12

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pencemaran Tanah Pertanian

Tanah yang merupakan salah satu penunjang kehidupan yang ada di bumi

adalah bagian yang terdapat pada kerak bumi yang tersusun atas mineral dan

bahan organik. Pada dasarnya, tanah merupakan campuran dari berbagai mineral

dan bahan organik, yang mampu menopang kehidupan tanaman. Di dalam tanah

terdapat unsur hara yang diperlukan oleh tanaman. Unsur hara dapat digolongkan

menjadi dua yaitu unsur hara makro dan mikro. Unsur hara makro adalah unsur-

unsur yang dibutuhkan dalam jumlah besar oleh tanaman, meliputi karbon (C),

hidrogen (H2), Oksigen (O2), nitrogen (N2), fosfor (P), kalium (K), kalsium (Ca),

magnesium (Mg), dan belerang (S). Unsur hara mikro adalah unsur yang

dibutuhkan dalam jumlah kecil oleh tanaman dan bersifat esensial, meliputi boron

(B), klor (Cl), tembaga (Cu), besi (Fe), mangan (Mn), molibdenum (Mo), natrium

(Na), vanadium (V), dan seng (Zn) (Achmad, 2004).

Tanah dapat sebagai tempat penampungan berbagai bahan pencemar, salah

satu diantaranya adalah cemaran berupa logam berat. Sebagai contoh, partikel Pb

yang berasal dari asap buangan kendaraan bermotor ditemukan dalam jumlah

yang sangat besar dalam tanah, terutama tanah yang berada di sepanjang jalan

raya (Manahan, 1994; Achmad, 2004). Sumber utama pencemaran logam berat

pada tanah pertanian di Cina berasal dari emisi pabrik, air limbah, dan residu

pupuk (Cheng, 2003). Konsentrasi logam berat As, Cd, Hg, dan Pb dalam seluruh

sampel tanah yang dianalisis oleh Jia et al. (2010) lebih tinggi dibandingkan

13

dengan konsentrasi logam tersebut dalam tanah yang belum kena pencemaran

(background concentration) kecuali logam As. Hal ini mengindikasikan bahwa

kontaminasi logam berat pada tanah pertanian di Yucheng City, Cina disebabkan

oleh aktivitas pertanian dalam jangka waktu yang cukup lama (Jia et al., 2010).

Dalam pertanian yang intensif, berkembangnya pertanian akan dibarengi

dengan penggunaan pupuk (organik dan anorganik) dan pestisida dalam jumlah

besar. Dengan meningkatnya penggunaan pupuk anorganik dan organik juga

dapat menyebabkan meningkatnya logam berat seperti Cd, Pb, Cu, dan Zn dalam

tanah dan tanaman (He et al., 2005). Pemakaian pupuk anorganik dan pestisida

kimia secara berlebihan akan meninggalkan residu bahan kimia seperti logam

berat dalam tanah dan ini memungkinkan dapat menurunkan produktivitas lahan

pertanian pada periode berikutnya. Sebagai contoh, produksi bawang merah dari

daerah pertanian Kabupaten Kendal, yang produksinya sekitar 9 ton/Ha pada

tahun 2000, sedangkan pada tahun 2008 menurun menjadi 4 – 6 ton/Ha (Karyadi,

2008). Ini berarti bahwa pemakaian bahan agrokimia (pupuk anorganik dan

pestisida sintetis) yang berlebihan dapat meningkatkan residu logam berat Pb

sebesar 6,526 mg/kg atau setara dengan 43,072 g/Ha tanah lahan bawang merah.

Diyakini bahwa pupuk anorganik yang diaplikasikan tersebut meninggalkan

residu Pb jauh lebih besar dibandingkan pestisida yaitu sekitar 40 g/Ha, karena

kenyataan di lapangan, pestisida hanya dapat menambah residu Pb sebanyak

2,950 g/Ha (Karyadi, 2008).

Penggunaan pupuk anorganik seperti pupuk P secara berlebih dan terus

menerus memberikan kontribusi logam berat seperti Pb, Cd, Cu, Cr, Ni, dan Zn

14

yang cukup besar pada tanah pertanian (Alloway, 1995; Taylor and Percival,

2001). Menurut Gimeno-Garcia et al. (1996) hal itu disebabkan karena pupuk

superfosfat mengandung zat pengotor yang berupa logam-logam Cd, Cu, Co, dan

Zn. Jia et al. (2010) menemukan bahwa pengaruh penggunaan pupuk dan air

irigasi hanya memberikan sedikit kontribusi logam berat seperti As, Cd, Hg, dan

Pb ke dalam tanah pertanian Yucheng City, Cina. Berkaitan dengan hal tersebut,

Alloway (1990) mendiskripsikan jenis logam berat beserta konsentrasinya yang

terdapat dalam berbagai jenis pupuk termasuk pupuk anorganik dan organik

(Tabel 2.1). Penggunaan pupuk anorganik, pemakaian pestisida sintetis yang

berlebih juga akan menambah jumlah logam berat seperti Cd, Mn, Zn, Co, Pb, As,

Hg dan Ni ke dalam tanah pertanian sebagai bahan pencemar (Gimeno-Garcia et

al. 1996; Curtis and Smith, 2002; Karyadi, 2008).

Logam berat total yang ada dalam tanah pertanian merupakan selisih dari

total masukan (seperti pelapukan bahan induk, kondensasi/pengendapan dari

atmosfer, pupuk organik, agrokimia, limbah organik, dan polutan anorganik

lainnya) dengan total kehilangan (pindah ke tanaman, pengikisan dan penguapan)

(Alloway, 1990). Pernyataan ini dapat dirumuskan sebagai berikut :

MTotal = (Mp + Ma + Mf + Mac + Mow + Mip) – (Mcr + Ml)

dimana M : logam berat; p: dari bahan induk; a: pengendapan dari atmosfer; f:

pupuk; ac: agrokimia; ow: limbah organik; ip: polutan anorganik lain; cr:

pemindahan ke tanaman; dan l: kehilangan karena terkikis, penguapan, dan lain-

lain.

15

Tabel 2.1

Kandungan Logam Berat Dalam Pupuk Anorganik dan Organik

Unsur Pupuk

Fosfat (ppm)

Pupuk Nitrat

(ppm)

Pupuk

Kandang (ppm)

Kapur

(ppm)

Kompos

(ppm)

As 2–1200 2,2–120 3– 5 0,1–25 2–52

B 5-115 - 0,3–0,6 10 -

Cd 0,1–170 0,05–8,5 0,1–0,8 0,04–0,1 0,01–100

Co 1–12 5,4–12 0,3–24 0,4–3 -

Cr 66–245 3,2–19 1,1–55 10–15 1,8–410

Cu 1–300 - 2–172 2–125 13–3580

Hg 0,01–1,2 0,3–2,9 0,01–0,36 0,05 0,09–21

Mn 40–2000 - 30–969 40–1200 -

Mo 0,1–60 1–7 0,05–3 0,1–15 -

Ni 7–38 7– 4 2,1–30 10–20 0,9–279

Pb 7–225 2–27 1,1–27 20– 250 1,3–2240

Sb < 100 - - - -

Se 0,5 - 2,4 0,08–0,1 -

U 30–300 - - - -

V 2–1600 - - 20 -

Zn 59-1450 1-42 15-566 10-450 82–5894

Sumber : Alloway, 1990

2.2 Logam Berat

Logam berat adalah suatu logam dengan berat molekul tinggi dan

memiliki massa jenis (densitas) lebih besar dari 4 g/cm3 (Moon and Chae, 2007),

sedangkan menurut Angima (2010) logam berat adalah suatu unsur kimia dengan

massa jenis paling sedikit 5 kali massa jenis air. Definisi itu kurang bermakna dan

tidak ada hubungan yang dapat dilihat antara massa jenis dengan berbagai konsep

fisikokimia yang telah digunakan untuk mendefinisikan “logam berat” dan

16

toksisitasnya atau ekotoksisitas yang ditujukan untuk “logam berat” tersebut

(Duffus, 2002). Tidak semua logam berat bersifat racun terhadap manusia, karena

ada logam berat esensial seperti Fe, Cu, Mn, dan Zn yang diperlukan oleh tubuh

dalam jumlah yang sangat kecil. Ada juga logam berat yang sangat berguna dalam

bahan dasar industri seperti Pb, misalnya digunakan dalam batterai mobil. Logam-

logam tersebut menjadi beracun ketika tidak dapat dimetabolisasi oleh tubuh dan

akhirnya terakumulasi dalam jaringan-jaringan tertentu dalam tubuh. Pada hewan

dan manusia, pencernaan merupakan jalur yang umum untuk masuknya logam

berat, namun pada tanaman, penyerapan logam berat bergantung pada spesies

tanaman dan bioavailabilitas logam tersebut dalam tanah (Angima, 2010).

Beberapa logam seperti Co, Cu, Fe, Mn, Mo, dan Zn merupakan mikronutrien

esensial dan berguna pada metabolisme tanaman atau diperlukan untuk fungsi

normal metabolisme sel. Apabila logam tersebut berada dalam bentuk

bioavailable dengan jumlah berlebih, maka mereka berpotensi toksik terhadap

tanaman (Chapman et al., 1996; Radojević and Bashkin, 1999; Reichman, 2002).

Akumulasi dan distribusi logam berat di dalam tanaman bergantung pada spesies

tanaman, konsentrasi logam dalam tanah dan udara, spesies unsur dan

bioavailabilitasnya, pH, Kapasitas Tukar Kation (KTK), kondisi masa kritis, masa

vegetasi, dan multifaktor lainnya (Filipović-Trajković et al., 2012).

