Logam Berat

LOGAM BERAT

Air sering tercemar oleh komponen-komponen anorganik, diantaranya berbagai logam berat yang berbahaya. Beberapa logam berat tersebut banyak digunakan dalam berbagai keperluan, oleh karena itu diproduksi secara rutin dalam skala industri. Industri-industri logam berat tersebut seharusnya mendapat pengawasan yang ketat sehingga tidak membahayakan bagi pekerja-pekerjanya maupun lingkungan disekitarnya. Penggunaan logam-logam berat tersebut dalam berbagai keperluan sehari-hari berarti telah secara langsung maupun tidak langsung, atau sengaja maupun tidak sengaja, telah mencemari lingkungan. Beberapa logam berat tersebut ternyata telah mencemari lingkungan melebihi batas yang berbahaya bagi kehidupan lingkungan. Logam-logam berat yang berbahaya dan sering mencemari lingkungan tersebut adalah merkuri (Hg), timbal (Pb), arsenik (As), kadmium (Cd), khromium (Cr), dan Nikel (Ni). Logam-logam tersebut diketahui dapat mengumpul di dalam tubuh organisme, dan tetap tinggal dalam tubuh dalam jangka waktu lama sebagai racun yang terakumulasi. Dalam bab ini akan dibahas mengenai dua macam logam berat yang paling sering mengkontaminasi air yaitu merkuri dan timbal.

MERKURI

Sifat-sifat merkuri

Merkuri merupakan elemen alami, oleh karena itu sering mencemari lingkungan. Kebanyakan merkuri yang ditemukan di alam terdapat dalam bentuk gabungan dengan elemen lainnya, dan jarang ditemukan dalam bentuk elemen terpisah. Komponen merkuri banyak tersebar di karang-karang, tanah, udara, kimia dan biologi yang kompleks.

Merkuri dan komponen-komponen merkuri banyak digunakan oleh manusia untuk berbagai keperluan. Sifat-sifat kimia dan fisik merkuri membuat logam tersebut banyak digunakan untuk keperluan ilmiah dan industri. Beberapa sifat tersebut adalah sebagai berikut:

1.    merkuri merupakan satu-satunya logam yang berbentuk cair pada suhu kamar (25^oC) dan mempunyai titik beku terendah dari semua logam, yaitu -39^oC.

2.    Kisaran suhu di mana merkuri terdapat dalam bentuk cair sangat lebar, yaitu 396^oC, dan pada kisaran suhu ini merkuri mengembang secara merata.

3.    merkuri mempunyai volatilitas yang tertinggi dari semua logam.

4.    ketahanan listrik merkuri sangat rendah sehingga merupakan konduktor yang terbaik dari semua logam.

5.    banyak logam yang dapat larut di dalam merkuri membentuk komponen yang disebut amalgam (alloy).

6.    merkuri dan komponen-komponennya bersifat racun terhadap semua mahluk hidup.

Merkuri dilepaskan sebagai uap, yang kemudian mengalami kondendsasi, sedangkan gas-gas lainnya mungkin terlepas di atmosfer atau dikumpulkan.

Merkuri di alam terdapat dalam berbagai bentuk sebagai berikut:

1.    Merkuri anorganik, termasuk logam merkuri (Hg⁺⁺) dan garam-garamnya seperti merkuri khlorida (HgC1₂) dan merkuri oksida (HgO).

2.    Komponen merkuri organik atau organomerkuri , terdiri dari:

a.    Aril merkuri, mengandung hidrokarbon aromatik seperti fenil merkuri asetat.

b.    Alkil merkuri, mengandung hidrokarbon alifatik dan merupakan merkuti yang paling beracun, misalnya metil.

c.     Alkoksialkil merkuri (R-O-Hg).

Kegunaan merkuri

Merkuri digunakan dalam bergbagai bentuk dan untuk berbagai keperluan, misalnya industri khlor-alkali, alat-alat listrik, cat, instrumen, sebagai katalis, kedokteran gigi, pertanian, alat-alat laboratorium, obat-obatan, industri kertas, amalgam, dan sebagainya. Penggunaan merkuri yang terbesar adalah dalam industri khlor-alkali, diman diproduksi khlorin (C1₂) dan soda kaustik (NaOH) dengan cara elektrolisis larutan garam NaCl. Kedua bahan kimia tersebut sangat banyak kegunaanya, oleh karena itu diproduksi dalam jumlah tinggi setiap tahun. Fungsi merkuri dalam proses ini adalah sebagai katode dari sel elektrolisis. Merkuri dalam bentuk film bergerak membentuk amalgam dengan natrium yang dilepaskan dari larutan garam pada katode selam elektrolisis. Amalgam kemudian dipisahkan dari sel lektrolisis dan beraksi dengan air membentuk larutan NaOH, dan merkuri yang dilepaskan dapat digunakan kembali untuk produksi berikutnya. Kegunaan merkuri dalam proses ini adalah didasarkan pada sifatnya yang berbentuk cair, konduktivitas listriknya, dan kemampuannya untuk membentuk amalgam dengan logam natrium.

Kegunaan kedua yang terbesar dari merkuri adalah dalam produksi alat-alat  listrik untuk berbagai keperluan. Sebagai contoh misalnya lampu uap merkuri yang banyak digunakan untuk penerangan jalan-jalan dan pabrik karena mempunyai biaya instalasi dan operasi yang lebih rendah daripada lampu pijar, dan dapat dioperasikan pada voltase tinggi. Penggunaan lainnya misalnya dalam baterei merkuri yang mempunyai umur relatif panjang dan dapat digunakan pada kondisi suhu dan kelembapan yang tinggi.

