CEMARAN LOGAM BERAT KADMIUM (Cd) DALAM TANAH

DAN AKIBATNYA BAGI KESEHATAN MANUSIA

DOSEN PEMBIMBING :

MUHAMMAD SYAHIRUL ALIM, M.T

OLEH :

ADITYA H. MONTAZERI H1E107039

BEFI RUSMINA DEWI H1E107043

KHAIRUNNISA H1E108005

M. SADIQUL IMAN H1E108059

PROGAM STUDI S-1 TEKNIK LINGKUNGAN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

BANJARBARU

2010

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena

berkat rahmat dan petunjuk yang dicurahkan-Nya kami dapat menyelesaikan

penulisan ini.

Penulisan Cemaran Logam Berat Kadmium (Cd) dan Akibatnya Bagi

Kesehatan Manusia ini merupakan tugas yang diberikan oleh bapak M.S. Alim,

M.T, yang mana tujuan yang kami ambil dari kegiatan penulisan ini adalah untuk

memberikan gambaran tentang proses penyebaran kadmium dalam tanah,

akumulasi kadmium dalam tubuh manusia dan akibatnya bagi kesehatan serta

penggulangan cemaran kadmium dalam tanah sehingga dapat mengembangkan

daya kreativitas remaja khususnya mahasiswa dalam mengembangkan daya cipta

untuk melakukan suatu perubahan dalam upaya sumbangan pikiran untuk

pengetahuan yang berguna dan bermanfaat bagi masyarakat.

Penulisan makalah ini dapat diselesaikan karena berkat bimbingan secara

terpadu oleh bapak M.S. Alim, M.T,dan dukungan dari semua pihak. Untuk itu

dalam kesempatan kali ini kami mengucapkan terima kasih yang sedalam-

dalamnya. Dan akhirnya diharapkan agar penulisan makalah ini dapat berguna

bagi kita semua serta kemajuan ilmu pengetahuan. Penulisan ini tentunya tidak

lepas dari kritik dan saran yang bersifat membangun.

Banjarbaru, Desember 2010

Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Tanah merupakan bagian dari siklus logam berat. Pembuangan limbah ke

tanah apabila melebihi kemampuan tanah dalam mencerna limbah akan

mengakibatkan pencemaran tanah. Jenis limbah yang potensial merusak

lingkungan hidup adalah limbah yang termasuk dalam Bahan Beracun Berbahaya

(B3) yang di dalamnya terdapat logam-logam berat. Menurut Arnold (1990) &

Subowo et al (1995) dalam Charlena (2004), logam berat adalah unsur logam

yang mempunyai massa jenis lebih besar dari 5 g/cm3, antara lain Cd, Hg, Pb, Zn,

dan Ni. Logam berat Cd, Hg, dan Pb dinamakan sebagai logam non esensial dan

pada tingkat tertentu menjadi logam beracun bagi makhluk hidup (Charlena,

2004).

Kadmium sendiri merupakan unsur kimia dalam tabel periodik yang

memiliki lambang Cd dan nomor atom 48. Kadmium merupakan salah satu jenis

logam berat yang berbahaya karena elemen ini beresiko tinggi terhadap pembuluh

darah. Kadmium berpengaruh terhadap manusia dalam jangka waktu panjang dan

dapat terakumulasi pada tubuh khususnya hati dan ginjal.

Tentunya keberadaan cadmium dalam tanah tidak dapat kita toleransi

karena akibat yang ditimbulkannya bagi makhluk hidup, khususnya manusia.

Dimana sebagian besar logam berat, contohnya cadmium memiliki kemampuan

berakumulasi dalam tubuh manusia dan sangat susah untuk dikeluarkannya,

sehingga dapat mengganggu kinerja dari tubuh manusia itu sendiri.

Untuk itu sangatlah penting bagi kami untuk mengulas lebih jauh

pencemaran kadmiun pada tanah serta bagaimana proses penyebaran kadmium

dalam tanah hingga terakumulasi dalam tubuh manusia. Agar nantinya

dikemudian hari kita dapat lebih bijaksana dalam membuang dan mengendalikan

limbah logam berat khususnya kadmium ke dalam tanah.

1.2 Tujuan

Tujuan dari penulisan makalah tentang cemaran logam berat kadmium

dalam tanah ini adalah :

a. Mengetahui proses penyebaran kadmium dalam tanah.

b. Kegunaan kadmium dalam kehidupan sehari-hari, serta

c. Proses akumulasi kadmium dalam tubuh manusia dan akibatnya bagi

kesehatan.

d. Proses penanggulangan cemaran kadmium dalam tanah.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pencemaran Lingkungan di Tanah

Pencemaran lingkungan terjadi karena masuknya atau dimasukkannya

bahan-bahan yang diakibatkan oleh berbagai kegiatan manusia dan atau yang

dapat menimbulkan perubahan yang merusak karakteristik fisik, kimia, biologi

atau estetika lingkungan tersebut (Odum, 1971 dalam Institut Pertanian Bogor,

2006).

Perubahan tersebut dapat terjadi di air, udara dan tanah sehingga

menimbulkan bahaya bagi kehidupan manusia atau spesies-spesies yang berguna

baik saat ini atau dimasa mendatang. Misalnya terlepasnya senyawa organik dan

anorganik berbahaya ke dalam lingkungan oleh perilaku manusia seperti

pembuangan limbah industri yang belum diolah secara baik. Akibatnya akan

terjadi perubahan sifat fisik, kimia dan biologi yang tidak diinginkan terhadap

tanah, air dan udara yang selanjutnya dapat berdampak terhadap kehidupan

makhluk hidup dan habitatnya (Institut Pertanian Bogor, 2006).

Ada tiga konsep berkaitan dengan dampak pencemaran yaitu:

biokonsentrasi, bioakumulasi dan biomagnifikasi. Biokonsentrasi adalah proses

masuknya zat kimia ke dalam tubuh organisme dan kemudian terakumulasi.

