bab i pendahuluan a. latar...

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Tumbuhan membutuhkan berbagai macam zat kimia untuk tumbuh.

Sedikitnya terdapat 16 unsur penting yang dibutuhkan tumbuhan, yaitu C, H, O,

N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, B, dan Cl. Pemanfaatan tanah yang

berlebihan dan praktek monokultur mengurangi nutrisi dalam tanah, terutama N,

P, K, dan Ca. Oleh karena itu, N, P, K, dan nutrisi tumbuhan lainnya harus

ditambahkan secara periodik melalui pemupukan. Pupuk dapat mengandung

berbagai nutrisi tumbuhan, tetapi sebagian besar mengandung nitrogen (N), fosfor

(P), dan kalium (K) (Artiola dkk., 2006).

Pupuk Nitrogen-Phosphorus-Kalium (NPK) dapat mengandung Cd, Pb,

Zn, Hg, dan logam berat lainnya tergantung asal batuan yang digunakan untuk

membuat pupuk. Penggunaan pupuk yang terkontaminasi berbagai logam berat

menyebabkan konsentrasi logam berat dalam tanah dan air semakin tinggi.

Paparan logam berat terbesar melalui makanan karena tumbuhan dan hewan

mengakumulasi logam tersebut dari tanah dan air (Bradl, 2005).

Kadmium dengan konsentrasi 16 mg/L dalam makanan dapat

menyebabkan toksisitas akut berupa mual, muntah, diare, dan nyeri abdomen.

Paparan kronis kadmium dapat menyebabkan kerusakan jantung, paru-paru,

tulang, gonad, dan terutama ginjal. Timbal dapat mengganggu proses seluler dan

molekuler dalam tubuh sehingga mempengaruhi berbagai organ dan fungsi

Validasi Metode Analisis Kadmium dan Timbal dengan Spektrofotometri Serapan Atom Nyala danMerkuridengan Mercury Analyzer pada Pupuk NPKAGUSTINA ARI MURTI BUDI HUniversitas Gadjah Mada, 2014 | Diunduh dari http://etd.repository.ugm.ac.id/

2

fisiologis. Toksisitas timbal tergantung pada jumlah, durasi, dan luas paparan.

Timbal dapat mempengaruhi gastrointestinal, alat gerak, morfologi sel darah, dan

menyebabkan hipertensi. Merkuri merupakan racun yang akan terakumulasi

dalam tubuh. Toksisitas merkuri dapat berpengaruh pada sistem saraf dan ginjal.

Tingkat toksisitasnya tergantung bentuk kimia dan jalur paparan (Gad, 2005).

Banyaknya penggunaan pupuk NPK menyebabkan kemungkinan

pencemaran kadmium, timbal, dan merkuri sangat tinggi. Oleh karena itu, kadar

logam tersebut dalam pupuk NPK perlu dibatasi untuk mengurangi pencemaran

logam berat pada lingkungan. Kuantifikasi kadar logam berat dalam pupuk

termasuk analisis sekelumit (trace analysis) sehingga diperlukan metode analisis

yang peka. Metode analisis kadmium dan timbal yang banyak digunakan adalah

spektrofotometri serapan atom nyala (Vignola dkk., 2010; Sabiha-Javied dkk.,

2009; Nascentes dkk., 2005; Duran dkk., 2007), sedangkan analisis merkuri

menggunakan Mercury Analyzer banyak dilaporkan oleh para peneliti (Horvat

dkk., 1991; Nguyen dkk., 1998; Jarzyńska dan Falandysz, 2011). Penelitian-

penelitian tersebut menggunakan teknik preparasi sampel yang panjang dan rumit,

sehingga tidak aplikatif untuk digunakan dalam analisis rutin. Untuk itu,

diperlukan metode analisis dengan preparasi sampel yang lebih sederhana.

Preparasi sampel pada penelitian ini menggunakan destruksi basah dengan

perbandingan asam nitrat dan asam perklorat 1:2 v/v. Penelitian ini bertujuan

untuk memvalidasi metode analisis kadmium dan timbal dengan spektrofotometri

serapan atom nyala dan merkuri dengan Mercury Analyzer dalam pupuk NPK

sehingga metode tersebut dapat digunakan dalam analisis rutin.


3

B. Perumusan Masalah

Rumusan masalah yang akan diselesaikan dalam penelitian ini adalah:

1. Apakah metode analisis kadmium dan timbal dalam pupuk NPK dengan

spektrofotometri serapan atom nyala adalah metode yang valid?

