BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Air
2.1.1. Pengertian Air
Air merupakan senyawa kimia yang sangat penting bagi kehidupan umat manusia dan makhluk hidup lainnya dengan fungsi yang tidak akan dapat digantikan oleh senyawa lain. Hampir seluruh kegiatan yang dilakukan manusia membutuhkan air, mulai dari membersihkan diri, membersihkan tempat tinggalnya, menyiapkan makanan dan minuman sampai dengan aktivitas-aktivitas lainnya (Achmad, 2004).
Berdasarkan Permenkes RI No. 416/MENKES/PER/IX/1990 tentang syarat-syarat dan pengawasan kualitas air bahwa yang dimaksud dengan air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak. Sedangkan air minum adalah air yang kualitasnya memenuhi syarat dan dapat diminum langsung.
Di Indonesia, jumlah dan pemakaian air bersumber pada air tanah, air permukaan dan air atmosfer yang ketersediannya sangat ditentukan oleh air atmosfer atau sering dikenal dengan air hujan (Kusnoputranto, 2000).
2.1.2. Sumber Air
2.1.2.1. Air Angkasa (Hujan)
Air angkasa atau air hujan merupakan sumber utama air di bumi. Pada saat prepitasi merupakan air yang paling bersih, air tersebut cenderung mengalami pencemaran ketika berada di atmosfer yang disebabkan oleh partikel debu, mikroorganisme, dan gas, misalnya karbondioksida, nitrogen, dan amonia.
2.1.2.2. Air Permukaan
Air permukaan yang meliputi badan-badan air semacam sungai, danau, telaga, waduk, rawa, sumur permukaan, sebagian besar berasal dari hujan yang jatuh ke permukaan bumi. Air hujan tersebut kemudian akan mengalami pencemaran baik oleh tanah, sampah, maupun lainnya.
2.1.2.3. Air Tanah
Air tanah berasal dari air hujan yang jatuh ke permukaan bumi kemudian mengalami perkolasi atau penyerapan ke dalam tanah dan mengalami proses filtrasi secara alamiah. Presipitasi membuat air tersebut bergerak ke permukaan tanah dalam bentuk hujan, salju, dan lain-lain. Setelah kembali ke permukaan tanah, air kembali melewati siklus air melalui satu atau beberapa tahapan berikut ini :
• Evaporasi langsung kembali ke atmosfer
Air akan kembali membentuk uap/awan dan pada akhirnya akan jatuh kembali ke permukaan tanah.
• Aliran ke permukaan badan air
• Meresap ke dalam tanah
Air dapat diserap oleh tumbuh-tumbuhan dan kemudian dikembalikan ke atmosfer dalam bentuk uap air setelah melewati transpirasi tanaman.
Air tanah memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan sumber air lain. Pertama, air tanah biasanya bebas dari kuman penyakit dan tidak perlu mengalami proses purifikasi atau penjernihan. Persediaan air tanah juga cukup tersedia sepanjang tahun, saat musim kemarau sekalipun. Sementara itu, air tanah juga memiliki beberapa kerugian atau kelemahan dibandingkan dengan sumber air lainnya. Air tanah mengandung zat-zat mineral dalam konsentrasi yang tinggi dari zat-zat mineral seperti magnesium, kalsium dan logam berat seperti besi yang dapat menyebabkan kesadahan air. Selain itu, untuk mengisap dan mengalirkan air ke atas permukaan diperlukan pompa.
2.1.3. Pemanfaatan Air
Adapun kegunaan air adalah : 1. Air untuk minum
2. Air untuk keperluan rumah tangga 3. Air untuk industri
4. Air untuk mengairi sawah
5. Air untuk kolam perikanan, dll (Wardhana,2001)
Di dalam tubuh manusia sendiri, air berkisar antara 50-70% dari seluruh berat badan. Air diperlukan untuk menurunkan berbagai jenis zat yang diperlukan tubuh. Sebagai contoh, oksigen perlu dilarutkan dahulu, sebelum dapat memasuki pembuluh darah yang ada di sekitar alveoli. Segala reaksi biokimia di dalam tubuh manusia/hewan terlaksana di dalam lingkungan air. Air sebagai bahan pelarut, membawa segala jenis makanan ke seluruh tubuh. Ringkasnya, dalam segala fungsi kehidupan seperti bereaksi terhadap segala stimulus, tumbuh, bermetabolisme, bereproduksi, air selalu memegang peranan penting. Kekurangan air menyebabkan penyakit batu ginjal dan kandung kemih, karena terjadi kristalisasi unsur-unsur yang ada di dalam cairan tubuh.
2.2. Persawahan
irigasi diperlukan dan digunakan untuk mengairi sawah dengan menggunakan air yang berasal dari mata air, air sungai ataupun air hujan (Wikipedia, 2013).
Menurut Ariady (2009), berdasarkan pengairannya lahan sawah dibedakan menjadi : 1. Lahan Sawah Berpengairan (Irigasi)
Yaitu lahan sawah yang memperoleh pengairan dari sistem irigasi, baik yang bangunan penyadap dan jaringan-jaringannya diatur dan dikuasai Dinas Pengairan PU maupun dikelola sendiri oleh masyarakat.
Lahan sawah irigasi terdiri atas : a. Lahan sawah irigasi teknis
b. Lahan sawah irigasi setengah teknis c. Lahan sawah irigasi sederhana d. Lahan sawah irigasi non PU
2. Lahan Sawah Tak Berpengairan (Non Irigasi)
Yaitu lahan sawah yang tidak memperoleh pengairan dari sistem irigasi tetapi tergantung pada air alam, seperti air hujan, pasang surutnya air sungai/air laut, dan air rembesan.
Lahan sawah non irigasi meliputi : a. Lahan sawah tadah hujan
b. Lahan sawah pasang surut
Sistem penanaman padi di sawah didahului oleh pengolahan tanah dan melakukan persemaian. Selanjutnya, tanah dilumpurkan dengan cara dibajak 2 sampai 3 kali. Kemudian, bibit hasil semaian ditanam. Pada penanaman padi di sawah, dosis pemupukan pada sawah tergantung pada jenis tanah, sejarah pemupukan dan varietas padi yang ditanam pada lokasi tersebut. Kendala pemupukan biasanya dialami petani karena biasanya pupuk yang diberikan tidak sesuai dosis. Pupuk adalah bahan yang mengandung unsur-unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman dan unsur yang paling penting dan harus tersedia adalah unsur NPK. Namun, pembajakan dan pelumpuran tanah menyebabkan banyak butir-butir tanah halus dan unsur hara terbawa air irigasi.