Bioakumulasi lebih luas dari biokonsentrasi yang merupakan proses pengambilan

dan retensi bahan pencemar oleh makhluk hidup yang mengakibatkan

peningkatan kepekatan sehingga dapat menimbulkan pengaruh yang merusak

(racun). Biomagnifikasi berkaitan dengan peningkatan konsentrasi suatu zat kimia

(kontaminan) pada setiap tingkat tropik dari rantai makanan. Biotransfer tersebut

terjadi dari satu tingkat ke tingkat tropik yang lebih tinggi (Fergusson, 1991

dalam Institut Pertanian Bogor, 2006).

Pencemaran tidak hanya dapat terjadi di air dan udara namun dapat pula

terjadi di tanah. Pencemaran yang terjadi di tanah akan berpengaruh pada

tumbuhan yang tumbuh di atasnya. Tanah adalah suatu benda alam yang bersifat

kompleks atau memiliki suatu sistem yang hidup dan dinamis. Bahan penyusun

tanah adalah batuan, sisa-sisa tumbuhan dan hewan serta jasad-jasad hidup, udara

dan air (Sarief,1986 dalam Institut Pertanian Bogor, 2006). Selain itu tanah adalah

suatu lingkungan untuk pertumbuhan tanaman. Bagian tanaman yang langsung

berhubungan dengan tanah adalah akar yang berperan dalam pertumbuhan dan

kelangsungan hidup tanaman dengan jalan menyerap hara dan air. Kerusakan

tanah akan terjadi bila daya sangga (kemampuan tanah untuk menerima beban

pencemaran tanpa harus menimbulkan dampak negatif) telah terlampaui dan

biasanya bahan pencemar ini mengandung bahan beracun berbahaya (B3).

Berdasarkan pendekatan GLASOD (Global Assessment of Soil Degradation), ada

5 jenis penyebab degradasi tanah yaitu: (1) Deforestasi, (2) Overgrazing, (3)

Aktivitas Pertanian, (4) Eksploitasi vegetasi secara berlebihan untuk penggunaan

domestik, dan (5) Aktivitas Bio – Industri dan Industri (Oldeman, 1994 dalam

Institut Pertanian Bogor, 2006). Dengan demikian tanah yang telah menurun

kemampuannya dalam mendukung kehidupan manusia dapat dikategorikan

sebagai tanah rusak dan umumnya kerusakan tanah lebih banyak disebabkan

berkurangnya kemampuan tanah untuk mendukung pertumbuhan tumbuhan

(Institut Pertanian Bogor, 2006).

Kerusakan tanah akibat adanya kegiatan industri pada daerah sekitarnya

memberikan peluang terjadinya penurunan kesuburan tanah dan bahkan dapat

menjadi racun bagi tanaman. Adanya kerusakan tanah memerlukan upaya

perbaikan dan pemulihan kembali sehingga kondisi tanah yang rusak dapat

berfungsi kembali secara optimal sebagai unsur produksi, media pengatur air, dan

sebagai unsur perlindungan alam (Zulfahmi, 1996 dalam Institut Pertanian Bogor,

2006).

2.2 Pengertian Kadmium

Kadmium merupakan logam lunak berbentuk kristal dan berwarna putih

keperakan yang terletak pada Golongan II B dalam susunan periodik dengan

nomor atom 48 dan bobot atom sebesar 112,40 (Pais dan Jones, 1997 dalam

Institut Pertanian Bogor, 2006).

Kadmium (Cd) ini pertama kali ditemukan oleh seorang ilmuwan Jerman

yang bernama Friedric Strohmeyer pada tahun 1817. Logam Cd ini ditemukan

dalam bebatuan Calamine (Seng Karbonat). Nama kadmium sendiri diambil dari

nama latin dari “calamine” yaitu “Cadmia” (Tim Pengajar SMK 3 Kimia

Madiun, 2008).

Cd umumnya ditemukan dalam kondisi stabil pada valensi II, seperti

misalnya CdS. Logam ini mampu membetuk ion dalam senyawa kompleks atau

hidroksidanya, seperti misalnya dengan ammonia, Cd (NH¿¿3)64−¿¿¿, dan sianida

Cd (CN )43−¿¿. Cd juga mampu membentuk senyawa chelate. Ion Cd yang insoluble

(tidak larut) dapat terjadi bila terhidrasi oleh karbonat, arsenate atau posfat

(Notodarmojo, 2004)

Di alam kadmium jarang sekali ditemukan dalam bentuk bebas, biasanya

berada dalam bentuk kadmium oksida, kadmium klorida dan kadmium sulfat (Eco

USA Search, 1999 dalam Institut Pertanian Bogor, 2006). Mineral kadmium

dalam tanah antara lain CdO, CdCO3, Cd(PO4)2, dan CdCl2. Senyawa senyawa

tersebut terikat pada senyawa organik atau oksida, namun yang dominan adalah

CdS. Kandungan total kadmium dalam tanah berkisar antara 0,01 sampai dengan

7,00 ppm. Tanah dikatakan tercemar bila kandungan kadmium mencapai lebih

dari 3,0 ppm (Pendias & Pendias, 2000 dalam Institut Pertanian Bogor, 2006).

Pais dan Jones (1997) dalam Institut Pertanian Bogor (2006) menerangkan

bahwa kadmium walaupun tidak dibutuhkan oleh tanaman namun kandungannya

dalam tanaman dapat mencapai 0,1 sampai dengan 1,0 ppm. Sumber kadmium

adalah pelapukan bahan mineral tanah, abu vulkanik, pembakaran batu bara,

pembakaran sampah, pupuk mineral seperti fosfat, batu kapur dan limbah.

Kadmium bersifat racun dan umumnya terikat pada protein dan senyawa organik

lain (EPA, 2000 dalam Institut Pertanian Bogor, 2006). Secara kimia kadmium

sangat mirip dengan seng (Zn) dan di alam sering terdapat bersama-sama logam

seng, tembaga dan timbal.

