BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.3. Pencemaran Logam Berat
2.4.3. Kegunaan Kadmium (Cd)
Kadmium (Cd) merupakan logam yang sangat penting dan banyak kegunaannya, khususnya untuk electroplating (pelapisan elektrik) serta galvanisasi karena kadmium (Cd) memiliki keistimewaan non korosif. Kadmium (Cd) banyak digunakan dalam pembuatan alloy, pigmen warna pada cat, keramik, plastik, stabilizer plastik, katode untuk Ni-Cd pada baterai, bahan fotografi, pembuatan tabung TV, karet, sabun, kembang api, percetakan tekstil, dan pigmen untuk gelas dan email gigi (Widowati, Sastiono & Jusuf, 2008).
Pemanfaatan kadmium (Cd) dan persenyawaannya meliputi: a. Senyawa CdS dan CdSeS yang banyak digunakan sebagai zat warna.
b. Senyawa Cd sulfat (CdSO4) yang digunakan dalam industri baterai yang berfungsi sebagai pembuatan sel wseton karena memiliki potensial voltase stabil.
c. Senyawa Cd-bromida dan Cd-ionida yang digunakan untuk fotografi. d. Senyawa dietil-Cd yang digunakan pembuatan tetraetil-Pb.
e. Senyawa Cd-stearat untuk perindustrian polivinilkorida sebagai bahan untuk stabilizer.
Kadmium (Cd) dalam konsentrasi rendah banyak digunakan dalam industri pada proses pengolahan roti, pengolahan ikan, pengolahan minuman serta industri tekstil.
2.4.4. Efek Kadmium (Cd)
Kadmium (Cd) menjadi populer sebagai logam berat yang berbahaya setelah timbulnya pencemaran sungai di wilayah Toyama Jepang yang menyebabkan
keracunan pada manusia. Pencemaran kadmium pada air minum di Jepang menyebabkan penyakit “itai-itai”. Gejalanya ditandai dengan ketidaknormalan tulang dan beberapa organ tubuh menjadi mati. Keracunan kronis yang disebabkan oleh kadmium (Cd) adalah kerusakan sistem fisiologis tubuh seperti pada pernapasan, sirkulasi darah, penciuman, serta merusak kelenjar reproduksi, ginjal, jantung dan kerapuhan tulang (Palar, 2008).
Kadmium (Cd) merupakan logam berat yang sangat berbahaya karena tidak dapat dihancurkan oleh organisme hidup dan dapat terakumulasi ke lingkungan, membentuk senyawa kompleks bersama bahan organik dan anorganik secara adsorbsi dan kombinasi (Rochyatun dan Rozak, 2007).
Dijelaskan oleh Zhou et al., (2008) bahwa aktivitas manusia (antropogenik) merupakan penyebab utama kontaminasi logam berat kadmium (Cd) pada lingkungan perairan dan menyebabkan gangguan pada sistem biologis karena dapat terakumulasi dengan mudah dalam sedimen maupun organisme.
Kadmium (Cd) tidak diketahui memiliki fungsi biologis di dalam sel tetapi memiliki sifat reaktif yang sangat tinggi dan dapat menginaktifkan berbagai macam aktivitas enzim yang diperlukan oleh sel. Setelah diabsorbsi, logam berat kadmium (Cd) akan terakumulasi di dalam organ target yang utamanya adalah ginjal kemudian menimbulkan toksisitas (Rico et al., 2007).
a. Efek kadmium (Cd) Terhadap Tumbuhan dan Hewan
Kadmium (Cd) aliran limbah dari industri terutama berakhir di tanah dan badan air. Hal ini dapat berasal dari produksi misalnya seng, implikasi bijih fosfat dan pupuk. Kadmium (Cd) juga terdapat di udara melalui pembakaran sampah rumah
tangga dan pembakaran bahan bakar fosil. Sumber lain yang penting dari emisi kadmium (Cd) adalah produksi pupuk fosfat buatan. Bagian dari kadmium (Cd) yang berakhir di tanah setelah pupuk diterapkan pada lahan pertanian dan sisanya dari kadmium (Cd) yang berakhir di permukaan air ketika limbah dari produksi pupuk dibuang oleh perusahaan produksi. Kadmium (Cd) dapat diangkut melalui jarak yang jauh ketika diserap oleh lumpur. Lumpur ini kaya kadmium (Cd) yang dapat mencemari air permukaan maupun tanah.