2.3. Irigasi
Irigasi adalah usaha penyediaan,pengaturan dan pembuatan bangunan air untuk menunjang usaha pertanian, termasuk di dalamnya tanaman pangan, hortikultura, perkebunan dan perternakan ( PLA,2009) Irigasi merupakan upaya yang dilakukan manusia untuk mengairi lahan pertanian. Irigasi sendiri dimaksudkan untuk mencukupi kebutuhan air guna keperluan pertanian. Menurut Hoesein ( 1984 ) maksud dari irigasi dapat dibagi lagi sebagai berikut :
1. Untuk memberi air pada waktu tidak atau kurang turun hujan, sehingga tanaman dapat tetap tumbuh dengan baik.
3. Untuk membersihkan garam-garam dan racun yang berbahaya bagi tanaman dari dalam tanah.
4. Untuk meninggikan tanah (Kolmatase)
5. Untuk menaikkan muka air tanah pada tanah-tanah dimana muka air tanahnya terletak jauh di bawah permukaan.
6. Untuk melunakkan lapisan oleh tanah. 7. Untuk memupuk atau menggemukkan tanah.
Kebutuhan air irigasi adalah jumlah air yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan evapontranspirasi, kehilangan air, kebutuhan air untuk tanaman dengan memperhatikan jumlah air yang diberikan oleh alam melalui hujan dan kontribusi air tanah. Kebutuhan air di sawah dinyatakan dalam mm/hari atau L/detik/ha. Kebutuhan air belum termasuk efisiensi di jaringan tersier dan utama.Efisiensi ini dihitung dalam kebutuhan pengambilan air irigasi. Kebutuhan air irigasi yang dibutuhkan tanaman adalah 1,1 L/detik/ha (Endang,1992).
2.3.1. Kualitas Air Irigasi
Untuk kegiatan pertanian kualitas air merupakan hal yang perlu di perhatikan agar tidak memberikan pengaruh negatif bagi tanaman. Air tidak hanya memberikan dampak positif bagi tanaman tetapi juga memberikan pengaruh negatif (meracuni) tanaman jika jika terdapat unsur yang melebihi ambang batas (Wisnu, 2001).
Kecocokan air irigasi tergantung pada kadar endapan dan unsur-unsur garam di dalamnya. Kadar saline (garam) yaitu seluruh konsentrasi garam-garaman, perbandingan sodium dengan unsur-unsur lainnya dan adanya kadar beracun khusus borax merupakan faktor-faktor yang terpenting (Mahida, 1986).
Faktor kimia yang menentukan kualitas air irigasi adalah: a. Keseluruhan jumlah kadar garam
b. Perbandingan Sodium dengan jumlah lainnya
c. Kadar ion beracun khusus seperti borax, konsentrasi bikarbonat dalam hubungannya dengan konsentrasi kalsium dan magnesium
Untuk menilai kualitas air irigasi dan kemampuannya untuk menimbulkan kondisi-kondisi kimiawi dan fisik yang berbahaya dalam tanah, biasanya ditentukan konsentrasi kalsium, magnesium, sodium, dan ion dasar yang utama (Mahida, 1986).
2.4. Pencemaran Air
limbah dari hasil kegiatan manusia, baik limbah dari kegiatan rumah tangga, limbah kegiatan industri dan kegiatan-kegiatan lainnya (Wardhana, 2004).
Menurut Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001, pencemaran air adalah masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi, dan atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia, sehingga kualitas air turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air tidak dapat berfungsi sesuai dengan peruntukannya. 2.4.1. Polutan Air
Menurut Effendi (2003), polutan dikelompokkan menjadi dua berdasarkan cara masuknya ke dalam lingkungan, yaitu :
1. Polutan Alamiah
Polutan memasuki lingkungan (badan air) secara alami, misalnya akibat letusan gunung berapi, tanah longsor, banjir, dan fenomena alam lainnya.
2. Polutan Antropogenik
Polutan yang masuk ke lingkungan (badan air) akibat aktivitas manusia, misalnya kegiatan domestik (rumah tangga), kegiatan perkotaan, maupun kegiatan industri.
Berdasarkan sifat toksiknya, polutan dibedakan menjadi dua yaitu : 1. Polutan Toksik
2. Polutan Tidak Toksik
Polutan ini biasanya telah berada pada ekosistem secara alami yang terdiri dari bahan-bahan tersuspensi dan nutrien (unsur hara). Bahan tersuspensi dapat mempengaruhi sifat fisika perairan, antara lain meningkatkan kekeruhan sehingga menghambat penetrasi cahaya matahari. Keberadaan nutrien (unsur hara) yang berlebihan dapat memicu terjadinya eutrofikasi perairan dan pertumbuhan mikroalga dan tumbuhan air secara pesat, yang dapat mengganggu keseimbangan ekosistem akuatik secara keseluruhan.
2.4.2. Indikator Pencemaran Air
Indikator atau tanda bahwa air lingkungan telah tercemar adalah adanya perubahan atau tanda yang dapat diamati yang digolongkan menjadi :
a. Pengamatan secara fisis, yaitu pengamatan pencemaran air berdasarkan tingkat kejernihan air (kekeruhan), perubahan suhu, adanya perubahan warna, bau dan rasa.
b. Pengamatan secara kimiawi, yaitu pengamatan pencemaran air berdasarkan zat kimia yang terlarut, perubahan pH.
c. Pengamatan secara biologis, yaitu pengamatan pencemaran air berdasarkan mikroorganisme yang ada di dalam air, terutama ada tidaknya bakteri patogen.
1. pH atau konsentrasi ion hydrogen
Air normal yang memenuhi syarat untuk suatu kehidupan mempunyai pH sekitar 6,5 – 7,5. Air akan bersifat asam atau basa tergantung besar kecilnya pH. Bila pH di bawah normal, maka air tersebut bersifat asam, sedangkan air yang mempunyai pH di atas normal akan bersifat basa. Air limbah dan bahan buangan industri akan mengubah pH air yang akhirnya akan mengganggu kehidupan biota akuatik. Sebagian besar biota akuatik sensitif terhadap perubahan pH dan menyukai pH antara 7 – 8,5 (Effendi, 2003).
2. Oksigen terlarut (Dissolved Oxygen)
Tanpa adanya oksigen terlarut, banyak mikroorganisme dalam air tidak dapat hidup karena oksigen terlarut digunakan untuk proses degradasi senyawa organik dalam air. Oksigen dapat dihasilkan dari atmosfer atau dari reaksi fotosintesa alga. Oksigen yang dihasilkan dari reaksi fotosintesis alga tidak efisien, karena oksigen yang terbentuk akan digunakan kembali oleh alga untuk proses metabolisme pada saat tidak ada cahaya. Kelarutan oksigen dalam air tergantung pada temperatur dan tekanan atmosfir (Warlina, 2004).
terdapat logam berat dengan konsentrasi tinggi, organisme akuatik menjadi lebih menderita (Effendi, 2003).
3. Kebutuhan Oksigen Biokimia (Biochemical Oxygen Demand)
Dekomposisi bahan organik terdiri atas 2 tahap, yaitu terurainya bahan organik menjadi anorganik dan bahan anorganik yang tidak stabil berubah menjadi bahan anorganik yang stabil, misalnya ammonia mengalami oksidasi menjadi nitrit atau nitrat (nitrifikasi). Pada penentuan nilai BOD, hanya dekomposisi tahap pertama yang berperan, sedangkan oksidasi bahan organik (nitrifikasi) dianggap sebagai zat pengganggu. Dengan demikian, BOD adalah banyaknya oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme dalam lingkungan air untuk memecah (mendegradasi) bahan buangan organik yang ada dalam air menjadi karbondioksida dan air.
