bab 2 tinjauan pustaka -...

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pencemaran Udara

Pencemaran udara adalah kehadiran satu atau lebih substansi fisik, kimia

atau biologi di atmosfer dalam jumlah yang dapat membahayakan kesehatan

manusia, hewan dan tumbuhan, mengganggu estetika dan kenyamanan atau

merusak properti.

Pencemaran udara dapat ditimbulkan oleh sumber-sumber alami maupun

kegiatan manusia. Beberapa gangguan fisik seperti polusi suara, panas, gas,

partikel, radiasi atau polusi cahaya dianggap sebagai polusi udara. Sifat alami

udara mengakibatkan dampak pencemaran udara dapat bersifat langsung dan

lokal, regional maupun global.

Pencemar udara dibedakan menjadi pencemar primer dan pencemar

sekunder. Pencemar primer adalah substansi pencemar yang ditimbulkan langsung

dari sumber pencemaran udara. Karbon monoksida adalah sebuah contoh dari

pencemar udara primer karena ia merupakan hasil dari pembakaran. Pencemar

sekunder adalah substansi pencemar yang terbentuk dari reaksi pencemar-

pencemar primer di atmosfer. Pembentukan ozon dalam smog fotokimia adalah

contoh dari pencemaran udara sekunder.

Polusi udara yang merupakan gabungan antara asap kotor dan bau yang

tidak sedap, banyak di antaranya merupakan sumbangan dari emisi gas buang

kendaraan bermotor. Emisi ini merupakan pemancaran atau pelepasan gas yang

berasal dari pembakaran pada kendaraan bermotor yang menggunakan bahan

bakar yang berasal dari minyak bumi (bensin dan solar) ke lingkungan udara

melalui knalpot kendaraan bermotor.

Faktor-faktor yang mempengaruhi polusi udara antara lain volume lalu

lintas kendaraan, komposisi lalu lintas kendaraan, kecepatan kendaraan, jenis

6

Analisis Cemaran Timbal Pada Daun Tanaman di Terminal Cicaheum Bandung

kendaraan, jenis bahan bakar, usia kendaraan, ukuran berat, jumlah berhenti dan

berjalan dan gradien jalan.

Sumber alami penyebab pencemaran udara adalah dari:

Gunung berapi

Rawa-rawa

Kebakaran hutan

Nitrifikasi dan denitrifikasi biologi.

Sedangkan sumber pencemar udara dari kegiatan manusia di antaranya

adalah sebagai berikut:

Transportasi

Industri

Pembangkit listrik

Pembakaran (perapian, kompor, furnace, insinerator dengan berbagai jenis

bahan bakar)

Gas buang pabrik yang menghasilkan gas berbahaya seperti CFC.

Selain dari sumber-sumber di atas, ada sumber-sumber lain yang dapat

mencemari udara, yaitu:

Transportasi amonia

Kebocoran tangki klor

Timbulan gas metana dari tempat pembuangan akhir sampah

Uap pelarut organik. (Anonim I, 2011)

2.2 Timbal (Pb)

2.2.1 Definisi Timbal

Timbal atau Timah Hitam adalah elemen kimia dengan simbol Pb, dalam

bahasa Inggris dikenal dengan nama Lead. Dalam bahasa Indonesia disebut

dengan timah hitam. Senyawa Pb sering digunakan antara lain dalam baterai,

solder, aditif dalam bensin dan insektisida. Timbal dalam susunan unsur

merupakan logam berat yang terdapat secara alami di dalam kerak bumi dan

tersebar ke alam dalam jumlah kecil melalui proses alami termasuk letusan

7


gunung berapi dan proses geokimia. Kadarnya dalam lingkungan meningkat

karena penambangan, peleburan dan berbagai penggunaannya dalam industri.

Pb adalah logam berat berwarna kelabu kebiruan dengan titik lebur 327oC

dan titik didih 1.620oC. Pada suhu 550 – 600oC, timbal menguap dan bereaksi

dengan oksigen dalam udara membentuk Timbal dioksida. Bentuk oksida yang

paling umum adalah timbal II dan senyawa orano metalik. Bentuk yang terpenting

adalah Timbal Tetra Etil (TEL), Timbal Tetra Metil (TML) dan timbal stearat .

(Pujimumpun, 2012)

2.2.2 Penyebaran, Sifat dan Penggunaan Timbal

Logam timbal memiliki sifat-sifat khusus seperti berikut:

a. merupakan logam yang lunak, sehingga dapat dipotong meggunakan pisau

atau dengan tangan dan dapat dibentuk dengan mudah

b. merupakan logam yang tahan terhadap korosi atau karat, sehingga logam

timbal sering digunakan sebagai bahan coating

c. mempunyai titik lebur rendah, yaitu 327oC

d. mempunyai kerapatan yang lebih besar dibandingkan dengan logam-logam

biasa, kecuali emas dan merkuri

e. merupakan penghantar listrik yang tidak baik.

Penyebaran logam timbal di bumi sangat sedikit. Jumlah timbal yang

terdapat di seluruh lapisan bumi hanyalah 0,0002% dari jumlah seluruh kerak

bumi. Jumlah ini sangat sedikit jika dibandingkan dengan jumlah kandungan

logam berat lainnya yang ada di bumi.