2. Apakah metode analisis merkuri dalam pupuk NPK dengan Mercury Analyzer

adalah metode yang valid?

3. Apakah pupuk NPK di pasaran mengandung kadmium, timbal, dan merkuri

dalam batas aman?

C. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk:

1. Melakukan validasi metode analisis Cd dan Pb dalam pupuk NPK secara

spektrofotometri serapan atom nyala.

2. Melakukan validasi metode analisis Hg dalam pupuk NPK dengan Mercury

Analyzer.

3. Mengukur kadar kadmium, timbal, dan merkuri dalam pupuk NPK yang

beredar di pasaran.

D. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan metode analisis Cd dan Pb

dengan spektrofotometri serapan atom nyala dan Hg dengan Mercury Analyzer

yang valid dan dapat diaplikasikan oleh pihak terkait untuk analisis rutin cemaran

Cd, Pb, dan Hg dalam pupuk NPK.


4

E. Tinjauan Pustaka

1. Pupuk NPK

Pupuk merupakan material yang diberikan pada tanaman untuk

meningkatkan pertumbuhannya. Pupuk dapat diberikan melalui tanah untuk

diserap akar, atau melalui udara untuk diserap daun. Pupuk dapat berupa pupuk

organik atau anorganik, tergantung material penyusunnya (Elsworth dan Paley,

2009). Pupuk NPK merupakan salah satu jenis pupuk majemuk buatan. Nitrogen,

fosfat, dan kalium adalah unsur hara makro yang penting untuk pertumbuhan

tanaman. Pupuk dengan kandungan N, P, dan K merupakan jenis komoditas

pupuk bernilai ekonomi tinggi (Yuwono, 2004). Nitrogen secara umum

meningkatkan ketahanan tanaman terhadap hama dan penyakit. Sementara itu,

fosfor dan kalium meningkatkan kesehatan tanaman (Kim dan Lee, 2009).

a. Nitrogen

Nitrogen dibutuhkan oleh tanaman dalam jumlah besar, umumnya

menjadi faktor pembatas antara tanah yang dipupuk dengan tanah yang tidak

dipupuk. Nitrogen merupakan komponen penting dalam klorofil, yang

memungkinkan tumbuhan melakukan fotosintesis. Nitrogen menyusun protein

untuk pertumbuhan dan penggantian sel (Akinrinde, 2004).

Nitrogen yang diserap tanaman dapat berupa NH3, NH4+, dan NO3

-.

NH3 diserap daun melalui udara, sedangkan bentuk anorganik NH4+ dan NO3

-

diambil oleh akar. Bentuk NH3 tidak harus direduksi oleh tanaman sehingga

dapat menghemat energi. NO3- harus direduksi menjadi NH3 sebelum dapat

diubah menjadi asam amino yang diperlukan tanaman (Yuwono, 2004).


5

b. Fosfor

Fosfor dibutuhkan dalam tanaman dalam jumlah yang relatif besar,

tetapi sedikit lebih kecil di bawah nitrogen dan kalium. Pada daerah beriklim

tropis dengan tanah yang lembab, fosfor merupakan faktor pembatas untuk

produksi tanaman. Ketersediaan fosfor di alam terbatas dan jumlah ini semakin

menipis karena penggunaan fosfor dalam jumlah besar (Lehmann, 2003).

Fosfor dalam pupuk dinyatakan dalam bentuk oksidanya, yaitu P2O5 (Yuwono,

2004).

Fosfor diperlukan dalam berbagai aktivitas seluler, seperti

pembentukan energi, sintesis asam nukleat, fotosintesis, aktivasi dan inaktivasi

enzim, signaling, dan fiksasi nitrogen. Defisiensi fosfor mempengaruhi

perkembangan dan fungsi akar, serta mengubah metabolisme karbon. Tanaman

yang kekurangan fosfor akan mentranspor karbon lebih banyak ke akar,

sehingga pertumbuhan akar meningkat dan tanaman dapat menyerap fosfor

dari tanah lebih banyak. Perubahan metabolisme karbon terjadi pada jalur

glikolisis, respirasi mitokondria, pembentukan metabolit sekunder dan

membran tilakoid (Vance dkk., 2003).

c. Kalium

Kalium adalah satu-satunya unsur berbentuk kation monovalen yang

diperlukan tanaman. Unsur kalium dibutuhkan tanaman dalam jumlah besar.

