Tugas Kimia Lingkungan

PENCEMARAN AIR OLEH KADMIUM (CD), EFEK DAN PENANGGULANGANNYA

Oleh :

Afifi Rahamdetiassani (083112620150008)

FAKULTAS BIOLOGI UNIVERSITAS NASIONAL JAKARTA 2011

I.

PENDAHULUAN Pencemaran air merupakan suatu keadaan dimana kondisi kualitas air

tersebut menyimpang dari batas normal (Wardhana,1995). Kualitas air yang buruk dapat dilihat dari perubahan warna, bau dan rasa. Menurut Odum (1971) parameter fisika dan kimia dapat digunakan untuk menduga kualitas lingkungan hidup perairan. Beberapa perubahan fisik dan kimia yang dapat diukur antara lain kekeruhan, pH, amoniak, kalsium, magnesium, klorida, beberapa logam berat dan lain sebagainya. Salah satu yang paling banyak dijumpai dalam ekosistem perairan pencemaran logam berat. Logam berat adalah suatu unsur logam dengan berat molekul tinggi. Dalam kadar rendah logam berat umumnya sudah beracun bagi tumbuhan dan hewan, termasuk juga pada manusia. Menurut Am.geol. Inst (1976) jenis logam berat yang sering mencemari lingkungan ialah merkuri (Hg), timbal (Pb), kadmium (Cd), arsen (As) dan krom (Cr). Logam berat memiliki karakteristik, antara lain bobot jenis lebih besar dari 5 gr/cm3, terletak di sudut kanan bawah sistem periodik, mempunyai afinitas yang tinggi terhadap unsur S dan biasanya bernomor atom 22 sampai 92 dari perioda 4 sampai 7 (Miettinen, 1977). Logam berat dapat masuk ke dalam lingkungan karena, longgokan alami di dalam bumi tersingkap, sehingga berada di permukaan bumi, pelapukan batuan yang mengandung logam berat yang melonggokan logam berat secara residual di dalam saprolit dan selanjutnya berada di dalam tanah, penggunaan bahan alami untuk pupuk atau pembenah tanah (soil conditioner), pembuangan sisa dan limbah pabrik serta sampah. Penggunannya sangat bermanfaat untuk industri, namun menngakibatkan banyak sekali pencemaran lingkungan. Salah satunya adalah pencemaran oleh Cd yang banyak digunakan sebagai zat atau media stabilisator dalam berbagai industri. Pembuangan limbah Cd yang tidak ramah lingkuangan dapat meningkatkan kadar Cd yang dapat berakibat pada terganggunnya eksositem perairan dan kesehatan masarakat yang mengkonsumsi biota dari periaran yang tercemar Cd. Oleh karena itu, tujuan dari penulisan ini

adalah untuk mengetahui paencemaran Cd pada ekosistem air dan beberapa akibat yang ditimbulkannya.

II.

LOGAM CADMIUM (Cd) Kadmium pertama kali ditemukan oleh seseorang ilmuwan Jerman yang

bernama F. Strohmeyer pada tahun 1817 (Arifin, 2008). Kadmium adalah logam berat berwarna kebiruan yang lunak, termasuk ke dalam golongan II B. Unsur ini mempunyai berat atom 48, mempunyai bobot atom 112,41 g/mol dan memiliki densitas 8,65 g/cm3. Titik didih dan titik lelehnya berturut-turut 765C dan 320,9C. Sifat kimia Cd antara lain: Logam yang cukup aktif, bereaksi dengan halogen dan nonlogam, tidak larut dalam basa, larut dalam H2SO4 encer dan HCl encer. Logam Cd mempunyai penyebaran sangat luas di alam, tetapi hanya satu jenis mineral kadmium di alam yaitu greennockite (CdS) yang selalu ditemukan bersamaan dengan mineral spalerite (ZnS) (Arifin, 2008). Kadmium digunakan pula dalam pembuatan solder dan digunakan sebagai pembuat baterai Ni-Cd (Yulianto, 2006). Logam Cadmium sangat banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari manusia. Logam ini telah digunakan sejak tahun 1950 dan total prosduksi Dunia sekitar 15000-18000 pertahun. Prinsip dasar dalam penggunaan Cd adalah sebagai bahan stabilisasi sebagai bahan pewarna dalam industri plasik dan pada electroplating. Namun, sebagian dari substansi logam Cd ini juga digunakan untuk soldier dan alloy-alloynya digunakan pula pada baterai. Umumnya logam Cd senyawa oksida dari Cadmium (CdO), Hidrat (CdH2 ), dan khloridanya paling banyak digunakan dalam industri elektroplating. Dalam industri baterai, pesawat terbang sipil maupun meliter, alloy CdNi juga sangat banyak digunakan. Disamping itu, alloy Cd juga banyak digunakan dalam industri persenjataan berat, terutama sekali ally Cd tersebut digunakan sebagai pemandu peluru-peluru kendali. Alloy Cd yang dibentuk dengan logamlogam Cu, Pb, Sn, dan Ag, banyak digunakan sebagai bahan solder. Logam Cd

