BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1Air Bersih
Air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari dan akan
menjadi air minum setelah dimasak terlebih dahulu. Sebagai batasannya, air
bersih adalah air yang memenuhi persyaratan bagi sistem penyediaan air minum.
Adapun persyaratan yang dimaksud adalah persyaratan dari segi kualitas air yang
meliputi kualitas fisik, kimia, biologi dan radiologis, sehingga apabila dikonsumsi
tidak menimbulkan efek samping (Permenkes No. 416/Menkes/PER/IX/1990).
2.1.1 Pemanfaatan Air Bersih
Air bersih ini diperoleh dari sumur gali, sumur bor, air hujan, air ledeng, air
tanah, dan air dari sumber mata air. Pemanfaatan air bersih secara umum dapat
dikatakan penggunaan air bersih sebagai berikut: akan diolah menjadi air minum,
untuk keperluan keluarga (cuci, mandi), sarana pariwisata (air terjun), sarana
pendingin pada industri, sebagai alat pelarut (dalam bidang farmasi atau
kedokteran), pelarut obat-obatan dan infus (apabila air tersebut telah diolah
menjadi aqua pro injeksi), sebagai sarana irigasi, pertanian dan olahraga (Gabriel,
2001).
2.1.2 Persyaratan Air Bersih
Di dalam Peraturan Menteri Kesehatan RI No.416/MENKES/PER/IX/
parameter mikrobiologi dan parameter radioaktivitas yang terdapat di dalam air
minum.
1. Paramater fisik
Secara fisik air bersih harus jernih, tidak berbau dan tidak berasa. Selain itu
juga suhu air bersih sebaiknya sama dengan suhu udara atau ± 25oC, dan
apabila terjadi perbedaan maka batas yang diperbolehkan adalah 25oC ± 3oC.
2. Parameter kimiawi
Air bersih tidak boleh mengandung bahan-bahan kimia dalam jumlah yang
melampaui batas. Beberapa persyaratan kimia antara lain adalah: pH, total
suspended solid, kesadahan (CaCO3), kalsium (Ca), besi (Fe), mangan (Mn),
tembaga (Cu), seng (Zn), chlorida (Cl), nitrit (NO2), nitrat (NO3), flourida (F),
serta logam berat yaitu kadmium (Cd), timbal (Pb), arsen (As), khrom (Cr) dan
air raksa (Hg).
3. Parameter mikrobiologi
Air bersih tidak boleh mengandung kuman patogen dan parasitik yang
mengganggu kesehatan. Persyaratan bakteriologis ini ditandai dengan tidak
adanya bakteri E. coli atau fecal coli dalam air.
4. Parameter radioaktivitas
Persyaratan radioaktifitas mensyaratkan bahwa air bersih tidak boleh
mengandung zat yang menghasilkan bahan-bahan yang mengandung
radioaktif, seperti sinar alfa dan beta (Permenkes No.
2.2 Pencemaran Air
Pencemaran air adalah masuk atau dimasukkannya makhluk hidup, zat,
energi, dan atau komponen lain ke dalam air dan atau berubahnya tatanan air oleh
kegiatan manusia atau oleh proses alam, sehingga kualitas air turun sampai ke
tingkat tertentu yang menyebabkan air menjadi kurang atau sudah tidak berfungsi
lagi sesuai dengan peruntukannya (KepMenKLH No.Kep-02/MENKLH/I/1988).
2.2.1 Komponen Pencemaran Air
Komponen pencemaran air dikelompokkan sebagai berikut:
1. Bahan Buangan Padat
Merupakan bahan buangan yang berbentuk padat, baik yang kasar (butiran
besar) maupun yang halus (butiran kecil).
2. Bahan Buangan Organik
Pada umumnya merupakan limbah yang dapat membusuk atau
terdegradasi oleh mikroorganisme.
