© Kimia ITS – HKI Jatim 93
Akta Kimindo Vol. 1 No. 2 April 2006: 93-98 AKTA KIMIA
INDONESIA
Sebaran Logam Berat Dan Hubungannya Dengan
Faktor Fisiko-Kimiawi Di Sungai Kreo, Dekat Buangan Air Lindi Tpa
Jatibarang, Kota Semarang*
Alfonds A. Maramis**, A. Ign. Kristijanto, dan Soenarto Notosoedarmo Program Pascasarjana Magister Biologi
Universitas Kristen Satya Wacana
Jl. Diponegoro 52-60 Salatiga 50711, Jawa Tengah
ABSTRAK
Di Kota Semarang, air lindi dari TPA Jatibarang mengalir ke Sungai Kreo. Materi tersuspensi dan terlarut yang terkandung dalam air lindi, dapat tersebar melalui aliran air Sungai Kreo. Tujuan dari
penelitian ini yaitu memaparkan sebaran logam berat (Cd2+, Zn2+, Cu2+, dan Fe total) dalam air dan
hubungannya dengan faktor fisiko-kimiawi air di Sungai Kreo. Cuplikan contoh air sungai diambil pada empat stasiun (1 stasiun sebelum dan 3 stasiun sesudah buangan air lindi). Sebaran pada keempat stasiun dianalisis dengan data sidik ragam (ANOVA) satu arah, dan uji BNJ 5%. Selanjutnya, keeratan
hubungan antara sebaran Cd2+, Zn2+, Cu2+, dan Fe total dengan faktor fisiko-kimiawi dianalisis dengan
Korelasi Pearson. Hasil penelitian menunjukkan adanya masukan Cu2+ dari air lindi TPA Jatibarang ke
dalam Sungai Kreo. Selanjutnya, sebaran beberapa logam berat menunjukkan adanya hubungan yang erat dengan beberapa faktor kimiawi di Sungai Kreo.
Kata kunci: sebaran logam berat, faktor fisiko-kimiawi, air lindi TPA Jatibarang, Sungai Kreo. ABSTRACT
In Semarang City, leachate from Jatibarang Landfill was discharged into Kreo River. Suspended and Dissolved which contained in leachate, could be spread out by the current of Kreo River. The objective of this research was to explain the distribution of heavy metals (Cd2+, Zn2+, Cu2+, and total Fe) in water and
its relationship with the water physico-chemistry factors in Kreo River. The samples of river water were taken on four station (one station before and three station after the leachate outlet). The distributions on the four stations were analyzed with one-way ANOVA and Honestly Significant Difference (HSD) Test at 5 % significant level. Furthermore, a close relationship between Cd2+, Zn2+, Cu2+, and total Fe distribution with
the physico-chemistry factors were analyzed with Pearson Correlation. The result of the research showed
that there was significant input of Cu2+ from Jatibarang landfill leachate into Kreo River. Furthermore, the
distributions of some heavy metals correlated with some of physico-chemistry factors in Kreo River. Keywords: heavy metals distribution, physico-chemistry factors, Jatibarang landfill leachate, Kreo River. PENDAHULUAN
Proses penimbunan sampah di daerah Tempat Pembuangan Akhir (TPA) Sampah dengan
sistem open dumping maupun sanitary landfill,
pada umumnya menghasilkan pencemar berupa air lindi. Air lindi didefinisikan sebagai suatu larutan (misalnya, air hujan) yang terpapar di deposit sampah, kemudian sebagian masuk ke dalam tanah (dan bercampur dengan air tanah) dan sebagiannya lagi mengalir di permukaan tanah. Air lindi ini membawa materi tersuspensi
dan terlarut yang merupakan produk dari degradasi sampah (Health Research Board, 2003).