Meskipun kalium merupakan mineral dengan jumlah keempat terbesar di

litosfer, konsentrasinya dalam tanah rendah, yaitu antara 0,1 hingga 1,0 mM


6

(Chen dan Gabelman, 2000). Kadar kalium dalam pupuk dinyatakan sebagai

persen K2O (Yuwono, 2004).

Tanaman menyerap kalium dalam jumlah besar, sekitar 1,0 hingga 5,0

% dari berat kering. Untuk itu, mekanisme utama masuknya kalium dalam

tanaman adalah dengan difusi (Chen dan Gabelman, 2000). Kalium berperan

penting dalam menjaga keseimbangan ionik untuk proses metabolisme sel dan

mengaktifkan enzim-enzim. Kalium dalam bentuk kation (K+) mengatur

potensial air sel dan osmosis. Enzim yang diaktifkan oleh kalium antara lain

enzim pada sintesis pati, pembuatan ATP, fotosintesis, reduksi nitrat, dan

translokasi gula ke berbagai jaringan tanaman (Leigh dan Wyn Jones, 1984;

Yuwono, 2004).

2. Logam Berat

Logam berat adalah logam (metal) dan senyawa mirip logam (metalloid)

dengan berat jenis lebih dari 5 g/cm3. Logam berat meliputi: arsen, kadmium,

krom, tembaga, timbal, merkuri, perak, seng, besi, dan kelompok unsur platina

(Hassanien dan El Shahawy, 2011). Logam berat secara alami dapat ditemukan

dalam batuan, tanah, sedimen, dan air dalam jumlah kecil (Yang dkk., 2000).

Logam berat dalam bentuk organik terakumulasi dalam rantai makanan. Oleh

karena itu, logam berat dengan konsentrasi yang lebih tinggi dapat ditemukan

pada organisme dalam tingkatan rantai makanan yang lebih tinggi. Rantai

makanan merupakan jalur utama masuknya polutan tersebut dari tanah dan air

melalui tumbuhan dan hewan ke manusia (Hapke, 1996).


7

Sumber utama kontaminasi logam berat pada lingkungan, baik secara

langsung maupun tidak langsung, adalah kegiatan pertambangan, limbah industri

dan rumah tangga, penggunaan bahan bakar fosil, dan kegiatan pertanian (Yang

dkk., 2008). Logam berat dapat terhirup, tertelan, atau terabsorbsi melalui kulit

dan terdistribusi hingga kompartemen pusat. Logam berat dapat mengalami

metabolisme atau biotransformasi dan ekskresi pada organ dengan perfusi tinggi.

Banyak logam berat yang terdeposit dalam jaringan lunak, seperti rambut dan

kuku, serta jaringan dengan perfusi rendah, seperti tulang dan gigi (Diaz, 2006).

a. Kadmium

Kadmium (Cd) adalah logam putih keperakan yang mengkilap dengan

berat atom 112,4 dan berat jenis 8,64 g/cm3. Kadmium melebur pada 321°C

(Bradl dkk., 2005). Kadmium tidak larut dalam air, tetapi larut dalam asam,

amonium nitrat, dan asam sulfat panas (Moffat dkk., 2011).

Logam kadmium telah menjadi permasalahan besar dalam

pencemaran lingkungan karena tingkat toksisitasnya sangat tinggi. Cemaran

kadmium meningkat drastis dalam 100 tahun terakhir. Rokok merupakan

sumber utama paparan kadmium pada manusia (Järup, 2003). Makanan

merupakan sumber paparan kadmium terbesar bagi non perokok. Kadmium

terakumulasi dalam sayuran hijau, ginjal, liver, dan otot hewan (De Vries dkk.,

2007).

Kadmium toksik terhadap tumbuhan, invertebrata, dan vertebrata

dalam kadar yang lebih rendah dari Zn, Pb, atau Cu. Kadmium mengganggu

metabolisme kalsium, vitamin D, kolagen, dan menyebabkan degenerasi


8

tulang. Paparan kronis kadmium mempengaruhi ginjal dan paru-paru,

menyebabkan proteinurea, mengurangi kecepatan filtrasi ginjal, dan emfisema

(Bradl dkk., 2005). Batas maksimum kadmium dalam pupuk NPK adalah 100

mg/kg (BSN, 2010).

b. Timbal

Timbal (Pb) merupakan logam berwarna biru keabuan dengan berat

atom 207,2 dan titik lebur 327,4°C. Timbal tidak larut dalam air dan pelarut

organik, tetapi larut dalam asam nitrat dan asam sulfat pekat panas. Timbal

digunakan dalam baterai, pipa, pembuatan baja dan logam lain, keramik,

plastik, dan peralatan elektronik (Moffat dkk., 2011).

