BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Undur-undur Darat
Undur-undur adalah kelompok binatang holometabola, yaitu serangga yang mengalami metamorfosis sempurna. Tahapan dari daur serangga yang mengalami metamorfosis sempurna adalah telur, larva, pupa, lalu menjadi imago. Larva adalah hewan muda yang bentuk dan sifatnya berbeda dengan hewan dewasa. Pupa adalah kepompong dimana pada saat itu serangga tidak melakukan kegiatan. Akan tetapi, pada saat itu terjadi penyempurnaan dan pembentukan organ. Sedangkan imago adalah fase dewasa atau fase perkembangbiakan (Nugroho, 2008).
Gambar 2.1. Undur undur darat (Myrmeleon sp.)
Undur-undur darat diklasifikasikan sebagai berikut: Kerajaan : Animalis
Devisi : Magnoliophyza Kelas : Insecta
Ordo : NeuropteraFamili : Myrmeleontidae Genus : MyrmeleonSpesies : Myrmeleon Sp.
Undur-undur termasuk binatang pemangsa, membuat sarangnya di tanah yang kering dan cukup mendapat cahaya. Sarang yang berbentuk tirus atau kerucut itu juga berfungsi sebagai perangkap. Sarang undur-undur sering dijumpai diketeduhan atap rumah, atau dibawah lantai rumah yang tinggi. Larva dari undur-undur mirip sebuah kantung yang berbuku-buku dan memiliki rahang melengkung yang sangat besar. Ia membuat lubang dalam tanah pasir yang gembur dengan gerakan spiral ekornya. Tanah yang terlepas dibuang keluar lubang dengan kepalanya. Pada dasar lubang tersembunyi, rahangnya siap menangkap serangga kecil yang terperangkap dan menjadi mangsanya.
Gambar 2.2. Sarang undur-undur darat. (Widjajanto, dkk.2007)
Gambar 2.3. Metamorfosa undur-undur
Gambar 2.4. pupa undur-undur
Larva adalah hewan muda yang bentuk dan sifatnya berbeda dengan dewasa. Pupa adalah kepompong dimana pada saat itu pula terjadi penyempurnaan dan pembentukan organ. Imago adalah fase dewasa atau fase perkembangan . Jadi undur-undur merupakan larva dari suatu fase dalam metamorphosis sempurna serangga.
Undur-undur berkhasiat mengobati penyakit diabetes, terbukti secara medis, bahkan para dokter menganjurkan pasiennya untuk memakan binatang undur-undur yang masih hidup tanpa harus dibersihkan air terlebih dahulu. Kalau terkena air khasiatnya akan hilang. Yang dapat dipercaya menyembuhkan diabetes dari binatang undur-undur ini salah satunya adalah bulunya. Undur-undur juga tidak boleh dimakan dalam keadaan mati. Jika merasa jijik, pasien bisa memasukkan ke kapsul kosong lalu dimakan dengan dorongan air. Kekuatan hidup undur-undur jika di tempat terbuka (bukan di tanah gembur) bisa bertahan selama dua hari, jika disediakan tanah gembur, akan bertahan hidup cukup lama.
2.2. Mineral
Dari dalam tanah tumbuhan hijau menghisap zat-zat tertentu melalui akarnya. Zat-zat ini masuk kedalam tumbuhan dalam bentuk terlarut didalam air. Zat-Zat-zat ini biasanya berupa garam-garaman dan dinamakan mineral. Mineral ini berlainan halnya dengan bahan organik seperti karbohidrat, protein, dan lemak tidak dapat dibuat oleh tumbuh-tumbuhan. Karena itu mineral tergolong bahan tak-organik, yaitu tidak berasal dari mahluk hidup.
Kalau kita makan tumbuh-tumbuhan, sudah tentu garam-garam inipun akan memasuki tubuh kita. Didalam tubuh kita mineral seperti kalsium fosfat terdapat didalam bagian tubuh seperti tulang dan gigi. Demikian pula mineral seperti besi menjadi bagian hemoglobin, atau juga disebut butir darah merah. Hemoglobin adalah suatu protein yang kerjanya mengangkut oksigen di dalam darah ke seluruh bagian tubuh kita.
