TINJAUAN PUSTAKA
2.3. Logam Berat
2.3.2. Pencemaran Logam Berat
Pencemaran lingkungan adalah perubahan lingkungan yang tidak menguntungkan, sebagian karena tindakan manusia yang disebabkan oleh
perubahan pola penggunaan energi dan materi, tingkatan radiasi, bahan-bahan fisika dan kimia dan jumlah organisme (Sastrawijaya, 1991).
Laju tingkat mobilisasi, perpindahan dan akumulasi logam berat di lingkungan yang terjadi akhir-akhir ini terus mengalami peningkatan yang tidak terkendali dan semua ini adalah akibat kegiatan yang dilakukan oleh manusia. Suatu proses produksi dalam industri yang memerlukan suhu yang tinggi, seperti pertambangan batubara, pemurnian minyak, pembangkit listrik dengan energi minyak dan pengecoran logam banyak mengeluarkan limbah, terutama logam logam yang relatif lebih mudah menguap dan larut dalam air (bentuk ion), seperti As, Cd, Pb dan Hg (Darmono, 1995).
Pencemaran logam berat berkaitan dengan kesehatan manusia yang biasanya terjadi di dalam sel tubuh. Pengaruh tersebut diantaranya adalah mengganggu reaksi kimia, menghambat absorpsi dari nutrien-nutrien yang esensial serta dapat merubah bentuk senyawa kimia yang penting menjadi tidak berguna (Kusnoputranto, 1995).
Menurut Kusnoputranto (1995), keracunan logam berat pada manusia terdiri dari : 1. Keracunan akut, misalnya akibat paparan logam di tempat kerja yang
dapat menimbulkan kerusakan paru paru, reaksi kulit dan gejala gejala
gastriinterestinal akibat kontak singkat dengan konsentrasi tinggi.
2. Keracunan kronik, kadmium (Cd) dapat menyebabkan penyakit ginjal. Timbal, metal merkuri dan senyawa timah organik dapat menyebabkan kerusakan degenerasi dan kerusakan otak. Arsen dapat menyebabkan kerusakan sistem syaraf, menyebabkan rasa kebal, sakit dan dapat kehilangan kontrol otot-otot ekstremitas lengan dengan tungkai. Kromium, selenium, kadmium, nikel dan arsen dapat menyebabkan kerusakan hati, ginjal, kanker kulit dan efek kronik lainnya.
Beberapa unsur logam yang termasuk elemen mikro merupakan logam berat yang tidak mempunyai fungsi biologi sama sekali. Logam tersebut bahkan sangat berbahaya dan dapat menyebabkan keracunan (toksisitas) pada mahluk hidup, yaitu timbal (Pb), kadmium (Cd), merkuri (Hg), arsen (As) dan alumunium (Al). Berikut ini penjelasan mengenai toksisitas yang disebabkan oleh beberapa logam berat pada mahluk hidup.
2.3.2.1. Merkuri (Hg)
Merkuri (Hg) berbentuk cair keperakan pada suhu kamar, dan mempunyai rapatan 13,534 g/mL pada 25oC. Merkuri tidak dipengaruhi asam klorida atau asam sulfat encer, tetapi mudah bereaksi dengan asam nitrat. Reaksi merkuri dengan asam nitrat pekat panas yang berlebihan akan terbentuk ion merkurium (II):
Hg + 8 HNO3 3Hg2+ + 2NO + 6NO3 + 4H2O (Vogel, 1979)
Merkuri pada pH antara 6-7 mengendap sebagai HgO yag memiliki kelarutan 0,052 liter dalam pelarut H2O 20oC. Merkuri dan turunannya telah lama diketahui sangat beracun. Kehadirannya diperairan dapat menimbulkan kerugian pada manusia karena sifatnya yang mudah larut dan terikat dalam jaringan tubuh organisme air. Selain itu, pencemaran perairan oleh merkuri mempunyai pengaruh terhadap ekosistem setempat yang disebabkan oleh sifatnya yang stabil dalam sedimen, kelarutannya yang rendah dalam air dan kemudahannya di serap dan terkumpul dalam jaringan tubuh organisme air, baik melalui proses (Chlorella sp), mussel (genus Vivipare) dan ikan herbivore Gyrinocheilus aymonieri (fam.
Gyrinochelidae) karena penyerapan merkuri oleh organisme air lebih cepat dibandingkan proses ekskresi (Budiono, 2003).
Merkuri (Hg) adalah salah satu jenis logam berat yang sangat berbahaya. Bahaya Hg, khususnya Hg metil (MeHg), telah dikenal luas dari tragedi yang terjadi di teluk Minamata, Jepang. Tragedi tersebut terjadi karena produk sampingan yang mengandung MeHg dibuang ke dalam teluk tersebut oleh pabrik kimia penghasil klorida vinil dan formaldehida milik perusahaan Chisso. Melalui proses akumulasi secara biologi (bioakumulasi), proses perpindahan secara biologi (biotransfer), dan pembesaran secara biologi (biomagnifikasi) yang terjadi secara alamiah, organisme laut mengakumulasi MeHg dalam konsentrasi tinggi dan selanjutnya terjadi keracunan pada manusia yang mengkonsumsinya (Yasuda
et al. 2000).
Keberadaan merkuri di lingkungan perairan umumnya berasal dari limbah industri pertambangan emas, pengeboran minyak dan lain-lain. Adanya merkuri di lingkungan akan membahayakan kesehatan manusia. Daya racun yang dimiliki akan bekerja sebagai penghalang kerja enzim, sehingga proses metabolisme tubuh
terputus. Lebih jauh lagi, merkuri ini akan bertindak sebagai penyebab alergi, mutagen, teratogen atau karsinogen bagi manusia. Merkuri dapat masuk dalam tubuh melalui kulit, pernapasan dan pencernaan (Widiyatna, 2005).