Beberapa logam berat adalah pencemar dengan pengaruh yang

membahayakan ekosistem dan kesehatan manusia. Logam berat yang masuk ke

lingkungan tidak dapat membahayakan mahluk hidup dengan sendirinya, tapi

membahayakan jika logam tersebut masuk ke dalam sistem metabolisme mahluk

17

hidup dalam jumlah yang melebihi ambang batas (Notohadiprawiro, 1993;

Radojević and Bashkin, 1999). Ambang batas untuk tiap jenis logam berat dan

untuk tiap jenis mahluk hidup berbeda-beda. Masuknya logam berat ke dalam

sistem metabolisme manusia dan hewan dapat terjadi secara langsung yaitu

bersama dengan air minum, udara yang terhirup, dan kontak dengan kulit dan

secara tidak langsung yaitu bersama dengan bahan yang dikonsumsi

(Notohadiprawiro, 1993).

Logam berat yang sering mencemari tanah terutama tanah pertanian antara

lain As, Cd, Co,Cu, Cr, Fe, Hg, Mo, Mn, Ni, Pb, dan Zn (Manahan, 1994;

Chapman et al., 1996; Radojević and Bashkin, 1999; Reichman, 2002; Cheng,

2003; Marjanović et al., 2009). Logam berat di dalam tanah mungkin terabsorbsi

lewat akar tanaman bersama-sama dengan air tanah dimana logam-logam tersebut

larut dan mungkin menyebabkan kerusakan tanaman atau terbawa lewat rantai

makanan ketika tanaman tersebut dikonsumsi. Tidak seperti pecemaran organik

yang dapat terurai sesuai tingkat reaktivitasnya, logam berat tidak dapat

terdegradasi dan akan tetap tertinggal di dalam tanah secara permanen kecuali jika

mereka terlepas ke permukaan akibat pH tanah menurun (Radojević and Bashkin,

1999). Dari semua logam berat tersebut yang sering mencemari tanah pertanian,

hanya 5 logam yaitu Pb, Cd, Cu, Cr, dan Zn dibahas lebih detail.

2.2.1 Logam Berat Timbal (Pb)

Logam Pb (Plumbum) dan sering disebut logam timbal dengan nomor

atom 82 terletak pada golongan IVA pada daftar periodik unsur. Logam Pb yang

memiliki massa atom relatif (Ar): 207,19 g/mol adalah logam berat, lunak,

18

berwarna abu-abu kebiruan atau keperakan, mempunyai kerapatan (densitas) yang

tinggi yaitu 11,48 g/mL (Svehla, 1979). Penggunaan logam Pb sangat bervariasi

meliputi: peralatan, tempat penyimpanan makanan, pelapis barang pecah belah,

pipa air dan pipa pembuangan, tinta, dan cat. Keberadaan logam Pb di alam

adalah sebagai galena (PbS) dan mengalami pelapukan sehingga menghasilkan

logam Pb kadar tinggi dalam tanah. Konsentrasi rata-rata Pb dalam tanah berkisar

antara 15 dan 25 mg/kg. Selain sumber alami, Pb bersumber dari aktivitas

manusia (anthropogenic activities) seperti: penggunaan Pb sebagai zat aditif

bahan bakar premium, penambangan dan peleburan Pb, percetakan, cat, limbah

lumpur, dan penggunaan agrokimia (pupuk dan pestisida). Begitu juga, Pb yang

terdapat pada uap air di udara yang tersuspensi diendapkan pada permukaan tanah

dan tertahan dalam lapisan atas tanah (2-5 cm) (Davies, 1990; Radojević and

Bashkin, 1999). Marjanović et al. (2009) juga melaporkan bahwa 93,3% sampel

tanah dearah perkotaan di Belgrade, Serbia terkontaminasi logam Pb sangat

tinggi. Tingginya kandungan Pb tersebut disinyalir berasal dari aktivitas

antropogenik, terutama dari lalulintas yang menggunakan bahan bakar bensin.

Senyawa-senyawa Pb sangat persisten, bahkan jika semua emisi tiba-tiba berhenti,

maka polusi Pb akan tertinggal di sekitar kita hingga berabad-abad lamanya.

Manusia terpapar Pb yang berasal dari berbagai sumber, sebagian besar

terjadi melalui pernafasan dan pencernaan. Timbal (Pb) yang terhirup lewat

pernafasan akan masuk ke peredaran darah dan terdistribusi ke seluruh tubuh, dan

kemudian mengumpul pada darah, tulang, dan jaringan-jaringan halus. Sementara

itu, Pb yang masuk melalui pencernaan, 10 hingga 15% terabsorbsi ke dalam

19

tubuh, bahkan terabsorbsi lebih besar pada anak-anak dan wanita hamil. Oleh

karena Pb yang masuk ke dalam tubuh tersebut tidak siap diekskresikan, maka

dapat mempengaruhi ginjal, hati, sistem syaraf, dan organ-organ lain (Radojević

and Bashkin, 1999).

Kelebihan Pb yang terpapar ke dalam tubuh dapat menyebabkan anemia,

gangguan ginjal, gangguan reproduksi, gangguan syaraf seperti keterbelakangan

mental, dan/atau gangguan prilaku. Perubahan dalam proses-proses tubuh juga

terjadi walaupun terpapar Pb pada dosis rendah, terutama anak-anak dan janin

sangat peka, sehingga mereka sering menderita kerusakan sistem syaraf pusat atau

kelambatan pertumbuhan. Keracunan Pb pada tingkat rendah mungkin memiliki

gejala non spesifik seperti sakit kepala, perih lambung, dan cepat marah. Apabila

kadar Pb-darah tinggi pada anak-anak, maka pertumbuhannya mungkin terhambat

dan kecerdasannya berkurang, tapi pada orang dewasa, mungkin menyebabkan

ginjal rusak, tidak subur, dan kanker. Akan tetapi, ketika konsentrasi Pb amat

sangat tinggi (> 100 µg/dL), biasanya menyebabkan kematian (Radojević and

Bashkin, 1999).

2.2.2 Logam Berat Kadmium (Cd)

Kadmium adalah logam berwarna putih perak, liat dan dapat ditempa.

Logam Cd adalah unsur transisi yang terletak pada Golongan IIB dengan nomor

atom 48 dan memiliki massa atom relatif (Ar) 112,4 g/mol. Logam ini mempunyai

densitas 8,64 g/cm3, meleleh pada suhu 320,9

oC dan mendidih pada suhu 767

oC.

Kadmium merupakan logam non esensial baik untuk tanaman, hewan, maupun

manusia. Unsur Cd berada di bawah Zn sehingga Cd memiliki sifat kimia yang

20

mirip dengan Zn yang merupakan unsur esensial bagi hewan dan tumbuh-

tumbuhan. Cd dapat mensubstitusi Zn jika Zn tidak tersedia, sehingga terjadi

malfungsi dalam proses metabolisme. Logam ini merupakan unsur toksik bagi

manusia yang dapat mempengaruhi ginjal dan tulang dan merupakan karsinogen

bagi pernafasan. Unsur ini sangat biopersisten, tetapi mempunyai sedikit sifat

toksik, begitu terserap oleh organisme, akan tertinggal dan diam di dalam tubuh

hingga bertahun-tahun. Akumulasi Cd sebagian besar dalam ginjal dan hati hewan

vertebrata dan dalam hewan akuatik invertebrata, serta dalam alga. (Svehla, 1979;

Chang, 1991; UNEP, 2010; Wuana and Okieimen, 2011).

Kadmium banyak digunakan dalam campuran logam (alloys),

elektroplating sebagai pelindung logam dari karat, dan sebagai zat warna dan

penstabil pada polyvinil chloride (PVC). Logam kadmium juga banyak digunakan

dalam pabrik cat, plastik, dan batterai. Logam ini juga sebagai pengotor dalam

pupuk fosfat, detergen, dan pruduk minyak bumi. Kadmium sering terkandung di

dalam limbah lumpur yang berasal dari pengelolaan limbah cair, sehingga lumpur

tersebut tidak dapat digunakan sebagai pupuk untuk pertanian karena Cd dapat

terakumulasi dalam tanaman. Kandungan Cd yang tinggi dalam jaringan tanaman

dapat membahayakan binatang dan manusia yang mengkonsumsi tanaman

tersebut sebagai makanan. Masuknya kadmium ke dalam tubuh hewan dan

manusia biasanya terjadi melalui pencernaan dan pernafasan. Kadmium

berpotensi menyebabkan kanker paru-paru, prostat, ginjal dan bahkan

menyebabkan kematian. Sebagai contoh, 100 orang jepang meninggal karena

keracunan Cd pada tahun 1950an akibat mengkonsumsi beras yang dihasilkan dari

21

tanah yang tercemar. Penyakit yang diderita ini akhirnya dikenal sebagai penyakit

“itai itai”. Oleh sebab itu, WHO menyarankan agar kadmium yang masuk (intake)

setiap hari tidak boleh lebih dari 1 µg per kg berat badan (Merian, 1991; Chang,

1991; Radojević and Bashkin, 1999; Wuana and Okieimen, 2011). Kadmium

dapat menyebabkan iritasi paru-paru, tekanan darah tinggi, kerusakan ginjal, dan

kemandulan pada laki-laki. Cd yang terpapar jangka lama dapat menyebabkan

tulang menjadi rapuh. (Radojević and Bashkin, 1999).

Kadmium bersifat persisten dalam lingkungan dan tidak dapat dihancurkan

untuk menurunkan sifat toksisitasnya (UNEP, 2010). Peningkatan Cd total dalam

tanah disebabkan karena input aplikasi pertanian seperti pupuk, pestisida, dan

biosolids (limbah lumpur), pembuangan limbah industri atau pengendapan

kontaminan yang berasal dari atmosfer. Derajat bioavailabilitas dan potensi

pengaruhnya bergantung pada spesies Cd tersebut di lingkungan (UNEP, 2010;

Wuana and Okieimen 2011). Dengan demikian, spesiasi Cd dapat digunakan

untuk menentukan bioavailabilitasnya, sehingga akumulasinya di dalam tanaman

seperti sayur dapat diprediksi.

2.2.3 Logam Berat Tembaga (Cu)

Tembaga adalah logam transisi yang berwarna merah terang, lunak, dan

mudah dibentuk, serta merupakan penghantar listrik yang baik. Unsur Cu ini

terletak pada periode 4 dan Golongan IB di dalam daftar periodik unsur, dengan

nomor atom 29 dan massa atom relatifnya 63,5 g/mol. Densitas logam Cu adalah

8,96 g/cm3, meleleh pada 1083

oC dan mendidih pada suhu 2595

oC (Svehla,

1979; Baker, 1990; Chang, 1991; Wuana and Okieimen, 2011).

