makalah imia lingkungan "logam dan logam berat dalam air"

BAB I PENDAHULUAN

A.    Logam

Dalam kimia, sebuah logam atau metal (bahasa Yunani: Metallon) adalah sebuah unsur kimia yang siap membentuk ion (kation) dan memiliki ikatan logam, dan kadangkala dikatakan bahwa ia mirip dengan kation di awan elektron. Metal adalah salah satu dari tiga kelompok unsur yang dibedakan oleh sifat ionisasi dan ikatan, bersama dengan metaloid dan nonlogam. Dalam tabel periodik, garis diagonal digambar dari boron (B) ke polonium (Po) membedakan logam dari nonlogam. Unsur dalam garis ini adalah metaloid, kadangkala disebut semi-logam; unsur di kiri bawah adalah logam; unsur ke kanan atas adalah nonlogam (Anonim, 2013).

Logam didefinisikan sebagai unsur kimia yang mempunyai sifat-sifat: liat, kuat, keras, penghantar listrik dan panghantar panas, mengkilap dan pada umumnya mempunyai titik cair yang tinggi. Untuk mengklasifikasikan logam dapat ditinjau dan bermacam-macam keadaan logam, sifat dan kegunaannya, logam dikelompokkan menjadi:

1.      Logam berat.

Logam berat yaitu logam yang mempunyai massajenis lebih dan 5 kg/dm, logam tersebut yaitu: Besi, Nikel, Crome, Tembaga, Timah hitam, Timah putih, Seng.

2.      Logam ringan.

Logam ringan yaitu logam yang mempunyai massajenis kurang dan 5 kg/dm, logam tersebut yaitu: aluminium, magnesium, titanium, kalsium, kalium, natrium, dan barium.

3.      Logam mulia.

Logam mulia adalah logam yang mempunyai nilai ekonomi tinggi, digunakan untuk keperluan khusus, misalnya untuk alat tukar (uang), perhiasan dan asesoris lainnya. Logam mulia tersebut yaitu: emas, perak, dan platina.

4.      Logam tahan api.

Logam tahan api atau disebut juga dengan logam refraktori, logam tersebut biasanya digunakan sebagai unsur paduan untuk alat-alat listrik, silinder line pada motor bakar torak dan alat-alat lainnya yang memerlukan ketahanan panas. Logam refraktori tersebut yaitu: wolfram, molibden, titanium, dan zirkonium.

5.      Logam radio aktif.

Logam radio aktif yaitu logam yang dapat memancarkan sinar radioaktif yaitu sinar alpha, sinar Betha dan sinar Gama. Sinar gama diperlukan untuk pemeriksaan sambungan pada lasan. Logam radio aktif tersebut yaitu: radium dan uranium.

B.     Logam Berat

Logam berat merupakan logam yang mempunyai berat jenis lebih besar dari 5g/cm3. Logam berat masih termasuk golongan logam dengan kriteria-kriteria yang sama dengan logam-logam lain. Perbedaannya terletak dari pengaruh yang dihasilkan bila logam berat ini berikatan dan atau masuk ke dalam tubuh organisme hidup. Karakteristik dari kelompok logam berat adalah sebagai berikut (Palar, 2010) :

a.       Memiliki spesifikasi graviti yang sangat besar (lebih dari 4).

b.      Mempunyai nomor atom 22-34 dan 40-50 serta unsur-unsur lantanida dan aktinida.

c.       Mempunyai respon biokimia yang khas (spesifik) pada organisme hidup .

Logam berat biasanya menimbulkan efek-efek khusus pada makhluk hidup, karena semua logam berat bersifat toksik. Namun demikian, sebagian dari logam-logam tersebut tetap dibutuhkan oleh makhluk hidup, yang biasa dinamakan sebagai logam-logam esensial tubuh.