Dalam tanah, Cd ditemukan dalam bentuk dan spesies, seperti misalnya

(Fetter, 1999 dalam Notodarmojo, 2004):

1. Spesies yang dapat dipertukarkan, seperti misalnya bila teradsorpsi karena

gaya elektrostatis pada permukaan lempung atau organic particulate.

2. Fase yang dapat tereduksi (reducible hydrous-oxide phase), misalnya bila

teradsorpsi atau kopresipitasi dengan oksida, hidroksida dari Fe dan Mn atau

Al yang melapisi mineral lempung.

3. Spesies karbonat, bila mengalami presipitasi bersama karbonat atau

bikarbonat dalam kondisi pH tinggi.

4. Spesies organik, bila terkompleksasi dengan zat organik.

5. Lattice fase, bila terfiksasi dalam struktur kristal mineral.

6. Spesies sulfida, bila bereaksi membentuk senyawa dengan sulfida, membentuk

senyawa insoluble yang sangat stabil.

Cd berada pada larutan tanah dalam bentuk ion ataupun dalam senyawa

kompleks dengan zat organik. Kadmium merupakan logam yang sangat beracun

bagi manusia. Selain diduga karsinogenik, logam ini dapat menyebabkan

gangguan pada pencernaan, ginjal, dan kerusakan tulang (Notodarmojo, 2004).

Kadmium merupakan salah satu jenis logam berat yang berbahaya karena

elemen ini beresiko tinggi terhadap pembuluh darah. Kadmium berpengaruh

terhadap manusia dalam jangka waktu panjang dan dapat terakumulasi pada tubuh

khususnya hati dan ginjal. Secara prinsipil pada konsentrasi rendah berefek

terhadap gangguan pada paru-paru, emphysema dan renal turbular disease yang

kronis. Jumlah normal kadmium di tanah berada di bawah 1 ppm, tetapi angka

tertinggi (1.700 ppm) dijumpai pada permukaan sample tanah yang diambil di

dekat pertambangan biji seng (Zn). Kadmium lebih mudah diakumulasi oleh

tanaman dibandingkan dengan ion logam berat lainnya seperti timbal. Logam

berat ini bergabung bersama timbal dan merkuri sebagai the big three heavy metal

yang memiliki tingkat bahaya tertinggi pada kesehatan manusia. Menurut badan

dunia FAO/WHO, konsumsi per minggu yang ditoleransikan bagi manusia adalah

400-500 μg per orang atau 7 μg per kg berat badan (Wikipedia, 2010).

2.3 Penggunaan Kadmium

Penggunaan kadmium yang paling besar (75 %) adalah dalam industri batu

baterai (terutama baterai Ni-Cd). Selain itu, logam ini juga dapat digunakan

campuran pigmen, electroplating, pembuatan alloys dengan titik lebur yang

rendah, pengontrol pembelahan reaksi nuklir, dalam pigmen cat dengan

membentuk beberapa garamnya seperti kadmium oksida (yang lebih dikenal

sebagai kadmium merah), semikonduktor, stabilisator PVC, obat – obatan seperti

sipilis dan malaria, dan penambangan timah hitam dan bijih seng, dan sebagainya

(Tim Pengajar SMK 3 Kimia Madiun, 2008). Selain itu juga banyak digunakan

sebagai lapisan tahan korosi pada baja atau plastik

Logam kadmium mempunyai penyebaran sangat luas di alam, hanya ada

satu jenis mineral kadmium di alam yaitu greennockite (CdS) yang selalu

ditemukan bersamaan dengan mineral spalerite (ZnS). Mineral greennockite ini

sangat jarang ditemukan di alam, sehingga dalam eksploitasi logam Cd biasanya

merupakan produksi sampingan dari peristiwa peleburan bijih-bijih seng (Zn).

Biasanya pada konsentrat bijih Zn didapatkan 0,2 sampai 0,3 % logam Cd (Tim

Pengajar SMK 3 Kimia Madiun, 2008).

Seperti halnya unsur-unsur kimia lainnya terutama golongan logam Cd

mempunyai sifat fisika dan kimia tersendiri. Berdasarkan pada sifat-sifat fisikanya

Cd merupakan logam yang lunak, ductile, berwarna putih seperti putih perak.

Logam ini akan kehilangan kilapnya jika berada dalam udara yang basah atau

lembab serta akan cepat mengalami kerusakan bila dikenai uap ammonia (NH3)

dan sulfur hidroksida (SO2). Sedangkan berdasar pada sifat-sifat kimianya, logam

Cd didalam persenyawaan yang dibentuknya pada umumnya mempunyai bilangan

valensi 2+, sangat sedikit yang mempunyai bilangan valensi 1+ (Tim Pengajar

SMK 3 Kimia Madiun, 2008).

2.4 Pencemaran Logam Berat Kadmium pada Tanah

Tanah merupakan bagian dari siklus logam berat. Pembuangan limbah ke

tanah apabila melebihi kemampuan tanah dalam mencerna limbah akan

mengakibatkan pencemaran tanah. Jenis limbah yang potensial merusak

lingkungan hidup adalah limbah yang termasuk dalam Bahan Beracun Berbahaya

(B3) yang di dalamnya terdapat logam-logam berat. Menurut Arnold (1990) &

Subowo et al (1995) dalam Charlena (2004), logam berat adalah unsur logam

yang mempunyai massa jenis lebih besar dari 5 g/cm3, antara lain Cd, Hg, Pb, Zn,

dan Ni. Logam berat Cd, Hg, dan Pb dinamakan sebagai logam non esensial dan

pada tingkat tertentu menjadi logam beracun bagi makhluk hidup (Charlena,

2004).