22

Tembaga merupakan mikronutrien esensial yang diperlukan dalam

pertumbuhan baik hewan maupun tanaman. Cu yang ada dalam tubuh manusia

berperan dalam membantu proses produksi haemoglobin (Hb) darah, sedangkan

pada tumbuh-tumbuhan, Cu berperan penting dalam produksi biji, memberi

perlawanan terhadap penyakit, dan pengaturan air. Walaupun Cu esensial bagi

manusia, namun dalam konsentrasi tinggi justru dapat menyebabkan anemia,

kerusakan hati dan ginjal, dan iritasi lambung dan usus (Radojević and Bashkin,

1999; Wuana and Okieimen, 2011).

Logam Cu digunakan secara besar-besaran dalam industri kawat dan

campuran logam (alloys) seperti kuningan dan prunggu. Pipa air terbuat dari

logam yang mengandung Cu dan fungsi Cu tersebut adalah sebagai aditif untuk

mengontrol pertumbuhan alga. Hal ini menyebabkan air minum sering

terkontaminasi oleh Cu (Baker, 1990; Wuana and Okieimen, 2011).

Tembaga yang masuk ke dalam lingkungan akan berinteraksi secara cepat

membentuk senyawa yang stabil sehingga tidak berbahaya bagi lingkungan.

Senyawa stabil yang dibentuk oleh Cu dengan lingkungan dapat berupa sulfida,

sulfat, garam-garam sulfo, karbonat dan senyawa-senyawa lain, dan juga terjadi

dalam bentuk terreduksi yaitu dalam bentuk logamnya. Cu yang ada dalam tanah

membentuk kompleks kuat dengan organik sehingga fraksi ion Cu(II) dalam

larutan tanah sangat sedikit, tetapi kelarutan Cu meningkat drastis jika pH turun

dari 6,0 – 6,5 menjadi pH 5,5 (Baker, 1990; Wuana and Okieimen, 2011).

Bioavailabilitas Cu terhadap tanaman bergantung pada kesiapan ion

[Cu(H2O)6]2+

yang tersedia diabsorbsi oleh tanaman dalam tanah asam dan

23

Cu H2O 20 dalam tanah netral dan basa. Dengan demikian, availabilitas Cu

berhubungan dengan potensi kimia (sesuai dengan pH) spesies masing-masing di

dalam larutan tanah. Oleh sebab itu, tanah yang terkontaminasi logam berat ini

mungkin mempunyai ancaman secara langsung dan tak langsung. Ancaman

langsung yaitu memberi pengaruh negatif terhadap pertumbuhan tanaman dan

hasil panen dan ancaman tak langsung yaitu masuknya logam berat tersebut ke

dalam rantai makanan sehingga memberi pengaruh negatif terhadap kesehatan

manusia (Baker, 1990; Wuana and Okieimen, 2011).

2.2.4 Logam Berat Kromium (Cr)

Kromium adalah logam rapuh yang berwarna abu-abu dan dapat dibuat

mengkilaf, tidak begitu lunak dan tidak dapat ditempa maupun dibengkokkan.

Kromium merupakanm logam transisi yang terletak pada Golongan VIB, dengan

nomor atom 24, massa atom relatifnya 51,996 g/mol, dan densitasnya 7,19 g/cm3.

Logam ini meleleh pada suhu 1775 oC dan mendidih pada suhu 2665

oC. Ini

adalah logam yang kurang lazim dan di alam tidak berada dalam bentuk unsur,

tetapi dalam bentuk senyawa. Unsur ini tahan terhadap oksidasi, maka digunakan

dalam alloys, sehingga tahan terhadap korosi. Keberadaan Cr dalam campuran

logam dapat memperkuat logam tersebut. Kromium adalah hasil tambang,

utamanya sebagai bijih dalam bentuk mineral kromit (FeCr2O4) (Svehla, 1979;

McGrath and Smith, 1990; Chang, 1991; Wuana and Okieimen, 2011).

Kromium (Cr) di lingkungan dapat berasal dari: pabrik logam non besi,

pabrik baja, bahan kimia organik dan petrokimia, produksi kertas dan bubur kayu,

pemurnian minyak bumi, pembangkit listrik, pabrik kain, penyamakan kulit,

24

elektroplating, kendaraan bermotor, semen, pupuk, produk asbes, cat, pewarna,

fungisida, anti karat atau penguat baja, katalis, dan lain sebagainya. Kandungan

Cr di dalam tanah berkisar antara <1 hingga 1000 mg/kg dan bahkan di beberapa

lokasi dilaporkan telah mencapai 10.000 mg/kg (Radodjevic, 1999).

Kromium bersifat toksik terhadap hewan dan manusia, tetapi kurang

toksik terhadap tumbuhan. Jalur utama terpaparnya Cr pada manusia adalah lewat

pernafasan dan pencernaan. Asap kromium oksida dan debu serta garam-garam

heksavalen yang terhirup melalui pernafasan dapat memicu penyakit paru-paru

seperti bronkhitis dan pembengkakan paru-paru. Kromium (VI) heksavalen

dicurigai sebagai karsinogen terhadap manusia. Kromium juga dapat

menyebabkan alergi kulit pada manusia (Radojević and Bashkin, 1999; Wuana

and Okieimen, 2011).

Dalam lingkungan, Cr memiliki bilangan oksidasi +3 dan +6. Spesies

Cr(VI) paling umum dijumpai dalam daerah yang terkontaminasi, sedangkan

Cr(III) adalah hasil reduksi dari Cr(VI) oleh zat organik tanah, ion-ion S2-

dan

Fe2+

dalam keadaan anaerobik. Kromium (VI) adalah bentuk yang lebih toksik

dan mobilitasnya lebih tinggi daripada Cr(III), tetapi mobilitas Cr(III) berkurang

oleh adsorpsinya pada liat dan mineral oksida pada pH <5 dan solubilitasnya

rendah pada pH >5 karena terbentuk endapan Cr(OH)3. Kromium (III) merupakan

bentuk yang paling dominan dari Cr pada pH rendah (<4), dan Cr3+

ini

membentuk larutan kompleks dengan OH-, Cl

-, F

-, CN

-, SO4

2-, dan ligan organik

terlarut. Sebagian besar spesies Cr(VI) yaitu kromat (CrO42-

) dan dikromat

(Cr2O72-

) mudah mengendap dengan adanya kation-kation seperti Pb2+

, Ba2+

, dan

25

Ag+. Kedua spesies ini mengadsorpsi oksida-oksida Fe dan Al pada permukaan

tanah. Dengan demikian, mobilitas Cr bergantung pada karakteristik serapan

tanah yang meliputi kandungan liatnya, Fe oksidanya, dan jumlah zat organik

yang ada dalam tanah tersebut. Konsentrasi Cr dalam bentuk tersedia untuk

tanaman sangat kecil dalam sebagian besar tanah, sehingga dengan kurangnya

kelarutan Cr tersebut, kadar Cr di dalam tanaman menjadi rendah. Konsentrasi

unsur dalam bagian-bagian tanaman menunjukkan sedikit korelasi dengan

kandungan total Cr dalam tanah (McGrath and Smith, 1990; Wuana and

Okieimen, 2011).

2.2.5 Logam Berat Seng (Zn)

Seng yang merupakan logam berwarna putih kebiruan adalah logam lentur

dan dapat ditempa pada suhu 110-150 oC. Logam ini merupakan logam transisi

yang terletak pada periode 4 dan Golongan IIB, dengan nomor atom 30 dan massa

atom realifnya (Ar) adalah 65,4 g/mol. Zn meleleh pada suhu 419,5 oC dan

mendidih pada 906 oC, serta Zn memiliki massa jenis 7,14 g/cm

3 (Svehla, 1979;

Chang, 1991; Wuana and Okieimen, 2011). Seng termasuk unsur mikro esensial

untuk tanaman, hewan, dan manusia. Unsur ini berasosiasi dengan berbagai enzim

dan protein-protein tertentu dan jika kekurangan seng dapat menyebabkan cacat

lahir, sehingga banyak bahan mankanan dan air minum mengandung Zn sejumlah

konsentrasi tertentu. Jika air minum ditampung dalam tangki logam, maka air

tersebut kemungkinan mengandung Zn lebih tinggi. Air yang berasal dari lokasi

sumber industri atau limbah toksik mungkin menyebabkan konsentrasi Zn

meningkat hingga mencapai tingkat yang dapat membayakan kesehatan. Zn

26

dalam perairan mungkin dapat meningkatkan keasaman air. Jika ikan yang hidup

di perairan yang tercemar Zn, maka Zn dapat terakumulasi dalam tubuh ikan

tersebut, yang selanjutnya dapat sebagai biomagnifikasi rantai makanan

(Radojević and Bashkin, 1999; Wuana and Okieimen, 2011).

Seng relatif lebih melimpah dalam kerak bumi dibandingkan dengan

beberapa logam lain, tetapi tidak banyak mineral yang mengandung seng.

Masuknya seng ke dalam lingkungan paling banyak berasal dari aktivitas manusia

antara lain: Proses percetakan, bahan-bahan konstruksi, logam (besi, baja dan

kuningan yang dilapisi dengan seng), pupuk, batterai, limbah lumpur, kotoran

hewan sebagai pupuk kandang, pestisida yang mengandung Zn (seperti Zineb,

Mancozeb, dan Ziram), dan pembakaran batubara. Konsentrasi Zn dalam tanah

berkisar antara 1 - 2000 mg/kg, tetapi di beberapa lokasi telah dilaporkan bahwa

konsentrasi Zn mencapai 10.000 mg/kg. Walaupun Zn di dalam tanah lebih tinggi

dari logam Cu, Mo, dan mikronutrien lainnya, namun kebutuhan tanaman juga

lebih besar. Zn dapat menghambat penyerapan Cu, sehingga tidak diharapkan

konsentrasi Zn tinggi karena dapat menyebabkan defisiensi Cu. Asupan Zn tiap

hari yang diijinkan seperti yang direkomendasikan dalam beberapa negara oleh

International Commission on Radilogical Protection (ICRP) adalah sebagai

berikut: USA (remaja dan anak-anak di atas 1 tahun) 10 mg/h; UK sebesar 14,3

mg/h; Jepang: 14,4 mg/h; India: 16,1 mg/h; Itali: 4,7-11,3 mg/h; dan ICRP

sebesar 13,0 mg/h (Radojević and Bashkin, 1999).

