Pembaca yang terhormat,
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat-Nya, Redaksi dapat kembali menerbitkan Jurnal Ecolab Volume 7 Nomor 2 Tahun 2013.
Memasuki tahun ketujuh penerbitannya, Jurnal Ecolab terus melakukan perbaikan untuk meningkatkan kualitas Jurnal Ecolab. Perbaikan tidak hanya dari segi tampilan logo, cover, tetapi juga substansi tulisan yang dimuat tidak terbatas pada hasil pemantauan, tetapi juga kajian ilmiah yang mencakup aspek lingkungan hidup.
Penerbitan edisi kali ini, Jurnal Ecolab memuat lima tulisan dengan judul sebagai berikut: 1. Kandungan Logam Berat dalam Udara Ambien pada Beberapa Kota di Indonesia 2. Pengkajian Metode Analisis Amonia dalam Air dengan Metode Salicylate Test Kit
3. Pengkajian Motode untuk Analisis Total Logam Berat dalam Sedimen Menggunakan
Microwave Digestion
4. Karakteristik Kualitas Air Sungai Cihideung, Kabupaten Bogor, Jawa Barat
5. Pengaruh Pengairan, Pemupukan, dan Penghambat Nitrifikasi Terhadap Emisi Gas Rumah Kaca di Lahan Sawah Tanah Mineral
Kami juga mengharapkan partisipasi dari pembaca dan praktisi di bidang lingkungan untuk mengirimkan tulisan mengenai kajian-kajian yang berkaitan dengan aspek lingkungan hidup yang nantinya dapat memperkaya isi Jurnal Ecolab selanjutnya.
Komentar, saran dan kritik yang membangun untuk meningkatkan kualitas Jurnal Ecolab baik terhadap subtansi maupun redaksional akan sangat kami hargai. Akhirnya, Redaksi mengucapkan selamat membaca dan semoga bermanfaat.
Salam, Redaksi
Yayah Rodiana, Hafiz Maulana, Siti Masitoh dan Nurhasni
Jurnal Kualitas Lingkungan Hidup Volume 7, Nomor 2, Juli 2013
DAFTAR ISI
Kata Pengantar ... i Daftar Isi ... iii Kandungan Logam Berat dalam Udara Ambien pada Beberapa Kota di Indonesia ... 49
Rita Mukhtar, Hari Wahyudi, Esrom Hamonangan, Susy Lahtiani, Muhayatun Santoso, Diah Dwiana Lestiani, dan Syukria Kurniawati
Pengkajian Metode Analisis Amonia dalam Air dengan Metode Salicylate Test Kit ... 60
Dyah Apriyanti, Vera Indria Santi dan Yusraini Dian Inayati Siregar
Pengkajian Motode untuk Analisis Total Logam Berat dalam Sedimen Menggunakan
Microwave Digestion ... 71
Yayah Rodiana, Hafiz Maulana, Siti Masitoh dan Nurhasni
Karakteristik Kualitas Air Sungai Cihideung, Kabupaten Bogor, Jawa Barat ... 81
Hefni Effendi, Aloysius Adimas Kristianiarso, dan Enan M. Adiwilaga
Pengaruh Pengairan, Pemupukan, dan Penghambat Nitrifikasi
Terhadap Emisi Gas Rumah Kaca di Lahan Sawah Tanah Mineral ... 93
KANDUNGAN LOGAM BERAT DALAM UDARA AMBIEN
PADA BEBERAPA KOTA DI INDONESIA
HEAVY METAL CONCENTRATIONS OF AIR AMBIENT IN SEVERAL
CITIES IN INDONESIA
Rita Mukhtar1, Hari Wahyudi1, Esrom Hamonangan1, Susy Lahtiani1, Muhayatun Santoso2,
Diah Dwiana Lestiani2, dan Syukria Kurniawati2
(Diterima tanggal 15-04-2013; Disetujui tanggal 01-08-2013)
ABSTRAK
Pencemaran udara terutama di kota-kota besar (ibukota provinsi) telah menjadi salah satu masalah yang serius. Kontribusi pencemar terbesar berasal dari emisi gas buang kendaraan bermotor, industri, pembangkit listrik, dan kegiatan rumah tangga. Bahan pencemar udara yang ditimbulkan dapat berupa gas maupun partikulat debu. Di Indonesia, saat ini belum tersedia data series khususnya data logam berat di udara ambien. PUSARPEDAL sesuai dengan tugas pokok dan fungsinya melakukan pemantauan bekerjasama dengan Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN) dalam rangka pemanfaatan iptek nuklir untuk perlindungan dan pengelolaan lingkungan hidup. Pengambilan contoh uji menggunakan alat Gent Staked Filter Unit sampler seminggu sekali pada tahun 2012 pada 10 kota di Indonesia. Analisis logam berat dilakukan dengan menggunakan Energy Dispersive X-Ray Fluorescence (ED-XRF). Kisaran kadar unsur (ng/m3) Na, Mg, Al, Si, S, K, Ca, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, dan Pb, secara berurut adalah; 1,90 – 667; 1,33 – 786; 0,13 – 1020; 0,2 – 744; 2,54 – 1397; 3,7 – 640; 0,48 – 381; 1,3 – 7,2 ; 0,02 – 22,5; 1,94 – 1561; 0,018 – 18,52; 0,26 – 13; 0,05 – 18,79; 2,9 – 913; 0,2 – 2664,2.
Kata kunci: udara ambien,logam berat, Gent Staked Filter Unit sampler, X-Ray Fluorescence
ABSTRACT
Air pollution in big cities (province capital) has become serious problem. The major contributions are from emission gas from motor vehicles, industrial activities, electric power generator and domestic activities. Air pollution parameters are in gas and particulate form, which at present the data series especially for heavy metals in ambient are not available. PUSARPEDAL with the main task and function to do the monitoring of environmental quality has a research cooperation with National Nuclear Energy Agency of Indonesia for implementation of nuclear technique for environmental management and protection, to obtain the data series of heavy metal in air ambient. Samplings were carried out once a week using Gent Staked Filter Unit sampler at 2012 in 10 cities in Indonesia. Heavy metal analysis was done using Energy Dispersive X-Ray Fluorescence (ED-XRF). The range of elemental concentrations (ng/m3) Na, Mg, Al, Si, S, K, Ca, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, and Pb, in PM2.5 was; 1,90 – 667; 1,33 – 786; 0,13 – 1020; 0,2 – 744; 2,54 – 1397; 3,7 – 640; 0,48 – 381; 1,3 – 7,2; 0,02 – 22,5; 1,94 – 1561; 0,018 – 18,52; 0,26 – 13; 0,05 – 18,79; 2,9 – 913; 0,2 – 2664,2.
Keywords: air pollution, heavy metals, Gent Staked Filter Unit sampler, X-Ray Fluorescence
PENDAHULUAN
Logam berat merupakan salah satu bahan pencemar udara ambien yang ikut bersama partikulat udara. Keberadaan logam berat di udara ambien dapat disebabkan karena
aktifitas manusia maupun faktor alam. Baku mutu untuk logam berat di udara ambien belum banyak diatur di dalam Lampiran Peraturan Perundang-undangan Indonesia
1 PUSARPEDAL – Kementerian Lingkungan Hidup
PP No. 41 Tahun 1999 tentang Pengendalian Pencemaran Udara, kecuali untuk logam berat timbal (Pb) yang diukur dengan metode gravimetri analisis ekstraksi pengabuan menggunakan alat sampling High Volume Air
Sampler (HVAS) dan analisis menggunakan Atomic Absorption Spectrofotometry (AAS),
yaitu 2 µg/Nm3 [1,2].
Total Suspended Partikulate (TSP) merupakan
partikel atau aerosol <100 mikrometer partikel kasar tersaring dalam sistem pernafasan atas, PM10 partikel halus atau aerosol berdiameter hingga 10 mikrometer dapat masuk kedalam sistem pernafasan. PM2.5 partikel sangat halus dibawah 2,5 mikrometer yang dapat masuk ke dalam paru-paru, sangat berbahaya karena ukurannya sangat halus. Partikel sangat halus dapat mengandung logam. Logam berat dalam bentuk partikel dapat mempengaruhi kesehatan manusia jika masuk kedalam pernapasan kemudian menembus ke bagian dalam paru-paru manusia, dapat menimbulkan berbagai penyakit seperti ISPA, gejala anemia, hambatan dalam pertumbuhan, sistem kekebalan tubuh yang lemah, gejala autis, kanker paru-paru, bahkan kematian dini. Pusat Sarana Pengendalian Dampak Lingkungan (PUSARPEDAL) merupakan salah satu unit kerja yang ada dibawah Kementerian Lingkungan Hidup (KLH) yang telah menjalin kerjasama dengan BATAN khususnya kelompok Teknik Analisis Radiometri dalam penelitian kajian dan monitoring pencemaran udara sejak tahun
2008. Berbagai kegiatan telah dilakukan antara lain kajian pencemaran timbal di udara ambien di Tangerang dan sekitarnya.
Pada makalah ini dilakukan penentuan kandungan beberapa unsur logam berat didalam PM2.5. Hasil yang diperoleh diharapkan dapat memberikan kontribusi, mendukung dan mendorong pemerintah untuk membuat kebijakan yang tepat dan terarah dalam upaya meningkatkan kualitas udara di Indonesia agar gangguan kesehatan dan kerugian ekonomi yang lebih besar dapat dihindari. Dan bagi pengambil kebijakan, data ini dapat digunakan sebagai data dasar dalam kajian baku mutu logam berat di udara ambien di Indonesia.
METODOLOGI
Pengambilan Contoh Uji (Sampling)
Pengambilan contoh uji dilakukan dengan menggunakan alat Gent stacked filter unit
sampler yang berlangsung selama 24 jam
dengan laju alir berada pada rentang 15-18 L/min. Alat Gent stacked filter unit
sampler terdiri dari dua filter, yaitu filter jenis Nuclepore polikarbonat yang ukuran pori filter
0,4μm digunakan untuk penentuan logam berat dalam PM2,5 dan filter berukuran pori 8μm yang akan digunakan untuk penentuan logam berat dalam PM2,5-10 [3,4]. Pengambilan contoh uji di beberapa kota dilakukan pada tahun 2012 periode waktu yang berbeda-beda, peta lokasi sampling partikulat udara di beberapa kota disajikan pada Gambar 1.