Jumlah mikroorganisme dalam air lingkungan tergantung pada tingkat kebersihan air. Air yang bersih relatif mengandung mikroorganisme lebih sedikit dibanding yang tercemar. Air yang telah tercemar oleh bahan buangan yang bersifat antiseptik atau bersifat racun, seperti fenol, kreolin, deterjen, insektisida, dan sebagainya, jumlah mikroorganismenya juga relatif sedikit (Effendi, 2003). 4. Kebutuhan Oksigen Kimiawi (Chemical Oxygen Demand)
polisakarida, dan sebagainya, maka lebih cocok dilakukan pengukuran COD daripada BOD (Effendi, 2003).
2.4.3. Sumber Pencemaran Air
Menurut (Mukono, 2006), terdapat beberapa sumber pencemaran air yaitu : 1. Domestik (Rumah Tangga)
berasal dari pembuangan air kotor dari kamar mandi, kakus, dan dapur. 2. Industri
Polutan yang dihasilkan tergantung pada jenis industrinya. Jenis polutan yang dapat mencemari air tergantung pada bahan baku, proses industri, bahan bakar, dan sistem pengelolaan limbah cair yang digunakan oleh industri tersebut.
3. Pertanian dan Perkebunan
Polutan airnya dapat berupa :
a. Zat kimia, misalnya berasal dari penggunaan pupuk dan pestisida.
b. Mikrobiologi, misalnya virus, bakteri, parasit yang berasal dari kotoran ternak dan cacing tambang di lokasi pertanian.
c. Zat radioaktif, berasal dari penggunaannya dalam proses pematangan buah, mendapatkan bibit unggul, dan mempercepat pertumbuhan tanaman.
Polutan air dapat dikelompokkan sebagai berikut : a. Fisik
b. Kimia
Bahan pencemar yang berbahaya antara lain merkuri (Hg), kadmium (Cd), timbal (Pb), pestisida dan jenis logam berat lainnya.
c. Mikrobiologi
Berbagai macam bakteri, virus, parasit, dan lain-lainnya. Misalnya, berasal dari pabrik yang mengolah hasil ternak, rumah potong, dan tempat pemerahan susu sapi.
d. Radioaktif
Beberapa bahan radioaktif yang dihasilkan oleh Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) dapat menimbulkan pencemaran air.
2.5. Pencemaran Logam Berat
Polutan logam mencemari lingkungan, baik di lingkungan udara, air, dan tanah yang berasal dari proses alami dan kegiatan industri. Proses alami antara lain siklus alamiah sehingga bebatuan gunung berapi bisa memberikan kontribusi ke lingkungan udara, air, dan tanah. Kegiatan manusia yang bisa menambah polutan bagi lingkungan berupa kegiatan industri, pertambangan, pembakaran bahan bakar, serta kegiatan domestik lain yang mampu meningkatkan kandungan logam di lingkungan udara, air, dan tanah (Widowati, Sastiono & Jusuf, 2008).
2.5.1. Pencemaran Logam Berat pada Tanah
Tanah merupakan bagian dari siklus logam berat. Pembuangan limbah ke tanah apabila melebihi kemampuan tanah dalam mencerna limbah akan mengakibatkan pencemaran tanah. Jenis limbah yang berpotensi merusak lingkungan hidup adalah limbah yang termasuk dalam Bahan Beracun Berbahaya (B3) yang di dalamnya terdapat logam-logam berat. (Subowo dalam Widaningrum 2007) menyatakan bahwa adanya logam berat dalam tanah pertanian dapat menurunkan produktivitas dan kualitas hasil pertanian selain dapat membahayakan kesehatan manusia melalui konsumsi pangan yang dihasilkan dari tanah yang tercemar logam berat tersebut.
2.5.2. Pencemaran Logam Berat pada Perairan
Banyak logam berat yang bersifat toksik maupun esensial terlarut dalam air dan mencemari air tawar maupun air laut. Sumber pencemaran ini banyak berasal dari pertambangan, peleburan logam dan jenis industri lainnya, dan juga dapat berasal dari lahan pertanian yang menggunakan pupuk atau anti hama yang mengandung logam (Darmono, 2001).
logam berat dapat ditentukan oleh faktor kadar dan kesinambungan zat pencemar yang masuk dalam perairan, sifat toksisitas dan bioakumulasi. Pencemaran logam berat dapat menyebabkan terjadinya perubahan struktur komunitas perairan, jaringan makanan, tingkah laku, efek fisiologi, genetik dan resistensi
Keberadaan kadmium pada air irigasi menyebabkan sukar didegradasi oleh mikroorganisme air sehingga kadmium masuk melalui jaringan tanaman.Kadmium akan terlarut dan sebagian lagi meresap ke dalam tanah dan ada juga yang masuk ke metabolisme tanaman dan akan terakumulasi pada semua jaringan.
2.5.3. Siklus Biogeokimia Logam Berat dalam Lingkungan Perairan
Untuk mengukur pencemaran logam berat dalam lingkungan perairan, baik pengaruh jangka pendek maupun jangka panjang, maka perlu diketahui sifat dari siklus biogeokimiawi logam berat tersebut. Siklus perputaran logam berat dalam air dapat dipelajari dengan model konsep dari sistem kehidupan air yang terdiri dari sejumlah kompartemen dan peragaan alur dari perpindahan logam tersebut.
Hart dan lake (dalam Darmono 2001) mengatakan bahwa ada 4 kompartemen yang terlihat dalam siklus biogeokimiawi logam dalam air, yaitu sebagai berikut:
1. Kompartemen logam yang terlarut ialah ion logam bebas, kompleks, dan koloidal ikatan senyawanya.
2. Kompartemen partikel abiotik, terdiri dari bahan kimia inorganik dan organik. 3. Kompartemen partikel biotik, terdiri dari fitoplankton dan bakteria di dalam laut
4. Kompartemen sedimen di dasar air, merupakan kompartemen terbesar dari logam berat pada setiap ekosistem air.
Untuk mengetahui proses perpindahan logam berat yang melibatkan transformasi dan transpor dari kompartemen satu ke lainnya di dalam suatu lingkungan perairan, perlu mempelajari hal sebagai berikut:
1. Bentuk fisika-kimia dari logam yang terdapat di dalam setiap kompartemen. 2. Proses yang menstimuli terjadinya transportasi logam dalam sistem tersebut. 3. Suatu proses perpindahan logam dalam suatu kompartemen ke kompartemen
lainnya.
4. Suatu kejadian logam berat berinteraksi dengan biota air.
Tabel 2.1. Bentuk Senyawa Logam Cd, Hg, Pb dan As dalam yang Diaerasi Jenis Air
Logam Air Laut Air SungaiAlkalinitas Rendah
Air Sungai Alkalinitas Tinggi
Cd (II) Hg ( II ) Pb (II) AS (V) Cl Kompleks Cl Kompleks Cl,CO3, OH Kompleks HAsO4²ˉ Kation Bebas Kation Bebas Kation Bebas HAsO4ˉ O3 Kompleks OH Kompleks
CL,CO3, OH Kompleks HAsO4²ˉ
Sumber: Turner dkk. ( 1981)
2.6. Kadmium (Cd)
2.6.1. Pengertian dan Sifat
Kadmium adalah suatu unsur alami di dalam kerak bumi.Biasanya ditemukan sebagai mineral dikombinasikan dengan unsur-unsur lain seperti oksigen (kadmium oksida-CdO), klor (kadmium klorida-CdCl2),atau belerang (kadmium sulfida-CdSO4) (ATSDR, 2007). Kadmium pertama kali ditemukan oleh Stromeyer pada tahun 1817 dan ada dalam kandungan murni seng karbonat. Sebagian besar kadmium terdapat pada kandungan Zn yang digunakan pada beberapa dan kadmium dapat terlepas dari Zn bila di panaskan. Kadmium (Cd) adalah logam kebiruan yang lunak, termasuk golongan II B tabel berkala dengan konigurasi elekron [Kr] 4d105s2. unsur ini bernomor atom 48, mempunyai bobot atom 112,41 g/mol dan densitas 8,65 g/cm3. Titik didih dan titik lelehnya berturut-turut 765˚C dan 320,9˚C. Kadmiun (Cd) merupakan racun bagi tubuh manusia. Waktu paruhnya 30 tahun dan terakumulasi pada ginjal, sehingga ginjal mengalami disfungsi kadmium (Cd) yang terdapat dalam tubuh manusia sebagian besar diperoleh melalui makanan dan tembakau, hanya sejumlah kecil berasal dari air minum dan polusi udara.