Bioavailabilitas Zn sangat dipengaruhi oleh pH tanah, sehingga semakin

turun pH tanah, kelarutan Zn semakin meningkat dalam larutan tanah. Dengan

27

meningkatnya kelarutan Zn, maka keberadaan ion logam bebas di dalam larutan

tanah menjadi semakin besar, akibatnya bioavailabilitas Zn semakin besar

(Reichman, 2002).

2.3 Bioavailabilitas dan Spesiasi Logam Berat

Bioavailabilitas logam berat adalah bagian dari logam berat total yang

tersedia (available) untuk biota. Jika hal ini melibatkan komponen lingkungan

seperti tanah dan sedimen, maka definisi ini secara implisit merupakan banyaknya

zat yang dapat mendesorbsi, melarut, atau memisah dari media lingkungan

sehingga menjadi tersedia (available) untuk diabsorpsi oleh biota (Benhard and

Neff, 2001). Jika mengacu pada prosesnya, bioavailabilitas merupakan interaksi

fisik, kimia, dan biologis yang menentukan paparan organisme terhadap zat kimia

yang terdapat dalam tanah dan sedimen (National Research Council, 2003).

Fraksi bioavailabilitas suatu logam adalah persentase logam total yang

tersedia untuk biota dalam media lingkungan (seperti: air, tanah, sedimen, atau

pangan). Bioavailabilitas dapat dipengaruhi oleh cara hidup organisme yang ada

dalam lingkungan tersebut, seperti organisme yang mencerna sedimen atau tanah.

Cara mencerna ini mungkin meningkatkan bioavailabilitas zat melalui proses

pencernaan seperti sekresi asam-asam saluran pencernaan (Chapman et al., 1996).

Bioavailabilitas juga berbeda antar spesies dari organisme karena jalur paparan

dan mekanisme pertahanannya bisa bervariasi. Bioavailabilitas kontaminan dalam

tanah dapat diubah oleh tumbuhan dan organisme yang ada pada tanah tersebut,

seperti akar tanaman dalam keadaan kekurangan nutrien dapat mengeksresikan

28

asam organik dan proton untuk memobilisasi nutrien dari fase padat tanah (Gaw,

2009).

Suatu bahan pencemar (polutan) dapat dianggap sebagai bioavailable jika

memenuhi tiga criteria, yaitu (a) suatu organisme berada pada matriks (tanah)

yang mengandung bahan pencemar, (b) sebagian dari bahan pencemar tersebut

tersedia untuk diserap/diasup (uptake), dan (c) organisme tersebut mampu

menyerap bahan pencemar tersebut (Juhaz, 2003 in Gaw, 2009).

Fraksi logam yang dapat diserap oleh tumbuh-tumbuhan disebut sebagai

fraksi available (tersedia) atau bioavailable (dapat tersedia untuk biota). Menurut

beberapa peneliti yang dirangkum oleh Reichman (2002), logam yang ada dalam

tanah dapat dibedakan menjadi beberapa fraksi, yaitu (1) fraksi logam terlarut

dalam larutan tanah, (2) fraksi logam dalam betuk endapan, (3) fraksi logam yang

teradsorpsi pada tanah liat, (4) fraksi logam hidroksida/oksida dan organik, dan

(5) fraksi logam terikat dalam matriks mineral tanah. Logam yang terlarut dalam

larutan tanah adalah fraksi logam yang langsung dapat tersedia (available) untuk

tanaman, sedangkan logam dalam spesies-spesies lain adalah fraksi yang kurang

available dan non available. Konsentrasi dan spesiasi logam dalam larutan tanah

merupakan faktor yang mempengaruhi bioavailabilitas logam tersebut terhadap

tanaman.

Faktor-faktor yang mempengaruhi bioavailabilitas logam berat dalam tanah

yang paling penting adalah konsentrasi logam total, pH, adanya zat organik,

keadaan redoks, dan adanya tanah liat dan hidrooksida (Reichman, 2002). Faktor-

29

faktor tersebut seperti yang dirangkum dari beberapa artikel dan dideskripsikan

oleh Reichman (2002) adalah sebagai berikut:

a. Konsentrasi logam total yang terdapat dalam tanah adalah semua fraksi

logam, yaitu mulai dari fraksi yang langsung/sertamerta available hingga

fraksi yang paling non available (resisten). Proporsi logam total yang terdapat

di dalam larutan tanah ditentukan oleh faktor-faktor tanah lainnya, seperti pH,

zat organik, tanah liat dan keadaan redoksnya. Faktor-faktor tersebut

mempunyai peran yang sangat penting dalam menentukan seberapa banyak

dari logam total yang ada dalam tanah dapat tersedia untuk tanaman

(Reichman, 2002).

b. Kesetimbangan antara spesiasi logam, kelarutan, adsorpsi, dan pertukaran

pada fase padat sangat erat kaitannya dengan pH larutan. Pengaruh pH

terhadap bioavailabilitas logam sangat besar terutama terhadap Mn dan Zn,

tetapi sangat kecil terhadap Cu. Semakin kecil pH larutan tanah, semakin

meningkat konsentrasi fraksi Mn dan Zn yang bioavailable, sehingga

penyerapan tanaman terhadap Mn dan Zn semakin meningkat. Cu justru

mempunyai afinitas yang kuat terhadap zat organik, sehingga zat organik

yang larut dalam larutan tanah dapat menjadi faktor penentu yang lebih

penting daripada pH (Reichman, 2002).

c. Zat organik dapat mengkompleks ion-ion logam, sehingga mengubah

availabilitas logam tersebut terhadap tanaman. Hal ini terjadi karena gugus

COO- dalam zat organik baik padat maupun terlarut membentuk kompleks

stabil dengan logam. Semakin meningkat jumlah zat organik yang ada dalam

30

tanah, semakin meningkat kesempatan terbentuknya kompleks logam-organik

yang stabil, sehingga bioavailabilitas logam menurun, karena tanaman tidak

mampu mengabsorbsi kompeks-logam besar tersebut (Reichman, 2002).

d. Tanah liat dan hidrooksida (seperti oksida Al, Fe, dan Mn) memegang peran

penting dalam availabilitas logam. Tanah liat dan hidrooksida menentukan

availabilitas logam melalui adsorpsi spesifik pada permukaan gugus

hidroksil, adsorpsi non spesifik (exchange), pengendapan bersama

(coprecipitation), dan pengendapan sebagai oksida logam atau hidroksida

logam secara tersendiri. Semakin meningkat kandungan tanah liat dan

hidrooksidanya di dalam tanah, semakin banyak tempat atau area yang

tersedia untuk adsorpsi logam. Hal ini mengakibatkan jumlah logam yang

langsung bioavailable semakin berkurang (Reichman, 2002).

e. Keadaan oksidasi/reduksi (redoks) suatu tanah juga dapat memegang peran

dalam availabilitas logam. Keadaan redoks dapat mempengaruhi availabilitas

logam dengan mempengaruhi proporsi spesies logam tertentu (seperti Mn2+

vs Mn6+

) dalam larutan tanah dan mempengaruhi kelarutan logam dalam

larutan tanah (Reichman, 2002).

2.3.1 Bioavailabilitas Logam Berat Dalam Tanah

Bioavailabilitas logam dalam tanah bergantung pada spesies logam yang

terdapat dalam fase padat dan fase cair (larutan tanah), serta partisi logam tersebut

di antara kedua fase. Logam-logam berinteraksi dengan fase padat tanah melalui

berbagai mekanisme termasuk pertukaran ion, adsorpsi dan kompleksasi non

spesifik, serta pembentukan endapan dan kompleks organologam. Komposisi

31

tanah mempengaruhi serapan dan bioavailabilitas logam, sehingga tanah bersifat

sebagai penukar kation, zat organik tanah, oksida aluminium dan besi, tanah liat,

uap air, asam atau keasaman (pH). Sifat-sifat tersebut dapat menentukan muatan

permukaan tanah dan jumlah serta jenis/tipe letak available untuk serapan logam,

sehingga mempengaruhi partisi logam antara fase padat dan fase cair (Gaw,

2009).

Masuknya logam-logam dari tanah, sedimen, dan air ke tumbuhan dan

hewan melalui proses uptake adalah peristiwa yang bersifat kompleks. Tumbuhan

dan hewan menyerap logam yang tersedia dari tanah, sedimen, dan air melalui (a)

kontak dengan permukaan eksternal, (b) proses pencernaan tanah, sedimen, atau

air yang terkontaminasi, (3) serapan/hisapan uap logam yang ada di udara. Hewan

dapat juga memperoleh logam yang tersedia tersebut melalui makanannya. Proses

masuknya logam ke dalam tumbuhan dan hewan melibatkan mekanisme yang

berbeda, sehingga pengukuran bioavailabilitasnya juga berbeda (Bernhard and

Neff, 2001). Hal ini sangat bergantung pada keberadaan logam dalam lingkungan,

dimana karakteristik kimia dan fisika logam tersebut sangat mempengaruhi

bentuknya dalam tanah. Oleh sebab itu, maka logam total yang terdapat dalam

tanah atau sedimen tidak dapat digunakan untuk menentukan fraksi ketersediaan

hayati (biologically available) untuk organisme di perairan atau di tanah

(Bernhard and Neff, 2001). Pengukuran biovailabilitas merupakan cara yang tepat

dalam memperkirakan jumlah logam yang mungkin terserap oleh organisme

termasuk tanaman seperti tanaman sayuran.