Paparan timbal berasal dari udara dan makanan dalam jumlah yang

sama besar. Timbal dalam udara berasal dari penggunaan bahan bakar minyak

dan dapat terdeposit dalam tanah dan air, sehingga dapat terbawa pada

makanan yang dikonsumsi manusia (Järup, 2003).

Keracunan timbal banyak terjadi pada bayi dan anak-anak. Ketika

masuk ke sirkulasi darah, timbal akan terdistribusi dalam tiga kompartemen:

darah, jaringan lunak (seperti ginjal, sumsum tulang, liver, dan otak), dan

jaringan mineral (tulang dan gigi). Timbal terakumulasi dalam jangka waktu

lama dan hanya diekskresikan dalam jumlah sangat kecil. Gejala keracunan

timbal berupa tremor, pusing, muntah, bingung, garis biru-hitam pada gusi, dan

kolik (Bradl dkk., 2005). Batas maksimum timbal dalam pupuk NPK adalah

500 mg/kg (BSN, 2010).


9

c. Merkuri

Merkuri (Hg) merupakan logam cair berwarna putih keperakan,

dengan berat atom 200,6 dan titik lebur -38,87°C. Merkuri praktis tidak larut

dalam air, larut dalam asam sulfat mendidih, agak larut dalam asam nitrat, dan

tidak larut dalam asam klorida. Logam ini digunakan dalam instrumen sains,

produk farmasi, bahan kimia pertanian, dan cat (Moffat dkk., 2011). Masuknya

merkuri ke tubuh manusia sebagian besar melalui makanan, terutama ikan

(Järup, 2003).

Toksikokinetik dan efek merkuri pada manusia tergantung bentuk

kimianya. Uap logam Hg mudah terabsorpsi melalui paru-paru, sedangkan

metil-Hg dapat masuk melalui saluran gastrointestinal. Secara umum, sistem

saraf mudah dirusak oleh merkuri dan paparan kronisnya dapat mempengaruhi

ginjal (Bradl dkk., 2005). Batas maksimum merkuri dalam pupuk NPK adalah

10 mg/kg (BSN, 2010).

Analisis merkuri paling sensitif menggunakan sinar dengan panjang

gelombang 184,889 nm. Namun, sinar dengan panjang gelombang tersebut

tidak dapat dihasilkan oleh sumber sinar spektrofotometer serapan atom pada

umumnya. Sinar yang dapat digunakan untuk analisis merkuri mempunyai

panjang gelombang 253,652 nm. Merkuri yang terdapat dalam sampel biasanya

berada dalam jumlah sangat kelumit, sehingga SSA nyala tidak dapat

digunakan untuk menganalisisnya. SSA graphite furnace dapat digunakan

untuk menganalisis merkuri dalam sampel padatan. Teknik analisis paling

sensitif adalah dengan menggunakan SSA teknik uap dingin (Welz dkk., 2005).


10

3. Spektrofotometri Serapan Atom

Spektrofotometri serapan atom (SSA) digunakan untuk menganalisis

unsur-unsur logam. Atom logam diuapkan dan radiasi dilewatkan melalui atom

tersebut. Atom dalam bentuk uap berada pada keadaan azas (ground state) dan

tidak mengemisikan energi, sehingga dapat menyerap radiasi dengan energi yang

sebanding dengan perbedaan keadaan azas dan keadaan tereksitasi atom tersebut

(Watson, 1999).

a. Instrumentasi spektrofotometer serapan atom (SSA)

Instrumentasi SSA terdiri dari sumber sinar, tempat sampel,

monokromator, dan detektor. Sumber sinar dapat berupa hollow cathode lamp

(HCL), electrodeless discharge lamp (EDL), atau continuum source (CS)

(Broekaert, 2005). Hollow cathode lamp berupa tabung katoda yang dapat

menghasilkan radiasi spesifik untuk unsur yang dianalisis. Bagian dalam dari

hollow cathode lamp dilapisi dengan unsur yang dianalisis. Electrodeless

discharge lamp merupakan tabung yang di dalamnya berisi unsur yang

dianalisis dalam bentuk uap. Arus listrik dihasilkan dengan induksi frekuensi

gelombang mikro atau radio (Lajunen dan Perämäki, 2004). Continuum source

mengemisikan sinar dengan rentang panjang gelombang yang lebar, yaitu

antara 190-900 nm. Sinar yang tidak spesifik ini dilewatkan melalui sampel

dan panjang gelombang yang sesuai dengan unsur yang dianalisis diseleksi

oleh monokromator (Welz dkk., 2010).