dan senyawa Cadmium nitrat sangat berguna dalam pengembangan reaktro nuklir. Logam Cd dan persenyawaan Cadmiun nitrat ini berfungsi sebagai bahan untuk mengontrol kecepatan pemecahan inti atom dalam reaksi berantai. Selain itu, Persenyawaan Cd dapat digunakan sebagai zat warna., pengolahan roti, pengolahan ikan, pengolahan minuman, industri tekstil dan lain sebagainya.

III.

CADMIUM DALAM EKOSISTEM PERAIRAN

Dalam strata lingkungan, Cd dan persenyawaanya ditemukan di banyak lapisan lingkungan. Seperti pada daerah-daerah penimbunan samapah, aliran air hujan, dan air buangan. Dari hasil penelitian di perairan teluk New York ( 1979) menunjukkan bahwa sumber Cd dalam badan perairan yang dikontribusi dari air limbah industri sangat sedikit yaitu 0,6 % dari total kadungan Cd yang ada. Sedangkan jumlah paling besar dikotribusi oleh limbah padat 82 % (Muller et al, 1979). Seperti halnya merkuri dan logam-logam berat lainnya, logam Cd membawa sifat racun yang sangat merugikan bagi semua organisme. Dalam badan perairan, kelarutan Cd dalam konsentrasi tertentu dapat membunuh biota perairan. Biota-biota yang tergolong bangsa Crustacea akan mengalami kematian dalam selang waktu 24-504 jam bila dalam badan perairan dimana biota ini hidup terlarut logam atau persenyawaan Cd pada rentang konsentrasi 0,005-0,15 ppm. Untuk biota-biota yang tergolong dalam bangsa insekta akan mengalami kematian dala selang waktu 24-672 jam bila ditemukan dalam badan perairan dimana biota tersebut hidup dalam kadar 0,003-18 ppm. Untuk biota-biota perairan yang tergolong ke dalam keluarga oligochaeta akan mengalami kematian dalam selang waktu 24-96 jam pada kadar 0,0028-4,6 ppm. Untuk biota perairan tawar yang lebih besar seperti nekton akan mengalami kematian pada kadar 1,092-1,104 ppm dalam waktu 96 jam (Murphy, 1974).

Pencemaran pada ekosistem perairan akan menyebabkan terganggunya stabilitas ekosistem air beruapa kematian biota ataupun meningkatnya konsentrasi Cd yang dapat dideteksi secara kimia sampai secara fisika. Logam Cd akan mengalami proses biotransformasi dan bioakumulasi dalam tubuh organism

hidup. Logam Cd akan masuk ke dalam tubuh bersama makanan yang berasal dari perairan yang terkontaminasi Cd dan dikonsumsi. Dalam tubuh biota perairan jumlah logam yang terakumulasi akan terus mengalami peningkatan dengan adanya proses biomagnifikasi di badan peraira, yang kadarnya semakin tinggi sejalan dengan tingginya tingkat konsumen; pada biota yang staratanya lebih tinggi akan ditemukan akumulasi Cd yang lebih banyak, begitupun sebaliknya. Bila jumlah Cd yang masuk tersebut telah melebihi nilai ambang, makan biota dari suatu strata tersebut akan mengalami kematian dengan mekanisme biotransformasi melalui gut wall (celah dinding sel atau kulit). Jenis makanan yang dimakan oleh organism strata I dari suatu sistem rantai makanan akan mempengaruhi jumlah Cd dalam jaringan tubuhnya. Pada invertebrata yang memakan tanaman , jumlah ppm Cd yang makanan lebih sedikit dari pada sampah atau kotoran. yang akan termakan bersama bahan termakan oleh invertebrate pemakan

IV.

