TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Particulate Matter 10 Mikron (PM 10 )
2.6 Logam Berat
Menurut kamus Besar Bahasa Indonesia dalam Sembel (2015), logam berat adalah logam yang menimbulkan bahaya lingkungan jangka panjang seperti kadmium, kobalt, kromium, tembaga, merkuri, nikel, timbal, dan seng. Beberapa kriteria untuk mendefinisikan logam berat adalah densitas, berat atom, nomor atom atau posisinya dalam tabel periodik. Logam berat memiliki densitas 5,308 – 22,000 gram/cm3. Logam berat biasanya ditemukan secara alami dalam tanah atau batu-batuan dan konsentrasinya semakin meningkat karena adanya aktivitas manusia melalui proyek-proyek pertambangan emas, batu bara, dan mineral-mineral lainnya, asap-asap kendaraan bermotor serta adanya hasil-hasil pembakaran pabrik-pabrik industri kendaraan bermotor, pakaian, bahan-bahan elektronik serta adanya pembakaran hutan, semak dan pembakaran
tumpukan-tumpukan di tempat pembuangan sampah yang hampir tidak pernah padam selama berhari-hari, bahkan bertahun-tahun (Sembel, 2015).
2.6.1 Arsen (As)
Arsen adalah elemen kimia dengan simbol As dan nomor atom 33 dan merupakan bahan racun yang sangat berbahaya. Arsen adalah suatu metaloid, terdapat dalam banyak jenis mineral terutama yang berhubungan dengan sulfur dan logam-logam. Kegunaan utama arsen adalah untuk memperkuat campuran tembaga terutama timbal, khususnya untuk baterai mobil. Arsen juga dipergunakan untuk produksi pestisida (herbisida, fungisida, dan insektisida). Arsenik adalah senyawa yang sangat beracun terhadap banyak jenis organisme dan merupakan logam berat yang merupakan masalah untuk air minum di banyak negara. Hal ini disebabkan oleh adanya arsenik dalam air tanah, dan sumber-sumber lain seperti air sungai, dan udara (Sembel, 2015).
Menurut Istriani dan Pandebesie (2014) dalam Lasut dkk (2016), produksi dan penggunaan arsen di dalam kegiatan industri merupakan salah satu sumber pencemarannya di lingkungan. Industri-industri tersebut, antara lain, adalah industri pengolahan bijih logam, industri pestisida, industri pertambangan, industri pelapisan logam, dan proses penghilangan cat atau paint stripping.
Menurut WHO (2001) dalam Lesmana (2016), arsen adalah unsur alami yang terdapat bebas di alam. Arsen diklasifikasikan sebagai kimia metaloid karena memiliki kedua sifat, logam dan bukan logam. Namun, sering disebut sebagai logam. Arsen biasanya ditemukan di lingkungan dalam bentuk kombinasi senyawa dengan unsur-unsur lain seperti oksigen, klorin, belerang serta unsur mineral dan logam berat. Arsen yang berkombinasi dengan unsur-unsur ini disebut arsen anorganik. Arsen yang berkombinasi dengan karbon dan hidrogen disebut sebagai arsen organik.
Pajanan kronis arsen berakibat buruk pada kesehatan tubuh manusia. Pajanan arsen secara inhalasi dapat berakibat oksidatif stress, inflamasi, dan gangguan fungsi paru, pajanan arsen secara ingesti dapat berakibat lesi kulit hingga kanker, pembengkakan hati dan gangguan kardiovaskular, dan pajanan secara dermal dapat mengakibatkan dermatitis kulit. Paparan akut (14 hari atau kurang), pada orang dewasa dan anak-anak
mengakibatkan efek gastrointestinal, seperti mual, muntah, sakit perut, dan diare serta efek neurologis (misalnya, sakit kepala, pusing) pada sistem saraf pusat dan perifer (Eude et al., 2003)
2.6.2 Kadmium (Cd)
Kadmium terutama dalam bentuk oksida adalah logam yang toksisitasnya tinggi.
Sebagian besar kontaminasi oleh kadmium pada manusia melalui makanan dan rokok.
Waktu paruh kadmium kira-kira 10-30 tahun. Akumulasi pada ginjal dan hati 10-100 kali konsentrasi pada jaringan yang lain (Sudarmaji dkk, 2006).
Kadmium merupakan unsur kimia dengan simbol Cd dan memiliki jumlah atom sebesar 48 dan terdiri dari 8 isotop. Kadmium berbentuk agak lunak, berwarna metal biru-puth yang hampir sama dengan dua jenis logam stabil lainnya yaitu seng dan merkuri.