Sampel diubah menjadi atom dalam keadaan azas dengan nyala

(flame) atau tanpa nyala (flameless). Nyala berfungsi untuk menguapkan


11

sampel dan mengubahnya menjadi bentuk atom. Nyala untuk pembakaran

dapat mencapai suhu 3000°C, tergantung pada gas yang digunakan. Gas yang

banyak digunakan adalah campuran asetilen-udara, dengan suhu pembakaran

yang dapat mencapai 2200°C. Asetilen berfungsi sebagai bahan pembakar,

sedangkan udara sebagai pengoksidasi (Gandjar dan Rohman, 2007).

Teknik atomisasi sampel tanpa nyala dikembangkan untuk

meningkatkan sensitivitas analisis. Teknik tanpa nyala biasanya digunakan

untuk logam yang masih membiaskan cahaya pada suhu tinggi (Taylor dan

Schulman, 2002). Terdapat berbagai macam teknik atomisasi tanpa nyala,

diantaranya teknik tabung grafit (graphite furnace), teknik pembentukan

hidrida (hydride-generation), dan teknik uap dingin (cold vapour) (Welz dan

Sperling, 1999). Teknik tabung grafit merupakan teknik atomisasi

elektrotermal. Sampel diletakkan dalam tabung grafit dan dialiri argon. Sampel

kemudian dipanaskan dengan melewatkan arus listrik melalui grafit (Taylor

dan Schulman, 2002). Teknik pembentukan hidrida digunakan berdasarkan

prinsip pemisahan unsur pembentuk hidrida yang mudah menguap dari matriks

sampel sebelum dikenai sinar. Unsur tersebut selanjutnya diubah menjadi uap

atom. Teknik uap dingin digunakan untuk menganalisis merkuri. Merkuri

direduksi menjadi unsur logam, diuapkan, dan dikenai sinar untuk dapat diukur

absorbansinya (Lajunen dan Perämäki, 2004).

Matriks sampel terkadang menghasilkan radiasi yang dapat

mengganggu analisis. Monokromator digunakan untuk memilih radiasi yang

diemisikan oleh sumber sinar (Kealey dan Haines, 2002). Intensitas radiasi


12

diukur oleh detektor yang berupa photomultiplier tube (PMT), photodiode

array (PDA), atau charge-coupled device (CCD) (Becker-Ross dkk., 2006).

b. Gangguan pada spektrofotometer serapan atom (SSA)

Gangguan pada SSA dapat dikategorikan menjadi tiga, yaitu

gangguan spektra, kimia, dan fisika. Gangguan spektra terjadi karena atom lain

mengemisikan sinar yang tidak dapat dipisahkan monokromator sehingga

terbaca oleh detektor. Penggunaan hollow cathode lamp atau electrodeless

discharge lamp dapat meminimalkan gangguan tersebut, tetapi tidak

menghilangkan seluruhnya. Pemantulan atau absorpsi sinar oleh partikel padat,

pelarut yang tidak teruapkan, atau molekul dalam nyala akan mengakibatkan

gangguan positif dalam SSA. Hal ini sering terjadi jika sinar yang digunakan

mempunyai panjang gelombang kurang dari 300 nm, ketika kandungan

garamnya tinggi. Garam tidak dapat terlarut atau terdisosiasi seluruhnya

menjadi atom. Koreksi dilakukan dengan mengukur absorbansi sinar dengan

panjang gelombang yang dekat dengan panjang gelombang yang diabsorbsi

unsur yang dianalisis, tetapi tidak diabsorbsi oleh unsur tersebut (Christian,

2003).

Gangguan kimia dapat berupa gangguan ionisasi atau pembentukan

senyawa yang dapat membiaskan cahaya. Unsur alkali dan alkali tanah mudah

mengalami ionisasi pada nyala dengan suhu tinggi karena mempunyai

potensial ionisasi yang rendah (Cantle, 1982). Sinyal emisi dan absorpsi

sampel akan menurun sehingga sensitivitas dan linieritas akan terganggu.

