laporan akhir tahun penelitian produk terapan
TRANSCRIPT
i
LAPORAN AKHIR TAHUN
PENELITIAN PRODUK TERAPAN
MINI LABORATORIUM IPAL SEBAGAI PROTOTIPE PADAPENGOLAHAN LIMBAH LABORATORIUM KIMIA SEBAGAI
UPAYA PADA PELESTARIAN LINGKUNGAN
Tahun ke - 1 dari rencana 3 tahun
Dr. Nuniek Herdyastuti, M.Si (NIDN 0010117004)Prof. Dr. Sari Edi Cahyaningrum, M.Si (NIDN 0029127002)
Rusmini, M.Si (NIDN 0012067905)
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYANOPEMBER – 2017
ii
iii
MINI LABORATORIUM IPAL SEBAGAI PROTOTIPE PADAPENGOLAHAN LIMBAH LABORATORIUM KIMIA SEBAGAI
UPAYA PADA PELESTARIAN LINGKUNGAN
Ringkasan
Oleh :
Nuniek Herdyastuti, Rusmini dan Sari Edi Cahyaningrum
Laboratorium disebutkan sebagai salah satu sumber penghasil limbah baik padat, gasatau cair. Limbah organik atau anorganik dengan konsentrasi dan kualitas tertentu dapatberdampak negatif terhadap lingkungan terutama bagi kesehatan manusia sehingga perludilakukan penanganan terhadap limbah. Intensitas kegiatan laboratorium di Jurusan Kimiasangat tinggi baik untuk kegiatan praktikum maupun penelitian bagi mahasiswa dan dosen.Penelitian ini bertujuan untuk melakukan identifikasi, distribusi serta jumlah buangan limbahorganik dan anorganik hasil kegiatan praktikum. Analisis senyawa organik dan anorganikdilakukan dengan menggunakan Spektrofotometer serapan atom dan voltameter. Hasilidentifikasi buangan logam menunjukkan bahwa terdapat logam berat seperti Cu, Pb, Co, Cr,Fe, Cd, Mg, dan Ag yang terdistribusi hampir di seluruh laboratorium kecuali Hg yang hanyaditemukan di laboratorium Kimia anorganik. Adapun buangan organik yang ditemukanadalah fenol di laboratorium kimia fisika serta asetaldehid, metanol, butanol, fenilhidrazindan asetaldehid di laboratorium kimia organik. Jumlah logam tertingi yang ditemukan adalahCu yaitu sekitar 35 g/L atau hampir 83 % dari jumlah total logam yang terbuang setiap kalipraktikum.
Berdasarkan hasil identifikasi dan distribusi serta analisis jumlah logam dan nonlogam hasil pembuangan di laboratorium maka perlu dilakukan penampungan sertapengolahan lebih lanjut. Diharapkan dari penelitian ini Penelitian ini mempunyai kontribusidengan memberikan masukan kepada pimpinan di FMIPA maupun Unesa tentangpenggunaan laboratorium.
Kata kunci : laboratorium kimia, limbah, limbah organik, dan logam berat
iv
PRAKATA
Dengan mengucap syukur kehadlirat Allah s.w.t, atas segala Rahmad dan Kemurahan-Nya
penulis dapat menyeleaikan penelitian dengan laporan akhir yang berjudul “Mini
laboratorium IPAL sebagai prototipe pada pengolahan limbah laboratorium kimia
sebagai upaya pada pelestarian lingkungan”.Penelitian ini dibagi dalam tiga tahapan, yaitu
pada tahap pertama (Tahun – 1) telah dilakukan identifikasi, distribusi serta analisis jumlah
buangan logam dan non logam hasil kegiatan laboratorium.Pada tahap kedua (Tahun – 2)
dilakukan pengolahan terhadap buangan laboratorium dengan menggunakan adsorben serta
melakukan optimasi pada pengolahan skala laboratorium. Pada Tahun ke 3 akan dilakukan
aplikasi pengolahan limbah di lapangan dan menguji kualitas air hasil pembuangan limbah
terhadap kehidupan biota yang ada disekitarnya.
Penelitian ini memperoleh dana dari Proyek Peningkatan Kualitas Sumber Daya
Manusia Direktorat Pembinaan Penelitian Dan Pengabdian Kepada Masyarakat Kementerian
Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi Tahun Anggaran 2017 melalui program penelitian
Produk Terapan. Untuk itu kami mengucapkan terima kasih kepada : Ketua DRPM, Rektor
UNESA, Ketua Lembaga Penelitian dan Pengabdian UNESA, Ketua Jurusan Kimia UNESA,
serta laboran Kimia yang telah membantu penelitian ini. Harapan kami semoga penelitian ini
dapat membawa manfaat bagi peneliti sendiri khususnya dan dapat memberikan informasi
bagi rekan-rekan peneliti serta instansi.
Surabaya, Nopember 2017
Peneliti
v
DAFTAR ISI
HalamanHALAMAN JUDUL iLEMBAR PENGESAHAN .................................................... iiRINGKASAN .................................................... iiiPRAKATA .................................................... ivDAFTAR ISI .................................................... vDAFTAR TABEL .................................................... viDAFTAR GAMBAR .................................................... viiDAFTAR LAMPIRAN .................................................... viiiBAB I PENDAHULUAN .................................................... 11.1 Latar Belakang .................................................... 11.2 Rumusan Masalah .................................................... 2BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................... 42.1 Pengertian limbah laboratorium .................................................... 42.2 Macam-macam limbah laboratorium .................................................... 42.3 Cemaran logam berbahaya .................................................... 62.4 Cara pengolahan limbah laboratorium .................................................... 212.5 Langkah-langkah mengurangi limbah
laboratorium .................................................... 27BAB III TUJUAN DAN MANFAATPENELITIAN .................................................... 30BAB IV METODE PENELITIANBAB V HASIL DAN PEMBAHASAN5.1 Identifikasi limbah di laboratorium5.2 Senyawa logam-logam berat sisapembuangan kegiatan praktikum5.3 Senyawa non logam sisa pembuangankegiatan praktikum5.4 Akibat yang ditimbulkan daripembuangan laboratoriumBAB VI RENCANA TAHAPANSELANJUTNYA
....................................................
....................................................
....................................................
....................................................
....................................................
....................................................
....................................................
313534
36
47
50
54BAB VII SIMPULAN DAN SARAN .................................................... 55DAFTAR PUSTAKA .................................................... 56LAMPIRAN .................................................... 58
vi
DAFTAR TABELTabel Halaman
2.1 Sifat-sifat timbal (Pb) ............................................ 85.15.25.35.4
Hasil analisis logam CuHasil analisis logam PbHasil analisis logam AgSenyawa non logam hasil pembuangan dilaboratorium kimia
............................................
............................................
............................................
............................................
373840
48
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman2.1 Logam timbal ............................................ 7
2.2
2.32.42.52.62.7
Proses masuknya logam berat ke lingkunganlautDiagram aktivated sludgePrinsip kerja sequential batch reactorDiagram proses control stabilizationDiagram UASBPrototipe pengolahan limbah
............................................
............................................
............................................
............................................
............................................
............................................
132424252526
4.1 Kerangka Operasional Penelitian ............................................ 325.1 Hasil analisis pembuangan logam Cu di
laboratorium kimia ............................................ 375.2 Hasil analisis pembuangan logam Pb di
laboratorium kimia ............................................ 395.3 Hasil analisis pembuangan logam Ag di
laboratorium kimia ............................................ 415.4 Hasil analisis pembuangan logam Fe di
laboratorium kimia ............................................ 415.5
5.6
5.7
Hasil analisis pembuangan logam Cd dilaboratorium kimiaHasil analisis pembuangan logam Cr dilaboratorium kimiaHasil analisis pembuangan logam Co dilaboratorium kimia
............................................
............................................
............................................
42
43
445.8 Hasil analisis pembuangan logam Mg di
laboratorium kimia ............................................ 465.9 Hasil analisis pembuangan logam Hg di
laboratorium kimia ............................................ 475.10 Kurva standar logam Hg yang ditentukan
dengan voltameter ............................................ 485.11 Hasil analisis pembuangan fenol di
laboratorium kimia............................................ 49
5.12 Hasil analisis pembuangan metanol danbutanol di laboratorium kimia
............................................ 50
5.13 Hasil analisis pembuangan fenilhidrasin danasetaldehid di laboratorium kimia
............................................ 50
5.14 Distribusi buangan logam berat dari kegiatandi laboratorium
............................................ 52
viii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1 Pembuatan kurva standar logam .................................................. 582
3
4
5
6
Perhitungan jumlah logam dari sampelpembuangan di laboratoriumKurva standar non logam denganvoltameterArtikel Publikasi dan sertifikat diSeminar Nasional Kimia (UNY, 14Oktober 2017)Artikel Publikasi di jurnalInternasional (JMES, under review)Lembar pembahasan seminar hasil
..................................................
..................................................
..................................................
..................................................
..................................................
