Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada bulan Juni - Juli 2019 yang meliputi pengambilan sampel air, sedimen dan kepiting bakau (Scylla olivacea) di perairan Danau Siombak Kota Medan dan Perairan Desa Jaring Halus Kecamatan Secanggang. Pengambilan sampel faktor fisika dan kimia air akan dilakukan secara langsung dilapangan (in situ). Untuk analisis logam berat sampel air, substrat dan kepiting bakau (Scylla olivacea) dianalisis di Laboratorium Kesehatan Daerah Medan dengan metode Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS). Peta lokasi penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.
(a) (b)
Gambar 3. Lokasi Penelitian (a) Danau Siombak (b) Desa Jaring Halus
Deskripsi Area
a.) Perairan Danau Siombak
Perairan ini berada di bagian Sungai Bedera (3°43'35.13" LU dan 98°39'10.71" BT), Sungai Terjun (3°43'46.22" LU dan 98°38'54.92" BT) dan Sungai Paluh Besar (3°43'51.59" LU dan 98°39'2.06" BT) ; dikelilingi oleh tambak dan mangrove (Gambar 4).
Gambar 4. Perairan Danau Siombak b.) Perairan Desa Jaring Halus
Perairan ini berada tidak jauh dari sekitaran penduduk Desa Jaring Halus yang wilayahnya dikelilingi oleh hutan mangrove. Secara geografis terletak pada koordinat (Stasiun I) 3o73'483.4" LU dan 98o33'.98.5" BT, (Stasiun II) (Stasiun III) (Gambar 5).
Gambar 5. Perairan Desa Jaring Halus
Alat dan Bahan Penelitian
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah bubu, Secchi disk, global positioning system (GPS), vandorn water sampling, alat tulis, pisau, botol sample air, jangka sorong, refraktometer, pH meter, DO meter, eckman grab, termometer, cool box, cawan porselen, hot plate, furnace, tabung reaksi, gelas ukur, timbangan analitik, erlenmeyer, beaker glass, pipet volumetri, labu ukur, corong kaca, kertas saring, pengaduk dan Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) merk Varian kode GTA 120 AA 240 FS.
Bahan-bahan yang digunakan adalah kepiting bakau (Scylla olivacea) sampel air dan substrat, larutan asam klorida (HCl), asam Nitrat (HNO3) pekat, asam klorat (HClO4), akuades, larutan standar Cd dan Fe Merck Millipone Emsure ® ISO, kertas label dan tissue.
Prosedur Penelitian
a.) Pengukuran Fisika Kimia Air
Pengukuran parameter fisika dan kimia dilakukan dengan dua cara, yakni secara langsung dilapangan (in situ) dan secara tidak langsung (ex situ).
Pengukuran langsung dilapangan (in situ) dilakukan terhadap parameter suhu air, kecerahan air, salinitas air, pH air. dan oksigen terlarut. Kandungan logam berat kadmium (Cd) dan besi (Fe) pada air, sedimen dan kepiting bakau (Scylla olivacea) dilakukan di Laboratorium Kesehatan Daerah Medan. Parameter kualitas air yang diamati disajikan dalam (Tabel 6).
Tabel 6. Parameter yang diukur, alat/bahan, dan tempat pengukuran
Suhu perairan (ºC) termometer Hg in situ
Kecerahan air (cm) Sechi disk in situ
Salinitas air (‰) Refraktometer in situ
II. KIMIA
pH air pH meter in situ
Oksigen terlarut (mg/l) DO meter in situ
Kadmium (Cd)
Pengambilan sampel sedimen yaitu diambil secara langsung dilapangan sebanyak 2 kg dimana ada 3 titik pengambilan sampel sedimen pada masing- masing lokasi penelitian untuk di analisis logam berat kadmium (Cd) dan besi (Fe), kemudian dimasukkan kedalam plastik bening dan diletakkan dalam coolbox.
c.) Analisis Sampel Sedimen
Analisis sampel sedimen dilakukan di Laboratorium Kesehatan Daerah Medan. Sesuai (SNI 06-6992.4-2004 dan SNI 2891-1992), adapun prosedur analisisnya adalah sebagai berikut:
1. Preparasi sampel dimulai dengan membuang benda-benda asing seperti potongan plastik, daun atau benda lainnya yang bukan contoh uji.
2. Penimbangan contoh uji seberat ±5 g dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 ml, kemudian ditambahkan air suling dan diaduk dengan batang pengaduk.
3. Setelah itu ditambahkan 5 - 10 ml asam nitrat HNO3(p) dan diaduk kembali.
4. Penambahan 3-5 butir batu didih lalu ditutup dengan corong kaca.
5. Kemudian erlenmeyer yang berisi sampel uji tersebut diletakkan di atas penangas listrik pada suhu 105 - 120oC sehingga volume sampel uji tinggal 10 ml.