Melalui proses-proses geologi, timbal terkonsentrasi dalam deposit seperti

bijih logam. Persenyawaan bijih logam timbal ditemukan dalam bentuk gelena

(PbS), anglesit (PbSO4) dan dalam bentuk minium (Pb3O4). Boleh dikatakan

bahwa timbal tidak pernah ditemukan dalam bentuk logam murninya. Bijih-bijih

logam timbal ini bergabung dengan logam-logam lain seperti perak (Ag), seng

(Zn), arsen (As), logam stibi (Sb) dan bismut (Bi).

8


Timbal (Pb) memiliki kemampuan untuk berikatan dengan atom N

(nitrogen) membentuk senyawa azida. Senyawa ini merupakan suatu jenis

senyawa yang memiliki kemampuan ledakan dengan pancaran energi yang besar.

Karena itu, senyawa azida banyak digunakan sebagai detonator (bahan peledak).

(Palar, 2008)

Bentuk-bentuk dari persenyawaan yang dibentuk oleh Pb dengan unsur

kimia lainnya, serta fungsi dari bentuk persenyawaan tersebut dapat dilihat pada

tabel berikut:

Tabel 2.1

Bentuk Persenyawaan Pb dan Kegunaannya

(sumber: Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat, 2008)

2.2.3 Timbal di Udara

Jumlah timbal di udara mengalami peningkatan yang sangat drastis sejak

dimulainya revolusi industri di benua Eropa. Asap yang berasal dari cerobong

pabrik sampai pada knalpot kendaraan telah melepaskan Pb ke udara. Hal ini

berlangsung terus-menerus sepanjang hari, sehingga kandungan Pb di udara naik

secara drastis. Kenyataan ini secara dramatis dibuktikan dengan suatu hasil

penelitian terhadap kandungan Pb yang terdapat pada lapisan es di Greenland

pada tahun 1969.

Emisi Pb dalam atmosfer bumi dapat berbentuk gas dan partikulat. Emisi Pb

yang masuk dalam bentuk gas, terutama sekali berasal dari buangan gas

Bentuk Persenyawaan KegunaanPb + Sb Kabel telepon

Pb + As + Sn + Bi Kabel listrik

Pb + N Senyawa azida untuk bahanpeledak

Pb + Cr + Mo + Cl Untuk pewarnaan pada cat

Pb – asetat Pengilapan keramik dan bahananti api

Pb + Te Pembangkit listrik tenagapanas

Tetrametil-Pb + Tetraetil-Pb Aditif untuk bahan bakarkendaraan bermotor

9


kendaraan bermotor. Emisi tersebut merupakan hasil samping dari pembakaran

yang terjadi dalam mesin-mesin kendaraan dan berasal dari senyawa tetrametil-Pb

dan tetraetil-Pb yang selalu ditambahkan dalam bahan bakar kendaraan bermotor

dan berfungsi sebagai anti ketuk (anti knocking) pada mesin-mesin kendaraan.

Bahan aditif yang dimasukkan ke dalam bahan bakar kendaraan bermotor

umumnya terdiri dari 62% tetraetil-Pb, 18% etilendikhlorida (C2H4Cl2), 18%

etilenbromida (C2H4Br2) dan sekitar 2% campuran tambahan dari bahan-bahan

yang lain. Jumlah senyawa Pb yang jauh lebih besar dibandingkan dengan

senyawa-senyawa lain dan tidak terbakar sempurna dalam mesin menyebabkan

jumlah Pb yang dibuang ke udara melalui asap buangan kendaraan menjadi sangat

tinggi. Berdasarkan pada analisis yang pernah dilakukan, dapat diketahui

kandungan bermacam-macam senyawa Pb yang ada dalam asap kendaraan

bermotor.

Tabel 2.2

Kandungan Senyawa Pb dalam Gas Buang Kendaraan Bermotor

Jenis SenyawaKandungan Senyawa Pb

(%)0 Jam 18 Jam

PbBrCl 32,0 12,0PbBrCl.2PbO 31,4 1,6

PbCl2 10,7 8,3Pb(OH)Cl 7,7 7,2

PbBr2 5,5 0,5PbCl2.2PbO 5,2 5,6Pb(OH)Br 2,2 0,1

PbOx 2,2 21,2PbCO3 1,2 13,8

PbBr2.2PbO 1,1 0,1PbCO3.2PbO 1,0 29,6

(sumber: Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat, 2008)

Pada tabel 2.2 dapat dilihat bahwa kandungan PbBrCl dan PbBrCl.2PbO

merupakan kandungan senyawa Pb utama. Kedua senyawa tersebut telah

dihasilkan pada saat pembakaran pada mesin kendaraan dimulai, yaitu saat t = 0

10


jam. Selanjutnya jumlah dari kedua senyawa tersebut akan berkurang setelah

waktu pembakaran berjalan lama t = 18 jam, di mana jumlah buangan atas kedua

senyawa tersebut menjadi berkurang jauh (50% untuk PbBrCl) dan menjadi

sangat sedikit untuk PbBrCl.2PbO. Sedangkan kandungan oksida-oksida Pb

(PbOx) dan PbCO3.2PbO mengalami peningkatan yang sangat tinggi dan

menggantikan posisi dua kandungan buangan pertama, setelah masa pembakaran

berjalan sampai t = 18 jam.

Senyawa tetrametil-Pb dan tetraetil-Pb dapat diserap oleh kulit. Hal ini

disebabkan kedua senyawa tersebut dapat larut dalam minyak dan lemak.