64
68
72
8086
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Jurusan Kimia merupakan salah satu jurusan yang ada di Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Surabaya. Hampir semua jurusan Kimia yang
ada dimanapun selalu identik dengan keberadaan laboratorium didalamnya. Hal ini
dikarenakan beberapa mata kuliah Kimia tidak dapat hanya dijelaskan secara teoritis
tetapi harus dilakukan secara praktis di dalam laboratorium. Selain itu pada kegiatan
praktek di laboratorium dapat memberikan keterampilan motorik dan memberikan nilai
lebih bagi lulusan Kimia. Untuk menunjang kegiatan praktek di laboratorium tersebut
Jurusan Kimia FMIPA – UNESA menyediakan sembilan laboratorium, yaitu :
laboratorium Kimia Dasar, Kimia Sekolah, Kimia Fisika, Kimia Analitik, Anorganik,
Komputasi, Organik, Biokimia dan Instrumen.
Laboratorium disebutkan salah satu sumber penghasil limbah baik padat, gas atau
cair. Limbah merupakan buangan bahan kimia yang telah dipakai, bahan baku kedaluarsa,
atau produk proses di laboratorium seperti sisa spesimen. Limbah organik atau anorganik
dengan konsentrasi dan kualitas tertentu dapat berdampak negatif terhadap lingkungan
terutama bagi kesehatan manusia sehingga perlu dilakukan penanganan terhadap limbah.
Intensitas kegiatan laboratorium di Jurusan Kimia sangat tinggi baik untuk
kegiatan praktikum maupun penelitian bagi mahasiswa maupun dosen. Selama ini
pembuangan sisa kegiatan praktikum belum dilakukan dengan sebagaimana mestinya
dikarenakan Jurusan Kimia belum mempunyai tempat pembuangan apalagi sistem
pengolahan limbah laboratorium. Hal ini kemungkinan tidak hanya terjadi di Jurusan
kimia tetapi juga di jurusan lainnya yang sangat rentan dengan pembuangan limbah
laboratorium. Laboratorium Jurusan Kimia yang terletak di lantai dua sampai empat
selalu membuang sisa kegiatan praktikum di pembuangan air yang kemudian turun dari
lantai ke lantai dan akan terakumulasi di pembuangan air tanpa melalui treatment apapun.
Salah satu yang cukup mengkhawatirkan adalah saluran air pembuangan pada tiap lantai
tersebut terbuat dari bahan PVC yang tentunya tidak akan tahan apabila setiap saat harus
berinteraksi dengan zat-zat kimia. Hal ini sangat membahayakan keberadaan dan
keberlangsungan baik pada gedung maupun lingkungan yang ada disekitarnya. Limbah
laboratorium yang berupa bahan organik dan anorganik dapat menghasilkan buangan
yang cukup membahayakan. Beberapa reagen yang digunakan banyak yang bersifat asam
2
seperti asam sulfat, asam nitrat, asam klorida dan lainnya yang tentunya dapat
menyebabkan limbah tersebut mempunya pH asam. Pada laboratorium anorganik dan
analitik diduga banyak menggunakan logam-logam berat yang cukup berbahaya.
Laboratorium organik begitu banyak menggunakan pelarut yang beracun dan berbahaya,
demikian halnya dengan kimia fisika yang juga menggunakan larutan fenol dalam salah
satu judul percobaannya. Reagen ataupun logam-logam berat yang digunakan tersebut
apabila terakumulasi maka dapat membahayakan lingkungan di sekitar Jurusan Kimia
seperti tanah, air dan tanaman. Tanah yang ada disekitar Jurusan Kimia selama ini
merupakan lahan terbuka yang ditanami dengan beraneka tanaman hias atau tanaman
yang dapat dikonsumsi seperti buah dan sayur. Seperti diketahui bahwa FMIPA telah
mencanangkan diri sebagai kampus konservasi, yang berarti FMIPA sangat peduli dan
berupaya pada perlindungan dan pengelolaan terhadap lingkungan dan sumber daya alam.
Menurut Undang-undang No 23 tahun 1997 tentang pengelolaan lingkungan hidup,
pembangunan berkelanjutan yang berwawasan lingkungan adalah upaya sadar, terencana,
yang memadukan lingkungan hidup, termasuk sumber daya kedalam proses
pembangunan untuk menjamin kemampuan, kesejahteraan dan mutu hidup generasi
sekarang dan di masa yang akan datang.
Berdasarkan kenyataan tersebut maka perlu dilakukan penanganan terhadap
pengolahan limbah sehingga dapat mengurangi pencemaran serta dapat menjaga
kelestarian lingkungan sekitar. Penelitian pada Tahun – 1 dilakukan untuk mengetahui
analisis cemaran logam dan non logam laboratorium dominan yang berbahaya yang
ditimbulkan dari sisa bungan kegiatan praktikum di laboratorium Jurusan Kimia.
Selanjutnya pada Tahun – 2 akan dilakukan pengolahan hasil pembuangan laboratorium
melalui treatment adsorbsi pada skala laboratorium. Pada Tahun – 3 akan dilakukan
pembuatan limbah di jurusan Kimia dan hasil pengolahannya dapat memanfaatkan untuk
kepentingan biota yang ada di sekitarnya.
1.2 Permasalahan yang diangkat pada penelitian ini adalah :
a. Bagaimanakah distribusi keberadaan buangan logam dan non logam berbahaya yang
dominan hasil kegiatan praktikum di laboratorium Jurusan Kimia
b. Apa sajakah jenis senyawa logam dan non logam yang dominan akibat buangan
limbah kegiatan praktikum di laboratorium di Jurusan Kimia
c. Berapakah jumlah buangan logam dan non logam berbahaya hasil pembuangan
limbah kegiatan praktikum di laboratorium Jurusan Kimia
3
Penelitian yang direncanakan dalam waktu tiga tahun dilakukan sebagai upaya untuk
mengatasi permasalahan limbah sebagai hasil samping kegiatan praktikum dan penelitian di
laboratorium kimia FMIPA – UNESA. Penanganan limbah yang dilakukan dengan
memisahkan limbah organik dan anorganik dan dilakukan treatment dengan menggunakan
adsorben diharapkan dapat mengatasi persoalan pembuangan limbah yang ada di
laboratorium Kimia.
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian limbah laboratorium
Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi
baik industri maupun domestik (rumah tangga) yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat
tertentu tidak dikehendaki lingkungannya karena tidak mempunyai nilai ekonomi. Limbah
mengandung bahan pencemar yang bersifat racun dan bahaya yang dikenal dengan limbah B3
(bahan beracun dan berbahaya). Limbah Laboratorium adalah buangan yang berasal dari
laboratorium, dalam hal ini khususnya adalah laboratorium kimia. Limbah ini dapat berasal
dari bahan kimia, peralatan untuk pekerjaan laboratorium dan lain-lain. Limbah laboratorium
ini mempunyai resiko berbahaya bagi lingkungan dan mahluk hidup. Bila ditinjau secara
kimiawi,limbah ini terdiri dari bahan kimia senyawa organik dan senyawa anorganik.
Tingkat bahaya keracunan yang ditimbulkan oleh limbah tergantung pada jenis dan
karakteristik limbah. Karakteristik limbah dipengaruhi oleh ukuran partikel (mikro),
sifatnya dinamis, penyebarannya luas dan berdampak panjang atau lama. Sedangkan
kualitas limbah dipengaruhi oleh volume limbah, kandungan bahan pencemar dan
frekuensi pembuangan limbah.
Sebagai limbah kehadirannya cukup mengkhawatirkan terutama yang bersumber dari
laboratorium kimia dikarenakan bahan beracun dan berbahaya banyak digunakan di
laboratorium kimia. Beracun dan berbahaya dari limbah ditunjukkan oleh sifat fisik dan
kimia bahan itu sendiri, baik dari jumlah maupun kualitasnya. Beberapa kriteria berbahaya
dan beracun telah ditetapkan antara lain mudah terbakar, mudah meledak, korosif, oksidator
dan reduktor, iritasi bukan radioaktif, mutagenik, patogenik, mudah membusuk dan lain-lain.
Dalam jumlah tertentu dengan kadar tertentu, kehadirannya dapat merusakkan kesehatan
bahkan mematikan manusia atau kehidupan lainnya sehingga perlu ditetapkan batas-batas
yang diperkenankan dalam lingkungan pada waktu tertentu.
2.2 Macam-macam limbah laboratorium
Berdasarkan wujudnya limbah dibagi menjadi 3 bagian yaitu:
1. Limbah padat
Limbah padat adalah hasil buangan laboratorium berupa padatan, lumpur, bubur yang
berasal dari sisa kegiatan laboratorium.
5
2. Limbah cair
Limbah cair adalah sisa dari suatu hasil usaha atau kegiatan yang berwujud cair. Jenis-
jenis limbah cair dapat digolongkan berdasarkan pada:
a.Sifat Fisika dan Sifat Agregat
Keasaman sebagai salah satu contoh sifat limbah dapat diukur dengan
menggunakan metoda Titrimetrik
b. Parameter Logam, contohnya Arsenik (As) dengan metoda SSA
c. Anorganik non Metalik contohnya Amonia (NH3-N) dengan metoda Biru Indofenol
d. Organik Agregat contohnya Biological Oxygen Demand (BOD)
e. Mikroorganisme contohnya E Coli dengan metoda MPN
Sifat Khusus contohnya Asam Borat (H3BO3) dengan metoda Titrimetrik
f. Air Laut contohnya Tembaga (Cu) dengan metoda SPR-IDA-SSA
3. Limbah gas
Polusi udara adalah tercemarnya udara oleh berberapa partikulat zat (limbah) yang
mengandung partikel (asap dan jelaga), hidrokarbon, sulfur dioksida, nitrogen oksida,
ozon (asap kabut fotokimiawi), karbon monoksida dan timah.
