TINJAUAN PUSTAKA Logam Berat dalam Tanaman
Logam berat adalah unsur logam yang mempunyai massa jenis lebih besar
dari 5 g/cm3 dan logam dengan berat molekul tinggi, antara lain Cd, Hg, Pb, Zn, dan Ni. Logam berat Cd, Hg, dan Pb dinamakan sebagai logam non esensial dan pada
tingkat tertentu menjadi logam beracun bagi makhluk hidup (Subowo dkk., 1999).
Logam berat itu dibagi ke dalam dua jenis, yaitu:
1. Logam berat esensial: yakni logam dalam jumlah tertentu yang sangat dibutuhkan
oleh organisme. Dalam jumlah yang berlebihan, logam tersebut bisa menimbulkan
efek toksik. Contohnya adalah Zn, Cu, Fe, Co, Mn, dan lain sebagainya.
2. Logam berat tidak esensial; yakni logam yang keberadaannya masih belum
diketahui manfaatnya bahkan bersifat toksik, seperti Hg, Cd, Pb, Cr, dan lain-lain
(Widowati dkk., 2008).
Logam yang mempunyai sifat toksik yang tinggi yaitu Hg, Cd, Pb, As, Cu
dan Zn. Logam yang mempunyai sifat toksik menengah yaitu Cr, Ni, dan Co. Logam
yang mempunyai sifat toksik yang rendah yaitu Mn dan Fe (Connel, 1995). Menurut
Darmono (2001) urutan toksisitas logam terhadap manusia yang mengkomsumsi ikan
adalah Hg2+> Cd2+> Ag2+> Ni2+> Pb2+> As2+> Cr2+> Sn2+> Zn2+.
Sumber kontaminasi logam dalam tanah pertanian berasal dari: (1) Jumlah
logam yang ada pada batuan tempat tanah terbentuk, (2) Jumlah pupuk yang
diberikan, (3) Berasal dari berbagai kegiatan seperti pertambangan, industri dan
transportasi yang sering ditemukan dalam air, tanah dan udara, (4) Jumlah yang
terambil pada proses panen ataupun merembes ke dalam tanah yang lebih dalam
Pada tanaman logam berat dapat masuk ke dalam jaringan melalui akar dan
stomata (Alloway, 1990). Pada dasarnya logam berat seperti Fe, Mn, Cu, Ni dan Zn
merupakan unsur essensial yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah kecil Namun
dalam konsentrasi tinggi dapat menghambat pertumbuhan tanaman. Logam Pb dan
Cd bukan unsur essensial bagi tanaman. Logam Pb dan Cd bersifat toksik yang dapat
menghambat pertumbuhan tanaman Janouskova dkk. (2005). Rendahnya
pertumbuhan tanaman akibat logam berat disebabkan karena adanya penurunan
kandungan klorofil tanaman (Olivares, 2003).
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa pencemaran mengakibatkan
menurunnya pertumbuhan dan produksi tanaman serta diikuti dengan gejala yang
tampak (visible symptoms). Kerusakan tanaman karena pencemaran berawal pada
tingkat biokimia (gangguan proses fotosintesis, respirasi, serta biosintesis protein dan
lemak), selanjutnya tingkat ultrastruktural (disorganisasi sel membran), kemudian
tingkat sel (dinding sel, mesofil, pecahnya inti sel) dan diakhiri dengan terlihatnya
gejala pada jaringan daun seperti klorosis dan nekrosis (Malhotra and Khan, 1984).
Hutagalung (1991) menyebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi tingkat
toksisitas logam berat antara lain suhu, salinitas, pH, dan kesadahan. Penurunan pH
dan salinitas perairan menyebabkan toksisitas logam berat semakin besar.
Peningkatan suhu menyebabkan toksisitas logam berat meningkat, sedangkan
kesadahan yang tinggi dapat mengurangi toksisitas logam berat karena logam berat
dalam air dengan kesadahan tinggi membentuk senyawa kompleks yang mengendap
dalam air.