C.    Air

Air merupakan komponen lingkungan yang penting bagi manusia. Makhluk hidup di muka bumi ini tak dapat terlepas dari kebutuhan akan air. Air merupakan kebutuhn utama bagi proses kehidupan di bumi, sehingga tidak ada kehidupan seandainya di bumi tidak ada air. Namun demikian, air dapat menjadi malapetaka bilamana tidak tersedia dalam kondisi yang benar, baik kualitas maupun kuantitasnya, air yang relatif bersih sangat didambakan oleh manusia, baik untuk keperluan hidup sehari-hari, untuk keperluan industri, untuk kebersihan sanitasi kota, maupun untuk keperluan pertanian dan sebagainya.

Air yang terdapat di alam atau badan-badan air sesungguhnya tidak ada yang murni. Air selalu mengandung zat-zat atau komponen-komponen lain, baik yang larut maupun tidak larut. Jenis dan jumlah komponen itu bergantung sekali pada keadaan sekitar sumber air. Air hujan yang jatuh ke bumi dapat melarutkan gas-gas tertentu yang ada di atmosfer, seperti gas karbon dioksida dan gas oksigen. Di tempat-tempat yang udaranya sangat kotor seperti kota-kota industri, air hujan yang  jatuh ke bumi dapat melarutkan gas karbon monoksida, gas belerang dioksida, gas amoniak, gas asam sulfida, jelaga, dan bahkan debu-debu. Air hujan jatuh ke daratan dan mengalir mencari bagian permukaan bumi yang lebih rendah. Aliran air mula-mula kecil, tetapi karena bertemu dengan aliran-aliran yang lain, lama-lama aliran air menjadi besar dan akhirnya sampai pada badan-badan air. Selama di daratan air mengikis permukaan bumi dan melarutkan atau mengendapkan hasil kikisan itu ditempat-tempat yang lain. Gas amoniak dan gas asam sulfida yang ada dalam badan-badan air tidak hanya berasal dari udara, tetapi dapat juga berasal dari peruraian protein yang ada dalam badan air tersebut. Gas amoniak diperoleh dari dekomposisi aerobik protein sedangkan gas belerang diperoleh dari proses dekomposisi anaerobik protein yang mempunyai residu asam amino sistein.

Kecuali air hujan, air dari sumber-sumber lainnya mengandung berbagagai macam garam. Jenis dan kadar garam tersebut pada tiap sumber air berbeda-beda. Apabila banyak mengandung ion kalsium dan ion magnesium, air tersebut disebut air sadah. Apabila hanya sedikit atau sama sekali tidak mengandung ion-ion tersebut air tersebut disebut air lunak. Kesadahan sementara disebabkan oleh garam kalsium hidrogen karbonat dan magnesium hidrogen karbonat. Kesadahan tetap disebabkan oleh garam kalsium sulfat, magnesium sulfat, magnesium klorida dan kalsium klorida. Garam hidrogen karbonat yang menyebabkan kesadahan semnetara, terbentuk karena air yang mengandung karbon dioksida mengalir melalui lapisan tanah yang mengandung garam kalsium karbonat dan magnesium karbonat.

BAB II ISI

A.    Logam dan Logam Berat dalam Air

Keberadaan logam-logam dalam perairan dapat berasal dari sumber-sumber alamiah dan dari aktivitas manusia. Sumber-sumber logam alamiah yang masuk ke dalam perairan bisa berupa pengikisan dari batuan mineral. Dalam kondisi normal beberapa logam baik logam ringan maupun logam berat jumlahnya sedikit dalam air. Beberapa logam tersebut bersifat essensial dan sangat dibutuhkan dalam proses kehidupan misalnya Kalsium (Ca), Fosfor (P), Magnesium (Mg), yang merupakan logam ringan yang berguna untuk pembentukan kutikula pada ikan dan udang. Sedangkan logam berat seperti Tembaga (Cu), dan Seng (Zn) sangat bermanfaat dalam pembentukan haemosianin dalam darah pada hewan air tersebut. Kegiatan manusia juga merupakan suatu sumber utama pemasukan logam ke dalam lingkungan perairan. Masukan logam berasal dari buangan langsung berbagai jenis limbah yang beracun, gangguan pada cekungan-cekungan perairan, presipitasi dan jatuhan dari atmosfer. Sumber utama masuknya logam ke dalam perairan adalah sebagai berikut (Wittman, 1979 dalam Connel, Des W dan Miller, Gregory J, 1995 ):

1.      Kegiatan Pertambangan. Eksploitasi timbunan bijih membongkar permukaan batuan baru dan sejumlah besar sisa-sisa batu atau tanah untuk mempercepat proses pelapukan. Sehingga mengakibatkan oksidasi mineral dan pembentukan air saluran tambang yang asam.