Penggunaan merkuri dan komponen-komponennya sebagai fungisida merupakan kegunaan ketiga terbesar dari merkuri. Dalam hal ini merkuri digunakan untuk membunuh jamur di dalam cat, pulp, kertas dan industri-industri pertanian. Komponen merkuri sering ditambahkan ke dalam cat yang akan digunakan di daerah-daerah lembab sebagai pengawet lateks dan mencegah lapuk. Cat yang digunakan untuk kapal-kapal sering ditambahkan merkuri okside (HgO) sebagai anti jamur atau fenil merkuri asetat sebagai anti lapuk.

Industri-industri pulp dan kertas juga menggunakan FMA untuk mencegah pembentukan lendir pada pulp kertas yang masih basah selam pengolahan dan penyimpanan. Komponen-komponen organomerkuri lainnya juga digunakan dalam jumlah lebih rendah untuk maksud yang sama. Tetapi penggunaan organomerkuri untuk keperluan tersebut telah dilarang oleh FDA (Food and Drug Administration) sejak 1970 karena penggunaan merkuri di dalam kertas kemungkinan dapat mengkontaminasi makanan yang dibungkus dengan kertas tersebut. Industri-industri pertanian menggunakan komponen-komponen arganomerkuri sebagai pelapis benih untuk mencegah pertumbuhan kapang.

Logam merkuri juga digunakan sebagai katalis dalam proses di industri-industri kimia, terutama pada industri vinil khloride yang merupakan bahan dasar dari berbagai plastik. Kasus keracunan merkuri yang terbesar yang terjadi di Teluk Minamata Jepang, dalam tahun 1953-1960 disebabkan oleh buangan merkuri dari pabrik vinil khloride. Logam merkuri juga digunakan di dalam termometer dan alat-alat pencatat suhu karena bentuknya yang cair pada kisaran suhu yang lebar, sifatnya uniform, koefesien pengembangan panasnya besar, dan konduktivitas listriknya besar.

Pencemaran Merkuri di dalam Air dan Lingkungan

Penggunaan merkuri di dalam industri-industri sering menyebabkan pencemaran lingkungan, baik melaui air buangan maupun melalui sistem ventilasi udara. Merkuri yang terbuang ke sungai, pantai atau badan air disekitar industri-industri tersebut kemudian dapat mengkontaminasi ikan-ikan dan mahluk air lainnya termasuk ganggang dan tanaman air. Selanjutnya ikan-ikan kecil dan mahluk air lainnya mungkin akan dimakan oleh ikan-ikan atau hewan air lainnya  yang lebih besar atau masuk kedalam tubuh melaui insang. Kerang juga dapat menumpulkan merkuri di dlam rumahnya. Ikan-ikan dan hewan tersebut kemudian dikonsumsi oleh manusia sehingga manusia dapat mengumpulkan merkuri di dalam tubuhnya. Penggunaan merkuri di bidang pertanian sebagai pelapis benih dapat mencemari tanah-tanah pertanian yang berakibat pencemaran terhadap hasil-hasil pertanian terutama sayur-sayuran. FDA menetapkan batasan kandungan merkuri maksimum adalah 0.005 ppm untuk air dan 0.5 ppm unttuk makanan, sedangkan WHO (Word Health Organization) menetapkan batasan maksimum yang lebih rendah yaitu 0.0001 ppm untuk cair.

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa semua ikan yang tidak terkontaminasi langsung dengan merkuri selam pertumbuhannya masih mengandung merkuri di dalam tubuhnya pada konsentrasi yang rendah, yaitu 0.005-0.075 ppm. Penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa pengumpulan merkuri di dalam tubuh ikanbervariasi tergantung dari kondisi dan bagian organ tubuh. Suatu penelitian yang dilakukan dalam tahun 1969 terhadap ikan ditempatkan di dalam air tersebut selam satu jam perhari dalam 10 hari, menunjukkan bahwa pengumpulan merkuri tertinggi terdapat di dalam darah, kemudian di dalam ginjal, hati, otak, dan yang terendah terdapat di dalam otot. Sisa ikan kemudian dibiarkan di dalm air yang bebas merkuri, ternyata setelah 45 minggu, organ-organ tubuh ikan tersebut telah bebas dari merkuri kecuali ginjal dan hati yang masih mengandung merkuri. Dari penelitian-penelitian pencemaran merkuri pada ikan juga dibuktikan bahwa merkuri yang terkumpul di dalam tenunan hidup adalah dalam bentuk merkuri organik, terutama metil merkuri.

Keracunan Merkuri dan Metilasi Biologi

Keracunan telah sering terjadi dan merupakan keracunan yang cukup serius karena dapat mengakibatkan kematian dan cacat seumur hidup. Tabel 6.1 menunjukkan lima keracunan merkuri yang menelan korban cukup banyak dan terjadi sampai tahun 1968. keracunan-keracunan tersebut terutama disebabkan oleh konsumsi ikan yang tercemar merkuri atau konsumsi biji-bijian yang diberi perlakuan dengan merkuri. Beberapa waktu yang lalu juga diberitakan bahwa teluk Jakarta juga diduga telah tercemar merkuri dalam konsentrasi yang cukup membahayakan bagi kesehatan.

Tabel 6.1 Keracunan merkuri yang terbesar tahun 1953-1960*

Lokasi	Tahun	Korban (orang)
Teluk Minamata, Jepang Irak Pakistan Barat Guatemala Nigata, Jepang	1953 – 1960 1961 1963 1966 1968	43   meninggal 68   cacat/sakit 35   meninggal 321 cacat/sakit 4     meninggal 34   cacat/sakit 20   meninggal 45   cacat/sakit 5     meninggal 25   cacat/sakit

 * Anonim (1970)

Walaupun mekanisme keracunan merkuri di dalam tubuh belum diketahui dengan jelas, tetapi beberapa hal mengenai daya racun merkuri dapat dijelaskan  sebagai berikut:

1.    Semua komponen merkuri dalam jumlah cukup beracun terhadap tubuh.

2.    Masing-masing komponen merkuri mempunyai perbedaan karakteristik dalam daya racunnya, distribusi, akumulasi atau pengumpulan, dan waktu retensinya di dalam tubuh.