3. Bahan Buangan Anorganik
Pada umumnya merupakan limbah yang tidak dapat membusuk dan sulit
didegradasi oleh mikroorganisme. Apabila bahan buangan ini masuk ke air
lingkungan maka akan terjadi peningkatan jumlah ion logam dalam air.
Bahan buangan anorganik biasanya berasal dari industri yang melibatkan
penggunaan unsur-unsur logam seperti Timbal (Pb), Arsen (As), Kadmium
(Cd), Air Raksa (Hg), Krom (Cr), Nikel (Ni), Kalsium (Ca), Magnesium
4. Bahan Buangan Olahan Bahan Makanan
Sebenarnya bahan buangan olahan bahan makanan dapat juga dimasukkan
ke dalam kelompok bahan buangan organik, namun dalam hal ini sengaja
dipisahkan karena bahan buangan olahan bahan makanan seringkali
menimbulkan bau busuk (Wardhana, 2004).
2.2.2 Dampak Pencemaran Air
Pencemaran air dapat menyebabkan berkurangnya keanekaragaman atau
punahnya populasi organisme perairan seperti benthos, perifiton, dan plankton.
Dengan menurunnya atau punahnya organisme tersebut maka sistem ekologi
perairan dapat terganggu. Sistem ekologi perairan (ekosistem) mempunyai
kemampuan untuk memurnikan kembali lingkungan yang telah tercemar sejauh
beban pencemaran masih berada dalam batas daya dukung lingkungan yang
bersangkutan. Apabila beban pencemaran melebihi daya dukung lingkungannya
maka kemampuan itu tidak dapat dipergunakan lagi. Pencemaran air selain
menyebabkan dampak lingkungan yang buruk dapat menurunkan
keanekaragaman dan mengganggu estetika juga berdampak negatif bagi kesehatan
makhluk hidup, karena di dalam air yang tercemar selain mengandung
mikroorganisme patogen, juga mengandung banyak komponen beracun (Nugroho,
2006).
Bahan pencemar kadmium dalam air berasal dari pembuangan limbah
industri dan limbah pertambangan terdapat dalam air dengan bilangan oksidasi 2+.
Kadmium secara luas digunakan dalam proses pelapisan logam. Pengaruh
kerusakan ginjal, kerusakan jaringan testikuler dan kerusakan dari sel-sel darah
merah.
Bahan pencemar timbal terdapat dalam air dengan bilangan oksidasi 2+.
Timbal yang berasal dari bahan bakar bertimbal merupakan sumber utama dari
timbal di atmosfer dan daratan yang kemudian dapat masuk ke dalam perairan
alami. Timbal yang berasal dari batuan kapur dan galena (PbS) merupakan
sumber timbal pada perairan alami. Timbal digunakan sebagai bahan untuk solder
dan untuk penyambungan pipa air, sehingga air untuk rumah tinggi kemungkinan
dapat kontak dengan timbal. Daya racun timbal yang akut pada perairan alami
menyebabkan kerusakan hebat pada ginjal, sistem reproduksi, hati dan otak, serta
sistem syaraf sentral dan dapat menyebabkan kematian (Achmad, 2002).
2.3 Logam Berat
Logam berat adalah unsur yang mempunyai densitas kimia dengan bobot
jenis lebih besar dari 5 gr/cm3, terletak di sudut kanan bawah sistem periodik,
mempunyai afinitas yang tinggi terhadap unsur S dan biasanya bernomor atom 22
sampai 92 dari perioda 4 sampai 7. Logam berat jarang sekali berbentuk atom
sendiri di dalam air, tetapi biasanya terikat oleh senyawa lain sehingga berbentuk
sebuah molekul. Logam berat merupakan senyawa kimia yang berpotensi
menimbulkan masalah pencemaran lingkungan. Logam berat memiliki kekuatan
dan ketahanan yang baik, daya pantul cahaya dan daya hantar listrik yang tinggi
dan daya hantar panas yang cukup baik. Logam berat masih termasuk golongan
terletak dari pengaruh yang dihasilkan bila logam berat ini berikatan dan atau
masuk ke dalam organisme hidup. Berbeda dengan logam biasa, logam berat
biasanya menimbulkan efek-efek khusus pada mahluk hidup (Palar, 2004).