EFEK PENCEMARAN CADMIUN (Cd) 1. Keracunan Keracunan yang disebabkan oleh Cd dapat bersifat akut dan kronis.

Keracunan akut sering terjadi pada pekerja di industri-industri yang berkaitan dengan logam ini. Gejala-gejala keracunan akut adalah timbulanya rasa sakit daln panas pada bagian dada. Keracunan yang bersifat kronis yang disebabkan oleh daya racun yang dibawa oleh logam Cd terjadi dalam selang waktu yang sangat lama. Peristiwa ini terjadi karena logam Cd yang masuk ke dalam tubuh dalam jumlah kecil sehingga dapat ditolerir oleh tubuh pada saat tersebut. Akan tetapi karena proses kemasukan tersebut terus menerus, maka tubuh pada batas akhir

tdak lagi mampu mentolerir. Keracunan yang bersifat kronis membawa akibat yang lebih buruk dibandingkan dengan keracunan akut. 2. Kerusakan Organ tubuh Pada ginjal, logam Cd dapat menimbulkan gangguan, dan bahkan mampu menimbulkan kerusakan pada sistem uropoitika yang bekerja di ginjal. Kerusakan yang terjadi dapat dideteksi dari tingkat atau jumlah kadungan protein yang terdapat dalam urin. Bahkan, Cd dapat mempengaruhi sistem reproduksi (terlebih genitalia jantan), pada konsentrasi tertentu, Cd dapat mematikan sel-sel sperma laki-laki. CdS (Cadmium sulfide) yang telah terhirup selama 12-14 tahun tidak menimbulkan efek buruk dalam bentuk apapun pada paru-paru . Efek keracunan akan terlihat bila terhirup dalam waktu 25 tahun yang terlihat berupa pembengkakan paru-paru. Hal itu disebabkan oleh Cd+2 menghambat kerja senyawa alfa-antifirin. Persenyawaan Cd dengan O (CdO) dapat menyebabkan keracunan kronis dapat menyebabkan penyakit anemia. Dari beberapa hasil penelitian, ada hubungan antara kandungan Cd yang tinggi dalam darah dengan rendahnya kadar hemoglobin. Selain itu, pada tulang Cd yang terhirup dari debu yang mengandung partikel CdO dapat mengalami gejala rasa sakit pada tulang, sehingga menyulitkan untuk melakukan aktifitas bergerak.

V.

PENANGGULANGAN LOGAM BERAT Upaya penanganan pencemaran logam berat dapat dilakukan dengan

menggunakan proses kimiawi. Seperti penambahan senyawa kimia tertentu untuk proses pemisahan ion logam berat atau dengan resin penukar ion (exchange resins), serta beberapa metode lainnya seperti penyerapan menggunakan karbon aktif, electrodialysis dan reverse osmosis. Namun proses ini relatif mahal dan cenderung menimbulkan permasalahan baru, yaitu akumulasi senyawa tersebut dalam sedimen dan organismeakuatik (perairan). Penanganan logam berat dengan mikroorganisme atau mikrobia (dalam istilah Biologi dikenal dengan

bioakumulasi, bioremediasi, atau bioremoval), menjadi alternatif

yang dapat

dilakukan untuk mengurangi tingkat keracunan elemen logam berat di lingkungan perairan tersebut. Metode atau teknologi ini sangat menarik untuk dikembangkan dan diterapkan, karena memiliki kelebihan dibandingkan dengan proseskimiawi. Penyerapan ion logam berat oleh sianobakteria dan mikroorganisme terdiri atas dua mekanisme yang melibatkan proses aktif uptake (biosorpsi) dan pasif uptake (bioakumulasi). 1. Proses aktif uptake Proses ini juga dapat terjadi pada berbagai tipe sel hidup. Mekanisme ini secara simultan terjadi sejalan dengan konsumsi ion logam untuk pertumbuhan sianobakteria,dan/atau akumulasi intraselular ion logam tersebut. Logam berat dapat juga diendapkan pada proses metabolisme dan ekresi sel pada tingkat kedua. Proses ini tergantung dari energi yang terkandung dan sensitivitasnya terhadap parameter yang berbeda seperti pH, suhu, kekuatan ikatan ionik, cahaya dan lainnya. Namun demikian, proses ini dapat pula dihambat oleh suhu rendah, tidak tersedianya sumber energi dan penghambat metabolisme sel. Peristiwa ini seperti ditunjukkan oleh akumulasi kadmium pada dinding sel Ankistrodesmus dan Chlorellavulgaris yang mencapai sekitar 80 dari total akumulasinya di dalam sel,sedangkan arsenik yang berikatan dengan dinding sel Chlorella vulgaris ratarata 26%. Untuk mendesain suatu proses pengolahan limbah yang mengandung ion logam berat dengan melibatkan sianobakteria relatif mudah dilakukan. Proses pertama,sianobakteria pilihan dimasukkan, ditumbuhkan dan selanjutnya dikontakkan dengan airyang tercemar ion logam berat tersebut. Proses pengontakkan dilakukan dalam jangka waktu tertentu yang

