MODUL

PENCEMARAN LAUT OLEH LOGAM BERAT

Oleh :

Ir. Sri Yulina Wulandari, MSi

PENCEMARAN LAUT OLEH LOGAM BERAT

Definisi Pencemaran.

Pencemaran berasal dari kata “cemar” (= ada sesuatu yang tidak beras atau tidak

disenangi).

Definisi pencemaran laut menurut Gesamp (joint group of experts on the scientific

aspects on marine pollution) :

Adalah masuknya atau dimasukkannya mahkluk hidup, zat, energi dan atau

komponen lain ke dalam lingkungan laut baik secara langsung maupun tidak

langsung oleh kegiatan manusia sehingga mutu air laut turun, yang selanjutnya

dapat merusak sumberdaya hayati, menghalangi aktivitas di laut termasuk

perikanan, membahayakan kesehatan manusia dan mengurangi kenyamanan di

laut.

Adapun definisi pencemaran secara umum menurut SK Men Perindustrian 1978 :

Pencemaran adalah keadaan yang terjadi karena masuknya zat-zat ke dalam tanah,

air, udara sehingga mengganggu susunan tanah, air, udara yang mengakibatkan

kerusakan kehidupan.

Perkataan “masuknya” sangat penting untuk membedakan keadaan alamiah dengan

pencemaran.

Contohnya : kandungan Pb di perairan Bangka (daerah tambang timah) dapat lebih

tinggi dibandingkan dengan kandungan Pb di perairan Teluk Jakarta. Akan tetapi

perairan Bangka tidak dapat dikatakan tercemar, karena tingginya kandungan Pb di

perairan tersebut bukan menerima masukan dari tempat lain melainkan bersifat

alamiah.

Kata “fungsi turun” sangat penting umtuk membedakannya dengan kata “kontaminasi”.

Contoh : perairan yang berfungsi untuk perikanan, menerima masukkan logam berat,

hal ini menyebabkan kadar logam berat meningkat. Apabila perairan tersebut masih

dapat menunjang kehidupan perikanan dengan baik , maka perairan tersebut dikatakan

terkontaminasi. Apabila sebaliknya, barulah disebut tercemar.

Jadi pencemaran merupakan keadaan yang lebih parah dari kontaminasi. Sedangkan

Mutu turun akan mengakibatkan fungsi turun.

Pengertian Logam Berat.

Logam berat termasuk golongan logam dengan kriteria yang sama dengan logam

lain. Perbedaannya terletak dari pengaruh yang dihasilkan, bila logam berat ini

berikatan dan atau masuk ke dalam tubuh organisme hidup. Misalnya logam Fe (besi)

yang apabila dalam jumlah yang berlebihan masuk ke dalam tubuh organisme, biasanya

tidak menimbulkan pengaruh buruk terhadap tubuh. Hal ini disebabkan unsur Fe sangat

diperlukan dalam darah untuk mengikat oksigen. Unsur Cu (tembaga) juga penting,

hanya apabila dalam jumlah yang berlebihan akan berpengaruh terhadap fngsi fisiologis

tubuh. Unsur Hg, bila masuk ke dalam tubuh dipastikan organisme penerima akan

langsung keracunan.

Karakteristik Logam berat :

1. memiliki spesific gravity > 4

2. mempunyai nomor atom 22-34 dan 40-50 serta unsur-unsur lantanida dan

aktinida

3. mempunyai respon biokimia yang khas (spesifik) terhadap organisme hidup

Logam berat : Cr, Zn, Sn, Mn, Fe, Cd, Ni, Cu, Bi, Ag, Pb, Hg, W (Wolfram), Au, Pt, Os

(Osmium).

Logam ringan : K, Na, Li, Ca, Ba, Mg, Ce (Selsium), Al

Unsur-unsur logam diketemukan secara luas di seluruh permukaan bumi, mulai dari

tanah dan batuan, badan air, bahkan pada lapisan atmosfir yang menyelimuti bumi.

Secara alamiah, unsur-unsur logam berat ada di seluruh alam tapi dengan kadar rendah.

Dalam air laut kadar logam berat 10-5 - 10-2 ppm, kadar meningkat bila banyak logam

berat yang masuk ke dalam laut. Umumnya logam diketemukan dalam bentuk

persenyawaan dengan unsur lain, dan sangat jarang diketemukan dalam bentuk elemen

tunggal.

Logam-logam Dalam Perairan.

Beberapa macam logam biasanya dominan daripada logam lainnya. Dalam air, hal

ini sangat tergantung pada asal sumber air (air tanah dan air sungai). Di samping itu,

jenis air juga mempengaruhi kandungan logam di dalamnya (air tawar, air payau dan air

laut). Kandungan logam pada air sungai di daerah hulu mungkin akan berbeda dengan

air sungai dekat muara. Hal ini disebabkan dalam perjalanannya air tersebut mengalami

beberapa kontaminasi, baik karena erosi maupun pencemaran dari sepanjang tepi

sungai. Kandungan logam berbeda-beda, seperti di daerah pada daerah pantai, dekat

muara sungai, dan daerah laut lepas. Biasanya kandungan logam di daerah pantai lebih

tinggi dari pada daerah laut lepas.

Logam-logam dalam lingkungan perairan (hydrosphere) umumnya dalam bentuk

ion. Ion tersebut ada yang berupa ion bebas, pasangan ion organic, ion –ion kompleks

dan bentuk-bentuk ion lainnya.

Contoh : Ion logam bebas : Cu2+, Pb2+, Fe3+

Pasangan ion organic : Cu2(OH)22+ , Pb(CO3)2+

Ion logam organic : CH3-Hg+

Menurut Leckie dan James (1974), kelarutan dari unsure-unsur logam dan logam

berat dalam badan perairan dikontrol oleh :

- pH (derajat keasaman) badan air

- Jenis dan konsentrasi logam dan khelat

- Keadaan komponen mineral teroksidasi dan system yang berlingkungan

redoks.

Ada beberapa bentuk interaksi antara ion-ion logam dengan spesi kimia berbeda dalam

badan perairan. Bentuk-bentuk interaksi tersebut adalah sebagai berikut :

1. Reaksi hidrolisis

Ion-ion logam yang mempunyai muatan tinggi seperti Th4+ , Fe3+ , Cr3+ terhidrolisa

kuat dalam larutan air dengan konstanta kesetimbangan kecil.

Contoh :

Fe(H2O)63+ + H2O Fe(H2O)5OH2

- + H3O+

Hidrolisis selanjutnya dapat terjadi dengan kehilangan satu atau lebih proton dan air

terkoordinasi.

Contoh :

Fe(H2O)5OH2- + H2O Fe(H2O)4(OH)2

- + H3O+

Kebanyakan logam bervalensi dua seperti Cu2+, Pb2+, Ni2+ , Co2+ dan Zn2+ juga

mengalami hidrolisis dalam badan perairan dengan pH alami yang normal.

Hidrolisis logam juga dapat membentuk kompleksi ion yang mengandung bukan hanya

ion logam.

Contoh : 2Fe(OH)2+ Fe2(OH)24+

2. Pengompleksan ion-ion logam.

Dalam badan perairan ion-ion logam juga bereaksi membentuk kompleks organic

dan kompleks anorganik. Ligand-ligand pengompleks dominan yang terdapat pada

badan perairan terdiri dari Cl- , SO42- , F- , S2- , PO4

3-. Urutan kemudahan proses

pembentukan kompleksi ini hampir sama dengan urutan kemudahan terjadinya hirolisis,

yaitu dari kompleksi yang mudah larut kepada kompleksi yang sulit larut. Kesemuanya

itu tergantung pada konsentrasi logam-logamnya, ligandnya dan pH dari larutannya.

