan Atom pada dasarnya sama seperti

absorpsi sinar oleh molekul atau ion senyawa dalam larutan (Day and Underwood,

2002).

Hukum absorpsi sinar (Lambert-Beer) yang berlaku pada spektrofotometer

absorpsi sinar ultra violet, sinar tampak maupun infra merah, juga berlaku pada

Spektrometri Serapan Atom. Perbedaan analisis Spektrometri Serapan Atom

dengan spektrofotometri molekul adalah peralatan dan bentuk spectrum

absorpsinya (Day and Underwood, 2002):

Setiap alat AAS terdiri atas tiga komponen yaitu:

- Unit atomisasi (atomisasi dengan nyala dan tanpa nyala)

- Sumber radiasi

- Sistem pengukur fotometri

2.6.1 Teknik Analisis Kurva Standar

Analisis kuantitatif dengan menggunakan kurva kalibrasi diperoleh dengan

mengukur absorbansi sederetan konsentrasi larutan standar. Untuk senyawa yang

mengikuti hukum Lambert-Beer, kurva antara konsentrasi terhadap absorbansi

merupakan garis lurus yang mengikuti persamaan regresi linear, y = a + bx,

dimana y adalah besar serapan, x adalah konsentrasi, b adalah slope, dan a adalah

Page 31: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

36

intersep. Nilai serapan larutan sampel kemudian diekstrapolasi sehingga

memotong sumbu x (sumbu konsentrasi), sehingga kadar sampel dapat ditentukan

(Scoog, et al, 1992). Contoh kurva kalibrasi dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 2.4 Kurva Kalibrasi

Kurva kalibrasi yang ideal adalah yang mempunyai intersep (a) sama

dengan nol, karena larutan tanpa sampel idealnya tidak menyerap cahaya pada

panjang gelombang yang diukur.

2.6.2 Teknik Analisis Adisi Standar

Teknik ini paling banyak digunakan dalam spektroskopi absorpsi atom.

Pada teknik ini larutan sampel dengan volume yang sama dimasukkan ke dalam

masing-masing labu takar. Kemudian ditambahkan larutan standar dengan

konsentrasi yang berbeda. Absorban dari masing-masing labu takar diukur setelah

diencerkan sampai volume tertentu.

Jika terdapat hubungan linier antara absorbans dan konsentrasi maka,

…………………………………………………..(1)

Dan …………………………………….…...(2)

Page 32: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

37

Dimana Cx = konsentrasi unsur dalam larutan sampel

Cs = konsentrasi unsur dalam larutan standar yang ditambahkan

Ax = absorbans larutan sampel

At = absorbans larutan sampel dan standar

K = konstanta keseimbangan

Kombinasi persamaan (1) dan (2) akan diperoleh:

Atau,

………………………………………………(3)

Konsentrasi unsur dalam larutan sampel dapat dihitung dengan cara

ekstrapolasi sampai At = 0. Dari persamaan (3) terlihat bahwa jika At = 0 maka

Hubungan antara konsentrasi unsur yang ditambahkan dengan absorbans

dapat dilihat pada Gambar 2.6.2, yaitu

Gambar 2.5 Kurva Adisi Standar

cx x

+1

x

+2

x

+3

C

A

Page 33: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Logam Berat - sinta.unud.ac.id II. Tinjauan Pustaka.pdfmembagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok, yaitu bersifat toksik

38

2.7 Metode Destruksi

Metode destruksi digunakan untuk melepaskan logam-logam dari sampel

biologi dan lingkungan. Untuk mempercepat proses destruksi maka campuran

tersebut dipanaskan pada temperatur tertentu (bergantung pada jenis logam yang

dianalisis). Hasil destruksi disaring sehingga diperoleh larutan mengandung

logam yang dianalisis, kemudian larutan yang diperoleh diukur dengan AAS. Ada

2 cara destruksi yang sering diterapkan pada sampel-sampel biologi dan

lingkungan, yaitu:

1. Destruksi basah umumnya menggunakan asam pekat tunggal atau

campuran untuk menghilangkan senyawa organik dari sampel dan untuk

melepas unsur yang akan diteliti dari ikatan senyawa biologi. Asam kuat

yang sering digunakan adalah asam nitrat dan asam klorida. Cara ini

banyak dipakai karena logam-logam yang dianalisis relatif sedikit.

2. Destruksi kering dilakukan menggunakan pemanasan tinggi menjadi abu

kemudian sampel dilarutkan dalam asam encer. Cara ini jarang dilakukan

karena dapat menyebabkan hilangnya logam yang akan dianalisis terutama

logam-logam yang mudah menguap (Zainudin, 1986)