Dapat dikatakan semua logam berat bersifat racun yang akan meracuni
tubuh mahluk hidup. Sebagai contoh adalah logam air raksa (Hg), kadmium (Cd),
timbal (Pb) dan khrom (Cr). Meskipun semua logam berat dapat mengakibatkan
keracunan atas mahluk hidup, sebagian dari logam berat tersebut tetap dibutuhkan
oleh mahluk hidup. Kebutuhan tersebut berada dalam jumlah yang sedikit, tetapi
bila kebutuhan dalam jumlah yang sangat kecil itu tidak terpenuhi, maka dapat
berakibat fatal terhadap kelangsungan hidup dari setiap mahluk hidup. Karena
dibutuhkan dalam tubuh maka disebut logam esensial, logam beresensial ini
adalah tembaga (Cu), seng (Zn) dan nikel (Ni) (Palar, 2004).
2.3.1 Karakteristik Logam Berat
Berdasarkan daya hantar panas dan listriknya, semua unsur kimia yang terdapat
dalam susunan berkala unsur-unsur dapat dibagi atas dua golongan yaitu logam dan
non logam. Golongan logam mempunyai daya hantar panas dan listrik yang tinggi,
sedangkan golongan non logam mempunyai daya hantar panas dan listrik yang
rendah. Berdasarkan densitasnya, golongan logam dibagi atas dua golongan, yaitu
golongan logam ringan dan logam berat (Gabriel, 2001).
Menurut Palar (2004) karakteristik dari logam berat adalah sebagai berikut:
1. Memiliki spesifikasi gravitasi yang sangat besar (>4).
2. Mempunyai nomor atom 22-34 dan 40-50 serta unsur lantanida dan aktinida.
Salah satu polutan yang paling berbahaya bagi kesehatan manusia adalah
logam berat. WHO (World Health Organization) dan FAO (Food Agriculture
Organization) merekomendasikan untuk tidak mengkonsumsi makanan laut
(seafood) yang tercemar logam berat. Logam berat telah lama di kenal sebagai
suatu elemen yang mempunyai daya racun yang sangat potensial dan memiliki
kemampuan terakumulasi dalam organ tubuh manusia. Bahkan tidak sedikit yang
menyebabkan kematian. Di antara logam berat yang berbahaya kadmium (Cd) dan
timbal atau plumbum (Pb).
1. Kadmium
Kadmium (Cd) adalah logam putih keperakan, lunak dan tahan korosi
yang dapat ditempa dan dilihat. Kadmium melebur pada suhu 321oC dan dapat
melarut dengan lambat dalam asam encer dengan melepaskan hidrogen.
Di masa silam kadmium malah digunakan dalam pengobatan syphilis dan
malaria. Bagi manusia kadmium sebenarnya merupakan logam asing. Tubuh sama
sekali tidak memerlukannya dalam proses metabolisme. Oleh karena itu kadmium
dapat diabsorbsi tubuh dalam jumlah tidak terbatas (Soemirat, 2005).
Kadmium menjadi populer sebagai logam berat yang berbahaya setelah
timbulnya pencemaran sungai di wilayah Kumamoto Jepang yang menyebabkan
keracunan pada manusia. Kadmium merupakan salah satu dari berbagai jenis
logam berat yang berbahaya, tidak hanya bagi tanaman tapi juga manusia dan
hewan. Logam kadmium masuk ke dalam tubuh melalui saluran pernafasan dan
saluran pencernaan. Juga mempuyai kekuatan ikatan yang tinggi dengan gugus
mengganggu aktifitas enzim, metabolisme besi (Fe) dan menyebabkan klorosis
(kekurangan klorofil) pada daun tumbuhan (Setyawan, 2004).