6. Diangkat sampel uji dan dibiarkan hingga dingin.
7. Sampel uji ditambahkan 5 ml asam nitrat 1 – 3 ml asam pengklorat sedikit demi sedikit dengan pipet tetes.
8. Lalu sampel uji dipanaskan kembali di atas hotplate sampai timbul asap putih dan mendidih.
9. Setelah timbul asap putih pemanas dilanjutkan selama 30 menit kemudian sampel uji didinginkan.
10. Selanjutnya sampel uji disaring dengan kertas saring whatman ukuran 8 µm ke dalam labu ukur 100 ml dan ditambahkan air suling sampai tanda tera.
11. Hasil saringan siap diukur ke dalam Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS).
d.) Pengambilan Sampel Air
Pengambilan sampel air yaitu diambil secara langsung dilapangan sebanyak 1500 ml dimana ada 3 titik pengambilan sampel air pada masing- masing lokasi penelitian untuk di analisis logam berat kadmium (Cd) dan besi (Fe) pada air, kemudian dimasukkan kedalam botol sampel air dan diletakkan dalam coolbox.
e.) Analisis Sampel Air
Analisis sampel air dilakukan di Laboratorium Kesehatan Daerah Medan.
Sesuai (SNI 6989-16-2009 dan SNI 06-6989-04-2004), adapun analisis prosedur analisisnya adalah sebagai berikut:
1. Dihomogenkan contoh uji, pipet 50 ml contoh uji dan masukkan ke dalam gelas piala 100 ml atau Erlenmeyer 100 ml.
2. Penambahan 5 ml HNO3 pekat, bila menggunakan gelas piala tutup dengan kaca arloji dan bila dengan Erlenmeyer gunakan corong sebagai penutup.
3. Dipanaskan perlahan- lahan sampai sisa volumenya 15 - 20 ml.
4. Jika destruksi belum sempurna (tidak jernih), maka tambahkan lagi 5 ml HNO3 pekat, kemudian di tutup dengan kaca arloji atau dengan corong dan panaskan lagi (tidak mendidih). Lakukan proses ini secara berulang sampai semua logam larut, yang terlihat dari warna endapan dalam contoh uji menjadi agak putih atau contoh uji menjadi jernih
5. Dibilas kaca arloji dan masukkan air bilasannya ke dalam gelas. Piala.
6. Dipindahkan contoh uji ke dalam labu ukur 50,0 ml disaring menggunakan kertas whatman ukuran 8 µm.
7. Selanjutnya tambahkan air bebas mineral sampai tepat tanda tera dan dihomogenkan.
8. Hasil saringan siap diukur ke dalam Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS).
f.) Pengambilan Sampel Kepiting Bakau (Scylla olivacea)
Pengambilan sampel kepiting bakau (Scylla olivacea) dilakukan secara langsung dilapangan sebanyak 12 kepiting bakau (Scylla olivacea) dengan berat tubuh minimal 150 gr, dimana ada 3 titik pengambilan sampel kepiting bakau (Scylla olivacea) pada masing- masing lokasi penelitian. Kepiting bakau (Scylla olivacea) yang didapat dibersihkan dari lumpur yang menempel kemudian dimasukkan ke dalam coolbox.
g.) Analisis Sampel Kepiting Bakau (Scylla olivacea)
Analisis sampel kepiting bakau (Scylla olivacea) dilakukan di Laboratorium Kesehatan Daerah Medan. Sesuai (SNI 2354-5-2011), adapun prosedur analisisnya adalah sebagai berikut:
1. Dipreparasi sampel dimulai dengan memisahkan antara cangkang dan daging, kemudian dicuci dengan air sampai bersih dan dibilas tiga kali dengan menggunakan air bebas mineral.
2. Sampel kemudian ditimbang sebanyak 5 gr dan dicatat beratnya.
3. Dibuat control positif Cd dan Fe (0.05 mg/kg) dengan cara menambahkan larutan standart Cd dan Fe 1 mg/l sebanyak 0.25 ml ke dalam sampel sebelum dimasukkan ke tungku pengabuan.
4. Selanjutnya kontrol positif Cd dan Fe diuapkan sampai kering di atas hotplate pada suhu 100oC.
5. Sampel uji dan kontrol positif Cd dan Fe dimasukkan ke dalam tungku pengabuan pada suhu 100 – 400oC yang dinaikkan secara bertahap setiap 30 menit dalam waktu 18 jam.
6. Setelah itu dikeluarkan sampel uji serta kontrol positif Cd dan Fe dari tungku pengabuan dan didinginkan pada suhu kamar.