ditujukan agar sianobakteria berinteraksi dengan ion logam berat,selanjutnya biomassa sianobakteria ini dipisahkan dari cairan. Proses terakhir, biomassa sianobakteria yang terikat dengan ion logam berat diregenerasi untuk digunakan kembali atau kemudian dibuang ke lingkungan. Pemanfaatan sianobakteria untuk menanggulangi pencemaran logam berat merupakan hal yang sangat menarik dilakukan, baik olehmasyarakat, pemerintah maupun industri. Karena,

sianobakteria merupakan organism selular yang mudah dijumpai, mempunyai

spektrum habitat sangat luas, dapat tumbuh dengan cepat dan tidak membutuhkan persyaratan tertentu untuk hidup, mudahdibudidayakan dalam sistem akuakultur. 2. Proses pasif uptake Proses ini terjadi ketika ion logam berat terikat pada dinding sel biosorben. Mekanisme passive uptake dapat dilakukan dengan dua cara, pertama dengan cara pertukaran ion di mana ion pada dinding sel digantikan oleh ion-ion logam berat; dan kedua adalah pembentukan senyawa kompleks antara ion-ion logam berat dengan gugus fungsional seperti karbonil, amino, thiol, hidroksi, fosfat, dan hidroksi-karboksil secara bolak balik dan cepat. Sebagai contoh adalah pada Sargassum sp. dan Eklonia sp. dimana Cr(6) mengalami reaksi reduksi pada pH rendah menjadi Cr(3) dan Cr(3) di-remove melalui proses pertukaran kation.

VI.

KESIMPULAN 1. Pencemaran air merupakan suatu keadaan dimana kondisi kualitas air tersebut menyimpang dari batas normal. Kualitas air yang buruk dapat dilihat dari perubahan warna, bau dan rasa. 2. Logam Cd memiliki nilai positif dan negatif. Nilai positif dikarenakan Cd dapat dimanfaatkan oleh manusia, dan nilai negatif dikarenakan Cd dapat mencemari lingkungan perairan. 3. Cd dalam ekosistem perairan dapat membuat kematian suatu

organisme bila Cd yang terdapat melebihi batas ambang. 4. Efek pencemaran Cd bagi manusia adalah keracunan dan kerusakan pada organ tubuh. 5. Penanggulangan logam berat dapat dilakukan dengan cara aktig 6. Penanggulangan mikrobia. pencemaran logam berat dapat dilakukan dengan menggunakan proses kimiawi dan penggunaan mikroorganisme atau

VII.

DAFTAR PUSTAKA

American Geological Institute. 1976. Dictionary of Geological Terms. Revised Edition. Anchoor Book. New York. Anonim. 2008. Kadmium (Cd). [online] SMK NEGERI 3 MADIUN.Blog.spot Miettinen.1977. Pengertian dan Macam Logam Berat. Diakses

http://dedepurnama.blogspot.com/2009/07/logam-berat.html . pada tanggal 3 Juni2011. Mohsin, Yulianto. Kadmium.

http://www.chem-is-

try.org/tabel_periodik/kadmium/. 8 Juni 2011. Mueller et al., Contaminants Entering the New York Bight: Source, Mass Load, Significanse, Am.Soc. Limnol. Oceanogr. Spec. Symp. 2, 162. 1979. Murphy P. M. Univ. of Wales Ins. Of Tech. and Sciences. 1974. Odum, E. P. 1971. Fundamentals of Ecology 3rd Ed. WB Sauders Company. Philadelphia Potensi Limbah Udang Sebagai Penyerap Di Logam Berat [online]

(Timbal,Cadmium,danTembaga) (http://www.duniakimiakita.co.cc). spotAnonim. 2010. Wardhana, W.A., 1995. Yogyakarta, Jakarta.

Perairan.

Dampak Pencemaran Lingkungan, Andi Offset