32

Ekstraksi kimia secara luas telah digunakan untuk mengganti bioassay (uji

biologis) dalam penentuan fraksi logam bioavailable dalam tanah. Ekstraksi ini

merupakan ekstraksi tunggal yaitu ekstraksi dengan EDTA atau HCl encer

(Florence and Batley, 1980; Förstner and Salomons, 1991; Ng and Moore, 1996;

Takáč et al., 2009). Beberapa keuntungan uji ekstraksi tunggal dibandingkan

dengan bioassay untuk menentukan bioavailabilitas antara lain: lebih sederhana,

keterulangannya lebih bagus, lebih murah, dan lebih cepat (Gaw, 2009).

Walaupun demikian, ekstraksi tunggal boleh tidak dilakukan jika ekstraksi

bertahap (sequential extraction) diaplikasikan dalam suatu sampel untuk

mengetahui tingkat bioavailabilitas logam dalam tanah. Hal ini disebabkan karena

bioavailabilitas logam berat dapat ditentukan dari jumlah logam yang terekstraksi

pada fraksi-fraksi F1 dan F2 dari ekstraksi bertahap. F1 merupakan fraksi EFLE

(easily, freely, leachable, and exchangeable), yaitu logam yang mungkin

teradsorpsi pada permukaan partikel, mudah terlepas dan masuk ke larutan

sehingga siap menjadi bioavilable. F2 adalah fraksi yang peka terhadap perubahan

pH dan kondisi redoks. Ini berarti, logam-logam yang terdapat pada F2 mudah

terlarut dalam keadaan perairan yang asam dan mungkin larutnya berlanjut

walaupun keadaan sedikit asam atau netral (Fang et al., 2009; Jena et al., 2013).

Beberapa peneliti lain juga menyarankan hal yang sama, bahwa bioavailabilitas

dapat ditentukan dengan tanpa melakukan ekstraksi tunggal, tapi dengan

menggunakan data dari fraksi non resisten (F1 dan F2 adalah bioavailable, F3 dan

F4 adalah fraksi yang berpotensi bioavailable) (Gasparatos et al., 2005; Aydinalp,

33

2009; Shivakumar et al., 2012; Jena et al., 2013). Ekstraksi bertahap dibahas pada

Sub-Bab. 2.3.2.

2.3.2 Spesiasi Logam Berat Dalam Tanah

Tanah merupakan tempat tertampungnya kontaminan yang memiliki

kemampuan untuk mengikat berbagai zat kimia, sehingga zat kimia tersebut bisa

berada dalam berbagai spesies dalam tanah dan dengan berbagai gaya yang

menyebabkan zat tersebut tetap terikat pada partikel tanah. Hal ini berkaitan

dengan toksisitas zat kimia tersebut dalam lingkungan. Toksisitas sangat

bergantung pada bentuk kimia zat tersebut dalam lingkungan. Variabilitas tanah

dan sifat-sifat beberapa lingkungan mungkin berubah dalam tanah dan

menyebabkan pelarutan unsur toksik seperti logam berat yang terikat kuat pada

partikel tanah (Shivakumar et al., 2012).

Logam-logam yang berasosiasi dengan partikel tanah memiliki perbedaan

spesiasi atau fraksi yang menunjukkan perbedaan bioavailabilitas dan potensial

risiko terhadap manusia. Dengan demikian, fraksi labil dari logam yang terikat

pada partikel diyakini lebih mudah tersedia bagi reseptor lingkungan dan

selanjutnya memiliki risiko lingkungan lebih besar dibandingkan dengan fraksi

resisten (Feng et al., 2009). Kuantifikasi perbandingan fraksi labil dengan fraksi

resiten logam yang terikat pada tanah belum distandarisasi dalam literatur,

sehingga fraksinasi spesies kimia hasil ekstraksi bertahap adalah metode yang

sangat bagus untuk menentukan aktivitas logam sesungguhnya dalam lingkungan

(Feng et al., 2009). Oleh sebab itu, maka prosedur ekstraksi bertahap (sequential

extraction) yang telah banyak diaplikasikan untuk mengetahui fraksi logam-logam

34

yang berasosiasi dengan lingkungan padat seperti tanah dan sedimen adalah

metode yang tepat untuk menentukan spesies logam berat baik yang bersifat labil

maupun resisten dalam tanah (Feng et al., 2009).

Metode ekstraksi bertahap (sequential extraction method) adalah metode

umum dan secara luas telah diaplikasikan untuk menetukan spesies logam dalam

lingkungan seperti sedimen, tanah, dan bahan padat biologis (biosolids). Dalam

teknik ekstraksi multi tahap ini, digunakan zat kimia pengekstrak yang berbagai

jenis bergantung pada jenis spesies logam yang diharapkan terekstraksi pada

setiap tahap. Banyak sekali peneliti yang telah mengaplikasikan teknik ini dalam

berbagai jenis sampel lingkungan seperti debu jalan raya dan tanah pinggir jalan,

bahan padat biologis (biosolids), lumpur yang telah diabukan, sedimen, dan tanah

(Shivakumar et al., 2012). Teknik ekstraksi bertahap ini pertama kali

diperkenalkan oleh Tessier et al. (1979) yang terdiri dari 5 tahap ekstraksi. Dalam

ekstraksi bertahap ini diharapkan bahwa sifat kimia logam tertentu dikaitkan

dengan ke lima (5) fraksi sesuai dengan tingkat kelarutannya. Masing-masing

fraksi dapat diuraikan sebagai berikut:

1. Fraksi 1 disebut sebagai fraksi exchangeable (dapat dipertukarkan) yaitu

fraksi yang akan terpengaruh oleh perubahan dalam hal komposisi ion-ion air

dan proses-proses desorpsi-adsorpsi;

2. Fraksi 2 adalah fraksi karbonat yaitu fraksi yang peka terhadap perubahan

pH;

3. Fraksi 3 merupakan fraksi yang dapat tereduksi (reducible), yaitu fraksi yang

terikat pada oksida besi dan mangan. Keberadaan oksida besi dan mangan

35

tersebut dikenal sebagai gumpalan-gumpalan, padatan, perekat antara

partikel, atau sebagai pelapis sederhana pada partikel-partikel. Oksida ini

penangkap logam yang sangat hebat dan secara thermodinamika tidak stabil

pada kondisi anoksik;

4. Fraksi 4 adalah fraksi organik yaitu fraksi yang dapat didegradasi yang

menyebabkan pelepasan logam-logam terlarut pada keadaan teroksidasi;

5. Fraksi 5 adalah fraksi residu yaitu fraksi yang mengandung mineral-mineral

primer dan sekunder yang kemungkinan mengikat logam-logam di dalam

struktur kristalnya. Logam tersebut tidak diharapkan lepas dalam larutan

selama waktu yang layak di bawah kondisi normal secara alami.

Dari ke lima fraksi tersebut, maka F1-F4 adalah fraksi non resisten, sedangkan F5

adalah fraksi resisten. Fraksi 1 (F1) kemungkinan teradsorpsi pada permukaan

partikel sangat mudah lepas ke larutan dan bersifat bioavailable dan fraksi 2 (F2)

terikat dengan karbonat yang peka terhadap perubahan pH dan sangat mudah

larut dalam suasana asam dan pelarutan berlanjut walaupun keadaan sedikit asam

atau pH netral, sehingga logam pada fraksi tersebut bioavailable. Logam-logam

dalam fraksi 3 (F3) yang terikat pada Fe/Mn oksida adalah fraksi yang peka

terhadap perubahan kondisi redoks, sementara logam pada fraksi 4 (F4) biasanya

dijumpai terikat pada zat organik seperti senyawa humat yang tak larut dalam air

dan mineral yang dapat teroksidasi. Apabila nilai potensial oksidasi-reduksi (Eh)

meningkat, maka matriks organik dan anorganik yang mengikat logam-logam bisa

terdegradasi, sehingga terlepasnya logam-logam tersebut dan terlarut. Dengan

demikian, fraksi ini berpotensi bioavailable. Fraksi 5 (F5) yaitu fraksi residu yang

36

mengandung logam-logam yang sebagian besar berbentuk silikat, semen, oksida

terpasifkan dan yang dapat terekstraksi di bawah keadaan asam kuat. Oleh sebab

itu, logam pada fraksi 5 merupakan non bioavailable (Tessier et al., 1979;

Gasparatos et al., 2005; Aydinalp, 2009; Feng et al., 2009; Shivakumar et al.,

2012; Jena et al., 2013). Sesuai dengan metode ekstraksi tersebut, aktivitas kimia

dan availabilitas dari logam yang terikat pada bahan partikulat akan semakin kecil

dengan urutan sebagai berikut: F1 > F2 > F3 > F4 > F5. Dengan memperhatikan

bahwa F1 dan F2 adalah labil dan bioavailable, maka indeks bioavailabilitasnya

(IB) dapat dihitung dengan persamaan:

𝐼𝐵 =𝐹1+𝐹2

𝑖=15 𝐹𝑖

(Feng et al., 2009)

Dimana, IB adalah Indeks Bioavailabilitas; F1 dan F2 adalah fraksi 1 dan 2; dan

Fi adalah fraksi ke i dari 5 fraksi.

Para peneliti lain memodifikasi ektraksi bertahap ini dengan menggabung fraksi 1

dan 2 menjadi fraksi 1 (F1) yang bioavailable sehingga ekstraksi bertahap

tersebut terdiri dari 4 fraksi yaitu: F1 adalah fraksi bioavailable atau disebut juga

fraksi EFLE (easily, freely, leachable, exchangeable) yaitu fraksi mudah larut

dalam air dan asam lemah, F2 adalah fraksi reducible (berpotensi bioavailable),

F3 adalah fraksi oxidizable (berpotensi bioavailable), dan F4 adalah fraksi silikat

yang bersifat non bioavailable (resiten) (Thomas et al., 1994; Davidson et al.,

1994; Davidson et al., 1998; Espinosa et al., 2002; Aydinalp, 2009).