Pemasukan kadmium (Cd) melalui makanan adalah 10 – 40 μg/hari, sedikitnya 50% diserap oleh tubuh. Rekomendasi pemasukan kadmium (Cd) menurut gabungan FAO/WHO dengan batas toleransi tiap minggunya adalah 420 μg untuk
orang dewasa dengan berat badan 60 kg. Pemasukan kadmium (Cd) rata-rata pada tubuh manusia ialah 10 – 20 % dari batas yang telah direkomendasikan.
Unsur kadmium (Cd) dapat mengurangi serapan ion-ion hara karena daya afinitas yang tinggi dari logam berat tersebut pada kompleks pertukaran kation. Di alam Cd bersenyawa dengan belerang (S) sebagai greennocckite (CdS) yang ditemui bersamaan dengan senyawa spalerite (ZnS). Kadmium merupakan logam lunak (ductile) berwarna putih perak dan mudah teroksidasi oleh udara bebas dan gas amonia (NH3). Di perairan, kadmium (Cd) akan mengendap karena senyawa sulfitnya sukar larut.
Kadmium (Cd) dari hasil sampingan peleburan dan refining bijih Zn rata-rata memiliki kadar kadmium (Cd) sebesar 0,2 – 0,3%. Sumber lain adalah dari penggunaan sisa lumpur kotor sebagai pupuk tanaman yang kemudian terbawa oleh aliran angin dan air.
Adapun sifat fisik dan sifat kimia kadmium (Cd), yaitu : 1) Sifat Fisik
a. Logam berwarna putih keperakan b. Mengkilat
c. Lunak/Mudah ditempa dan ditarik d. Titik lebur rendah
e. Akan kehilangan kilapnya jika berada dalam udara yang basah atau lembab dan akan mengalami kerusakan bila terkena uap amonia dan sulfur hidroksida 2) Sifat Kimia
a. Cd tidak larut dalam basa
b. Larut dalam H2SO4 encer dan HCl encer Cd c. Cd tidak menunjukkan sifat amfoter
d. Bereaksi dengan halogen dan nonlogam seperti S, Se, P e. Cd adalah logam yang cukup aktif
f. Dalam udara terbuka, jika dipanaskan akan membentuk asap coklat CdO g. Memiliki ketahanan korosi yang tinggi
h. CdI2 larut dalam alkohol 2.6.2. Sumber Kadmium (Cd)
industri, antara lain dari hasil sampingan penambangan, peleburan seng (Zn), dan timbal (Pb).
Sumber pencemaran dan paparan kadmium (Cd) berasal dari polusi udara, keramik berglazur, rokok, air sumur, makanan yang tumbuh di daerah pertanian yang tercemar kadmium (Cd), fungisida, pupuk, serta cat. Paparan dan toksisitas kadmium (Cd) berasal dari rokok, tembakau, pipa rokok yang mengandung kadmium (Cd), perokok pasif, plastik berlapis kadmium (Cd), serta air minum (Widowati, Sastiono & Jusuf, 2008).
Dalam lingkungan,menurut Clark (1986) sumber kadmium (Cd) yang masuk ke perairan berasal dari:
1) Uap, debu dan limbah dari pertambangan timah dan seng. 2) Air bilasan dari elektroplating.
3) Besi, tembaga dan industri logam non ferrous yang menghasilkan abu dan uap serta air limbah dan endapan yang mengandung kadmium.
4) Seng yang digunakan untuk melapisi logam mengandung kira-kira 0,2 % Cd sebagai bahan ikutan (impurity); semua Cd ini akan masuk ke perairan melalui proses korosi dalam kurun waktu 4-12 tahun.
5) Pupuk fosfat dan endapan sampah 2.6.3. Kegunaan Kadmium (Cd)
biologi tidak dapat dipisahkan antar senyawa yang berbeda. Dengan tehnik pemisahan yang khusus, kadmium dalam protein dapat diisolasi dan diidentifikasi. Berbagai studi konsentrasi atau sejumlah kadmium dalam air, udara, tanah, tumbuh-tumbuhan dan lingkungan lainnya atau material biologi dapat ditentukan sebagai elemen (WHO, 1992).
Logam ini telah digunakan semenjak tahun 1950. Prinsip dasar dalam penggunaan kadmium adalah sebagai bahan pewarna dalam industri plastik dan pada electroplating. Namun sebagian dari substansi logam kadmium ini juga digunakan untuk solder dan alloy-alloynya digunakan pada baterai. Penggunaan kadmium dan persenyawaannya seperti Cd-Sulfat (CdSO4) dan Cd-bromida (CdBr) juga digunakan dalam industri pencelupan, fotografi, dan lain-lain (Palar, 2004).
Kadmium (Cd) merupakan logam yang sangat penting dan banyak kegunaannya, khususnya untuk electroplating (pelapisan elektrik) serta galvanisasi karena kadmium (Cd) memiliki keistimewaan non korosif. Kadmium (Cd) banyak digunakan dalam pembuatan alloy, pigmen warna pada cat, keramik, plastik, stabilizer plastik, katode untuk Ni-Cd pada baterai, bahan fotografi, pembuatan tabung TV, karet, sabun, kembang api, percetakan tekstil, dan pigmen untuk gelas dan email gigi (Widowati, Sastiono & Jusuf, 2008).
Pemanfaatan kadmium (Cd) dan persenyawaannya meliputi: a. Senyawa CdS dan CdSeS yang banyak digunakan sebagai zat warna. b. Senyawa Cd sulfat (CdSO4
c. Senyawa Cd-bromida dan Cd-ionida yang digunakan untuk fotografi.
d. Senyawa dietil-Cd yang digunakan pembuatan tetraetil-Pb.
e. Senyawa Cd-stearat untuk perindustrian polivinilkorida sebagai bahan untuk stabilizer.
Kadmium (Cd) dalam konsentrasi rendah banyak digunakan dalam industri pada proses pengolahan roti, pengolahan ikan, pengolahan minuman serta industri tekstil.