Kadmium adalah hasil sampingan dari tambahan seng dan timah serta peleburan (smelting). Rata-rata konsentrasi kadmium pada kulit bumi adalah antara 0,1 sampai 0,5 ppm. Kegunaan utama kadmium adalah untuk bahan pelapis elektro (electroplating) atau galvanisasi karena memiliki sifat yang tidak mengakibatkan korosif. Kadmium digunakan juga sebagai bahan pelapis besi dan baja, pembuatan baterai, pembelahan nuklir (nuclear fission), cat, pigmen warna, pensil pewarna, dan helium-cadmium laser. Dua dari delapan isotop kadmium bersifat radioaktif yaitu 113Cd dan 116Cd (Sembel, 2015).
Konsentrasi kadmium pada udara di lingkungan pabrik baterai dapat mencapai 4-5 mg/m3. Konsentrasi kadmium pada udara ambien di daerah pedesaan adalah 0,001 – 0,005 µg/m3, sedangkan didaerah perkotaan dapat mencapai 0,06 µg/m3 (Sembel, 2015).
Kadmium sukar diabsorpsi dari saluran cerna, tetapi sebagian besar diabsorpsi melalui saluran napas para perokok. Kadmium diangkut dalam darah, sebagian besar terikat pada sel darah merah dan albumin. Waktu paruh kadmium dalam tubuh berkisar antara 10-30 tahun (Enrinaldi, 2010).
Penghirupan debu yang mengandung kadmium adalah masalah yang paling berbahaya, karena dapat menyebabkan pneumonitis, yaitu, pembengkakan paru-paru (pulmonary edema) dan kematian. Kadmium dapat mengakibatkan kanker terutama meningkatkan tumor prostat (carcinoma prostate) pada pekerja-pekerja di pabrik baterai. Kadmium
bereaksi sebagai katalis dalam pembentukan reaktif oksigen, meningkatkan peroksidasi lipid serta dapat menghabiskan antioksidan, glutation dan mempromosi produksi pembengkakan sitokin (cytokines). Keracunan gas kadmium menunjukkan gejala-gejala seperti, dingin, panas, otot gatal, yang sering disebut kadmium biru (the cadmium blues).
Gejala-gejala tersebut dapat menghilang sesudah satu minggu bila tidak terjadi kerusakan pada saluran pernapasan. Menghirup gas kadmium yang lebih banyak dapat mengakibatkan bronkitis saluran pernapasan (tracheabronchitis), radang paru-paru (pneumonitis), dan pembengkakan paru-paru dengan gejala seperti, batuk, kekeringan, iritasi hidung dan tenggorokan, sakit kepala, kelemahan, panas, dingin, hipertensi, pembesaran jantung, nyeri dada dan bahkan kematian prematur. Selain mengganggu sistem pernapasan, penghirupan gas kadmium dapat mengganggu ginjal dan bahkan dapat merusak hati (Sembel, 2015).
Dalam tubuh manusia kadmium terutama dieleminasi melalui urin. Hanya sedikit kadmium yang diabsorbsi yaitu sekitar 5-10%. Absorbsi dipengaruhi faktor diet seperti intake protein, kalsium, vitamin D dan trace logam seperti seng (Zn). Proporsi yang besar adalah absorbsi malalui pernapasan yaitu antara 10-40% tergantung keadaan fisik wilayah. Uap kadmium sangat toksis dengan lethal dose melalui pernafasan diperkirakan 10 menit terpapar sampai dengan 190 mg/m3 atau sekitar 8 mg/m3 selama 240 menit akan dapat menimbulkan kematian. Gejala umum keracunan kadmium adalah sakit di dada, nafas sesak (pendek), batuk-batuk dan lemah (Sudarmaji dkk, 2006).
2.6.3 Kromium (Cr)
Kromium adalah elemen kimia dengan simbol Cr dan berat atom 24, termasuk kedalam kelompok 6. Logam kromium sangat berharga karea tahan terhdap korosi dan perubahan warna. Baja tahan karat (stainless steel) dibuat dari baja yang telah ditambahkan kromium. Kromium terdapat luas di kulit bumi. Senyawa-senyawa kromium terdapat di dalam lingkungan karena adanya erosi dari bebatuan yang mengandung kromium, serta gunung berapi, sehingga kromium dapat ditemukan dalam tanah, air, dan udara. Senyawa kromium (III) tidak larut dalam air dan biasanya tidak berbahaya bagi kesehatan, tetapi kromium (VI) telah diketahui sejak lama memiliki toksisitas dan sifat karsinogenik (Sembel, 2015).
Menurut Yilmaz (2010) dalam Wirespathi dkk (2012), aktivitas pewarnaan kulit, manufaktur tekstil, konsentrasi kimia, ataupun pelapisan krom dalam industri dapat mempengaruhi semua ekosistem dan kesehatan manusia secara langsung atau melalui rantai makanan. Kromium bervalensi tiga merupakan materi essensial dan memiliki sifat racun yang rendah dibanding dengan kromium enam valensi yang merupakan pengoksida tinggi.