Kementerian Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup (1990) membagi
toksik tinggi yang terdiri atas unsur-unsur merkuri (Hg), kadmium (Cd), timbal (Pb),
tembaga (Cu), dan seng (Zn). Bersifat toksik sedang terdiri dari unsur-unsur
kromium (Cr), nikel (Ni), dan kobalt (Co), serta yang bersifat toksik rendah terdiri
atas unsur mangan (Mn) dan besi (Fe).
Tabel 1. Standar Legislasi Batas Aman untuk Logam Berat pada Sayur
Sumber Timbal
for Heavy Metals by the Food and Drugs Act
2,0 ppm Belum ditentukan batasnya (dalam
penelitian)
20 ppm
Regulation and Recommendation for Heavy Metals & South Africa
1,0 ppm Belum ditentukan 20 ppm
Regulation and Recommendation for Heavy Metals in Canada
2,0 ppm Belum ditentukan 50 ppm
Regulation and Recommendation for Heavy Metals in Australia
2,0 ppm Belum ditentukan 30 ppm
Plumbum (lead) merupakan salah satu unsur kimia yang terdapat dalam unsur
periodik. Unsur logam ini memiliki simbol Pb yang berasal dari bahasa latin
Plumbum. Dalam bahasa Indonesia lead biasa disebut dengan timbal. Lead memiliki
sifat fisik, lunak dan mudah di bentuk namun juga berat dan beracun. Lead akan
berwarna putih jika langsung di potong namun akan tidak berwarna sampai ke
abu-abuan jika terkena udara. Logam Pb juga terdapat dari sisa berbagai kegiatan seperti
pertambangan, industri dan transportasi merupakan limbah yang tergolong dalam
kelompok B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun) yang sering ditemukan dalam air,
tanah dan udara (Yoma, 2010). Unsur ini juga logam berat yang sangat berbahaya
dan bersifat karsinogenik dapat menyebabkan mutasi, terurai dalam jangka waktu
yang lama dan tokisisitasnya yang tidak berubah (Novem, 2010).
Sudarmaji dkk. (2008) mengatakan bahwa secara alami Pb juga ditemukan di
udara yang kadarnya berkisar antara 0,0001-0,001 μg/m3. Tumbuh-tumbuhan termasuk sayur-mayur dan padi-padian dapat mengandung Pb. Penelitian yang
dilakukan di USA kadarnya berkisar antara 0,1-1,0 μg/kg berat kering. Logam berat
Pb yang berasal dari tambang dapat berubah menjadi PbS (galena), PbCO3 (cerusite)
dan PbSO4 (anglesite) dan ternyata galena merupakan sumber utama Pb yang berasal
dari tambang. Logam berat Pb yang berasal dari tambang tersebut bercampur dengan
Zn (seng) dengan kontribusi 70% kandungan Pb murni sekitar 20% dan sisanya 10%
terdiri dari campuran Zn dan Cu.
Logam Pb secara alami banyak ditemukan dan tersebar luas pada bebatuan dan
lapisan kerak bumi. Di perairan Pb ditemukan dalam bentuk Pb2+, PbOH+, PbHCO3,
PbSO4 dan PbCO+ (Perkins, 1977 dalam Rohilan, 1992). Pb2+ di perairan bersifat stabil dan lebih mendominasi dibandingkan dengan Pb4+. Masuknya Pb ke dalam perairan melalui proses pengendapan yang berasal dari aktivitas di darat seperti
industri, rumah tangga, erosi, jatuhan partikel-partikel dari sisa proses pembakaran
yang mengandung tetraetil Pb, air buangan dari pertambangan bijih timah hitam, dan
buangan sisa industri baterai (Palar, 2004).
Tabel 2. Kisaran Logam Berat Sebagai Pencemar dalam Tanah dan Tanaman.