Secara alamiah udara mengandung unsur kimia seperti O2, N2, NO2, CO2, H2 dan lain-
lain. Penambahan gas ke dalam udara melampaui kandungan alami akibat kegiatan
manusia akan menurunkan kualitas udara. Zat pencemar melalui udara diklasifikasikan
menjadi dua bagian yaitu partikel dan gas.
Ada pula limbah yang disebut dengan limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun).
Suatu limbah digolongkan sebagai limbah B3 bila mengandung bahan berbahaya atau
beracun yang sifat dan konsentrasinya, baik langsung maupun tidak langsung, dapat merusak
atau mencemarkan lingkungan hidup atau membahayakan kesehatan manusia. Yang termasuk
limbah B3 antara lain adalah bahan baku yang berbahaya dan beracun yang tidak digunakan
lagi karena rusak, sisa kemasan, tumpahan, sisa proses, dan oli bekas kapal yang memerlukan
penanganan dan pengolahan khusus. Macam-macam limbah B3 diantaranya adalah : (1)
Limbah mudah meledak, (2) limbah mudah terbakar, (3) limbah reaktif, (4) limbah beracun,
(5) limbah penyebab infeksi dan (6) limbah yang bersifat korosif
6
2.3 Cemaran Logam Berbahaya
A. Perak
Logam perak (Ag) mempunyai sifat yang mengkilap, sangat mudah dibentuk dan
ditempa, memiliki daya hantar listrik dan panas yang tinggi, serta tahan terhadap korosi.
Oleh karena itu, logam perak banyak digunakan secara luas sebagai bahan konduktor
listrik dan panas, serta sebagai perhiasan. Selain itu logam perak juga bersifat fotosensitif
(peka terhadap cahaya) sehingga sering dipakai sebagai bahan dalam proses fotografi,
baik fotografi hitam putih maupun proses radiologi rumah sakit. Dalam proses fotografi
unsur Ag sebagai garam AgBr diemulsikan dalam gelatin yang digunakan pada
pembuatan film. Film dibuat dengan cara melapiskan emulsi tersebut pada plastik atau
kertas sehingga terbentuk kristal AgBr. Film kristal AgBr di dalam kamera jika dikenai
sinar maka akan membentuk gambar. Gambar atau bayangan ini harus diubah menjadi
gambar yang terlihat dengan mencelupkan film ke dalam larutan pengembang. Bagian
film yang tak terkena sinar dapat membentuk bayangan hitam sehingga harus dihilangkan
untuk mendapatkan gambar yang bagus. Agar dalam proses penghilangan ini tidak
melarutkan AgBr yang telah membentuk bayangan, maka bayangan tersebut harus diikat
terlebih dahulu menjadi gambar yang permanen (fixed) dengan cara melekatkan Ag pada
film melalui proses fixing. Fixing merupakan tahapan dalam proses fotografi dimana
perak akan dipindahkan dari film ke dalam larutan pencuci yaitu larutan Na2S2O3 yang
terbentuk sebagai kompleks [Ag(S2O3)23-]. Senyawa kompleks tersebut akan terbuang
bersama air pencucian menjadi air limbah (Shereve, 1967). Limbah yang mengandung
perak sangat berbahaya bila langsung dibuang ke lingkungan. Perak selain termasuk
logam berat, juga merupakan logam beracun yang dapat menimbulkan gangguan
kesehatan manusia. Urutan toksisitas Ag adalah sebagai berikut : Hg2+ > Cd2+ > Ag+ >
Ni2+ > Pb2+ > As3+ > Cr2+ > Sn2+ > Zn2+ (Darmono, 2001). Pencemaran lingkungan oleh
ion Ag(I) menyebabkannya masuk ke dalam rantai makanan, kemudian apabila manusia
mengkonsumsi makanan yang telah terkontaminasi ion Ag(I) maka akan terjadi
akumulasi Ag dalam tubuh. Akumulasi perak pada tubuh manusia dapat mengakibatkan
pigmentis yang disebut Argyria. Mengingat bahaya yang ditimbulkanya maka batas
maksimum untuk perak yang diperbolehkan dalam air limbah sangat kecil. Berdasarkan
Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia No.45 tahun
2006 tentang baku mutu TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Prosedure) pencemar
dalam limbah untuk penentuan karakteristik sifat racun, kandungan perak (Ag) yang
diperbolehkan sebesar 5,0 mg/L (Anonim,2006). Mengingat rendahnya batas tersebut
7
maka penanganan terhadap limbah perak untuk menghilangkan atau menurunkan
konsentrasi perak harus dilakukan sehingga memenuhi syarat untuk dibuang ke
lingkungan. Karena logam perak merupakan logam yang bernilai ekonomis tinggi, maka
pengolahan limbah yang mengandung perak sebaiknya menggunakan metode yang dapat
menghilangkan logam Ag sekaligus dapat mengubahnya menjadi logam perak murni
yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan. Beberapa metode penanganan limbah
perak (Ag) yang telah dikenal antara lain elektrolisis, pengendapan kimia, adsorpsi dan
fotoreduksi. Metode elektrolisis untuk pengambilan perak dari limbah pencuci film
melalui metode pengendapan elektrolitik, menunjukkan hasil yang efektif, praktis, dan
memberikan hasil dengan kemurnian tinggi, tetapi prosesnya relatif mahal. Metode
pengendapan juga cukup efektif, namun memerlukan pereaksi kimia yang mahal, dan
dapat menyebabkan pencemaran lanjutan. Metode penanganan ion Ag yang lain adalah
adsorpsi. Metode ini selain sederhana dan murah juga efektif, tetapi adsorben yang telah
jenuh dengan ion logam dapat menjadi limbah padat yang juga berbahaya.
B. Timbal
Karakteristik dan Sifat Timbal
Timbal (Pb) merupakan salah satu jenis logam berat yang sering juga disebut
dengan istilah timah hitam. Timbal memiliki titik lebur yang rendah, mudah dibentuk,
memiliki sifat kimia yang aktif sehingga biasa digunakan untuk melapisi logam agar tidak
timbul perkaratan. Timbal adalah logam yang lunak berwarna abu-abu kebiruan
mengkilat dan memiliki bilangan oksidasi +2 (Sunarya, 2007).
Gambar 2.1 Logam Timbal (Pb) (Temple, 2007)
8
Timbal mempunyai nomor atom 82 dengan berat atom 207,20. Titik leleh timbale adalah
1740 C dan memiliki massa jenis 11,34 g/cm3 (Widowati, 2008). Palar (2008)
mengungkapkan bahwa logam Pb pada suhu 500-600 C dapat menguap dan membentuk
oksigen di udara dalam bentuk timbal oksida (PbO). Beberapa sifat fisika yang dimiliki
timbal ditunjukkan seperti pada Tabel 2.1
Tabel 2.1 Sifat-sifat fisika Timbal (Pb)
Sifat Fisika Timbal Keterangan
Nomor atom 82Densitas (g/cm3) 11,34Titik lebur (C) 327,46Titik didih (C) 1.749Kalor peleburan (kJ/mol) 4,77Kalor penguapan (kJ/mol) 179,5Kapasitas pada 25C (J/mol.K) 26,65Konduktivitas termal pada 300K (W/m K) 35,5Ekspansi termal 25C (µm/ m K) 28,9Kekerasan (skala Brinell=Mpa) 38,6
Timbal merupakan salah satu logam berat yang sangat berbahaya bagi makhluk hidup
karena bersifat karsinogenik, dapat menyebabkan mutasi, terurai dalam jangka waktu
lama dan toksisistasnya tidak berubah (Brass & Strauss, 1981). Pb dapat mencemari udara,
air, tanah, tumbuhan, hewan, bahkan manusia. Masuknya Pb ke tubuh manusia dapat
melalui makanan dari tumbuhan yang biasa dikonsumsi manusia seperti padi, teh dan
sayur-sayuran. Logam Pb terdapat di perairan baik secara alamiah maupun sebagai
dampak dari aktivitas manusia. Logam ini masuk ke perairan melalui pengkristalan Pb di
udara dengan bantuan air hujan. Selain itu, proses korofikasi dari batuan mineral juga
merupakan salah satu jalur masuknya sumber Pb ke perairan (Palar, 1994). Timbal secara
alami terdapat sebagai timbal sulfida, timbal karbonat, timbal sulfat dan timbal
klorofosfat (Faust & Aly, 1981). Kandungan Pb dari beberapa batuan kerak bumi sangat
beragam. Batuan eruptif seperti granit dan riolit memiliki kandungan Pb kurang lebih 200
ppm. Timbal (Pb) merupakan logam yang bersifat neurotoksin yang dapat masuk dan
terakumulasi dalam tubuh manusia ataupun hewan, sehingga bahayanya terhadap tubuh
semakin meningkat (Kusnoputranto, 2006). Menurut Underwood dan Shuttle (1999), Pb
9
biasanya dianggap sebagai racun yang bersifat akumulatif dan akumulasinya tergantung
levelnya. Hal itu menunjukkan bahwa terdapat pengaruh pada ternak jika terdapat pada
jumlah di atas batas ambang. Lebih lanjut Underwood dan Shuttle (1999) mencantumkan
batas ambang untuk ternak unggas dalam pakannya, yaitu: batas ambang normal sebesar
1 – 10 ppm, batas ambang tinggi sebesar 20 – 200 ppm dan batas ambang toksik sebesar
lebih dari 200 ppm. Timbal (Pb) menurut Lu (1995) dapat diserap dari usus dengan
sistem transport aktif. Transport aktif melibatkan carrier untuk memindahkan molekul
melalui membran berdasarkan perbedaan kadar atau jika molekul tersebut merupakan ion.
