TUGAS TERSTRUKTUR KELOMPOK VI KELAS A

CEMARAN LOGAM BERAT DAN

KETAHANAN PANGAN

Disusun oleh:

Vincentia D. S (0810920065)

Winda Yulia K (0810920067)

Yudistia Lingga W (0810920069)

Adha Purnasiwi (0810923001)

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG

2011

PNDAHULUAN

Logam merupakan toksikan yang unik. Logam ditemukan dan menetap di alam tetapi

bentuk kimianya dapat berubah akibat pengaruh fisikokimia, biologis, atau akibat aktivitas

manusia. Logam-logam di alam ditemukan dalam bentuk persenyawaan dengan unsur lain

dan sangat jarang ditemukan dalam elemen tunggal. Unsur ini dalam kondisi temperatur

kamar tidak selalu berbentuk padat melainkan ada yang berbentuk cair, misalnya merkuri

(Hg). Dalam perairan, logam pada umumnya berada dalam bentuk ion-ion, baik sebagai

pasangan ion ataupun dalam bentuk ion-ion tunggal (Lestari, 2010).

Logam berat adalah unsur-unsur kimia dengan bobot jenis lebih besar dari 5 gr/cm3,

terletak di sudut kanan bawah sistem periodik, mempunyai afinitas yang tinggi terhadap

unsur S, dan bernomor atom 22 sampai 92 dari perioda 4 sampai 7. Dalam perairan, logam

berat dapat ditemukan dalam bentuk terlarut dan tidak terlarut. Logam berat terlarut adalah

logam yang membentuk kompleks dengan senyawa organik dan anorganik, sedangkan logam

berat yang tidak terlarut merupakan partikel-partikel yang berbentuk koloid dan senyawa

kelompok metal yang teradsorbsi pada partikel-partikel yang tersuspensi (Purnama, 2009).

Berdasarkan sudut pandang toksikologi, logam berat dapat dibagi dalam dua jenis.

Jenis pertama adalah logam berat esensial, di mana keberadaannya dalam jumlah tertentu

sangat dibutuhkan oleh organisme hidup, namun dalam jumlah yang berlebihan dapat

menimbulkan efek racun. Contoh logam berat ini adalah Zn, Cu, Fe, Co, Mn, dan lain

sebagainya. Jenis kedua adalah logam berat tidak esensial atau beracun, di mana

keberadaannya dalam tubuh masih belum diketahui manfaatnya atau bahkan dapat bersifat

racun, seperti Hg, Cd, Pb, Cr dan lain-lain (Darmono, 1995).

Logam berat ini dapat mencemari lingkungan. Pencemaran logam berat dapat

menimbulkan berbagai permasalahan diantaranya adalah berhubungan dengan estetika

(perubahan bau, warna dan rasa air), berbahaya bagi kehidupan tanaman dan binatang,

berbahaya bagi kesehatan manusia, dan menyebabkan kerusakan pada ekosistem. Sebagian

dari logam berat bersifat essensial bagi organisme air untuk pertumbuhan dan perkembangan

hidupnya, antara lain dalam pembentukan haemosianin dalam sistem darah dan enzimatik

pada biota. Akan tetapi bila jumlah dari logam berat masuk ke dalam tubuh dengan jumlah

berlebih, maka akan berubah fungsi menjadi racun bagi tubuh (Darmono, 1995).

Berdasarkan sifat kimia dan fisikanya, tingkat atau daya racun logam berat terhadap

hewan air dapat diurutkan (dari tinggi ke rendah) sebagai berikut merkuri (Hg), kadmium