Ligand adalah zat yang membentuk senyawa kompleks (merupakan donor pasangan

electron). Sedangkan ion logam merupakan akseptor pasangan electron.

Ligand-ligand yang banyak terdapat dalam badan perairan pada umumnya

mempunyai konsentrasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan konsentrasi ion-ion

logam. Perbedaan konsentrasi tersebut menjadi penyebab yang memungkinkan untuk

terjadinya kompetisi antara ligand-ligand organic yang ada dalam proses pembentukan

kompleksinya dengan logam. Semnetara logam-logam seperti Pb (II), Zn (II), Cd (II)

dan Hg (II) mempunyai kemampuan untuk membentuk kompleksi sendiri. Logam-

logam trsebut dengan mudah akan membentuk kompleksi dengan ion-ion Cl - dan/atau

SO42- pada konsentrasi yang sama dengan yang terdapat dalam air laut.

Logam-logam umumnya dapat membentuk ikatan dengan bahan-bahan organic alam

maupun bahan-bahan organic buatan. Proses pembentukan ikatan tersebut dapat terjadi

melalui :

(a). Atom karbon, dan akan membentuk senyawa organic logam

(b). Gugus karboksilat dan akan membentuk garam organic

(c). Atom-atom yang mempunyai electron bebas dalam senyawa organik , sehingga

terbentuk kompleksi koordinasi.

Contoh : Alkil merkuri, alkil Pb dan sabun merupakan reaksi penggaraman antara

lemak dengan ion-ion logam.

Pada kondisi aerobik, ion-ion logam bebas akan terbentuk lebih banyak. Kenaikan

pH akan menyebabkan terjadinya pengendapan dari senyawa logam dengan karbonat,

demikian juga dengan senyawa oksida dan hidroksidanya.

3. Sistem Redoks.

Spesi-spesi logam dalam badan perairan juga turut dikendalikan oleh adanya reaksi

redoks dalam badan air. Melalui reaksi redoks ini, semua spesi logam dan proses-proses

yang berkenaan dengan itu dapat dijaga kestabilannya. Termasuk juga berbagai bentuk

persenyawaan dan kompleksi logam dengan senyawa lain pada kondisi alaminya.

Perairan yang mempunyai kondisi redoks biasanya mempunyai sifat yang sangat

kompleks terhadap tingkah laku logam di badan perairan.

Dalam kondisi redoks ini, bentuk-bentuk logam akan dipengaruhi oleh dua cara, yaitu :

a. Oksidasi langsung, yaitu reaksi oksidasi yang terjadi pada satu unsure dan

berkenaan dengan valensi atau muatan ionnya.

Contoh : Fe(II) Fe(III)

Mn(II) Mn(IV)

b. Perubahan oksidasi atau reduksi karena kompetisi antara logam dan khelat.

Dalam badan lautan, bentuk-bentuk persenyawaan dari ion-ion logam umumnya

berbeda dengan bentuk persenyawaan yang terjadi dalam badan air tawar. Perbedaan itu

berkenaan dengan tingkat kompleksitas dan kekentalan (viskositas) dari badan

perairannya. Lautan merupakan badan air dengan kompleksitas yang sangat tinggi.

Perbedaan terjadi disebabkan oleh empat hal, yaitu :

1. Adanya perbedaan kekuatan ion-ion

2. Perbedaan konsentrasi dari logam-logam yang ada dan juga terlarut dalam badan

perairan

3. Perbedaan konsentrasi antara kation-kation dengan anion-anion utama yang ada

dalam badan perairan

4. Dalam badan air tawar konsentrasi ligand organic lebih besar.

Dalam badan air tawar, penyerapan logam yang dilakukan oleh partikel-partikel

dan kompleks-kompleks ligand lebih bervariasi bila dibandingkan dengan dalam badan

air laut. Sedangkan dalam campuran air tawar dan air laut, hal itu agak kurang.

Kompleksi logam dan khlor yang terjadi dalam campuran air laut dan air tawar,

cenderung untuk logam-logam Cu, Zn, Hg dan Co. Adapun Ni cenderung untuk tetap

bertahan sebagai ion bebas. Logam Cr memiliki kecenderungan untuk membentuk

kompleksi hidroksida. Ternyata tingkah laku logam-logam dalam badan perairan juga

dipengaruhi oleh interaksi yang terjadi antara air dengan sedimen (endapan). Keadaan

ini terutama terjadi pada bagian dasar perairan. Pada dasar perairan, ion logam dan

kompleks-kompleksnya yang terlarut, dengan cepat akan membentuk partikel-partikel

yang lebih besar apabila kontak dengan permukaan partikulat yang melayang-layang

dalam badan perairan. Partikel-partikel tersebut terbentuk dengan bermacam-macam

bentuk ikatan permukaan.

Sumber-sumber pencemaran laut oleh logam berat.

Keberadaan logam-logam di perairan laut berasal dari sumber-sumber alamiah dan

dari aktivitas yang dilakukan oleh manusia. Sumber-sumber logam alamiah yang masuk

ke dalaam badan perairan laut dapat berupa hasil pengikisan dari batu mineral yang

banyak terdapat di sekitar perairan. Partikel-partikel logam yang berada di atmosfir,

dapat menjadi sumber logam di perairan laut. Dalam hal ini hujan (proses kondensasi)

mempunyai peranan penting sebagai pengangkut (transport) logam-logam tersebut.

Adapun logam yang berasal dari aktivitas manusia, terkandung dalam buangan sisa

(limbah) dari industri ataupun limbah domestik (limbah rumah tangga). Sebagian besar,

aktivitas manusia terkonsentrasi di daratan. Buangan sisa kegiatan manusia masuk

dalam system hydrosfir (mengikuti aliran air sungai) yang bermuara ke laut. Misalnya

logam Cu. Logam ini secara alamiah dapat masuk ke dalam badan perairan melalui

pengompleksan partikel logam di udara karena hujan, dan karena peristiwa erosi yang

terjadi pada batuan mineral yang terdapat di sekitar badan perairan. Pengikisan batu-

batu karang diakibatkan oleh angin dan hempasan gelombang. Secara alamiah jumlah

logam tembaga yang masuk ke dalam badan perairan laut mencapai 325.000 ton/tahun.

Dari jenis aktivitas industri dapat diprediksikan jenis pencemaran logam berat yang

akan terjadi. Contoh : perairan laut yang banyak menampung limbah industri kayu.

Jenis pencemaran yang mungkin terjadi adalah pencemaran oleh logam Cu, Cr, As. Hal

ini disebabkan senyawa tembaga khrom arsenat (CCA) atau tembaga khrom borat

(CCB) banyak dipakai sebagai pengawet kayu.

Di bawah ini merupakan tabel unsur-unsur logam yang digunakan dalam berbagai

industri.

Tabel . Unsur-unsur logam dalam berbagai industri.

Unsur : Jenis Pemakaian

Ag Fotografi, konduktor listrik, perhiasan, mata uang, baterai, katalisator, patri

Al Alat-alat bangunan, transportasi, alat-alat listrik, mesin, pembungkus, gelas, peralatan rumah tangga, obat-obatan.

As Pestisida (sebagai Pb atau Ca arsenat, Na arsenat), listrik, email, campuran logam.

Cd Electro plating, pigmen (bahan cat warna), penahan panas dalam alat-alat listrik, baterai, campuran logam

Co Campuran logam. Refractory brikcks, electro plating, cat pengawet kayu, tanning.

Cu Alat-alat listrik, campuran logam, katalisator, algisida, pengawet kayu, anti fouling paint.

Fe Industri besi dan baja.

Hg Produksi alkali-khlor, alat-alat listrik, anti mildew paint, obat-obatan, biosida (fungisida, pestisida, herbisida), kertas.

Mn Campuran logam, baterai kering, industri kimia, gelas, pewarna keramik

Mo Campuran logam, katalisator, pigmen, gelas, lubricant and oil additive

Ni Campuran logam, electro plating, katalisator.