Logam berat termasuk zat pencemar karena sifatnya yang stabil dan sulit

untuk diuraikan. Logam berat dalam tanah yang membahayakan pada kehidupan

organisme dan lingkungan adalah dalam bentuk terlarut. Di dalam tanah logam

tersebut mampu membentuk kompleks dengan bahan organik dalam tanah sehingga

menjadi logam yang tidak larut. Logam yang diikat menjadi kompleks organik ini

sukar untuk dicuci serta relatif tidak tersedia bagi tanaman. Dengan demikian

senyawa organik tanah mampu mengurangi bahaya potensial yang disebabkan oleh

logam berat beracun (Institut Pertanian Bogor, 2006).

Unsur Cd tanah terkandung dalam bebatuan beku, metamorfik, sedimen

dll. Kadar Cd dalam tanah dipengaruhi oleh reaksi tanah dan fraksi – fraksi tanah

yang bersifat dapat mengikat ion Cd. Senyawa – senyawa tertentu seperti bahan

ligand dapat mempengaruhi aktivitas ion Cd, yaitu membentuk kompleks Cd-

ligand yang stabil, gugus – gugus karboksil dan fenoksil berperan mengikat semua

unsur logam mikro (Napitupulu, 2008).

Kadmium dialam tidak dijumpai dalam bentuk bebas, dan mineralnya

yang dikenal, greenockite (Kadmium Sulfida) bukan merupakan sumber logam

secara komersil. Hampir semua kadmium yang diproduksi dari hasil samping

peleburan dan pemurnian biji Seng (Zn) yang biasanya mengandung 0,2 – 0,4 %

Kadmium (Cd) (Napitupulu, 2008).

Kadar Cd dalam tanah dipengaruhi oleh reaksi tanah dan fraksi – fraksi

tanah yang bersifat dapat mengikat ion Cd. Dengan peningkatan pH kadar Cd

dalam fase larutan menurun akibat meningkatnya reaksi hidrolisis, kerapatan

kompleks adsorpsi dan muatan yang dimiliki koloid tanah. Disimpulkan bahwa

pH bersama-sama dengan bahan mineral liat dan kandungan oksida-oksida hidrat

dapat mengatur adsorpsi spesifik Cd yang meningkat secara linear dengan pH

sampai tingkat maksimum (Napitupulu, 2008).

Konsentrasi Cd pada tanah pertanian yang masih bersih (non-polusi)

berkisar antara 0,1-1 mg/kg, tetapi beberapa jenis tanah sangat mempengaruhi

kandungan Cd. Misalnya tanah yang mengandung bahan organik (histosol)

biasanya mengandung Cd yang paling tinggi, dan sebaliknya tanah jenis Ultisol

dan Alfisol mengandung Cd yang paling rendah. Kandungan Cd dari kedua jenis

anah tersebut banyak terambil oleh tanaman pangan dan banyak juga yang

merembes ke tanah yang lebih dalam (Darmono, 2006).

Pencemaran logam kadmium di lingkungan terutama tanah pertanian

seperti sawah biasanya berasal dari hasil buangan industri yang menggunakan

logam kadmium dalam proses produksinya seperti industri elektroplating yang

telah mencemari air irigasi. Air irigasi kemudian di gunakan untuk mengairi

sawah. Logam Cd tersebut kemudian terendapkan ke dalam tanah. Pada saat pH

tanah turun maka penyerapan Cd ke dalam jaringan tanaman akan tinggi. Selain

dari air irigasi, pencemaran tanah pertanian oleh Cd bisa terjadi akibat pemakaian

pupuk pospat yang berlebihan juga penggunaan pestisida (Darmono, 2006).

Penambahan Kadmium (Cd) pada tanah terjadi melalui penggunaan pupuk

fosfat, pupuk kandang, dari buangan industri yang menggunakan bahan bakar

batubara dan minyak, buangan incenerator (tanur) dan sewage sludge

(Napitupulu, 2008). Konsentrasi Cd yang berlebih dapat mempengaruhi

penyerapan Fe, Mg dan Ca, baik di dalam akar maupun di dalam "shoot".

Kandungan Fe dan Mg di dalam akar dan di dalam "shoot" cenderung meningkat,

sedangkan kandungan Ca baik di dalam akar maupun di dalam "shoot" cenderung

menurun (Napitupulu, 2008).

Kandungan logam berat didalam tanah secara alamiah sangat rendah,

kecuali tanah tersebut sudah tercemar (Tabel 1). Kandungan logam dalam tanah

sangat berpengaruh terhadap kandungan logam pada tanaman yang tumbuh

diatasnya, kecuali terjadi interaksi diantara logam itu sehingga terjadi hambatan

penyerapan logam tersebut oleh tanaman. Akumulasi logam dalam tanaman tidak

hanya tergantung pada kandungan logam dalam tanah, tetapi juga tergantung pada

unsur kimia tanah, jenis logam, pH tanah, dan spesies tanaman (Darmono 1995

dalam Charlena, 2004).

Tabel 1. Kandungan logam berat dalam tanah secara alamiah (μg/g)

Logam Kandungan (Rata-Rata) Kisaran Non Populasi

As 100 5 – 3000

Co 8 1 – 40

Cu 20 2 – 300

Pb 10 2 – 200

Zn 50 10 – 300

Cd 0,06 0,05 – 0,7

Hg 0,03 0,01 – 0,3

Sumber: Peterson (1979) & Darmono (1995) dalam Charlena (2004)

Logam berat memasuki lingkungan tanah melalui penggunaan bahan

kimia yang berlangsung mengenai tanah, penimbunan debu, hujan atau

pengendapan, pengikisan tanah dan limbah buangan. Interaksi logam berat dan

lingkungan tanah dipengaruhi oleh tiga faktor, yaitu : a) proses sorbsi atau

desorbsi, b) difusi pencucian, dan c) degradasi. Besarnya penyerapan logam berat

dalam tanah dipengaruhi oleh sifat bahan kimia, kepekatan bahan kimia dalam

tanah, kandungan air tanah, dan sifat-sifat tanah misalnya bahan organik dan liat

(Cliath & Miller, 1995 dalam Charlena, 2004).