(Cd), seng (Zn), timah hitam (Pb), krom (Cr), nikel (Ni), dan kobalt (Co). Daftar urutan

toksisitas logam paling tinggi ke paling rendah terhadap manusia yang mengkomsumsi ikan

adalah sebagai berikut Hg2+ > Cd2+ >Ag2+ > Ni2+ > Pb2+ > As2+ > Cr2+ > Sn2+ > Zn2+. Toksisitas

logam berat dapat dikelompokan ke dalam 3 kelompok, yaitu (Darmono, 1995):

a. Bersifat toksik tinggi yang terdiri dari atas unsur-unsur Hg, Cd, Pb, Cu, dan Zn

b. Bersifat toksik sedang terdiri dari unsur-unsur Cr, Ni, dan Co

c. Bersifat tosik rendah terdiri atas unsur Mn dan Fe

PERUMUSAN MASALAH

1. Bagaimana dampak yang ditimbulkan dalam tubuh akibat konsumsi bahan pangan

yang tercemar logam berat, dan sebutkan sumber-sumber pencemarannya!

Pencemaran logam berat ini menimbulkan berbagai permasalahan diantaranya:

1. Berhubungan dengan estetika (perubahan bau, warna dan rasa air)

2. Berbahaya bagi kehidupan tanaman dan binatang

3. Berbahaya bagi kesehatan manusia

4. Menyebabkan kerusakan pada ekosistem.

Bila jumlah dari logam berat masuk ke dalam tubuh dengan jumlah berlebih, maka

akan berubah fungsi menjadi racun bagi tubuh.

Logam berat ini dapat menimbulkan efek kesehatan bagi manusia tergantung pada

bagian mana logam berat tersebut terikat dalam tubuh. Daya racun yang dimiliki akan

bekerja sebagai penghalang kerja enzim, sehingga proses metabolisme tubuh terputus.

Lebih jauh lagi, logam berat ini akan bertindak sebagai penyebab alergi, mutagen,

teratogen atau karsinogen bagi manusia. Jalur masuknya adalah melalui kulit, pernapasan

dan pencernaan. Logam berat jika sudah terserap ke dalam tubuh maka tidak dapat

dihancurkan tetapi akan tetap tinggal di dalamnya hingga nantinya dibuang melalui proses

eksresi.

Manusia sebagai mahluk omnivora (pemakan segala), rentan sekali terkena penyakit

yang berasal dari bahan makanan yang tercemar oleh logam berat. Sumber-sumber

kontaminannya yaitu sayur-sayuran maupun ternak yang terkontaminasi logam berat dari

air penyiramnya yang mengandung logam berta atupun rumput yang dimakan ternak yang

terkontaminasi oleh logam berat dari air yang diserapnya.

Sumber utama kontaminan logam berat sesungguhnya berasal dari udara dan air yang

mencemari tanah. Selanjutnya semua tanaman yang tumbuh di atas tanah yang telah

tercemar akan mengakumulasikan logam-logam tersebut pada semua bagian (akar, batang,

daun dan buah). Ternak akan memanen logam-logam berat yang ada pada tanaman dan

menumpuknya pada bagian-bagian dagingnya. Selanjutnya manusia yang termasuk ke

dalam kelompok omnivora (pemakan segalanya), akan tercemar logam tersebut dari empat

sumber utama, yaitu udara yang dihirup saat bernapas, air minum, tanaman (sayuran dan

buah-buahan), serta ternak (berupa daging, telur, dan susu).

Beberapa contoh logam berat yang beracun bagi manusia yaitu :

a. Arsen

Arsen (As) atau sering disebut arsenik sebagian besar terdapat di alam dalam

bentuk senyawa dasar yang berupa substansi inorganik. Arsen inorganik dapat larut

dalam air atau berbentuk gas dan terpapar pada manusia. Menurut National Institute

for Occupational Safety and Health (1975), arsen inorganik bertanggung jawab

terhadap berbagai gangguan kesehatan kronis, terutama kanker. Arsen juga dapat

merusak ginjal dan bersifat racun yang sangat kuat.

Arsen banyak ditemukan di dalam air tanah. Hal ini disebabkan arsen

merupakan salah satu mineral yang memang terkandung dalam susunan batuan bumi.