Di dalam daun-daunan hijau juga ada protein yang bentuknya hampir sama dengan hemoglobin, yaitu klorofil. Klorofil atau hijau daun tidak mengandung logam besi, tetapi logam Magnesium. Selain itu mineral seperti natrium dalam bentuk garam natrium klorida, kalsium dalam bentuk kalsium hidrofosfat, serta magnesium, dapat terlarut didalam cairan sel tubuh kita. Perananya mengatur berbagai proses kehidupan. Kalsium misalnya diperlukan sedikit agar darah dapat mengggumpal. Demikian pula kalsium berperan dalam peristiwa menegang dan melemasnya otot seperti otot jantung. Sedangkan magnesium diperlukan sebagai bahan pembentuk enzim. Natrium dan kalium diperlukan untuk mengatur tekanan cairan tubuh di dalam sel-sel tubuh.
Mineral sangat penting bagi metabolisme tubuh. Mineral dapat diibaratkan sebagai “busi” dari kehidupan karena mineral diperlukan untuk mengaktifkan ribuan reaksi enzimatis dalam tubuh. Masing-masing mineral tidak bekerja sendiri, tetapi bekerja secara seimbang satu sama lainnya. Oleh karena itu, bila kita kelebihan satu mineral akan berakibat defisiensi (kekurangan) mineral lainnya. Misalnya, kelebihan kalsium akan berakibat hilangnya magnesium dan seng. Kelebihan natrium dan kalium akan berakibat defisiensi kalsium dan magnesium. Kelebihan kalsium dan magnesium akan menyebabkan defisiensi natrium dan kalium. Kelebihan natrium akan menyebabkan kehilangan kalium. Kelebihan kalium akan berakibat hilangnya natrium. Kelebihan tembaga akan mengakibatkan kehilangan seng. Kelebihan seng akan berakibat hilangnya tembaga dan besi. Kelebihan fosfat akan mengakibatkan hilangnya kalsium. Semuanya itu disebut reaksi berantai defisiensi.(Sembiring. 2000)
2.3. Logam Berat
Logam berat mengacu pada setiap logam yang berat atomnya lebih besar dari berkisar 50. Ketika terserap kedalam tubuh, secara langsung logam berat beracun (Eugene. 1990).Unsur logam berat adalah unsur yang mempunyai densitas lebih dari 5 gr/cm3 (Fardiaz. 1992).
Hg mempunyai densitas 13,55gr/cm3. Diantara semua unsur logam berat, Hg menduduki urutan pertama dalam hal sifat racunnya, dibandingkan dengan logam berat lainnya, kemudian diikuti oleh logam berat antara lain Cd, Ag, Ni, Pb,As, Cr, Sn, Zn (Fardiaz, 1992).
Logam berat termasuk golongan logam dengan kriteria yang sama dengan logam lain, yaitu:
d. Dapat membentuk alloy dengan logam lain e. Untuk logam yang padat dapat ditempa
Perbedaannya terletak pada pengaruh yang dihasilkan bila logam berat ini berikatan dan atau masuk ke dalam tubuh organisme hidup. Logam berat esensial seperti Zn, Fe, dan Cu, bila masuk ke dalam tubuh dalam jumlah berlebih akan menimbulkan pengaruh-pengaruh buruk terhadap fungsi fisiologis tubuh. Dan jika yang masuk adalah logam berat beracun, seperti Pb, Cd, Cr, dan Hg, maka dipastikan organisme tersebut akan keracunan. Dalam sistem biologi logam berat bersift toksik, sebab dapat bereaksi dengan protein, enzim dan asam amino. Logam berat dalam senyawa organic dapat terikat sebagai bio anorganik, yaitu senyawa logam yang terikat dalam sistem biologi (Heryando Palar, 1994).