Pemasok logam berat dalam tanah pertanian antara lain bahan agrokimia

(pupuk dan pestisida), asap kendaraan bemotor, bahan bakar minyak, pupuk

organik, buangan limbah rumah tangga, industri, dan pertambangan. Selain itu

sumber logam berat dalam tanah berasal dari bahan induk pembentuk tanah itu

sendiri, seperti Cd banyak terdapat pada batuan sedimen schales (0,22 ppm berat)

(Alloway 1990 dalam Charlena 2004).

2.5 Gangguan Kesehatan Akibat Kadmium

Kadmium (Cd) merupakan salah satu jenis logam berat yang berbahaya

karena unsur ini berisiko tinggi terhadap pembuluh darah. Logam ini memiliki

tendensi untuk bioakumulasi. Keracunan yang disebabkan oleh kadmium dapat

bersifat akut dan keracunan kronis. Logam Cd merupakan logam asing dalam

tubuh dan tidak dibutuhkan dalam proses metabolisme. Logam ini teradsorbsi

oleh tubuh manusia yang akan menggumpal di dalam ginjal, hati dan sebagian

dibuang keluar melalui saluran pencernaan. Keracunan Cd dapat mempengaruhi

otot polos pembuluh darah. Akibatnya tekanan darah menjadi tinggi yang

kemudian bisa menyebabkan terjadinya gagal jantung dan kerusakan ginjal (Tim

Pengajar SMK 3 Kimia Madiun, 2008).

Kadmium memiliki banyak efek toksik diantaranya kerusakan ginjal dan

karsinogenik pada hewan yang menyebabkan tumor pada testis. Akumulasi logam

kadmium dalam ginjal membentuk komplek dengan protein. Waktu paruh dari

kadmium dalam tubuh 7-30 tahun dan menembus ginjal terutama setelah terjadi

kerusakan. Kadmium bisa juga menyebabkan kekacauan pada metabolisme

kalsium yang pada akhirnya mengalami kekurangan kalsium pada tubuh dan

menyebabkan penyakit osteomalacia (rasa sakit pada persendian tulang belakang,

tulang kaki) dan bittlebones (kerusakan tulang) (Tim Pengajar SMK 3 Kimia

Madiun, 2008).

Kasus keracunan Cd tercatat sebagai epidemi yang pernah menimpa

sebagian penduduk Toyama, Jepang. Penduduknya mengalami sakit pinggang

bertahun – tahun, sakit pada tulang punggung karena terjadi pelunakan dan

kerapuhan, gagal ginjal yang berakhir pada kematian.  Kerapuhan pada tulang-

tulang penderita ini biasa disebut dengan “Itai-itai diseases” (Tim Pengajar SMK

3 Kimia Madiun, 2008).

Keracunan akut yang disebabkan oleh kadmium sering terjadi pada

pekerja di industri-industri yang berkaitan dengan logam ini. Peristiwa keracunan

akut ini dapat terjadi karena para pekerja terkena paparan uap logam kadmium

atau CdO. Gejala-gejala keracunan akut yang disebabkan oleh logam kadmium

adalah timbulnya rasa sakit dan panas pada dada (Tim Pengajar SMK 3 Kimia

Madiun, 2008).

Penelitian terkini menyebutkan bahwa logam beracun kadmium dapat

dibawa ke dalam tubuh oleh seng yang terikat dalam protein (dalam hal ini adalah

struktur protein yang mengandung rantai seng). Seng dan kadmium berada dalam

satu grup dalam susunan unsur berkala, mempunyai bilangan oksidasi yang sama

(+2), jika terionisasi akan membentuk partikel ion yang berukuran hampir sama.

Dari banyak kesamaan tersebut, maka kadmium dapat menggantikan rantai seng

dalam banyak sistem biologi (organik). Ikatan kadmium dalam zat organik

mempunyai kekuatan 10 kali lebih besar dibandingkan dengan seng jika terikat

dalam zat organik. Sebagai tambahan, kadmium juga dapat menggantikan

magnesium dan kalsium dalam ikatannya dengan struktur  zat organik (Tim

Pengajar SMK 3 Kimia Madiun, 2008).

Kadmium berpengaruh terhadap manusia dalam jangka waktu yang

panjang dan dapat terakumulasi pada tubuh khusunya hati dan ginjal. Secara

prinsip, pada konsentrasi rendah berefek terhadap gangguan pada paru-paru,

emphysemia dan renal turbular disease yang kronis. Kadmium lebih mudah

terakumulasi oleh tanaman jika dibandingkan dengan timbal (Pb). Logam berat ini

tergabung bersama timbal dan merkuri sebagai “the big three heavy metals” yang

memiliki tingkat bahaya tertinggi pada kesehatan manusia (Tim Pengajar SMK 3

Kimia Madiun, 2008).

2.6 Proses Fitoremediasi Logam Berat Kadmium dalam Tanah

Konsentrasi logam berat yang tinggi di dalam tanah dapat masuk ke dalam

rantai makanan dan berpengaruh buruk pada organisme. Pada penelitian di daerah

Palmerton, kadar Cd setinggi 10 mg/kg ditemukan di dalam ginjal tikus,

sedangkan kadar Cd di dalam ginjal dan hati rusa adalah 5 kali lebih tinggi

daripada yang ditemukan di tubuh rusa yang hidup di daerah 180 km dari daerah

ini (Storm, et al., 1994). Demikian pula ditemukan, bahwa kadar seng yang tinggi

di tanah bekas penambangan logam mengakibatkan reduksi produksi kedelai

hingga 40% (Pierzynski dan Schwab, 1993 dalam Priyanto & Joko, 2000).