Menurut Mulyani (2004) dalam Kristianto (2017), melalui rantai makanan Kromium dapat terdeposit pada bagian tubuh makhluk hidup yang pada suatu ukuran tertentu dapat menyebabkan racun. Apabila masuk ke dalam sel, dapat menyebabkan kerusakan struktur DNA hingga terjadi mutasi (Larashati, 2004). Terakumulasinya krom dalam jumlah besar di tubuh manusia jelas-jelas mengganggu kesehatan karena krom memiliki dampak negatif terhadap organ hati, ginjal serta bersifat racun bagi protoplasma makhluk hidup.
Selain itu juga bersifat karsinogen (penyebab kanker), teratogen (menghambat pertumbuhan janin) dan mutagen (Schiavon et al., 2008). Dampak Kromium (Cr) yang ditimbulkan bagi organisme akuatik yaitu terganggunya metabolisme tubuh akibat terhalangnya kerja enzim dalam proses fisiologis, Kromium (Cr) dapat menumpuk dalam tubuh dan bersifat kronis yang akhirnya mengakibatkan kematian organisme (Palar, 2008). Akumulasi logam berat Kromium (Cr) dapat menyebabkan kerusakan terhadap organ respirasi dan dapat juga menyebabkan timbulnya kanker pada manusia (Suprapti, 2008).
2.6.4 Merkuri (Hg)
Merkuri atau sering disebut air raksa atau hydragyrum adalah elemen kimia dengan simbol Hg dan memiliki nomor atom 80 berisotop 202 dengan paruh hidup (half-life) 44 tahun. Merkuri adalah logam berat berwarna keperakan, tetapi merupakan konduktor panas yang lemah. Sumber utama merkuri adalah bentuk-bentuk gas yang berasal dari kulit bumi termasuk di dalamnya adalah daratan, sungai dan lautan dan diperkirakan jumlah per tahun 25.000 – 150.000 ton. Letusan gunung berapi juga menghasilkan merkuri. Sumber alami dari merkuri berasal dari volkano yang mengemisi setengah dari kandungan merkuri dalam atmosfer dan setengah berasal dari pabrik-pabrik buatan manusia. Merkuri sering masuk kedalam lingkungan melalui proses pembuangan sampah domestik dan industri (baterai, pembakaran, lampu-lampu infloressen, produk-produk
medis, termometer, berometer, termostat, dll.), pembakaran hutan, pembakaran sisa-sisa sampah domestik di tempat-tempat pembuangan sampah terutama di perkotaan dan peleburan (Sembel, 2015).
Menurut Juhaeti dkk (2009) dalam Pratiwi (2012), merkuri merupakan logam berat dan bersifat unik karena tidak dapat mengalami degradasi baik secara biologis maupun kimiawi sehingga dampaknya bisa berlangsung sangat lama. Logam dapat mengalami transformasi sehingga dapat meningkatkan mobilitas dan sifat racunnya. Hal ini menjadi perhatian karena dapat menjadi potensi polusi pada permukaan tanah maupun air tanah dan dapat menyebar ke daerah sekitarnya melalui air, penyerapan oleh tumbuhan dan bioakumulasi pada rantai makanan.
Kadar merkuri di udara ambien daerah yang tidak tercemar oleh merkuri berkisar antara 20-50 ng/m3. Dengan kadar merkuri udara ambien sebesar 50 ng/m3, dalam waktu tiga hari banyaknya merkuri yang terhisap oleh paru sebesar 1 µg/hari. Gejala klinis yang timbul, tergantung pada banyaknya merkuri yang masuk ke dalam tubuh, mulai dari gejala yang paling ringan yaitu Parestesia sampai gejala yang lebih berat yaitu Ataxia, Dysarthria bahkan dapat menyebabkan kematian. Paparan oleh merkuri (biasanya berupa metil merkuri) pada saat prenatal akan nampak setelah bayi lahir yang dapat berupa Cerebral Palsy maupun retardasi mental. Keracunan ini dapat terjadi jika pada ibu hamil yang mengkonsumsi daging binatang yang diberi pakan padipadian yang disemprot fungisida yang mengandung metil merkuri (Sudarmaji dkk, 2006).