2. Timbal
Plumbum atau timbal adalah elemen kimia dengan simbol Pb yang dalam
bahasa Indonesia di kenal dengan nama timah hitam. Timbal merupakan logam
berat dan berwarna kebiru-biruan sampai hitam kelam, mudah dibengkokkan,
tidak elastis, mudah di lebur. Titik lebur 327,46oC dan mendidih pada suhu
1740oC.
Timbal mempunyai valensi 2 dan 4. Timbal jarang dijumpai dalam status
elemen, biasanya dalam bentuk sulfida logam (PbS) yang sering disebut dengan
batuan galena. Timbal berasal dari perubahan radioaktif uranium dan mineral
thorium (Gabriel, 2001).
2.3.3 Dampak Negatif Logam Berat Bagi Manusia
Masing-masing logam berat memiliki dampak negatif terhadap manusia jika
di konsumsi dalam jumlah yang besar dan waktu yang lama. Dampak tersebut
antar lain:
1. Kadmium
Jika berakumulasi dalam jangka waktu yang lama dapat menghambat kerja
paru-paru, bahkan mengakibatkan kanker paru-paru, mual, muntah, diare, kram,
anemia, dermatitis, pertumbuhan lambat, kerusakan ginjal dan hati, dan gangguan
kardiovaskuler. Kadmium dapat pula merusak tulang (osteomalacia, osteoporosis)
dan meningkatkan tekanan darah. Gejala umum keracunan kadmium adalah sakit
2. Timbal
Timbal sangat beracun, terutama apabila di hirup (bagi pekerja). Pb dapat
pula diserap oleh melalui kulit. Apabila terjadi hal tersebut akan timbul gejala
akut: sakit kepala, puyeng, insomnia dan gusi hitam, dan gejala kronis: hilang
kesadaran sampai koma dan diakhiri dengan kematian (Gabriel, 2001).
Pengaruh pencemaran timbal dalam tubuh juga dapat mempengaruhi
kecerdasan. Timbal yang terserap oleh anak, walaupun dalam jumlah kecil, dapat
menyebabkan gangguan pada fase awal pertumbuhan fisik dan mental yang
kemudian berakibat pada fungsi kecerdasan dan kemampuan akademik (Palar,
2004).
2.4 Inductively Coupled Plasma
Inductively Coupled Plasma Spectrofotometry (ICP) merupakan metode
yang berdasarkan ion yang tereksitasi dan memancarkan sinar. Intensitas cahaya
yang terpancar pada panjang gelombang tertentu dan mempunyai karakteristik
unsur tertentu yang terukur berhubungan dengan konsentrasi dari tiap unsur dari
sampel. Inductively couple plasma (ICP) adalah induksi yang diperoleh dari arus
bolak-balik pada frekuensi radio melalui kumparan. Berguna untuk mendeteksi
kandungan logam dalam sampel dari lingkungan (Manday, 2012).
ICP termasuk dalam spektro atomik yaitu sebuah teknik yang digunakan
untuk mendeteksi jejak logam dalam sampel dan untuk mendapatkan karekteristik
unsur-unsur yang memancarkan gelombang tertentu. Spektroskopi atomik
khas Spektro Atomik adalah bahwa dalam spektro atomik, sampel harus
diatomkan terlebih dahulu.
Dari segi deteksi limit, ICP lebih bagus deteksi limitnya di banding flame
AAS, namun lebih besar deteksi limitnya kalau dibandingkan dengan sistem
Tungku Karbon. Sementara untuk gas yang dipakai AAS menggunakan acetilene
dan udara atau N2O. Semantara ICP manggunakan argon sebagai gas pembakar.
Pemakaian argon 1 tabung hanya bisa di pakai kira-kira untuk 4 jam (Manday,
2012).