Arsen dalam air tanah terbagi dalam dua bentuk, yaitu bentuk tereduksi, terbentuk

dalam kondisi anaerobik, sering disebut arsenit. Bentuk lainnya adalah bentuk

teroksidasi, terjadi pada kondisi aerobik, umum disebut sebagai arsenat (Jones, 2000).

b. Merkuri

Merkuri (Hg) atau air raksa adalah logam yang ada secara alami, merupakan

satu-satunya logam yang pada suhu kamar berwujud cair. Merkuri (Hg) dapat

berakumulasi dan terbawa ke organ-organ tubuh lainnya, menyebabkan bronchitis,

sampai rusaknya paru-paru. Gejala keracunan Merkuri tingkat awal, pasien merasa

mulutnya kebal sehingga tidak peka terhadap rasa dan suhu, hidung tidak peka bau,

mudah lelah, gangguan psikologi (rasa cemas dan sifat agresif), dan sering sakit

kepala. Jika terjadi akumulasi yang tinggi mengakibatkan kerusakan sel-sel saraf di

otak kecil, gangguan pada luas pandang, kerusakan sarung selaput saraf dan bagian

dari otak kecil. Turunan oleh Merkuri (biasanya etil merkuri) pada proses kehamilan

akan nampak setelah bayi lahir yang dapat berupa cerebral palsy maupun gangguan

mental. Sedangkan keracunan Merkuri yang akut dapat menyebabkan kerusakan

saluran pencernaan, gangguan kardiovaskuler, kegagalan ginjal akut maupun shock.

Sumber-sumber merkuri yaitu dapat berasal dari air sisa-sisa penambangan yang

mengandung Hg dibiarkan mengalir ke sungai dan dijadikan irigasi untuk lahan

pertanian.

c. Timbal

Adanya Timbal (Pb) dalam peredaran darah dan otak dapat menyebabkan

gangguan sintesis hemoglobin darah, gangguan neurologi (susunan syaraf), gangguan

pada ginjal, sistem reproduksi, penyakit akut atau kronik sistem syaraf, dan gangguan

fungsi paru-paru. Selain itu, dapat menurunkan IQ pada anak kecil jika terdapat 10-20

myugram/dl dalam darah.

d. Tembaga

Tingginya tingkat cemaran Cu akan berdampak negatif terhadap manusia,

yaitu dapat menimbulkan keracunan. Gejala yang timbul pada keracunan Cu akut

adalah mual, muntah- muntah, menceret, sakit perut hebat, dan hemolisis darah.

Pencemaran logam Cu pada bahan pangan pada awalnya terjadi karena

penggunaan pupuk dan pestisida secara berlebihan. Meskipun demikian, pengaruh

proses pengolahan akan dapat mempengaruhi status keberadaan tersebut dalam bahan

pangan.

e. Cadmium

Kadmium (Cd) jika berakumulasi dalam jangka waktu yang lama dapat

menghambat kerja paru-paru, bahkan mengakibatkan kanker paru-paru, mual,

muntah, diare, kram, anemia, dermatitis, pertumbuhan lambat, kerusakan ginjal dan

hati, dan gangguan kardiovaskuler. Kadmium dapat pula merusak tulang

(osteomalacia, osteoporosis) dan meningkatkan tekanan darah. Gejala umum

keracunan Kadmium adalah sakit di dada, nafas sesak (pendek), batuk – batuk, dan

lemah.

f. Kromium

Chromium (Cr) dalam tubuh dapat berakibat buruk terhadap sistem saluran

pernafasan, kulit, pembuluh darah, dan ginjal. Dampak kandungan logam berat

memang sangat berbahaya bagi kesehatan. Namun, kita dapat mencegahnya dengan

meningkatkan kesadaran untuk ikut serta melestarikan sumber daya hayati serta

menjaga kesehatan baik untuk diri sendiri maupun keluarga. Salah satu cara sederhana

untuk menjaga kesehatan adalah dengan mendeteksi kondisi air yang kita gunakan

sehari-hari, terutama kebutuhan untuk minum. Jika kondisi air Anda sudah terdeteksi,

maka akumulasi logam berat dalam tubuh dapat kita cegah.