7. Setelah didinginkan tambahkan 1 ml HNO3 65% sambil digoyang agar semua abu larut.
8. Selanjutnya diuapkan kembali di atas hotplate pada suhu 100oC sampai kering.
9. Kemudian sampel uji serta kontrol positif Cd dan Fe dimasukkan kembali ke dalam tungku pengabuan, naikkan suhu secara bertahap 100oC setiap 30 menit hingga mencapai 450oC dan pertahankan selama 3 jam.
10. Jika abu sudah terbentuk dengan sempurna yakni berwarna putih maka sampel uji serta kontrol positif Cd dan Fe ditambahkan 5 ml HCL 6 M sambil di goyangkan dengan hati- hati.
11. Diuapkan di atas hotplate pada suhu 100oC sampai kering.
12. Kemudian tambahkan 10 ml HNO3 0.1 M dan dinginkan kembali selama 1 jam.
13. Kemudian pindahkan larutan tersebut ke dalam labu takar 50 ml dan tambahkan matrik modifier dan tempatkan sampai tanda tera dengan HNO3
0.1 M.
14. Kemudian sampel siap dianalisis dengan menggunakan alat Atomic Absorption Spectrosocopy (AAS).
Untuk menentukan kandungan berat kadmium (Cd) dan besi (Fe) pada kepiting bakau (Scylla olivacea) sebelumnya dilakukan beberapa tahapan kerja yaitu :
1.) Penghancuran (Destruksi)
Proses penghancuran (destruksi) yang dilakukan merupakan proses oksidasi dan reduksi, dimana sebagai oksidator dipakai asam nitrat (HNO3) sedangkan reduktornya dipakai asam klorat (HClO4 60%). Proses destruksi ini dilakukan agar kadmium (Cd) dan besi (Fe) yang terikat dapat terlepas dari senyawa asalnya sehingga mudah untuk dideteksi. Proses destruksi untuk logam berat kadmium (Cd) dan besi (Fe) dilakukan dengan menambahkan HClO4 pekat
sebanyak 1,5 ml dan HNO3 pekat sebanyak 3,5 ml. selanjutnya sampel dipanaskan pada suhu 650C dengan alat pemanas (hotplate) untuk mempercepat reaksi penghancuran (destruksi) selama 150 menit sampai larutan menjadi jernih.
Dimana proses pemanasan dilakukan di ruang asam. Kemudian larutan sampel ditambah aquades sebanyak 3 ml dan dipanaskan sampai larutan hampir kering, kemudian didinginkan pada suhu ruang. Kemudian sampel ditambahkan HNO3
pekat sebanyak 1 ml dan aquades sebanyak 9 ml dan diaduk secara perlahan.
2.) Penyaringan
Penyaringan dilakukan dengan menggunakan kertas saring Whattman ukuran 8 μm. Hal ini bertujuan untuk memisahkan partikel- partikel yang berukuran besar agar tidak mengganggu proses pemeriksaan logam berat kadmium (Cd) dan besi (Fe).
3.) Pembuatan Larutan Standar
Larutan standar berasal dari larutan induk dengan konsentrasi 1000 ppm yang kemudian diencerkan sesuai dengan prosedur pembuatan larutan standar.
Adapun cara pembuatan larutan standart pengujian adalah sebagai berikut:
a. Larutan standart induk pengujian kadmium (Cd) dan besi (Fe) 1000 µg/ml Logam Cd dan Fe sebanyak 1 gr ditambahkan HNO3 sebanyak 50 ml ke dalam labu ukur bervolume 1000 ml. Kemudian diencerkan dengan aquades sehingga konsentrasi menjadi 1000 µg/ml.
b. Larutan standart pengujian kadmium (Cd) dan besi (Fe) 100 µg/ml
Larutan induk Cd dan Fe 1000 ppm diambil dengan pipet tetes sebanyak 10 ml lalu dimasukkan ke dalam labu ukur bervolume 100 ml. Kemudian larutan HNO3 1 N ditambahkan sampai tanda tera.
c. Larutan standart pengujian kadmium (Cd) dan besi (Fe) 10 µg/ml
Larutan standart Cd dan Fe 100 µg/ml diambil dengan pipet tetes sebanyak 10 ml lalu dimasukkan ke dalam labu ukur bervolume 100 ml. Kemudian larutan HNO3 1 N ditambahkan sampai tanda tera.
d. Larutan standart kadmium (Cd) dan besi (Fe) 0.1 µg/ml, 0.2 µg/ml, 0.4 µg/ml, 0.6 µg/ml, 0.8 µg/ml dan 1 µg/ml
Larutan standart Cd dan Fe 10 µg/ml diambil dengan pipet tetes sebanyak 0.0 ml, 1 ml, 2 ml, 3 ml, 4 ml dan 5 ml lalu masing-masing dimasukkan ke dalam 6 buah labu ukur bervolume 50 ml. Kemudian HNO3 1 N ditambahkan sampai tanda tera.
