2.2.1. Kualitas Air Danau
2.2.1.4 Parameter Logam
Logam adalah elemen yang dalam larutan air dapat melepas satu atau lebih elektron dan menjadi kation. Logam mempunyai beberapa karakteristik penting yaitu: refleksibilitas tinggi, mempunyai kilau logam, konduktivitas listrik tinggi, konduktivitas termal tinggi, mempunyai kekuatan dan kelenturan.
Dalam pengelompokkannya logam dapat dikelompokkan menjadi 2 macam, yaitu: logam berat dan logam ringan, dimana logam berat mempunyai berat jenis >5 dan yang ringan <5, logam esensial bagi kehidupan dan yang non esensial (Sumirat, 2003).
1. Timbal (Pb)
Timbal atau dalam keseharian lebih dikenal dengan nama timah hitam, dalam bahasa ilmiahnya dinamakan plumbum. Logam ini disimbolkan dengan Pb, yang termasuk ke dalam kelompok logam-logam golongan IV A pada table periodik unsur kimia. Mempunyai nomor atom (NA) 82 dengan bobot atau berat atom (BA) 207,1 (Palar, 1994).
15 Pb memiliki titik lebur rendah, mudah dibentuk, memiliki sifat kimia yang aktif, sehingga bisa digunakan untuk melapisi logam agar tidak timbul perkaratan. Apabila dicampur dengan logam lain akan terbentuk logam campuran yang lebih bagus daripada logam murninya. Pb adalah logam lunak berwarna abu-abu kebiruan mengkilat serta mudah dimurnikan dari pertambangan. Pb meleleh pada suhu 328oC (662oF), titik didih 1740oC (3164oF), dan memiliki gravitasi 11,34 (Widowati et al., 2008).
Logam Pb dilingkungan yang berasal dari knalpot kendaraan bermotor yang menggunakan bahan bakar bertimbal menghasilkan Pb sebagai bagian dari hasil pembakaran bahan bakar. Pb yang keluar dari knalpot terbawa ke udara dan terakumulasi didalam atmosfir kemudian masuk ke badan air melalui air hujan yang jatuh ke bumi. Emisi Pb dari pembakaran mesin menyebabkan jumlah Pb dari asap buangan kendaraan meningkat sesuai meningkatnya jumlah kendaraan. Selain melalui air hujan, Pb juga dapat langsung masuk ke badan air apabila lokasi badan air yang dekat dengan jalan raya atau sumber penghasil Pb. Selain berasal dari sisa pembakaran kendaraan, pencemaran Pb dapat berasal dari buangan industri metalurgi, proses korosi lead bearing alloy, pembakaran batu bara (Widowati et al., 2008). Debu yang beterbangan membawa partikel logam Pb ke udara kemudian akan jatuh ke dalam situ/danau sehingga terjadi pelarutan debu yang mengandung partikel Pb tersebut.
Penyebaran logam Pb di bumi sangat sedikit, jumlah Pb yang terdapat di seluruh lapisan bumi hanyalah 0,0002% dari jumlah seluruh kerak bumi. Jumlah ini sangat sedikit apabila dibandingkan dengan jumlah kandungan logam berat lainnya yang ada di bumi. Keberadaan logam Pb di alam dapat berupa Pb sulfide
16 (galena), Pb Karbonat (anglesite) dan Pb Kloroposfat (pyromorphite) (Faust & Aly, 1991).
Di alam terdapat 4 macam isotop timbal, yaitu (Palar, 1994) :
a. Timbal-204 atau Pb204, diperkirakan berjumlah sebesar 1,48% dari seluruh isotop timbal.
b. Timbal-206 atau Pb206, ditemukan dalam jumlah sebesar 23,60% dari seluruh isotop timbal yang terdapat di alam.
c. Timbal-207 atau Pb207, sebanyak 22,60% dari semua isotop timbal yang berada di alam.
d. Timbal-208 atau Pb208, ditemukan sebanyak 52,32% dari seluruh isotop timbal yang terdapat di alam.