Pb Baterai, bahan bakar mobil, pigmen, bahan peledak, patri, cable covering, anti fouling paint.

Sb Antimonal lead, plastik, keramik, gelas, barang-barang kimia tahan api,bearing-metal, pigmen.

Se Gelas, alat-alat listrik, cat, karet, insektisida.

Sn Plat timah, patri, reduktor kimia, fungisida, campuran logam, anti fouling paint.

V Campuran logam, katalisator.

Zn Lapisan campuran logam, galvanisir, cat, baterai, karet.

Absorpsi Logam oleh Organisme air.

Dinamika logam dalam air baik jenis air, maupun makhluk yang hidup di air telah

banyak diteliti, terutama dalam memonitor pencemaran logam berat pada lingkungan

perairan. Dalam memonitor pencemaran logam, analisis biota air sangat penting artinya

daripada analisis air itu sendiri. Hal ini disebabkan, kandungan logam dalam air yang

dapat berubah-ubah dan sangat tergantung pada lingkungan dan iklim. Pada musim

hujan, kandungan logam akan lebih kecil karena proses pelarutan, sedangkan pada

musim kemarau kandungan logam akan lebih tinggi karena logam menjadi

terkonsentrasi. Kandungan dalam biota air biasanya akan selalu bertambah dari waktu

ke waktu karena sifat logam yang bioakumulatif (terakumulasi melalui proses biologis),

sehingga biota air sangat baik digunakan sebagai indikator pencemaran logam dalam

lingkungan perairan. Pemakaian organisme hidup sebagai indicator pencemaran disebut

bio-indikator.

Pemakaian organisme laut sebagai bio-indikator pencemaran didasarkan pada

kenyataan bahwa alam atau lingkungan yang tidak tercemar akan dikarakteristik oleh

kondisi biologis yang seimbang dan mengandung kehidupan yang beraneka ragam,

tanpa ada satu spesiespun yang dominan. Dari semua organisme laut yang terdapat

dalam suatu lingkungan perairan harus dipilih organisme yang paling dapat

menggambarkan kondisi lingkungan sebenarnya. Sebagai contoh, fitoplankton

walaupun memiliki kemampuan yang besar untuk mengakumulasi logam berat, namun

pemakaian fitoplankton sebagai bio-indikator kurang baik karena tidak menggambarkan

kondisi lingkungan yang sebenarnya. Hal ini disebabkan gerakan fitoplankton sangat

dipengaruhi oleh arus dan gelombang laut. Pemakaian jenis-jenis ikan juga kurang tepat

karena gerakannya yang sangat luas, kecuali kalau ikan tersebut selalu berada dalam

lingkungan perairan tertentu (tidak bermigrasi/tidak beruaya).

Pedoman untuk memilih organisme laut sebagai bio-indikator pencemaran adalah

sebagai berikut :

1. Harus dapat mengakumulasi bahan pencemaran, tanpa organisme tersebut mati

terbunuh

2. Harus terdapat dalam jumlah yang banyak di seluruh daerah penelitian.

3. Terikat pada suatu tempat yang keras

4. Hidup dalam waktu yang lama, agar jika dibutuhkan sampling dapat dilakukan

lebih dari satu tahun

5. Mempunyai ukuran memadai untuk ukuran analisis

6. Mudah diambil dan tidak cepat rusak

7. Mempunyai toleransi terhadap air payau untuk memungkinkan penelitian di

daerah estuaria

8. Harus ada korelasi antara kadar bahan cemaran dalam air dan dalam organisme.

Jenis-jenis kerang (moluska bivalvia) dan makro-algae merupakan bio-indikator

yang tepat dan efisien. Pilihan pertama dari jenis kerang adalah kerang biru (Mytilus

edulis). Kerang ini memenuhi pedoman tersebut di atas, juga merupakan highly

specialized filter feeder dan mempunyai toleransi yang besar terhadap perubahan

lingkungan. Pilihan kedua adalah tiram Crassostrea gigas, karena merupakan filter

feeder dan makanannya terutama detritus yang berasal dari tumbuh-tumbuhan. Negara-

negara Eropa, Amerika dan Inggris menggunakan Mytilus edulis sebagai bio-indikator

pencemaran logam berat. Negara Asia Tenggara mengusulkan untuk memakai kerang

dara (Anadara granosa) atau tiram. Crassostrea cucullata dari kelompok moluska

bivalvia, dan Platycephalus indicus atau Platycephalus bassensis dari kelompok ikan

sebagai bio-indikator pencemaran logam berat.

Absorpsi ion-ion logam dari air laut oleh organisme air, seperti ikan dan udang-

udangan biasanya melalui insang. Logam-logam ringan seperti Na, K, Ca dan Mg

merupakan logam dalam kelompok kelas A yang keterlibatan ion logamnya dalam

makhluk hidup menyangkut proses fisiologis. Logam berat yang dimasukkan

dalamkelas B, merupakan logam-logam yang terlibat dalam proses enzimatik dan dapat

menimbulkan polusi, misalnya Zn, Cd, Hg dan Pb. Aktivitas dari logam kelas A masuk

ke dalam tubuh hewan biasanya dengan cara difusi membran sel (membran fenomena),

sedangkan logam kelas B terikat dengan protein (ligand binding). Logam ringan yang

termasuk kelas A biasanya selalu terdapat dalam air yang mengandung garam yang larut

di dalamnya (air laut). Lapisan sel (membran) pada biota air biasanya berlapis dua dan

berupa lipida (lipid bilayer), yang pada permukaannya mengandung beberapa lapisan

yang mengikat ion-ion yang yang akan diserap. Ion logam masuk ke dalam sel dengan

cara penetrasi ke dalam lapisan lipida, tetapi dalam penetrasi tersebut terdapat barier

yang menghambat yaitu berupa energi. Energi ini dihasilkan oleh proses sintesis ATP

(adenosin tri-fosfat), kontraksi otot, aktivitas saraf, keseimbangan elektrolit dan

sebagainya.

Senyawa anorganik dalam air tidak hanya ion tunggal saja (Ca2+ , Na+), tetapi juga

dapat berupa pasangan ion yang disebut ion pair, yaitu NaClo, CaSO4o dan NaHCO3

o.

Pasangan ion ini mengandung anion yang bermuatan negatif dan kation yang bermuatan

positif, yang secara alamiah kedua bentuk ion ini dapat terpisah karena proses reduksi

dari air. Beberapa elemen esensial (Cu, Zn, Co) atau non esensial (Cd, Hg) dalam model

penetrasi pasangan ion ini sangat penting untuk perhitungan absorpsi logam ke dalam

jaringan. Pasangan ion logam ini dalam air laut akan berbentuk (LCl)o , (LCl2)o ,

(LCO3)o , (LSO4)o , (LCl3)o dan (LClOH)o , yang ikatan ion-ionnya sangat tergantung

pada pH air.

Penetrasi pasangan ion logam melewati lapisan sel biasanya tidak secara terus

menerus, tetapi kadang-kadang berhenti (intermiten) dan sangat dipengaruhi oleh

keseimbangan elektrolit dalam air. Sebagai contoh dari penetrasi pasangan ion ini

seperti terlihat pada HgCl2o, yang sering diketemukan dalam air. Perhitungan jumlah

logam Hg yang diserap oleh membran sel dihitung menurut teori di bawah ini :

1 1 1 = + THg CPm Hgt Pm HgCl2

Atau,

1 Hgt 1 = + Pt Pm HgCl2 CPm

THg = Total merkuri yang masuk

CPm = Koefisien permeabilitas lapisan membran

Hgt = Total konsentrasi merkuri dalam air

Pm = Permeabilitas membran terhadap HgCl2

Pt = Total koefisien pemeabilitas membran

Pm = Konsentrasi HgCl2

Nilai normal untuk Pm untuk elektrolit adalah 10-11 cm/detik, tetapi pada kadar

garam 100 mmol NaCl dm-3 dengan konsentrasi merkuri 100 µmol dm-3 diketemukan Pt

sekitar 10-4 cm/det dan Pm = 1,3 x 10-2 cm/det. Dari perhitungan tersebut, yang penting

hanya menunjukkan bahwa penetrasi Hg ke dalam membran sel lebih tinggi satu juta

kali daripada penetrasi ion lain seperti Na+.