4.) Pemeriksaan dengan Atomic Absorption Spectrophotometer ( AAS)
Alat yang digunakan dalam pengukuran kadar logam berat kadmium (Cd) dan besi (Fe) adalah Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) di Laboratorium Kesehatan Daerah Medan. Alat ini dilengkapi dengan lampu katoda yang berbentuk cekung sebagai sumber energi. Lampu ini dilapisi logam dari unsur yang akan dianalisis, sehingga untuk mengukur logam berat kadmium (Cd) dan besi (Fe).digunakan lampu katoda yang dilapisi dengan logam berat kadmium (Cd) dan besi (Fe). Hasil yang didapat dari Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) berupa nilai konsentrasi yang kemudian dilakukan perhitungan untuk memperoleh kandungan logam berat kadmium (Cd) dan besi (Fe) yang sesungguhnya dari sampel.
Analisis Data
a.) Konsentrasi Logam Berat
Untuk mendapatkan konsentrasi logam berat sebenarnya pada air, substrat dan kepiting bakau (Scylla olivacea) sesuai standar operasional prosedur pada Laboratorium Kesehatan Daerah Medan, maka perhitungan kandungan logam berat kadmium (Cd) dan besi (Fe) pada substrat dan kepiting bakau (Scylla olivacea) digunakan rumus (Hutagalung dan Sutomo, 1999) sebagai berikut :
Kadar Logam Cd dan Fe (mg/kg) = K.AAS (mg/kg) X Larutan Sampel (ml) Berat Sampel (gr)
Keterangan :
K.AAS : Konsentrasi yang tertera pada alat AAS Larutan Sampel : Volume larutan sampel pada saat pengujian Berat Sampel : Berat sampel yang akan diuji
b.) Biokonsentrasi Faktor (BCF)
Biokonsentrasi merupakan faktor yang membandingkan kadat kadmium dan besi di dalam daging kepiting dengan air atau sedimen. Menghitung biokonsentrasifaktor dapat menggunakan rumus (Arnot dan Gobas, 2006).
BCF = Cb Cwd Keterangan :
Cb : Konsentrasi logam berat dalam organisme (mg/kg) Cwd : Konsentrasi logam berat dalam air (mg/L)
BCF > 1000 : Kemampuan Tinggi 100 < BCF < 1000 : Kemampuan Sedang BCF < 100 : Kemampuan Rendah
c.) Analisa Komponen Utama (Principal Component Analysis)
Prosedur PCA pada dasarnya adalah teknik yang digunakan untuk menyederhanakan suatu data, dengan cara mentranformasi data secara linier sehingga terbentuk sitem koordinat baru dengan varians maksimum. Analisis komponen utama juga sering digunakan untuk menghindari masalah multikolinearitas antar peubah bebas dalam model regesi berganda. Interpretasi lingkaran korelasi antar variabel dapat diliihat dari pembentukan sudut yang terbentuk antar bentukan variabel. Posisi 180o terlihat pada gambar terbentuk antara variabel CE dan LI, juga antara variabel AR dan DE, PA. Posisi pertemuan atau berhimpit (0o), diperlihatkan antara variabel DE dan PA, juga variabel DE dan LI. Hal tersebut dapat dideskripsikan bahwa variabel-variabel yang membentuk sudut 180o menggambarkan hubungan korelasi negatif kecil, kemudian variabel-variabel yang membentuk sudut 90o, menunjukkan tidak adanya korelasi antar variabel tersebut dan variabel-variabel yang berhimpitan (0o) menunjukkan bahwa variabel tersebut berkorelasi positif (Bengen, 1998).
Gambar 6. Simulasi Hasil Analisis PCA dalam Bentuk Lingkaran Korelasi
Analisis Deskriptif
Data yang diperoleh dari pengukuran dianalisis secara deskriptif sesuai dengan baku mutu lingkungan yang terdapat dalam Environmental Protection Agency (1986) dan Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 51 Tahun 2004 untuk kualitas air. SNI 7387:2009 dan BPOM RI No. 5 Tahun 2018 digunakan sebagai acuan untuk baku mutu logam berat pada kepiting bakau (Scylla sp.).
Sedangkan baku mutu logam berat dalam lumpur atau sedimen di Indonesia belum ditetapkan, sehingga sebagai acuan digunakan baku mutu yang dikeluarkan oleh baku mutu sedimen dengan standar sediment quality guideline values for metals and associated levels of concern to be used in doing assesments of sediment quality (2003) dan USEPA (1986) mengenai kandungan logam berat yang dapat ditoleransi.