37

2.4 Sayuran

Sayur-sayuran merupakan sumber serat alami yang mengandung mineral

dan vitamin, sehingga cukup penting dalam melengkapi kebutuhan gizi dan diet

masyarakat. Sayuran dapat menjadi tempat terakumulasinya logam-logam berat

seperti Fe, Mn, Cu, dan Zn terutama pada sayuran yang diirigasi dengan air

limbah. Arora et al. (2008) melaporkan bahwa sayuran seperti sayur herbs dan

bayam mengakumulasi Fe dan Mn tertinggi, tetapi Cu dan Zn tertinggi

terakumulasi pada sayuran wortel. Sayuran lain seperti selada, lobak, tomat dan

buncis yang ditanam pada tanah limbah tambang mengakumulasi logam berat Pb,

Cd, As, dan Zn cukup tinggi (Cobb, 2000). Akumulasi logam Pb, Cu, dan Cd

pada sayur-sayuran dapat diakibatkan oleh penggunaan pestisida, herbisida, dan

fungisida secara berlebihan. Demikian juga, sayuran yang ditanam di tepi jalan

raya terakumulasi cemaran Pb lebih tinggi dibandingkan dengan sayuran yang

jauh dari jalan raya (Astawan, 2008). Hal ini menunjukkan bahwa cemaran

kendaraan bermotor dapat memberikan kontribusi Pb cukup besar baik ke dalam

tanah maupun tanaman yang ada di pinggir jalan raya.

Tanaman secara alami mengandung logam berat yang sangat kecil, dan

ragam konsentrasinya tergantung pada bagian tanamannya dan faktor

lingkungannya. Bagian tanaman yang mengakumulasi logam berat Pb dan Cd

terbesar adalah bagian akar, sementara bagian tanaman yang berada di atas tanah

memiliki kemampuan mengakumulasi logam Pb tertinggi adalah bagian daun,

diikuti oleh buah, begitu juga sayur-sayuran yang tumbuh di daerah Kosovska,

Serbia (Filipović-Trajković et al., 2012). Menurut Voutsa et al. (1996) dan

38

Okoronkwo et al. (2005), konsentrasi logam berat seperti Pb, Zn, Cr, dan Mn

sangat tinggi terdapat pada tanaman sayuran khususnya sayuran daun yang

tumbuh di daerah tercemar atau terkontaminasi logam berat di Thessaloniki,

Yunani. Tanaman sayuran yang ditanam pada tanah yang terkontaminasi seperti

tanah di daerah dekat peleburan logam dan tanah pertanian yang dialiri air limbah

sebagai irigasi, cendrung mengandung logam berat sangat tinggi karena adanya

emisi logam-logam ke tanah pertanian tersebut (Kachenko and Singh, 2004; Cui

et al., 2004; Behbahaninia and Mirbagheri, 2008).

Sayuran yang dihasilkan dari sentra produksi sayuran Candikuning,

Bedugul mungkin juga mengakumulasi sejumlah logam berat karena para petani

cendrung mengaplikasikan agrokimia pada setiap proses produksi sayuran.

Perkiraan ini didukung oleh keterangan ketua kelompok tani Candikuning, bahwa

pupuk anorganik (seperti KCl, SP-36, Urea, dan lain-lain) dan pestisida sintetis

antara lain acrobat, antracol, daconil, curacron, dan sherpa selalu diaplikasikan

selama proses produksi.

Berkenaan dengan hal tersebut, laporan tentang logam berat dalam sayur-

sayuran pasca panen dari wilayah Candikuning, Bedugul telah dipublikasikan

sebagai studi awal. Hasil penelitian tersebut cukup memberikan informasi, bahwa

10 sampel berbagai jenis sayuran mengandung logam Pb, Cu, Cr, dan Zn cukup

tinggi seperti yang disajikan dalam Tabel 2.2. Logam berat yang terkandung

dalam edible part semua sayuran yang dianalisis tersebut mengandung Pb dan Cr

melebihi batas maksimum yang diperbolehkan, kecuali kentang dan seledri tidak

terdeteksi adanya Cr. Kandungan Cu dan Zn dalam semua sayuran lebih rendah

39

dari batas maksimum, kecuali kol dan sawi yang mengandung Cu melebihi batas

maksimum. Batas maksimun logam berat Pb, Cd, Cu, Cr, dan Zn dalam sayuran

menurut FAO/WHO berturut-turut: 0,3; 0,1; 40; 0,05; dan 100 mg/kg (Codex,

2001). Dari hasil studi awal tersebut disimpulkan bahwa tanah pertanian di daerah

Candikuning umumnya tercemar oleh logam berat terutama Pb dan Cr, sedangkan

Cu dan Zn diprediksi belum mencemari tanah pertanian tersebut (Siaka et al.,

2014).

Sayur-sayuran tersebut selanjutnya digunakan sebagai dasar pemilihan

jenis sayuran untuk penelitian lebih lanjut. Dari 10 jenis sayuran tersebut, dipilih 5

jenis yaitu tomat, selada, prei, kentang, dan wortel untuk diteliti dalam penelitian

ini. Penetapan jenis sayuran tersebut juga didasarkan pada beberapa pertimbangan

yang berkaitan dengan keadaan di lapangan termasuk sayuran yang mempunyai

nilai ekonomis tinggi, mudah memelihara, dan produksi cepat.

2.4.1 Tomat (Lycopersicum Esculentum Mill)

Tomat adalah salah satu komoditas hortikultura yang merupakan sayuran

buah dan bernilai ekonomis tinggi. Buah tomat sangat bermanfaat bagi kesehatan

tubuh manusia, karena mengandung vitamin, mineral, dan asam organik yang

diperlukan untuk pertumbuhan dan kesehatan. Kandungan berbagai zat dan unsur

dalam buah tomat masak disajikan pada Tabel 2.3. Buah tomat juga mengandung

alkaloid solanin (0,007%), saponin, asam folat, asam malat, asam sitrat,

bioflavonoid, gula (glukosa dan fruktosa), adenin, trigonelin, kholin, tomatin,

40

Tabel 2.2

Kandungan Logam Berat Total Dalam Beberapa Jenis Sayuran Hasil Pertanian

Sentra Produksi Sayuran Wilayah Candikuning, Bedugul

No Sampel Cu

(mg/kg)

Pb

(mg/kg)

Cr

(mg/kg)

Zn

(mg/kg)

1 Prei 4,69 14,23 73,54 49,60

2 Kol 150,15 347,54 152,82 28,58

3 Sawi 76,70 232,21 99,36 14,38

4 Kentang 9,44 13,42 - 9,34

5 Selada 73,22 167,34 136,70 90,69

6 Brokoli 21,70 14,70 1,02 76,04

7 Seledri 4,34 11,62 - 5,12

8 Wortel 5,09 13,13 2,78 25,33

9 Tomat 5,11 11,11 1,41 25,01

10 Paprika 9,00 13,02 7,28 29,13

- = tidak terdeteksi Sumber: Siaka et al. (2014)

Tabel 2.3

Kandungan Zat Gizi Buah Tomat Masak Tiap 100 g.

Komponen Jumlah

Air (g)

Protein (g)

Lemak (g)

Kabohidrat (g)

Kalsium (mg)

Fosfor (mg)

Besi (mg)

Vitamin A (SI)

Vitamin Bl(mg)

Vitamin C (mg)

94

1,0

0,3

4,2

5,0

2,7

0,5

1500

0,06

40

Sumber: Direktorat Gizi (1981)

41

Ca, Mg, Na, S, Cl, vitamin B2, B6, vitamin E, likopen, dan niasin (Cox, 2000).

Buah tomat memiliki bentuk yang bervariasi sesuai varietasnya yaitu

bulat, agak bulat, agak lonjong dan bulat telur (oval). Ukuran dan berat buahnya

juga bervariasi yaitu 8 gram untuk tomat yang paling kecil dan 180 gram untuk

tomat yang paling besar (Cahyono, 1998).

Tanaman tomat memiliki akar tunggang, akar cabang, serta akar serabut

yang berwarna keputih-putihan dan berbau khas. Akarnya menyebar ke semua

arah dengan kedalaman hingga 30 - 40 cm, namun ada akar dapat mencapai

kedalaman hingga 60 - 70 cm. Akar tanaman tomat berfungsi untuk menopang

berdirinya tanaman serta menyerap air dan unsur hara dari dalam tanah. Dengan

demikian, tingkat kesuburan tanah di bagian atas sangat berpengaruh terhadap

pertumbuhan tanaman dan produksi buah, serta benih tomat yang dihasilkan

(Redaksi Agromedia, 2007). Tanaman tomat dapat tumbuh dengan baik pada

tanah yang gembur, berpasir, banyak mengandung humus, tanah dengan pH 5-6,

dan tanah yang pengairannya teratur (Redaksi Agromedia, 2007).

Tanaman tomat yang diberi pupuk anorganik dan hamanya dibasmi

dengan pestisida sintetis akan dapat terkontaminasi oleh logam berat seperti As,

Pb, Cd, Cu, Co, Cr, Mo, Sr, Ti, V, Mn, Fe, Ni, Hg, Ba, Sc, dan Zn (Alloway,

1990; Gimeno-Garcia, et al., 1996; dan Taylor and Percival, 2001). Begitu juga,

tanaman tomat yang ditanam pada tanah yang terkontaminasi oleh logam berat,

maka tomat tersebut dapat mengakumulasi logam berat. Cobb (2000) melaporkan

bahwa sayuran seperti tomat yang ditanam di daerah limbah tambang

mengandung logam berat Pb, Cd, As, dan Zn cukup tinggi. Hindersah et al., 2004

42

menemukan bahwa, ada korelasi positif antara akumulasi Pb dan Cd dalam buah

tomat dengan dosis lumpur kering domestik yang diaplikasikan pada tanah yang

ditanami tomat.