Pada saat terjadi perbedaan muatan transport, maka terjadi pengikatan dan membutuhkan
energi untuk metabolisme (Rahde, 1991).
Toksisitas Logam Timbal
Berdasarkan toksisitasnya, logam berat digolongkan ke dalam tiga golongan, yaitu:
1. Hg, Cd, Pb, As, Cu dan Zn yang mempunyai sifat toksik yang tinggi,
2. Cr, Ni dan Co yang mempunyai sifat toksik menengah
3. Mn dan Fe yang mempunyai sifat toksik rendah
(Connel and Miller, 1995)
Toksisitas logam berat sangat dipengaruhi oleh faktor fisika, kimia dan biologi
lingkungan. Beberapa kasus kondisi lingkungan tersebut dapat mengubah laju absorbsi
logam dan mengubah kondisi fisiologis yang mengakibatkan berbahayanya pengaruh
logam. Akumulasi logam berat Pb pada tubuh manusia yang terjadi secara terus menerus
dapat mengakibatkan anemia, kemandulan, penyakit ginjal, kerusakan syaraf dan
kematian. Timbal dalam bentuk anorganik dan organik memiliki toksitas yang sama pada
manusia. Misalnya pada bentuk organik seperti tetraetil-timbal dan tetrametiltimbal (TEL
dan TML). Timbal dalam tubuh dapat menghambat aktivitas kerja enzim. Namun yang
paling berbahaya adalah toksitas timbal yang disebabkan oleh gangguan absorbsi kalsium
(Ca). Hal ini menyebabkan terjadinya penarikan deposit timbal dari tulang tersebut
(Darmono, 2001). Timbal adalah logam toksik yang bersifat kumulatif sehingga
mekanisme toksitasnya dibedakan menurut beberapa organ yang dipengaruhinya, yaitu
sebagai berikut :
a) Sistem hemopoeitik: timbal akan mengahambat sistem pembentukan hemoglobin
sehingga menyebabkan anemia
b) Sistem saraf pusat dan tepi: dapat menyebabkan gangguan enselfalopati dan gejala
gangguan saraf perifer
10
c) Sistem ginjal : dapat menyebabkan aminoasiduria, fostfaturia, gluksoria, nefropati,
fibrosis dan atrofi glomerular
d) Sistem gastro-intestinal: dapat menyebabkan kolik dan konstipasi
e) Sistem kardiovaskular: menyebabkan peningkatan permeabelitas kapiler
pembuluh darah
f) Sistem reproduksi: dapat menyebabkan kematian janin pada wanita dan
hipospermi dan teratospermia (Darmono, 2001).
g) Di perairan, timbal ditemukan dalam bentuk terlarut dan tersuspensi. Kelarutan
timbal cukup rendah sehingga kadar timbal dalam air relatif sedikit. Bahan bakar
yang mengandung timbal juga memberikan kontribusi yang berarti bagi
keberadaan timbal dalam air (Effendi, 2003).
Timbal (Pb) Pada Tanaman
Kerusakan karena pencemaran dapat terjadi karena adanya akumulasi bahan toksik dalam
tubuh tumbuhan, perubahan pH, peningkatan atau penurunan aktivitas enzim, rendahnya
kandungan asam askorbat di daun, tertekannya fotosintesis, peningkatan respirasi,
produksi bahan kering rendah, perubahan permeabilitas, terganggunya keseimbangan air
dan penurunan kesuburannya dalam waktu yang lama. Gangguan metabolisme
berkembang menjadi kerusakan kronis dengan konsekuensi tak beraturan. Tumbuhan
akan berkurang produktivitasnya dan kualitas hasilnya juga rendah (Sitompul dan Guritno,
1995). Beberapa penelitian menunjukkan bahwa pencemaran mengakibatkan menurunnya
pertumbuhan dan produksi tanaman serta diikuti dengan gejala yang tampak (visible
symptoms). Kerusakan tanaman karena pencemaran berawal dari tingkat biokimia
(gangguan proses fotosintesis, respirasi, serta biosintesis protein dan lemak), selanjutnya
tingkat ultrastruktural (disorganisasi sel membran), kemudian tingkat sel (dinding sel,
mesofil, pecahnya inti sel) dan diakhiri dengan terlihatnya gejala pada jaringan daun
seperti klorosis dan nekrosis (Malhotra and Khan, 1984 dalam Treshow, 1989).
Menurut Lepp (1981) timbal (Pb), yang diserap oleh tanaman akan memberikan
efek buruk apabila kepekatannya berlebihan. Pengaruh yang ditimbulkan antara lain
dengan adanya penurunan pertumbuhan dan produktivitas tanaman serta kematian.
Penurunan pertumbuhan dan produktivitas pada banyak kasus menyebabkan tanaman
menjadi kerdil dan klorosis. Kepekaan logam berat pada daun memperlihatkan batas
toksisitas terhadap tanaman yang berbeda-beda. Toksisitas timah hitam menyebabkan
suatu mekanisme yang melibatkan klorofil. Pelepasan timah hitam ke dalam sitoplasma
akan menghambat dua enzim yaitu Asam Delta Amino Levulenat Dehidratase (ALAD)
11
dan Profobilinogenase yang terlibat dalam biogenesis klorofil. Penelitian Sembiring dan
Sulistyawati (2006), menunjukkan terjadi penurunan kadar klorofil pada daun Swietenia
macrophylla yang terjadi bersamaan dengan peningkatan kadar Pb. Perubahan kandungan
klorofil akibat meningkatnya konsentrasi Pb terkait dengan rusaknya struktur kloroplas.
Pembentukan struktur kloroplas sangat dipengaruhi oleh nutrisi mineral seperti Mg dan
Fe. Masuknya logam berat secara berlebihan dalam tumbuhan, misalnya logam berat Pb
akan mengurangi asupan Mg dan Fe sehingga menyebabkan perubahan pada volume
dan jumlah kloroplas (Kovacs, 1992).
C. Merkuri
Merkuri (Hg) adalah logam berat berbentuk cair, berwarna putih perak, serta
mudah menguap pada suhu ruangan. Merkuri (Hg) dapat larut dalam asam sulfat atau asam
nitrit, tetapi tahan terhadap basa. Hg memiliki titik didih 356,6ºC. Hg mudah membentuk
alloy amalgama dengan logam lainnya, seperti emas (Au), perak (Ag), platinum (Pt), dan
tin (Sn). Garam merkuri yang penting antara lain HgC12 yang bersifat sangat toksik.
Hg2C12 digunakan dalam bidang kesehatan, Hg(ONC)2 digunakan sebagai bahan detonator
yang eksplosif, sedangkan HgS digunakan pigmen cat berwarna merah terang dan bahan
antiseptik (Widowati dkk, 2008). Berbagai produk yang mengandung Hg diantaranya
adalah bola lampu, penambal gigi, dan termometer. Hg di gunakan dalam kegiatan
penambang emas, produksi gas klor dan soda kaustik, serta dalam industri pulp, kertas
dan baterai. Merkuri dengan klor, belerang, atau oksigen akan membentuk garam yang
digunakan dalam pembuatan krim pemutih dan krim antiseptik. Logam tersebut digunakan
secara luas untuk mengekstrak emas (Au) dari bijihnya. Ketika Hg dicampur dengan bijih
emas, Hg akan membentuk amalgama dengan emas (Au) dan perak (Ag). Amalgama
tersebut harus dibakar untuk menguapkan merkuri guna menangkap dan memisahkan
butir-butir emas dari butir-butir batuan. Hg bersifat sangat toksik sehingga penggunaan Hg
dalam berbagai industri sebaiknya dikurangi, termasuk dalam industri farmasai, kedokteran
gigi, industri pertanian, industri baterai, dan lampu fluorecence (Widowati et al, 2008).