Sedangkan dalam lapisan udara tetraetil-Pb terurai dengan cepat karena adanya

sinar matahari. Tetraetil-Pb akan terurai membentuk trietil-Pb, dietil-Pb dan

monoetil-Pb. Semua senyawa uraian dari tetraetil-Pb tersebut memiliki bau yang

spesifik seperti bau bawang putih, sulit larut dalam minyak akan tetapi semua

senyawa turunan ini dapat larut dengan baik dalam air. Senyawa-senyawa Pb

dalam keadaan kering dapat terdispersi di dalam udara, sehingga kemudian

terhirup pada saat bernafas, dan sebagian akan menumpuk di kulit dan/atau

terserap oleh daun tumbuhan.

Sumber-sumber lain yang menyebabkan Pb dapat masuk ke udara

bermacam-macam. Di antara sumber alternatif ini yang tergolong besar adalah

pembakaran batubara, asap dari pabrik-pabrik yang mengolah senyawa alkil-Pb,

Pb-oksida, peleburan bijih Pb dan transfer bahan bakar kendaraan bermotor,

karena senyawa alkil-Pb yang terdapat dalam bahan bakar tersebut dengan sangat

mudah menguap. (Palar, 2008)

2.2.4 Toksisitas Timbal

Keracunan yang ditimbulkan oleh persenyawaan logam Pb dapat terjadi

karena masuknya persenyawaan logam tersebut ke dalam tubuh. Proses masuknya

Pb ke dalam tubuh dapat melalui beberapa jalur, yaitu melalui makanan dan

minuman, udara dan perembesan atau penetrasi pada selaput atau lapisan kulit.

11


Bentuk-bentuk kimia dari senyawa-senyawa Pb merupakan faktor penting

yang memengaruhi tingkah laku Pb dalam tubuh manusia. Senyawa-senyawa Pb

organik relatif lebih mudah untuk diserap tubuh melalui selaput lendir atau

melalui lapisan kulit, bila dibandingkan dengan senyawa-senyawa Pb anorganik.

Namun hal itu bukan berarti semua senyawa Pb dapat diserap oleh tubuh,

melainkan hanya sekitar 5 – 10% dari jumlah Pb yang masuk melalui makanan

dan atau sebesar 30% dari jumlah Pb yang terhirup yang akan diserap oleh tubuh.

Dari jumlah yang dapat terserap itu, hanya 15% yang akan mengendap pada

jaringan tubuh, dan sisanya akan turut terbuang bersama bahan sisa metabolisme

seperti urin dan feses.

Sebagian besar dari Pb yang terhirup pada saat bernapas akan masuk ke

dalam pembuluh darah dan paru-paru. Tingkat penyerapan itu sangat dipengaruhi

oleh ukuran partikel dari senyawa Pb yang ada dan volume udara yang mampu

dihirup pada saat peristiwa bernapas berlangsung. Semakin kecil ukuran partikel

debu, serta semakin besarnya volume udara yang mampu terhirup, maka akan

semakin besar pula konsentrasi Pb yang diserap oleh tubuh. Logam Pb yang

masuk ke paru-paru melalui peristiwa pernapasan akan terserap dan berikatan

dengan darah paru-paru untuk kemudian diedarkan ke seluruh jaringan dan organ

tubuh. Lebih dari 90% logam Pb yang terserap oleh darah berikatan dengan sel-sel

darah merah (eritrosit).

Senyawa Pb yang masuk ke dalam tubuh melalui makanan dan minuman

akan diikutkan dalam proses metabolisme tubuh. Namun demikian jumlah Pb

yang masuk bersama makanan dan atau minuman ini masih mungkin ditolerir

oleh lambung disebabkan asam lambung (HCl) mempunyai kemampuan untuk

melarutkan logam Pb, sehingga pada kenyataannya Pb lebih banyak dikeluarkan

oleh feses.

Pada jaringan dan atau organ tubuh, logam Pb akan terakumulasi pada

tulang, karena logam ini dalam bentuk ion Pb2+ mampu menggantikan keberadaan

ion Ca2+ (kalsium) yang terdapat dalam jaringan tulang. Di samping itu, pada

wanita hamil logam Pb dapat melewati plasenta dan kemudian akan ikut masuk

12


dalam sistem peredaran darah janin dan selanjutnya setelah bayi lahir, Pb akan

dikeluarkan bersama air susu.

Senyawa Pb organik umumnya masuk ke dalam tubuh melalui jalur

pernapasan dan atau penetrasi melewati kulit. Penyerapan lewat kulit ini dapat

terjadi disebabkan karena senyawa ini dapat larut dalam minyak dan lemak.

Senyawa seperti tetraetil-Pb dapat menyebabkan keracunan akut pada sistem saraf

pusat, meskipun proses keracunan tersebut terjadi dalam waktu yang cukup

panjang dengan kecepatan penyerapan yang kecil.

Pada pengamatan yang dilakukan terhadap para pekerja yang bekerja

menangani senyawa Pb, tidak ditemukan keracunan kronis yang berat. Gejala

keracunan kronis ringan yang ditemukan berupa insomnia dan beberapa macam

gangguan tidur lainnya. Sedangkan gejala pada kasus keracunan akut ringan

adalah menurunnya tekanan darah dan berat badan. Keracunan akut yang cukup

berat dapat mengakibatkan koma dan bahkan kematian.