2.3.1. Logam Cd
Unsur Cd tanah terkandung dalam bebatuan beku, sedimen, dll. Kadar Cd dalam tanah dipengaruhi oleh reaksi tanah dan fraksi-fraksi tanah yang bersifat dapat mengikat ion Cd. Senyawa-senyawa tertentu seperti bahan ligand dapat mempengaruhi aktivitas ion Cd, yaitu membentuk kompleks Cd-ligan yang stabil (Lahuddin,2007)
Kadmium (Cd) merupakan salah satu jenis logam berat yang berbahaya karena
unsur ini berisiko tinggi terhadap pembuluh darah. Logam ini memiliki tendensi untuk
bioakumulasi. Keracunan yang disebabkan oleh kadmium dapat bersifat akut dan
keracunan kronis. Logam Cd merupakan logam asing dalam tubuh dan tidak dibutuhkan
dalam proses metabolisme. Logam ini teradsorbsi oleh tubuh manusia yang akan
menggumpal di dalam ginjal, hati dan sebagian dibuang keluar melalui saluran
pencernaan. Keracunan Cd dapat mempengaruhi otot polos pembuluh darah. Akibatnya
tekanan darah menjadi tinggi yang kemudian bisa menyebabkan terjadinya gagal jantung
dan kerusakan ginjal.
2.3.2. Logam Fe
Besi yang murni adalah logam berwarna putih-perak, yang kukuh dan liat. Besi membentuk dua deret garam yang penting. Garam-garam besi(II) atau fero diturunkan dari besi (II) oksida, FeO. Garam-garam ini mengandung kation Fe2+ dan berwarna sedikit hijau. Garam-garam besi(III) atau feri diturunkan dari oksida besi(III), Fe2O3. Mereka lebih stabil daripada garam besi (II). Zat-zat pereduksi mengubah ion besi(III) menjadi besi(II). (Svehla, 1990).
Besi merupakan mikroelemen esensial dalam system mahluk hidup. Logam ini banyak digunakan dalam pabrik dan merupakan logam multiguna. Besi banyak ditemukan dalam bahan makanan yang jumlahnya bervariasi dari yang rendah (dalam sayuran) dan yang tinggi (dalam daging). Kandungan ya g rendah dari Fe dalam makanan akan menyebabkan naiknya efisiensi absorpsi Fe, disamping itu absorpsi logam lain juga meningkat baik esenssial (Co, Mn,Zn) maupun toksik (Cd, Pb). Tetapi sebaliknya makanan yang banyak mengandung Fe dapat menurunkan absorpsi Zn pada manusia dan Cu pada ruminansia. (Darmono,1995).
Salah satu alasan mengapa Fe toksik pada sel adalah karena Fe mengkatalis pembentukan hidroksi radikal. Radikal oksigen terkenal toksik pada sel – sel hidup karena mampu menginduksi peroksida membrane lisosom yang menyebabkan kerusakan endotel dan paru – paru serta agregasi platelet darah. (Merian,1994)
2.3.3. Logam Pb
tinggi(11,48 gr/ml pada suhu kamar). Ia mudah terlarut dalam asam nitrat yang sedang pekatnya (8 M). (Svehla, 1990).
1. Sumber dari Alam
Kadar Pb yang secara alami dapat ditemukan dalam bebatuan sekitar 13 mg/kg. Khusus Pb yang tercampur dengan batu fosfat dan terdapat didalam batu pasir (sand stone) kadarnya lebih besar yaitu 100 mg/kg. Pb yang terdapat di tanah berkadar sekitar 5 -25 mg/kg dan di air bawah tanah (ground water) berkisar antara 1- 60μg/liter.
Secara alami Pb juga ditemukan di air permukaan. Kadar Pb pada air telaga dan air sungai adalah sebesar 1 -10 μg/liter. Dalam air laut kadar Pb lebih rendah dari dalam air tawar. Laut Bermuda yang dikatakan terbebas dari pencemaran mengandung Pb sekitar 0,07 μg/liter. Kandungan Pb dalam air danau dan sungai di USA berkisar antara 1-10 μg/liter.
2. Sumber dari Industri
toksisitasnya relatif lebih rendah jika dibandingkan dengan logam pigmen yang lain. Sebagai pewarna merah pada cat biasanya dipakai red lead, sedangkan untuk warna kuning dipakai lead chromate.
3. Sumber dari Transportasi
Hasil pembakaran dari bahan tambahan (aditive) Pb pada bahan bakar kendaraan bermotor menghasilkan emisi Pb in organik. Logam berat Pb yang bercampur dengan bahan bakar tersebut akan bercampur dengan oli dan melalui proses di dalam mesin maka logam berat Pb akan keluar dari knalpot bersama dengan gas buang lainnya.