2.6.4. Kadmium dalam Lingkungan
Logam kadmium dan dan bermacam-macam bentuk persenyawaannya dapat masuk ke lingkungan, terutama sekali merupakan efek sampingan dari aktivitas yang dilakukan manusia. Semua bidang industri yang melibatkan kadmium dalam proses operasional industrinya menjadi sumber pencemaran kadmium. Konsentrasi kadmium dalam air buangan berdasarkan hasil penelitian yang pernah dilakukan oleh Klein pada tahun 1974 (Palar, 2008) adalah sebagai berikut tabel 2.3:
Tabel 2.2. Kandungan Kadmium dalam Berbagai Jenis Air Buangan Jenis Industri Konsentrasi Cd(µ/l) Pengolahan Roti Pengolahan Ikan Makanan Lain Makanan Ringan Pencelupan tekstil Bahan Kimia Pengolahan Lemak Bakery Minuman Es Cream
Logam kadmium juga mengalami biotransformasi dan bioakumulasi dalam organisme hidup (tumbuhan, hewan, manusia). Logam ini dapat masuk ke dalam tubuh manusia bersama makanan yang telah terkontaminasi oleh kadmium. Dalam biota air jumlah logam yang terakumulasi akan terus mengalami peningkatan dengan adanya proses biomagnifikasi di badan perairan. Di samping itu, tingkatan biota dalam sistem rantai makanan turut menentukan jumlah kadmium yang terakumulasi. Pada biota yang lebih tinggi stratanya akan ditemukan akumulasi kadmium yang lebih tinggi, sedangkan pada biota top level merupakan tempat akumulasi paling besar. Bila jumlah kadmium yang masuk telah melebihi baku mutu maka biota dari suatu level atau strata tersebut akan mengalami kematian atau kepunahan. Keadaan inilah yang menjadi penyebab kehancuran suatu tatanan sistem lingkungan (ekosistem) karena salah satu mata rantainya telah hilang (Connel & Miller,2001).
Polutan logam kadmium mencemari lingkungan, baik lingkungan udara, air, dan tanah yang berasal dari proses alami dan kegiatan industri. Perjalanan logam kadmium sampai ke tubuh manusia dapat di gambarkan sebagai berikut (Gambar 2.1)
Gambar 2.1. Perjalanan Logam Sampai ke Tubuh Manusia Sumber : Widowati, Sastiono, & Jusuf (2008)
2.6.5. Akumulasi Kadmium pada Tanaman
Distribusi kadmium pada tumbuhan mempunyai karakter yang stabil dan tidak tergantung pada konsentrasi dalam tanah. Bagian tumbuhan yang mengakumulasi kadmium paling besar yaitu pada akar, sedangkan pada organ vegetatife dan
Batuan, Gunung Berapi
Industri
Limbah Logam
Darat Sungai Laut Udara
Pertanian, Perternakan
Fitoplankton Kolam
Pangan
Tanaman,Hewan
Zooplankton Air Ikan
Minum
reproduksi jumlahnya jauh lebih sedikit. Alasan mengapa akar mampu mengakumulasi kadmium paling tinggi, karena kadmium disimpan dalam vakuola sel-sel akar, sehingga menggurangi toksisitas, dan ini merupakan respon alami tumbuhan terhadap zat toksik (Marthini, 2005).
Setiap tanaman memiliki perbedaan sensitivitas terhadap logam berat dan setiap tanaman juga memperlihatkan kemampuan yang berbeda dalam mengakumulasi logam berat (Alloway dalam darmono, 2001).
Melalui rantai makanan akan terjadi pemindahan dan peningkatan kadar logam berat pada tingkat trofik (pemangsa) yang lebih tinggi. Manusia sebagai konsumen hasil tanaman, baik jenis biji-bijian (misalnya beras,jagung), daun (misalnya bayam, kangkung), maupun umbi (misalnya ketela, ubi), dapat terkontaminasi logam berat melalui rantai makanan ini. Di dalam tubuh, logam berat akan terakumulasi, sehingga kadarnya akan jauh lebih tinggi dari kadar logam berat tersebut pada sumbernya.
Bila tanaman hidup pada tanah yang tercemar oleh logam berat walaupun kadarnya rendah, tetapi dapat terakumulasi dalam sistem jaringan tanaman, karena tanaman mempunyai kemampuan menyerap unsur mineral termasuk logam berat. Selain dari tanah, tanaman juga dapat terkontaminasi logam berat dari udara dan diserap melalui daun.
1. Penyerapan oleh akar
Tanaman dapat menyerap kadmium, maka kadmium harus dibawa ke dalam larutan di sekitar akar (rizosfer) dengan beberapa cara bergantung pada spesies tanaman. Senyawa-senyawa yang larut dalam air biasanya diambil oleh akar bersama air, sedangkan senyawa-senyawa hidrofobik diserap oleh permukaan akar.
2. Translokasi kadmium dari akar ke bagian tanaman lain.
Setelah kadmium menembus endodermis akar, kadmium atau senyawa asing lain mengikuti aliran transpirasi ke bagian atas tanaman melalui jaringan pengangkut (xilem dan floem) ke bagian tanaman lainnya.
3. Lokalisasi kadmium pada sel dan jaringan.
Hal ini bertujuan untuk menjaga agar kadmium tidak menghambat metabolisme tanaman. Sebagai upaya untuk mencegah peracunan kadmium tanaman mempunyai mekanisme detoksifikasi, misalnya dengan menimbun logam di dalam organ tertentu seperti akar.
sulfhidril (-SH) dalam enzim karboksil sisteinil, histidil, hidroksil dan fosfatil dari protein dan purin. Kemungkinan besar pengaruh toksisitas Cd disebabkan oleh interaksi antara Cd dan protein tersebut, sehingga menimbulkan hambatan terhadap aktivitas kerja enzim (Darmono, 1995).
Soepardi (1983) dalam Barchia, (2009) menyatakan kisaran kadmium sebagai pencemar dalam tanah adalah 0,1-7 ppm dan kisaran kadmium dalam tanaman adalah 0,2-0,8 ppm. Sedangkan menurut Rosmarkam dan Yuwono (2002), kandungan kadmium dalam tanah dengan kriteria sangat tinggi >100, kriteria tinggi 50-100, kriteria sedang 30-50, kriteria rendah 5-30, dan kriteria sangat rendah <5 ppm. Masuknya kadmium kedalam sistem metabolisme manusia dan hewan dapat secara langsung maupun tidak langsung. Masuknya kadmium secara langsung terjadi bersama air minum, bersama dengan udara yang dihirup. Masuknya kadmium secara tidak langsung terjadi bersama dengan bahan makan dimakan. Kadmium masuk tubuh manusia dengan perantaraan tumbuhan yang menyerap kadmium dan memasukkannya dalam jaringan yang dimakan manusia. Masuknya kadmium dalam jumlah yang membahayakan lewat rantai makanan pendek tanaman ke manusia disebut pencemaran dakhil (internal pollution) (Notohadiprawiro, 2006).
Sumber pencemaran logam berat pada tanaman, yaitu ( Verloo, 1993): 1. Air
2. Tanah
Pencemaran logam berat pada tanah daratan sangat erat hubungannya dengan pencemaran udara dan air.
3. Pupuk
Pupuk TSP mengandung unsur fosfor (P) dan unsur logam berat lainnya, seperti kadmium (Cd) dan hampir seluruhnya larut dalam air sehingga dapat segera diserap oleh tanaman ( Rinsema, 1983).