Unsur Kisaran Kadar Logam Berat (ppm)
Tanah Tanaman
As 0,1-40 0,1-5
B 2-100 30-75
F 30-300 2-20
Cd 0,1-7 0,2-0,8
Mn 100-4000 15-200
Ni 10-1000 1
Sumber : Soepardi (1983 dalam Barchia, 2009)
Logam Pb sebagian besar diakumulasi oleh organ tanaman yaitu daun,
batang, akar dan umbi-umbian (bawang merah). Smith (1981) juga menerangkan
gejala akibat pencemaran logam berat adalah: klorosis, nekrosis, pada ujung dan sisi
daun serta busuk daun yang lebih awal. Logam Pb dalam bentuk anorganik dan
organik memiliki toksitas yang sama pada manusia misalnya pada bentuk organik
seperti tetraetil-timbal dan tetrametil timbal (TEL dan TML). Logam Pb dalam tubuh
dapat menghambat aktivitas kerja enzim. Namun yang paling berbahaya adalah
toksitas Pb yang disebabkan oleh gangguan absorbsi kalsium (Ca). Hal ini
menyebabkan terjadinya penarikan deposit Pb dari tulang tersebut (Darmono, 2001).
Logam Pb merupakan logam berat yang sangat beracun dapat dideteksi secara
praktis pada seluruh benda mati di lingkungan dan seluruh sistem biologis. Sumber
utama Pb adalah makanan dan minuman. Komponen ini beracun terhadap seluruh
aspek kehidupan. Logam Pb dapat mempengaruhi kerja sistem saraf, hemetologic,
hemetotoxic dan mempengaruhi kerja ginjal. Rekomendasi dari WHO, logam berat
Pb dapat ditoleransi dalam seminggu dengan takaran 50 mg/kg berat badan untuk
dewasa dan 25 mg/kg berat badan untuk bayi dan anak-anak. Mobilitas timbal di
tanah dan tumbuhan cenderung lambat dengan kadar normalnya pada tumbuhan
berkisar 0,5- 3 ppm (Palar, 2004).
Faktor-faktor yang mempengaruhi kadar Pb dalam tanaman yaitu jangka
waktu tanaman kontak dengan timbal, kadar Pb dalam tanah, morfologi dan fisiologi
tanaman, umur tanaman dan faktor yang mempengaruhi areal seperti banyaknya
tanaman penutup serta jenis tanaman di sekeliling tanaman tersebut. Dua jalan
Cu 2-100 4-15
masuknya Pb ke dalam tanaman yaitu, melalui akar dan daun. Logam Pb setelah
masuk ke sistem tanaman akan diikat oleh membran-membran sel, mitokondria dan
kloroplas. Bahkan pencemaran dapat menyebabkan terjadinya kerusakan fisik.
Kerusakan tersembunyi dapat berupa penurunan kemampuan tanaman dalam
menyerap air, pertumbuhan yang lambat atau pembukaan stomata yang tidak
sempurna (Hutagalung dan Jalaluddin, 1982).
Logam Pb diserap oleh tanaman pada saat kandungan bahan organik dan
kondisi kesuburan tanah rendah, selain itu komposisi dan pH tanah, serta Kapasitas
Tukar Kation (KTK) juga mempengaruhi perpindahan Pb dari tanah ke tanaman.
Logam berat Pb pada keadaan ini akan terlepas dari ikatan tanah berupa ion yang
bergerak bebas kemudian diserap oleh tanaman melalui pertukaran ion. Logam berat
Pb terserap oleh akar tanaman apabila logam lain tidak mampu menghambat
keberadaannya. Hal ini akan mengakibatkan tanah akan didominasi oleh kation Pb,
sehingga menyebabkan kation-kation lain ketersediaannya berkurang dalam
kompleks serapan akar. Kation Pb yang terserap oleh akar masuk kedalam tanaman
akan menjadi inhibitor pembentukan enzim kemudian akan menghambat proses
metabolisme tanaman, yang meliputi proses respirasi yang nantinya akan
menghasilkan ATP yang digunakan untuk fotosintesis, kemudian hasil fotosintesis
akan digunakan dan diedarkan untuk pembelahan sel (tinggi, jumlah dan biomassa)
serta reproduksi akan terganggu. Apabila ini dilakukan terus menerus dalam jangka
waktu yang panjang akan menyebabkan menurunnya kualitas pertumbuhan tanaman
padi dan mengakibatkan pertumbuhan tanaman terganggu (Alloway, 1995).