Suatu teori menyatakan bahwa membran plasma dapat mengatur masuknya

logam-logam trace ke dalam sel, kemudian mengontrol metabolisme logam trace

tersebut sehingga menyebabkan membran menjadi ligan protein dalam sel. Logam yang

termasuk kelas A merupakan logam yang terlibat dalam proses elektro-kimiawi dan

fungsi osmosis dari sel, sedangkan logam kelas B terlibat dalam proses-proses fungsi

enzim secara normal. Logam kelas B lebih reaktif terhadap ikatan ligan dengan sulfur

dan nitrogen daripada logam kelas A, sehingga hal ini sangat penting dalam system

fungsi metaloenzim yang mengganggu (bersifat racun) terhadap metabolisme sel itu

sendiri. Apabila sitoplasma sel mengikat logam yang salah (nonesensial) atau

sitoplasma mengikat logam lain yang bukan semestinya maka akan dapat menyebabkan

rusaknya kemampuan katalitik (detoksikasi) dari sel tersebut. Hal ini sering terjadi pada

sel-sel respirasi yaitu epitel insang yang menjadi rusak karena beberapa logam yang

termasuk kelas B terikat sebagai ligan.

Beberapa enzim penting yang disekresi oleh sel-sel insang ialah enzim carbonic

anhydrase dan ATP ase. Carbonic anhydrase adalah enzim yang mengandung seng

(Zn) yang berperan dalam katalisis CO2 menjadi asam karbonat (H2CO3). Logam seng

yang terikat enzim ini (ligan) dapat diganti oleh logam lain, sehingga aktivitas enzimnya

berkurang sampai 56% jika diganti Co dan hanya 5% jika diganti molekul Ni, Cd, Mn,

dan Cu. Jelas di sini, bahwa jika yang diikat logam yang bukan semestinya menjadi

metaloenzim, fungsi enzim tersebut akan menjadi rusak.

Tanaman air juga menyerap logam dari air. Jamur dalam air dan beberapa jenis

lumut mengabsorpsi arsenat (As) dari air, tetapi absorpsi ini menghambat system

transpor fosfat. Logam-logam seperti seng (Zn), kobalt (Co) dan nikel (Ni) diabsorpsi

melalui system yang sama pada transportasi magnesium (Mg) dan mangan (Mn). Hal ini

menunjukkan bahwa absorpsi logam oleh tanaman air sebagian besar merupakan proses

yang pasif, walaupun ada beberapa yang terlibat dalam metabolisme sel. Kinetika

absorpsi Zn oleh diatom (Phaeodactylum tricornutum) merupakan absorpsi yang cepat

masuk ke dalam membran sel, yang diikuti oleh difusi dan terjadi ikatan dengan protein

dalam sel. Pengikatan oleh protein tersebut merupakan kontrol konsentrasi Zn dalam

sel, karena dalam masa pertumbuhan konsentrasi Zn mencapai maksimum dan

kemudian menurun pada waktu jumlah protein sel juga menurun.

Pada rumput laut, proses absorpsi atau pertukaran ion juga melibatkan absorpsi

Zn, selama jumlah ion yang diabsorpsi berbeda dengan konsentrasi logam dalam air.

Pengaruh lain absorpsi logam dalam tanaman adalah pH air yang tinggi, temperatur dan

intensitas cahaya. Tetapi pada rumput laut cokelat (Fucus vesiculusus) intensitas cahaya

menurunkan absorpsi logam. Ada kecenderungan pengaruh nyata antara absorpsi

dengan intensitas cahaya, karena sinar diperlukan dalam proses fotosintesis, sehingga

hal ini dapat menaikkan ikatan logam dalam jaringan.

Absorpsi logam, selain masuk melalui insang dapat juga masuk melalui kulit

(kutikula) dan lapisan mukosa. Logam menempel pada permukaan sel, cairan tubuh dan

jaringan internal. Hubungan antara jumlah absorpsi logam dan kandungan logam dalam

air biasanya secara proporsional, di mana kenaikan kandungan logam dalam jaringan

sesuai dengan kenaikan kandungan logam dalam air. Pada logam-logam esensial,

kandungannya dalam jaringan biasanya mengalami regulasi (diatur, batas-batas

konsentrasi tertentu kandungan logam tersebut konstan), tetapi pada logam-logam

nonesensial, kandungan logam tersebut dalam jaringan meningkat terus sesuai dengan

kenaikan konsentrasi logam dalam air lingkungannya (non regulasi).

Beberapa factor yang mempengaruhi laju absorpsi logam dari dalam air, yaitu

kadar garam (air laut), alkalinitas (ait tawar), hadirnya senyawa kimia lainnya,

temperatur, pH, ukuran organisme, dan kondisi kelaparan organisme. Meskipun

demikian, toleransi spesies organisme terhadap logam berat tidak tergantung pada laju

absorpsi logam ke dalam tubuh organisme. Di samping itu, kondisi stress fisiologik

sangat berpengaruh terhadap absorpsi logam dari air. Kondisi ini menyebabkan

terjadinya kenaikan absorpsi logam.

Dalam beberapa kasus dan penelitian, absorpsi logam oleh hewan air berasal dari

pakan yang dimakan, hal ini terutama pada hewan-hewan yang berukuran besar.

Absorpsi logam dari pakan ini sangat tergantung pada bentuk kimia logam. Biasanya

ikatan logam dalam pakan sangat stabil dan tidak dapat dipecah oleh enzim pencernaan.

Ion logam yang telah terikat dalam jaringan tanaman air atau plankton yang dimakan

oleh ikan, biasanya tidak diabsorpsi oleh jaringan ikan dan mungkin diekskresikan

melalui saluran pencernaan.

Penelitian mengenai absorpsi ion Zn dalam lambung krustasea dekapoda

mengungkapkan, bahwa ion logam tersebut diserap selektif dan tidak terlihat adanya

penurunan absorpsi pada saat konsentrasi logam dalam air laut naik. Di lain pihak,

peneliti lain melaporkan bahwa Nereis sp semacam ganggang laut menyerap Zn dan Mn

sebesar 14-72%. Nereis sp yang hidup dalam air berkonsentrasi Cu, sehingga akan

mengandung Cu tinggi. Jika ganggang itu dimakan ikan, Cu tidak dapat diserap

seluruhnya oleh ikan, mungkin sebagian dari Cu diekskresikan melalui feses.

Walaupun laju pertambahan kandungan logam erat hubungannya dengan

konsentrasi logam dalam air, hal ini tidak menjamin bahwa konsentrasi logam dalam

jaringan hewan mencerminkan kandungan logam dalam air. Beberapa spesies

organisme mampu mengeluarkan logam dalam jumlah yang relatif besar dari tubuhnya

(regulasi). Pada tanaman air ekskresi dan regulasi ini tidak banyak diketahui, mungkin

logam diekskresi secara difusi. Ekskresi logam Cu oleh fitoplankton bersaman dengan

ekskresi bahan-bahan organic pada proses detoksikasi. Konsentrasi Ni dalam diatom

(Phaeodactylum tricornutum) proporsional dengan konsentrasi Ni dalam air sampai

batas 0,75 ppm. Bila konsentrasi naik, logam tersebut diekskresikan. Absorpsi

proporsional dan regulasi juga terjadi pada ganggang air tawar (Chlorella pyrenoidosa)

terhadap logam Cu dan Zn.