Merkuri anorganik adalah logam murni yang berbentuk cair pada suhu kamar
25ºC, sehingga mudah menguap. Uap merkuri dapat menimbulkan efek samping yang
sangat merugikan bagi kesehatan. Di antara sesama senyawa merkuri anorganik, uap
logam merkuri (Hg), merupakan yang paling berbahaya. Ini disebabkan karena uap
merkuri tidak terlihat dan sangat mudah akan terhisap seiring kegiatan pernafasan yang
dilakukan (Palar, 2008). Pada saat terpapar oleh logam merkuri sekitar 80% dari logam
12
merkuri akan terserap oleh alveoli paru-paru dan jalur-jalur pernafasan untuk kemudian
ditrasfer ke dalam darah. Dalam darah akan mengalami proses oksidasi, yang dilakukan
oleh enzim hidrogen peroksida katalese sehingga berubah menjadi ion Hg2+. Ion merkuri
ini selanjutnya dibawa ke seluruh tubuh bersama dengan peredaran darah. Logam ini juga
terserap dan akan menumpuk pada ginjal dan hati. Namun demikian penumpukan yang
terjadi pada organ ginjal dan hati masih dapat dikeluarkan bersama urine dan sebagian
akan menumpuk pada empedu. (Palar, 2008). Contoh senyawa-senyawa merkuri organik
adalah senyawa alkil-merkuri, sekitar 80% dari peristiwa keracunan merkuri bersumber
dari senyawa-senyawa alkil-merkuri. Beberapa senyawa alkil-merkuri yang banyak
digunakan terutama di kawasan negara negara sedang berkembang metil merkuri khlorida
(CH3HgCl) dan etil khlorida (C2H5HgCl). Senyawa-senyawa tersebut di gunakan sebagai
pestisida dalam bidang pertanian. Beberapa bentuk senyawa alkil-merkuri lainnya cukup
banyak digunakan sebagai katalis dalam industri kimia. (Palar, 2008). Keracunan yang
bersumber dari senyawa ini adalah melalui pernafasan. Peristiwa keracunan melalui jalur
pernafasan tersebut lebih disebabkan karena senyawa senyawa alkil-merkuri terutama yang
mempunyi rantai pendek sangat mudah menguap. Uap merkuri yang masuk bersama jalur
pernapasan akan mengisi ruang-ruang dari paru-paru dan berikatan dengan darah. Di
samping itu, senyawa organik merkuri lainnya seperti metil merkuri, juga merupakan
penyebab keracunan merkuri yang besar, lebih dari 95% metil merkuri yang masuk ke
dalam tubuh akan ditranportasi dalam sel darah merah utuk diedarkan keseluruh jaringan
tubuh. Sejumlah kecil lainnya terakumulasi dalam plasma protein. Akumulasi paling tinggi
ditemukan pada bagian cortex dan cerellum yaitu merupakan bagian-bagian dari organ
otak. Lebih lanjut hanya sekitar 10% dari merkuri tersebut yang ditemukan dalam sel otak.
(Palar, 2008).
Pencemaran Merkuri (Hg)
Sumber pencemaran Hg yaitu dari kegiatan alam dan industri. Secara almiah,
pencemaran Hg berasal dari kegiatan gunung api atau rembesan air tanah yang melewati
deposit Hg. Keberadaan Hg dari alam dan masuk ke suatu tatanan lingkungan tidak akan
menimbulkan efek (Widowati et, al 2008). Salah satu penyebab pencemaran lingkungan
oleh Hg adalah pembuangan tailing pengolahan emas yang diolah secara amalgamasi, di
mana Hg mengalami perlakuan tertentu berupa putaran, tumbukan, atau gesekan,
sehingga sebagian Hg akan membentuk almagam dengan logam-logam (Au, Ag, Pt) dan
sebagian hilang dalam proses (Herman, 2006 dalam Widowati et al, 2008). Tersebarnya
13
logam berat Hg di tanah, perairan ataupun udara bisa melalui berbagai jalur, seperti
pembuangan limbah industri secara langsung, baik limbah padat maupun limbah cair
yang dibuang ke tanah, udara, dan air. Dapat di lihat pada Gambar. 2.2 proses yang
terjadi bila logam berat masuk ke lingkungan laut (EPA, 1973 Destiany, 2007 dalam
Yuniar, 2009).
Gambar 2.2 Proses masuknya logam berat ke lingkungan laut
Zat Pencemar
Masuk keekosistem laut
Dipekatkan oleh
Proses Biologis
Diserap olehikan
Avertebrata
Diserap olehplankton nabati
Diserap oleh rumputlaut dan tumbuhan
Plankton hewani
Ikan dan mamalia
14
Menurut Widowati et, al (2008) Logam merkuri (Hg) pada kerak bumi sebesar
0.08 mg/kg banyak tertimbun di daerah penambangan. Di alam, merkuri (Hg) ditemukan
dalam bentuk unsur merkuri (Hgº), merkuri monovalen (Hg+1), dan bivalen (Hg+2).
Apabila masuk ke dalam perairan, merkuri mudah berikatan dengan klor yang ada dalam
air laut dan membentuk ikatan HgCl. Dalam bentuk tersebut, Hg mudah masuk ke dalam
plankton dan bisa berpindah ke biota laut lain. Merkuri anorganik (HgCl) akan berubah
menjadi merkuri organik metil merkuri (CH3Hg) oleh peran mikroorganisme yang terjadi
pada sedimen di dasar perairan, merkuri dapat pula bersenyawa dengan karbon berbentuk
senyawa organo-merkuri. Senyawa organomerkuri yang paling umum adalah metil
merkuri yang dihasilkan oleh mikroorganisme dalam air dan tanah. Mikroorganisme
kemudian termakan oleh ikan sehingga konsentrasi merkuri dalam ikan meningkat.
Pengaruh merkuri terhadap kesehatan manusia dapat diurai sebagai berikut:
a. Pengaruh terhadap fisiologis.
Pengaruh toksisitas merkuri terutama pada Sistem Saluran Pencernaan (SSP) dan
ginjal terutama akibat merkuri terakumulasi. Jangka waktu, intensitas dan jalur
paparan serta bentuk merkuri sangat berpengaruh terhadap sistem yang dipengaruhi.
Orgam utama yang terkena pada paparan kronik oleh elemen merkuri dan
organomerkuri adalah SSP. Sedangkan garam merkuri akan berpengaruh terhadap
kerusakan ginjal. Keracunan akut oleh elemen merkuri yan terhisap mempunyai efek
terhadap system pernafasan sedang garam merkuri yang tertelan akan berpengaruh
terhadap SSP, efek terhapap sistem cardiovaskuler merupakan efek sekunder.
b. Pengaruh terhadap sistem syaraf.
Merkuri yang berpengaruh terhadap system syaraf merupakan akibat pemajanan uap
elemen merkuri dan metil merkuri karena senyawanya ini mampu menembus blood
brain barrier dan dapat mengakibatkan kerusakan otak yang irreversible sehingga
mengakibatkan kelumpuhan permanen. Metil merkuri yang masuk ke dalam saluran
pencernaan akan memperlambat SSP yang mungkin tidak dirasakan pada pemajanan
setelah beberapa bulan sebagai gejala pertama sering tidak spesifik seperti malas,
pandangan kabur atau pendengaran hilang (ketulian)
c. Pengaruh terhadap ginjal.
Apabila terjadi akumulasi pada ginjal yang mengakibatkan oleh masuknya garam
inorganik atau phenylmercury SSP akan menyebabkan naiknya permiabilitas epitel
tubulus sehingga akan menurunkan kemampuan fungsi ginjal (disfungsi ginjal).
Pajanan melalui uap merkuri atau garam merkuri melalui saluran pernafasan juga
15
mengakibatkan kegagalan ginjal karena terjadi proteinuria atau nephrotik sindrom dan
tubular nekrosis akut.
d. Pengaruh terhadap pertumbuhan
Terutama pad bayi dan ibu yang terpajan oleh metil merkuri dari hasil studi
membuktikan ada kaitan yang signifikan bayi yang dilahirkan dari ibu yang makan
gandum yang diberi fungisida, maka bayi yang dilahirkan mengalami gangguan
kerusakan otak yaitu retardasi mental, tuli, penciutan lapangan pandang, microcephaly,
cerebral palsy, ataxia, buta dan gangguan menelan.
D. Kadmium
Logam Kadmium (Cd) merupakan logam yang bernomor atom 48 dan massa
atom 112,41. Logam ini termasuk dalam logam transisi pada periode V dalam tabel
periodik. Logam Cd dikenal sebagai unsur chalcophile, jadi cenderung ditemukan dalam
deposit sulfida (Manahan, 2001). Di perairan umumnya Cd hadir dalam bentuk ion-
ionnya yang terhidrasi, garam-garam klorida, terkomplekskan dengan ligan anorganik
atau membentuk kompleks dengan ligan organik (Weiner,2008).
Pada umumnya di air permukaan, baik Cd terlarut maupun partikulatnya secara
rutin dapat terdeteksi. Koefisien distribusi Cd partikulat/Cd terlarut pada perairan sungai
di dunia berkisar dari 104 sampai 105. Fluks input antropogenik secara global per tahun
jauh melebihi emisi Cd dari sumber alamiahnya seperti kegiatan gunung berapi,
Windborne soil particles, garam-garam dari laut dan partikel biogenik sampai dengan
satu tingkatan magnitude (Csuros and Csuros,2002). Diperkirakan 1.000 ton Cd
dilepaskan per tahun ke atmosfer dari smelters dan pabrik-pabrik yang mengolah Cd.
Pelepasan Cd ke dalam perairan alamiah sebagian besar berasal dari industri galvanik,
sumber lain polusi Cd adalah industri batrei, pupuk dan fungisida yang mengandung Cd
dan Zn juga merupakan sumber potensial polusi kedua logam ini (Allen et al., 1998).