Analisis Contoh Uji
Analisis logam berat dilakukan dengan menggunakan EDXRF Epsilon 5 dengan metode Analisis spectrum X-ray yang merupakan teknik analisis nuklir X-Ray Fluorescence (XRF), unsur yang dianalisis adalah unsur yang berada didalam PM2.5. Analisis dilakukan di Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri-Batan Bandung. Pemilihan metode didasarkan pada teknik analisis unsur yang sangat selektif dengan kepekaan tinggi, simultan dan memiliki batas deteksi mencapai orde nanogram. Metode ini sangat sesuai digunakan untuk analisis jumlah sampel yang relatif banyak terkadang
mencapai ratusan buah filter dan berat sampel per filter yang hanya sedikit 100 – 600 µg. Metode yang digunakan untuk analisis unsur telah divalidasi sebagai kontrol kualitas data yang didapatkan. Validasi metode dilakukan menggunakan SRM (Standard Reference
Ma-terial) Air Particulate on Filter Media. [5,6,7].
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kisaran hasil analisis 15 unsur ; Na, Mg, Al, Si, S, K, Ca, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pb. yang terdapat pada PM2.5 di udara ambien di 10 Kota yaitu Yogyakarta, Semarang, Surabaya, Palangkaraya, Pekanbaru, Bandung, Jakarta, Tangerang, Bali, dan Makassar disajikan pada grafik 1 s/d 15.
Gambar 1. Peta Lokasi Sampling Logam Berat pada Partikulat Udara pada Beberapa Kota di Indonesia Lokasi Sampling: Pekanbaru,Tangerang (Serpong), Bandung, Jakarta, Semarang , Yogyakarta, Surabaya, Denpasar,
Grafik 1. Kisaran Konsentrasi Na dalam PM2.5 Pada Beberapa Kota di Indonesia
Kisaran natrium (Na) di beberapa lokasi sampling berkisar antara 1.9-667 ng/m3,
disajikan pada Grafik 1. Keberadaan Na diudara ambien dapat berasal dari seasalt (garam laut). NaCl merupakan 90% berat kering air laut. Penguapan Na biasanya Keterangan Pembacaan Grafik:
Grafik 2. Kisaran Konsentrasi Mg dalam PM2.5 Pada Beberapa Kota di Indonesia
bersamaan dengan Cl. [8,9,10].
Kisaran magnesium (Mg) di lokasi yang dipantau adalah 1,33 – 786 ng/m3, disajikan
pada Grafik 2. Sumber Mg dapat berasal dari air laut dan dari tanah [8,9,10].
Aluminium (Al) bisa berasal dari tanah, seperti pada pembukaan lahan baru[8,9,10]. Kisaran Al di daerah yang dipantau adalah 0,13 – 1020 ng/m3, disajikan pada Grafik 3.
Silika (Si) dapat berasal dari tanah [8,9,10], kisaran Si didaerah yang dipantau adalah 0,2 – 744 ng/m3, Grafik 4. Menyajikan nilai kisaran
Si di beberapa kota di Indonesia.
Grafik 4. Kisaran Konsentrasi Si dalam PM2.5 Pada Beberapa Kota di Indonesia
Grafik 5. Kisaran Konsentrasi S dalam PM2.5 Pada Beberapa Kota di Indonesia
Grafik 6. Kisaran Konsentrasi K dalam PM2.5 Pada Beberapa Kota di Indonesia
Sulfur (S) dapat berasal dari air laut, pembakaran batu bara, secondary sulphat, emisi dari industri, kendaraan bermotor [8,9,10]. Kisaran S di daerah yang dipantau adalah 2,54 – 1397 ng/m3.
Sumber kalium (K) di udara dapat berasal dari pembakaran biomassa (biomass burning), asap (smog), kisaran K disajikan pada Grafik 6. Pembakaran biomassa dapat menyumbang
sumber pencemar K di udara ambien [5]. Kisaran K di daerah yang dipantau adalah 3,7 – 640 ng/m3.
Kalsium (Ca) bersumber dari tanah atau soil [8,9,10]. Kisaran Ca di beberapa kota yang dipantau adalah 0,48 – 381 ng/m3.
Kisaran kromium (Cr) di beberapa kota yang dipantau yaitu 1,3 – 7,2 ng/m3, disajikan
Grafik 7. Kisaran Konsentrasi Ca dalam PM2.5 Pada Beberapa Kota di Indonesia
Grafik 8. Kisaran Konsentrasi Cr dalam PM2.5 Pada Beberapa Kota di Indonesia
Grafik 9. Kisaran Konsentrasi Mn dalam PM2.5 Pada Beberapa Kota di Indonesia
pada Grafik 8. Cr dapat berasal dari kegiatan industri [8,9,10].
Kisaran Mangan (Mn) di beberapa kota yang dipantau yaitu 0,02 – 22,5 ng/m3, disajikan
pada Grafik 9. Sumber Mn dapat berasal dari tanah[8,9,10].
Kisaran besi (Fe) di lokasi yang dipantau adalah 1,94 – 1561 ng/m3, disajikan pada
Grafik 10. Kisaran Konsentrasi Fe dalam PM2.5 Pada Beberapa Kota di Indonesia
Grafik 10. Keberadaan Fe dapat berasal dari tanah, dan kegiatan industri[8,9,10].
Kisaran kobalt (Co) di lokasi yang dipantau adalah 0,018 – 18,52 ng/m3. Keberadaan Co
dapat berasal dari kegiatan industri[8,9,10]. Kisaran nikel (Ni) pada lokasi sampling yang dipantau adalah 0,26 – 13 ng/m3, disajikan
pada Grafik12. Ni dapat berasal dari minyak atau diesel[8,9,10].
Grafik 11. Kisaran Konsentrasi Co dalam PM2.5 Pada Beberapa Kota di Indonesia
Grafik 12. Kisaran Konsentrasi Ni dalam PM2.5 Pada Beberapa Kota di Indonesia
Kisaran copper (Cu) di lokasi yang dipantau adalah 0,05 – 18,79 ng/m3, disajikan pada
Grafik13. Sumber Cu dapat berasal dari industri[8,9,10].
Kisaran seng (Zn) di lokasi yang dipantau adalah 2,9 – 913 ng/m3, disajikan pada Grafik
14. 25%-75% data Zn di Surabaya cukup tinggi jika dibandingkan dengan lokasi lainnya. Zn dapat berasal dari kegiatan industri, seperti industri peleburan logam (elektroplating) [8,9,10].
Grafik 13. Kisaran Konsentrasi Cu dalam PM2.5 Pada Beberapa Kota di Indonesia
Grafik 14. Kisaran Konsentrasi Zn dalam PM2.5 Pada Beberapa Kota di Indonesia
Timbal (Pb) merupakan unsur yang telah diatur dalam Peraturan Pemerintah No. 41/1999 tentang Pengendalian dan Pencemaran Udara, dengan baku mutu Pb dalam Total Suspended
Particulate (TSP) adalah 2 µg/Nm3 atau
2000 ng/Nm3. Pb yang diukur pada makalah
ini adalah Pb yang menggunakan alat Gent sampler, Pb dalam ukurannya kecil dari 2.5
Grafik 15. Kisaran Konsentrasi Pb dalam PM2.5 Pada Beberapa Kota di Indonesia
µm atau (PM2.5). Konsentrasi Pb tertinggi terdapat di Surabaya yaitu 2664 ng/m3,
kemudian Serpong-Tangerang yaitu 2045 ng/ m3, dan telah melebihi baku mutu, disajikan
pada Grafik 15. Pb dapat dihasilkan dari emisi industri dan kendaraan bermotor.
Kisaran konsentrasi Pb di udara ambien di beberapa kota di Indonesia yaitu 0,2 – 2664,2
ng/m3, disajikan pada Tabel 1.
Kisaran konsentrasi Na, Al, S, K, Fe di beberapa kota di Indonesia disajikan pada Tabel 1. Sulfur yang tertinggi hasil pengujian di 10 lokasi pemantauan secara berurut terdapat di Kota Bandung, Jakarta, Surabaya, Bali, Tangerang dan Pekanbaru nilai reratanya diatas 400 ng/m3, dan kota lainnya berada
dibawah 400 ng/m3. Belum ada baku mutu
untuk membandingkan S di udara ambien. Kisaran konsentrasi unsur Mg, Si, Ca, dan Zn di udara ambien di beberapa kota di Indonesia disajikan pada Tabel 3. Untuk parameter magnesium (Mg), silikon (Si), kalsium (Ca),
Tabel 1. Kisaran Konsentrasi Pb di Beberapa Kota di Indonesia
Tabel 2. Kisaran Konsentrasi Na, Al, S, K, dan Fe di beberapa Kota di Indonesia
dan seng (Zn), Zn yang tertinggi terdapat di Kota Surabaya, dengan nilai rerata 344,78 ng/m3, nilai Zn kota lainnya berada dibawah
150 ng/m3.
Kisaran konsentrasi Cr, Mn, Co, Ni, dan Cu, di beberapa kota di Indonesia, disajikan pada Tabel 4. Unsur yang paling tinggi di beberapa kota untuk parameter kromium (Cr), mangan (Mn), kobal (Co), nikel (Ni), dan copper (Cu), Mn yang tertinggi secara berturut terdapat di Kota Surabaya dan Jakarta dengan nilai rerata 14,07ng/m3 dan
10,00ng/m3, nilai Mn di kota lainnya berada
Tabel 3. Kisaran Konsentrasi Mg, Si, Ca, dan Zn di beberapa Kota di Indonesia
SIMPULAN
Telah terdeteksi konsentrasi 15 unsur; Na, Mg, Al, Si, S, K, Ca, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pb, pada PM2.5 dalam udara ambien di 10 lokasi yaitu Yogyakarta, Semarang, Surabaya, Palangkaraya, Pekanbaru, Bandung, Jakarta, Tangerang (Serpong), Bali, dan Makassar. Kisaran kadar Na, Mg, Al, Si, S, K, Ca, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, dan Pb, pada PM2.5 secara berurut (ng/m3) ; 1,90 – 667; 1,33 – 786;
0,13 – 1020; 0,2 – 744; 2,54 – 1397; 3,7 – 640 ; 0,48 – 381;1,3 – 7,2 ; 0,02 – 22,5 ; 1,94 – 1561 ; 0,018 – 18,52 ; 0,26 – 13 ; 0,05 – 18,79 ; 2,9 – 913 ; 0,2 – 2664,2 .