Namun, adanya unsur yang mudah terionisasi dalam sampel akan menambah


13

jumlah elektron bebas dalam nyala sehingga proses ionisasi unsur yang

dianalisis dapat ditekan. Hal ini menyebabkan peningkatan absorbsi dan

menghasilkan gangguan positif. Gangguan ini dapat dikoreksi dengan

menambahkan senyawa pengganggu dalam jumlah yang sama pada larutan

standar sehingga tingkat gangguan positif konstan dan ionisasi yang terjadi

dapat diminimalkan (Christian, 2003).

Larutan sampel dapat mengandung unsur yang dapat membentuk

senyawa pembias cahaya dalam nyala. Gangguan ini dapat dihilangkan secara

kimiawi. Jika analit logam bereaksi dengan gas nyala membentuk oksida dan

hidroksida logam yang dapat membiaskan cahaya, temperatur pada nyala harus

ditingkatkan untuk menguraikan senyawa tersebut (Cantle, 1982).

Gangguan fisika merupakan gangguan-gangguan yang mempengaruhi

pemasukan sampel ke dalam nyala dan mengurangi efisiensi atomisasi.

Gangguan ini meliputi variasi kecepatan alir udara, viskositas sampel,

kandungan padatan, dan perubahan suhu nyala. Gangguan fisika dapat

dikendalikan dengan melakukan kalibrasi secara teratur dan menggunakan

standar internal (Christian, 2003).

c. Spektrofotometri serapan atom nyala

Nyala (flame) digunakan untuk menguapkan sampel menjadi bentuk

atomnya. Gas yang banyak digunakan adalah asetilen-udara. Gas ini sesuai

untuk banyak unsur dan dapat mencapai temperatur yang cukup untuk

kuantifikasi. Nyala yang terbentuk transparan terhadap rentang panjang


14

gelombang yang lebar (Lajunen dan Perämäki, 2004). Instrumentasi SSA nyala

terdapat pada Gambar 1.

Gambar 1. Diagram skematik SSA nyala (Watson, 1999)

Larutan sampel yang mengandung unsur analit dalam bentuk garam

terlarut masuk ke nyala dengan temperatur 2000 hingga 3000 K. Pelarut akan

segera menguap dan membentuk aerosol. Partikel padat dalam aerosol akan

segera meleleh dan menguap dengan cepat karena titik lebur analit jauh lebih

rendah dibanding temperatur nyala. Uap berupa molekul terpisah atau agregat

molekul akan memisah menjadi atom tunggal (Lajunen dan Perämäki, 2004).

Atom tersebut akan mengabsorbsi energi dari sinar dengan panjang gelombang

yang khas untuk masing-masing unsur. Intensitas sinar yang diabsorpsi

mengikuti hukum Lambert-Beer, yaitu bahwa besarnya absorbansi berbanding

lurus dengan jarak yang dilalui sinar dalam nyala dan konsentrasi uap atom.

Kedua variabel ini sulit untuk ditentukan, tetapi jarak yang dilalui sinar dalam

nyala dianggap konstan dan konsentrasi uap atom proporsional terhadap

konsentrasi analit dalam sampel (Christian, 2003). Proses yang terjadi dalam

SSA nyala diilustrasikan pada Gambar 2.


15

Gambar 2. Proses atomisasi dalam nyala (Christian, 2003)

d. Mercury Analyzer

Mercury Analyzer merupakan teknik analisis spektrofotometri serapan

atom menggunakan teknik pemasukan sampel uap dingin (cold vapour).

Teknik ini berdasarkan sifat unik merkuri yang mempunyai tekanan uap cukup

tinggi pada suhu kamar (0,16 Pa pada 293 K). Uap yang terbentuk stabil dan

monoatomik. Oleh karena itu, uap merkuri dapat dibaca absorpsi atomiknya

tanpa penggunaan nyala atau teknik atomisasi lainnya (Lajunen dan Perämäki,

2004).

Merkuri yang dianalisis berupa bentuk tereduksinya. Reduksi dapat

dilakukan dengan natrium borohidrid (NaBH4) atau timah (II) klorida (SnCl2)

(Jeffery dkk., 1989). Larutan sampel mengalami pengeringan untuk

menghilangkan uap air karena air mengabsorpsi radiasi yang sama dengan

merkuri, yaitu 253,7 nm. Sampel dilewatkan melalui tabung absorpsi. Sinar

dari sumber sinar mengenai sampel dan besarnya absorpsi sebanding dengan

jumlah atom dalam sampel (Farrey dan Nelson, 1982). Instrumentasi Mercury

Analyzer terdapat pada Gambar 3.