Beberapa jenis binatang lunak seperti moluska, ekskresi logam dilakukan dalam

beberapa cara yang agak berbeda-beda. Scallop (jenis keong laut) mengeluarkan logam

dari tubuhnya dalam bentuk granula dari ginjalnya. Cardium edulis (moluska laut)

mengeluarkan logam dalam bentuk bola-bola kecil dari sel-sel saluran pencernaannya.

Pada kerang kecil (Oyster), partikel-partikel logam Fe yang dikeluarkan dari pinggir

mantelnya dan juga sel darah putih sangat berperan dalam penyerapan dan pengeluaran

logam.

Pada Mythilus edulis yang mengabsorpsi Pb terlihat bahwa ginjalnya mengandung

50-70% dari total Pb yang diserap. Tetapi regulasi dari Pb ini tidak begitu baik.

Absorpsi Pb selama 40 hari terlihat proporsional dengan konsentrasi Pb air sekitarnya

pada kandungan 0,005 sampai 5 ppm. Di sini terlihat bahwa laju pengeluaran Pb dalam

air juga proporsional dengan konsentrasi dalam jaringan, sehingga efisiensi ekskresi

juga konstan. Sebagai akibatnya, konsentrasi Pb dalam tubuh naik jika konsentrasi

dalam air laut juga naik sampai laju absorpsi seimbang dengan laju ekskresi. Seorang

peneliti menganalisis, bahwa keseimbangan terjadi setelah 230 hari dengan asumsi

bahwa absorpsi Pb terjadi melalui air dan makanan. Faktor konsentrasi logam tersebut

tergantung pada ukuran organisme. Pada Mythilus edulis terlihat bahwa konsentrasi Pb,

Cu, Zn dan Fe menurun dengan naiknya berat badan, sedangkan konsentrasi Ni dan Cd

terlihat tetap.

Pada daerah yang terkontaminasi logam, organisme laut mengabsorpsi Cd lebih

dari proporsional, sedangkan pada daerah yang cukup bersih dan tidak terkontaminasi,

absorpsinya kurang dari proporsional. Pada krustasea dekapoda (jenis udang) logam

esensial seperti Zn, Cu dan Mn, absorpsinya dapat diregulasi, sedangkan Cd tidak dapat

diregulasi. Kenaikan konsentrasi Zn dalam air laut dari 0,004 sampai 0,2 ppm hanya

berpengaruh sedikit terhadap kandungan logam dalam lobster Homarus vulgaris. Pada

spesies ini rasio kandungan Zn dalam urine: darah, bervariasi sekitar 0,05 sampai 4

setelah diinjeksi Zn dalam darah. Perubahan dalam efisiensi ekskresi Zn diteliti pada

kepiting Carsinus maenas dan terlihat bahwa Zn dikeluarkan lewat insang, sedangkan

pada udang air tawar, Zn dikeluarkan lewat usus.

Logam nonesensial seperti Cd dan Hg mungkin juga mengalami regulasi. Pada

kondisi tidak terkontaminasi, kebanyakan ikan laut sangat sedikit mengekskresi Hg

sehingga konsentrasi Hg akan selalu meningkat sesuai dengan peningkatan

pertumbuhan ikan. Hal ini mungkin menjadi penyebab utama mengapa kandungan Hg

yang tinggi diketemukan pada ikan yang besar seperti tuna, hiu dan ikan besar lainnya

yang biasanya berumur panjang dan dapat tumbuh menjadi sangat besar. Tanaman air

danjenis ninatang lunak (kerang, keong dan sebagainya) yang tidak bergerak atau

mobilitasnya lamban tidak dapt meregulasi logam seperti hewan air lainnya. Ikan dan

krustasea dapat meregulasi logam esensial seperti Cu, Zn, Mn. Sedangkan logam

nonesensial seperti Cd, Hg, Pb kurang atau tidak diregulasi.

Logam yang diregulasi oleh organisme air ialah logam yang pada konsentrasi

tertentu dalam air tidak diakumulasi terus menerus oleh organisme tersebut dan

dikeluarkan dari tubuh mereka (ekskresi) sehingga kandungannya dalam jaringan tetap,

biasanya terhadap logam esensial (Cu, Zn, Mn dan sebagainya). Logam yang tidak

siregulasi oleh organisme air ialah logam yang terus menerus terakumulasi oleh jaringan

organisme tersebut, sehingga kandungannya dalam jaringan meningkat terus sesuai

dengan kenaikan konsentrasi logam dalam air, dan logam ini hanya diekskresi sedikit

sekali, biasanya terhadap logam nonesensial (Hg, Cd, Pb dan sebagainya).

Distribusi dan Akumulasi Logam dalam Jaringan.

Logam baik esensial maupun nonesensial yang diserap ke dalam tubuh hewan air

akan didistribusikan ke daaalam jaringan dan ditimbun dalam jaringhan tertentu. Dalam

keadaan normal, jumlah logam seng (Zn) yang diperlukan untuk proses enzimatik

biasanya sangat sedikit. Dalam keadaan lingkungan yang tercemar, keperluan logam

esensial ini (Fe, Cu, Zn, Co, Mn, Mo, Se dan Ni) akan menjadi berlebihan walaupun

semua logam berat tersebut bersifat menghambat system enzim (enzim inhibitor). Yang

mengherankan adalah kandungan logam yang tinggi yang diketemukan pada jaringan

beberapa spesies hewan air yang mempunyai regulasi sangat buruk terhadap logam.

Mekanisme proteksi sementara terhadap toksisitas logam tersebut mungkin

disebabkan karena tersedianya kapasitas pengikatan logam yang lebih banyak pada

organisme tertentu sseperti protein, polisakarida dan asam amino. Penelitian yang telah

dilakukan oleh Bryan, yaitu dengan injeksi seng (Zn) ke dalam tubuh hewan air jenis

krustasea (Austropoootaamobius pallipes) dengan dosis tiga puluh kali dari normal. Hal

ini mengakibatkan konsentrasi seng tertinggi diketemukan dalam darah yang berikatan

dengan protein darah, tetapi ini ternyata hanya sementara, kemudian seng tersebut

diserap oleh hepatopankreas dalam waktu dua hari. Pada krustasea lain (Procamburus

clarkii), tembaga dan besi dalam bentuk granula banyak ditemukan dal sel-sel

hepatopankreas. Cadmium dan nikel juga diketemukan dalam hepatopankreas udang

yang juga merupakan jenis krustasea.

Pada binatang lunak (moluska) sel leukosit sangat berperan dalam system

translokasi dan detoksikasi logam. Hal ini terutama diketemukan pada kerang kecil

(oyster) yang hidup dalam air yang terkontaminasi tembaga (Cu). Dalam hal ini

tembaga terikat oleh sel leukosit sehingga menyebabkan kerang tersebut berwarna

kehijau-hijauan. Penelitian mengenai pengikatan Cu dan Zn telah dilakukan oleh

Coombs (1974) mengungkapkan bahwa kerang (Ostrea edulis) yang normal, 60% dari

Zn terikat oleh sel-sel debris dan dapat berikatan dengan ion-ionnya. Sekitar 40% dari

ion-ion tersebut berikatan dengan enzim-enzim seperti taurine, lysine, ATP dan

mungkin homarin. Ikatan metalotionein tersebut adalah ikatan kompleks dari logam-

logam sebagai jalan untuk detoksikasi.

Distribusi dan akumulasi logam tersebut sangat berbeda-beda untuk setiap

organisme air. Hal ini tergantung pada spesies, konsentrasi logam dalam air, pH, fase

pertumbuhan dan kemampuan untuk pindah tempat.

