TINJAUAN PUSTAKA Logam Berat dalam Tanaman
Logam berat adalah unsur logam yang mempunyai massa jenis lebih besar
dari 5 g/cm3 dan logam dengan berat molekul tinggi, antara lain Cd, Hg, Pb, Zn, dan Ni. Logam berat Cd, Hg, dan Pb dinamakan sebagai logam non esensial dan
pada tingkat tertentu menjadi logam beracun bagi makhluk hidup
(Subowo dkk., 1999).
Logam berat itu dibagi ke dalam dua jenis, yaitu:
1. Logam berat esensial: yakni logam dalam jumlah tertentu yang sangat
dibutuhkan oleh organisme. Dalam jumlah yang berlebihan, logam tersebut bisa
menimbulkan efek toksik. Contohnya adalah Zn, Cu, Fe, Co, Mn, dan lain
sebagainya.
2. Logam berat tidak esensial; yakni logam yang keberadaannya masih belum
diketahui manfaatnya bahkan bersifat toksik, seperti Hg, Cd, Pb, Cr, dan lain-lain
(Widowati dkk., 2008).
Logam yang mempunyai sifat toksik yang tinggi yaitu Hg, Cd, Pb, As, Cu
dan Zn. Logam yang mempunyai sifat toksik menengah yaitu Cr, Ni, dan Co.
Logam yang mempunyai sifat toksik yang rendah yaitu Mn dan Fe (Connel,
1995). Menurut Darmono (2001) urutan toksisitas logam terhadap manusia yang
mengkomsumsi ikan adalah Hg2+> Cd2+> Ag2+> Ni2+> Pb2+> As2+> Cr2+> Sn2+> Zn2+.
Sumber kontaminasi logam dalam tanah pertanian berasal dari: (1) Jumlah
logam yang ada pada batuan tempat tanah terbentuk, (2) Jumlah pupuk yang
transportasi yang sering ditemukan dalam air, tanah dan udara, (4) Jumlah yang
terambil pada proses panen ataupun merembes ke dalam tanah yang lebih dalam
(Darmono, 2001).
Pada tanaman logam berat dapat masuk ke dalam jaringan melalui akar
dan stomata (Alloway, 1990). Pada dasarnya logam berat seperti Fe, Mn, Cu, Ni
dan Zn merupakan unsur essensial yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah kecil
Namun dalam konsentrasi tinggi dapat menghambat pertumbuhan tanaman.
Logam Pb dan Cd bukan unsur essensial bagi tanaman. Logam Pb dan Cd bersifat
toksik yang dapat menghambat pertumbuhan tanaman Janouskova dkk. (2005).
Rendahnya pertumbuhan tanaman akibat logam berat disebabkan karena adanya
penurunan kandungan klorofil tanaman (Olivares, 2003).
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa pencemaran mengakibatkan
menurunnya pertumbuhan dan produksi tanaman serta diikuti dengan gejala yang
tampak (visible symptoms). Kerusakan tanaman karena pencemaran berawal pada
tingkat biokimia (gangguan proses fotosintesis, respirasi, serta biosintesis protein
dan lemak), selanjutnya tingkat ultrastruktural (disorganisasi sel membran),
kemudian tingkat sel (dinding sel, mesofil, pecahnya inti sel) dan diakhiri dengan
terlihatnya gejala pada jaringan daun seperti klorosis dan nekrosis
(Malhotra and Khan, 1984).
Hutagalung (1991) menyebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi tingkat
toksisitas logam berat antara lain suhu, salinitas, pH, dan kesadahan. Penurunan
pH dan salinitas perairan menyebabkan toksisitas logam berat semakin besar.
Peningkatan suhu menyebabkan toksisitas logam berat meningkat, sedangkan
berat dalam air dengan kesadahan tinggi membentuk senyawa kompleks yang
mengendap dalam air.