Dalam air danau dan sungai, kandungan Pb diperkirakan berkisar antara 1 sampai 10 ppm (WHO, 1981) dan dalam tanah sekitar 2 sampai 200 ppm, sedangkan di udara sekitar 0,0005 mg/m. Dalam perairan pada pH dibawah 7, spesies-spesies ionik Pb yang umum dijumpai adalah Pb2+. Bila ada CO2 terlarut, Pb dapat mengendap sebagai karbonat. Spesies-spesies Pb yang mungkin terdapat dalam air adalah Pb2+, PbCO3, Pb(CO3)2-, Pb(OH) dan Pb(OH)2 (Faust & Aly, 1991).
2. Kadmium (Cd)
Kadmium merupakan logam berwarna putih perak, lunak, mengkilap, tidak larut dalam basa, mudah bereaksi serta menghasilkan Kadmium Oksida bila dipanaskan (Widowati et al., 2008). Cd merupakan unsur dengan nomor atom 48, massa atom relatifnya 112,240. Logam Cd mempunyai penyebaran
17 yang sangat luas di alam. Hanya ada satu jenis mineral Cd di alam yaitu greennockite (CuS) yang selalu ditemukan bersamaan dengan mineral spalerite (ZnS). Mineral grennockite ini sangat jarang ditemukan di alam, sehingga dalam eksploitasi logam Cd, biasanya merupakan produksi sampingan dari peristiwa peleburan dan refining bijih-bijih Zn. Pada konsentrat bijih Zn didapatkan 0,2% sampai 0,3% logam Cd. Disamping itu, logam Cd juga diproduksi dari peleburan bijih-bijih logam Pb dan Cu. Namun Zn merupakan sumber utama dari logam Cd sangat dipengaruhi oleh Zn (Palar, 1994).
Seperti halnya unsur-unsur kimia lainnya terutama golongan logam, Cd mempunyai sifat fisikia dan kimia tersendiri. Berdasarkan pada sifat fisikanya, Cd merupakan logam yang lunak dan berwarna putih seperti putih perak. Logam ini akan kehilangan kilapnya bila berada dalam udara yang basah atau lembab serta akan cepat mengalami kerusakan bila terkena uap ammonia (NH3) dan sulfur hidroksida (SO2). Sedangkan berdasarkan pada sifat-sifat kimianya, logam Cd di dalam persenyawaan yang pada umumnya terbentuk mempunyai bilangan valensi 2+ dan sangat sedikit yang mempunyai bilangan valensi 1+. Bila dimasukkan ke dalam larutan yang mengandung ion OH-, ion-ion Cd2+ dalam larutan berion OH, biasanya dalam bentuk senyawa terhidratasi yang berwarna putih (Palar, 1994).
Penggunaan Cd dan persenyawaannya ditemukan dalam industri pencelupan, fotografi, dan lain-lain. Pemanfaatan Cd dan persenyawaannya tersebut dapat dilihat sebagai berikut (Widowati et al., 2008):
18 b. Senyawa Cd-sulfat (CdSO4) digunakan dalam industri baterai yang befungsi untuk pembuatan sel Weston karena mempunyai potensial stabil yaitu sebesar 1,0186 volt.
c. Senyawa kadmium bromida (CdBr2) dan kadmium ionida (CdI2) secara terbatas digunakan dalam dunia fotografi.
d. Senyawa dietil kadmium (C2H5)2Cd digunakan dalam proses pembuatan tetraetil-Pb.
e. Senyawa Cd-stearat banyak digunakan dalam perindustrian manufaktur polyvinyl klorida (PVC) sebagai bahan yang berfungsi untuk stabilizer.
Kadmium cenderung melekat pada abu terbang (fly ash), debu, partikel-partikel tanah dan sedimen terutama tertarik terhadap abu terbang dan tanah liat. Dengan cara ini kadmium yang berasal dari sumber-sumber pembakaran dapat didistribusikan. Kadmium yang jatuh akan bergerak ke lingkungan melalui saluran air atau badan air disekitarnya. Setelah masuk ke badan air maka akan tertarik ke dalam sedimen atau bahan organik kemudian dapat masuk ke dalam rantai makanan akuatik (Kusnoputranto, 1996).