Kadmium (Cd) dapat terserap untuk bahan organik dalam tanah. Ketika kadmium (Cd) hadir di tanah itu bisa sangat berbahaya, karena serapan melalui makanan akan meningkat. Tanah yang diasamkan meningkatkan serapan kadmium (Cd) oleh tanaman. Hal ini merupakan potensi bahaya binatang yang tergantung pada tanaman untuk bertahan hidup. Kadmium (Cd) dapat terakumulasi dalam tubuh binatang tersebut, terutama ketika makan beberapa tanaman. Sapi mungkin memiliki jumlah besar kadmium (Cd) dalam ginjalnya karena ini. Cacing tanah dan organisme tanah penting lainnya sangat rentan untuk keracunan kadmium (Cd). Cacing bisa mati pada konsentrasi sangat rendah dan memiliki konsekuensi bagi struktur tanah. Ketika konsentrasi kadmium (Cd) di tanah tinggi mereka dapat mempengaruhi proses mikroorganisme tanah dan ancaman ekosistem seluruh tanah (Khan, 2008).
Dalam ekosistem air kadmium (Cd) dapat terakumulasi dalam remis, tiram, udang, lobster dan ikan. Kerentanan terhadap kadmium (Cd) dapat sangat bervariasi antara organisme perairan. Organisme air laut dikenal lebih tahan terhadap keracunan kadmium daripada organisme air tawar. Hewan yang makan atau minum kadmium
(Cd) kadang-kadang mendapatkan tekanan darah tinggi, penyakit hati dan saraf atau kerusakan otak.
b. Efek kadmium (Cd) Terhadap Kesehatan Manusia
Menurut Darmono (2001), efek kadmium (Cd) terhadap kesehatan manusia dapat bersifat akut dan kronis. Kasus keracunan akut kadmium (Cd) kebanyakan melalui saluran pernapasan, misalnya menghisap debu dan asap kadmium (Cd) terutama kadmium oksida (CdO). Gejala yang timbul berupa gangguan saluran pernapasan, mual, muntah, kepala pusing dan sakit pinggang.
Keracunan kronis terjadi bila memakan kadmium (Cd) dalam waktu yang lama. Gejala akan terjadi setelah selang waktu beberapa lama dan kronis seperti: a. Keracunan pada nefron ginjal yang dikenal dengan nefrotoksisitas, yaitu gejala
proteinuria atau protein yang terdapat dalam urin, juga suatu keadaan sakit dimana terdapat kandungan glukosa dalam air seni yang dapat berakibat kencing manis atau diabetes yang dikenal dengan glikosuria, dan aminoasidiuria atau kandungan asam amino dalam urine disertai dengan penurunan laju filtrasi (penyaringan) glumerolus ginjal.
b. Kadmium (Cd) kronis juga menyebabkan gangguan kardiovaskuler yaitu kegagalan sirkulasi yang ditandai dengan penurunan tekanan darah maupun tekanan darah yang meningkat (hipertensi). Hal tersebut terjadi karena tingginya aktifitas jaringan ginjal terhadap kadmium (Cd). Gejala hipertensi ini tidak selalu dijumpai pada kasus keracunan kadmium (Cd) kronis.
c. Kadmium (Cd) dapat menyebabkan keadaan melunaknya tulang yang umumnya diakibatkan kurangnya vitamin B yang dapat menyebabkan terjadinya gangguan
daya keseimbangan kandungan kalsium dan fosfat dalam ginjal yang dikenal dengan nama osteomalasea atau penyakit Itai-itai . Kekurangan kalsium dapat menyebabkan osteoporosis sehingga orang tidak dapat berdiri dengan tegak tetapi membungkuk.
Efek kronis terjadi dalam selang waktu yang sangat panjang. Peristiwa ini terjadi karena kadmium (Cd) yang masuk ke dalam tubuh dalam jumlah yang kecil sehingga dapat ditolerir oleh tubuh. Efek akan muncul saat daya racun yang dibawa kadmium (Cd) tidak dapat lagi ditolerir tubuh karena adanya akumulasi kadmium (Cd) dalam tubuh. Efek kronis dapat dikelompokkan menjadi lima kelompok (Palar, 2008), yaitu:
a) Efek Kadmium (Cd) Terhadap Ginjal
Ginjal merupakan organ utama dari dari sistem urinaria hewan tingkat tinggi dan manusia. Pada organ ini terjadi peristiwa akumulasi dari bermacam-macam bahan termasuk logam kadmium (Cd). Kadmium (Cd) dapat menimbulkan gangguan dan bahkan kerusakan pada sistem kerja ginjal terutama ekskresi protein. Kerusakan ini dapat dideteksi dari tingkat atau kandungan protein yang terdapat dalam urin. Petunjuk lain berupa adanya asam amino dan glukosa dalam urin, ketidaknormalan kandungan asam urat serta kalsium (Ca) dan posfor (P) dalam urin.