Kementerian Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup (1990)
membagi kelompok logam berat berdasarkan sifat toksisitas dalam 3 kelompok,
yaitu bersifat toksik tinggi yang terdiri atas unsur-unsur merkuri (Hg), kadmium
(Cd), timbal (Pb), tembaga (Cu), dan seng (Zn). Bersifat toksik sedang terdiri dari
unsur-unsur kromium (Cr), nikel (Ni), dan kobalt (Co), serta yang bersifat toksik
rendah terdiri atas unsur mangan (Mn) dan besi (Fe).
Tabel 1. Standar Legislasi Batas Aman untuk Logam Berat pada Sayur
Sumber Timbal (Pb) Cadmium (Cd) Tembaga (Cu)
for Heavy Metals by the Food and Drugs Act
2,0 ppm Belum ditentukan batasnya (dalam
penelitian)
20 ppm
Regulation and Recommendation for Heavy Metals & South Africa
1,0 ppm Belum ditentukan 20 ppm
Regulation and Recommendation for Heavy Metals in Canada
2,0 ppm Belum ditentukan 50 ppm
Regulation and Recommendation for Heavy Metals in Australia
2,0 ppm Belum ditentukan 30 ppm
Plumbum (lead) merupakan salah satu unsur kimia yang terdapat dalam
unsur periodik. Unsur logam ini memiliki simbol Pb yang berasal dari bahasa latin
Plumbum. Dalam bahasa Indonesia lead biasa disebut dengan timbal. Lead
memiliki sifat fisik lunak dan mudah di bentuk namun juga berat dan beracun.
Lead akan berwarna putih jika langsung di potong namun akan tidak berwarna
berbagai kegiatan seperti pertambangan, industri dan transportasi merupakan
limbah yang tergolong dalam kelompok B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun) yang
sering ditemukan dalam air, tanah dan udara (Yoma, 2010). Unsur ini juga logam
berat yang sangat berbahaya bagi makhluk hidup karena bersifat neurotoxin, yaitu
racun yang menyerang saraf dan bersifat karsinogenik dapat menyebabkan mutasi,
terurai dalam jangka waktu yang lama dan tokisisitasnya yang tidak berubah
(Novem, 2010).
Sudarmaji dkk. (2008) mengatakan bahwa secara alami Pb juga ditemukan
di udara yang kadarnya berkisar antara 0,0001-0,001 μg/m3. Tumbuh-tumbuhan termasuk sayur-mayur dan padi-padian dapat mengandung Pb. Penelitian yang
dilakukan di USA kadarnya berkisar antara 0,1-1,0 μg/kg berat kering. Logam berat Pb yang berasal dari tambang dapat berubah menjadi PbS (galena), PbCO3
(cerusite) dan PbSO4 (anglesite) dan ternyata galena merupakan sumber utama Pb
yang berasal dari tambang. Logam berat Pb yang berasal dari tambang tersebut
bercampur dengan Zn (seng) dengan kontribusi 70% kandungan Pb murni sekitar
20% dan sisanya 10% terdiri dari campuran Zn dan Cu.
Logam Pb secara alami banyak ditemukan dan tersebar luas pada bebatuan
dan lapisan kerak bumi. Di perairan Pb ditemukan dalam bentuk Pb2+, PbOH+,
PbHCO3, PbSO4 dan PbCO+ (Perkins, 1977 dalam Rohilan, 1992). Pb2+ di perairan bersifat stabil dan lebih mendominasi dibandingkan dengan Pb4+. Masuknya Pb ke dalam perairan melalui proses pengendapan yang berasal dari
aktivitas di darat seperti industri, rumah tangga, erosi, jatuhan partikel-partikel
dari sisa proses pembakaran yang mengandung tetraetil Pb, air buangan dari
Tabel 2. Kisaran Logam Berat Sebagai Pencemar dalam Tanah dan Tanaman.