Tindakan pemulihan (remediasi) perlu dilakukan agar lahan yang tercemar

dapat digunakan kembali untuk berbagai kegiatan secara aman. Di samping

metode remediasi yang biasa digunakan yang berbasis pada rekayasa fisik dan

kimia, pada satu atau dua dasawarsa terakhir ini perhatian peneliti dan perusahaan

komersial serta industri terhadap penggunaan tumbuhan sebagai agensia

pembersih lingkungan tercemar telah meningkat. Makalah ini mencoba

memberikan uraian mengenai peranan tumbuhan dalam pengendalian dan

pemulihan pencemaran, dengan menitik beratkan perhatian pada logam berat

(Priyanto & Joko, 2000).

Istilah fitoremediasi berasal dari kata Inggris phytoremediation; kata ini

sendiri tersusun atas dua bagian kata, yaitu phyto yang berasal dari kata Yunani

phyton (= "tumbuhan") dan remediation yanmg berasal dari kata Latin remedium

( ="menyembuhkan", dalam hal ini berarti juga "menyelesaikan masalah dengan

cara memperbaiki kesalahan atau kekurangan"). Dengan demikian fitoremediasi

dapat didefinisikan sebagai: penggunaan tumbuhan untuk menghilangkan,

memindahkan, menstabilkan, atau menghancurkan bahan pencemar baik itu

senyawa organik maupun anorganik (Priyanto & Joko, 2000).

2.6.1 Tumbuhan Hiperakumulator Logam

Tumbuhan hiperakumulator adalah tumbuhan yang mempunyai

kemampuan untuk mengkonsentrasikan logam di dalam biomassanya dalam kadar

yang luar biasa tinggi. Kebanyakan tumbuhan mengakumulasi logam, misalnya

nikel, sebesar 10 mg/kg berat kering (BK) (setara dengan 0,001%). Tetapi

tumbuhan hiperakumulator logam mampu mengakumulasi hingga 11% BK. Batas

kadar logam yang terdapat di dalam biomassa agar suatu tumbuhan dapat disebut

hiperakumulator berbeda-beda bergantung pada jenis logamnya (Baker, 1999

dalam Priyanto & Joko, 2000). Untuk kadmium, kadar setinggi 0,01% (100 mg/kg

BK) dianggap sebagai batas hiperakumulator. Sedangkan batas bagi kobalt,

tembaga dan timbal adalah 0,1% (1.000 mg/kg BK) dan untuk seng dan mangan

adalah 1% (10.000 mg/kg BK) (Priyanto & Joko, 2000).

Laporan pertama mengenai adanya tumbuhan hiperakumulator muncul

pada tahun 1948 oleh Minguzzi dan Vergnano, yang menemukan kadar nikel

setinggi 1,2% dalam daun Alyssum bertolonii. Sejak itu, terutama dengan

mengandalkan analisis mikro terhadap spesimen herbarium, diketahui ada 435

taxa tumbuhan hiperakumulator logam yang tumbuh tersebar di lima benua dan

semua wilayah iklim (Baker, 1999 dalam Priyanto & Joko, 2000).

 

2.6.2 Mekanisme Penyerapan Logam oleh Tumbuhan

  Penyerapan dan akumulai logam berat oleh tumbuhan dapat dibagi

menjadi tiga proses yang sinambung, yaitu penyerapan logam oleh akar,

translokasi logam dari akar ke bagian tumbuhan lain, dan lokalisasi logam pada

bagian sel tertentu untuk menjaga agar tidak menghambat metabolisme tumbuhan

tersebut (Priyanto & Joko, 2000).

a. Penyerapan oleh akar

Telah diketahui, bahwa agar tumbuhan dapat menyerap logam maka

logam harus dibawa ke dalam larutan di sekitar akar (rizosfer) dengan

beberapa cara bergantung pada spesies tumbuhannya: Perubahan pH. Pada

Thlaspi cearulescens, mobilisasi seng dipacu dengan terjadinya penurunan pH

pada daerah perakaran sebesar 0,2-0,4 unit (McGrath, 1997 dalam Priyanto &

Joko, 2000). Ekskresi zat khelat. Mekanisme penyerapan besi lewat

pembentukan suatu zat khelat yang disebut fitosiderofor telah diketahui secara

mendalam pada jenis rumput-rumputan (Marschner & Romheld, 1994 dalam

Priyanto & Joko, 2000). Molekul fitosiderofor yang terbentuk ini akan

mengikat (mengkhelat) besi dan membawanya ke dalam sel akar melalui

peristiwa transport aktif. Selain aktif terhadap besi, fitosiderofor dapat

mengikat logam lain seperti seng, tembaga dan mangan. Sekarang diketahui,

bahwa berbagai molekul lain berfungsi serupa, misalnya histidin yang

meningkatkan penyerapan nikel pada Alyssum sp. (Kramer et al., 1996 dalam

Priyanto & Joko, 2000) dan suatu senyawa peptida khusus, fitokhelatin, yang

mengikat selenium pada Brassica juncea (Speiser et al., 1992) dan logam lain

seperti timbal, kadmium dan tembaga (Gwozdz et al., 1997 dalam Priyanto &

Joko, 2000).

Pembentukan reduktase spesifik logam. Di dalam meningkatkan

penyerapan besi, tumbuhan membentuk suatu molekul reduktase di membran

akarnya (Marschner & Romheld, 1994 dalam Priyanto & Joko, 2000).