2. Bagaimana ambang batas diperbolehkannya logam berat pada makanan?

Sesuai dengan keputusan Direktur Jendral Pengawasan Obat dan Makanan

No.03725/B/SK/VII/1989 tentang batas maksimum cemaran logam dalam makanan diatur

bahwa batas maksimum cemaran logam yang diperbolehkan dalam beberapa produk

pangan yaitu : arsen (As) 0,1 sampai dengan 1,0 mg/kg; timbal (Pb) 0,1 sampai dengan 10

mg/kg; tembaga (Cu) 0,1 sampai dengan 150 mg/kg; seng (Zn) 2,0 sampai dengan 100

mg/kg; timah (Sn) 40 mg/kg dan air raksa 0,03 sampai dengan 0,5 mg/kg. Setiap kenaikan

kadar timbal dalam darah sebesar 10-20 µg/dl, dapat menurunkan IQ rata-rata sebesar 3

pin.

Kandungan maksimal logam yang diperbolehkan dalam air (dalam mg/L):

Kalsium (Ca) : 200

Magnesium (Mg) : 150

Barium (Ba) : 0,05

Besi (Fe) : 1

Mangan (Mn) : 0,5

Tembaga (Cu) : 1

Seng (Zn) : 15

Krom (Cr6+) : 0,05

Kadmium (Cd) : 0,01

Raksa (Hg) : 0,001

Timbal (Pb) : 0,1

Arsen (As) : 0,05

Selenium (Se) : 0,01

3. Bagaimana proses pencemaran logam berat pada tanaman?

Logam berat dalam tanah pada prinsipnya berada dalam bentuk bebas maupun tidak

bebas. Dalam keaadan bebas, logam berat dapat bersifat racun dan terserap oleh tanaman.

Sedangkan dalam bentuk tidak bebas dapat berikatan dengan hara, bahan organik, ataupun

anorganik lainnya. Dengan kondisi tersebut, logam berat selain akan mempengaruhi

ketersediaan hara tanaman juga dapat mengkontaminasi hasil tanaman. Jika logam berat

memasuki lingkungan tanah, kemudian akan terserap oleh tanaman melalui akar, dan

selanjutnya akan terdistribusi ke bagian tanaman lainnya.

4. Bagaimana cara pengendalian pencemaran logam berat oleh tumbuh-tumbuhan?

Tumbuhan memiliki kemampuan untuk menyerap ion-ion dari lingkungannya ke

dalam tubuh melalui membran sel. Dua sifat penyerapan ion oleh tumbuhan adalah:

a. faktor konsentrasi; kemampuan tumbuhan dalam mengakumulasi ion sampai tingkat

konsentrasi tertentu, bahkan dapat mencapai beberapa tingkat lebih besar dari

konsentrasi ion di dalam mediumnya,

b. perbedaan kuantitatif akan kebutuhan hara yang berbeda pada tiap jenis tumbuhan.

Menurut Fitter, 1982, mekanisme yang mungkin dilakukan oleh tumbuhan untuk

menghadapi konsentrasi toksik adalah:

- Penanggulangan (ameliorasi); untuk meminimumkan pengaruh toksin terdapat empat

pendekatan:

o lokalisasi (intraseluler atau ekstraseluler); biasanya pada organ akar

o ekskresi; secara aktif melalui kelenjar pada tajuk atau secara pasif melalui

akumulasi pada daun-daun tua yang diikuti dengan pengguguran daun

o dilusi (melemahkan); melalui pengenceran

o inaktivasi secara kimia

Mekanisme pembentukan kompleks logam sering dijumpai pada tumbuhan, seperti

pada tembaga (Cu) yang biasanya mengalami translokasi pembentukan kelat dengan

asam-asam poliamino-polikarboksilik (Tiffin,1972dalamFitter,1982).