Sumber pencemaran Pb terbesar berasal dari pembakaran bensin, dimana
pada bahan bakar kendaraan bermotor menyebabkan terjadi pembakaran bahan
tambahan (aditif) Pb pada bahan bakar kendaraan bermotor yang menghasilkan emisi
Pb inorganik. Logam Pb yang bercampur dengan bahan bakar tersebut akan
bercampur dengan oli dan melalui proses didalam mesin maka logam berat Pb akan
keluar dari knalpot bersama dengan gas buang lainnya. Logam Pb yang keluar dari
knalpot akan keluar ke lingkungan dan mencemari lingkungan. Lingkungan yang
dapat tercemari dapat berupa udara, air, tanah, makanan dan lain-lain
(Marbun, 2010).
Menurunnya kadar Pb dalam sayuran yang telah dicuci disebabkan pada saat
pencucian yang dilakukan dengan air mengalir dengan daya semprot tinggi
menyebabkan terlepasnya timbal (Pb) jerapan yang terdapat pada permukaan sayuran
sedangkan Pb serapan masih tetap ada dalam sayuran. Pb serapan memiliki ukuran
partikel yang lebih kecil dari Pb jerapan. Semakin kecil ukuran partikelnya maka
semakin mudah untuk meresap ke dalam sayuran dan semakin sulit terlepas bila
hanya dilakukan pencucian (Pasaribu, 2004).
Luas permukaan sayuran juga mempengaruhi kadar timbal jerapan yang
menempel pada sayuran. Pada sayuran selada kadar timbalnya lebih tinggi daripada
kadar timbal pada sayuran kol. Hal ini disebabkan oleh sayuran selada memiliki luas
permukaan yang lebih lebar daripada sayuran kol. Permukaan daun selada yang lebih
bergelombang dan bertekstur kasar juga lebih memungkinkan timbal menempel pada
sayuran selada daripada permukaan sayuran kol yang licin dan tidak bergelombang
(Eka dkk., 2015).
Sayur yang dikonsumsi sebagai salah satu sumber pangan bagi manusia dapat
seperti timbal ke dalam tubuh makhuk hidup. Logam berat yang masuk ke dalam
tubuh manusia akan melakukan interaksi dengan enzim, protein, DNA serta
metabolisme lainnya. Adanya jumlah logam berat yang berlebih dalam tubuh akan
berpengaruh buruk terhadap tubuh. Pada tubuh manusia logam timbal dapat
bersenyawa dengan enzim aktif menjadi tidak aktif sehingga sintesis butiran darah
manusia (Hb) dapat dihambat akibatnya dapat menimbulkan penyakit anemia
(Widaningrum, 2007).
Logam berat yang masuk ke dalam tanaman akan berikatan dengan unsur
hara lain dan mengalami immobilisasi ke bagian tanaman tertentu dan tidak dapat
diedarkan ke seluruh tanaman karena telah mengalami proses detoksifikasi
(penimbunan pada organ tertentu) sehingga tanaman masih dapat tumbuh dan unsur
hara yang diperlukan tanaman masih mampu untuk mensuplai pertumbuhan tanaman
meskipun tercemar logam berat Pb. Salah satu unsur hara yang dapat dijadikan
contoh dalam proses KTK (Kapasitas Tukar Kation) adalah unsur hara K
(Priyanto dan Prayitno, 2007).