Daya racun didalam tubuh diantaranya disebabkan oleh penghambatan enzim-enzim oleh ion Pb2+. Enzim yang diduga dihambat adalah yang dibutuhkan untuk pembentukan hemoglobin . penghambatan tersebut diakibatkan karena terbentuknya ikatan yang kuat (ikatan kovalen) antara Pb2+ dengan grup sulfur yang terdapat dalam asam-asam amino (misalnya cistein) dari enzim tersebut .(Fardiaz. 1992).
2.3.4. Logam Cr
Logam berat krom (Cr) merupakan logam berwarna abu-abu, tahan terhadap oksidasi meskipun pada suhu tinggi, mengkilat, keras, bersifat paramagnetik, dan mempunyai bentuk senyawa-senyawa berwarna.
Cr (III) merupakan mikronutrien bagi makhluk hidup, tetapi bersifat toksik dalam dosis tinggi. Cr (III) dibutuhkan untuk metabolisme hormone insulin dan pengaturan kadar glukosa darah. Defisiensi Cr (III) bisa menyebabkan hiperglisemia, glukosoria, meningkatnya cadangan lemak tubuh , dan menurunkan jumlah sperma
(widowati, W.2008)
Dalam bentuk makanan, kromium diserap 10-25 %. Kromium digunakan dalam pembuata meningkatkan ketahanan logam da produk atau bahan kimia yang mengandung kromium dan bahan bakar menyebabkan terjadinya pembakaran ke udara, tanah, dan air. Partikel menetap di udara dalam waktu kurang dari 10 hari, akan menempel pada partikel tanah, dan dalam air dengan sedikit larut. Efek racun akan timbul, jika menghirup udara tempat kerja yang terkontaminasi, misalnya dalam pengelasan stainless steel, kromat atau produksi pigmen krom, pelapisan krom, dan penyamakan kulit. Selain itu, jika menghirup serbuk gergaji dari kayu yang mengandung kromium akan menimbulkan efek keracunan. Efek toksik kromium dapat merusak dan mengiritasi hidung, paru-par tinggi dari kromium menyebabkan kerusakan pada hidung dan paru-paru. Mengonsumsi makanan berbahan kromium dalam jumlah yang sangat besar, menyebabkan gangguan perut kematia
2.4. Destruksi Kimia
1. Metode destruksi basah 2. Metode destruksi kering
Destruksi basah pada prinsipnya adalah penggunaan asam nitrat untuk mendestruksi zat organik pada suhu rendah dengan maksud menghindari kehilangan mineral akibat penguapan. Pada tahapan selanjutnya, proses ini seringkali berlangsung sangat cepat akibat pengaruh asam perklorat atau hidrat peroksida. Destruksi basah pada umumnya digunakan untuk menganalisa arsen, timah hitam, timah putih, seng, dan tembaga.
Ada tiga macam cara kerja destruksi basah dapat dilakukan, yaitu : 1. Destruksi basah menggunakan HNO3 dan H2SO4
2. Destruksi basah menggunkana HNO3, H2SO4, dan HClO4
3. Destruksi basah menggunakan HNO3, H2SO4, dan H2O2 . (Apriyanto,1989).
Destruksi kering merupakan penguraian ( perombakan ) senyawa organik dalam sampel menjadi anorganik dengan jalan pengabuan sampel dan memerlukan suhu pemanasan tertentu. (Raimon, 1992).
Metode yang digunakaan untuk penentuan logam-logam tersebut yaitu metode Spektrofotometer Serapan Atom (Raimon, 1993).
Bahan yang mempunyai kadar air tinggi sebelum pengabuan harus dikeringkan terlebih dahulu. Bahan yang mempunyai kandungan zat yang mudah menguap dan berlemak banyak pengabuan dilakukan dengan suhu mula-mula rendah sampai asap hilang, baru kemudian dinaikkan suhunya sesuai dengan yang dikehendaki. Untuk bahan yang membentuk buih waktu dipanaskan harus dikeringkan dulu dalam oven dan ditambahkan zat anti buih misalnya olive atau parain. Bahan yang akan diabukan ditempatkan dalam wadah khusus yang disebut krusibel dengan berbagai kapasitas dan pemilihan wadah ini disesuaikan dengan bahan yang akan diabukan. Temperatur pengabuan harus diperhatikan sungguh-sungguh karena banyak element abu yang dapat menguap pada suhu yang tinggi.