Meskipun jumlah Pb yang diserap oleh tubuh hanya sedikit, logam ini

ternyata menjadi sangat berbahaya karena dapat memberikan efek racun terhadap

banyak fungsi organ yang terdapat dalam tubuh. (Palar, 2008)

2.3 Profil Tanaman

2.3.1 Mirabilis jalapa L (Bunga Pukul Empat)

Mirabilis jalapa L (Bunga Pukul Empat) adalah tanaman yang dapat

tumbuh di mana saja. Tanaman ini banyak dimanfaatkan sebagai tanaman hias di

pekarangan atau sebagai pagar pembatas rumah. Bunga pukul empat disebut pula

bunga sore, disebut demikian karena bunganya mekar saat sore hari dan dapat

bertahan hanya sekitar beberapa jam saja. Pada pangkal bunga saat dipetik, akan

keluar setitik air yang mempunyai rasa manis. Selain nama di atas, tanaman ini

memiliki nama lain, yaitu: kembang pagi sore, bunga waktu kecil (Sumatra);

kederat, segerat, tegerat (Jawa); kupa oras, cako raha (Maluku); bunga-bunga

paranggi, bunga-bunga parengki (Sulawesi); dan Zi Mo li (China).

13


Mirabilis jalapa L merupakan herba tahunan, tegak, tinggi 20 cm – 80 cm

dan berasal dari Amerika Selatan. Tumbuh di dataran rendah yang cukup

mendapat sinar matahari maupun di daerah perbukitan. Termasuk suku kampah-

kampahan, berbatang basah, daunnya berbentuk jantung, warna hijau tua, panjang

2 cm – 11 cm, lebar 8 mm – 7 cm, pangkal daun membulat, ujung meruncing, tepi

daun rata, letak berhadapan, mempunyai tangkai daun yang panjangnya 6 mm – 6

cm. Bunganya berbentuk terompet, dengan banyak macam warna, antara lain:

merah, putih, jingga, kuning, kombinasi/belang- belang. Mekar di waktu sore hari

dan kuncup kembali pada pagi hari menjelang fajar. Buahnya keras, berwarna

hitam, berbentuk telur, dapat dibuat bedak. Kulit umbinya berwarna coklat

kehitaman, bentuk bulat memanjang, panjang 7 cm – 9 cm dengan diameter 2 cm

– 5 cm, isi umbi berwarna putih. Mirabilis jalapa L mengandung alkaloid

trigonelia dan berkhasiat sebagai anti inflamasi dan diuretik. (Anonim, 2009)

Sumber : http://lenterahati.web.id/khasiat-bunga-pukul-empat.html

Gambar 2.1 Mirabilis jalapa L

2.3.2 Mahoni

Mahoni termasuk pohon besar dengan tinggi pohon mencapai 35-40 m dan

diameter mencapai 125 cm. Batang lurus berbentuk silindris dan tidak berbanir.

Kulit luar berwarna cokelat kehitaman, beralur dangkal seperti sisik, sedangkan

kulit batang berwarna abu-abu dan halus ketika masih muda, berubah menjadi

14


cokelat tua, beralur dan mengelupas setelah tua. Mahoni baru berbunga setelah

berumur 7 tahun, mahkota bunganya silindris, kuning kecoklatan, benang sari

melekat pada mahkota, kepala sari putih, kuning kecoklatan. Buahnya buah kotak,

bulat telur, berlekuk lima, warnanya cokelat. Biji pipih, warnanya hitam atau

cokelat. Mahoni dapat ditemukan tumbuh liar di hutan jati dan tempat-ternpat lain

yang dekat dengan pantai, atau ditanam di tepi jalan sebagai pohon pelindung.

Tanaman yang asalnya dari Hindia Barat ini, dapat tumbuh subur bila tumbuh di

pasir payau dekat dengan pantai.

Sumber : http://www.bpdassolo.net/index.php/tanaman-kayu-

kayuan/tanaman-mahoni

Gambar 2.2 Mahoni

Pohon mahoni bisa mengurangi polusi udara sekitar 47% - 69% (Anonim II,

2011), sehingga disebut sebagai pohon pelindung sekaligus filter udara dan daerah

tangkapan air. Daun-daunnya bertugas menyerap polutan-polutan di sekitarnya.

Sebaliknya, dedaunan itu akan melepaskan oksigen (O2) yang membuat udara di

sekitarnya menjadi segar. Ketika hujan turun, tanah dan akar-akar pepohonan itu

akan mengikat air yang jatuh, sehingga menjadi cadangan air. Buah mahoni

memiliki zat bernama flavonolds dan saponins. Flavonolds sendiri dikenal

15


berguna untuk melancarkan peredaran darah sehingga para penderita penyakit

yang menyebabkan tersumbatnya aliran darah disarankan memakai buah ini

sebagai obat. Khasiat flavonolds ini juga bisa untuk mengurangi kolesterol,

penimbunan lemak pada saluran darah, mengurangi rasa sakit, pendarahan dan

lebam, serta bertindak sebagai antioksidan untuk menyingkirkan radikal bebas.