Komposisi air lindi dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti jenis sampah terdeposit, jumlah curah hujan di daerah TPA dan kondisi spesifik tempat (Jagloo, 2002). Parsons (2002) menambahkan, bahwa air lindi pada umumnya mengandung senyawa-senyawa organik (hidrokarbon, asam humat, fulfat, tanat dan galat) dan anorganik (natrium, kalium, kalsium, magnesium, klor, sulfat, fosfat, fenol, nitrogen dan senyawa logam berat) yang tinggi. Selanjutnya, Langmore (1998) melengkapi bahwa senyawa logam berat yang sering ditemukan *Makalah ini disajikan pada Seminar Nasional Kimia VII,
di Surabaya 9 Agustus 2005
**Corresponding author Phone: (0298) 321212 ext. 443, Fax.: (0298) 321433; E-mail: alfondsm@yahoo.com
94 © Kimia ITS – HKI Jatim dalam air lindi yaitu arsen, besi, kadmium,
kromium, merkuri, nikel, seng, tembaga, dan timbel.
Satu di antara sekian banyak pengertian logam berat adalah logam yang mempunyai massa jenis lebih dari 5 g/cm3. Menurut Raskin et
al. (1994), logam berat dideskripsikan sebagai
logam yang mempunyai ciri khas (konduktivitas, kerapatan, stabilitas sebagai kation, dan spesifikasi ligan) tersendiri, dan nomor atom di atas 20. Palar (1994) melengkapi, bahwa selain massa jenis dan nomor atom, logam berat dan senyawanya juga mempunyai karakteristik respon biokimia yang spesifik pada organisme.
Logam berat masih termasuk golongan logam dengan kriteria-kriteria yang sama dengan logam-logam yang lain. Perbedaannya terletak pada pengaruh yang dihasilkan bila senyawa logam berat ini masuk ke dalam tubuh organisme. Senyawa logam berat biasanya menimbulkan efek-efek khusus pada organisme. Kebanyakan logam berat seperti senyawa merkuri, kadmium, timbel, dan krom menimbulkan efek racun bagi organisme. Sebagian senyawa logam berat dalam konsentrasi yang rendah (mikro nutrien) tetap dibutuhkan organisme. Menurut Palar (1994), mikro nutrien seperti besi, tembaga, dan seng, sangat berperan pada aktivitas beberapa enzim, namun jika konsentrasinya berlebihan, akan berubah fungsi menjadi zat racun bagi tubuh.
Pada sistem air sungai, adsorpsi senyawa logam pada permukaan partikel tersuspensi dan sedimen menunjukkan terjadinya proses geokimia yang memindahkan logam dari air ke sedimen. Beberapa penelitian terkini menyebutkan, bahwa senyawa organik dapat berperan sebagai pengontrol perpindahan kontaminan anorganik dan organik. Kontaminan terserap ke partikel di kolom air melalui adsorpsi fisiko-kimiawi dan uptake biologi. Akibat gravitasi, gabungan kontaminan-partikel turun ke dasar sungai untuk membentuk lapisan sedimen (Paulson, 1997).
Sungai sebagai sumber daya alam yang mengalir, tidak mengenal batas administrasi apapun. Pencemaran, eksploitasi, maupun pengelolaan di suatu wilayah (bagian hulu) dapat berimplikasi terhadap pemanfaatannya di wilayah lain (bagian hilir). Pencemaran yang terjadi pada Sungai Kreo, dapat menggeser peruntukan pemanfaatan sungai tersebut.
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang keberadaan Sungai Kreo ditinjau dari sebaran logam berat dan hubungannya dengan faktor fisiko-kimiawi. Oleh sebab itu, tujuan dari penelitian ini yaitu
memaparkan sebaran logam berat (Cd2+, Zn2+,
Cu2+, dan Fe total) dalam air dan hubungannya
dengan faktor fisiko-kimiawi air di Sungai Kreo.
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dimulai dari bulan Agustus sampai bulan Oktober 2004. Lokasi penelitian terletak di Sungai Kreo, yang merupakan batas wilayah antara Kecamatan Mijen dan Kecamatan Gunung Pati, Kota Semarang. Cuplikan contoh diambil pada empat stasiun sungai. Stasiun pertama berada sekitar 150 m sebelah hulu dari keluaran air lindi TPA Jatibarang. Stasiun kedua berada sekitar 1 m setelah pertemuan antara aliran air sungai dan keluaran air lindi. Stasiun ketiga dan keempat masing-masing berada sekitar 500 m dan 3 km sebelah hilir dari keluaran air lindi.