Reduktase ini berfungsi mereduksi logam yang selanjutnya diangkut melalui

kanal khusus di dalam membran akar.

b. Translokasi di dalam tubuh tumbuhan

Setelah logam dibawa masuk ke dalam sel akar, selanjutnya logam

harus diangkut melalui jaringan pengangkut, yaitu xilem dan floem, ke bagian

tumbuhan lain. Untuk meningkatkan efisiensi pengangkutan, logam diikat

oleh molekul khelat. Berbagai molekul khelat yang berfungsi mengikat logam

dihasilkan oleh tumbuhan, misalnya histidin yang terikat pada Ni (Kramer et

al., 1996 dalam Priyanto & Joko, 2000) dan fitokhelatin-glutation yang terikat

pada Cd (Zhu et al., 1999 dalam Priyanto & Joko, 2000).

c. Lokalisasi logam pada jaringan

Untuk mencegah peracunan logam terhadap sel, tumbuhan mempunyai

mekanisme detoksifikasi, misalnya dengan menimbun logam di dalam organ

tertentu seperti akar (untuk Cd pada Silene dioica [Grant et al., 1998]),

trikhoma (untuk Cd [Salt et al., 1995 dalam Priyanto & Joko, 2000]), dan

lateks (untuk Ni pada Serbetia acuminata [Collins, 1999 dalam Priyanto &

Joko, 2000]).

2.6.3 Tumbuhan Darat untuk Remediasi Lahan Terkontaminasi

Pemanfaatan tumbuhan untuk remediasi lingkungan sangat ditentukan

oleh pemahaman tentang penyerapan logam serta penyerapan dan atau degradasi

senyawa organik oleh tumbuhan. Pada dasawarsa terakhir terjadi akumulasi yang

cepat tentang pengetahuan mengenai aspek-aspek fisiologi tersebut. Chaney dan

koleganya dari USDA-ARS yang aktif meneliti dan mengembangkan manfaat

tumbuhan untuk remediasi logam telah mengidentifikasi karakteristik penting,

sebagai berikut (Chaney et al., 1997 dalam Priyanto & Joko, 2000) :

a. Tumbuhan harus bersifat hipertoleran agar dapat mengakumulasi sejumlah

besar logam berat di dalam batang serta daun.

b. Tumbuhan harus mampu menyerap logam berat dari dalam larutan tanah

dengan laju penyerapan yang tinggi.

c. Tumbuhan harus mempunyai kemampuan untuk mentranslokasi logam berat

yang diserap akar ke bagian batang serta daun.

Seperti telah dikemukakan di muka, beberapa jenis tumbuhan mempunyai

sifat hiperakumulator yang luar biasa. Namun biasanya tumbuhan yang

teradaptasi di tanah berkadar logam tinggi dan toleran terhadap logam mempunyai

sifat tumbuh lambat. Karakter manakah yang lebih penting, sifat "hiperakumulator

tetapi tumbuh lambat" atau "tumbuh cepat tetapi toleransi medium", memang bisa

menjadi bahan perdebatan bila sudah sampai pada persoalan memilih jenis

tumbuhan yang sesuai. Kelompok di USDA-ARS (Chaney et al., 1997 dalam

Priyanto & Joko, 2000) yakin bahwa hipertoleransi lebih penting daripada

biomassa tinggi, dengan alasan sebagai berikut. Dalam kondisi optimum, Brassica

juncea dapat menghasilkan hingga 20 t/ha/musim tanam biomassa kering.

Tanaman ini mampu mengakumulasi Zn dan Cd, namun pertumbuhannya akan

terhambat hingga separuhnya bila kadar Zn dalam biomassa mencapai 500 mg/kg

(Priyanto & Joko, 2000).

Dengan demikian pada tingkat hasil biomassa sebesar 10 t/ha, tanaman ini

hanya mampu mengambil 5 kg Zn/ha. Di pihak lain Thlaspi cearulescens dapat

mengakumulasi hingga 25.000 mg Zn/kg tanpa reduksi hasil. Dengan demikian

bahkan pada hasil panen hanya sebesar 5 t/ha, jumlah seng yang ditarik dari dalam

tanah mencapai 125 kg/ha atau 25 kali yang dicapai oleh Brassica juncea.

Penggunaan tumbuhan hiperakumulator juga lebih menguntungkan bila kita harus

mendaur ulang logam yang telah dihimpun di dalam biomassa tumbuhan. Karena

dengan kadar akumulasi tinggi, biomassa yang harus ditangani jelas jauh lebih

sedikit (Priyanto & Joko, 2000).

Dari pembahasan di atas tampak, bahwa untuk mencapai fitoremediasi

yang efisien sesungguhnya dapat dilakukan dua pendekatan, yaitu menggunakan

tumbuhan hiperakumulator yang sesuai dan menerapkan teknik budidaya serta

manipulasi pertumbuhan yang tepat. Dengan usaha manipulasi genetika serta

agronomi, biomassa tumbuhan hiperakumulator dapat ditingkatkan; demikian pula

tumbuhan yang menghasilkan biomassa banyak dapat ditingkatkan daya

akumulasi logamnya dengan manipulasi agronomi (Priyanto & Joko, 2000).

Sementara para ahli terus berusaha mencari tumbuhan hiperakumulator

yang sesuai, beberapa proyek terapan telah dicoba. Phytotech, Inc. telah

melakukan percobaan terapan di lapangan untuk mengambil logam berat dan

radioaktif dari dalam tanah di AS dan Ukraina. Sukses yang serupa diperoleh di

lokasi industri di Findlay, Ohio, yang berhasil menghilangkan kadmium dan seng.

Proyek Phytotech yang menarik adalah penghilangan strontium dan cesium

radiokatif di Reaktor Nuklir Chernobyl di Ukraina. Proyek serupa untuk

menghilangkan uranium dari limbah cair prosesing uranium di Ashtabula, Ohio,

mengandalkan pada kemampuan tanaman bunga matahari untuk mengambil dan

mengakumulasi uranium dari air limbah. Dengan kultur air tersebut dicapai faktor

bioakumulasi sebesar 30.000 sehingga hasil akhirnya memenuhi standar kualitas

air EPA (Priyanto & Joko, 2000).