Metode ini digunakan secara luas untuk penentuan kadar unsur logam dalam jumlah kecil atau trace level ( Kealey, D. 2002).
2.5. Inductively Coupled Plasma – Optical Emission Spectrometry 2.5.1. Definisi Umum
Inductively Coupled Plasma – Optical Emission Spectrometry ( ICP/OES ) adalah instrumen yang sangat baik untuk penentuan logam dalam berbagai matriks sampel yang berbeda. Dengan teknik ini, sampel cair di injeksikan ke dalam Radio Frequency (RF)-induksi plasma argon menggunakan satu jenis nebulizer. Sampel dalam bentuk kabut mencapai plasma dengan cepat dan mengering, menguap, dan menghasilkan energy selama proses eksitasi pada suhu tinggi . Emisi atom yang berasal dari plasma dianggap baik pada konfigurasi radial atau aksial , yang dikumpulkan dengan lensa atau cermin , dan dilewatkan masuk ke celah pada panjang gelombang yang selektif. Pengukuran unsur tunggal dapat dilakukan dengan efektif menggunakan kombinasi sederhana tabung monokromator /photomultiplier (PMT), dan penentuan multiunsur secara simultan dilakukan hingga 70 unsur dengan kombinasi polychromator dan array detektor. Kinerja analisa sistem tersebut kompetitif dengan teknik analisis anorganik lainnya, terutama berkaitan dengan throughput dan sensitivitas sampel.
Atom dan ion pada keadaan tereksitasi dengan lambat menuju keadaan dasar melalui emisi foton. Foton memiliki energi yang karakteristik yang ditentukan oleh struktur tingkat energi terkuantisasi untuk atom atau ion. Dengan demikian panjang gelombang dari foton dapat digunakan untuk mengidentifikasi unsur-unsur dari keadaan awal. Jumlah foton berbanding lurus dengan konsentrasi unsur yang ada pada sampel (Hou, X. and Jones, B. T. 2000).
Instrumentasi yang terkait dengan sistem ICP/OES relatif sederhana. Sebagian dari foton yang diemisikan oleh ICP dikumpulkan dengan sebuah lensa atau cermin cekung. Optik pemokus ini memberi gambaran ICP pada jalur masuk perangkat penyaring panjang gelombang seperti monokromator. Panjang gelombang partikel melewati sebuah monokromator yang akan diubah menjadi sinyal listrik oleh photodetektor. Sinyal diperkuat dan diproses oleh elektronik detektor, kemudian ditampilkan dan disimpan oleh komputer (Hou, X. and Jones, B. T. 2000).
2.5.2. Karakteristik ICP-OES
2.5.3. Instrumentasi ICP-OES
Representasi dan tampilan dari ICP-OES dapat dilihat dari gambar berikut:
Gambar 2.6. Komponen utama dan susunan dari peralatan Inductively Coupled Plasma - Optical Emission Spectrometry.
1. Pemasukan Sampel a. Nebulizer
b. Pompa
Pompa adalah perangkat yang digunakan untuk mengalirkan sampel larutan kedalam nebulizer. Dengan adanya pompa maka laju aliran konstan dan tidak tergantung pada parameter larutan seperti viskositas dan tegangan permukaan larutan. Selain itu laju aliran dapat dikontrol dan memungkinkan washout lebih cepat dari nebulizer dan ruang semprot.
c. Spray Chamber (Tempat Penyemprot)
Setelah sampel aerosol terdapat pada nebulizer, harus segera dialirkan pada torch sehingga dapat diinjeksikan ke dalam plasma. Karena hanya tetesan kecil aerosol cocok untuk diinjeksikan ke dalam plasma, spray chamber ditempatkan antara nebulizer dan torch. Fungsi utama dari spray chamber adalah untuk menghilangkan tetesan besar dari aerosol. Tujuan kedua dari spray chamber adalah untuk melancarkan keluaran pulsa yang terjadi selama nebulisasi, karena spray chamber ikut memompa larutan.
d. Drains
2. Penghasil Emisi a.Torches (Tungku)
Dari spray chamber aerosol diinjeksikan melalui torch kedalam plasma yang akan terdesolvasi, menguap, teratomisasi, tereksitasi dan terionisasi oleh plasma. Torch terdiri dari tiga tabung konsentrik, untuk aliran argon dan injeksi aerosol. Tiga tabung itu terdiri dari plasma flow, auxiliary flow dan nebulizer flow.
b. Radio Frequency Generator.