Parameter fisik air (suhu, DHL, dan TDS), kimiawi air (pH), diukur secara langsung di lapangan. Parameter kimiawi air (alkalinitas total, kesadahan total, fosfat, sulfida dan COD), dan kandungan logam berat (Cd2+, Zn2+, Cu2+, dan Fe
total) dianalisis di Laboratorium Kimia Lingkungan, Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga.
Penentuan Parameter Fisiko-Kimiawi
Sebelum melakukan pengambilan cuplikan contoh air, wadah (berupa botol) terlebih dahulu dibilas beberapa kali dengan air sungai. Cuplikan contoh air dimasukkan dalam dua wadah untuk penentuan parameter fisiko-kimiawi air dan kandungan senyawa logam berat. Parameter pH ditentukan dengan pH-meter, sedangkan suhu,
DHL dan TDS ditentukan dengan Conductivity
-meter. Parameter alkalinitas total dan kesadahan total ditentukan dengan titrator HACH, parameter fosfat dan sulfida ditentukan dengan spektrofotometer HACH DREL 2000, sedangkan parameter COD ditentukan dengan refluks kolorimetrik (APHA, 1998).
Penentuan Kandungan Cd2+, Zn2+, Cu2+, dan Fe
Total dalam Air Sungai
Cuplikan contoh air yang akan dianalisis senyawa logam berat, terlebih dahulu dilakukan asidifikasi di lapangan dengan menambahkan asam nitrat pekat pada cuplikan contoh air sampai pH < 2. Sebagai tambahan, semua piranti gelas yang dipergunakan untuk analisis logam berat dicuci terlebih dahulu dengan deterjen, dibilas dengan air keran, direndam dalam 1 M asam nitrat kemudian dibilas dengan akuades. Tindakan ini dilakukan untuk mencegah kontaminasi senyawa logam yang menempel pada piranti tersebut, sehingga tidak mempengaruhi konsentrasi senyawa logam yang terukur dalam cuplikan contoh. Cuplikan contoh air yang telah diasidifikasi, ditentukan konsentrasi
© Kimia ITS – HKI Jatim 95 menggunakan Spektrofotometer HACH DREL
2000, sesuai dengan prosedurnya masing-masing.
Analisis data
• Data sebaran Cd2+, Zn2+, Cu2+, dan Fe total
dalam air, dianalisis menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) masing-masing dengan 7 ulangan temporal mingguan, dan 4 kelompok stasiun pengambilan cuplikan contoh. Untuk mengetahui perbedaan purata konsentrasi senyawa logam berat antar stasiun, dilakukan uji BNJ (Beda Nyata Jujur) dengan tingkat kebermaknaan 5% (Steel & Torrie, 1960).
• Analisis korelasi berganda dilakukan untuk
menentukan keeratan hubungan antara
kandungan Cd2+, Zn2+, Cu2+, dan Fe total
dalam air, dengan parameter fisiko-kimiawi, menggunakan program SPSS (Trihendradi, 2004).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sebaran Cd2+, Zn2+, Cu2+, dan Fe total dalam air
Purata kandungan Cd2+, Zn2+, Cu2+, dan Fe
Total dalam air antar berbagai stasiun cuplikan contoh di Sungai Kreo disajikan pada Tabel 1. Hasil uji BNJ 5% menunjukkan bahwa kandungan
Cd2+ dan Zn2+ dalam air antar keempat stasiun
cuplikan contoh tidak berbeda nyata, sedangkan
kandungan Cu2+ dan Fe Total berbeda nyata.