Sementara itu, saponins memiliki khasiat sebagai pencegah penyakit sampar, bisa

juga untuk mengurangi lemak di badan, membantu meningkatkan sistem

kekebalan, mencegah pembekuan darah, serta menguatkan fungsi hati dan

memperlambat proses pembekuan darah. Sifat Mahoni yang dapat bertahan hidup

di tanah gersang menjadikan pohon ini sesuai ditanam di tepi jalan. Bagi

penduduk Indonesia khususnya Jawa, tanaman ini bukanlah tanaman yang baru,

karena sejak jaman penjajahan Belanda mahoni dan rekannya, Pohon Asam,

sudah banyak ditanam di pinggir jalan sebagai peneduh terutama di sepanjang

jalan yang dibangun oleh Daendels antara Anyer sampai Panarukan. Sejak 20

tahun terakhir ini, tanaman mahoni mulai dibudidayakan karena kayunya

mempunyai nilai ekonomis yang cukup tinggi. Kualitas kayunya keras dan sangat

baik untuk meubel, furnitur, barang-barang ukiran dan kerajinan tangan. Sering

juga dibuat penggaris karena sifatnya yang tidak mudah berubah. Kualitas kayu

mahoni berada sedikit dibawah kayu jati sehingga sering dijuluki sebagai

primadona kedua dalam pasar kayu. Pemanfaatan lain dari tanaman mahoni

adalah kulitnya dipergunakan untuk mewarnai pakaian. Kain yang direbus

bersama kulit mahoni akan menjadi kuning dan tidak mudah luntur. Sedangkan

getah mahoni yang disebut juga blendok dapat dipergunakan sebagai bahan baku

lem, dan daun mahoni untuk pakan ternak.

Mahoni dapat tumbuh dengan subur di pasir payau dekat dengan pantai dan

menyukai tempat yang cukup sinar matahari langsung. Tanaman ini termasuk

jenis tanaman yang mampu bertahan hidup di tanah gersang sekalipun. Walaupun

tidak disirami selama berbulan-bulan, mahoni masih mampu untuk bertahan

hidup. Syarat lokasi untuk budi daya mahoni diantaranya adalah ketinggian lahan

maksimum 1.500 meter di atas permukaan laut, curah hujan 1.524-5.085

mm/tahun, dan suhu udara 11-36oC. (Anonim II, 2011)

16


2.3.3 Cemara (Casuarinaceae)

Suku cemara-cemaraan atau Casuarinaceae meliputi sekitar 70 jenis

tumbuhan. Sebagian besar suku ini terdapat di belahan bumi selatan, terutama di

wilayah Indo-Malaysia, Australia dan Kepulauan Pasifik. (Anonim II, 2012)

Pohon cemara mempunyai bentuk daun yang runcing. Daunnya yang

runcing berguna untuk mengurangi penguapan. Bentuk daun tersebut merupakan

adaptasi pohon cemara terhadap lingkungan yang panas. (Denmasgio, 2011)

(Sumber : http://id.wikipedia.org)

Gambar 2.3 Cemara

2.4 Adaptasi Tanaman Terhadap Udara Pencemar

Kondisi udara yang terpolusi akan mempengaruhi lingkungan, termasuk

vegetasi pada lanskap yang ditanam untuk menjerap polutan. Menurut

Mansfield (1976 dalam Tosari, 2012), sebagian besar bahan-bahan pencemar

udara mempengaruhi tanaman melalui daun. Mekanisme tanaman untuk

bertahan dari zat pencemar udara adalah melalui pergerakan membuka dan

menutup stomata serta proses detoksifikasi. Partikel yang menempel pada

permukaan daun berasal dari tiga proses, yaitu: sedimentasi akibat gaya

gravitasi, tumbukan akibat turbulensi angin dan pengendapan yang berhubungan

17


dengan hujan.

Masuknya partikel Pb ke dalam jaringan daun karena ukuran stomata

daun yang cukup besar dan ukuran partikel Pb yang lebih kecil dari pada ukuran

stomata. Celah stomata mempunyai panjang sekitar 10 μm dan lebar antara 2 –7

μm. Karena ukuran Pb yang demikian kecil, yaitu kurang dari 4 μm dengan

ukuran rata-rata 0,2 μm maka partikel akan masuk ke dalam daun lewat celah

stomata serta menetap dalam jaringan daun dan menumpuk di antara celah sel

jaringan pagar/polisade dan atau jaringan bunga karang/spongi tissue (Smith,

1981 dalam Tosari 2012). Hal tersebut menyebabkan akumulasi Pb di dalam

jaringan daun akan lebih besar daripada bagian lainnya.

(Su mb er : h t t p : / / i d . wik ip e d ia .o rg / wi k i /Dau n )

Ga mbar 2 .4 Anato mi B agian Dala m Daun

Tiap pohon mempunyai respon yang berbeda terhadap pencemar-

pencemar udara yang berbentuk gas atau partikel. Perbedaan tersebut tergantung

jenis pohon dan susunan genetiknya. Faktor lain yang ikut berperan adalah

tingkat pertumbuhan pohon, jarak terhadap sumber pencemar, konsentrasi bahan

pencemar, dan lama terpapar (USDA Forest Service, 1973 dalam Tosari,

2012). Beberapa penelitian menunjukkan bahwa pencemaran udara

mengakibatkan menurunnya pertumbuhan dan produksi tanaman serta diikuti

dengan gejala yang tampak (visible symptoms). Kerusakan tanaman karena

17


dengan hujan.




















17


dengan hujan.




















18


pencemaran udara berawal dari 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 dan Khan, 1984 dalam Tosari, 2012).