Tabel 4. Kisaran Konsentrasi Unsur Cr, Mn, Co, Ni, dan Cu di beberapa Kota di Indonesia
Dari semua unsur yang dipantau, hanya unsur Pb yang baru diatur keberadaannya diudara, yaitu pada Peraturan Pemerintah No. 41 tahun 1999 tentang pengendalian pencemaran udara, dengan nilai baku mutu Pb di dalam TSP 2 µg/m3 atau 2000 ng/m3. Jika dibandingkan
dengan baku mutu negara- negara maju (USEPA) sudah menetapkan baku mutu Pb di udara ambien adalah 250 ng/m3.[1,8]
Data hasil pemantauan terhadap unsur yang dipantau ini dapat dijadikan sebagai baseline data dan sebagai bahan dalam mengambil kebijakan untuk pemulihan kualitas lingkungan, terutama kualitas udara ambien.
Data ini juga dapat digunakan sebagai data dasar dalam kajian baku mutu logam berat di udara ambien di Indonesia.
UCAPAN TERIMAKASIH
Penelitian ini terlaksana atas kerjasama PUSARPEDAL dengan PTNBR BATAN Bandung, Batan Yogyakarta, Pusat Pengelolaan Ekoregion (PPE) Sumatera, PPE Balinusra, PPE Sulawesi dan Maluku, BLH Provinsi Surabaya, BLH Provinsi Semarang, BPLHD Provinsi Jawa Barat, BPLHD Provinsi DKI Jakarta, dan BLH Kota Palangkaraya yang berpartisipasi dalam pengambilan contoh uji di daerah masing-masing. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada seluruh personil bidang pemantauan Pusarpedal, dan kelompok teknik analisis radiometri Batan yang terlibat dalam sampling dan analisis pada kajian logam berat ini, serta semua pihak yang telah membantu terlaksananya kegiatan ini.
DAFTAR PUSTAKA
(1) Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No. 14/1999 tentang Pengendalian Pencemaran Udara (2) Keputusan Kepala Bapedal No.
205/1996 tentang Pedoman Teknis Pengendalian Pencemaran Udara Sumber Tidak Bergerak.
(3) Maenhaut W, Francois F, Andcafmeyer J. The Gent stacked filter unit sampler for collection of atmospheric aerosolsin two size fractions. IAEA NAHRES-19; 1993
(4) Hopke PK, Xie Y, Raunemaa T,Bieglski S, Landsberger S,Maenhaut W, Artoxo P, Cohen DD.Characterization of Gent stacked filter unit PM10 sampler. Aerosol Science and Technology
1997; 27: 726-35.
(5) Cohen, D.D., Taha, G., Stelcer,E.D., Garton, D., Box, G., The Measurement and Sources of Fine Particle Elemental Carbon at Several Key Sites in NSW over the Past Eight Years, Journal of Geophysical 102 (2000).
(6) Chung.H.Serena and Senfeld. H. Jhon, Global Radiative Effect of Particulate Black Carbon,California Air Resources Board and the California Environemntal Protection Agency, 2005.
(7) Muhayatun, Achmad Hidayat, Diah. Ambien Air Concentration of PM2,5 and PM10 in Bandung and Lembang in 2000-2006. Indonesian Journal of Science and Nuclear Technology 2008; X(1): 53-9
(8) M u h a y a t u n S a n t o s o , D i a h DwianaLestiani, Rita Mukhtar, Esrom Hamoangan, Halimah Syafrul, Andreas Markwitz, Philip K. Hopke, Preliminary Study of the Sources of Ambient Air Pollution in Serpong, Indonesia. Atmospheric Pollution Research (2) 2011, hal 190-196 (9) Edwar, J.D., Ogren, J.A., Weiss,
R.A., and Charlson, R.J., Particle air pollutants, Atmos. Environ., 17 (1983) 2337-2341
(10) Muhayatun Santoso, Diah Dwiana Lestianim David D. Cohen, Long-Range Transport Partikulat Udara Halus di Bandung Indonesia. ISSN 2085 – 2797, hal 255
PENDAHULUAN
Limbah cair industri yang mengandung nitrogen amonia merupakan salah satu contoh limbah dari produk samping suatu kegíatan industri, seperti industri pembuatan pupuk,
produk makanan, minyak kelapa sawit dan lem kayu lapis yang dìbuang ke badan air sehìngga terjadi penurunan kualitas air yang dapat mengakibatkan pencemaran air
PENGKAJIAN METODE ANALISIS AMONIA DALAM AIR DENGAN
METODE SALICYLATE TEST KIT
METHOD ASSESSMENT FOR AMMONIA ANALYSIS IN WATER USING
SALICYLATE TEST KIT
Dyah Apriyanti1, Vera Indria Santi2 dan Yusraini Dian Inayati Siregar2
(Diterima tanggal 02-03-2013; Disetujui tanggal 01-08-2013)
ABSTRAK
Penelitian Pengkajian Metode Analisis Amonia dalam Air dengan Metode Salicylate Test Kit telah dilakukan. Penelitian bertujuan untuk melakukan pengkajian terhadap Metode Non Standar Salicylate Test Kit menggunakan Spektrofotometer DR 2800 Portable Hach dengan acuan Metode Standar Fenat berdasarkan SNI 06-6989.30-2005 dengan parameter uji linearitas, batas deteksi dan kuantitasi, akurasi dan presisi, sehingga dapat diketahui metode tersebut valid atau tidak. Analisis amonia dengan Metode Standar Fenat memiliki linearitas (r) 0,9983, Instrument Detection Limit (IDL) sebesar 0,0023 mg/L, Method Detection Limit (MDL) sebesar 0,005 mg/L, Limit of Quanti-tation (LoQ) sebesar 0,015 mg/L, akurasi 99,6% dan presisi 0,18%. Analisis amonia dengan Metode Non Standar Salicylate Test Kit memiliki linearitas 0,9981, IDL sebesar 0,0041 mg/L, MDL sebesar 0,005 mg/L, LoQ sebesar 0,016mg/L, akurasi 100,08% dan presisi 0,29%. Validasi metode pengujian pada Metode Non Standar Salicylate Test Kit memenuhi batas keberterimaan seperti Metode Standar Fenat, sehingga dapat digunakan sebagai metode standar untuk kegiatan rutin di laboratorium dalam penentuan amonia dalam air.
Kata kunci: Amonia, Pengkajian metode, Salicylate Test Kit, Spektrofotometer DR 2800 Portable.
ABSTRACT
Method Assessment of Analysis Ammonia in Water using Salicylate Test Kit Method has been carried out. The study aim is perform to Salicylate Test Kit Non Standard Method using Portable DR 2800 Spectrophotometer (Hach) with reference Fenat Standard Method based SNI 066989.30-2005 with the parameters are linearity, detection limit and quantitation, accuracy and precision, so that can be known the method is valid or not. Analysis of ammonia by Fenat Standard Method have linearity (r) is 0,9983, Instrument Detection Limit (IDL) is 0,0023 mg/L, Method Detection Limit (MDL) is 0,005mg/L, Limit of Quantitation (LoQ) is 0,015 mg/L, accuracy is 99,6% and precision is 0,18%. Analysis of ammonia by Salicylate Test Kit Non Standard Method have linearity is 0,9981, IDL is 0,0041 mg/L, MDL is 0,005 mg/L, LoQ is 0,016 mg/L, accuracy is100,08% and precision is 0,29%. Method assessment of testing on analysis ammonia by Salicylate Test Kit Non Standard Method according to there quirements as Fenat standard method, so the method can be use as standard method for routine activity in the laboratory for analysis of ammonia inwater.
Keyword: Ammonia, Method of Assessment, Salicylate Test Kit, Portable DR 2800 Spectrophotometer.
1 Pusarpedal-KLH, Kawasan Puspiptek Gedung 210 Jalan raya Puspiptek-Banten. Email: [email protected] 2 Fakultas sains dan teknologi Program studi kimia, Universitas Syarif Hidayatullah
[1]. Gangguan, kerusakan dan bahaya bagì semua mahluk hìdup yang bergantung pada sumber daya air yang tercemar tersebut. Amonia dalam perairan diantaranya antara lain konsentrasi 1-3 mg/L dapat meracuni ikan dan makhluk air lainnya, konsentrasi 400-700 mg/L akan memberikan efek jangka pendek atau akut yaitu iritasi terhadap saluran pernafasan, hidung, tenggorokan dan mata yang terjadi pada, sedangkan pada 5000 mg/L dapat menimbulkan kematian [2].
Berdasarkan kondisi tersebut, salah satu langkah awal untuk menghindari dampak negatif amonia adalah dengan cara mengukur konsentrasi senyawa amonia dalam perairan tersebut. Terdapat metode standar dengan sensitifitas, akurasi, dan presisi tinggi yang dapat digunakan untuk penentuan kadar amonia dalam perairan adalah kolorimetri dan titrimetri [3]. Salah satu metode yang sering digunakan adalah Metode Standar Fenat berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI) 06-6989.30-2005 dengan menggunakan spektrofotometer Ultraviolet-Visible (UV-VIS) [4]. Kelebihan metode ini adalah mempunyai sensitifitas yang tinggi dan dapat digunakan juga untuk analisis amonia dalam matriks air laut. Kelemahannya adalah pereaksi pewarna kompleks kurang stabil sehingga harus dibuat baru setiap analisis, ragam jenis bahan kimia yang digunakan sebagai pereaksi banyak dan mahal, volume sampel banyak, sehingga akan menghasilkan limbah yang cukup banyak. Semakin berkembangnya kemajuan teknologi, telah banyak dilakukan penelitian untuk penentuan senyawa dalam matriks tertentu dengan menggunakan Test Kit, yaitu dengan cara menambahkan pereaksi kit pada bahan yang diduga mengandung bahan yang
diselidiki dengan hasil akhir terjadinya perubahan warna yang khas (kualitatif) atau untuk uji kuantitatif dengan menggunakan
instrument yang kemudian akan didapat nilai
konsentrasinya [5]. Kelebihan dari metode Kit antara lain, sistem barcode memungkinkan operasi yang cepat, mudah dan jauh dari kesalahan, pilihan bebas dan dokumentasi kontrol kualitas yang luas bagi setiap uji [6]. Penentuan amonia dalam perairan dapat ditentukan dengan uji ini, yaitu dengan
Salicylate Test Kit Method menggunakan
spektrofotometer DR 2800 portable (Hach). Metode ini menggunakan 2 pereaksi berupa serbuk yang stabil disimpan dalam jangka waktu lama, yaitu Ammonia Salicylate
Reagent (pereaksi 1) dan Ammonia Cyanurate Reagent (pereaksi 2) [7]. Kelebihan lain dari
metode ini,biaya lebih ekonomis karena hanya menggunakan 2 pereaksi dan juga mudah untuk didapat, jumlah volume sampel yang digunakan relatif sedikit, sehingga limbah yang dihasilkan juga sedikit. Kelemahan dari pengujian dengan menggunakan Test Kit ini adalah sensitifitasnya rendah dibandingkan dengan metoda standar.