3. Besi (Fe)
Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari dari yang bermanfaat sampai dengan yang merusakkan. Besi yang murni adalah logam berwarna putih-perak yang kukuh dan liat. Dalam tabel periodik, besi mempunyai simbol Fe dengan nomor atom 26 dan mempunyai titik lebur sebesar 1535 0C. Besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi. Namun jarang ditemukan besi komersil
19 yang murni, biasanya besi mengandung sejumlah kecil karbida, silsida, fosfida, dan sulfida dari besi serta sedikit grafit. Fe memiliki berat atom 55.845 g/mol, titik leleh 1.538oC dan titik didih 2.861 oC. Fe diperoleh tidak dalam bentuk murni sehingga harus melalui reaksi reduksi. Besi dalam air tanah bisa berbentuk Fe2+dan Fe3+ terlarut, Fe3+ terlarut dapat bergabung dengan zat organik dan membentuk senyawa kompleks yang sulit dihilangkan.
Pada pH sekitar 7,5-7,7 ion ferri mengalami oksidasi dan berikatan dengan hidroksida membentuk Fe(OH)3 yang bersifat tidak larut dan mengendap didasar perairan. Oleh karena itu, Fe hanya ditemukan pada perairan yang berkondisi anaerob dan suasana asam. Sehingga dapat dikatakan apabila pH nya menurun maka kelarutan besi akan meningkat (Effendi, 2003).
Fe merupakan mineral yang sering ditemukan dalam air dengan jumlah yang besar. Apabila Fe tersebut berada dalam jumlah yang banyak akan muncul berbagai gangguan lingkungan.
Dalam kondisi tidak ada oksigen air tanah yang mengandung Fe2+ jernih, begitu mengalami oksidasi oleh oksigen yang berasal dari atmosfer ion ferro akan berubah menjadi ion ferri dengan reaksi:
Fe juga memiliki fungsi essensial dalam tubuh, yaitu:
a. Sebagai alat angkut oksigen dari paru-paru ke seluruh trubuh b. Sebagai alat angkut elektron dalam sel
c. Sebagai bagian terpadu dari berbagai reaksi enzim 4 Fe 2+ + O2 + 10 H2O 4 Fe (OH)3 + 8H+
20 Sumber Fe dalam makanan berupa bentuk Fe hem yang terdapat dalam hemoglobin (Hb) dan mioglobin pangan hewani, sedangkan Fe non-hem terdapat dalam makanan nabati. Sumber Fe antara lain adalah daging, ikan ayam, buncis, sayuran daun, minuman anggur, tahu, strawberry, hati, kacang polong, tomat, biji-bijian, sereal modifikasi, oister, udang, kerang, sardin, kuning telur, dan kacang merah.
Fe dalam makanan biasanya berupa Fe (II) fumarat, namun sebagian besar Fe suplemen berbentuk asam amino-Fe. Penggunaan panci yang terbuat dari bahan besi mampu meningkatkan Fe dalam makanan dan akan meningkat lebih besar bila makanan mengandung asam (tomat). Penetapan kebutuhan Fe berdasarkan umur dan jenis kelamin.
Angka kecukupan Fe yang dianjurkan bagi orang Indonesia berdasarkan Widya Karya Pangan dan gizi tahun 1998 untuk bayi sebesar 3-5 mg/hari, balita sebesar 8-9 mg/hari, anak sekolah sebesar 10 mg/hari, remaja laki-laki sebesar 14-17 mg/hari, dewasa laki-laki sebesar 13 mg/hari, dewasa perempuan 14-26 mg/hari, ibu hamil ditambah 20 mg/hari dan ibu menyusui ditambah 2 mg/hari.
Kelebihan Fe jarang terjadi akibat konsumsi yang berasal dari makanan, tetapi oleh konsumsi suplemen Fe. Fe dalam dosis besar pada manusia bersifat toksik karena besi ferro dapat bereaksi dengan peroksida dan menghasilkan radikal bebas. Fe yang berlebih mengakibatkan meningkatnya feritrin dan hemosiderin dalam sel parenkim hati.
Penanganan medis bagi orang yang menderita keracunan Fe bisa menggunakan chelating agen, yaitu deferioksamin yang mampu mengurangi kadar Fe dalam jaringn tubuhnya. Untuk mengurangi toksisitas Fe pada penderita