2.4.2 Wortel (Daucus corata L)

Wortel adalah salah satu sayuran akar, karena akar tunggang yang tumbuh

tegak lurus ke dalam tanah dapat berubah bentuk dan fungsinya sebagai

penyimpanan cadangan makanan di dalam tanah. Bagian akar yang membesar,

bulat, memanjang, dan berwarna kemerahan-merahan inilah yang disebut umbi

dan merupakan bagian yang dapat dikonsumsi (edible part). Wortel sering juga

dimanfaatkan sebagai pewarna makanan dan minuman, serta bahan ramuan obat

tradisional (Pitojo, 2006).

Wortel mengandung tiga zat penting, yaitu β-karoten, vitamin A, dan

fitokemikalia. Ketiga zat tersebut dalam tubuh manusia yang mengkonsumsi

wortel mempunyai peran sebagai berikut: β-karoten dapat mengurangi kerusakan

kulit akibat sinar matahari; vitamin A berperan dalam kesehatan mata dan

memperkuat membran sel sehinga lebih kuat melawan penyakit yang diakibatkan

oleh mikroorganisme; dan fitokemikalia berperan dalam mengurangi risiko stroke,

menghindari proses penuaan dini, menjaga keseimbangan metabolisme hormonal,

dan berperan sebagai anti virus serta anti bakteri (Pitojo 2006). Wortel juga

mengandung serat, protein, lemak, karbohidrat,vitamin C, mineral seperti Ca, P,

dan Fe (Direktorat Gizi, 1981). Komposisi kimia wortel disajikan dalam Tabel

2.4.

43

Tabel 2.4

Komposisi Kimia Wortel Tiap 100 g Bahan.

Komponen Jumlah

Air (g)

Protein (g)

Lemak (g)

Kabohidrat (g)

Kalsium (mg)

Fosfor (mg)

Besi (mg)

Vitamin A (SI)

Vitamin C (mg)

88,2

1,2

0,3

9,3

339

37,0

0,8

12000

6,0

Sumber: Direktorat Gizi (1981)

Wortel merupakan sayuran dataran tinggi, karena dapat tumbuh dengan

baik pada dataran tinggi atau pegunungan dengan ketinggian sekitar 1200 m di

atas permukaan laut dan memiliki iklim subtropik yaitu dingin (suhu 15,6 – 21,1

oC) dan lembab. Tanaman wortel sangat cocok tumbuh pada tanah gembur,

remah, poros, serta memiliki aerasi udara yang bagus seperti tanah andosol

(Pitojo, 2006). Tanah andosol terbentuk dari bahan induk tufa atau abu volkanis

yang berada di sekitar puncak gunung berapi atau dataran tinggi. Keasaman (pH)

tanah yang cocok untuk tanaman wortel berkisar 6,0 – 6,8 dan tanah yang kaya

bahan organik pada permukaannya (Pitojo, 2006).

Aplikasi agrokimia terhadap tanaman wortel dapat menyebabkan tanaman

tersebut terkontaminasi oleh logam berat seperti As, Pb, Cd, Cu, Co, Cr, Mo, Sr,

Ti, V, Mn, Fe, Ni, Hg, Ba, Sc, dan Zn (Alloway, 1990; Gimeno-Garcia, et al.,

1996; dan Taylor and Percival, 2001). Air limbah yang digunakan sebagai irigasi

tanaman wortel juga dapat menyebabkan tanaman wortel tersebut mengakumulasi

44

logam-logam berat, seperti yang dilaporkan bahwa wortel yang diirigasi dengan

air limbah dapat mengakumulasi logam Fe, Mn, Cu, dan Zn (Arora et al., 2008).

2.4.3 Kentang (Solanum tuberosum, L)

Kentang merupakan tanaman hortikultura yang umum dibudidayakan di

dataran tinggi. Kentang termasuk jenis tanaman sayuran semusim (karena hanya

satu kali berproduksi dan setelah itu mati), berumur pendek, dan termasuk

tanaman herbacious. Umbi kentang terbentuk dari stolon dan bentuknya ada yang

bulat, oval agak bulat, dan bulat panjang. Warna umbi kentang ada yang berwarna

kuning, putih, dan merah (Samadi, 2007).

Kentang cocok ditanam di daerah dataran tinggi atau pegunungan pada

ketinggian lebih dari 700 m di atas permukaan laut, dengan keadaan tanah yang

gembur dan berpori baik sehingga air mudah diserap dan hara dapat tersimpan.

Kelembaban tanah tidak lebih dari 70% dan pHnya 5,0 - 6,5 (agak asam). Suhu

ideal untuk pertumbuhan umbi kentang sekitar 18 - 21oC dan pada suhu ini akan

berproduksi lebih baik, apabila suhu terlalu tinggi kentang akan menggunakan

energinya hanya untuk pertumbuhan vegetatif akibat laju respirasi yang tinggi

(Samadi, 2007).

Kentang dipanen pada usia 90 sampai120 hari, setelah umbi benar-benar

tua dengan ciri-ciri daunnya menguning rata, kulit umbi sudah kuat dan tidak

mudah lecet (Sunarjono, 2007). Panen dilakukan sesuai dengan umur masing-

masing varietas kentang, seperti 80 hari setelah tanam untuk varietas Atlantik dan

45

Agria, 84 untuk varietas Granola, dan 90 hari untuk varietas Panda atau dengan

tanda-tanda daun dan batang telah menguning atau mati serta umbinya tidak

mudah mengelupas (BPTP Yogyakarta, 2004).

Kentang yang merupakan salah satu komoditas hortikultura adalah sayuran

umbi yang kaya vitamin C, karbohidrat dan protein (Samadi, 2007). Kandungan

karbohidrat yang tinggi tersebut membuat kentang dikenal sebagai bahan pangan

yang dapat menggantikan bahan pangan karbohidrat lainnya seperti padi, jagung

dan gandum (Pitojo, 2004). Kandungan kimia umbi kentang setiap 100 g disajikan

pada Tabel 2.5.

Selain mengandung zat gizi umbi tanaman kentang juga mengandung

solanin yakni zat racun dan sangat berbahaya. Racun solanin ini sangat sulit

hilang apabila umbi tersembul keluar dari tanah dan terkena sinar matahari

(Samadi, 2007).

Tanaman kentang dapat menyetap logam berat dari tanah yang diirigasi

dengan air yang terkontaminasi logam berat. Akar dan daun kentang

terkontaminasi nikel dan kromium pada tanaman kentang yang diirigasi dengan

air yang terkontaminasi logam berat tersebut (Stasinos and Zabetakis, 2013).

Begitu juga, beberapa peneliti mengemukakan bahwa penggunaan pupuk

anorganik dan pestisida sintetis dapat menyebabkan tanah dan tanaman tercemar

oleh zat-zat kimia, termasuk logam berat seperti As, Pb, Cd, Cu, Co, Cr, Mo, Sr,

Ti, V, Mn, Fe, Ni, Hg, Ba, Sc, dan Zn (Alloway, 1990; Gimeno-Garcia, et al.,

1996; Taylor and Percival, 2001; Curtis and Smith, 2002; He et al., 2005;

Papafilippaki et al., 2007; Karyadi, 2008).

46

Tabel 2.5

Komposisi Kimia Umbi Kentang Tiap 100 g Bahan.

Komponen Jumlah

Air (g)

Protein (g)

Lemak (g)

Kabohidrat (g)

Kalsium (mg)

Fosfor (mg)

Besi (mg)

Vitamin B1 (mg)

Vitamin C (mg)

77,8

2,0

0,1

19,1

11,0

50,0

0,7

0,11

17,0

Sumber: Direktorat Gizi (1981)

2.4.4 Selada (Lactuca sativa L.)

Selada (Lactuce) merupakan sayuran daun yang berumur semusim dan

termasuk dalam famili Compositae. Ada 2 jenis selada yaitu selada yang dapat

membentuk krop dan yang tidak. Jenis yang tidak membentuk krop daun-daunnya

berbentuk "rosette". Warna daun selada hijau terang sampai putih kekuningan.

Selada biasanya dikonsumsi sebagai salad atau lalapan dan jarang sebagai sayur

yang dimasak (BPTP Yogyakarta, 2013).

Selada tumbuh baik di dataran tinggi yaitu pada ketinggian antara 400-

2200 m di atas permukaan laut (dpl). Tanaman selada cocok ditanam pada lahan

subur yang banyak mengandung humus, pasir atau lumpur dengan pH tanah 6,5-7.

Pada tanah yang masam selada ini tumbuh kerdil dan pucat karena kekurangan

unsur magnesium dan besi. Suhu udara optimum untuk pertumbuhan tanaman

selada adalah 15-29 oC. Waktu tanam terbaik pada akhir musim hujan, walaupun

demikian dapat juga ditanam pada musim kemarau dengan pengairan atau

penyiraman yang cukup (Surpriyatna, 1996; Alamtani, 2013).

47

Selada adalah sayuran yang mempunyai kandungan mineral yang cukup

tinggi termasuk zat besi, mangan, tembaga, kalsium, magnesium, dan potasium

yang bermanfaat dalam meningkatkan laju metabolisme dalam tubuh. Kalium

merupakan vascodilutor penting yang membantu menjaga tekanan darah dan

meningkatkan kesehatan jantung melalui pengaturan cairan tubuh. Kalsium

membantu memperkuat gigi dan tulang, sementara tembaga dan besi membantu

dalam produksi sel darah merah dalam tubuh. Selada mentah kaya vitamin A dan

beta-karoten. Selada juga mengandung folat, vitamin C dan vitamin K yang

berperan dalam pencegahan osteoporosis dan kerusakan saraf otak (Rizqi, 2013).

Kandungan gizi selada seperti protein, lemak, karbohidrat, vitamin, dan mineral

disajikan pada Tabel 2.6.

Sayuran yang ditanam di daerah yang terkontaminasi logam berat akan

terkontaminasi oleh logam tersebut, seperti sayuran selada yang ditanam pada

tanah di daerah limbah tambang mengandung logam berat Pb, Cd, As, dan Zn

cukup tinggi pada sayuran tersebut (Cobb, 2000).