Sistem manajemen mutu sesuai SNI -17025 mengharuskan laboratorium pengujian dalam menganalisis bahan menggunakan metode pengukuran yang valid [8]. Salah satu teknik yang digunakan untuk menentukan unjuk kerja suatu metode adalah validasi metode dengan menggunakan metode acuan berupa metode standar. Validasi perlu dilakukan terhadap metode non standar untuk menegaskan dan mengkonfirmasi bahwa metode tersebut sesuai dengan penggunaannya. Berdasarkan uraian tersebut, dilakukan penelitian dengan maksud untuk membandingkan Metode Non
Standar Salicylate Test Kit dengan acuan berupa Metode Standar Fenat berdasarkan SNI 06-6989.30-2005, untuk penentuan amonia dalam sampel air sungai berdasarkan hasil pengkajian metode dari segi linearitas, limit deteksi dan kuantitasi, presisi dan akurasi.
METODOLOGI
Waktu danTempatPenelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Air Pusat Sarana Pengendalian Dampak Lingkungan (Pusarpedal), Jalan Raya Puspitek Gedung 210, Serpong, Tangerang Banten 15310. Waktu penelitian dilakukan selama 6 bulan, terhitung sejak April 2012 sampai dengan September 2012.
Alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain spektrofotometer UV-VIS U-3010 (Hitachi) dan spektrofotometer DR 2800
portable, timbangan analitik HR-202 (AND),
tabung volume 50 mL, labu ukur 25 mL; 100 mL; 500 mL dan 1000 mL, gelas ukur 25 mL, pipet volumetrik, pipet ukur dan peralatan gelas lainnya.
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain Certified Reference Material (CRM) ERA QC plus Nutrients Vial, Amonium klorida (NH4Cl) pro analis, larutan fenol (C6H5OH) pro analis, Sodium nitroprusida (C5FeN6Na2O) 0,5%, larutan pengoksidasi (campuran larutan alkalin sitrat, C6H5Na3O7 dan Sodium hipoklorit, NaClO 5%), dan reagen Ammonia Test Kit (Merck) yang terdiri dari Ammonia Salicylate Reagent (pereaksi 1) dan Ammonia Cyanurate Reagent (pereaksi 2).
Prosedur Kerja
1) Pembuatan kurva kalibrasi
a. Metode Fenat
Dipipet 1,0 mL; 1,5 mL; 2,0 mL; 2,5 mL; 3 mL; 3,5 mL; 4 mL; 5 mL; 6mL larutan baku amonia 10 mg/L, lalu di-masukan masing-masing ke dalam labu ukur 100 mL, kemudian ditambahkan air suling sampai tanda tera hingga diperoleh kadar amonia 0,1 mg/L; 0,15 mg/L; 0,2 mg/L; 0,25 mL; 0,3 mg/L; 0,35 mg/L; 0,4 mg/L; 0,5 mg/L; 0,6 mg/L dan dihomogenkan [4].
b. Metode Salicylate Test Kit
Dipipet 1,0 mL; 1,5 mL; 2,0 mL; 2,5 mL; 3 mL; 3,5 mL; 4 mL; 4.5 mL; 5mL larutan baku amonia 10 mg/L, lalu di-masukan masing-masing kedalam labu ukur 100 mL, kemudian ditambahkan air suling sampai tanda tera hingga diperoleh kadar amonia 0,1 mg/L; 0,15 mg/L; 0,2 mg/L; 0,25 mL; 0,3 mg/L; 0,35 mg/L; 0,4 mg/L; 0,45 mg/L; 0,5 mg/L dan dihomogenkan.
2) Pengujian Sampel a. Metode Fenat
Dipindahkan 25 mL contoh uji ke dalam tabung volume 50 mL, kemu-dian ditambahkan 1 mL larutan fenol dan dihomogenkan, ditambahkan 1 mL sodium nitroprusida dan dihomogen-kan, setelah itu ditambahkan 2,5 mL larutan pengoksidasi dan dihomogenkan kembali, tabung volume ditutup dan dibiarkan dalam ruang gelap selama 1 jam untuk pembentukan warna. Larutan dimasukan ke dalam kuvet pada alat spektrofotometer, dibaca dan dicatat serapannya pada panjang gelombang 640 nm [4].
b. Metode Salicylate Test Kit
Dimasukan 10 mL contoh uji ke dalam tabung pertama, lalu sebanyak 10 mL aquades dimasukan kedalam tabung kedua sebagai blangko. Pada tiap-tiap tabung dimasukan pereaksi 1 kemu-dian ditutup tabung dan dihomogenkan, didiamkan selama 3 menit. Dimasukan pereaksi 2 kemudian tutup tabung dan dihomogenkan kembali. Didiamkan selama 15 menit setelah itu masing-masing larutan dimasukan kedalam kuvet pada alat spektrofotometer DR 2800, dibaca dan dicatat serapannya pada panjang gelombang 655 nm dan dicatat konsentrasi amonia [7].
HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian ini menghasilkan data validasi metode berupa hasil linearitas kurva, limit deteksi, data akurasi dan presisi.
Linearitas kurva kalibrasi
Metode Fenat ditentukan dengan penguku-ran absorbansi 10 larutan standar amonia dengan konsentrasi yang ditentukan dari rentang metode amonia berdasarkan SNI 06-6989.30-2005, yaitu 0,1-0,6 mg/L sedangkan untuk Metode Salicylate Test Kit ditentukan dengan pengukuran absorbansi 10 larutan standar amonia berdasarkan metode Hach dengan konsentrasi 0,01 – 0,5 mg/L. Data hasil
Parameter Metode Keterangan
Fenat Salicilate Test Kit
Slope 1,3715 3,2134 Syarat keberterimaan: R ≥ 0,995 Intercept 0,0505 -0,0565 Correlation Determination (R) 0,9966 0,9962 Correlation coeffisien (r) 0,9983 0,9981
Simpulan Diterima Diterima
Tabel 1. Data Linieritas Kurva Kalibrasi
pembuatan linieritas kurva kalibrasi dapat dilihat pada Tabel 1.
Berdasarkan Tabel 1, didapat nilai
Correla-tion Coefficien (r) Metode Fenat sebesar
0,9983 sedangkan pada Metode
Salicy-late Test Kit didapat sebesar 0,9981. Nilai
tersebut menunjukan bahwa titik-titik hasil penelitian linear pada rentang konsentrasi yang diuji karena kurva standar amonia ini memenuhi syarat keberterimaan linearitas yaitu r >0,995. Persamaan regresi linear yang dihasilkan untuk Metode Fenat yaitu y = 1,3715x + 0,0505, sedangkan untuk Metode
Salicylate Test Kit yaitu y = 3,2134x – 0,0565.
Nilai Method Slope (b) merupakan ukuran sensitifitas dari suatu metode pengujian, semakin besar nilai b maka metode pengujian memberikan sensitifitas lebih tinggi atau respon instrumen yang cukup kuat terhadap merubah konsentrasi yang ada. Idealnya
in-tercept (a) adalah nol, namun kenyataannya
pada data ditemukan respon instrumen, hal inidisebabkan karena adanya gangguan (noise) ataupun kontaminasi. Hal ini tidak menjadi suatu kesalahan jika pada saat uji linearitas dan akurasi pada kurva tersebut memenuhi batas keberterimaan.
Uji linearitas kurva kalibrasi dilakukan untuk membuktikan linearitas hubungan antara konsentrasi dengan respon instrumen. Uji ini secara visual lebih bersifat subjektif karena
beda pengamat akan memberikan kesimpulan yang berbeda terhadap suatu linearitas, untuk menghindari hal tersebut maka digunakan uji linearitas secara statistika dengan mencari nilai Fhitung yang dibandingkan dengan nilai Ftabel pada tingkat kepercayaan 99% menggunakan data pada kurva yang disajikan pada Tabel 2. Uji linearitas dapat ditentukan dengan mencari nilai Fhitung dari perbandingan antara
simpangan baku batas atas kurva dan batas bawah dari kurva kalibrasi [9]. Rumus untuk menentukannya adalah sebagai berikut: ………... (1) Nilai Fhitung yang diperoleh dibandingkan
dengan nilai Ftabel pada tingkat kepercayaan
99%, dengan kesimpulan sebagai berikut: 1. Jika Fhitung < Ftabel, garis yang terbentuk
adalah regresi linear
2. Jika Fhitung > Ftabel, garis yang terbentuk
adalah regresi non-linear
Berdasarkan pengolahan data pada Tabel 2, maka dapat disimpulkan garis yang terbentuk tersebut mutlak merupakan garis regresi linear dan diketahui pula nilai LoL pada Metode Fenat adalah 0,6 mg/L sedangkan nilai LoL pada Metode Salicylate Test Kit adalah 0,5 mg/L, yang berarti titik akhir nilai konsentrasi garis regresi ini masih linear pada konsentrasi tersebut. Selain uji linearitas, akurasi kurva kalibrasi perlu dilakukan untuk menjamin kebenaran dari suatu pengujian. Akurasi kurva kalibrasi pada penelitian dilakukan dengan dua cara, yaitu kontinuitas kurva kalibrasi Tabel 2. Penentuan Limit of Linierity (LoL)
(Continuing Calibration Standard, CCS)
dan verifikasi kurva kalibrasi. Pengujian kontinuitas kurva kalibrasi digunakan bertujuan untuk menjamin akurasi kurva kalibrasi standar dilakukan sesaat kurva kalibrasi terbentuk namun sebelum digunakan untuk pengujian contoh lebih lanjut [9]. CCS mempunyai batasan dengan nilai deviasi maksimal 5% dan % R =100 ± 5%, rumusnya adalah sebagai berikut [9]:
………...………... (2) Keterangan:
% D = % deviasi
C1 = Kadar konsentrasi tengah kurva kalibrasi awal C2 = Kadar konsentrasi tengah kurva kalibrasi akhir Berdasarkan pengolahan data, didapat % deviasi kurva kalibrasi pada Metode Fenat sebesar 3,67% dan % recovery sebesar 96,34% sedangkan Metode Salicylate Test Kit didapat % deviasi sebesar 1,34% dengan %
recovery 101,34%, dari pengolahan data yang
dihasilkan semuanya memenuhi syarat batas keberterimaan akurasi kurva kalibrasi yaitu dengan % deviasi < 5% dan % recovery 100% ± 5%. Verifikasi kurva kalibrasi dimaksudkan untuk ketertelusuran pengujian dan akurasi kemiringan (slope) kurva kalibrasi dengan menggunakan CRM.