Smith (1981 dalam Tosari, 2012) menyebutkan bahwa mekanisme

pencemaran logam secara biokimia pada tumbuhan yang terbagi ke dalam

enam proses yaitu: (1) logam mengganggu fungsi enzim, (2) logam sebagai anti

metabolit, (3) logam membentuk lapisan endapan yang stabil (kelat) dengan

metabolit esensial, (4) logam sebagai katalis dekomposisi pada metabolit

esensial, (5) logam mengubah permeabilitas membran sel, (6) logam

menggantikan struktur dan elektrokimia unsur yang paling penting dalam sel.

Kadar Pb normal dalam tumbuhan berkisar antara 2-3 ppm. Vegetasi di

sekitar jalan raya dapat menjerap Pb sampai 50 ppm dimana Pb yang dijerap

diakumulasikan dalam dinding sel. Nilai kisaran normal kandungan logam Pb

pada tanaman kehutanan di Amerika Serikat berkisar antara 10-300 ppm (Smith,

1981 dalam Tosari, 2012).

Menurut Treshow et al. (1989 dalam Tosari, 2012), pertumbuhan tanaman

terhambat karena tergganggunya proses fotosintesis akibat kerusakan jaringan

daun. Hal tersebut ditunjang oleh penelitian Warsita (1994 dalam Tosari, 2012)

yang menjukkan bahwa pencemaran udara menyebabkan penurunan kandungan

klorofil-a dan klorofil-b tanaman. Penurunan tersebut disebabkan zat pencemar

merusak jaringan polisade dan bunga karang yang merupakan jaringan yang

banyak mengandung klorofil-a dan kolorofil-b.

2.5 Instrumentasi Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)

Spektrometer optis adalah sebuah alat yang mempunyai sistem optis yang

dapat menghasilkan sebaran (dispersi) radiasi elektromagnetik yang masuk, dan

dapat dilakukan pengukuran kuantitas radiasi yang diteruskan pada panjang

gelombang tertentu. Sedangkan fotometer adalah alat untuk mengukur intensitas

19


radiasi yang diteruskan atau yang diabsorpsi. Jadi spektrofotometer adalah alat

yang digunakan untuk mengukur energi relatif jika energi tersebut diteruskan atau

ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang

gelombang.

Spektrofotometer serapan atom (SSA) adalah salah satu alat ukur yang

dapat digunakan untuk menentukan unsur-unsur di dalam suatu bahan dengan

kepekaan, ketelitian dan selektivitas yang sangat tinggi. Pada perkembangan

terakhir cara analisis spektrofotometer serapan atom selain atomisasi dengan nyala

(AAFS = Atomic Absorption Flame Spectrophotometry), dapat juga dilakukan

atomisasi tanpa nyala (Flameless Atomization), yang menggunakan energi listrik

pada batang karbon (CRA = Carbon Rod Atomizer) atau bahkan hanya dengan

penguapan.

Cara analisis spektrofotometer serapan atom baik atomisasi dengan nyala

yang menggunakan berbagai bahan bakar maupun atomisasi tanpa nyala keduanya

dapat menentukan secara kualitatif dan kuantitatif hampir semua unsur logam

dengan kepekaan mulai dari beberapa ppm sampai ppb, kecuali beberapa unsur

berat seperti uranium dan zirkonium yang baru ditentukan pada konsentrasi relatif

tinggi di atas 100 ppm. (Djenar dkk, 2001)

2.5.1 Hukum Dasar Spektrofotometri Absorbsi

Hukum dasar yang digunakan untuk mempelajari serapan atau absorbsi

secara kuantitatif adalah : jika suatu berkas sinar dengan intensitas Io melewati

suatu medium yang homogen, maka sebagian dari sinar tersebut akan diserap (Ia),

sebagian dipantulkan (Ir) dan sisanya diteruskan atau ditransmisikan (It). Tetapi

pada praktiknya, sinar yang dipantulkan (Ir) sekitar 4%, dan ini biasanya terhapus

dengan penggunaan suatu kontrol, misalnya dengan penggunaan sel pembanding,

sehingga:

Io = Ia + It..................(2.1)

Hukum Lambert Beer yang dijadikan dasar dalam analisis spektrofotometri

dapat dituliskan sebagai berikut :

20


log = Kbc...............(2.2)

Log (Io/It) disebut absorbansi dan biasanya diberi lambang A, lambang b

sebagai panjang jalan yang dilewati atau medium penyerap dengan satuan cm.

Untuk konsentrasi zat pelarut yang menyerap seringkali digunakan dua satuan

yang berbeda, yaitu gram/L atau mol/L. Hal ini berkaitan dengan nilai tetapan

(yaitu K) yang bergantung pada sistem konsentrasi mana yang akan digunakan.

Jika satuan konsentrasi dalam gram/L, tetapan K disebut abroptivitas yang

dilambangkan a, sedangkan jika konsentrasi dalam mol/L maka tetapan K disebut

absorptivitas molar dengan lambang ε.

A = abc gram/L atau A = εbc mol/L...........(2.3)

Transmitan, T = It/Io adalah fraksi intensitas radiasi yang diteruskan oleh zat

penyerap sedangkan persen transmitans (%T) adalah It/Io x 100

jika A = log (Io/It) dan T = It/Io, maka :

A = log (1/T)...................(2.4)

Dari hukum Lambert-Beer, terlihat bahwa absorbansi berbanding lurus

dengan konsentrasi, sedangkan transmitan tidak.