Tabel 1. Purata kandungan Cd2+, Zn2+, Cu2+, dan Fe Total dalam Air Sungai Kreo
Stasiun Cuplikan Contoh Jenis Logam Berat
I II III IV
• Cd2+ (μg/l ± SE)
W = 3,24
4,06 ± 1,66
(a) 6,52 ± 2,15 (a) 5,42 ± 2,47 (a) 7,24 ± 2,11 (a)
• Zn2+ (μg/l ± SE)
W = 44,40
139,67 ± 23,61
(a) 156,33 ± 31,17 (a) 143,00 ± 42,71 (a) 159,83 ± 20,75 (a)
• Cu2+ (μg/l ± SE)
W = 24,34
37,00 ± 23,13
(a) 52,00 ± 26,46 (ab) 68,83 ± 35,37 (b) 57,00 ± 18,82 (ab)
• Fe Total (mg/l ± SE) W = 0,0910 0,550 ± 0,294 (b) 0,584 ± 0,251 (b) 0,571 ± 0,256 (b) 0,445 ± 0,258 (a) • W = BNJ 5% Keterangan:
• Angka-angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak ada beda nyata antar
tiap stasiun cuplikan contoh, sedangkan angka-angka yang diikuti huruf berbeda menunjukkan adanya beda nyata.
Pada Tabel 1, terlihat bahwa kandungan Cd2+
dan Zn2+ dalam air sungai cenderung stabil.
Kenyataan ini menunjukkan bahwa Sungai Kreo
tidak mendapat masukan Cd2+ dan Zn2+ dari air
lindi TPA. Sebaliknya, kandungan Cu2+ dalam air
cenderung meningkat pada stasiun II, yang
mengindikasikan adanya masukan Cu2+ dari air
lindi TPA ke Sungai Kreo. Kandungan Fe total yang cenderung stabil dari stasiun I sampai III, menunjukkan tidak adanya masukan Fe yang nyata dari air lindi TPA ke Sungai Kreo. Kandungan Fe total pada stasiun I sampai III yang lebih tinggi daripada stasiun IV, nampaknya dipengaruhi oleh ketersediaan unsur Fe yang berasal dari daerah hulunya. Purata kandungan Fe total lebih tinggi daripada Cd2+, Zn2+, dan Cu2+,
kenyataan ini dipengaruhi oleh melimpahnya unsur Fe pada kerak bumi (O’Neill, 1993).
Hubungan Sebaran Logam Berat dan Faktor Fisiko-Kimiawi Air Sungai Kreo
Data parameter fisiko-kimiawi air disajikan pada Tabel 2. Suhu pada keempat stasiun cuplikan contoh di Sungai Kreo berkisar antara
29,00 ± 0,73 0C dan 32,94 ± 0,90 0C. Suhu air
cenderung meningkat dari stasiun I sampai IV, sedangkan, TDS dan DHL cenderung meningkat dari stasiun I sampai II, kemudian menurun sampai IV. Nilai pH antar keempat stasiun cuplikan contoh di Sungai Kreo berkisar antara 8,16 ± 0,12 dan 8,63 ± 0,17, menunjukkan bahwa air sungai cenderung basa. Fosfat cenderung menurun pada stasiun II, sebaliknya alkalinitas total, kesadahan total, sulfida, dan COD cenderung meningkat pada stasiun II.