2.4.1 Prinsip Inductively Coupled Plasma
Prinsip utama dari ICP adalah mengukur intensitas energi atau radiasi yang
dipancarkan oleh unsur-unsur yang mengalami perubahan tingkat energi atom
(eksitasi atau ionisasi). Larutan sampel di hisap dan dialirkan melalui capillary
tube menuju ke nebulizer. Nebulizer mengubah larutan sampel menjadi aerosol
dan kemudian diinjeksikan melalui ICP. Pada temperatur plasma sampel-sampel
akan teratomisasi dan tereksitasi. Atom yang tereksitasi akan kembali ke keadaan
awal (ground state) sambil memancarkan sinar radiasi. Sinar radiasi ini didispersi
oleh komponen optik. Sinar yang terdispersi secara berurutan muncul pada
masing-masing panjang gelombang unsur dan disubah dalam bentuk sinyal listrik
yang besarnya sebanding dengan sinar yang dipancarkan oleh besarnya
konsentrasi unsur. Sinyal listrik ini kemudian diproses oleh sistem pengolahan
data (Wibawa, 2012).
2.4.2 Instrumentasi Alat ICP (Inductively Coupled Plasma) 1. Plasma
Merupakan campuran gas yang memiliki sifat konduktor yang
mengandung konsentrasi besar dari kation dan elektron. Plasma diperoleh dari
sebuah gas yang terionisasi, ketika obor dinyalakan maka menghasilkan medan
magnet yang kuat.
2. Medan magnet
Sebuah medan magnet adalah medan vektor yang dapat memberikan
suatu gaya magnet pada muatan listrik bergerak dan pada dipol magnetik.
3. Pompa peristaltik
Sebuah pompa peristaltik adalah jenis pompa perpindahan positif
digunakan untuk memompa berbagai cairan. Fluida yang terkandung dalam
tabung fleksibel yang dipasang di dalam casing pompa melingkar memberikan
sebuah berair atau sampel organik menjadi nebulizer.
4. Nebulizer
Nebulizer berfungsi untuk mengubah cairan sampel menjadi aerosol.
5. Spray chamber
Spray chamber berfungsi untuk mentransportasikan aerosol ke plasma,
pada spray chamber ini aerosol mengalami desolvasi atau volatisasi yaitu
proses penghilangan pelarut sehingga didapatkan aerosol kering yang
bentuknya telah seragam.
6. RF generator
RF generator adalah alat yang menyediakan tegangan (700-1500 Watt)
untuk menyalakan plasma dengan Argon sebagai sumber gas-nya. Tegangan
ini ditransferkan ke plasma melalui load coil, yang mengelilingi puncak dari
obor.
7. Difraksi kisi
Dalam optik, kisi difraksi adalah komponen optik dengan pola yang
teratur, yang terbagi menjadi beberapa sinar cahaya perjalanan di arah yang
berbeda di mana ia dipisahkan menjadi komponen-komponen radiasi dalam
spektrometer optik. Intensitas cahaya kemudian diukur dengan photomultiplier.
8. Photomultiplier
Photomultiplier merupakan sebuah tabung vakum, dan lebih khusus lagi
phototubes, dimana alat ini sangat sensitif terhadap detektor cahaya dalam
bentuk sinar ultraviolet, cahaya tampak, dan inframerah (Wibawa, 2012).
2.4.4 Proses pendispersian cahaya pada alat ICP
Cahaya yang dipancarkan oleh unsur atom atau ion dalam ICP harus di
ubah ke sinyal listrik. Hal ini dilakukan dengan memecahkan cahaya menjadi
komponen radiasi dan kemudian mengukur intensitas cahaya dengan tabung
photomultiplier pada panjang gelombang yang spesifik untuk setiap baris elemen.
Setiap elemen akan memiliki panjang gelombang tertentu dalam spektrum yang