Keracunan merkuri disebut “hydrargyria” atau “mercurialism” adalah bentuk keracunan logam dan merupakan kondisi medis yang disebabkan oleh masuknya merkuri atau senyawa-senyawanya kedalam tubuh manusia. Pengaruh racun dapat mengakibatkan kerusakan pada otak, ginjal dan paru-paru. Keracunan merkuri dapat mengakibatkan beberapa penyakit diantaranya, “acrodyna” (pink disease), Hunter-Russel syndrome, dan Minamata disease. Menghirup uap merkuri dapat mengakibatkan korosif bronkitis akut, pneumonitis dan mempengaruhi pusat persarafan dengan gejala tremor, sedangkan merkuri biklorida yang dikenal dengan garam anorganik merkuri dapat mengakibatkan perut kram, pendaharan, diare, berdarah dan kerusakan sistem pencernaan. Gejala umum dari keracunan merkuri adalah parathesia atau gatal-gatal, ras sakit, perubahan warna kulit, pembengkakan, dan kulit yang mengelupas (desquamation). Gejala lain adalah
berkeringat banyak, detakan jantung yang lebih cepat dari normal, (tachycardia), ludah yang berlebihan, dan hipertensi. Anak-anak yang keracunan merkuri menunjukkan gejala pipih, hidung dan bibir berwarna merah, rambut dan gigi rontok, dan kehilangan ingatan (Sembel, 2015).
2.6.5 Timbal (Pb)
Timbal termasuk sebagai logam pascatransisi (post-transition metal) dan juga anggota dari kelompok karbon dengan simbol Pb dan memiliki nomor atom 82 berbentuk logam lembut, stabil, memiliki densitas tinggi, lembut, tahan korosi, memiliki konduktivitas lemah dan paruh waktu sangat lama (stabil) serta terdapat bebas secara alami di bumi dalam bentuk empat isotop, yaitu, 204, 206, 207, dan 208. Timbal biasanya digunakan untuk penahan radiasi. Penggunaan timbal dipermudah oleh sifat-sifatnya yang memiliki titik didih rendah, lunak dan memiliki densitas tinggi serta tahan terhadap korosi (Sembel, 2015).
Konsentrasi timbal di udara di daerah perkotaan mencapai 5 sampai 50 kali daripada di daerah-daerah pedesaan. Semakin jauh dari daerah perkotaan, semakin rendah konsentrasi Pb di udara. Timbal yang mencemari udara terdapat dalam dua bentuk, yaitu berbentuk gas dan partikel-partikel. Gas timbal terutama berasal dari pembakaran bahan aditif bensin dari kendaraan bermotor yang terdiri dari tetraetil Pb dan tetrametil Pb, sedangkan partikel-partikel Pb di udara berasal dari sumber-sumber lain seperti pabrik-pabrik alkil Pb dan Pb-okside, pembakaran arang, dan sebagainya (Ediputri, 2017).
Sumber-sumber bahan pencemar timbal dalam lingkungan adalah eksposur limbah industri, minuman keras yang tidak terdaftar, penghirupan udara, bahan-bahan kosmetik.
Keracunan timbal adalah yang banyak dipelajari karena merupakan salah satu logam yang brebahaya bagi kesehatan lingkungan dan manusia (Sembel, 2015).
Menurut Aprianti (2011) dalam Roza dkk (2015), keberadaan Pb di udara ambien diketahui dapat menyebabkan dampak buruk bagi kesehatan manusia, diantaranya mengganggu biosistensis hemoglobin dan menyebabkan anemia, menyebabkan kenaikan tekanan darah, kerusakan ginjal, gangguan sistem saraf, merusak otak dan menurunkan IQ serta konsentrasi dan menurunkan fertilitas pria melalui perusakan sperma.
Timbal merupakan logam yang sangat beracun dan dapat mempengaruhi setiap organ dan sistem dalam tubuh manusia. Anemia adalah gejala awal dari keracunan kronik karena timbal menghinhibisi sintesa haemolymph. Keracunan timbal yang juga disebut plumbism, colica pictorum, saturnism, Devon colic, atau penyakit mulas pelukis (painter’s colic) adalah suatu tipe keracunan logam yang berbahaya bagi manusia dan vertebrata karena dapat mempengaruhi jantung, tulang, perut, ginjal, sistem reproduksi dan persarafan sentral. Timbal dapat masuk kedalam tubuh manusia melalui pernapasan, makanan dan kontak dengan kulit. Keracunan kronik menunjukkan gejala-gejala pencernaan makanan (gastrointestinal), saraf otot (neuroomuskular) dan persarafan (neurological). Keracunan timbal biasanya berawal dari mengkonsumsi makanan, minuman, menghirup debu dan cat terkontaminasi timbal. Target utama dari toksisitas timbal adalah sistem persarafan sentral serta dapat mengakibatkan sakit perut, naiknya tekanan darah, anemia, dan bila dikonsumsi dalam jumlah yang besar dapat mengakibatkan kerusakan otak dan ginjal pada orang dewasa serta keguguran pada wanita hamil, dan menurunkan fertilitas pada kaum lelaki. Timbal dapat dengan cepat diabsorpsi dalam darah (Sembel, 2015).