...………...………... (3) Keterangan:
% R = hasil uji perolehan kembali (% Recovery)
Chasil = kadar tengah larutan kerja setelah kurva kalibrasi terbentuk
Perlakuan ini dilakukan dengan menggunakan bahan acuan bersertifikat dan nilai kadar yang diperoleh harus masuk kedalam nilai rentang ketidakpastian yang tertera dalam sertifikat CRM [9]. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada pengujian CRM dari kedua metode didapat hasil pada Tabel 3.
Berdasarkan data pada Tabel 3 dan uji kurva kalibrasi, dapat disimpulkan bahwa kurva kalibrasi pada ke dua metode tersebut merupakan kurva yang dapat dipercaya untuk proses pengujian metode karena memenuhi semua batas keberterimaan.
Penentuan Batas Deteksi dan Kuantitasi
Penentuan IDL ditentukan dengan pengukuran blanko sebanyak 7 kali pengulangan untuk mengevaluasi unjuk kerja instrumen sejauh mana dapat mendeteksi konsentrasi terendah dan juga dapat mencegah adanya kesalahan tipe 1 atau kesalahan positif. Kesalahan ini disebabkan terbacanya sinyal sebagai sinyal respon analitik terhadap analit yang mengakibatkan adanya respon analitik suatu elemen dalam contoh yang sebenarnya tidak ada [10]. Berdasarkan penelitian dan pengolahan data diperoleh hasil pada Tabel 4.
Parameter Metode Keterangan
Fenat Salicylate Test Kit
Rata-rata % Recovery Simpulan 7,4 99,6% Diterima 7,436 100,08% Diterima Syarat keberterimaan: Rata-rata = 7,43 ± 0,9% % Recovery = 100 ± 10% Tabel 3. Verifikasi kurva kalibrasi dengan CRM
Data pada Tabel 4 menunjukan bahwa instrumen spektrofotometer UV-VIS U-3010 yang digunakan di laboratorium Pusarpedal dapat mendeteksi konsentrasi terendah dalam metode penentuan amonia berkisar pada konsentrasi 0,0023 mg/L sedangkan instrumen spektrofotometer DR 2800 portable dapat mendeteksi konsentrasi terendah dalam metode penentuan amonia berkisar pada konsentrasi 0,0041 mg/L. Berdasarkan nilai tersebut dapat diketahui bahwa penggunaan instrumen spektrofotometer UV VIS U-3010 dalam penentuan konsentrasi sampel yang digunakan di laboratorium Pusarpedal pada penetapan amonia dengan konsentrasi ≥ 0,0023 mg/L dapat dipercaya sebagai sinyal alat terhadap analit, namun jika konsentrasi ≤ 0,0023 mg/L sinyal tersebut tidak dipercaya dari analit melainkan dari noise dan begitu juga untuk instrumen DR 2800 portable. Pengukuran sampel air sungai dilakukan sebanyak 7 kali pengulangan, data-data pengulangan tersebut dianalisis lebih lanjut dengan uji Grubb untuk mengetahui apakah sekumpulan data yang dihasilkan dari pengulangan merupakan data yang seragam atau tidak [10]. Pada Tabel 5 merupakan hasil
Parameter Metode Keterangan
Fenat Salicylate Test Kit
Simpangan Baku (SD)
IDL 0,00080,0023 0,00140,0041 IDL = 3xSD Tabel 4. Penentuan Instrument Detection Limit (IDL)
dari pengolahan data pada Metode Fenat dan
Salicylate Test Kit dengan rumus Grubb’s test
1, 2 dan 3 pada tingkat kepercayaan 99%. Berdasarkan Tabel 5, dapat disimpulkan bahwa semua hasil pengulangan sampel tidak terdapat data pencilan dan semua data sesuai karena memenuhi batas keberterimaan. Pengujian ini sangat penting dilakukan, karena jika terdapat data pencilan dan tetap digunakan lebih lanjut, maka dapat mengakibatkan ketidaksesuaian dalam penentuan nilai MDL dan hasil pengujian menghasilkan presisi yang rendah. Limit deteksi metode adalah nilai yang diputuskan secara statistika untuk menetapkan hasil pengukuran suatu zat melalui metode analisis tertentu yang berbeda dengan pembacaan blanko [11]. Penentuan limit deteksi metode bertujuan mengevaluasi kemampuan metode dalam mengkuantitasi analit. Rumus perhitungan limit deteksi metode adalah sebagai berikut:
Parameter Metode Keterangan
Fenat Salicylate Test Kit
Rata-rata konsentrasi sampel Simpangan Baku (SD) Grubb’s test 1 Grubb’s test 2 Grubb’s test 3 Simpulan 0,00486 0,0009 0,956 dan 1,267 2,223 0,167 dan 0,334 Diterima 0,006 0,00115 0,869 dan 1,739 2,608 0,147 dan 0,849 Diterima Batas keberterimaan Grubb’s test 1 < 2,097 Grubb’s test 2 < 3,34 Grubb’s test 3 < 0,956
Tabel 5. Grubb’s Test
...(4) Keterangan:
MDL = Method Detection Limit
tn-1 = nilai t tabel dengan tingkat kepercayaan 99% SD = Simpangan Baku (Standar Deviasi)
Pemilihan konsentrasi spike sample dilakukan berdasarkan perhitungan dari nilai IDL yang dikalikan 1-5. Berikut pengukuran spike
sample untuk penentuan MDL, diperoleh hasil
pada Tabel 6.
Berdasarkan Tabel 6, ke dua metode memiliki nilai MDL yang sama, maka ke duanya dapat mendeteksi suatu sampel pada konsentrasi terendah sebesar 0,005 mg/L. Semua pengujian dalam penentuan MDL dilakukan pemeriksaan dengan five point check untuk dapat mengetahui kebenaran dari nilai MDL yang diperoleh, di antaranya adalah [11]: a. Uji perolehan kembali (% Recovery)
memenuhi batas keberterimaan yang
Parameter Metode Keterangan
Fenat Salicylate Test Kit
Konsentrasi target (mg/L)
Rata-rata konsentrasi perolehan kembali (mg/L) Simpangan Baku (SD) 2/3 nilai Horwitz % RSD % Recovery S/N MDL LoQ Simpulan 0,01 0,0096 0,0015 21,5818 15,7955 95,7629 6,33 0,005 0,0015 Diterima 0,016 0,0137 0,0016 20,4446 11,6927 85,7743 8,,5524 0,005 0,016 Diterima Batas keberterimaan
harus memenuhi five point check Tabel 6. Penentuan Method Detection Limit (MDL)
disyaratkan, yaitu 75% - 120%. Perolehan kembali digunakan untuk menunjukan galat sistematik dari metode analisis yang digunakan. Berdasarkan data pada Tabel 6, hasil pengujian untuk Metode Fenat memenuhi persyaratanya itu dengan %Recovery 80% - 120% sedangkan untuk Metode Salicylate Test
Kit memiliki nilai % Recovery sebesar
75% – 100%.
b. Berdasarkan Tabel 6, S/N yang didapat pada Metode Fenat sebesar 6,3309 dan pada Metode Salicylate Test Kit sebesar 8,5524 yang berarti memenuhi batas keberterimaan. Bila S/N kurang dari 2,5, maka hal ini menunjukan kesalahan acak yang terjadi pada pengujian dan perkiraan presisi yang diharapkan dari sejumlah pengulangan pengujian terlalu tinggi dan menghasilkan MDL yang tinggi. Dalam hal ini, penambahan larutan standar pada sampel harus pada konsentrasi yang lebih tinggi agar dapat meningkatkan signal yang ada. Bila S/N yang diperoleh lebih besar dari 10 maka penambahan larutan standar padasampel yang terlalu tinggi, oleh karena itu konsentrasi larutan standar yang ditambahkan harus pada konsentrasi sampel yang lebih rendah.
Pemilihan konsentrasi spike dalam penentuan MDL harus sesuai dengan batas keberterimaan, yaitu 10% Spike < MDL < Spike. Berdasarkan pengolahan data, kriteria
tersebut memenuhi batas keberterimaan pada Metode Fenat didapat sebesar 0,001 < 0,005 < 0,01 sedangkan pada Metode Salicylate Test
Kit didapat sebesar 0,0016 < 0,005 < 0,016.
Akurasi yang dihasilkan dalam penentuan MDL sangat tergantung dengan konsentrasi target yang digunakan. Bila MDL kurang dari 10% spike, berarti data pengujian memiliki nilai keragaman yang besar dan stabil sehingga akan menyebabkan kesulitan dalam membedakan antara nilai MDL dengan LoQ jadi penentuan MDL harus diulang dengan menggunakan konsentrasi target yang lebih rendah. Bila nilai MDL lebih besar dari spike, maka data pengujian memiliki nilai keragaman yang kecil dan tidak stabil akan menyebabkan kesulitan dalam membedakan antara nilai MDL dengan IDL jadi penentuan MDL harus diulang dengan menggunakan konsentrasi target yang lebih tinggi.
c. Simpangan baku relatif yang dihasilkan pada Tabel 6 untuk Metode Fenat adalah 15,7955 < 21,5818 dan Metode Salicylate
Test Kit menghasilkan simpangan baku
sebesar 11,6927 < 20,4446, nilai tersebut memenuhi batas keberterimaan yaitu tidak boleh melebihi 2/3 nilai Horwitz. d. Berdasarkan Peraturan Pemerintah
nomor 82 Tahun 2001 baku mutu untuk senyawa amonia adalah 0,5 mg/L, berdasarkan data pada Tabel 6 dapat disimpulkan bahwa nilai MDL yang dihasilkan lebih kecil dari baku mutu yaitu 0,005 mg/L maka laboratorium dapat menggunakan metode tersebut untuk pengujian parameter kualitas lingkungan. Bila MDL yang dihasilkan lebih besar dari nilai baku mutu lingkungan hidup, maka laboratorium harus mencari metode pengujian lain hingga diperoleh nilai MDL dibawah nilai baku mutu lingkungan hidup.