2.      Kegiatan proses pengambilan bijih, peleburan dan penyulingan minyak dapat menyebabkan hamburan dan penimbunan sejumlah besar logam runutan seperti Pb, Zn, Cu, As, dan Ag ke dalam saluran pembuangan di sekelilingnya atau pengeluaran langsung ke dalam lingkungan perairan.

3.      Cairan Limbah Rumah Tangga dan Aliran Air Badai Perkotaan. Jumlah logam runutan yang cukup besar disumbangkan ke dalam cairan limbah rumah tangga oleh sampah-sampah metabolik, korosi pipa-pipa air (Cu, Pb, Zn dan Cd) dan produk-produk konsumer (misalnya, formula detergen yang mengandung Fe, Mn, Cr, Ni, Co, Zn, Cr, B dan As). Pembuangan sampah lumpur dapat juga menyumbangkan pengkayaan logam (Cu, Pb, Zn, Cd dan Ag) ke dalam air penerima (William dkk, 1974 dalam Connel, Des W dan Miller, Gregory J, 1995)

4.      Komposisi logam pada aliran air perkotaan tergantung pada banyak faktor, seperti rencana perkotaan, keadaan lalu lintas, kontruksi jalan, penggunaan tanah, dan ciri-ciri fisik dan klimatologi batas air (Hahne dan Kroontji, 1973 dalam Connel, Des W dan Miller, Gregory J, 1995).

5.      Limbah dan Buangan Industri. Beberapa logam runutan di buang ke dalam lingkungan perairan melalui cairan limbah industri demikian juga dengan penimbunan dan pencucian lumpur industri. Kepekatan logam dalam air limbah industri seringkali dalam skala miligram per liter (lihat Tabel 2.1). Emisi logam dari pembakaran bahan bakar fosil juga merupakan sumber utama pemaculogam di udara yang ada di dalam air alamiah dan daerah aliran sungai .Pembakaran bahan bakar yang mengandung timah hitam secara nyata membreikan sumbangan pada timbunan timah hitam di perkotaan (Wittman, 1979 dalam Connel, Des W dan Miller, Gregory J, 1995).

6.      Aliran Pertanian. Sangat banyak endapan yang mengandung logam, dari daerah pertanian sebagai akibat dari erosi tanah (McElroy dkk, 1975 dalam Connel, Des W dan Miller, Gregory J, 1995).

Tingkat kandungan logam pada setiap kompartemen sangat bervariasi, bergantung pada lokasi, jenis kompartemen dan tingkat pencemarannya. Biasanya tingkat konsentarsi logam berat dalam air dibedakan menurut tingkat pencemarannya, yaitu polusi berat, polusi sedang, dan nonpolusi (Darmono, 2001).

B.     Persenyawaan Logam dan Logam Berat dengan Senyawa Lain.

Di dalam perairan, biasanya logam ditemukan dalam bentuk persenyawaan dengan unsur lain atau dalam bentuk logam ion dan sangat jarang ditemukan dalam bentuk elemen tunggal.

Bahan-bahan kimia yang berada di dalam laut berupa persenyawaan anorganik dan persenyawaan organik. Persenyawaan anorganik dapat berasal dari hasil erosi batu-batuan yang terjadi di daratan yang kemudian oleh sungai dibawa ke laut. Persenyawaan anorganik dapat berasal dari limbah industri, limbah pertanian, atau limbah domestik yang masuk ke sungai dan akhirnya dibawa ke laut. Selain itu persenyawaan organik dapat juga berasal dari tumpahan minyak yang diangkut oleh kapal dan bocoran-bocoran pengeboran minyak lepas pantai.