Radio frequency (RF) generator adalah peralatan yang menyediakan daya untuk pembangkit dan pemeliharaan debit plasma. Daya ini biasanya berkisar antara 700 sampai 1.500 watt, yang ditransfer ke gas plasma melalui kumparan yang terdapat pada sekitar bagian atas torch. Kumparan, yang bertindak sebagai antena untuk mentransfer daya RF ke plasma, biasanya terbuat dari pipa tembaga dan didinginkan oleh air atau gas selama operasi.
3. Pengumpulan dan Pendeteksian Emisi. a. Optik
Radiasi biasanya dikumpulkan oleh fokus optik seperti lensa cembung atau cermin cekung. Optik ini bersifat mengumpulkan sinar, sehingga sinar difokuskan menuju celah pada monokromator atau polikromator.
b. Monokromator
c. Detektor
Detektor digunakan untuk mengukur intensitas garis emisi setelah garis emisi dipisahkan oleh monokromator/polikromator. Jenis deteiktor yang paling banyak digunakan pada ICP-OES adalah tabung photomultiplier (PMT).
4. Pemrosesan Sinyal dan Instrumen Kontrol a. Pemrosesan Sinyal
Setelah emisi dideteksi oleh detector (PMT), maka arus anoda PMT dapat dikonversi, yang mewakili intensitas emisi menjadi sinyal tegangan yang diubah menjadi informasi digital. Informasi digital inilah yang mewakili intensitas emisi relative atau konsentrasi dari sampel.
b. Komputer dan Processor
Komputer digunakan sebagai instrument untuk mengontrol, memanipulasi dan mengumpulkan data analisis. Pada komputer kita dapat memilih parameter operasi yang tepat untuk analisis seperti panjang gelombang, tegangan PMT, mengkoreksi background pengukuran dan konsentrasi larutan standar. Kemampuan untuk melihat data spectral pengukuran dengan waktu analisis yang sangat cepat merupakan tujuan utama penggunaan computer dalam setiap instrumentasi (Boss, C. B. and Freeden, K. J. 1997).
2.6. Spektrofotometri Serapan Atom.
2.6.1. Prinsip Dasar Spektrofotometri Serapan Atom
Metode spektrofotometri serapan atom berprinsip pada adsorbsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu. Misanya natrium menyerap pada 589 nm, uranium pada 358,5 nm, sedangkan kalium pada 766,5 nm. Cahaya pada panjang gelombang ini mempuyai cukup energy untuk mengubah tinkat elektonik suatu atom. Transisi elektronik suatu unsure bersifat spesifik. Dengan adsorbsi energy, berarti memperoleh lebih banyak energi, suatu atom pada keadaan dasar dinaikkn energinya ke tingkat eksitasi
Umumnya bahan bakar yang digunakan adalah propane, butane, hydrogen, dan asetilen, sedangkan oksidatornya adalah udara, oksigen, N2O dan asetilen. Logam-logam yang mudah diuapkan seperti Cu, Pd, Zn, Cd umumnya ditentukan ada suhu rendah sedangkan unsurunsur yang tak mudah diatomisasi diperlukan suhu tinggi. Suhu tinggi dapat dicapai dengan menggunakan suatu oksidator bersama dengan gas pembakar, contohnya atomisasi unsur seperti Al, Ti, Be tanah jarang perlu menggunakan nyala oksiasetilena atau nyala nitrogen oksidaasetilena sedangkan atomisasi unsur alkali hatus menggunakan campuran asetilena udara (Khopkar, S.M. 2007).
2.6.2. Instrumentasi Spektrofotometri Serapan Atom
Komponen penting yang membentuk spektrofotometer serapan atom diperlihatkan pada skema di bawah ini:
A = Lampu Katoda Berongga B = Chopper
C = Tungku
D = Monokromator E = Detektor
F = Recorder (Khopkar,S.M,2007)