2.3.2.2. Kadmium (Cd)
Kadmium adalah suatu logam putih, mudah di bentuk, lunak dengan warna kebiruan. Titik didih 767 ºC membuatnya mudah terbakar, membentuk asap cadmium oksida. Kadmium dan bentuk garamnya banyak digunakan pada beberapa jenis pabrik untuk proses produksinya. Industri pelapisan logam adalah pabrik yang paling banyak menggunakan kadmium murni sebagai pelapis, begitu juga pabrik yang membuat Ni-Cd baterai. Bentuk garam Cd banyak digunakan dalam proses fotografi, gelas, dan campuran perak, produksi foto - elektrik, foto -
konduktor, dan fosforus. Kadmium asetat banyak digunakan pada proses industri porselen dan keramik. Keberadaan kadmium di alam berhubungan erat dengan hadirnya logam Pb dan Zn. Dalam industri pertambangan Pb dan Zn, proses pemurniannya akan selalu memperoleh hasil samping kadmium yang terbuang dalam lingkungan. Kadmium masuk ke dalam tubuh manusia terjadi melalui makanan dan minuman yang terkontaminasi. Kadmium dan senyawanya sangat beracun bahkan pada konsentrasi rendah dapat terjadi bioakumulasi pada organisme dan ekosistem (Bhatnagar, 2009).
2.3.2.3. Timbal (Pb)
Timbal (Pb) yang juga sering di sebut timah hitam (lead) merupakan salah satu logam berat yang berbahaya bagi kesehatan manusia dan organisme lainnya. Kegiatan industri yang perpotensi sebagai sumber pencemaran Pb misalnya industri baterai, bahan bakar, kabel, pipa serta industri kimia. Selain itu juga sumber Pb dapat berasal dari sisa pembakaran pada kendaraan bermotor dan proses penambangan. Semua sisa buangan yang mengandung Pb dapat masuk ke dalam lingkungan perairan dan menimbulkan pencemaran (Herman, 2006).
Pb di dalam tubuh manusia dapat masuk secara langsung melalui air minum, makanan atau udara. Pb dapat menyebabkan gangguan pada organ seperti gangguan neurologi (syaraf), ginjal, sistem reproduksi, sistem hemopoitik serta
sistem syaraf pusat. Selain itu pula Pb di dalam badan perairan dapat meracuni dan mematikan organisme yang ada di dalam perairan tersebut, sehingga dapat mengganggu keseimbangan ekosistem (Santi, 2001).
2.4. Adsorpsi
Adsorpsi adalah suatu proses di mana suatu komponen bergerak dari suatu fasa menuju permukaan yang lain sehingga terjadi perubahan konsentrasi pada permukaan. Zat yang di serap di sebut adsorbat sedangkan zat yang menyerap di sebut adsorben. Pada umumnya adsorpsi dapat dibedakan menjadi dua yaitu adsorpsi kimia (kemisorpsi) dan adsorpsi fisika (fisisorpsi). Adsorpsi fisika disebabkan oleh interaksi antara adsorben dan adsorbat karena adanya gaya tarik
van der waals, adsorpsi ini biasanya bersifat reversibel karena terjadi melalui interaksi yang lemah antara adsorben dan adsorbat, tidak melalui ikatan kovalen (Mc. Cabe et al. 1999).
Panas adsorpsi fisika tidak lebih dari 15-20 kkal/mol atau 63-84 kJ/mol. Adsorpsi kimia adalah adsorpsi yang melibatkan interaksi yang lebih kuat antara adsorben dan adsorbat sehingga adsorbat tidak bebas bergerak dari satu bagian ke bagian yang lain. Proses ini bersifat irreversibel sehingga adsorben harus dipanaskan pada temperatur tinggi untuk memisahkan adsorbat. Panas adsorpsi kimia biasanya lebih besar dari 20-30 kkal/mol atau 84-126 kJ/mol (Parker, 1993). Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi (Weber et al. 1980) antara lain:
a. Waktu kontak dan pengocokan
Waktu kontak yang cukup diperlukan untuk mencapai kesetimbangan adsorpsi. Jika fase cair yang berisi adsorben dalam keadaan diam, maka difusi adsorbat melalui permukaan adsorben akan lambat, diperlukan pengocokan untuk mempercepat adsorpsi.
b. Luas permukaan adsorben
Luas permukaan adsorben sangat berpengaruh terutama untuk tersedianya tempat adsorpsi. Luas permukaan adsorben semakin besar maka semakin besar pula adsorpsi yang dilakukan.
Kemurnian adsorben dapat ditingkatkan melalui aktivasi. Adsorben buatan biasanya lebih sering digunakan daripada adsorben alam, karena kemurnian adsorben buatan lebih tinggi.
d. Ukuran molekul adsorbat
Ukuran molekul adsorbat menentukan batas kemampuannya melewati ukuran pori adsorben. Kecepatan adsorpsi menurun seiring dengan kenaikan ukuran partikel.
e. Temperatur
Reaksi pada adsorpsi biasanya yang terjadi secara eksotermis. Kecepatan adsorpsi akan naik pada temperatur yang lebih rendah dan akan turun pada temperatur lebih tinggi.
f. pH larutan
Pengaruh pH pada proses adsorpsi merupakan fenomena kompleks, antara lain menyebabkan perubahan sifat permukaan adsorben, sifat molekul adsorbat dan perubahan komposisi larutan.
g. Konsentrasi adsorbat
Adsorpsi akan meningkat dengan kenaikan konsentrasi adsorbat. Adsorpsi akan tetap jika terjadi kesetimbangan antara konsentrasi adsorbat yang di serap dengan dengan konsentrasi adsorben yang tersisa dalam larutan.