Ikan yang termasuk kelas teleoste merupakan hewan air yang selalu bergerak.

Kemampuan gerak yang cepat inilah yang menyebabkan ikan tidak banyak terpengaruh

pada kondisi pencemaran logam seperti makhluk lainnya (kepiting, udang, dan kerang).

Ikan-ikan yang hidup di laut lepas jarang dipakai sebagai indicator pencemaran logam

berat, tetapi pada lokasi tertentu yang daerah hidupnya terbatas seperti di sungai, danau

(ikan air tawar), dan di teluk (air laut), ikan-ikan tersebut akan menderita pada kondisi

tercemar. Ikan yang hidup di laut lepas mempunyai kebiasaaan bermigrasi dari satu ke

tempat lain utnuk menghindarkan diri dari dari pengaruh pencemaran ini.

Suatu penelitian yang telah dilakukan pada ikan yaitu dengan pemberian dosis

logam sedikit demi sedikit dan terus meningkat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa

ikan dapat menyesuaikan kondisi pada konsentrasi logam dalam air sampai batas-batas

tertentu. Kondisi penyesuaian hidup ikan pada konsentrasi logam dalam air sekitarnya

disebut aklimatisasi. Proses ini lebih jelas terlihat pada logam-logam esensial daripada

logam yang nonesensial.

Brown (1982) melaporkan penelitiannya mengenai pengikatan logam oleh protein

dalam jaringan ikan yang disebut metalotionein (MTN). Ikan salmon dipelihara dalam

air yang mengandung Hg, kemudian diamati perubahan patologinya dalam hati yang

mengandung MTN-Hg secara maksimum (jenuh). Hal ini menunjukkan bahwa enzim

hati yang berupa protein mengikat Hg sehingga menjadi metaloenzim dengan berat

molekul yang tinggi dalam fraksi elektroporesis. Dari hal tersebut, dapat disimpulkan

bahwa kandungan MTN dapat digunakan sebagai indicator untuk mengetahui tingkat

pencemaran air tawar dala suatu lingkungan tertentu. Ikan yang ditangkap dalam sebuah

danau atau sungai yang tercemar oleh sampai industri atau pertambangan menunjukkan

adanya MTN yang mengandung Cu dan Zn, yang kenaikan kandungan logamnya dapat

meningkat sampai 4-6 kali lipat dari yang normal.

Hewan air yang termasuk dalam kelas krustasea baik yang hidup di air tawar

maupun air laut selalu mencari makan di dasar air. Sifatnya yang detrivorus (pemakan

sisa-sisa) inilah yang menyebabkan hewan ini cukup baik untuk indicator polusi logam

berat. Derajat akumulasi logam (misal Hg, Cd, Pb, Cu dan Zn) ke dalam jaringan

krustasea (yaitu kepiting, udang, dan hewan beruas lainnya) ini tergantung pada kondisi

air lingkungannya, yaitu sifat fisik dan kimia air, misalnya kadar garam, pH, dan

temperatur. Kandungan logam dalam sedimen juga sangat berpengaruh terhadap

bioakumulasi logam ini, karena krustasea selalu bergerak di dasar laut. Akumulasi

logam dalam jaringan krustasea juga sangat tergantung pada jenis logam dan spesies

hewan. Pada lobster Homarus americanus, logam Cd terutama diakumulasi dalam

kelenjar usus dan insang. Sedangkan pada Callinectes sapidus, Cd diakumulasi dalam

insang. Pada udang Penaeus merguiensis, laju akumulasi Cd dan Ni dalam daging,

insang, dan hepatopankreas terus naik sesuai dengan kenaikan konsentrasi Cd dan Ni

dalam air. Pada udang tersebut, Cd dan Ni terakumulasi paling besar dalam

hepatopankreas, kemudian dalam insang dan paling sedikit dalam daging. Tetapi pada

kepiting laut Carsinus maenas yang diekspose 100 – 1000 µgram Cd/liter dalam air

laut, ditemukan konsentrasi Cd terbesar dalam kutikula (kulit) sekitar 54% dan dalam

hepatopankreas hanya 22%. Pada krustasea Daphnia magna melalui pemeriksaan

autoradiografi, terlihat bahwa eksoskeleton merupakan akumulator jaringan terbesar.

Proses mekanisme absorpsi, ekskresi, detoksikasi, dan akumulasi menunjukkan

bahwa hewan tingkat tinggi mempunyai kemampuan meregulasi logam dalam

tubuhnya, walaupun ada perubahan konsentrasi logam dalam air sekitarnya.

Kemampuan organisme meregulasi logam dalam jaringan hanya dapat diketahui dengan

menganalisis logam dalam jaringan, secara indinidu organisme yang diekspose dengan

beberapa konsentrasi logam dalam air. Bioasay dilakukan pada logam esensial seperti

Zn, Cu, dan Mn. Kenaikan konsentrasi Zn (dari 0,004 sampai 0,2 mg Zn/liter) hanya

berpengaruh sedikit terhadap konsentrasi Zn dalam jaringan lobster Homarus

americanus. Tetapi pada konsentrasi di atas 0,2 mg Zn/liter, kandungan Zn dalam

jaringan hewan tersebut naik. Hal ini menunjukkan bahwa dalam konsentrasi logam

yang tinggi dalam air, proses regulasi logam dari organisme tersebut terganggu.

Sedangkan logam nonesensial, seperti Cd dan hg kurang dapat diregulasi oleh krustasea.

Jenis kerang baik jenis kecil yang disebut oister maupun jenis besar yang disebut

klam merupakan indicator yang baik dalam memonitor suatu pencemaran lingkungan

oleh logam. Hal tersebut disebabkan oleh sifatnya yang menetap dalam suatu habitat

tertentu. Dari analisis logam dalam jaringan kerang tersebut dapat diketahui kadar

pencemaran logam pada daerah tersebut. Jenis kerang juga dapat dipakai untuk

memonitor pengaruh konsentrasi logam terhadap kualitas air, factor musim, temperatur,

kadar garam, diet dan reproduksi. Oister dapat mengakumulasi logam Zn dan Cu

berlipat ganda lebih besar daripada konsentrasi logam tersebut dalam air sekitarnya. Hal

ini menunjukkan bahwa oister merupakan bioakumulator paling baik terhadap logam

daripada organisme air lainnya. Pada kerang kecil oister Saccostrea echinata

mengabsorpsi Hg lebih besar daripada Cd, dan Cd lebih besar daripada Pb pada

temperatur 20oC. Insang dari biota tersebut mengakumulasi paling besar daripada

jaringan lainnya. Absorpsi tersebut paling efisien terjadi pada temperatur 30oC daripada

20oC pada logam Hg dan Cd, sedangkan logam Pb hanya sedikit naik.

Indikator Biologis.

Dalam rangka analisis keadaan lingkungan, masalah indicator bilogis perlu

diketahui dan ditentukan. Indikator biologis merupakan penunjuk ada-tidaknya

kenaikan keadaan lingkungan dari keadaan garis dasar, melalui analisis kandungan

logam atau kandungan senyawa kimia tertentu yang terdapat dalam hewan maupun

tanaman atau hasil dari hewan (susu, keju) atau tanaman (umbi, buah). Indikator

biologis dapat ditentukan dari hewan atau tanaman yang terletak pada daur pencemaran

lingkungan sebelum sampai kepada manusia. Indikator biologis tidak akan ditentukan

melalui analisis kandungan logam maupun senyawa kimia yang terdapat pada daging

harimau atau daun pohon jati, karena keduanya tidak dimakan manusia.