Penentuan Repeatabilitas, Reprodusibilitas dan Akurasi
Pengulangan pengujian sangat diperlukan dalam penentuan MDL, terdapat dua parameter pengulangan yang dilakukan dalam penelitian ini yaitu penentuan repeatabilitas dan reprodusibilitas. Pengulangan pengujian parameter repeatabilitas atau keterulangan dilakukan dengan pengukuran larutan spike sebanyak 7 kali pengulangan oleh satu orang analis, sedangkan pengujian parameter reprodusibilitas atau ketertiruan dilakukan dengan membandingkan pengukuran larutan
spike sebanyak 7 kali pengulangan yang
dilakukan oleh dua analis yang berbeda yang bertujuan untuk melihat variabilitas hasil pengujian terhadap waktu,kondisi akomodasi, sumber daya dan lingkungan. Maka dari itu penentuan MDL harus dalam keadaan reprodusibilitas seperti yang disajikan pada Tabel 7.
Hasil dari pengolahan data pada Tabel 9 menghasilkan nilai repeatabilitas pada Metode Fenat dengan % RSD analis 1 sebesar 15,7955% dan analis 2 sebesar 12,1875%, sedangkan untuk Metode Salicylate Test Kit menghasilkan repeatabilitas analis 1 sebesar
Parameter Metode
Fenat Salicylate Test Kit a. Repeatibility Analis 1, %RSD ½ nilai Horwitz Analis 2, % RSD ½ nilai Horwitz b. Reproducibility % RSD ⅔ nilai Horwitz c. Akurasi % R % Bias Simpulan 15,7955% 16,1058% 12,1875% 15,9323% 13,9473% 21,4631% 99,2857% 0,7143% Diterima 11,6927% 15,2571% 12,5379% 15,2788% 11,6536% 20,459% 85,3125% 14,6875% Diterima Tabel 7. Penentuan repeatabilitas, Reprodusibilitas dan Akurasi
11,6927% dan analis 2 sebesar 12,5379%. Nilai tersebut memenuhi batas keberterimaan karena telah memenuhi syarat yaitu tidak boleh melebihi batasan presisi yang dirumuskan oleh persamaan modifikasi Dr. William Horwitz (16% dan 15%) maka dapat disimpulkan kesalahan acak dari proses pengujian tidak mempengaruhi hasil pengukuran [9].
Pengujian reprodusibilitas dilakukan oleh 2 analis yang berbeda dengan tujuan untuk mengetahui kehandalan dan kinerja dari masing-masing analis. Berdasarkan data pengolahan pada Tabel 9 memenuhi syarat batas keberterimaan,yaitu tidak melebihi batasan presisi yang dirumuskan oleh persamaan modifikasi Dr. William Horwitz (21,5% dan 20,5%) dan pada Metode Fenat didapat akurasi sebesar 99,2857% sedangkan pada Metode Salicylate Test Kit sebesar 85,3125%. Berdasarkan data yang dihasilkan pada parameter akurasi, maka dapat disimpulkan bahwa pengujian ke dua metode tersebut menunjukan kedekatan antara hasil penelitian dengan nilai sebenarnya dan memiliki kesalahan sistematik kecil memiliki akurasi yang baik dan memenuhi syarat batas keberterimaan yaitu 75% - 120%.
Pengujian Akurasi (Trueness Value dan Bias) dan Presisi
Trueness Value yang sering dinyatakan sebagai
akurasi merupakan perbandingan antara nilai rerata hasil pengulangan pengujian dengan nilai benar dari bahan acuan bersertifikat yang digunakan, yaitu CRMs Nutrient dengan nilai ketidakpastian yang tercantum dalam sertifikat adalah 7,43 ± 0,9%. Berdasarkan pengolahan data didapat hasil pada Tabel 10.
Dilihat dari Tabel 10, dapat disimpulkan bahwa Metode Non Standar Salicylate Test
Kit dapat dipercaya penggunaannya karena
mempunyai akurasi dan presisi yang sangat baik yang ditunjukan dengan nilai bias kecil.
Pengujian Reprodusibilitas
Faktor-faktor lain yang mempengaruhi parameter reprodusibilitas yaitu terdapat faktor peralatan dengan karakteristik yang berbeda, variasi bahan dan kondisi instrumen, umur pakai alat yang berbeda, pelarut, pereaksi dan bahan lain dengan mutu berbeda.
Parameter Metode Keterangan
Fenat Salicylate Test Kit
a. Akurasi Rata-rata konsentrasi (mg/L) % R % Bias b. Presisi Simpulan 7,4 99,6% 0,004% 0,18% Diterima 7,436 100,08% 0,0008% 0,29% Diterima Batas keberterimaan %R = 100% ± 10% Tabel 10. Pengujian Akurasi dan Presisi
Berdasarkan hal tersebut, dalam penelitian ini dilakukan pengujian reprodusibilitas dengan menggunakan karakteristik antara dua metode yang berbeda yaitu Metode Standar Fenat dan Metode Non Standar Salicylate Test Kit yang bertujuan untuk mengukur keragaman nilai hasil analisa terhadap sampel yang sama dengan peralatan yang berbeda yang dilakukan pada satu laboratorium dalam waktu yang berbeda, sehingga dapat diketahui apakah hasil tersebut berbeda atau tidak. Berdasarkan penelitian dan pengolahan data, didapat hasil pada Tabel 11.
Hasil berdasarkan uji banding pada Tabel 11 menunjukan bahwa tidak terdapat perbedaan yang jauh antara Metode Non Standar
Salicylate Test Kit dan Metode Standar Fenat,
karena pengujian tersebut memiliki nilai % RSD yang kecil dan juga tidak melebihi dari persamaan Horwitz, yaitu 8,001% ≤ 20,9528%. Berdasarkan hal tersebut, maka dapat disimpulkan bahwa Metode Salicylate
Test Kit dapat diterima dengan baik sebagai
Parameter Salicylate Test Kit Metoda Fenat
Rata-rata Grand Mean Standar Deviasi (SD) % RSD Nilai Horwitz Reproducibility % RSD ≤ 2/3 nilai Horwitz Reproducibility 0,0123 8,0010 0,0117 0,0009 8,0010 31,2728 ≤ Diterima 0,011 21,9528 Tabel 11. Pengujian Reprodusibilitas
metode untuk penentuan amonia dan juga dapat digunakan untuk kegiatan rutin di laboratorium seperti metode standar fenat.
SIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, disimpulkan sebagai berikut:
1. Penentuan amonia dengan Metode Standar Fenat berdasarkan SNI 06-6989.30-2005 memiliki linearitas (r) 0,9983, IDL sebesar 0,0023 mg/L, MDL sebesar 0,005 mg/L, LoQ sebesar 0,015 mg/L, akurasi 99,6% dan presisi 0,18%. 2. Penentuan amonia dengan Metode Non
Standar Salicylate Test Kit berdasarkan Hach memiliki linearitas (r) 0,9981, IDL sebesar 0,0041 mg/L, MDL sebesar 0,005 mg/L, LoQ sebesar 0,016 mg/L, akurasi 100,08% dan presisi 0,29%. 3. Metode Non Standar Salicylate Test Kit
berdasarkan Hach dapat digunakanse-bagai metode standar untuk kegiatan rutin dalam penentuan amonia di labo-ratorium karena memenuhi semua batas keberterimaan seperti Metode Standar Fenat berdasarkan SNI 06-6989.30-2005.
Daftar Pustaka
(1) EMDI-BAPEDAL. 1994. Limbah Cair Berbagai Industri di Indonesia; Sumber, Pengendalian dan Baku Mutu. Kementrian Lingkungan Hidup, Jakarta.
(2) Sucofindo. 1999. Laporan Kandungan Amonia dalam Limbah. PT. Sucofindo, Jakarta
(3) Radojevic, M. & V.N. Bashkin. 1999. Practical Environmental Analysis. RoyalSociety of Chemistry, USA.
(4) Badan Standarisasi Nasional. 2005. Cara Uji Amonia dengan Spektrofotometer secara Fenat SNI 06-6989.30-2005. BSN, Jakarta. (5) Nugroho, A., H. Wahyono & S.
Fatimah. 2006. Validasi Metode Alat ICP-AESPlasma 40 untuk Pengukuran Unsur Cr, P, Ti. Urania. 12(101): 64-112.
(6) Merck. 2011. Test Kit. Merck Chemicals, Indonesia.
(7) Hach. 2007. Salicylate Method 8155. Hach Company, USA.
(8) Hadi, A. 2007. Pemahaman dan Penerapan ISO/IEC 17025: 2005. PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. (9) Kementerian Lingkungan Hidup.
2009. Pedoman Pengendalian Mutu Internal Pengujian Parameter Kualitas Lingkungan. KLH, Jakarta.
(10) Greenberg, A. 2005. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 21st Edition. American
Public Health Association, USA. (11) Ripp, J. 1996. Analytical Detection
Limit Guidance and Laboratory Guide for Determining Method Detection Limit. Wisconsin Departement of Natural Resource Laboratory Certification Program, Madison. (12) Hadi, A. 2010. Penentuan Batas
Deteksi Metode dan Batas Kuantifikasi Pengujian Sulfida dalam Air dan Air Limbah dengan Biru Metilen Secara Spektrofotometri. Ecolab.4(2): 55-96 (13) Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun
2001. Tentang Pencemaran Air, Jakarta
(14) H a c h . 1 9 6 6 . D R / 2 0 0 0 Spectrophotometer Handbook. Hach Company, USA.
(15) Hach. 2009. DR 2800 User Manual. Hach Company, USA.