3.    Transformasi biologi dapat terjadi di dalam lingkungan atau di dalam tubuh di mana komponen merkuri di ubah dari satu bentuk menjadi bentuk lainnya.

4.    Pengaruh merkuri di dalam tubuh diduga karena dapat menghambat kerja enzim dan meyebabkan kerusakan sel disebabkan kemampuan merkuri untuk terikat dengan grup yang mengandung sulfur di dalam molekul yang terdapat di dalam enzim dan dinding sel. Keadaan ini mengakibatkan penghambatan aktivitas enzim dan reaksi kimia yang dikatalis oleh enzim tersebut di dalam tubuh. Sifat-sifat membran dari dinding sel akan rusak karena pengikatan dengan merkuri sehingga aktivitas sel yang normal akan terganggu.

5.    Kerusakan tubuh yang disebabkan oleh merkuri biasanya bersifat permanen, dan sampai saat ini belum dapat disembuhkan.

Merkuri anorganik mempunyai tendensi untuk terkumpul di dalam tenunan hati dan ginjal. Hal ini dapat mengakibatkan kerusakan tenunan tersebut, akan tetapi pembuangan keluar tubuh juga lebih cepat melalui sistem urin. Uap logam merkuri mempunyai kapasitas tinggi untuk terdifusi melalui paru-paru kedalam darah, kemudian ke otak, dimana dapat terjadi kerusakan sistem syaraf pusat. Baisanya merkuri anorganik, dalam bentuk komponen, tidak tinggal di dalam tubuh dalam waktu cukup lamasehingga tidak berkumpul dalam jumlah yang membahayakn. Arilmerkuri yang masuk ke dalam tubuh, misalnya fenil merkuri asetil (FMA), segera akan terpecah menjadi komponen merkuri anorganik, oleh karena itu juga tidak mengumpul di dalm tubuh dalam jumlah yang membahayakan.

Alkilmerkuri merupakan komponen organomerkuri yang paling berbahaya karena  mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:

1.    Alkilmerkuri dengan mudah melakukan penetrasi dan terkumpul di dalm tenunan otak karena komponen ini mudah menembus membran biologi.

2.    Alkilmerkuri mempunyai waktu retensi yang lama di dalam tubuh sehingga konsentrasi di dalam tubuh semakin lam semakin tinggi, meskipun dosis yang masuk ke dalam tubuh mungkin rendah. Komponen ini diperkirakan mempunyai umur setengah di dalam tubuh selama 70 hari.

3.    Alkilmerkuri dapat dibentuk dari merkuri anorganik oleh aktivitas mikroorganisme anaerobik tertentu. Transformasi ini dibuktikan terjadi dengan mudah di dalam lumpur di dasar sungai dan danau. Proses transformasi ini belum dibuktikan terjadi di dalam tubuh, tetapi beberapa mikroorganisme yang ditemukan di dalam saluran usus hewan juga ditemukan dapat melakukan proses transformasi tersebut.

Metilmerkuri, yang merupakan komponen merkuri yang paling beracun, dapat mencemari lingkungan melalui beberapa cara, baik secara langsung maupun tidak langsung, sengaja maupun tidak sengaja. Pencemaran metilmerkuri secara langsung dan sengaja misalnya melalui penggunaan metilmerkuri pada benih atau biji-bijian. Pencemaran secara langsung dan tidak sengaja misalnya jika metilmerkuri yang digunakan dalam industri atau yang terbentuk sebagai bahan buangan dalam proses industri dibuang ke badan air disekitarnya. Pencemaran secara tidak langsung terjadi jika komponen merkuri lainnya dimetilasi atau ditransformasi oleh organisme tertentu.

Dalam kasus keracunan merkuri di teluk Minamata, Jepang, merkuri sulfat yang digunakan sebagai katalis dalam industri vinil khloride di bunga ke laut di Teluk Minamata. Komponen merkuri tersebut di dasar laut akan diubah oleh mikroorganisme anaerobik menjadi CH₃Hg⁺ _atau (CH₃)₂Hg. Komponen merkuri yang terakhir ini bersifat sangat volatil dan dilepaskan dari lumpur atau pasir pada dasar laut ke air disekitarnya. (CH₃)₂Hg merupakan komponen yang stabil di dalam larutan alkali, tetapi pada kondisi asam akan berubah menjadi CH₃Hg⁺ _.  Ion tersebut bersifat larut di dalam air dan mengumpul di dalam organisme hidup, terutama di dalam tenunan lemak, dan selanjutnya dapat terikat pada gruf sulfur pada molekul di dalam enzim dan dinding sel sehingga merusak sistem enzim dan membran dinding sel.

Pemecahan Masalah Polusi Merkuri

Sumber pencemaran merkuri  di lingkungan mudah dideteksi dari industri-industri yang menggunakan merkuri di dalam prosesnya. Masalah yang dihadapi adalah bagaimana mencegah terjadinya pencemaran merkuri tersebut. Kesulitan dalam mencegah terjadinya polusi merkuri disebabkan merkuri mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:

1.    Merkuri bersifat volatil sehingga dapat mencemari udara.

2.    Merkuri membentuk cair sehingga mudah menyebar dipermukaan air dan sulit untuk dikumpulkan.

3.    Merkuri mengalami translokasi di dalam tanaman dan hewan.

4.    Merkuri atau komponen merkuri dapat diubah oleh mikro organisme yang terdapat di dalam laut, sungai atau danau menjadi menjadi komponen metilmerkuri yang sangat beracun, dimana dengan adanya rantai makanan memungkinkan terkumpul di dalam tubuh hewan dan manusia.