Penyebab utama logam berat menjadi bahan pencemar berbahaya dalah sifat logam berat yang tidak dapat dihancurkan ( non degradabl ) oleh organisme hidup yang ada di lingkungan sekitarnya. Akibatnya, logam-logam tersebut akan terakumulasi dan mengendap membentuk senyawa kompleks bersama bahan-bahan organik dan dan anorganik ( Dahuri, 1996).
pencemaran udara terhadap tanaman dapat mempengaruhi: pertumbuhan, yaitu dengan mengurangi pertumbuhan kambium, akar dan bagian reproduktif.
Kadmium masuk ke dalam jaringan tanaman dari air dan tanah yang diabsorpsi melalui akar yang kemudian ditimbun dalam daun, sedangkan kadmium dari udara tertahan pada permukaan daun, yang jumlahnya cukup besar pada daun yang permukaannya kasar ataupun daun yang berbulu.
Jumlah kadmium dalam jaringan tanaman sangat bervariasi, bergantung pada spesies tanaman. Kadmium yang diserap dari dalam tanah, yang kemudian tertimbun di dalam biji jumlahnya lebih besar daripada dalam daun.
2.6.6. Jalur Pemajanan Kadmium 1. Inhalasi
Paparan melalui inhalasi terutama terjadi di tempat kerja. Senyawa kadmium yang terhirup sebagai partikel baik sebagai asap dengan ukuran sangat kecil atau sebagai debu. Setelah paparan inhalasi, penyerapan senyawa kadmium sangat bervariasi dan tergantung ukuran partikel dan kelarutan kadmium tersebut. Besar partikel, debu (> 10 um diameter) cendrung masuk dan menembus ke dalam alveoli. Sementara senyawa kadmium terlarut (CdCl2 dan CdSO4) dapat mengalami penyerapan terbatas disbanding dengan partikel. Hanya sekitar 5% dari partikel 10 μm akan disimpan dalam alveoli dan akan diserap. Ukuran partikel merupakan
mukosa nasofaring, trakea, bronkus kemudian akan masuk lagi ke alveoli dan alveoli akan diserap oleh darah (Widiowati, 2008).
2. Oral
Penyerapan kadmium melalui makanan pada asupan makan dan status zat besi dalam tubuh. Di Eropa dan Amerika penyerapan kadmium secara oral rata-rata 1,2-25 ug/hari. Penyerapan kadmium dari saluran pencernaan biasanya sekitar 5%.
Penyerapan dipengaruhi faktor yaitu : a. Umur
Pada dewasa 2 kali lebih cepat dari anak-anak. Sebagai racun kumulatif, kadmium meningkatkan beban tubuh.
b. Jenis Kelamin
Perempuan memiliki kandungan kadmium lebih tinggi dari laki-laki. c. Merokok
Perokok memiliki kadar kadmium lebih tinggi dari bukan perokok karena: - Rokok berisi 2,0 mg kadmium, 2-10% dari yang ditransfer asap utama - Kadmium asap rokok utama , hampir 50% diserap paru-paru ke sirkulasi
sistemik selama merokok aktif.
- Perokok biasanya memiliki darah kadmium dan beban tubuh lebih dari dua kali lipat yang tidak merokok
d. Status Gizi
3. Kulit
Penyerapan kadmium melalui kulit sangat rendah sekitar 0.5%. kontak dengan kulit akan semakin parah bila terpapar selama beberapa jam atau lebih (ATSDR) 2.6.7. Waktu Paruh dalam Tubuh
Kadmium memiliki banyak efek diantaranya kerusakan ginjal dan karsiogenik pada hewan yang menyebabkan tumor pada testis. Akumulasi logam kadmium dalam ginjal membentuk komplek dengan protein. Waktu paruh dari kadmium dalam lingkungan adalah 10-30 tahun sedangkan waktu paruh kadmium dalam tubuh 7-30 tahun dan menembus ginjal terutama setelah terjadi kerusakan. Kadmium bisa juga menyebabkan kekacauan pada metabolisme kalsium yang pada akhirnya mengalami kekurangan kalsium pada tubuh dan menyebabkan penyakit osteomalacia (rasa sakit pada persendian tulang belakang, tulang kaki) dan bittlebones (kerusakan tulang) (Widowati,2008)
2.6.8. Efek Kadmium (Cd)
Kadmium (Cd) merupakan logam berat yang sangat berbahaya karena tidak dapat dihancurkan oleh organisme hidup dan dapat terakumulasi ke lingkungan, membentuk senyawa kompleks bersama bahan organik dan anorganik secara adsorbsi dan kombinasi (Rochyatun dan Rozak, 2007).
Dijelaskan oleh Zhou et al., (2008) bahwa aktivitas manusia (antropogenik) merupakan penyebab utama kontaminasi logam berat kadmium (Cd) pada lingkungan perairan dan menyebabkan gangguan pada sistem biologis karena dapat terakumulasi dengan mudah dalam sedimen maupun organisme.
Kadmium (Cd) tidak diketahui memiliki fungsi biologis di dalam sel tetapi memiliki sifat reaktif yang sangat tinggi dan dapat menginaktifkan berbagai macam aktivitas enzim yang diperlukan oleh sel. Setelah diabsorbsi, logam berat kadmium (Cd) akan terakumulasi di dalam organ target yang utamanya adalah ginjal kemudian menimbulkan toksisitas (Rico et al., 2007).
a. Efek Kadmium (Cd) terhadap Tumbuhan dan Hewan
jauh ketika diserap oleh lumpur. Lumpur ini kaya kadmium (Cd) yang dapat mencemari air permukaan maupun tanah.
Adanya Kadmium di dalam tanah yang tinggi akan menyebabkan kemungkinan terserap tanaman melebihi ambang batas yang ditentukan.Sedangkan nilai kritis tanaman terhadap logam berat Kadmium yaitu 5-10 mg Cd/kg, pada hewan 0,5-1 mg Cd/kg, sedang pada tanah sebesar 3 mg Cd/kg sehingga apabila kandungan Kadmium baik pada tanaman, hewan,ataupun tanah melebihi nilai kritis tersebut, maka Kadmium akan terakumulasi (Mengel and Kirby, 1987).
Kadmium (Cd) dapat terserap untuk bahan organik dalam tanah. Ketika kadmium (Cd) hadir di tanah itu bisa sangat berbahaya, karena serapan melalui makanan akan meningkat. Tanah yang diasamkan meningkatkan serapan kadmium (Cd) oleh tanaman. Hal ini merupakan potensi bahaya binatang yang tergantung pada tanaman untuk bertahan hidup. Kadmium (Cd) dapat terakumulasi dalam tubuh binatang tersebut, terutama ketika makan beberapa tanaman. Sapi mungkin memiliki jumlah besar kadmium (Cd) dalam ginjalnya karena ini. Cacing tanah dan organisme tanah penting lainnya sangat rentan untuk keracunan kadmium (Cd). Cacing bisa mati pada konsentrasi sangat rendah dan memiliki konsekuensi bagi struktur tanah. Ketika konsentrasi kadmium (Cd) di tanah tinggi mereka dapat mempengaruhi proses mikroorganisme tanah dan ancaman ekosistem seluruh tanah (Khan, 2008).
kadmium daripada organisme air tawar. Hewan yang makan atau minum kadmium (Cd) kadang-kadang mendapatkan tekanan darah tinggi, penyakit hati dan saraf atau kerusakan otak.
b. Efek Kadmium (Cd) terhadap Kesehatan Manusia
Menurut Darmono (2001), efek kadmium (Cd) terhadap kesehatan manusia dapat bersifat akut dan kronis. Kasus keracunan akut kadmium (Cd) kebanyakan melalui saluran pernapasan, misalnya menghisap debu dan asap kadmium (Cd) terutama kadmium oksida (CdO). Gejala yang timbul berupa gangguan saluran pernapasan, mual, muntah, kepala pusing dan sakit pinggang.