Gambar 1. Daur Pencemaran Lingkungan

Indikator biologis dapat terjadi karena ada beberapa organisme atau bagian

organisme yang dapat berlaku sebagai biokonsentrasi logam atau senyawa kimia

tertentu. Contoh, hewan pemakan rumput (sapi, kerbau, kambing) merupakan

organisme yang bersifat biokonsentrasi terhadap iodium. Artinya hewan tersebut lebih

peka menangkap iodium dibandin hewan lainnya. Bila dalam lingkungan terjadi

pencemaran iodium, hewan tersebut dapat dipakai sebagai indicator biologis. Analisis

iodium dapat dilakukan melalui analisis darah, kelenjar gondok, susu yang dihasilkan

dan sebagainya.

Sumber pencemara

n

Udara Air Daratan

Tanaman

Tanaman

Hewan Hewan

Manusia

Indikator biologis yang ada pada jalur air, serta unsur atau jenis logam yang

terdeteksi melalui indicator biologis tersebut, adalah sebagai berikut :

1. Indikator biologis Phytoplankton : Fe, Co, Ni, Pu (Plutonium), Cs (Cesium), Y

(Ytrium), H3 (Tritium)

2. Zooplankton : Mn, Sr, Y, Fe, Ni, Co, Zr (Zirkonium)

3. Mollusca : Zn, Ni, Cu, Cd, Cr, Mn, Cs, Co

4. Crustacea : Sr, Y, Cs, Co, Zn, Mn, H3.

5. Indikator biologis ikan dan sejenisnya : Pu, Mn, Cs, Zn, Fe, Co, Zr, Sr

Berkaitan dengan indikator biologis, ada suatu pengertian yang disebut biological

magnification, yaitu pelipatan kandungan bahan pencemar oleh organisme yang

tingkatannya (trophic level) lebih tinggi. Pelipatan bahan pencemaran di dalam

organisme dapat terjadi karena organisme secara tetap mengkonsumsi bahan pencemar,

kemudian diakumulasi di dalam tubuhnya sehingga makin lama konsentrasi bahan

pencemar dalam tubuhnya makin besar. Walaupun konsentrasi bahan pencemar yang

ada di lingkungan kecil, namun dapat menjadi besar konsentrasi setelah dikonsumsi

oleh organisme melalui proses akumulasi.

Pengaruh pencemaran logam berat terhadap ekosistem air.

Penelitian mengenai pengaruh toksisitas logam terhadap individu organisme telah

banyak dilakukan, tetapi laporan mengenai pengaruhnya terhadap ekosistem air tidaklah

begitu banyak. Konsentrasi yang tinggi dari beberapa macam logam dalam beberapa

ekosistem pantai, pelabuhan, muara sungai dan daerah rekreasi sering dilaporkan, tetapi

pengaruhnya terhadap ekosistem belum jelas.

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa sejumlah organisme terpengaruh oleh

keracunan sublethal Cd. Toksisitas akut Cd pada beberapa macam organisme

menunjukkan bahwa konsentrasi lethal terjadi pada temperatur yang agak tinggi. Jenis

fitoplankton biasanya mengandung logam lebih tinggi daripada kandungan logam pada

sekitarnya. Logam-logam tertentu biasanya terkonsentrasi pada spesies tertentu di laut

dan spesies tersebut biasanya mempunyai tingkat spesies yang tinggi, seperti ikan paus

dan ikan tuna. Konsentrasi logam yang tinggi pada hewan predator pemangsa

invertebrata merupakan indicator yang baik terhadap penelitian konsentrasi yang

terakumulasi dalam fitoplankton. Akan tetapi mekanisme transformasi logam melalui

rantai pakan ini belum diketahui secara jelas.

Merkuri.

Logam merkuri atau air raksa (Hg) telah dikenal manusia sejak manusia mengenal

peradaban. Logam merkuri yang bernomor atom 80 ini dihasilkan dari bijih sinabar HgS

yang mengandung unsure merkuri antara 0,1% - 4 %.

HgS + O2 Hg + SO2

Merkuri yang telah dilepaskan kemudian dikondensasi, sehingga diperoleh logam

cair murni. Logam inilah yang kemudian digunakan untuk berbagai keperluan. Merkuri

dan senyawa-senyawanya tersebar luas di alam. Mulai dari batuan, air, udara dan

bahkan dalam tubuh organisme hidup. Penyebaran logam merkuri turut dipengaruhi

oleh factor geologi, fisika, kimia dan biologi.

Secara umum sifat-sifat merkuri adalah sebagai berikut :

1. Berujud cair pada suhu kamar (25oC) dengan titik beku paling rendah sekitar –

39oC.

2. Masih berujud cair pada suhu 396oC. Pada temperatur 396oC ini telah terjadi

pemuaian secara menyeluruh.

3. Merupakan logam yang paling mudah menguap jika dibandingkan dengan

logam-logam yang lain.

4. Tahanan listrik yang dimiliki sangat rendah, sehingga menempatkan merkuri

sebagai logam yang sangat baik untuk menghantarkan daya listrik.

5. Dapat melarutkan bermacam-macam logam untuk membentuk alloy yang

disebut juga dengan amalgam

6. Merupakan unsur yang sangat beracun bagi semua makhluk hidup, baik dalam

bentuk unsur tunggal (logam) ataupun dalam bentuk persenyawaan.

Merkuri maupun senyawanya banyak dipakai dalam bidang industri, pertanian.

Secara alamiah, pencemaran oleh merkuri dan logam-logam lain ke lingkungan

umumnya berasal dari kegiatan-kegiatan gunung api, rembesan air tanah yang melewati

daerah deposit merkuri dan lain-lain. Namun demikian , meski sangat banyak sumber

keberadaan merkuri di alam, dan masuk ke dalam suatu tatanan lingkungan tertentu

secara alamiah, tidak menimbulkan efek-efek merugikan bagi lingkungan karena masih

dapat ditolerir oleh alam itu sendiri.

Pabrik pulp (bubur kayu) dan kertas merupakan sumber pencemaran merkuri

terbesar. Pada industri ini, senyawa merkuri (FMA = fenil merkuri asetat) digunakan

untuk mencegah pembentukan kapur (mengontrol pengapuran) dan pertumbuhan jamur

pada pulp dan kertas basah. Pada saat pengeringan, merkuri turut menguap ke udara.

Bidang pertanian yang menggunakan senyawa merkuri sebagai anti-jamur pada

pembenihan, turut memegang peranan penting terhadap pencemaran merkuri di

lingkungan. Meskipun senyawa merkuri yang digunakan relatif sangat kecil, tetapi pada

aeral pertanian yang sangat luas, pemakaian anti jamur merkuri ini menjadi sangat

besar. Berarti jumlah merkuri yang digunakan pada senyawa penghalang atau senyawa

anti-jamur menjadi sangat besar. Dari areal pertanian ini sebagian merkuri akan terlarut,

sebagian lagi akan meresap ke dalam tanah dan juga akan terbawa oleh aliran

permukaan (run off) sehingga masuk ke dalam system hidosfer (perairan). Disamping

sebagian dari merkuri tersebut terbuang, sisa yang ada akan masuk ke dalam system

metabolisme tanaman, dan kemudian akan terakumulasi pada jaringan tanaman itu

sendiri.

Timbal (Plumbum).

Timbal atau timah hitam atau plumbum (Pb) merupakan logam berat dengan

nomor atom 82. Penyebaran logam ni 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 dalam deposit seperti

bijih logam. Persenyawaan bijih logam timbal ditemukan dalam bentuk galena (PbS),

anglesit (PbSO4), dan dalam bentuk minim (Pb3O4). Timbal tidak pernah diketemukan

dalam bentuk logam murninya. Bijih-bijih logam ini bergabung dengan logam-logam

lain seperti perak, seng, arsen, stibium, dan dengan logam bismuth.