Sumber : Soepardi (1983 dalam Barchia, 2009)
Logam Pb sebagian besar diakumulasi oleh organ tanaman yaitu daun,
batang, akar dan umbi-umbian (bawang merah). Smith (1981) juga menerangkan
gejala akibat pencemaran logam berat adalah: klorosis, nekrosis, pada ujung dan
sisi daun serta busuk daun yang lebih awal. Logam Pb dalam bentuk anorganik
dan organik memiliki toksitas yang sama pada manusia misalnya pada bentuk
organik seperti tetraetil-timbal dan tetrametil timbal (TEL dan TML). Logam Pb
dalam tubuh dapat menghambat aktivitas kerja enzim. Namun yang paling
berbahaya adalah toksitas Pb yang disebabkan oleh gangguan absorbsi kalsium
(Ca). Hal ini menyebabkan terjadinya penarikan deposit Pb dari tulang tersebut
(Darmono, 2001).
Logam Pb merupakan logam berat yang sangat beracun dapat dideteksi
secara praktis pada seluruh benda mati di lingkungan dan seluruh sistem biologis.
Sumber utama Pb adalah makanan dan minuman. Komponen ini beracun terhadap
seluruh aspek kehidupan. Logam Pb dapat mempengaruhi kerja sistem saraf,
hemetologic, hemetotoxic dan mempengaruhi kerja ginjal. Rekomendasi dari
WHO, logam berat Pb dapat ditoleransi dalam seminggu dengan takaran 50 mg/kg
berat badan untuk dewasa dan 25 mg/kg berat badan untuk bayi dan anak-anak. Unsur Kisaran Kadar Logam Berat (ppm)
Mobilitas timbal di tanah dan tumbuhan cenderung lambat dengan kadar
normalnya pada tumbuhan berkisar 0,5- 3 ppm (Palar, 2004).
Faktor-faktor yang mempengaruhi kadar Pb dalam tanaman yaitu jangka
waktu tanaman kontak dengan timbal, kadar Pb dalam tanah, morfologi dan
fisiologi tanaman, umur tanaman dan faktor yang mempengaruhi areal seperti
banyaknya tanaman penutup serta jenis tanaman di sekeliling tanaman tersebut.
Dua jalan masuknya Pb ke dalam tanaman yaitu, melalui akar dan daun. Logam
Pb setelah masuk ke sistem tanaman akan diikat oleh membran-membran sel,
mitokondria dan kloroplas. Bahkan pencemaran dapat menyebabkan terjadinya
kerusakan fisik. Kerusakan tersembunyi dapat berupa penurunan kemampuan
tanaman dalam menyerap air, pertumbuhan yang lambat atau pembukaan stomata
yang tidak sempurna (Hutagalung dan Jalaluddin, 1982).
Logam Pb diserap oleh tanaman pada saat kandungan bahan organik dan
kondisi kesuburan tanah rendah, selain itu komposisi dan pH tanah, serta
Kapasitas Tukar Kation (KTK) juga mempengaruhi perpindahan Pb dari tanah ke
tanaman. Logam berat Pb pada keadaan ini akan terlepas dari ikatan tanah berupa
ion yang bergerak bebas kemudian diserap oleh tanaman melalui pertukaran ion.
Logam berat Pb terserap oleh akar tanaman apabila logam lain tidak mampu
menghambat keberadaannya. Hal ini akan mengakibatkan tanah akan didominasi
oleh kation Pb, sehingga menyebabkan kation-kation lain ketersediaannya
berkurang dalam kompleks serapan akar. Kation Pb yang terserap oleh akar
masuk kedalam tanaman akan menjadi inhibitor pembentukan enzim kemudian
akan menghambat proses metabolisme tanaman, yang meliputi proses respirasi
kemudian hasil fotosintesis akan digunakan dan diedarkan untuk pembelahan sel
(tinggi, jumlah dan biomassa) serta reproduksi akan terganggu. Apabila ini
dilakukan terus menerus dalam jangka waktu yang panjang akan menyebabkan
menurunnya kualitas pertumbuhan tanaman padi dan mengakibatkan
pertumbuhan tanaman terganggu (Alloway, 1995).