Suatu laporan yang dibuat oleh U.S.Environmental Protection Agency memuat bebrapa rekomendasi untuk mencegah terjadinya polusi merkuri di lingkungan. Beberapa rekomendasi tersebut adalah sebagai berikut:

1.    Pestisida alkil merkuri seharusnya tidak boleh digunakan lagi.

2.    Penggunaan pestisida yang mengandung komponen merkuri lainnya dibatasi untuk daerah-daerah tertentu.

3.    Semua industri yang menggunakan merkuri harus membuang limbah industrinya dengan terlebih dahulu mengurangi jumlah merkuri sampai batas normal.

Pelaksanaan rekomendasi tersebut tidak seluruhnya dapat memcahkan masalah polusi merkuri di lingkungan. Pencemaran merkuri tetap terjadi pada lumpur di dasar sungai atau danau dan menghasilkan CH₃Hg⁺  yang dilepaskan ke badan air disekelilingnya. Beberapa cara dekontaminasi merkuri telah dicoba dilakukan di Swedia, diantaranya adalah sebagai berikut:

1.    Sedimen pada dasar sungai atau danau ditutupi dengan bahan-bahan yang mempunyai kemampuan absorbsi tinggi.

2.    Sedimen pada dasar sungai atau danau ditutupi dengan bahan anorganik yang tidak bereaksi.

3.    Sedimen yang mengandungmerkuri dihilangkan dengan cara dikeruk atau dipompa.

TIMBAL

Sifat-sifat Timbal

Polusi timbal (Pb) dapat terjadi di udara, air maupun tanah. Kandungan timbal di dalam tanah rata-rata adalah 16 ppm, tetapi pada daerah-daerah tertentu mungkin dapat mencapai beberapa ribu ppm. Kandungan timbal di dalam udara seharusnya rendah karena nilai tekanan uapnya rendah. Untuk mencapai tekanan uap 1 torr, timbal atau komponen-komponen timbal membutuhkan suhu lebih dari 800^oC, berbeda dengan merkuri dimana tekanan uap 1 torr dapat dicapai pada suhu yangjauh lebih rendah yaitu 126^oC. 

Timbal banyak digunakan untuk berbagai keperluan karena sifat-sifatnya sebagai berikut:

1.    Timbal mempunyai titik cair rendah sehingga jika digunakan dalam bentuk cair dibutuhkan teknik yang cukup sederhana dan tidak mahal.

2.    Timbal merupakan logam yang lunak sehingga mudah diubah menjadi berbagai bentuk.

3.    Sifat kimia timbal menyebabkan logam ini dapat berfungsi sebagai lapisan pelindung jika kontak dengan udara lembab.

4.    Timbal dapat membentuk alloy dengan logam lainnya, dan alloy yang terbentuk mempunyai sifat berbeda dengan timbal yang murni.

5.    Densitas timbal lebih tinggi dibandingkan dengan logam lainnya kecuali emas dan merkuri.

Kegunaan Timbal

Penggunaan timbal terbesar adalah dalam produksi baterei penyimpan untuk mobil, dimana digunakan timbal metalik dan komponen-komponennya. Elektrode dari beberapa baterei mengandung struktur inaktif yang disebut grid yang dibuat dari alloy timbal yang mengandung 93% timbal dan 7% antimoy. Struktur ini merupakan penyangga mekanik dari komponen baterei yang aktif dan merupakan jalur aliran listrik. Bagian yang aktif dari baterei terdiri dari timbal diokside (PbO₂) dan logam timbal yang terikat pada grid.

Penggunaan lainnya dari timbal adalah untuk produk-produk logam seperti amunisi, pelapis kabel, pipa dan solder, bahan kimia, pewarna, dan lain-lainnya . bebrapa produk logam dibuat dari timbal murni yang diubah menjadi berbagai bentuk, dan sebagian besar terbuat dari alloy timbal. Solder mengandung 50-95% timbal, sedangkan sisanya adlah timah. Titik lebur solder akan berubah tergantung dari komposisinya. Logam pencetak yang digunakan dalam percetakan terdiri dari timabl, timah dan antimony, dimana komposisinya pada umumnya terdiri dari 85% timbal, 12% antimony, dan 3% timah. Peluru timbal mengandung 0.1-0.2% arsenik untuk menambah kekerasannya Alloy yang mempunyai titik cair rendah dan digunakan dalam alarm api, pemadam kebakaran otomatis dan sekering listrik mengandung bismuth, cadmium atau merkuri. Titik cair alloy tersebut ditentukan dari komposisinya.

Penggunaan timbal yang bukan alloy terutama terbatas pada produk-produk yang harus tahan karat. Sebagai contoh, pipa timbal digunakan untuk pipa-pipa yang akan mengalirkan bahan-bahan kimia yang korosif, lapisan timbal digunakan utuk melapisi tempat-tempatcucian yang sering mengalami kontak dengan bahan-bahan korosif, dan timbal juga digunakan sebagai pelapis kabel listrik yang akan digunakan di dalam tanah atau dibawah permukaan air.

Komponen timbal juga digunakan sebagai pewarna cat karena kelarutannya di dalam air rendah, dapat berfungsi sebagai pelindung, dan terdapat dalam berbagai warna. Yang paling banyak digunakan adalah timbal putih yang mempunyai rumus Pb(OH₎₂.2PbCO₃.Timbal  merah atau Pb₃O₄ berupa bubuk berwarna merah cerah yang digunakan sebagai pewarna cat yang tahan karat. Cat berwarna kuning dapat dibuat dengan menambahkan kuning khrom atau PbCrO₄.