Jika suatu sistem mengikuti Hukum Lambert-Beer, grafik antara absorbansi

terhadap konsentrasi akan menghasilkan garis lurus, sehingga grafik tersebut

dapat disebut sebagai kurva kalibrasi. Dengan kurva kalibrasi, konsentrasi larutan

contoh dapat dengan mudah diketahui atau dihitung yaitu dari pembacaan

absorbansi contoh. Ketelitian pembacaan yang baik umumnya terbaca pada skala

transmitans 20% - 85% atau pada skala absorbansi 0,1 - 0,8.

Hukum Lambert-Beer berlaku hanya jika radiasi elektromagnetik yang

dilewatkan pada medium homogen adalah radiasi monokromatis (radiasi yang

mempunyai panjang gelombang tunggal) dengan mekanisme interaksi hanya

absorbansi radiasi saja.

Penyimpangan dari hukum Lambert-Beer sering terjadi jika zat terlarut

berwarna mengalami ionisasi, disosiasi atau asosiasi dalam larutan, karena sifat

dasarnya dapat berubah-ubah dengan berubahnya konsentrasi. Selain itu

penyimpangan hukum Lambert-Beer dapat disebabkan oleh temperatur dan

21


karakteristik instrumen yang digunakan dalam pengukuran nilai absorbansi,

misalnya kelelahan detektor, tidak stabilnya sumber radiasi atau adanya debu

yang dapat mengganggu kerja sistem optiknya. (Djenar dkk, 2001)

2.5.2 Prinsip Analisis Serapan Atom

Spektofotometri serapan atom adalah suatu metode analisis yang didasarkan

pada proses penyerapan energi radiasi oleh atom-atom yang berada pada tingkat

energi dasar (ground state). Penyerapan energi radiasi tersebut menyebabkan

tereksitasinya elektron dalam kulit atom ke tingkat energi yang lebih tinggi

(excited state).

Pengurangan intensitas radiasi yang diberikan sebanding dengan jumlah

atom pada tingkat energi dasar yang menyerap energi radiasi tersebut. Dengan

mengukur intensitas radiasi yang diteruskan (transmitansi) atau mengukur

intensitas radiasi yang diserap (absorbansi), maka konsentrasi unsur di dalam

larutan contoh dapat ditentukan.

Pada spektrofotometer serapan atom, lampu katoda rongga (hollow cathode

lamp) digunakan sebagai sumber radiasi resonansi yang diberikan. Lampu ini

sesuai dengan unsur yang akan dianalisis. Radiasi resonansi tersebut mempunyai

panjang gelombang atau frekuensi yang khas untuk setiap unsur atau atom.

(Djenar dkk, 2001)

2.5.3 Atomisasi

Pada spektrofotometri nyala serapan atom (AAFS = Atomic Absorption

Flame Spectrophotometry), contoh disediakan dalam bentuk larutan (cairan) dan

atomisasi dilakukan dengan memasukan larutan contoh ke dalam nyala gas bakar.

Syarat-syarat gas yang digunakan dalam AAFS adalah sebagai berikut:

1. campuran gas memberikan suhu nyala yang sesuai untuk atomisasi unsur yang

akan dianalisis sehingga diperoleh efisiensi atomisasi yang tinggi

2. tidak berbahaya, disarankan untuk tidak menggunakan oksigen murni karena

mudah terjadi ledakan

22


3. gas cukup murni dan bersih, ketidakmurnian gas dan atau adanya debu dapat

menyebabkan gangguan spektrum dan nyala tidak stabil.

Atomisasi dengan tanpa nyala disebut juga dengan atomisasi dengan

furnace, yaitu melakukan atomisasi dengan menggunakan energi listrik pada

batang karbon (CRA = Carbon Rod Atomizer) atau pada tabung karbon (CTA =

Carbon Tube Atomizer). CRA biasanya digunakan untuk contoh-contoh yang

berbentuk cairan, sedang CTA biasanya digunakan untuk contoh-contoh yang

berbentuk padatan.

Contoh diletakan dalam CTA/CRA dan dialiri dengan arus listrik, sehingga

batang atau karbon tersebut menjadi panas dan pada akhirnya contoh akan

teratomisasi. Temperatur batang atau tabung karbon dapat diatur dengan

mengubah arus listrik yang dilewatkan, sehingga kondisi temperatur optimum

untuk setiap jenis contoh dan unsur yang ditentukan dapat dicapai dengan mudah.

(Djenar dkk, 2001)

2.5.4 Instrumentasi

Bagian-bagian yang penting dari spektrofotometer serapan atom adalah

sumber radiasi resonansi, atomizer, monokromator dan detektor.