Kadmium (Cd) merupakan logam yang bersifat kronis dan pada manusia
biasanya terakumulasi dalam ginjal. Keracunan Cd dalam waktu yang lama
membahayakan kesehatan paru-paru, tulang, hati, kelenjar reproduksi dan ginjal. Logam
ini juga bersifat neurotoksin yang menimbulkan dampak rusaknya indera penciuman
(Anwar,1996).
16
E. Tembaga (Cu)
Tembaga yang dilambangkan Cu adalah logam dengan nomor atom 29, massa
atom 63,546, titik lebur 1083 °C, titik didih 2310 °C, jari-jari atom 1,173 A° dan jari-
jari ion Cu2+ 0,96 A°. Tembaga adalah logam transisi (golongan I B) yang berwarna
kemerahan, mudah regang dan mudah ditempa. Tembaga bersifat racun bagi makhluk
hidup. Pencemaran logam berat meningkat sejalan dengan perkembangan industri.
Pencemaran logam berat di lingkungan dikarenakan tingkat keracunannya yang
sangat tinggi dalam seluruh aspek kehidupan makhluk hidup. Pada konsentrasi yang
sedemikian rendah saja efek ion logam berat dapat berpengaruh langsung hingga
terakumulasi pada rantai makanan. Logam berat dapat mengganggu kehidupan biota
dalam lingkungan dan akhirnya berpengaruh terhadap kesehatan manusia
(Suhendrayatna, 2001). Logam Cu dapat masuk ke dalam semua strata lingkungan,
apakah itu pada strata perairan, tanah ataupun udara (lapisan atmosfer). Tembaga
yang masuk ke dalam strata lingkungan dapat datang dari bermacam-macam sumber.
Tetapi sumber–sumber masukan logam Cu ke dalam strata lingkungan yang umum
dan diduga paling banyak adalah dari kegiatan-kegiatan perindustrian, kegiatan rumah
tangga dan dari pembakaran serta mobilitas bahan-bahan bakar (Palar, 1994). Logam
Cu yang masuk ke dalam tatanan lingkungan perairan dapat terjadi secara alamiah
maupun sebagai efek samping dari kegiatan manusia. Secara alamiah Cu masuk ke
dalam perairan dari peristiwa erosi, pengikisan batuan ataupun dari atmosfer yang
dibawa turun oleh air hujan. Sedangkan dari aktifitas manusia seperti kegiatan industri,
pertambangan Cu, maupun industri galangan kapal beserta kegiatan di pelabuhan
merupakan salah satu jalur yang mempercepat terjadinya peningkatan kelarutan Cu
dalam perairan (Palar, 1994).
Logam Cu termasuk logam berat essensial, jadi meskipun beracun tetapi
sangat dibutuhkan manusia dalam jumlah yang kecil. Toksisitas yang dimiliki Cu baru
akan bekerja bila telah masuk ke dalam tubuh organisme dalam jumlah yang besar
atau melebihi nilai toleransi organisme terkait (Palar, 1994). Connel dan Miller (1995)
menyatakan bahwa Cu merupakan logam essensial yang jika berada dalam
konsentrasi rendah dapat merangsang pertumbuhan organisme sedangkan dalam
konsetrasi yang tinggi dapat 11 menjadi penghambat. Selanjutnya oleh Palar (1994)
dinyatakan bahwa biota perairan sangat peka terhadap kelebihan Cu dalam perairan
sebagai tempat hidupnya. Konsentrasi Cu terlarut yang mencapai 0,01 ppm akan
menyebabkan kematian bagi fitoplankton. Dalam tenggang waktu 96 jam biota yang
17
tergolong dalam Mollusca akan mengalami kematian bila Cu yang terlarut dalam
badan air berada pada kisaran 0,16 sampai 0,5 ppm. Tembaga adalah logam yang
secara jelas mengalami proses akumulasi dalam tubuh hewan seiring dengan
pertambahan umurnya, dan ginjal merupakan bagian tubuh ikan yang paling banyak
terdapat akumulasi Tembaga. Paparan Tembaga dalam waktu yang lama pada
manusia akan menyebabkan terjadinya akumulasi bahan-bahan kimia dalam tubuh
manusia yang dalam periode waktu tertentu akan menyebabkan munculnya efek yang
merugikan kesehatan penduduk (Widowati, 2008). Gejala yang timbul pada manusia
yang keracunan Cu akut adalah mual, muntah, sakit perut, hemolisis, netrofisis,
kejang, dan akhirnya mati.Pada keracunan kronis, Cu tertimbun dalam hati dan
menyebabkan hemolisis. Hemolisis terjadi karena tertimbunnya H2O2 dalam sel darah
merah sehingga terjadi oksidasi dari lapisan sel yang mengakibatkan sel menjadi
pecah. Defisiensi suhu dapat menyebabkan anemia dan pertumbuhan terhambat
(Darmono, 2005).
F. Kromium (Cr)
Kromium atau dilambangkan Cr merupakan unsur kimia golongan 6 (VIB)
dari tabel periodik. Merupakan logam baja abu-abu yang keras yang mengkilat dan
digunakan dalam paduan untuk meningkatkan kekuatan dan ketahanan terhadap
korosi. Kromium ditemukan tahun 1797 oleh kimiawan Perancis Nicolas-Louis
Vauquelin dan diisolasi sebagai logam setahun kemudian; kromium dinamai
berdasarkan senyawa warna-warninya tersebut. Warna hijau zamrud, serpentin, dan
krom mika, warna merah ruby adalah karena terdapatnya sejumlah kecil kromium.
Nama kromium sendiri berasal dari Chromos (bahasa Yunani) yang berarti "warna".
Kromium adalah elemen yang relatif melimpah di kerak bumi; kromium dalam
bentuk logam bebas tidak pernah ditemukan di alam. Kebanyakan bijih terdiri dari
mineral kromit dengan formula ideal FeCr2O4. Kromium merupakan logam putih,
keras, berkilau, rapuh dan sangat tahan terhadap reagen korosif biasa ; resistensi ini
sangat berguna untuk digunakan secara luas sebagai lapisan pelindung. Pada suhu
tinggi kromium bersatu langsung dengan halogen atau dengan sulfur, silikon, boron,
nitrogen karbon atau oksigen. Kromium alami terdiri campuran empat isotop stabil,
yaitu kromium-52 (83,76%), kromium-53 (9,55%), kromium-50 (4,31%) dan
kromium-54 (2,38%). Kromium merupakan logam paramagnetik dan berada dalam
dua bentuk yaitu : tubuh berpusat kubik (alpha) dan heksagonal - padat (beta). Pada
18
suhu kamar, kromium secara perlahan larut dalam klorida dan asam sulfat encer.
Mempunyai bilangan oksidasi yang umum +6, +3 dan +2 yang sering ditemukan
sebagai ion kromat, Cr2O4- dan dikromat Cr2O72-. Ion-ion tersebut membentuk
serangkaian garam yang penting dalam industri seperti Na2CrO4 atau Na2Cr2O7 yang
digunakan dalam penyamakan kulit, pelapisan permukaan logam atau katalis.
Senyawa kromium lain dengan oksigen yang dapat membentuk kromium oksida atau
oksida kromat, Cr2O3 merupakan bubuk hijau yang digunakan secara luas sebagai
pigmen (Guignet yang hijau), serta ketahanan terhadap reaksi dan panas.
Logam berat kromium (Cr) diketahui berbahaya bagi kesehatan
manusia. Kromium merupakan logam transisi golongan VI B yang dapat memiliki
tingkat valensi yang bervariasi antara -2 dan +6 (Bramandita, 2009). Pada kadar yang
rendah, kromium tergolong logam esensial bagi manusia yang berguna terutama
dalam metabolisme karbohidrat karena bersama-sama dengan insulin menjaga kadar
gula darah. Kekurangan kromium dapat mengganggu metabolisme karbohidrat, lemak
dan protein serta mengganggu pertumbuhan (Kusnoputranto,1996 dalam Bramandita,
2009). Namun, kromium pada jumlah yang tinggi dapat menyebabkan reaksi alergi,
peradangan, keracunan, kerusakan organ tubuh, penyakit kanker bahkan kematian
(King, 1994 dalam Bramandita, 2009).
Kromium banyak digunakan oleh berbagai macam industri, salah satunya
adalah industri tekstil. Industri tekstil merupakan industri yang mengolah
serat menjadi bahan pakaian dengan kromium sebagai zat pengoksidasi pada proses
penyempurnaan tekstil. Karena itu pula limbah cair dari industri tekstil mengandung
kromium dengan konsentrasi tinggi. Limbah tersebut dapat membahayakan
lingkungan karena kromium, terutama kromium heksavalen merupakan jenis bahan
berbahaya dan beracun (B3) (Wahyuadi, 2004 dalam Bramandita, 2009). Dalam
lingkungan hidup, kromium ditemukan dalam bentuk kromium logam, bivalen,
trivalen dan heksavalen. Kromium logam memilki massa jenis (20 C) sebesar 7,19
g/cm3 , titik leleh sebesar 1875C, titik didih sebesar 2658C dan tergolong logam
yang mengkilap, keras serta tahan karat sehingga sering digunakan sebagai pelindung
logam lain.