C.    Pengaruh Logam dan Logam Berat terhadap Lingkungan.

Pencemaran logam berat meskipun dalam konsentrasi rendah dalam perairan sangat berbahaya bagi biota didalamnya. Logam-logam berat yang terdapat dalam air laut, seperti halnya logam-logam berat yang terdapat dalam air tawar, dapat terkumpul dalam jaringan tubuh hewan air melalui proses rantai makanan. Selain itu, logam berat masuk ke dalam jaringan tubuh makhluk hidup melalui beberapa jalan, yaitu saluran pernapasan dan penetrasi melalui kulit. Logam – logam berat ini umumnya berpengaruh buruk terahap proses-proses biologis karena logam-logam berat ini mempunyai kemampuan untuk mengikat protein yang ada dalam jaringan tubuh hewan. Kematian organisme perairan akibat logam berat dapat terjadi karena keracunan atau kation logam berat dengan fraksi tertentu dalam lendir insang sehingga insang terselaputi gumpalan lendir logam berat. Akibatnya organisme akan mati lemas. Timah (Pb), seng (Zn), dan Tembaga (Cu), pada umumnya menyebabkan kematian ikan dan organisme perairan lainnya melalui proses semacam ini. Dampak logam berat sangat meracuni bagi manusia yang mengkonsumsi ikan dari perairan tercemar. Hal ini karena konsentrasi logam berat dalam ikan yang dikonsumsi sudah berada pada taraf diatas ambang batas akibat proses bioakumulasi (Sumardjo, D., 2009).

Di dalam tubuh manusia logam diabsorpsi oleh darah, berikatan dengna protein darah yang kemudian didistribusikan ke seluruh jaringan tubuh. Akumulasi logam yang tertinggi biasanya dalam organ detoksikasi (hati) dan ekskresi (ginjal). Akibat yang ditimbulkan dari toksisitas logam ini dapar berupa kerusakan fisik (erosi, degenerasi, nekrosis) dan dapat berupa gangguan fisiologik (gangguan fungsi enzim dan gangguan metabolisme) (Darmono, 2001).

Menurut Gossel dan Bricker (1984) dalam Darmono, 2001 ,ada 5 logam yang berbahaya pada manusia yaitu arsen (As), Kadmium (Cd), timbal (Pb), merkuri (Hg), dan besi (Fe). Selain itu, ada 3 logam yang kurang beracun, yaitu tembaga (Cu), selenium (Se), dan seng (Zn). Logam berat dapat menimbulkan efek gangguan terhadap kesehatan manusia, tergantung pada bagian mana dari logam berat tersebut yang terikat dalam tubuh serta besarnya dosis paparan. Efek toksik dari logam berat mampu menghalangi kerja enzim sehingga mengganggu metabolisme tubuh, menyebabkan alergi, bersifat mutagen, teratogen, atau karsinogen bagi manuia maupun hewan.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2013. Logam. (http://id.wikipedia.org/wiki/Logam) diakses pada tanggal 2 Oktober 2013.

Anonim. 2013. Chapter I. (http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12794-1400100001-Chapter1.pdf) diakses pada tanggal 2 Oktober 2013.

Annas. 2013. Logam Berat. (http://nas-annas.blogspot.com/2011/01/logam-berat.html) diakses pada tanggal 2 Oktober 2013.

Darmono. 2001. Lingkungan Hidup dan Pencemaran : hubungannya dengan Toksikologi Senyawa Logam. UI-Press. Jakarta.

Sofyan. 2013. Logam. (http://sofyan-az.bogspot.com/2008/01/logam.html) diakses pada tanggal 2 Oktober 2013.

Sumardjo, D. 2009. Pengantar Kimia : Buku Panduan Mahasiswa Kedokteran dan Program Strata I Fakultas Bioeksakta. EGC. Jakarta.