15


d. Mercury Analyzer







2004).









15


d. Mercury Analyzer







2004).










16

Gambar 3. Prinsip teknik uap dingin (Lajunen dan Perämäki, 2004)

4. Validasi Metode Analisis

Validasi metode adalah proses untuk mengkonfirmasi suatu prosedur

analisis melalui pengujian supaya sesuai dengan peruntukannya. Tujuan akhir

validasi metode analisis adalah untuk meyakinkan bahwa setiap pengukuran

dalam analisis rutin menghasilkan nilai yang sedekat mungkin dengan nilai

sebenarnya (Gonzáles dan Herrador, 2007). Validasi metode analisis merupakan

bagian dasar dari penjaminan mutu (quality assurance) hasil uji suatu

laboratorium. Selain validasi metode, penjaminan mutu hasil uji laboratorium juga

meliputi prosedur kontrol kualitas internal (internal quality control), uji

profisiensi (proficiency testing), dan akreditasi pada standar internasional ISO/IEC

17025:2005 (Taverniers dkk., 2004).

Validasi metode analisis harus menggunakan sampel dan standar yang

sesuai dengan sampel yang dianalisis. Parameter validasi metode meliputi:

16












17025:2005 (Taverniers dkk., 2004).



16












17025:2005 (Taverniers dkk., 2004).




17

akurasi, presisi, spesifisitas, linieritas, rentang, batas deteksi, dan batas

kuantifikasi (ICH, 2005).

a. Linieritas dan rentang

Linieritas suatu metode analisis adalah kemampuan metode untuk

memperoleh hasil yang proporsional dengan jumlah analit dalam sampel pada

suatu rentang tertentu (ICH, 2005). Linieritas dinyatakan dengan koefisien

korelasi (r).

Rentang adalah interval antara konsentrasi terendah dan konsentrasi

tertinggi analit dalam sampel yang masih menunjukkan presisi, akurasi, dan

linieritas (ICH, 2005). Rentang dari suatu prosedur analisis biasanya diperoleh

dari kriteria validasi yang lain. Rentang harus mencakup perkiraan hasil

analisis (Ermer, 2005).

b. Batas deteksi dan batas kuantifikasi

Batas deteksi atau limit of detection (LoD) adalah jumlah analit

terkecil yang masih dapat dideteksi, tetapi tidak perlu dikuantifikasi. Batas

kuantifikasi atau limit of quantification (LoQ) adalah jumlah analit terkecil

dalam sampel yang masih dapat dikuantifikasi dengan presisi dan akurasi yang

diterima (ICH, 2005). LoD dan LoQ dapat diperoleh dengan pendekatan

signal-to-noise dan simpangan baku. LoD merupakan konsentrasi sampel yang

memberikan respon sebanding dengan rasio signal-to-noise 3:1, sedangkan

LoQ memberikan rasio 10:1 (Lee, 2004).

Batas deteksi sangat penting dalam analisis sekelumit. Batas deteksi

yang terlalu tinggi dapat menimbulkan kesalahan negatif (false negative), yaitu


18

adanya analit dalam sampel yang tidak dilaporkan. Batas deteksi atau batas

kuantifikasi tidak menggambarkan sensitivitas karena sensitivitas tergantung

pada sifat dari fungsi kalibrasi dan variabilitas perolehan kembali analit pada

rentang konsentrasi tertentu (Willets dan Wood, 2000).

c. Presisi

Presisi adalah kedekatan hasil uji dari beberapa pengukuran sampel

yang homogen. Presisi terdiri dari: keterulangan (repeatability), presisi antara

(intermediate precision), dan ketertiruan (reproducibility). Keterulangan adalah

uji presisi yang dilakukan pada kondisi yang sama dalam waktu yang singkat.

Presisi antara menggambarkan variasi pengukuran yang dilakukan pada hari

yang berbeda, oleh analis yang berbeda, atau dengan alat yang berbeda tetapi

dilakukan di laboratorium yang sama. Sedangkan ketertiruan menggambarkan

presisi antar laboratorium. Parameter yang digunakan dalam presisi berupa

varians, simpangan baku, atau koefisien variasi suatu seri pengukuran (ICH,

2005).

Persentase simpangan baku relatif (relative standard deviation (RSD))

yang diperbolehkan untuk uji presisi dapat merujuk pada fungsi Horwitz atau

AOAC Peer Verified Methods (AOAC PVM), sebagaimana terdapat pada

Tabel I. Horwitz mengemukakan bahwa RSD suatu metode dapat bervariasi

tergantung pada konsentrasi yang digunakan. RSD pada berbagai konsentrasi

mengikuti persamaan empiris:RSD = ±2( , )yang mana c adalah fraksi konsentrasi pada uji presisi (Horwitz, 1982).