Logam kromium larut dalam asam klorida encer atau pekat. Jika tidak
terkena udara, akan terbentuk ion-ion kromium (II) atau kromium bivalen. Kromium
bivalen termasuk senyawa pereduksi kuat. Dengan adanya oksigen dari atmosfer,
19
kromium sebagian atau seluruhnya menjadi teroksidasi ke dalam trivalen. Dalam
bentuk heksavalen, kromium terdapat sebagai CrO4- dan Cr2O72-, sedangkan bentuk
trivalen terdapat sebagai Cr3+, [Cr(OH)]2+, [Cr(OH)2] + dan [Cr(OH)4] - (Clesceri, et
al., 1998 dalam Bramandita, 2009).
Dalam sistem biologis, kromium trivalen termasuk logam esensial bagi
manusia (Massaro, 1997 dalam Bramandita, 2009). Dalam dosis 20 - 50 µg per 100 g
bobot badan, kromium memiliki fungsi yang baik dalam metabolisme karbohidrat,
metabolisme lipid, sintesis protein dan metabolisme asam nukleat (Mertz, 1987 dalam
Bramandita, 2009). Dalam metabolisme karbohidrat, kromium memiliki fungsi
mempengaruhi kemampuan reseptor insulin dalam berinteraksi dengan insulin
sehingga insulin dapat aktif bekerja mengatur kadar gula darah. Insulin yang aktif
akan meningkatkan pengambilan glukosa yang kemudian terolah menjadi lemak.
Dalam sintesis protein, keberadaan kromium mempengaruhi pembentukan asam
amino glisin, serin dan metionin. Peranan kromium dalam metabolisme asam nukleat
mampu berikatan dengan asam nukleat, dapat melindungi RNA dari denaturasi oleh
panas dan dapat menjaga struktur tertier asam nukleat. Kekurangan kromium trivalen
dalam tubuh dapat menyebabkan penurunan kerja hormon insulin yang kemudian
dapat menimbulkan penyakit diabetes melitus, hiperglisemia dan glukosoria yang
menyebabkan penurunan bobot badan, kadar asam lemak tinggi, gangguan proses
pernafasan dan kelainan pada metabolisme nitrogen (King, 1994 dalam Bramandita,
2009).
Selain digolongkan sebagai logam esensial, kromium juga digolongkan
dalam kelompok logam berat dengan sifat sangat beracun dan dalam kelompok
senyawa yang karsinogen terhadap manusia. Keracunan oleh kromium menyebabkan
gangguan kesehatan yang tidak dapat pulih dalam waktu singkat.
Dampak Pencemaran Kromium
Kromium termasuk dalam jenis logam berat yang sangat toksik. Sehingga
keberadaan senyawa kromium dilingkungan harus mendapat perhatian yang serius.
Kromium merupakan ion logam yang bersifat racun baik bagi manusia maupun bagi
kehidupan mahluk hidup lainnya (ikan). Studi epidemiologi yang dilakukan oleh
Baetjer, et al. (EPA, 1984) menunjukkan bahwa senyawa Cr (VI) sangat reponsif
terhadap neoplasia saluran pernafasan. Senyawa ini juga dapat menyebabkan kanker
lokal pada organ tubuh tikus dan kelinci yang terpapar senyawa kromium. Senyawa
20
Cr (VI) dapat menyebabkan terjadinya mutagen yang pada akhirnya berpengaruh
langsung pada asam deoksiribo nukleat (DNA) sehingga sel mahluk hidup akan
berubah (Sukenjah, 2006). Hasil penelitian Jalius (2008) menunjukkan terjadi
perbedaan metabolisme ion Cr3+ dan Cr6+. Perbedaan tersebut tergantung pada jenis
atau spesies hewan yang dimasuki oleh ion-ion logam tersebut. Tingkat keracunan
lebih kuat ion-ion Cr6+ dibandingkan dengan ion-ion Cr3+. Logam Cr yang masuk ke
dalam tubuh akan ikut dalam proses fisiologis atau metabolisme tubuh. Logam Cr
akan berintraksi dengan bermacam-macam unsur biologis yang terdapat dalam tubuh.
Interaksi yang terjadi antara Cr dengan unsur-unsur biologis tubuh, dapat
menyebabkan terganggunya fungsi-fungsi tertentu yang bekerja dalam proses
metabolisme tubuh. Senyawa-senyawa yang mempunyai berat molekul rendah, seperti
yang terdapat dalam sel darah rendah dapat melarutkan Cr dan seterusnya ikut
terbawa ke seluruh tubuh bersama peredaran darah. Senyawa-senyawa ligan penting
yang terdapat dalam tubuh juga mengubah Cr menjadi bentuk yang mudah terdifusi
sehingga dapat masuk ke dalam jaringan. Di antara ligan-ligan tersebut adalah
piropaspat, metionin, serin, glisin, leusin, lisin dan prolin. Terhadap piropospat, logam
Cr mempunyai affinitas yang besar sekali. Affinitas Cr yang besar ini akan menjadi
sangat berbahaya karena piropospat merupakan salah satu faktor biologis yang sangat
penting dalam tubuh. Ion-ion Cr3+ yang masuk ke dalam tubuh akan bereaksi dengan
protein dan secara lambat membentuk suatu ikatan kompleks yang sangat stabil.
Selain itu Cr dapat mengkatalisis suksinat dalam enzim sitokrom reduktase, sehingga
dapat mempengaruhi pertumbuhan dan beberapa reaksi biokimia lainnya dalam tubuh.
Cr dengan kosentrasi sebesar 0,001 M dapat merangsang perubahan asetat menjadi
CO2, kolesterol dan asam lemak (Palar, 2004 dalam Jalius, 2008). Ion-ion Cr6+ dalam
proses metabolisme tubuh akan menghalangi atau mampu menghambat kerja dari
enzim benzopiren hidroksilase. Penghambatan kerja enzim tersebut dapat
mengakibatkan perubahan kemampuan pertumbuhan sel-sel, sehingga menjadi
tumbuh secara tidak terkontrol yang dikenal sebagai sel-sel kanker (Palar, 2004 dalam
Jalius,2008).
Menurut Sukenjah (2006) kromium dapat menyebabkan gangguan pada
kesehatan manusia baik secara akut maupun secara kronis. Paparan dengan
konsentrasi yang lebih tinggi melalui pernafasan (pada manusia) dapat menyebabkan
gangguan pada hati, ginjal, saluran pencernaan dan sistem kekebalan tubuh. Pada
manusia kromium dapat mengakibatkan gangguan pada sistem reproduksi, gangguan
21
hamil dan cacat pada bayi. EFA telah menggolongkan kromium (VI) sebagai zat
karsinogenik kelompok A, yaitu kelompok yang paling berpotensi menimbulkan
kanker. Secara umum efek yang pada dapat ditimbulkan oleh paparan kromium
adalah sebagai berikut :
Efek fisiologis
Kromium mempunyai fungsi sebagai pengatur glukosa dalam darah, asupan harian
kromium untuk manusia dewasa berkisar antara 50 sampai 200 µg per hari. Senyawa
kromium bersifat oksidator kuat sehingga apabila terkena paparan kromium dapat
menyebabkan iritasi dan korosi. Organ tubuh yang menjadi sasaran pengaruh
kromium adalah paru-paru, ginjal, hati, kulit dan sistem kekebalan tubuh. Efek
senyawa kromium pada kulit dapat menyebabkan sensitasi dan iritasi pada
kulit bahkan dapat menyebabkan eksim pada kulit. Efek pada sistem pernafasan
disebabkan karena terhirupnya senyawa kromium sehingga mengakibatkan iritasi
saluran pernafasan dan dapat menyebabkan sensitasi pada paru-paru bahkan kanker
paru-paru. Efek pada ginjal, menunjukkan kerusakan pada saluran ginjal yang
terkena paparan kromium sebesar (20 µg/m3). Hal ini setelah dilakukan studi pada
pekerja yang terpapar kromium. Pada paparan yang lebih tinggi dapat mengakibatkan
matinya sel ginjal. Efek pada hati dari paparan senyawa kromium dapat
menyebabkan kerusakan pada hati. Suatu studi menunjukkan bahwa 20% pekerja
yang terkena paparan kromium mengalami kerusakan pada hati dan ginjal. Efek
karsinogenik, telah dilakukan studi epidemiologi yang menunjukkan bahwa pekerja
yang terpapar kromium dalam jangka waktu yang lama mengalami kanker paru-paru.
Efek pada sistem reproduksi menunjukkan data bahwa kromium dapat
mempengaruhi organ reproduksi dan efek tetratogenik (perkembangan tidak normal
dari sel selama kehamilan yang menyebabkan kerusakan pada embrio) pada hewan.
2.4 Cara pengolahan limbah laboratorium
Setiap limbah mempunyai cara pengolaham tersendiri tergantung dari jenisnya. Berikut
adalah cara pengolahan limbah berdasarkan jenisnya.