Sampel sayur yang ditanam pada stasiun 1 yang berjarak 10 meter dari jalan
raya memiliki kandungan logam timbal lebih tinggi dibandingkan sayur yang berada
pada stasiun 2 dan 3, begitu juga dengan sampel tanah. Besarnya kandungan logam
timbal yang terdapat dalam setiap sampel berasal dari gas buangan kendaraan
bermotor yang akan terbang ke udara, sebagian akan menempel pada tanaman sayur
yang berada di pinggir jalan raya dan sebagian lagi dengan adanya angin dan hujan
akan mengakibatkan debu tersebut jatuh ke permukaan tanah dan jalan raya.
Senyawa timbal yang menempel pada tanaman semakin lama akan teradsorbsi
melewati akar dan akan disebarkan keseluruh bagian dari tanaman tersebut
(Erdayanti dkk., 2015).
Perbedaan konsentrasi timbal pada setiap jenis sampel. Perbedaan ini terjadi
karena jarak sampel dengan sumber pencemar. Semakin dekat jarak sampel dengan
sumber pencemar, maka sampel akan tercemar lebih besar. Sebaliknya, semakin
jauh jarak sampel dari sumber pencemar, semakin rendah konsentrasi cemaran
timbal yang terukur (Sanra dkk., 2015). Semakin tinggi tingkat pencemaran akan
menyebabkan semakin tinggi kadar timbal (Pb) dalam sayuran. Jumlah timbal (Pb) di
udara dipengaruhi oleh volume atau kepadatan lalu lintas, jarak dari jalan raya dan
daerah industri, percepatan mesin dan arah angin (Siregar, 2005).
Pada sampel sayur kangkung kandungan logam timbal berada di bawah limit
deteksi alat SSA yaitu sebesar 0,024 ppm sehingga konsentrasi logam timbal pada
sampel tidak terdeteksi. Ini dikarenakan masa panen dari sayur kangkung lebih cepat
dibandingkan sayur bayam, selain itu permukaan dari daun sayuran itu juga
berbeda. Sayur kangkung memiliki daun yang licin sehingga untuk menyerap
partikulat logam timbal yang terdapat di udara juga akan lebih sedikit dibandingkan
dengan sayur bayam yang memiliki permukaan daun yang lebih kasar
(Erdayanti dkk., 2015).
Tabel 3. Batas Kritis Logam Berat dalam Tanah, Air dan Tanaman Logam
berat
Kisaran Kadar Logam Berat (ppm)
Sumber: Ministry of State for Population and Enviromental of Indonesia and Dalhosie, University Canada (1992)
Metode Penelitian Survei
Survei merupakan sebagian dari proyek, sedangkan proyek adalah suatu
rangkaian kegiatan yang saling berkaitan untuk mencapai sasaran tertentu dan
membutuhkan banyak sarana. Oleh karena itu agar survei dapat mencapai sasaran
dengan biaya dan waktu seoptimal mungkin, perlu dilakukan perencanaan survei
(Abdullah, 1993).
Tujuan survei ini adalah menganalisis tanah dan tanaman, menganalisis
logam berat dan memetakan lokasi pengambilan sampel tanaman berdasarkan
metode purposive sampling dan mengolah data dengan menggunakan Rancangan
Acak Kelompok (RAK) Faktorial (Sugiama, 2008).
Menurut Sugiama (2008) penelitian survei dilakukan dengan tujuan:
1. Data yang dikumpulkan dapat dihitung lebih cepat.
2. Cakupan lebih besar.
3. Mengurangi biaya.
Menurut Sugiama (2008) cara menentukan tipe survei yaitu :
1. Deskriptif, menggunakan pertanyaan
Bertujuan membuat pencandraan (deskripsi) secara sistematis, faktual, dan
akurat mengenai fakta-fakta dan sifat-sifat populasi atau daerah tertentu.
2. Analisis, mengunakan Hipotesis.
Hipotesis adalah merupakan suatu argument atau asumsi yang akan diuji
kebenarannya dimana tidak setiap penelitian harus menuliskan hipotesisnya