Timbal juga digunakan sebagai campuran dalam pembuatan pelapis keramik yang disebut glaze. Glaze adalah lapisan tipis gelas yang menyerap ke dalam permukaan tanah liat yang digunakan untuk membuat keramik. Komponen utama dari glaze keramik adalah silika yang bergabung dengan okside lainnya yaity PbO ditambahkan ke dalam glaze untuk membentuk sifat mengkilap yang tidak dapat dibentuk dengan okside lainnya.

Sumber Polusi Timbal

Konsentrasi timbal di udara di daerah perkotaan kemungkinan mencapai 5 sampai 50 kali daripada di daerah-daerah pedesaan. Semakin jauh dari daerah perkotaan, semakin rendah konsentrasi Pb di udara. Timbal yang mencemari udara terdapat dalam dua bentuk, yaitu berbentuk gas dan partikel-partikel. Gas timbal terutama berasal dari pembakaran bahan aditif bensin dari kendaraan bermotor yang terdiri dari tetraetil Pb dan tetrametil Pb. Partikel-partikel Pb di udara berasal dari sumber-sumber lain seperti pabrik-pabrik alkil Pb dan Pb-okside, pembakaran arang, dan sebagainya. Di mana dihasilkan berbagai komponen Pb, terutama PbBrC1 dan PbBrC1.2PbO.

Komponen-komponen Pb yang mengandung halogen terbentuk selama pembakaran bensin karena ke dalam bensin sering ditambahkan cairan antiletupan yang mengandung scavenger kimia. Bahan antiletupan yang aktif terdiri dari tetraetil Pb atau Pb(C₂H₅)₄,tetrametil Pb atau Pb(CH₃)_4, atau kombinasi dari keduanya. Scavenger ditambahkan supaya dapat bereaksi dengan komponen Pb yang tertinggal di dalam mesin sebagai akibat pembakaran bahan antiletupan tersebut. Komponen-komponen Pb yang dapat merusak mesin jika tertinggal, bereraksi dengan scavenger dan membentuk gas pada suhu tertentu saat mesin dijalankan, sehingga akan keluar bersama dengan bahan-bahan lainnya dan tidak akan merusak mesin. Dua macam scavenger yang sering digunakan adalah etilen dibromide (C₂H₄Br₂) dan etilen dikhloride (C₂H₄C1₂). Bahan aditif yang ditambahkan  ke dalam bensin terdiri dari 62% tetraetil Pb, 18% etilen dibromide, 18% etilen dikhloride, dan 2% bahan-bahan lainnya.

Jenis dan jumlah komponen-komponen Pb yang diproduksi dari asap mobil dap-at dilihat pada tabel 6.2, dimana kolom pertama menunjukkan komposisi asap mobil segera setelah mobil distarter, sedangkan kolom kedua menunjukkan komposisi asap mobil 18 jam setelah starter. Data komposisi asap mobil setelah 18 jam menunjukkan bahwa komposisi Pb mungkin mengalami reaksi ketika dilepaskan di udara. Cara menangkap asap mobil dalam percobaan ini dilakukan dengan menampung asap di dalam kantung berwarna hitam yang diisi udara bersih kering, kemudian campuran tersebut dianalisis 18 jam kemudian. Dari data tersebut terlihat bahwa komponen Pb yang terdapat dalam jumlah tinggi di dalm asap mobil terutama adalah Pb oksikarbonat (PbCO₃.2PbO), Pb okside (PbO_x), dan Pb karbonat (PbCO₃).  

Tabel 6.2. Komponen Pb di dalam asap mobil*

Komponen Pb	Persen dari totalpertikel Pb
	Segera setelah starter	18 jam setelah starter
PbBrC1 PbBrC1.2PbO. PbC12 Pb(OH)C1 PbBr2 PbC1.2PbO. Pb(OH)Br PbOx PbCO3 PbBr2.2PbO. PbCO3.2PbO.	32.0 31.4 10.17 7.7 5.5 5.2 2.2 2.2 1.2 1.1 1.0	12.0 1.6 8.3 7.2 0.5 5.6 0.1 21.2 13.8 0.1 29.6

*Anonim (1971) dalam stoker dan seager (1972)

Public Health Service di Amerika Serikat menetapkan bahwa sumber-sumber air alami untuk masyarakat tidak boleh mengandung Pb lebih dari 0.05 mg/l (0.05 ppm), sedangkan WHO menetapkan batas Pb di dalm air sebesar 0.1 mg/l.

Di eropa pernah terjadi keracunan Pb beberapa tahun yang lalu yang disebabkan oleh pipa-pipa air kebanyakan dibuat dari besi. Sebenaranya penggunaan pipa-pipa Pb tidak berbahaya untuk mengalirkan air alami karena sifat kesadahan air tersebut. Air sadah mengandung ion-ion karbonat (CO₃⁼) dan sulfat (_SO4⁼) yang bereaksi dengan Pb membentuk lapisan pelindung yang tidak larut air yaitu PbCO₃ dan PbSO_4.

Pencemaran Pb juga pernah dilaporkan terjadi di dalam minuman beralkohol (wiski) yang diproduksi sebagai industri rumah, dan didalam minuman yang disimpan di dalm wadah keramik yang dilapisi glaze. Dalam tahun 1969, dilaporkan bahwa 30% dari contoh-contoh wiski yang diproduksi sebagai industri rumah yang tidak legal di atlanta mengandung Pb lebih dari 1 mg per liter, yaitu 20 kali melebihi batas Pb di dalam air yang ditetapkan oleh Public Health Service. Sumber pencemaran Pb di dalm wiski ternyata berasal dari solder Pb yang digunakan di dalm tabung-tabung dalam unit distilasi, dan dari radiator mobil yang mengandung Pb yang digunakan sebagai kondenser.