PENGKAJIAN METODE U N T U K ANALISIS TOTAL LOGAM BERAT
DALAM SEDIMEN MENGGUNAKAN MICROWAVE DIGESTION
METHOD ASSESSMENT FOR HEAVY METAL ANALYSIS IN SEDIMENT
USING MICROWAVE DIGESTION
Yayah Rodiana 1, Hafiz Maulana 2 Siti Masitoh dan Nurhasni2
(Diterima tanggal 02-03-2013; Disetujui tanggal 01-08-2013)
1 Pusarpedal-KLH, Kawasan Puspiptek Gedung 210 Jalan raya Puspiptek-Banten. Email: [email protected] 2 Fakultas sains dan teknologi Program studi kimia, universitas Syarif Hidayatullah
ABSTRAK
Destruksi asam tertutup atau disebut juga microwave digestion merupakan metode destruksi basah yang paling direkomendasikan untuk analisis logam berat. Kelebihan dari metode ini diantaranya adalah tidak ada unsur-unsur volatile yang hilang dan waktu pengerjaannya cukup singkat (20-40 menit) dibandingkan dengan destruksi asam terbuka yang membutuhkan waktu lebih lama (lebih dari 24 jam). Contoh uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah sedimen dari Certified Reference Material (CRM). Sebanyak 0,5 gram contoh uji ditimbang kemudian ditambahkan dengan asam HNO3 dan selanjutnya didestruksi menggunakan microwave digestion. Larutan hasil destruksi kemudian diukur konsentrasi logamnya dengan menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA). Validasi metode d i l a k u k a n t e r h a d a p h a s i l p e n g u k u r a n t o t a l l o g a m k a d m i u m ( C d ) , t e m b a g a ( C u ) , m a n g a n ( M n ) d a n s e n g ( Z n ) m e l i p u t i l i n e a r i t a s , l i m i t d e t e k s i , a k u r a s i d a n p r e s i s i . Hasil penelitian menunjukkan penggunaan metode microwave digestion dengan penambahan HN03 u n t u k a n a l i s i s l o g a m b e r a t t e l a h memenuhi semua persyaratan keberterimaan suatu metode untuk digunakan dalam analisis di laboratorium .
Kata kunci: HNO3, logam berat , microwave digestion, sedimen, validasi metode ABSTRACT
Closed acid digestion or known as microwave digestion is wet digestion that most recommended to be used as a digestion method in heavy metal analysis. Advantages of this method are no volatile compound will be lost and time for analysis is very short (20-40 minutes) compare to open acid digestion (more than 24 hours). Sedi-ment from Certified Reference Material (CRM) was used as a sample in this research. Weight 0,5 gram of sample, added with HN03 then continue to digestion process by using microwave. Extract from digestion process was measured by Atomic Spectrophotometer (AAS). Parameters of method validation which used for determine total heavy metals cadmium (Cd), copper (Cu), manganese (Mn), and zinc (Zn) were linearity, detection limit, accuracy and precision. The result showed microwave digestion method with HNO3 addition into sample for heavy metal analysis fulfilled all requirements of acceptability to be used as method in laboratory.
Key words: heavy metal, HNO3, method validation, microwave digestion, sediment PENDAHULUAN
Keberadaan logam berat di perairan merupakan hal alamiah yang terbatas dalam jumlah tertentu di dalam media air, sedimen, dan lemak biota, tetapi keberadaan logam berat ini dapat meningkat akibat masuknya bahan
pencemar yang mengandung logam berat dari limbah yang dihasilkan oleh industri-industri serta limbah yang berasal dari aktivitas lainnya. Masuknya bahan pencemar, misalnya logam berat seperti nikel (Ni), kadmium (Cd),
timbal (Pb), seng (Zn) dan tembaga (Cu) cenderung meningkatkan kasus keracunan dan gangguan kesehatan masyarakat. Penyebab utama logam berat menjadi bahan pencemar berbahaya karena logam berat tidak dapat dihancurkan (non degradable) oleh organisme hidup di lingkungan dan terakumulasi ke lingkungan, terutama mengendap di dasar perairan membentuk senyawa komplek bersama bahan organik dan anorganik lainnya. Biota air yang hidup dalam perairan tercemar logam berat dapat mengakumulasi logam berat tersebut dalam jaringan tubuhnya. Semakin tinggi kandungan logam berat dalam perairan akan semakin tinggi pula kandungan logam berat yang terakumulasi dalam tubuh hewan tersebut.
Salah satu cara untuk mengukur kadar logam berat di lingkungan adalah dengan menggunakan metode destruksi asam, yaitu melarutkan atau mendestruksi contoh uji menggunakan asam kuat dan dipanaskan, kemudian larutan hasil destruksi tersebut diukur konsentrasi logamnya menggunakan alat Spektrofotometer Serapan Atom (SSA). Pada umumnya, asam yang digunakan dalam preparasi contoh uji sebagai reagen pendestruksi antara lain, HNO3, HCl, H2SO4, HF, HClO4, HNO3-H2O2, HNO3-HF, HNO3 -HCl. Tujuan dari proses destruksi adalah untuk mendapatkan larutan yang tercampur sempurna dengan analit, dekomposisi yang sempurna dari padatan, d a n menghindari hilangnya atau terjadinya kontaminasi analit. Metode destruksi asam dapat dilakukan secara terbuka maupun tertutup. Metode destruksi asam terbuka yaitu campuran antara contoh uji dengan reagen asam kuat dipanaskan secara terbuka di atas penangas listrik (Hot Plate Method).
Sedangkan destruksi asam tertutup adalah reaksi pelarutan dan pemecahan dilakukan dalam wadah tertutup yang lebih aman terhadap penguapan dan pemuaian bahan. Keuntungan menggunakan metode destruksi asam terbuka adalah peralatan yang digunakan relatif sederhana dan murah, yaitu gelas piala dan penangas listrik. Kelemahan dari metode asam terbuka adalah unsur-unsur yang mudah menguap dari contoh uji dapat hilang selama proses destruksi sehingga memungkinkan terjadinya kesalahan pada hasil analisis, kemungkinan terjadinya kontaminasi dari udara, dan waktu destruksi yang lama mencapai lebih dari 12 jam [1].
Untuk memperbaiki kelemahan dari metode destruksi asam terbuka, maka digunakan metode asam tertutup, salah satu caranya adalah penggunaan gelombang mikro dalam proses destruksi. Metode ini disebut dengan metode microwave digestion. Dalam metode ini contoh uji ditambahkan asam kuat dalam sistem tertutup yang menyebabkan terjadinya peningkatan suhu dan tekanan. Peningkatan suhu dan tekanan serta kondisi dalam pH rendah pada contoh uji menyebabkan peningkatan kecepatan dekomposisi termal dari contoh uji yang membuat logam menjadi larut. Setelah logam larut, barulah dimungkinkan dilakukan pengukuran dengan instrumen [2].
Metode destruksi dengan menggunakan
microwave memiliki beberapa keunggulan,
antara lain: kualitas destruksinya tinggi, tidak ada unsur-unsur volatil yang hilang dan waktu yang dibutuhkan untuk proses destruksi relatif singkat yaitu sekitar 20 - 40 menit dibanding metode destruksi konvensional yang membutuhkan waktu lebih dari 24 jam [3,4].
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa nilai persen perolehan kembali (% recovery) a n a l i s i s l o g a m b e r a t menggunakan metode microwave digestion memiliki nilai akurasi yang lebih baik dibandingkan dengan destruksi asam terbuka [5].
Pengukuran konsentrasi logam berat yang dilakukan di Pusat Sarana Pengendalian Dampak Lingkungan (Pusarpedal) dian tar any a adalah mengukur kadar total logam berat pada contoh uji sedimen sungai menggunakan metode destruksi asam terbuka. Sebagai laboratorium lingkungan rujukan nasional, Pusarpedal mempunyai tugas untuk memutakhirkan metode yang dipakai dalam analisis contoh uji. Berdasarkan hal tersebut di atas, maka Pusarpedal melakukan pengkajian metode analisis logam berat dalam sedimen menggunakan metode microwave
digestion dengan tujuan untuk mengetahui
apakah metode tersebut dapat digunakan di laboratorium Pusarpedal [6].
Untuk mengetahui apakah suatu metode dapat digunakan sebagai metode standar, maka diperlukan pengkajian terhadap metode tersebut. Pengkajian metoda analisis adalah
suatu tindakan penilaian terhadap metode
tertentu, berdasarkan percobaan laboratorium, untuk membuktikan bahwa metode tersebut memenuhi persyaratan untuk penggunaannya [7]. Tahapan pengkajian metode yang dilakukan meliputi uji linearitas, limit deteksi, akurasi dan presisi.
Uji linearitas diperlukan karena penentuan kadar logam berat dalam contoh uji secara kuantitatif menggunakan kurva kalibrasi dengan garis lurus (linearitas) yang memenuhi
batas keberterimaan. Limit deteksi adalah jumlah terkecil yang dapat dideteksi diatas
noise dalam suatu prosedur dan dalam batas
kepercayaan tertentu. Akurasi adalah ukuran yang menunjukkan derajat kedekatan hasil analis dengan kadar analit yang sebenarnya dan dinyatakan sebagai persen perolehan kembali (recovery) analit yang ditambahkan. Presisi adalah ukuran yang menunjukkan derajat kesesuaian antara hasil uji individual, diukur melalui penyebaran hasil individual dari rata-rata jika prosedur diterapkan secara berulang pada sampel-sampel yang diambil dari campuran yang homogen. Presisi diukur sebagai simpangan baku atau simpangan baku relatif (koefisien variasi). presisi dapat dinyatakan sebagai repitabilitas (keterulangan) atau reprodusibilitas (ketertiruan) [7].
METODOLOGI
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Tanah dan Padatan Pusat Sarana Pengendalian Dampak Lingkungan (Pusarpedal) Serpong. Penelitian dilaksanakan mulai dari bulan April sampai Agustus 2012.
Alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya adalah alat
microwave digestion merk CEM tipe Mars
5, Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) merk Hitachi tipe Z-2300, kertas saring kualitatif dengan ukuran pori-pori 0,45 µm dari millipore®, corong pisah, neraca
analitik, dan peralatan gelas lainnya. Untuk menghilangkan kontaminasi logam yang ada pada peralatan maka sebelum melakukan analisis, dilakukan pencucian
alat-alat yang akan digunakan dengan HN03 2%, kemudian dibilas dengan aquades, dan dikering anginkan pada suhu ruang.
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya adalah : Certified
Reference Material (CRM) Montana Soil
2711a10 dari National Institute of Standards
and Technology (NIST)-USA, HN03
p.a., larutan standar induk Cd(N03)2, Cu(N03)2, Mn(N03)2, dan Zn(N03)2 dengan konsentrasi 1000 mg/L dari WAKO, dan air suling.