b) Efek Kadmium (Cd) Terhadap Paru-paru
Keracunan yang disebabkan oleh kadmium (Cd) lebih tinggi bila terinhalasi melalui saluran pernapasan daripada saluran pencernaan. Efek kronis kadmium (Cd) akan muncul setelah 20 tahun terpapar kadmium (Cd). Akan muncul pembengkakan
paru-paru (pulmonary emphysema) dengan gejala awal gangguan saluran napas, mual, muntah dan kepala pusing.
c) Efek Kadmium (Cd) Terhadap Tulang
Serangan yang paling hebat karena kadmium (Cd) adalah kerapuhan tulang. Efek ini telah menggoncangkan dunia internasional sehingga setiap orang dilanda rasa takut terhadap pencemaran. Efek ini timbul akibat kekurangan kalsium dalam makanan yang tercemar kadmium (Cd), sehingga fungsi kalsium darah digantikan oleh logam kadmium (Cd) yang ada. Pada akhirnya kerapuhan pada tulang-tulang penderita yang dinamakan itai-itai disease.
d) Efek Kadmium (Cd) Terhadap Darah dan Jantung
Efek kronis kadmium (Cd) dapat pula menimbulkan anemia karena CdO. Penyakit ini karena adanya hubungan antara kandungan kadmium (Cd) yang tinggi dalam darah dengan rendahnya hemoglobin.
e) Efek Kadmium (Cd) Terhadap Sistem Reproduksi
Daya racun yang dimiliki oleh kadmium (Cd) juga mempengaruhi sistem reproduksi dan organ-organnya. Pada konsentrasi tertentu kadmium (Cd) dapat mematikan sel-sel sperma pada laki-laki. Hal inilah yang menjadi dasar bahwa akibat terpapar uap logam kadmium (Cd) dapat mengakibatkan impotensi. Impotensi yang terjadi dapat dibuktikan dengan rendahnya kadar testoteron dalam darah.
2.4.5. Metabolisme (Absorbsi, Distribusi dan Ekskresi) Kadmium (Cd) dalam Tubuh
Menurut Widowati, Sastiono & Jusuf, (2008), kadmium (Cd) dapat masuk ke dalam tubuh hewan atau manusia melalui berbagai cara, yaitu:
a. Dari udara yang tercemar, misalnya asap rokok dan asap pembakaran batu bara b. Melalui wadah/tempat berlapis kadmium yang digunakan untuk tempat makanan
atau minuman
c. Melalui kontaminasi perairan dan hasil perairan yang tercemar kadmium (Cd) d. Melalui rantai makanan
e. Melalui konsumsi daging yang diberi obat anthelminthes yang mengandung kadmium (Cd).
Menurut Palar (2008), dalam buku Pencemaran Logam Berat, sebagian besar kadmium (Cd) masuk ke dalam tubuh melalui saluran pencernaan, tetapi keluar lagi melalui feses sekitar 3-4 minggu kemudian dan sebagian kecil dikeluarkan melalui urin. Kadmium (Cd) dalam tubuh terakumulasi dalam hati dan ginjal terutama terikat sebagai metalotionein. Metalotinein mengandung unsur sistein, dimana kadmium (Cd) terikat dalam gugus sulfhidril (-SH) dalam enzim seperti karboksil sisteinil, histidil, hidroksil dan fosfatil dari protein dan purin. Kemungkinan besar pengaruh toksisitas kadmium (Cd) disebabkan oleh interaksi antara kadmium (Cd) dan protein tersebut, sehingga menimbulkan hambatan terhadap aktivitas kerja enzim dalam tubuh.
Plasma enzim yang diketahui dihambat oleh kadmium (Cd) ialah aktivitas dari enzim alfa anti tripsin. Terjadinya defisiensi enzim ini dapat menyebabkan emfisema dari paru dan hal ini merupakan salah satu gejala gangguan paru karena toksisitas kadmium (Cd).