Sumber pencemaran Pb terbesar berasal dari pembakaran bensin, dimana
dihasilkan berbagai komponen Pb, terutama PbBrCl dan PbBrCl2. Penambahan Pb
pada bahan bakar kendaraan bermotor menyebabkan terjadi pembakaran bahan
tambahan (aditif) Pb pada bahan bakar kendaraan bermotor yang menghasilkan
emisi Pb inorganik. Logam Pb yang bercampur dengan bahan bakar tersebut akan
bercampur dengan oli dan melalui proses didalam mesin maka logam berat Pb
akan keluar dari knalpot bersama dengan gas buang lainnya. Logam Pb yang
keluar dari knalpot akan keluar ke lingkungan dan mencemari lingkungan.
Lingkungan yang dapat tercemari dapat berupa udara, air, tanah, makanan dan
lain-lain (Marbun, 2010).
Menurunnya kadar Pb dalam sayuran yang telah dicuci disebabkan pada
saat pencucian yang dilakukan dengan air mengalir dengan daya semprot tinggi
menyebabkan terlepasnya timbal (Pb) jerapan yang terdapat pada permukaan
sayuran sedangkan Pb serapan masih tetap ada dalam sayuran. Pb serapan
memiliki ukuran partikel yang lebih kecil dari Pb jerapan. Semakin kecil ukuran
partikelnya maka semakin mudah untuk meresap ke dalam sayuran dan semakin
sulit terlepas bila hanya dilakukan pencucian (Pasaribu, 2004).
Luas permukaan sayuran juga mempengaruhi kadar Pb jerapan yang
kadar Pb pada sayuran kol. Hal ini disebabkan oleh sayuran selada memiliki luas
permukaan yang lebih lebar daripada sayuran kol. Permukaan daun selada yang
lebih bergelombang dan bertekstur kasar juga lebih memungkinkan Pb menempel
pada sayuran selada daripada permukaan sayuran kol yang licin dan tidak
bergelombang (Eka dkk., 2015).
Sayur yang dikonsumsi sebagai salah satu sumber pangan bagi manusia
dapat menyebabkan berpindahnya logam berat yang dikandung oleh sayuran
tersebut seperti Pb ke dalam tubuh makhuk hidup. Logam berat yang masuk ke
dalam tubuh manusia akan melakukan interaksi dengan enzim, protein, DNA serta
metabolisme lainnya. Adanya jumlah logam berat yang berlebih dalam tubuh akan
berpengaruh buruk terhadap tubuh. Pada tubuh manusia logam Pb dapat
bersenyawa dengan enzim aktif menjadi tidak aktif sehingga sintesis butiran darah
manusia (Hb) dapat dihambat akibatnya dapat menimbulkan penyakit anemia
(Widaningrum, 2007).
Logam berat yang masuk ke dalam tanaman akan berikatan dengan unsur
hara lain dan mengalami immobilisasi ke bagian tanaman tertentu dan tidak dapat
diedarkan ke seluruh tanaman karena telah mengalami proses detoksifikasi
(penimbunan pada organ tertentu) sehingga tanaman masih dapat tumbuh dan
unsur hara yang diperlukan tanaman masih mampu untuk mensuplai pertumbuhan
tanaman meskipun tercemar logam berat Pb. Salah satu unsur hara yang dapat
dijadikan contoh dalam proses KTK (Kapasitas Tukar Kation) adalah unsur hara
K (Priyanto dan Prayitno, 2007).
Sampel sayur yang ditanam pada stasiun 1 yang berjarak 10 meter dari
berada pada stasiun 2 dan 3, begitu juga dengan sampel tanah. Besarnya
kandungan logam Pb yang terdapat dalam setiap sampel berasal dari gas buangan
kendaraan bermotor yang akan terbang ke udara, sebagian akan menempel pada
tanaman sayur yang berada di pinggir jalan raya dan sebagian lagi dengan adanya
angin dan hujan akan mengakibatkan debu tersebut jatuh ke permukaan tanah dan
jalan raya. Senyawa timbal yang menempel pada tanaman semakin lama akan
teradsorbsi masuk ke dalam daun, sedangkan yang jatuh ke tanah akan diserap
oleh tumbuhan melewati akar dan akan disebarkan keseluruh bagian dari tanaman
tersebut (Erdayanti dkk., 2015).