Penentuan Kadar Air
Timbang contoh uji CRM 0,5 g kemudian dimasukkan ke dalam oven pada suhu 105°C selama 2 jam, kemudian ditimbang kembali. Lakukan secara berulang sampai didapat bobot tetap.
Prosedur Kerja Preparasi contoh uji
Timbang contoh uji CRM 0,5 ± 0,0001 g, tambahkan 10 ± 0,1 ml HN03 pekat. Tempatkan ke dalam microwave digestion. Contoh uji dipanaskan dengan ramp time 20 menit dan holding time 15 menit. Tabung dibiarkan dingin minimal 5 menit sebelum dikeluarkan dari microwave. Kemudian didinginkan sampai mencapai suhu ruang. Di dalam ruang asam, setiap tabung destruksi dibuka, contoh uji dipindahkan ke botol yang telah di cuci dengan asam. Jika terdapat partikulat, contoh uji harus disaring atau disentrifugasi terlebih dahulu. Larutan destruksi siap diukur dengan menggunakan SSA [2].
Pembuatan dan Pengujian Kurva Kalibrasi
Larutan deret standar logam diukur absorbansinya dengan mengaspirasikan larutan tersebut kedalam spektrofotometer serapan atom. Setelah diukur absorbansinya, maka akan terbentuk kurva, sebagai pembanding, dilakukan pengukuran CRM.
Penentuan Limit Deteksi
Kurva kalibrasi dibuat dengan menggunakan deret standar sampai titik dimana terjadi penurunan nilai absorbansi. Kemudian dilakukan pengukuran absorbansi larutan ekstraksi dari CRM sebanyak 7 kali pengulangan dengan mengaspirasikannya ke dalam SSA. Setelah didapatkan nilai absorbansinya, dihitung nilai MDL (Method
Detection Limit) dengan batas keberterimaan
yang dipersyaratkan ( %RSD < 0,67 horwitz)
Penentuan Akurasi dan Presisi
Dilakukan pengukuran absorbansi larutan hasil ekstraksi CRM sebanyak 7 kali pengulangan dengan menggunakan SSA yang dilakukan dalam 2 waktu yang berbeda untuk mendapatkan nilai konsentrasinya. Dihitung nilai RSD (%RSD) rerata dan horwitz value rerata (horwitz). Batas keberterimaan akurasi adalah %recovery = 70-125%. Sedangkan Batas keberterimaan pada repetabilitas adalah %RSD < 0,67horwitz dan reprodusibilitas adalah %RSD < horwitz.
HASIL DAN PEMBAHASAN Kadar Air
Penentuan kadar air pada penelitian ini adalah untuk mengetahui berat kering CRM, karena nilai berat kering digunakan untuk menentukan nilai konsentrasi CRM pada
matriks padat yang dikonversi dari nilai konsentrasi hasil pengukuran yang berupa larutan. Data hasil penentuan kadar air CRM dapat dilihat pada Tabel 1.
Konsentrasi Logam Berat dalam Contoh Uji CRM
Larutan hasil destruksi diukur konsentrasinya masing-masing logam Zn, Cu, Cd dan Mn menggunakan AAS. Panjang gelombang untuk Zn 213.9 nm, Cu 324.7 nm, Cd 228.8 nm, dan Mn 279.5 nm.
Pengulangan
CRM Berat Basah Awal (gram) Berat Kering (gram) CRMKering %Kadar Air
Cawan CRMBasah Cawan + CRMBasah I II
1 17.2703 0.5003 17.7706 17.7635 17.762 0.4917 1.72 2 17.1141 0.5009 17.6150 17.6045 17.6039 0.4898 2.22 3 17.7889 0.5006 18.2895 18.2800 18.2798 0.4909 1.94
Rerata 0.4908 1.958
Tabel 1. Data hasil penentuan kadar air
Perhitungan konsentrasi logam berat dalam sampel berdasarkan rumus:
C = ...(1)
Keterangan:
C = Konsentrasi logam dalam sampel (mg/kg) A = Konsentrasi logam dalam larutan uji (mg/L) B = Rata-rata konsentrasi logam dalam larutan blangko df = Faktor pengenceran
gr = Berat sampel yang dianalisis (gram)
Hasil pengukuran logam berat pada contoh uji CRM menggunakan metode microwave
digestion dapat dilihat pada Tabel 2.
Pengulangan Cd (mg/kg) Cu (mg/kg) Mn (mg/kg) Zn (mg/kg) 1 52.1 128.4 560.8 380.7 2 52.6 129.2 567.1 393.1 3 52.4 129.3 567.6 398.8 4 52.5 129.6 578.1 410.8 5 52.4 128.8 565.1 417.2 6 52.4 131.5 562.6 424.1 7 52.7 129.7 571.6 382.5 Rata-rata 52.4 129.5 567.6 401.0 Nilai CRM 54.1 140 675 414
Linearitas Kurva
Kurva kalibrasi merupakan grafik yang membentuk garis lurus (linear) yang menyatakan hubungan antara kadar larutan kerja termasuk blanko dengan respon yang proporsional dari instrumen [6]. Untuk membuktikan linearitas hubungan antara kadar dengan respon instrumen, maka uji yang paling mudah adalah memvisualisasikan data kalibrasi dalam grafik dan menghubungkan garis linear antar data yang ada. Dengan mengevaluasi secara visual garis yang terbentuk maka dapat dibuktikan linearitas suatu garis tersebut.
Uji linearitas secara visual lebih bersifat subyektif karena berbeda terhadap suatu linearitas. Untuk menghindari hal tersebut, maka digunakan uji linearitas secara statistika dengan menggunakan data kalibrasi yang tersedia. Data uji linearitas dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 3 di bawah ini. Berdasarkan data linearitas di atas, maka kurva kalibrasi untuk semua logam berat berada pada garis lurus (linear). Berikut adalah nilai uji F untuk logam Cd (-7 < 6,719); Cu (0,0047 < 6,719); Mn (0,0130 < 6,719); dan Zn (0,0890 < 6,719). Melalui perhitungan dari uji F, dimana nilai Fhitung
Parameter Cd Cu Mn Zn a. Slope 0,1222 0,0229 0,0255 0,2236 b. Intercept 0,0072 -0,0009 -0,0020 0,0166 c. Correlation determination 0,9977 0,9992 0,9982 0,9987 d. Correlation coeffisien 0,9989 0,9996 0,9991 0,9993 e. Fhitung -7 0,0047 0,0130 0,0890
Kesimpulan Linearitas Diterima Diterima Diterima Diterima
Tabel 3. Linearitas Kurva Kalibrasi
Syarat keberterimaan: r ≥ 0,995 dan Fhitung < Ftabel dimana Ftabel = 6,719
yang diperoleh dibandingkan dengan Ftabel, disimpulkan :
a. Jika Fhitung < Ftabel : garis yang terbentuk adalah regresi linear
b. Jika Fhitung > Ftabel : garis yang terbentuk adalah regresi non-linear
Selain linearitas dengan uji F, keberterimaan validasi linearitas suatu metode juga dilihat dari nilai koefisien korelasi (r) yaitu > 0,995. Berdasarkan data pada Tabel 2, dapat dilihat semua logam mempunyai nilai r > 0,995. Sebagai contoh logam Cd, mempunyai nilai r = 0,9989 melebihi persyaratan nilai r > 0,995. Dengan demikian kurva kalibrasi logam Cd yang dibuat merupakan garis linear.
Limit Deteksi
Limit deteksi yang dihasilkan dalam validasi ini berupa limit deteksi metode atau
Method Detection Limit (MDL) dan Limit of Quantitation (LoQ). Menurut Greenberg
(2005), limit deteksi metode adalah konsentrasi terendah yang terbaca dari pengukuran suatu unsur yang mengaplikasikan secara lengkap metode pengukuran suatu unsur tersebut dan hasil pembacaannya dapat dipercaya dengan tingkat kepercayaan 99 % bahwa konsentrasi tersebut berbeda dengan pembacaan blanko [8].
Penentuan nilai MDL bertujuan mengevaluasi kemampuan metode dalam mengkuantitasi analit. Rumus perhitungan limit deteksi metode adalah :
MDL = tn-1 x SD………...…(12) Keterangan :
MDL = Methode Detection Limit
tn-1 = nilai t tabel untuk derajat bebas n-1 dengan tingkat kepercayaan 99% SD = standar deviasi
Selain MDL, didapatkan pula nilai LoQ (Limit of Quantification). LoQ merupakan kadar analit yang menghasilkan signal lebih besar dari blanko pada kondisi kegiatan rutin laboratorium. LoQ ditentukan sesuai persamaan [10]. Nilai LoQ didapat berdasarkan perhitungan:
LoQ = 3,18 MDL = 3,18 (3,143 sd) = 10sd..…(23) Keterangan :
LOQ = Limit of Quantification MDL = Methode Detection Limit SD = standar deviasi Parameter Cd Cu Mn Zn a. rata-rata konsentrasi (ppm) 52,4 129,5 21,7 403,6 b. standar deviasi 0,19 0,97 0,22 1,68 c. %R 96,9 92,5 100,2 97,5 d. %RSD 0,36 0,75 0,99 0,42 e. MDL (ppm) 0,60 3,06 0,68 5,29 f. LoQ (ppm) 1,90 9,74 2,16 16,85
Kesimpulan Limit Deteksi Diterima Diterima Diterima Diterima Tabel 4. Data Limit Deteksi Validasi Metode Logam Berat dalam Sedimen
Nilai MDL dan LoQ dari data hasil analisis logam berat dengan contoh uji dapat di lihat pada Tabel 4.
Berdasarkan data dalam Tabel 3, didapatkan nilai MDL untuk parameter Cd adalah 0,60 mg/kg berat kering, lebih rendah daripada MDL Cu (3,06 mg/Kg), Mn (0,68 mg/Kg) dan Zn (5,29 mg/Kg). Data MDL logam Cd 0,60 mg/Kg dapat diartikan bahwa kemampuan metode microwave digestion dapat digunakan untuk mengukur konsentrasi total logam dalam contoh uji sedimen ≥ 3,06 mg/Kg. Sama halnya dengan nilai MDL, metode
microwave digestion menghasilkan nilai LoQ
paling rendah untuk parameter logam Cd, yaitu 1,90 mg/Kg. Sedangkan nilai LoQ untuk parameter logam lainnya adalah Cu: 9,74 mg/ Kg, Mn: 2,16 mg/Kg, Zn: 16,85 mg/Kg.