Logam berat Cd, Pb, dan Hg membahayakan kesehatan melalui rantai makanan.Hewan dengan mudah menyerap kadmium, timbal, dan merkuri dari makananan dan terakumulasi dalam jaringan ginjal, hati, dan alat-alat reproduksi (Withghot and Brennan 2007, Plaa 2007, Kosnett 2007). Logam berat Cd, Pb, dan Hg diabsorbsi dalam bentuk ion-ion Cd, Pb, dan Hg terlarut ( Katzung 2007, Wisnu dan Ati 2001).
Keracunan kronis terjadi bila memakan kadmium (Cd) dalam waktu yang lama. Gejala akan terjadi setelah selang waktu beberapa lama dan kronis seperti: a. Keracunan pada nefron ginjal yang dikenal dengan nefrotoksisitas, yaitu gejala
proteinuria atau protein yang terdapat dalam urin, juga suatu keadaan sakit dimana terdapat kandungan glukosa dalam air seni yang dapat berakibat kencing manis atau diabetes yang dikenal dengan glikosuria, dan aminoasidiuria atau kandungan asam amino dalam urine disertai dengan penurunan laju filtrasi (penyaringan) glumerolus ginjal.
b. Kadmium (Cd) kronis juga menyebabkan gangguan kardiovaskuler yaitu kegagalan sirkulasi yang ditandai dengan penurunan tekanan darah maupun tekanan darah yang meningkat (hipertensi). Hal tersebut terjadi karena tingginya aktifitas jaringan ginjal terhadap kadmium (Cd). Gejala hipertensi ini tidak selalu dijumpai pada kasus keracunan kadmium (Cd) kronis.
c. Kadmium (Cd) dapat menyebabkan keadaan melunaknya tulang yang umumnya diakibatkan kurangnya vitamin B yang dapat menyebabkan terjadinya gangguan daya keseimbangan kandungan kalsium dan fosfat dalam ginjal yang dikenal dengan nama osteomalasea atau penyakit Itai-itai . Kekurangan kalsium dapat menyebabkan osteoporosis sehingga orang tidak dapat berdiri dengan tegak tetapi membungkuk.
kadmium (Cd) tidak dapat lagi ditolerir tubuh karena adanya akumulasi kadmium (Cd) dalam tubuh. Efek kronis dapat dikelompokkan menjadi lima kelompok (Palar, 2008), yaitu:
a) Efek Kadmium (Cd) terhadap Ginjal
Ginjal merupakan organ utama dari dari sistem urinaria hewan tingkat tinggi dan manusia. Pada organ ini terjadi peristiwa akumulasi dari bermacam-macam bahan termasuk logam kadmium (Cd). Kadmium (Cd) dapat menimbulkan gangguan dan bahkan kerusakan pada sistem kerja ginjal terutama ekskresi protein. Kerusakan ini dapat dideteksi dari tingkat atau kandungan protein yang terdapat dalam urin. Petunjuk lain berupa adanya asam amino dan glukosa dalam urin, ketidaknormalan kandungan asam urat serta kalsium (Ca) dan posfor (P) dalam urin.
b) Efek Kadmium (Cd) terhadap Paru-paru
Keracunan yang disebabkan oleh kadmium (Cd) lebih tinggi bila terinhalasi melalui saluran pernapasan daripada saluran pencernaan. Efek kronis kadmium (Cd) akan muncul setelah 20 tahun terpapar kadmium (Cd). Akan muncul pembengkakan paru-paru (pulmonary emphysema) dengan gejala awal gangguan saluran napas, mual, muntah dan kepala pusing.
c) Efek Kadmium (Cd) terhadap Tulang
oleh logam kadmium (Cd) yang ada. Pada akhirnya kerapuhan pada tulang-tulang penderita yang dinamakan itai-itai disease.
d) Efek Kadmium (Cd) Terhadap Darah dan Jantung
Efek kronis kadmium (Cd) dapat pula menimbulkan anemia karena CdO. Penyakit ini karena adanya hubungan antara kandungan kadmium (Cd) yang tinggi dalam darah dengan rendahnya hemoglobin.
e) Efek Kadmium (Cd) Terhadap Sistem Reproduksi
Daya racun yang dimiliki oleh kadmium (Cd) juga mempengaruhi sistem reproduksi dan organ-organnya. Pada konsentrasi tertentu kadmium (Cd) dapat mematikan sel-sel sperma pada laki-laki. Hal inilah yang menjadi dasar bahwa akibat terpapar uap logam kadmium (Cd) dapat mengakibatkan impotensi. Impotensi yang terjadi dapat dibuktikan dengan rendahnya kadar testoteron dalam darah.
2.6.9. Kadmium dalam Tubuh
2.6.9.1. Penyerapan (Absorpsi) Kadmium
Menurut Widowati, Sastiono & Jusuf, (2008), kadmium (Cd) dapat masuk ke dalam tubuh hewan atau manusia melalui berbagai cara, yaitu:
a. Dari udara yang tercemar, misalnya asap rokok dan asap pembakaran batu bara b. Melalui wadah/tempat berlapis kadmium yang digunakan untuk tempat makanan
atau minuman
e. Melalui konsumsi daging yang diberi obat anthelminthes yang mengandung kadmium (Cd).
Absorpsi Kadmium dalam saluran pencernaan meliputi 2 tahap yaitu:
a. Penyerapan kadmium dari lumen usus melewati membran brush border ke dalam sel mukosa.
b. Transpor kadmium ke dalam aliran darah dan deposisi dalam jaringan terutama di deposit di hati dan ginjal. Seperti halnya Zn kadmium memiliki afinitas yang tinggi pada testis sehingga konsentrasi pada jaringan testis jauh lebih tinggi pada jaringan lain.
2.6.9.2. Distribusi Kadmium
Setelah kadmium memasuki darah kemudian didistribusikan dengan cepat ke seluruh tubuh. Pengikatan kadmium dalam jaringan bisa menyebabkan lebih tingginya konsentrasi kadmium dalam jaringan tersebut.Ikatan kovalen bersifat nonreversible dan akan memberikan efek toksik, sedangkan ikatan non kovalen bersifat reversible. Ikatan non kovalen terdiri dari :
a. Protein plasma yang bisa mengikat senyawa asing (kadmium) sehingga sulit untuk didistribusikan ke ruang ekstravaskular.
b. Hepar dan ginjal memiliki kapasitas yang lebih tinggi untuk mengikat kadmium. Pengikatan kadmium bisa meningkatkan konsentrasinya dalam organ.