Glaze keramik yang mengandung Pb merupakan sumber keracunan Pb yang berbahaya jika digunakan untuk melapisi wadah-wadah makanan yang terbuat dari keramik. Minuman-minuman berasam tinggi seperti sari buah apel dan jeruk dapat melarutkan glaze dan membebaskan Pb ke dalam minuman jika formulasi glaze yang digunakan tidak tepat. Dalam tahun 1970 dilaporkan bahwa seorang anak laki-laki di Montreal, Kanada, meninggal karena meminum sari buah apel yang disimpan di dalam botol yang terbuat dari tanah liat. Analisi terhadap sari buah apel menunjukkan bahwa sari buah apel yang disimpan di dalam botol yang dilapisi glaze tersebut selama 3 jam mengandung 57 mg Pb/l, sedangkan setelah 3 hari kandungan Pb mencapai 1300 mg/l.

Semua bahan pangan alami mengandung Pb dalam konsentrasi kecil, dan selama persiapan makanan mungkin kandungan Pb akan bertambah. Makanan-makanan asam dapat melarutkan Pb dari peralatan masak, alat-alat makan, dan wadah-wadah penyimpanan yang terbuat dari alloy Pb atau keramik yang dilapisi glaze.

Tanah mungkin mengandung komponen Pb arsenat yang stabil karena komponen ini banyak digunakan sebagai pestisida sebelum perang dunia ke II. Tetapi pada saat ini pestisida tersebut tidak digunakan lagi karena telah banyak diganti dengan pestisida organik. Di daerah-daerah pertanian yang dekat dengan jalan-jalan raya pada umumnya kandungan Pb pada hasil-hasil pertanianya lebih tinggi dibandingkan dengan hasil-hasil pertanian yang dipanen dari daerah-daerah yang jauh dari jalan raya. Hal ini menunjukkan bahwa pencemaran Pb umumnya berasal dari kendaraan-kendaraan bermotor.

Keracunan Pb

Bentuk kimia Pb merupakan faktor penting yang mempengaruhi sifat-sifat Pb didalam tubuh. Komponen Pb organik, misalnya tetraetil Pb, segera dapat terabsorbsi oleh tubuh melalui kulit atau membran mukosa. Hal ini merupakan masalah bagi pekerja-pekerja yang bekerja dipabrik-pabrik yang memproduksi komponen tersebut. Komponen Pb didalam bensin, meskipun berbentuk komponen organik, tidak merupakan bahaya polusi dalam bentuk organik karna selama pembakaran akan diubah menjadi bentuk anorganik. Komponen ini dilepaskan diudara dan sifatnya kurang berbahaya dibandingkan dengan Pb organik. Pb anorganik di absorbsi terutama melalui saluran pencernaan dan pernafasan, dan merupakan sumber Pb utama didalam tubuh.

Tidak semba Pb yang terhisap atau tertelan kedalam tubuh akan tertinggal didalam tubuh. Kira-kira 5 sampai 10% dari jumlah yang tertelan akan diabsorbsi melalui saluran pencernaan, dan sekitar 30% dari jumlah yang terhisap melalui hidung akan diabsorbsi melalui saluran pernapasan. Hanya sekitar 5% dari 30% yang terabsorbsi melalui saluran pernapasan akan tertinggal didalam tubuh karena dipengaruhi oleh ukuran partikel-partikelnya.

Daya racun Pb dalam tubuh diantaranya disebabkan oleh penghambatan enzim oleh ion-ion Pb^2+. Enzim yang diduga dihambat adalah yang diperlukan untuk pembentukan hemoglobin. Penghambatan tersebut disebabkan terbentuknya ikatan yang kuat (ikatan kovalen) antara Pb²⁺ dengan grup sulfur yang terdapat didalam asam-asam amino (misalnya cistein) dari enzim tersebut.

Pb yang tertinggal didalam tubuh, baik dari udara maupun melalui makanan/minuman, akan mengumpul terutama didalam skeleton (90-95%). Tulang berfungsi sebagai tempat pemgumpulan Pb karena sifat-sifat ion Pb²⁺ yang hampir sama dengan Ca²⁺_. Pb²⁺ yang mengumpul didalam skeleton kemungkina  dapat diremobilisasi kebagian-bagian tubuh lainnya lama setelah diabsorbsi awal. Hal ini dapat terjadi misalnya selama pengobatan dengan kortison pada saat demam atau karena umur yang sudah tua. Umur setengah Pb secara biologi didalam tulang manusia diperkirakan sekitar 2-3 tahun.

Karena analisis Pb didalam tulang cukup sulit, maka kandungan Pb didalam tubuh ditetapkan dengan menganalisis konsentrasi Pb didalam darah atau urin. Konsentrasi Pb didalam darah merupakan indikator yang lebih baik dibandingkan dengan konsentrasi didalam urin. Jumlah Pb minimal didalam darah yang dapat mengakibatkan timbulnya gejala keracunan biasanya berkisar antara 60 sampi 100 mikrogram per 100 ml darah untuk orang dewasa. Tabel 6.3 menujukkan bahwa konsentrasi Pb didalam darah dapat dibedakan atas empat kategori, yaitu kategori normal, dapat diterima, berlebihan, dan berbahaya.