Selain mempunyai kemampuan menyerap logam berat, tumbuhan mampu

menyerap dan mendegradasi zat organik serta hara. Kemampuan ini telah

dimanfaatkan dalam pengendalian serta pemulihan lingkungan yang tercemar. Di

dalam aplikasi di lapangan sering berbagai jenis tumbuhan dipadukan mengingat

keunggulan yang dipunyai oleh tiap jenis (Schnoor et al., 1995 dalam Priyanto &

Joko, 2000). Contoh aplikasi yang telah dilakukan di lapangan meliputi reduksi

berbagai senyawa organik seperti atrazin, chlordane, chlorinated solvent,

nitrobenzena, trinitrotoluena (TNT), trinitroetilena, pentakhlorofenol, dan

phenanthrene; serta senyawa anorganik seperti nitrat dan amonium. Sebagian

besar dari aplikasi ini adalah operasi skala penuh di lapangan (Priyanto & Joko,

2000).

Di antara jenis pohon, poplar (Populus deltoides) dan willow (keduanya

dari familia Salicaceae) mendapat perhatian khusus karena perakarannya yang

dalam dan kemampuannya mendegradasi berbagai zat organik (Schnoor et al.,

1995 dalam Priyanto & Joko, 2000). Di Iowa, 4 barisan poplar hibrida (8 m

lebarnya dengan 10.000 tanaman/ha) ditanam untuk melindungi sungai dari

pencemaran yang datang dari ladang pertanian di sekitarnya. Hasilnya terjadi

penurunan kadar nitrat dari 50-100 ppm menjadi <5 ppm. Pada skala pilot,

terbukti pula poplar mampu mereduksi atrazin sebesar 10-20%. Pada proyek lain

di Beaverton, OR, poplar ditanam sebagai penutup suatu area landfill untuk

mencegah penyebarab leachate. Di McMinnville, OR, aplikasi poplar secara skala

penuh diterapkan untuk menyerap leachate dari suatu landfill (Priyanto & Joko,

2000).

Gambar 1. Menghilangkan logam berat yang mencemari tanah dan air tanah, seperti yang dilakukan di Ne Zealand, lokasi : Opotiki, Bay of Plenty. Membersihkan tanah yang tercemar cadmium (Cd oleh penggunaan pesticida) dengan menanam pohon poplar.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang di dapat dari penulisan makalah ini adalah :

1. Tanah merupakan bagian dari siklus logam berat. Pembuangan limbah ke

tanah apabila melebihi kemampuan tanah dalam mencerna limbah akan

mengakibatkan pencemaran tanah. Jenis limbah yang potensial merusak

lingkungan hidup adalah limbah yang termasuk dalam Bahan Beracun

Berbahaya (B3) yang di dalamnya terdapat logam-logam berat.

2. Ada tiga konsep berkaitan dengan dampak pencemaran yaitu:

biokonsentrasi, bioakumulasi dan biomagnifikasi.

3. Kadmium merupakan salah satu jenis logam berat yang berbahaya karena

elemen ini beresiko tinggi terhadap pembuluh darah. Kadmium

berpengaruh terhadap manusia dalam jangka waktu panjang dan dapat

terakumulasi pada tubuh khususnya hati dan ginjal.

4. Konsentrasi logam berat yang tinggi di dalam tanah dapat masuk ke dalam

rantai makanan dan berpengaruh buruk pada organisme. Tindakan

pemulihan (remediasi) perlu dilakukan agar lahan yang tercemar dapat

digunakan kembali untuk berbagai kegiatan secara aman.

5. Fitoremediasi dapat didefinisikan sebagai : penggunaan tumbuhan untuk

menghilangkan, memindahkan, menstabilkan, atau menghancurkan bahan

pencemar baik itu senyawa organik maupun anorganik.

6. Di antara jenis pohon, poplar (Populus deltoides) dan willow (keduanya

dari familia Salicaceae) mendapat perhatian khusus karena perakarannya

yang dalam dan kemampuannya mendegradasi berbagai zat organik dan

logam berat.

3.2 Saran

Dapat di sarankan bahwa untuk penanganan limbah logam berat cadmium

sebaiknya harus lebih diperhatikan, karena termasuk dari limbah bahan beracun

dan berbahaya serta dapat berbahaya bagi kesehatan manusia itu sendiri.

DAFTAR PUSTAKA

Charlena. 2004. Pencemaran Logam Berat Timbal (Pb) dan Cadmium (Cd) pada Sayur-Sayuran. http://www.rudyct.com/PPS702-ipb/09145/charlena.pdf.Diakses tanggal 29 November 2010.

Darmono. 2006. Lingkungan Hidup dan Pencemaran: Hubungannya Dengan Toksikologi Senyawa Logam. UI Press. Jakarta

Institut Pertanian Bogor. 2006. Bab 2 Tinjauan Pustaka. http://iirc.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/40756/3/Bab%202%202006ssa.pdfDiakses tanggal 1 Desember 2010.

Napitupulu, Monang. 2008. Analisis Logam Berat Seng, Kadmium dan Tembaga pada Berbagai Tingkat Kemiringan Tanah Hutan Tanaman Industri PT.Toba Pulp Lestari dengan Metode Spektrometri Serapan Atom (SSA). http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/5865/1/08E00483.pdfDiakses tanggal 29 November 2010.

Notodarmojo, Suprihanto. 2004. Pencemaran Tanah dan Air Tanah. Penerbit ITB, Bandung.

Priyanto, Budhi & Joko Prayitno. 2000. Fitoremediasi sebagai Sebuah Teknologi Pemulihan Pencemaran, Khususnya Logam Berat.http://ltl.bppt.tripod.com/sublab/lflora1.htmDiakses tanggal 1 Desember 2010.

Tim Pengajar SMK 3 Kimia Madiun. 2008. Kadmium (Cd). http://smk3ae.wordpress.com/2008/05/25/kadmium-cd-tinjauan-literatur/.Diakses tanggal 29 November 2010.

Wikipedia. 2010. Kadmium. http://id.wikipedia.org/wiki/Kadmium.Diakses tanggal 29 November 2010.