- Toleransi; tumbuhan mengembangkan sistem metabolik yang dapat berfungsi pada

konsentrasi toksik Jenis-jenis tumbuhan yang mampu bertahan terhadap ion-ion

toksik memiliki mekanisme berlapis (multilayered). Lazimnya adaptasi terhadap

logam berat melibatkan diferensiasi ekotipe yaitu evolusi dari genotip-genotip yang

beradaptasi (Fitter, 1982).

5. Bagaimana cara mengurangi kandungan logam berat dalam lingkungan agar tidak

membahayakan?

Logam berat ini dapat menimbulkan efek kesehatan bagi manusia tergantung pada

bagian mana logam berat tersebut terikat dalam tubuh. Daya racun yang dimiliki akan

bekerja sebagai penghalang kerja enzim, sehingga proses metabolisme tubuh terputus.

Lebih jauh lagi, logam berat ini akan bertindak sebagai penyebab alergi, mutagen,

teratogen atau karsinogen bagi manusia. Jalur masuknya adalah melalui kulit, pernapasan

dan pencernaan. Menyadari ancaman yang begitu besar dari pencemaran logam berat,

maka berbagai metode alternatif telah banyak digunakan seperti dengan cara mengurangi

konsentrasi logam berat, beberapa metode tersebut antara lain :

a. Reverse osmosis

adalah proses pemisahan logam berat oleh membran semipermeabel dengan menggunakan

perbedaan tekanan luar dengan tekanan osmotik dari limbah, kerugian sistem ini adalah

biaya yang mahal sehingga sulit terjangkau oleh industri di Indonesia.

b. Teknik elektrodialisis

dalam tehnik ini digunakan membran ion selektif permeabel berdasarkan perbedaan

potensial antara 2 elektroda yang menyebabkan perpindahan kation dan anion. Kerugian

dari tehnik ini yaitu terbentuknya senyawa logam-hidroksi yang menutupi membran

c. Ultrafiltrasi

yaitu penyaringan dengan tekanan tinggi melalui membran berpori, juga merugikan karena

menimbulkan banyak sludge (lumpur).

d. Resin penukar ion

berprinsip pada gaya elektrostatik di mana ion yang terdapat pada resin ditukar oleh ion

logam dari limbah, kerugian metode ini adalah biaya yang besar dan menimbulkan ion

yang ter-remove sebagian.

e. Bioremoval dan Bioabsorpsi

Salah satu teknik baru yang sedang dikembangkan untuk menutupi kekurangan

berbagai tehnik diatas yaitu bioremoval. Bioremoval dapat diartikan sebagai terkonsentrasi

dan terakumulasinya bahan penyebab polusi atau polutan dalam suatu perairan oleh

material biologi, yang mana material biologi tersebut dapat me-recovery polutan sehingga

dapat dibuang dan ramah terhadap lingkungan. Prinsip dari metode bioremoval ini yaitu

penggunaan mikroorganisme untuk mengabsorpsi logam berat. Istilah bioabsorpsi tidak

dapat dilepaskan dari istilah bioremoval karena bioabsorpsi merupakan bagian dari

bioremoval. Bioabsorpsi merupakan kemampuan material biologi untuk

mengakumulasikan logam berat melalui media metabolisme atau jalur psiko-kimia. Proses

bioabsorpsi ini dapat terjadi karena adanya material biologi yang disebut biosorben dan

adanya larutan yang mengandung logam berat (dengan afinitas yang tinggi) sehingga

mudah terikat pada biosorben.

Beberapa jenis mikroorganisme yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bioabsorpsi

terutama adalah dari golongan alga yakni alga dari divisi Phaeophyta, Rhodophyta dan

Chlorophyta. Logam-logam yang dapat diabsorbsi/di-remove adalah logam berat beracun,

logam esensial dan radionuklida.