(sumber : gusnil45mind.wordpress.com)sumber : gusnil45mind.wordpress.com

Gambar 2.5 Komponen Dalam Instrumen AAS Dengan Nyala

23


(Sumber : http://toolboxes.flexiblelearning.net.au/demosites/series5/508/laboratory/studynotes/

snGrapFurnAtom.htm)

Gambar 2.6 Komponen Dalam Instrumen AAS Graphite Furnace

Sumber radiasi resonansi

Sebagai sumber radiasi resonansi digunakan lampu katoda rongga

(hollow cathode lamp) yang dapat mengeluarkan radiasi resonansi dari unsur

yang dianalisis. Pada umumnya elektroda terdiri dari wolfram atau tungsten

(bermuatan positif) dan katoda rongga bermuatan negatif yang mana kedua

elektroda tersebut berada di dalam sebuah tabung gelas yang diisi gas neon

(Ne) atau gas argon (Ar) dengan tekanan 1-5 torr dan dapat menghasilkan

proses ionisasi. Katoda terbuat dari logam atau dilapisi logam dari unsur murni

atau campuran unsur murni dari unsur yang akan dianalisis. Prinsip kerja

lampu katoda rongga adalah sebagai berikut:

a. bila terdapat perbedaan potensial antara kedua elektroda tersebut maka akan

terjadi ionisasi gas pengisi

b. ion-ion gas yang bermuatan positif ini menembaki atom-atom yang terdapat

dalam katoda yang menyebabkan tereksitasinya atom-atom tersebut ke

tingkat energi yang lebih tinggi

c. keadaan atom-atom yang tereksitasi tersebut tidak stabil, sehingga akan

kembali ke tingkat energi dasar dengan melepaskan energi eksitasinya

dalam bentuk radiasi pada panjang gelombang tertentu

d. radiasi ini dilewatkan pada populasi atom yang berada di dalam nyala,

CRA/CTA atau di dalam sel absorpsinya.

24


Di depan lampu katoda rongga terdapat komponen chopper atau baling-

baling yang berfungsi untuk mengatur frekuensi radiasi resonansi yang

dipancarkan dari lampu katoda rongga sehingga energi radiasi ini oleh

photomultiplier diubah menjadi energi listrik.

Unit atomisasi (atomizer)

Atomisasi dengan nyala

Pada spektrofotometer nyala serapan atom, atomizer terdiri dari:

nebulizer (sistem pengabut) dan burner (sistem pembakar), sehingga sistem

atomizer biasa disebut dengan sistem pengabut-pembakar (burner nebulizer

system).

- Nebulizer, sistem ini berguna untuk mengubah larutan menjadi butir-butir

kabut (15-20 µm), dengan cara menarik larutan melalui kapiler dengan

pengisapan pancaran gas bahan bakar dan gas oksidan, disemprotkan ke

dalam ruang pengabut. Partikel-pertikel kabut yang halus kemudian

bersama-sama aliran gas bahan bakar masuk ke dalam nyala, sedangkan

titik-titik kabut yang besar dialirkan melalui saluran pembuangan.

- Burner, merupakan suatu sistem tempat terjadinya atomisasi, yaitu

pengubahan kabut atau uap dalam unsur yang akan dianalisis menjadi

atom-atom normal di dalam nyala. (Djenar dkk, 2001)

Atomisasi tanpa nyala

Pemakaian nyala api sebagai alat atomisasi merupakan model yang

paling banyak dipakai. Sebenarnya pemakaian nyala api mempunyai

beberapa kekurangan, yaitu:

- efisiensi pengatoman di dalam nyala adalah rendah sehingga membatasi

tingkat kepekaan analisis yang dapat dicapai

- penggunaan gas yang banyak, bahaya ledakan

- jumlah contoh yang diperlukan relatif banyak.

Untuk menutupi kekurangan tersebut, sekarang mulai digunakan tungku

grafit yang dipanaskan dengan listrik (electrical thermal).

Terjadi beberapa tahapan pada proses atomisasi secara graphite furnace,

yaitu:

25


- Pengeringan (Drying)

Dilakukan pemanasan pada suhu rendah (± 100°C) untuk menghilangan

pelarut.

- Pirolisis

Suhu dinaikkan pada 300 – 800°C, sehingga molekul-molekul senyawa

organik dan senyawa anorganik mengalami pirolisis (pemecahan tanpa

oksigen). Uap/gas hasil pirolisis keluar dari alat atomisasi dan yang

tertinggal adalah senyawa anorganik yang stabil dan atom logam bebas.

- Atomisasi

Pada tahap ini, tungku grafit dipanaskan sampai 2500°C (tergantung

unsur yang sedang dianalisis) untuk menguraikan senyawa yang tersisa

menjadi atom bebas sehingga dapat mengabsorpsi berkas sinar katoda

yang dilewatkan. Waktu tahapan atomisasi tidak boleh terlalu lama,

karena akan mempengaruhi waktu hidup tungku grafit.

- Pembersihan

Suhu dinaikkan hingga 2700°C, sehingga contoh maupun kotoran

menjadi bentuk gas yang bisa dibawa oleh aliran gas argon. Dengan

demikian pada permukaan tungku grafit tidak lagi tersisa pengotor.

(Saputra, 2012)

Sistem monokromator dan detektor

Setelah radiasi resonansi dari lampu katoda rongga melalui atom di

dalam nyala, energi radiasi ini sebagian diserap dan sebagian lagi diteruskan.

Fraksi radiasi yang diteruskan dipisahkan dari radiasi lainnya. Pemilihan atau

pemisahan radiasi tersebut dilakukan oleh monokromator yang terdiri dari

sistem optik, yaitu celah, cermin dan gratting. Intensitas radiasi yang

diteruskan ini kemudian diubah menjadi energi/sinyal listrik oleh

photomultiplier dan selanjutnya diukur dengan detektor dan dicatat oleh alat

pencatat yang bias berupa rekorder, perekam grafik, printer atau pengamatan

angka (digital). (Djenar dkk, 2001)

bab 2 tinjauan pustaka -...

Documents