2.4.5 Prei atau Bawang Daun (Allium fistulosum L.)

Bawang daun atau prei biasa juga disebut daun bawang yang merupakan

jenis sayuran dari kelompok bawang yang banyak digunakan dalam masakan. Prei

atau bawang daun yang termasuk dalam famili Liliaceae adalah bawang yang

paling umum dikenal sebagai daun bawang atau bawang hijau di banyak negara

dan digunakan dalam salad dan berbagai masakan Asia. Di Indonesia, bawang

daun ini disebut dengan berbagai nama seperti bawang daun, bawang semprong,

bawang bakung, bawang cina, dan bawang prei. Bawang daun ini adalah bawang

48

Tabel 2.6

Kandungan Kimia Selada Tiap 100 g Bahan.

Komponen Jumlah

Air (g)

Protein (g)

Lemak (g)

Kabohidrat (g)

Kalsium (mg)

Fosfor (mg)

Besi (mg)

Vitamin B1 (mg)

Vitamin C (mg)

94,8

1,7

0,3

3,0

182,0

27,0

2,5

0,08

50,0

Sumber: Direktorat Gizi (1981)

muda dengan dua bagian batang yang berbeda yaitu bagian atas berongga dan

berwarna hijau, sedangkan bagian bawah berupa akar putih seperti bola lampu.

Prei ini mempunyai aroma dan rasa yang khas, sehingga banyak digunakan untuk

campuran masakan seperti soto, sop, martabak telur, dan telur dadar. Bawang prei

(leek) ini tidak berumbi dan mempunyai daun yang lebih lebar dibandingkan

dengan bawang merah maupun bawang putih, pelepahnya panjang dan liat serta

bagian dalam daun berbentuk pipih (IKPI, 1993; Litbang. Deptan, 2013;

Annehira. Com, 2013).

Bawang daun cocok tumbuh di dataran rendah maupun dataran tinggi

dengan ketinggian 250 -1500 m di atas permukaan laut (dpl) dengan curah hujan

150 - 200 mm/tahun dan suhu harian 18-25 oC. Tanaman cocok pada pH netral

(6,5-7,5) dengan jenis tanah Andosol (bekas lahar gunung berapi) atau tanah liat

berpasir. Pupuk yang umum digunakan adalah pupuk kandang, Urea, SP36, dan

KCl. Tanaman bawang daun ini dapat dipanen pada umur sekitar 2 bulan setelah

tanam (Litbang. Deptan, 2013).

49

Bawang daun atau prei, seperti sayuran lainnya, juga mengandung

berbagai zat gizi yang diperlukan oleh tubuh manusia seperti karbohidrat, lemak,

protein, mineral, vitamin dan serat (dapat dilihat pada Tabel 2.7).

Tabel 2.7

Kandungan Kimia Bawang Daun/Prei Tiap 100 g Bahan.

Komponen Jumlah

Air (g)

Protein (g)

Lemak (g)

Kabohidrat (g)

Serat (g)

Kalsium (mg)

Fosfor (mg)

Besi (mg)

Vitamin A (S.I)

Vitamin B1 (mg)

Vitamin C (mg)

-

1,8

0,4

6,0

0,9

35,0

38,0

3, 2

910,0

0,08

48,0

Sumber: Direktorat Gizi (1981)

2.5 Metode Digesti (Digestion method) Logam Berat

Metode digesti atau sering juga disebut destruksi adalah salah satu metode

yang umum digunakan untuk mengekstraksi atau melepaskan logam berat

dari sampel padat seperti tanah, sedimen, dan sapel biologis. Berbagai metode

digesti termasuk digesti basah dan kering telah diaplikasikan pada sampel

sebelum dianalisis dengan alat AAS. Metode digesti melibatkan penggunaan asam

oksidasi kuat baik asam tunggal maupun asam campuran. Asam-asam yang sering

digunakan dalam digesti antara lain: asam nitrat, asam perklorat, asam klorida,

asam florida, hidrogen peroksida, dan asam sulfat (Yaru et al., 1995; AGAL,

1994). Digesti dengan campuran asam nitrat dan asam perklorat dan ditambah

asam florida dapat memberikan hasil yang memadai untuk berbagai logam seperti:

50

Al, Ca, Fe, Ti, V, U, Mo, Pb, Cd, Ni, Co, Cu, K, Mg, Mn, Na, Sr, dan Zn dalam

sedimen (AGAL, 1994; NIST, 1990). Penggunaan asam perklorat dan asam

florida di beberapa negara tidak direkomendasikan, sehingga digesti

menggunakan asam campuran selain ke dua asam tersebut. Dengan demikian,

campuran asam yang digunakan untuk digesti sampel lingkungan dan sampel

biologis semakin bervariasi, diantaranya: H2SO4-HCl, H2SO4-HCl-H2O2, H2SO4-

H2O2, H2SO4-HNO3, HNO3-HClO4, dan HNO3-HCl-H2O2 (Kokot et al., 1995; Gil

et al., 1993), tetapi campuran asam ini tidak selalu dapat mengekstrak semua

logam yang terdapat dalam sampel secara optimal (Saraswati et al., 1995; Kokot

et al., 1995).

Waktu yang diperlukan dalam proses digesti menjadi faktor yang perlu

dipertimbangkan, karena faktor ini sangat bergantung pada alat yang digunakan.

Sebagai contoh digesti dengan menggunakan pemanas listrik (hotplate),

diperlukan waktu sekitar 8 - 24 jam untuk menuntaskan proses digesti (Christian,

1994). Waktu yang diperlukan cukup lama, sehingga diperlukan suatu usaha

untuk memperkecil waktu yang diperlukan, maka para peneliti menggunakan alat

digesti alternatif seperti microwave oven dan ultrasonic bath atau

mengkombinasikan peralatan tersebut sehingga diperoleh hasil yang memadai

dengan waktu sesingkat mungkin. Untuk itu, telah dilaporkan metode digesti yang

cukup aman dan cepat yaitu menggunakan asam HNO3-HCl yang digesti pada

ultrasonic bath (45 menit, suhu 60 oC) dan hotplate (45 menit, suhu 140

oC),

dengan persentase perolehan kembali dari 9 logam (Pb, Cd, Cu, Zn, Ni, Mn, Fe,

Cr, dan Co) dalam sedimen referensi standar, AGAL-10 berkisar antara 83 sampai

51

105% (Siaka et al., 1998). Metode ini diaplikasikan untuk analisis logam berat Pb,

Cd, Cu, Cr, dan Zn dalam tanah dan sayur.

2.6 Tingkat Aman Konsumsi Sayuran

Tanah pertanian yang terkontaminasi logam berat dapat menyebabkan

berbagai dampak terhadap manusia, hewan dan tumbuh-tumbuhan karena

toksisitasnya. Logam berat seperti As, Fe, Mn, Pb, Cu, Cd, Cr, dan Zn banyak

sekali ditemukan sebagai kontaminan di dalam sayuran (Cobb, 2000; Okoronkwo

et al.,2005; Arora et al., 2008; Astawan, 2008). Logam-logam toksik tersebut

terakumulasi dalam sayuran pada konsentrasi yang tinggi menyebabkan risiko

yang sangat serius terhadap kesehatan manusia jika sayuran tersebut dikonsumsi

(Alloway, 1990; Vousta et al.,1996). Masuknya logam berat ke dalam tubuh

manusia melalui konsumsi sayuran sangat bergantung pada jumlah sayuran yang

dikonsumsi perhari. Menurut kajian Litbang Deptan, orang Indonesia

mengkonsumsi sayuran rata-rata perkapita adalah 40,35 kg/tahun atau sekitar 115

g/hari/orang (Abdurrahman, 2013).

Kandungan logam berat dalam sayuran dibandingkan dengan batas aman

(safe limit) untuk setiap logam berat dalam sayuran yang ditetapkan oleh

WHO/FAO. Batas aman tersebut berkaitan dengan asupan logam perhari (daily

intake of metals) melalui konsumsi sayuran dan ini digunakan untuk menghitung

nilai indeks risiko kesehatan (HRI, Health Risk Index). Berdasarkan nilai HRI ini

dapat ditentukan tingkat keamanan konsumsi sayuran. Jika nilai HRI lebih kecil

dari 1 (satu), maka sayuran tersebut aman untuk dikonsumsi (Cui et al., 2004).

52

2.6.1 Asupan Logam Perhari (DIM, daily intake of metals)

Asupan logam perhari (DIM) merupakan hasil kali dari konsentrasi logam

dalam sayuran dengan faktor konversi dan asupan sayuran perhari dibagi dengan

berat badan rata-rata (Khan et al., 2008; Khan et al., 2009). Nilai DIM tersebut

dihitung menurut persamaan berikut:

𝐷𝐼𝑀 =𝐶𝑀 𝑥 𝐶𝑓 𝑥 𝐷𝑓𝑖

𝐵𝑎𝑤

Dimana, CM adalah konsentrasi logam dalam sayuran (mg/kg),

Cf adalah faktor konversi (0,085 digunakan untuk mengubah berat

sayuran segar ke berat kering) (Khan et al., 2009),

Dfi adalah asupan sayuran perhari (daily intake of vegetables),

Baw adalah berat badan rata-rata (average body weight).

2.6.2 Indeks Risiko Kesehatan (HRI, health risk index)

Nilai indeks risiko kesehatan (HRI) dapat ditetapkan dengan menggunakan

nilai asupan logam perhari (DIM) dan dosis referensi oral (RfD, oral refence

dose). Indeks tersebut menyatakan tingkat bahaya bagi orang yang mengkonsumsi

sayuran yang terkontaminasi logam berat. Sayuran yang dikonsumsi diasumsikan

aman apabila nilai HRInya kurang dari satu (Cui et al., 2004). Persamaan berikut

digunakan untuk menghitung nilai HRI:

𝐻𝑅𝐼 =𝐷𝐼𝑀

𝑅𝑓𝐷

Dimana, RfD adalah dosis referensi oral (oral refence dose).

Nilai HRI untuk sayuran yang mengandung beberapa loagm berat dapat dihitung

dengan persamaan berikut:

HRIt = 𝐻𝑅𝐼𝑛𝑖=0

Dimana, HRIt = HRI total dan n = banyaknya jenis logam berat dalam sayuran.