Absorpsi kadmium (Cd) melalui gastrointestinal lebih rendah dibandingkan absorpsi melalui respirasi, yaitu sekitar 5-8%. Absorpsi kadmium (Cd) meningkat bila terjadi defisiensi kalsium (Ca), besi (Fe) dan rendah protein dalam makanan. Defisiensi kalsium akan merangsang sintesis ikatan Ca-protein sehingga akan meningkatkan absorpsi kadmium (Cd), sedangkan kecukupan seng (Zn) dalam makanan dapat menurunkan absorpsi kadmium (Cd). Hal ini diduga karena seng (Zn) merangsang produksi metalotionin.
Sistem hayati memiliki peluang untuk mengikat unsur logam berat sebagai fungsi detoksifikasi, yaitu mengikat logam berat dalam lingkaran metabolisme tanpa mengeliminasinya. Metalotionin dapat terinduksi dan ditemukan di semua golongan makhluk hidup (misalnya mamalia, ikan, maluska, zooplankton dan pitoplankton) dan berbagai tingkat jaringan/organ (misalnya hati, ginjal, insang, testis, otot, eritrosit). Konsentrasi metalonionin dalam jaringan meningkat ketika organisme terkontaminasi unsur logam berat.
Kadmium (Cd) memiliki afinitas yang kuat terhadap ginjal dan hati. Pada umumnya, sekitar 50-75% kadmium (Cd) dalam tubuh terdapat pada kedua organ tersebut. Kadmium (Cd) ditransportasikan dalam darah yang berikatan dengan sel darah merah dan protein berat molekul tinggi dalam plasma, khususnya oleh albumin. Sejumlah kecil kadmium (Cd) dalam darah mungkin ditransportasikan oleh metalotionin. Kadar kadmium (Cd) dalam darah orang dewasa yang terpapar kadmium (Cd) secara berlebihan biasanya 1μg/dL, sedangkan bayi yang baru lahir mengandung kadmium (Cd) yang cukup rendah yaitu kurang dari 1 mg dari beban total tubuh.
2.5. Persawahan
Sawah adalah lahan usaha pertanian yang secara fisik berpermukaan rata, dibatasi oleh pematang, serta dapat ditanami padi, palawija atau tanaman budidaya lainnya. Namun, kebanyakan sawah digunakan untuk bercocok tanam padi. Sistem irigasi diperlukan dan digunakan untuk mengairi sawah dengan menggunakan air yang berasal dari mata air, air sungai ataupun air hujan (Wikipedia, 2013).
Menurut Ariady (2009), berdasarkan pengairannya lahan sawah dibedakan menjadi :
1. Lahan Sawah Berpengairan (Irigasi)
Yaitu lahan sawah yang memperoleh pengairan dari sistem irigasi, baik yang bangunan penyadap dan jaringan-jaringannya diatur dan dikuasai Dinas Pengairan PU maupun dikelola sendiri oleh masyarakat.
Lahan sawah irigasi terdiri atas : a. Lahan sawah irigasi teknis
b. Lahan sawah irigasi setengah teknis c. Lahan sawah irigasi sederhana d. Lahan sawah irigasi non PU
Yaitu lahan sawah yang tidak memperoleh pengairan dari sistem irigasi tetapi tergantung pada air alam, seperti air hujan, pasang surutnya air sungai/air laut, dan air rembesan.
Lahan sawah non irigasi meliputi : a. Lahan sawah tadah hujan
b. Lahan sawah pasang surut
c. Lahan sawah lainnya, seperti lebak, polder, rembesan, lahan rawa yang dapat ditanami padi, dan lain-lain.
Sistem penanaman padi di sawah didahului oleh pengolahan tanah seraya melakukan persemaian. Selanjutnya, tanah dilumpurkan dengan cara dibajak 2 sampai 3 kali. Kemudian, bibit hasil semaian ditanam. Pada penanaman padi di sawah, dosis pemupukan pada sawah tergantung pada jenis tanah, sejarah pemupukan dan varietas padi yang ditanam pada lokasi tersebut. Kendala pemupukan biasanya dialami petani karena biasanya pupuk yang diberikan tidak sesuai dosis. Pupuk adalah bahan yang mengandung unsur-unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman dan unsur yang paling penting dan harus tersedia adalah unsur NPK. Namun, pembajakan dan pelumpuran tanah menyebabkan banyak butir-butir tanah halus dan unsur hara terbawa air irigasi.