Tabel 6.3 Kategori pencemaran Pb didalam darah orang dewasa*

kategori	Konsentrasi Pb didalam darah (ug/100 ml)	Keterangan
A.           (Normal) B. (Dapat diterima) C.   (Berlebihan) D. (berbahaya)	< 40 40 – 80 80 – 120 > 120	Populasi normal pencemaran Pb pada konsentrasi abnormal Absorbsi meningkat karena polusi Pb pada tingkat abnormal, tetapi masih belum berbahaya. Absorsi meningkat karena polusi Pb yang berlebihan, sering disertai gejala ringan,kadang-kadang gejala berat. Absorbsi pada tingkat berbahaya dengan gejala ringan dan berat, serta efek sampingan yang lama

Bahan Bangunan yang Memerlukan Oksigen

OKSIGEN TERLARUT

Oksigen terlarut merupakan kebutuhan dasar untuk kehidupan tanaman dan hewan di dalam air. Kehidupan makhluk hidup di dalam air tersebut tergantung dari kemampuan air untuk mempertahankan konsentrasi oksigen minimal yang dibutuhkan untuk kehidupannnya. Ikan merupakan makhluk air yang memerlukan oksigen tertinggi, kemudian invertebrata, dan yang terkecil kebutuhan oksigennya adalah bakteri. Biota air hangat memerlukan oksigen terlarut minimal 5 ppm, sedangkan biota air dingin memerlukan oksigen terlarut mendekati jenuh. Konsentrasi oksigen terlarut minimal untuk kehidupan biota tidak boleh kurang dari 6 ppm.

Oksigen terlarut (dissolved oxygen = OD) dapat berasal dari proses fotosintesis tanaman air, dimana jumlahnya tidak tetap tergantung dari jumlah tanamannya, dan dari atmosfer (udara) yang masuk ke dalam air dengan kecepatan terbatas. Konsentrasi oksigen terlarut dalam keadaan jenuh bervariasi tergantung dari suhu dan tekanan atmosfer. Pada suhu 20^oC dengan tekanan satu atmosfer konsentrasi oksigen terlarut dalam keadaan jenuh adalah 9.2 ppm, sedangkan pada suhu 50^o C dengan tekanan atmosfer yang sama tingkat kejenuhannya hanya 5.6 ppm. Semakin tinggi suhu air, semakin rendah tingkat kejenuhan (Tabel 4.1). misalnya danau di pegunungan yang tinggi mungkin mengandung oksigen terlarut 20-40 persen kurang daripada danau pada permukaan laut.

Tabel 4.1. Hubungan antara suhu dengan konsentrasi oksigen terlarut maksimum pada tekanan 1 atmosfer

Suhu (oC)	Konsentrasi  O2 terlarut maksimum (ppm)	Suhu (oC)	Konsentrasi  O2 terlarut maksimum (ppm)
0 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28	14.6 11.3 10.8 10.4 10.0 9.5 9.2 8.8 8.5 8.2 7.9	30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50	7.6 7.4 7.2 7.0 6.8 6.6 6.4 6.2 6.0 5.8 5.6

Konsentrasi oksigen terlarut yang terlalu rendah akan mengakibatkan ikan-ikan dan binatang air lainnya yang membutuhkan oksigen akan mati. Sebaliknya konsentrasi oksigen terlarut yang terlalu tinggi juga mengakibatkan proses pengkaratan semakin cepat karena oksigen akan mengikat hidrogen yang melapisi permukaan logam.

BAHAN BUANGAN YANG MEMERLUKAN OKSIGEN

(OXYGEN-DEMANDING WASTES)

Air dikategorikan sebagai air terpolusi jika konsentrasi oksigen terlarut menurun di bawah atas yang dibutuhkan untuk kehidupan biota. Penyebab utama berkurangnya oksigen terlarut di dalam air adalah adanya bahan-bahan buangan yang mengkonsumsi oksigen. Bahan-bahan tersebut terdiri dari bahan yang mudah dibusukkan atau dipecah oleh bakteri dengan adanya oksigen. Oksigen yang tersedia di dalam air dikonsumsi oleh bakteri yang aktif memecah bahan-bahan tersebut. Oleh karena itu semakin berkurang konsentrasi oksigen terlarut.

Bahan-bahan buangan yang memerlukan oksigen terutama terdiri dari bahan-bahan organik, dan mungkin beberapa bahan anorganik. Polutan semacam ini berasal dari berbagai sumber seperti kotoran hewan maupun manusia, tanaman-tanaman yang mati atau sampah organik, bahan-bahan buangan dari industri pengolahan pangan, pabrik kertas, industri menyamakan kulit, industri pemotongan daging, pembekuan udara dan ikan, dan sebagainya. Konsentrasi bahan-bahan buangan tersebut selain dipengaruhi oleh jumlah bahan buangan juga dipengaruhi oleh jumlah air yang dicemari. Oleh karena itu pada waktu musim panas dimana air kali atau danau sedang surut, konsentrasi oksigen terlarut juga biasanya menurun. Kebanyakan bahan-bahan buangan yang memerlukan oksigen mengandung karbon sebagai unsur yang terbanyak. Jadi karbon memerlukan oksigen sebanyak tiga kali beratnya untuk melangsungkan reaksi tersebut, atau diperlukan 9 ppm oksigen untuk bereaksi dengan kira-kira 3 ppm karbon terlarut.

Reaksi tersebut di atas disebut reaksi pembakaran sempurna. Tetapi sebelum terbentuk CO₂  mungkin akan terbentuk hasil-hasil oksidasi sementara seperti alkohol , asam, amina, amonia, dan hidrogen sulfida. Senyawa-senyawa tersebut selain berbau busuk juga bersifat racun terhadap hewan dan manusia.

Karena bahan-bahan buangan yang memerlukan oksigen dapat menurunkan oksigen terlarut di dalm air dengan cepat, maka uji terhadap bahan-bahanbuangan tersebut penting dilakukan untuk mengetahui tingkat polusi udara. Untuk mengetahui adanya polutan tersebut dapat dilakukan dengan dua cara yaitu uji BOD (biochemical oxygen demand) dan uji COD (chemical oxygen demand). Pada prinsipnya kedua uji tersebut mengukur jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan-bahan tersebut melalui reaksi biokimia oleh organisme hidup (dalam uji BOD) atau melalui reaksi kimia (dalam uji COD).