Tabel. Perbandingan selektifitas mikroorganisme terhadap logam berat

MikrooganismeLogam berat yang di remove

berdasarkan beberapa penelitian

Mucur mucedoRhizopus stoloniferAspergillus orizaePenecillium chrysogenumEcklonia radiata Saccharomyces cerevisie Chlorella vulgarisPhellinus badiusPinus radiataSargassum sp.Durvillea potatorumMyriophylium spicatum

CuCu,Cd,Zn,U,PbCuCuCu,Pb,Cd,CrCu,Pb,Cd,NiPb,AsPb,CdPb,CdCu,Cr,FeZn

Chiarella vulgarisGanoderma lucidumAspergillus nigerPseudomonas syringaeSolanum elaeagnifolium Phanerochaete chrysosporiumAbsidia sp.

Pb,Zn,CuCuCr,CuCr,CuHg,Zn,CdCu,Cr,Pb,Ni,ZnNi,Cu,PbPb,U,Cu

Keuntungan penggunaan mikroorganisme sebagai bioremoval menurut Kratochvil

dan Voleski (1998) adalah biaya yang rendah, efisiensi yang tinggi, biosorbennya dapat

diregenerasi, tidak perlu nutrisi tambahan, kemampuannya dalam me-recovery logam dan

sludge yang dihasilkan sangat minim. Dilihat dari keuntungannya itu, maka bioremoval

lebih efektif dibanding dengan pertukaran ion dan reverse osmosis dalam kaitannya

dengan sensitifitas kehadiran padatan terlarut (suspended solid), zat organik dan logam

berat lainnya serta lebih baik dari proses pengendapan (precipitation) bila dikaitkan

dengan kemampuan menstimulasikan perubahan pH dan konsentrasi logam beratnya.

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous, 2009, BIOREMOVAL, diakses dari : http://www.chem-is-try.org/ tanggal 10 Mei 2011

Anonymous, 2008, BIOREMOVAL LOGAM BERAT DENGAN MENGGUNAKAN

MIKROORGANISME, diakses dari http://smk3ae.wordpress.com tanggal 10 Mei

2011

Anonymous, 2008, MENGENAL LOGAM BERAT (HEAVY METAL), diakses dari

http://smk3ae.wordpress.com tanggal 10 Mei 2011

Anonymous, 2010, PENCEMARAN LOGAM BERAT, diakses dari

http://www.bmf.litbang.depkes.go.id tanggal 10 Mei 2011

Anonymous, 2009, PENCEMARAN LOGAM BERAT Cu, diakses dari http://one.indoskripsi.com/content/ tanggal 10 Mei 2011

Anonymous, 2011, PENCEMARAN LOGAM BERAT PADA MAKANAN, diakses dari http://www.pipimm.org/ tanggal 12 Mei 2011

Anonymous, 2009, TRACE ELEMENTS, diakses dari http://forum.kafegaul.com/ tanggal 12 Mei 2011

Charlena, 2004, PENCEMARAN LOGAM BERAT TIMBAL (Pb) DAN CADMIUM (Cd)

PADA SAYUR-SAYURAN, diakses dari http://www.rudyct.com/ tanggal 12 Mei

2011

Darmono, 1995, LOGAM DALAM SISTEM BIOLOGI MAKHLUK HIDUP, UI Press :

Jakarta

Lestari, S., 2010, SIFAT DAN KARAKTERISTIK LOGAM BERAT,

http://srilestari.pdf/2010/12/sifat-dan-karakteristik-logam-berat.pdf, diakses tanggal 9 Mei

2011

Mursyidin, D., 2006, MENANGGULANGI PENCEMARAN LOGAM BERAT, diakses

dari http://www.ychi.org tanggal 10 Mei 2011

Onrizal, 2005, RESTORASI LAHAN TERKONTAMINASI LOGAM BERAT, diakses dari

http://soil.faperta.ugm.ac.id/tj/1991/1993%20loga.pdf, tanggal 10 Mei 2011

Purnama, Dede, 2009, LOGAM BERAT, http://www.dedepurnama.com/2010/12/beberapa-

sifat-unsur-logam-berat.html, diakses tanggal 9 Mei 2011