96 © Kimia ITS – HKI Jatim Tabel 2. Purata Parameter Fisiko-Kimiawi Air Sungai Kreo
Stasiun Cuplikan Contoh Parameter I II III IV Fisik • Suhu (0C ± SE) 29,00 ± 0,73 29,63 ± 0,67 30,50 ± 0,88 32,94 ± 0,90 • TDS (g/l ± SE) 0,180 ± 0,021 0,198 ± 0,028 0,177 ± 0,016 0,178 ± 0,022 • DHL (mS/cm ± SE) 0,280 ± 0,038 0,310 ± 0,047 0,273 ± 0,025 0,277 ± 0,039 Kimiawi • pH (± SE) 8,16 ± 0,12 8,29 ± 0,11 8,27 ± 0,08 8,63 ± 0,17
• Alkalinitas Total (mg/l ± SE) 65,64 ± 1,07 70,92 ± 0,08 66,78 ± 0,37 67,25 ± 0,32
• Kesadahan Total (mg/l ±
SE) 101.71 ± 0,43 105,78 ± 0,08 100,84 ± 0,30 102,84 ± 030
• Fosfat Total (mg/l ± SE) 0,369 ± 0,077 0,360 ± 0,088 0,364 ± 0,106 0,369 ± 0,103
• Sulfida (μg/l ± SE) 15,86 ± 12,64 21,71 ± 15,69 17,86 ± 12,24 20,14 ± 13,85
• COD (mg/l ± SE) 27,99 ± 20,17 36,30 ± 21,62 30,68 ± 12,39 38,87 ± 12,46
Tabel 3. Koefisien Korelasi Kandungan Logam Berat dalam Air dengan Parameter Fisiko-Kimiawi Jenis Logam Berat
Faktor Lingkungan Cd2+ Zn2+ Cu2+ Fe Total Fisik • Suhu -0,061 -0,023 0,102 -0,126 • TDS 0,114 -0,177 -0,216 -0,314 • DHL 0,032 -0,276 -0,369 0,025 Kimiawi • pH -0,026 -0,405* -0,352 -0,458* • Alkalinitas 0,192 -0,547** -0,580** -0,692** • Kesadahan 0,094 -0,744** -0,716** -0,797** • Sulfida -0,090 0,827** 0,846** 0,817** • Fosfat -0,137 -0,113 -0,207 0,222 • COD -0,164 0,610** 0,630** 0,439* Keterangan: tanpa * * **
= korelasi tidak nyata
= korelasi nyata pada tingkat kepercayaan 5% = korelasi sangat nyata pada tingkat kepercayaan 1% Data koefisien korelasi antara kandungan
Cd2+, Zn2+, Cu2+, dan Fe total dalam air dengan
parameter fisiko-kimiawi air sungai disajikan pada Tabel 3. Pada tabel tersebut, terlihat bahwa parameter fisik air tidak menunjukkan adanya korelasi yang nyata dengan kandungan Cd2+, Zn2+,
Cu2+, dan Fe total dalam air, sedangkan
parameter kimiawi air menunjukkan adanya korelasi yang nyata dengan kandungan logam berat tertentu (kecuali Cd2+) dalam air.
Nilai pH berkorelasi negatif dengan Fe total
(-0,458*), dan Zn2+ dalam air sungai (-0,405*).
Nilai pH air Sungai Kreo yang cenderung basa,
menyebabkan kelarutan Fe total, dan Zn2+ dalam
air sungai rendah. Kenyataan ini kemungkinan
dipengaruhi oleh spesiasi Fe total dan Zn2+. Pada
umumnya, unsur logam berat dalam lingkungan asam mengalami pengionan sehingga lebih mudah larut daripada dalam lingkungan basa. Dalam lingkungan basa, unsur logam berat akan membentuk endapan dengan gugus pendonor elektron seperti karbonat, bikarbonat, hidroksida
atau oksida lainnya yang direfleksikan oleh parameter kesadahan (APHA, 1998).
Sulfida berkorelasi positif dengan Zn2+, Cu2+,
dan Fe total dalam air (masing-masing 0,846**; 0,817**; dan 0,827**). Kenyataan ini menunjukkan bahwa kemungkinan ada proporsi
tertentu dari Zn2+, Cu2+, dan Fe total yang
berikatan dengan sulfida dalam air sungai. Sama seperti sulfida, COD juga berkorelasi positif dengan Cu2+, Fe total, dan Zn2+ dalam air
(masing-masing 0,630**; 0,439*; dan 0,610**). Persenyawaan logam-sulfida yang terbentuk, kemungkinan berikatan dengan senyawa organik dalam air sungai membentuk ikatan kompleks. Kuantitas kompleks organik yang terbentuk dapat direfleksikan oleh nilai COD (Alaerts & Santika, 1987).