BOD (BIOCHEMICAL OXYGEN DEMAND)

BOD (biochemical oxygen demand) menunjukkan jumlah oksigen terlarut yang dibutuhkan oleh organisme hidup untuk memecah atau mengoksidasi bahan-bahan buangan di dalm air. Jadi nilai BOD tidak menujukkan jumlah bahan organik yang sebenarnya, tetapi hanya mengukur secara relatif jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan-bahan buangan tersebut. Jika konsumsi oksigen tinggi yang ditunjukkan dengan semakin kecilnya sisa oksigen terlarut, maka berarti kandungan bahan-bahan buangan yang membutuhkan oksigen tinggi.

Komponen organik yang mengandung senyawa netrogen dapat pula dioksidasi menjadi nitrat, sedngkan komponen organik yang mengandung senyawa sulfur dapat dioksidasi menjadi sulfat. Konsumsi oksigen dapat diketahui dengan mengoksidasi air pada suhu 20^oC selam 5 hari, dan nilai BOD yang menunjukkan jumlah oksigen yang dikonsumsi dapat diketahui dengan menghitung selisih konsentrasi oksigen terlarut sebelum dan setelah inkubasi. Pengukuran selama 5 hari pada suhu 20^oC ini hanya menghitung sebanyak 68 persen bahan organik yang teroksidasi, tetapi suhu dan waktu yang digunakan tersebut merupakan standar uji karena untuk mengoksidasi bahan organik seluruhnya secara sempurna diperlukan waktu yang lebih lama, yaitu mungkin sampai 20 hari sehingga dianggap tidak efisien.

Uji BOD mempunyai beberapa kelemahan, diantaranya adalah:

1.    Dalam uji BOD ikut terhitung oksigen yang dikonsumsi oleh bahan-bahan anorganik atau bahan-bahan tereduksi lainnya yang disebut juga “intermediate oxygen demand”

2.    Uji BOD memerlukan waktu yang cukup lama yaitu 5 hari

3.    Uji BOD yang dilakukan selama 5 hari masih belum dapat menunjukkan nilai total BOD melainkan hanya kira-kira 68 persen dari total BOD

4.    Uji BOD tergantung dari adanya senyawa penghambat di dalam air tersebut, misalnya adanya germisida seperti khlorin dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme yang dibutuhkan untuk merombak bahan organik, sehingga hasil uji BOD menjadi kurang teliti.

Air yang hampir murni mempunyai nilai BOD kira-kira 1 ppm, dan air yang mempunyai nilai BOD 3 ppm masih dianggap cukup murni, tetapi kemurnian air diragukan jika nilai BOD nya mencapai 5 ppm atau lebih. Bahan buangan industri pengolahan pangan seperti industri pengalengan, industri susu, industri gula dan sebagainya. Mempunyai nilai BOD yang bervariasi, yaitu mulai 100 sampai 10.000 ppm, oleh karena itu harus mengalami penanganan atau pengenceran yang tinggi sekali pada saat pembuangan ke badan air disekitarnya seperti sungai atau laut, yaitu untuk mencegah terjadinya penurunan konsentrasi oksigen terlarut dengan cepat di dalam badan air tempat pembuangan bahan-bahan tersebut. Masalah yang timbul adalah apabila konsentrasi oksigen terlarut badan air tersebut sebelumnya sudah terlalu rendah.

Sebagai akibat menurunnya oksigen terlarut di dalam air adalah menurunnya kehidupan hewan atau tanaman air. Hal ini disebabkan karena makhluk-makhluk hidup tersebut banyak yang mati atau melakukan migrasi ke tempat lain yang konsentrasi oksigennya masih cukup tinggi. Jika konsentrasi oksigen terlarut sudah terlalu rendah, maka mikroorganisme aerobik tidak dapat hidup dan berkembang biak, tetapi sebaliknya mikroorganisme yang bersifat anaerobik akan menjadi aktif memcah bahan-bahan tersebut secara anaerobik karena tidak adanya oksigen.

Senyawa-senyawa hasil pemecahan secara anaerobik seperti amin, H₂S dan komponen fosfor mempunyai bau yang menyengat, misalnya amin berbau anyir dan H₂S berbau busuk. Oleh karena itu perubahan badan air dari kondisi aerobik menjadi anaerobik tidak dikehendaki.

COD (CHEMICAL OXYGEN DEMAND)

Untuk mengetahui jumlah bahan organik di dalam air dapat dilakukan suatu uji yang lebih cepat daripada uji BOD, yaitu berdasarkan reaksi kimia dari suatu bahan oksidan. Uji tersebut disebut uji COD (chemical oxygen demand), yaitu suatu uji yang menentukan jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh badan oksidan, misalnya kalium dikhromat, untuk mengoksidasi bahan-bahan organik yang terdapat di dalam air.

Uji COD biasanya menghasilkan nilai kebutuhan oksigen yang lebih tinggi daripada uji BOD karena bahan-bahan yang stabil terhadap reaksi biologi dan mikroorganisme dapat ikut teroksidasi dalam uji COD sebagai contoh selulosa sering tidak terukur melalui uji BOD karena sukar dioksidasi melalui reaksi biokimia, tetapi dapat terukur melalui uji COD. 96% hasil uji COD yang dilakukan selam 10 menit kira-kira akan setara dengan hasil uji BOD selama 5 hari. Adanya senyawa khlor selain mengganggu uji BOD juga dapat mengganggu uji COD karena khlor dapat bereaksi dengan kalium dikhromat. Cara pencegahannya adalah dengan menambahkan merkuri sulfat yang akan membentuk senyawa kompleks dengan khlor. Untuk mencegah reaksi dikhromat dengan khlor, jumlah merkuri yang ditambahkan harus kira-kira 10 kali jumlah khlor di dalam contoh.