19

Tabel I. Perbandingan persentase RSD yang diperbolehkan menurut fungsi Horwitzdan AOAC Peer Verified Methods (PVM) (Gonzáles dan Herrador, 2007)

Analit (%) Fraksi analit Unit Horwitz% RSD

AOAC PVM% RSD

100 1 100% 2 1,310 10-1 10% 2,8 1,8

1 10-2 1% 4 2,70,1 10-3 0,1% 5,7 3,70,01 10-4 100 ppm 8 5,30,001 10-5 10 ppm 11,3 7,30,0001 10-6 1 ppm 16 110,00001 10-7 100 ppb 22,6 150,000001 10-8 10 ppb 32 210,0000001 10-9 1 ppb 45,3 30

d. Akurasi

Akurasi suatu metode analisis adalah kesesuaian antara hasil uji

dengan nilai yang diterima. Akurasi dinyatakan dalam persen perolehan

kembali (ICH, 2005). Besarnya rentang perolehan kembali tergantung pada

level analit yang diuji, seperti terdapat pada Tabel II. Uji akurasi dapat

dilakukan dengan membandingkan hasil analisis suatu metode dengan metode

baku. Akurasi juga dapat diukur dengan menganalisis sampel yang telah

diketahui konsentrasi analitnya (misalnya dengan certified reference material

(CRM)) dan membandingkan nilai hasil uji dengan nilai sebenarnya. Jika CRM

tidak tersedia, senyawa dengan konsentrasi yang telah diketahui dapat

ditambahkan ke dalam matriks blanko (Huber, 2003).


20

Tabel II. Persentase perolehan kembali yang diperbolehkan berdasarkan level analit(Gonzáles dan Herrador, 2007)

Analit (%) Fraksi analit UnitRentang

perolehankembali (%)

100 1 100% 98-10210 10-1 10% 98-102

1 10-2 1% 97-1030,1 10-3 0,1% 95-1050,01 10-4 100 ppm 90-1070,001 10-5 10 ppm 80-1100,0001 10-6 1 ppm 80-1100,00001 10-7 100 ppb 80-1100,000001 10-8 10 ppb 60-1150,0000001 10-9 1 ppb 40-120

F. LANDASAN TEORI

Pupuk NPK merupakan pupuk yang banyak digunakan dalam pertanian.

Pupuk NPK dapat mengandung cemaran logam berat, yaitu kadmium, timbal, dan

merkuri. Berdasarkan SNI, batas maksimum cemaran kadmium dalam pupuk

NPK adalah 100 mg/kg dan 500 mg/kg untuk timbal, sedangkan batas maksimum

merkuri sebesar 10 mg/kg. Kandungan cemaran logam berat dalam pupuk yang

sekelumit memerlukan metode analisis dengan batas deteksi yang rendah.

Kadmium dan timbal dianalisis dengan spektrofotometer serapan atom

nyala. Nyala berfungsi untuk mengubah analit menjadi bentuk atomnya. Atom

dalam keadaan azas akan mengabsorpsi energi yang khas untuk masing-masing

unsur. Merkuri dianalisis dengan Mercury Analyzer, yang merupakan

spektrofotometer serapan atom dengan prinsip uap dingin. Hal ini didasarkan pada

sifat merkuri yang memiliki tekanan uap cukup tinggi pada suhu kamar.

Metode yang baru dikembangkan harus divalidasi untuk meyakinkan

bahwa hasil analisis yang diperoleh menggambarkan hasil yang sebenarnya.

Validasi metode analisis meliputi linieritas, batas deteksi, batas kuantifikasi,


21

presisi, dan akurasi. Metode yang telah valid baru dapat digunakan untuk

menganalisis sampel.

G. HIPOTESIS

1. Metode analisis kadmium dan timbal dalam pupuk NPK secara

spektrofotometri serapan atom nyala merupakan metode yang valid.

2. Metode analisis merkuri dalam pupuk NPK dengan Mercury Analyzer

merupakan metode yang valid.

3. Metode ini dapat digunakan untuk menetapkan kadar kadmium, timbal, dan

merkuri dalam pupuk NPK yang beredar di pasaran.


bab i pendahuluan a. latar...

Documents