Alkalinitas total dan kesadahan total berkorelasi negatif dengan kandungan logam
Cu2+ 0,580**; dan -0,716**), Fe total
(-0,692**; dan -0,797**), dan logam Zn2+
(-0,547**; dan -0,744**) dalam air. Jika dihubungkan dengan kemampuan akumulasi
© Kimia ITS – HKI Jatim 97 organisme menurut Kinkade & Erdman (1975),
akumulasi logam berat tertinggi terdapat dalam air dengan kesadahan tinggi. Oleh sebab itu, tingginya kesadahan total dalam air sungai dapat mengurangi kandungan logam berat dalam air. Fenomena ini kemungkinan terjadi juga pada alkalinitas total, karena alkalinitas total mempunyai kaitan erat dengan kesadahan total. Dalam sistem air sungai, alkalinitas merefleksikan jumlah kation, sedangkan kesadahan total merefleksikan jumlah anion (De Zwart & Trivedi, 1994).
KESIMPULAN
Sebaran Cd2+ dan Zn2+ dalam air antar
berbagai stasiun Sungai Kreo stabil, yang menunjukkan bahwa masukan air lindi TPA tidak
mempengaruhi kandungan Cd2+ dan Zn2+ dalam
air Sungai Kreo. Berbeda dengan Cd2+ dan Zn2+,
sebaran Cu2+ cenderung meningkat dari stasiun I
sampai III kemudian menurun pada stasiun IV, sedangkan Fe total cenderung stabil dari stasiun I sampai III kemudian menurun pada stasiun IV. Kenyataan ini menunjukkan bahwa air lindi TPA memberi masukan yang nyata terhadap
kandungan Cu2+ dalam air Sungai Kreo,
sebaliknya air lindi TPA tidak memberi masukan Fe total yang nyata.
Ditinjau dari korelasinya, sebaran beberapa logam berat menunjukkan adanya hubungan yang erat dengan beberapa faktor kimiawi di Sungai Kreo. Hubungan tersebut menunjukkan bahwa parameter fisiko-kimiawi membantu terjadinya proses geokimia yang memindahkan logam dari air ke sedimen.
DAFTAR PUSTAKA
Alaerts, G. A., Santika, S. S., Metoda Penelitian
Air, Usaha Nasional, Surabaya, 1987.
APHA, Standard Methods for the Examination of
Water and Waste Water, 20th Edition, APHA,
American Public Health Association, 1998.
De Zwart, D., Trivedi, R. C., Manual on Integrated
Water Quality Evaluation, Ministry of Foreign Affairs, Directorate General for International Cooperation, Netherlands, 1994.
Health Research Board, Health and
Environmental Effects of Landfilling and Inceneration of Waste, A Literature Review, Health Research Board, Dublin, 2003.
Jagloo, K., Groundwater Risk Analysis in the
Vicinity of A Landfill, A Case Study in Mauritius, Department of Land and Water Resources Engineering, Royal Institute of Technology, Stockholm, 2002.
Kinkade, M. L., Erdman, H. E., 1975.
Environmental Research 10: 308-313.
Langmore, A., Minimum Requirements for Water
Monitoring at Waste Management Facilities,
2nd Ed, Department of Water Affairs and
Forestry, Republic of South Africa, 1998. O’Neill, P., Environmental Chemistry, 2nd Edition,
Chapman & Hall, London, 1993.
Palar, H., Pencemaran dan Toksikologi Logam
Berat, PT Rineka Cipta, Jakarta, 1994.
Parsons, Impact of Landfill Closure Designs on
Long-Term Natural Attenuation of Chlorinated Hydrocarbons, Environmental Security Technology Certification Program, Arlington, 2002.
Paulson, A. J., 1997, Applied Geochemistry 12:
447-464.
Raskin, I., P. Kumar., Dushenkov, Salt, D. E.,
1994, Current Opinion in Biotechnology 5:
285.
Steel, R. G. O., Torrie, J. H., Principles and
Procedures of Statistics, McGraw-Hill Book Co., New York, 1960.
Trihendradi, C., Memecahkan Kasus Statistik:
Deskriptif, Parametrik, dan Non Parametrik dengan SPSS 12, Penerbit ANDI, Yogyakarta, 2004.