Sifat-sifat logam timbal atau Pb :

1. Merupakan logam yang lunak, sehingga dapat dipotong dengan menggunkan

pisau atau dengan tangan dan dapat dibentuk dengan mudah

2. Merupakan logam yang tahan terhadap peristiwa korosi, sehingga logam sering

digunakan sebagai bahan coating.

3. Mempunyai titik lebur rendah, hanya 327,5oC.

4. Mempunyai kerapatan yang lebih besar dibandingkan dengan logam-logam

biasa, kecuali emas dan merkuri.

5. Merupakan konduktor yang tidak baik.

Pb dan persenyawaannya banyak digunakan dalam berbagai bidang, misal pada

industri baterai, industri cat, industri pestisida, pembangkit listrik tenaga panas, bahan

kabel telepon, bahan additive pada bahan bakar kendaraan bernotor, bahan peledak.

Senyawa ini dapat berada dalam badan perairan secara alamiah dan sebagai dampak

dari aktivitas manusia. Secara almiah Pb dapat masuk ke dalam badan perairan melalui

pengkristalan Pb di udara dengan bantuan air hujan. Di samping itu proses korosifikasi

dari batuan mineral akibat hempasan gelombang dan angin merupakan salah satu jalur

sumber Pb yang akan masuk ke dalam badan perairan.

Pb yang masuk ke dalam badan perairan sebgai dampak dari aktivitas manusia

diantaranya adalah limbah industri yang berkaitran dengan Pb. Air buangan (limbah)

tersebut jatuh pada jalur-jalur perairan dan terus menuju lautan. Umumnya jalur

buangan sisa bahan industri yang menggunakan pB akan merusak tata lingkungan

perairan yang dimasukinya (menjadi tercemar).

Senyawa Pb yang berada dalam badan perairan dapat ditemukan dalam bentuk-

bentuk ion divalent atau ion tetravalent (Pb2+ atau Pb4+). Ion Pb2+ digolongkan ke dalam

kelompok kelas antara, sedangkan Pb4+ masuk dalam kelompok logam kelas B. Ion Pb4+

mempunyai daya racun yang lebih tinggi dibandingkan Pb2+. Tetapi beberapa penelitian

menunjukkan Pb2+ lebih berbahaya.

Cadmium.

Di alam, penyebaran logam cadmium (Cd) sangat luas. Hanya ada satu jenis

mineral cadmium di alam, yaitu greennockite (CdS) yang selalu ditemukan bersamaan

dengan mineral spalerite (ZnS). Mineral greennockite sangat jarang ditemukan di alam,

sehingga dalam eksploitasi logam Cd, biasanya merupakan produk sampingan dari

proses peleburan dan refining bijih-bijih Zn (seng). Biasanya pada konsentrat bijih seng,

didapatkan 0,2 sampai 0,3% logam Cd. Di samping itu Cd juga diproduksi dari

peleburab bijih-bijih logam Pb dan Cu. Namun demikian Zn merupakan sumber utama

dari logam Cd, oleh karena itu produksi logam tersebut tergantung oleh Zn.

Berdasarkan sifat fisiknya, Cd merupakan logam yang lunak, ductile, berwarna

putih seperti perak. Logam ini kehilangan kilapnyabila berada dalam kondisi lembab

(udara basah). Ditinjau dari sifat kimianya, logam Cd akan cepat mengalami kerusakan

bila terkena uap ammonia (NH3) dan gas SO2. Pada umumnya mempunyai bilangan

valensi 2+ dan sedikit yang mempunyai bilangan valensi 1+. Logam Cd, bila

dimasukkan ke dalam larutan yang mengandung ion OH-, ion-ion Cd2+ akan

diendapkan. Endapan tersebut biasanya dalam bentuk senyawa terhidratasi yang

berwarna putih. Bila logam Cd digabungkan dengan senyawa karbonat, dengan senyawa

fosfat, senyawa arsenat (AsO3=) dan atau dengan senyawa oksalat-ferro dan ferri sianat,

maka akan terbentuk senyawa yang berwarna kuning. Semua senyawa tersebut dapat

larut dalam senyawa NH4OH dan akan membentuk kation kompleks Cd dengan NH3.

Prinsip dasar penggunaan cadmium adalah sebagai bahan stabilisasi, sebagai

bahan pewarna dalam industri plastik dan pada eksplorating. Cd juga digunakaan untuk

solder dan alloy-alloy, digunakan untuk baterai. Umumnya Cd, CdO, CdH2 (hidrat Cd),

dan khloridanya paling banyak digunakan dalam industri eksplorating. Alloy Cd

terutama digunakan sebagai pemandu rudal. Alloy Cd dibentuk dengan logam-logam

Cu, Pb, Sn dan Ag banyak dipakai sebagai bahan solder. Logam Cd dan senyawa Cd-

nitrat sangat berguna dalam pengembangan reactor nuklir. Logam tersebut berfungsi

untum mengontrol kecepatan pemecahan inti atom dalam rantai reaksi. Industri

pencelupan, fotografi banyak menggunakan Cd dan senyawanya.

Seperti halnya merkuri, timbal dan logam berat lainnya, Cd sangat beracun bagi

semua organisme hidup. Dalam badan perairan, biota-biota yang tergolong crustacea

(udang-udangan) akan mengalami kematian dalam selang waktu 24 – 504 jam bila

dalam badan perairan terlarut senyawa Cd pada rentang konsentrasi 0,005 - 0,15 ppm.

Untuk biota yang tergolong serangga akan mengalami kematian dalam selang waktu 24

- 672 jam, bila ditemukan dalam badan perairan dimana insekta tersebut hidup terlarut

Cd dan persenyawaannya dalam konsentrasi 0,003 - 18 ppm. Biota perairan yang

tergolong oligochaeta akan mati dalam selang waktu 24 - 96 jam, bila dalam badan

perairan terlarut Cd dan persenyawaannya dalam konsentrasi 0,0028 – 4,6 ppm. Ikan

mas (cyprinus carpio) mati dalam waktu 96 jam, bila media hidupnya terkonsentrasi Cd

sebesar 1,092 – 1,104 ppm.

Industri, pertanian, domestik

Perairan

Dasar perairan

Gambar 2. Siklus raksa dalam perairan laut.

RAKSA Mamalia

Organik raksa Fitoplankton

Udang Zooplankton

LarvaKerang

Ikan kecil

Ikan besar

matimati

Aktivitas organisme

Organik raksa

Zat Pencemar

Masuk ke Ekosistem Laut

Diencerkan dan dipekatkan oleh

Dibawa oleh

Adukan turbulensi

Arus laut Arus laut Biota yang beruayaDipekatkan olehProses biologis

Diserap ikan

Diserap plankton

nabati

Diserap rumput laut

dan tumbuhan

lainnya AbsorpsiPengen-dapan

Pertukaran ionAvertebrata Plankton hewaniIkan dan mamalia Mengendap di dasarProses fisis dan kimiawi

Gambar 3. Proses yang dialami bahan cemaran bila masuk ke lingkungan laut.

Acuan :

1. Darmono. 1995. Logam Dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup. UI Press.

2. Darsono V. 1995. Pengantar Ilmu Lingkungan. Penerbit Universitas Atma Jaya.

3. Furness R.W., Rainbow P.S. 1990. Heavy Metals in the Marine Environment. CRC Press Boca Raton Florida.

4. Kunarso DH., Ruyitno. 1991. Status Pencemaran Laut di Indonesia dan Teknik Pemantauannya. LIPI Jakarta.

5. Palar H. 1994. Pencemaran dan Tosikologi Logam Berat. Penerbit Rineka Cipta Jakarta.

6. Resosoedarmo S., Kartawinata K., Soegiarto A. 1993. Pengantar Ekologi. Penerbit PT. Remaja Rosdakarya Bandung.

7. Wardhana W.A. 1995. Dampak Pencemaran Lingkungan. Penerbit Andi Offset Yogyakarta.

-----------------------