Perbedaan konsentrasi Pb pada setiap jenis sampel terjadi karena jarak
sampel dengan sumber pencemar. Semakin dekat jarak sampel dengan sumber
pencemar, maka sampel akan tercemar lebih besar. Sebaliknya, semakin jauh
jarak sampel dari sumber pencemar, semakin rendah konsentrasi cemaran Pb
yang terukur (Sanra dkk., 2015). Semakin tinggi tingkat pencemaran akan
menyebabkan semakin tinggi Pb dalam sayuran. Jumlah Pb di udara dipengaruhi
oleh volume atau kepadatan lalu lintas, jarak dari jalan raya dan daerah industri,
percepatan mesin dan arah angin (Siregar, 2005).
Pada sampel sayur kangkung kandungan logam timbal berada di bawah
limit deteksi alat SSA yaitu sebesar 0,024 ppm sehingga konsentrasi logam Pb
pada sampel tidak terdeteksi. Ini dikarenakan masa panen dari sayur kangkung
lebih cepat dibandingkan sayur bayam, selain itu permukaan dari daun sayuran
itu juga berbeda. Sayur kangkung memiliki daun yang licin sehingga untuk
dibandingkan dengan sayur bayam yang memiliki permukaan daun yang lebih
kasar (Erdayanti dkk., 2015).
Tabel 3. Batas Kritis Logam Berat dalam Tanah, Air dan Tanaman
Sumber: Ministry of State for Population and Enviromental of Indonesia and Dalhosie, University Canada (1992)
Metode Penelitian Komparatif
Metode penelitian komparatif adalah bersifat ex post facto. Artinya, data
dikumpulkan setelah semua kejadian yang dikumpulkan telah selesai berlangsung.
Peneliti dapat melihat akibat dari suatu fenomena dan menguji hubungan sebab
akibat dari data-data yang tersedia (Nazir, 2011).
Adapun tujuan penelitian komparatif menurut Arifin (2011) yaitu:
a. Untuk membandingkan persamaan dan perbedaan dua atau lebih fakta-fakta
dan sifat-sifat objek yang di teliti berdasarkan kerangka pemikiran tertentu.
b. Untuk membuat generalisasi tingkat perbandingan berdasarkan cara pandang
atau kerangka berpikir tentu.
c. Untuk bisa menentukan mana yang lebih baik atau mana yang sebaiknya
dipilih.
d. Untuk menyelidiki kemungkinan hubungan sebab-akibat dengan cara
berdasar atas pengamatan terhadap akibat yang ada dan mencari kembali
faktor yang mungkin menjadi penyebab melalui data tertentu. Logam
berat
Kisaran Kadar Logam Berat (ppm)
Keunggulan metode komparatif menurut Nazir (2011) adalah sebagai
berikut:
a. Metode komparatif dapat mensubstitusikan metode eksperimental karena
beberapa alasan:
• Jika sukar diadakan kontrol terhadap salah satu faktor yang ingin diketahui
atau diselidiki hubungan sebab-akibatnya;
• Apabila teknik untuk mengadakan variabel kontrol dapat menghalangi
penampilan fenomena secara normal ataupun tidak memungkinkan adanya
interaksi secara normal
• Penggunaan laboratorium untuk penelitian untuk dimungkinkan, baik
karena kendala teknik, keuangan, maupun etika dan normal.
b. Dengan adanya teknik yang lebih mutakhir serta alat statistik yang lebih
maju, membuat penelitian komparatif dapat mengadakan estimasi terhadap
parameter-parameter hubungan kausal secara lebih efektif.
Menurut Arifin (2011) penelitian komparatif dapat digunakan jika :
1. Metode eksperimental yang dianggap lebih kuat tidak memungkinkan untuk
dilakukan
2. Penelitian tidak mungkin memilih, mengontrol, dan memanipulasi faktor –
faktor yang penting untuk mempelajari hubungan sebab akibat secara
langsung
3. Pengontrolan terhadap seluruh variabel ( kecuali variabel bebas ) sangat tidak
realistis dan terlalu dibuat – buat, serta mencegah interaksi secara normal
4. Pengontrolan di laboratorium untuk beberapa tujuan penelitian dianggap tidak