2.6.9.3. Bio Transformasi (Metabolisme) Kadmium dalam Tubuh
Metabolisme atau proses fisiologis tubuh, dikenal dengan juga dengan transformasi biologis (Bio-transformasi). Metabolisme merupakan suatu proses atau peristiwa kinerja yang terjadi dalam tubuh setiap organisme hidup. Metabolisme atau bio- transformasi dari bahan-bahan beracun merupakan faktor penentu utama terhadap daya racun dari zat terkait. Melalui proses bio-transformasi ini, bahan-bahan beracun seperti kadmium yang masuk dalam tubuh akan mengalami peningkatan daya racun yang dimilikinya. Karena dalam peristiwa ini, setiap zat atau mineral yang masuk akan diolah dan diubah menjadi bentuk-bentuk yang lebih sederhana.
Proses perubahan bentuk yang merupakan rangkaian peristiwa kimiawi, suatu bahan beracun dapat saja berikatan dengan bahan beracun lain yang akan meningkatkan daya racunnnya yang sudah ada dan atau sebaliknya, berikatan dengan bahan beracun lain yang antagonis sehingga menurunkan dan bahkan menetralkan daya racun yang semula ada (Palar,2004).
Kadmium ditransportasikan dalam darah yang berikatan dengan sel darah merah dan protein berat molekul tinggi dalam plasma, khususnya oleh albumin. Sejumlah kecil Cd dalam darah mungkin ditransportasikan oleh metalotionin. Absorpsi Cd melalui gastrointestinal lebih rendah dibandingkan absorpsi melalui respirasi, yaitu sekitar 5-8 %.
isolat MT yang berasal dari ginjal, ditemukan Zn sebesar 2.2 % dan Cd 5,9 %. Metalotionin memiliki daya ikat yang sama terhadap beberapa jenis logam berat sehingga kandungan logam berat bebas dalam jaringan berkurang. Kemungkinan besar pengaruh toksisitas kadmium disebabkan oleh interaksi antara kadmium dan protein tersebut sehingga menimbulkan hambatan terhadap aktivitas kerja enzim. Metalotionin merupakan protein yang sangat peka dan akurat sebagai indikator pencemaran. Logam Cu dapat digantikan oleh kadmium sehingga peran Cu dalam pembentukan ikatan-ikatan kovalen koordinasi antarmolekul protein terganggu. Logam berat kadmium memiliki afinitas yang tinggi terhadap unsur S yang menyebabkan kadmium menyerang ikatan belerang dalam enzim sehingga enzim yang bersangkutan tidak aktif. Menurut Manahan dalam Widowati, Sastiono, & Jusuf (2008), Kadmium terikat pada sel-sel membran sehingga menghambat proses transformasi melalui dinding-dinding sel. Defisiensi Ca, Fe dan rendah protein di dalam makanan dapat meningkatkan absorpsi kadmium dalam tubuh. Sedangkan kecukupan Zn dalam makanan bisa menurunkan absorpsi kadmium.Hal tersebut di duga karena Zn merangsang produksi metalotionin (Widowati, Sastiono, & Jusuf, 2008).
2.6.9.4. Ekskresi Kadmium
2.7. Tanaman Padi
Tumbuhan padi (Oryza Sativa L) termasuk golongan tumbuhan Graminae yang ditandai dengan dengan batangnya tersusun beberapa ruas. Ruas -ruas itu merupakan bumbung kosong. Panjang ruasnya tidak sama. Tanaman padi yang kekurangan N, sedikit menghasilkan anakan dan pertumbuhannya kerdil.Daunnya berwarna hijau muda kekuning-kuningan dan mulai mati dari ujung hingga tengah helai daun. Butir-butir yang terdapat pada malainya banyak yang hampa (Siregar, 1981).
Pertumbuhan padi ada yaitu tahap vegetatif, tahap generatif, dan tahap pemasakan. Pada tahap vegetatif ditandai dengan mulainya perkecambahan sampai dengan inisiasi primordial malai. Hal ini bersamaan dengan dengan pembentukan anakan aktif, bertambahnya tinggi tanaman,serta daun tumbuh secara teratur. Tahap reproduksi di mulai dari inisiasi primordial malai yang ditandai dengan memanjangnya ruas batang, berkurangnya jumlah anakan, munculnya daun bendera, bunting dan pembungaan. Tahap pemasakan dimulai dari berbunga sampai panen, yang ditandai dengan masak susu, masak tepung, masak kunig dan masak fisiologis (Yoshida, 1981).
Penyimpangan metabolisme tumbuh-tumbuhan dapat dilihat dari gejala kenampakan luar seperti kekerdilan, layu di ujung daun, kerusakan akar, maupun dapat mengakibatkan kematian pada tanaman padi, jagung, dan kacang-kacangan ( Pendias dalam Sriyani, 1999).
2.8. Landasan Teori
Landasan teori Penelitian ini menggunakan Teori Simpul kejadian penyakit. Sumber Penyakit adalah titik mengeluarkan atau mengemisikan agent penyakit. Agent penyakit adalah komponen lingkungan yang dapat menimbulkan gangguan melalui kontak secara langsung atau melalui media perantara ( yang juga komponen lingkungan). Umumnya melalui produk bahan beracun yang dihasilkannya ketika berada dalam tubuh atau seluruh bagian tubuh manusia, sehingga menimbulkan gangguan fungsi maupun morfologi.
Media Transmisi adalah komponen lingkungan yang dapat memindahkan agent penyakit pada hakikatnya hanya ada lima komponen lingkungan yang lazim kita kenal sebagai media transmisi penyakit, yakni : udara, air, tanah / pangan, binatang/ serangga, manusia/ langsung. Media transmisi tidak akan memiliki potensi penyakit kalau di dalamnya tidak mengandung bibit Penyakit.
komponen lingkungan yang mengandung potensi bahaya penyakit, seperti mengkonsumsi sejumlah beras yang mengandung kadmium.
Kejadian penyakit merupakan outcome hubungan interaktif antara penduduk dengan lingkungan yang memiliki potensi bahaya gangguan kesehatan. Untuk menetapkan seseorang mengidap penyakit tertentu, terkadang sulit. Untuk kepentingan manajemen penyakit tertentu, terkadang sulit. Untuk kepentingan manajemen penyakit berbasis wilayah dapat mengacu kepada nilai-nilai biologi yang dianggap normal, seperti kandungan timah dalam darah, kandungan kadmium, ditemukan BTA dalam sputum, kelainan fungsi otak (EEG), kelainan fungsi jantung (EKG), atau bias digunakan kesepaakatan menggunakan sekumpulan gejala atau tanda-tanda.
Simpul 1 Simpul 2 Simpul 3 Simpul 4
Gambar 2.3. Landasan Teori Modifikasi Achmadi (2011) Sumber Penyakit Media Transmisi Prilaku pemajanan / Biomarker Kejadian Penyakit
Variabel lain yang berpengaruh: Lama konsumsi beras, jenis kelamin,lama tinggal penduduk dan kadar kadmium
2.9. Kerangka Konsep
Kerangka konsep penelitian ini adalah seperti gambar di bawah ini: Variabel Independen Variabel Dependen
Gambar 2.4. Kerangka Konsep Penelitian Karakteristik penduduk :
- Lama Konsumsi Beras - Lama Tinggal
- Jenis Kelamin
Kadar Kadmium
Urine
Kadar Kadmium dalam beras