A. Pengolahan Limbah Padat
Penimbunan Terbuka
Terdapat dua cara penimbunan sampah yang umum dikenal, yaitu metode
penimbunan terbuka (open dumping) dan metode sanitary landfill. Di lahan penimbunan
22
terbuka, berbagai hama dan kuman penyebab penyakit dapat berkembang biak. Gas metan
yang dihasilkan oleh pembusukan sampah organik dapat menyebar ke udara sekitar dan
menimbulkan bau busuk serta mudah terbakar. Cairan yang tercampur dengan sampah dapat
merembes ke tanah dan mencemari tanah serta air.
Sanitary Landfill
Pada metode sanitary landfill, sampah ditimbun dalam lubang yang dialasi lapisan
lempung dan lembaran plastik untuk mencegah perembesan limbah ke tanah. Pada landfill
yang lebih modern, biasanya dibuat sistem Iapisan ganda (plastik – lempung – plastik –
lempung) dan pipa-pipa saluran untuk mengumpulkan cairan serta gas metan yang terbentuk
dari proses pembusukan sampah. Gas tersebut kemudian dapat digunakan untuk
menghasilkan listrik.
Insinerasi
Insinerasi adalah pembakaran sampah/limbah padat menggunakan suatu alat yang
disebut insinerator. Kelebihan dari proses insinerasi adalah volume sampah berkurang
sangat banyak (bisa mencapai 90 %). Selain itu, proses insinerasi menghasilkan panas yang
dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik atau untuk pemanas ruangan.
B. Pengolahan Limbah Pada Fasa Cair (Water Phase Treatment)
Sistem pengelolaan air limbah yang diterapkan harus memenuhi persyaratan berikut:
Tidak mengakibatkan kontaminasi terhadap sumber air minum
Tidak mengakibatkan pencemaran air permukaan
Tidak menimbulkan pencemaran pada flora dan fauna yang hidup di air di
dalam penggunaannya sehari-hari
Tidak dihinggapi oleh vektor atau serangga yang mengakibatkan penyakit
Tidak terbuka dan harus tertutup
Tidak menimbulkan bau atau aroma tidak sedap
Pengolahan limbah cair dapat dilakukan dengan 3 cara, yaitu:
1. Pengolahan secara Fisika
Penyaringan (screening) merupakan cara yang efisien dan murah untuk menyisihkan
bahan tersuspensi yang berukuran besar. Bahan tersuspensi yang mudah mengendap
dapat disisihkan secara mudah dengan proses pengendapan.
2. Pengolahan secara Kimia
23
Pengolahan air buangan secara kimia biasanya dilakukan untuk menghilangkan
partikel-partikel yang tidak mudah mengendap (koloid), logam-logam berat, senyawa
fosfor, dan zat organik beracun; dengan membubuhkan bahan kimia tertentu yang
diperlukan.
3. Pengolahan secara Biologi
Semua air buangan yang biodegradable dapat diolah secara biologi. Sebagai
pengolahan sekunder, pengolahan secara biologi dipandang sebagai pengolahan yang
paling murah dan efisien.
Secara garis besar, pengolahan biologi dibedakan menjadi dua yaitu
Proses Pengolahan dengan Pertumbuhan Tersuspensi ( Suspended Growth
Treatment Processes – SGTP )
Pada pengolahan tersuspensi (SGTP), proses dilakukan oleh biomassa (mikroorganisme)
yang tersuspensi dalam limbah cair. Beberapa proses pengolahan tersuspensi adalah
sebagai berikut:
Activated Sludge (Pengolahan Lumpur Aktif)
Pada proses ini memanfaatkan mikroorganisme untuk menguraikan polutan, baik dalam
suasana aerobik (dengan aerasi) maupun anaerobik (tanpa aerasi). Activated
Sludgedigunakan pada pengolahan limbah cair domistik dan limbah cair industri yang
memiliki kandungan zat organik yang tinggi (Lancester, 2002). Diagram Activated
Sludge dapat ditunjukkan pada Gambar 2.3. Reaksi penguraian zat organik oleh
mikroorganisme berlangsung pada lumpur aktif dalam tangki aerasi, yang berasal dari
lumpur yang diresirkulasi dari clarifier dan dicampur dengan influen limbah cair yang
disebut mixed liquor suspended solid (MLSS). Udara dialirkan pada tangki aerasi untuk
memberikan oksigen pada proses serabik. Kelemahan proses ini memerlukan lahan
yang luas dan menimbulkan polutan baru. Untuk mengurangi
ActivatedSludgekonvensional dikembangkan Sequential Batch Reactor (SBR) dan
Contact Stabilization System.
Sequential Batch Reactor (SBR)
Merupakan mudifikasi dari proses Activated sludgedengan mengubah aliran (inflow)
dan aerasi kontinu menjadi batch (diskrit). SBR menggabungkan tangki ekualisasi,
tangki aerasi, dan tangki sedimentasi sekunder (clarifier) menjadi satu reaktor. Operasi
SBR dikontrol melalui suatu sistem monitoring dan kontroling yang terdiri atas
komputer, programable logical controlling (PLC), dan alat-alat ukur (DO meter, pH
24
meter untuk memonitor kondisi operasi. Diagram Activated Sludge dapat ditunjukkan
pada Gambar 2.3
Gambar 2.3 Diagram Activated sludge
Prinsip kerja SBR adalah :
Limbah cair dialirkan kedalam tangki dan diaduk (mixing). Pada tahap ini
berlangsung reaksi anaerobik.
Udara dialirkan kedalam tangki untuk mensuplai oksigen yang diperlukan
dalam proses oksidasi. Pada tahap ini berlangsung reaksi aerobik.
Limbah cair berpisah menjadi dua fase yaitu fase padat (lumpur aktif/actived
sludge) dan fase cair (air jernih/supernatant).
Air jernih dikeluarkan dari tangki dan siklus kerja kembali ke No.1
Gambar 2.4 Prinsip kerja Sequential Batch Reactor
25
Contact Stabilization System (Nelleman, 2009)
Contact Stabilization Systemmerupakan modifikasi dari proses actived sludge yang
memanfaatkan proses biosorption. Biosorption adalah proses pengikatan polutan oleh
biomassa dalam reaktor. Diagram Contact Stabilization System dapat ditunjukkan pada
Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Diagram proses control stabilization
Upflow Anaerobic Sludge Bed (UASB)
Merupakan teknologi pengolahan yang umumnya digunakan dalam pengolahan limbah
cair secara anaerobik. Pada teknologi ini, limbah cair dialirkan dari bawah ke atas
(upflow). Melalui sludge bed. Proses ini didapatkan air jernih dan gas hasil proses
anaerobik yang dapat dimanfaatkan. UASB digunakan untuk pengolahan limbah cair
industri pengolahan makanan, minuman, pulp dan kertas, tekstil, kimia, dan petrokimia.
Diagram Upflow Anaerobic Sludge Bed dapat ditunjukkan pada Gambar 2.7.
Gambar 2.6 Diagram UASB
26
Salah satu bentuk prototipe pada pengolahan limbah yang dapat digunakan juga seperti pada
Gambar 2.7 yaitu dengan penambahan adsorben pada bak pengolahan yang mengandung
limbah kemudian air yang telah dipisahkan dari proses pengolahan tersebut dapat digunakan
untuk kehidupan biota yang ada disekitarnya.
Gambar 2.7 Prototipe pengolahan limbah dengan penambahan adsorben
Mengontrol Emisi Gas Buang
Emisi gas buang dapat dikurangi dengan mulai menggunakan sumber bahan bakar alternatif
yang lebih sedikit menghasilkan gas buang yang merupakan polutan.
Menghilangkan Materi Partikulat Dari Udara Pembuangan
Filter udara dimaksudkan untuk yang ikut keluar pada cerobong atau stack, agar tidak
ikut terlepas ke lingkungan sehingga hanya udara bersih yang saja yang keluar dari
cerobong.
ADSORBEN
27
Pengendap Siklon atau Cyclone Separators adalah pengedap debu / abu yang ikut dalam
gas buangan atau udara dalam ruang pabrik yang berdebu.
Membersihkan udara yang kotor dengan cara menyemprotkan air dari bagian atas alat,
sedangkan udara yang kotor dari bagian bawah alat.
Dengan pengendap elektrostatik, yaitu menggunakan arus listrik untuk mengionkan
limbah. Kotoran udara menjadi ion negatif sedangkan udara bersih menjadi ion positif
dan masing-masing akan menuju ke elektroda yang sesuai.
Prinsip Pengolahan limbah B3
Limbah yang tidak saling cocok, disimpan dalam kemasan berbeda.
Jumlah pengisian volume limbah harus mempertimbangkan terjadinya pengembangan
volume, pembentukan gas atau kenaikan tekanan selama penyimpanan.
Ganti kemasan yang mengalami kerusakan permanen (korosi atau bocor) dengan
kemasan lain.
Kemasan yang telah berisi limbah ditandai sesuai dengan ketentuan yang berlaku.
Kegiatan pengemasan, penyimpanan dan pengumpulan harus dilaporkan sebagai bagian
pengelolaan limbah.
2.5 Langkah-langkah mengurangi limbah laboratorium
Langkah-langkah yang dapat diolakukan untuk mengiurangi limbah dari laboratorium adalah
sebagai berikut.
1. Menggunakan bahan kimia seperlunya
2. Melakukan reaksi kimia yang menghasilkan gas-gas beracun di lemari asam
3. Menggunakan alat dengan hati-hati sehingga tidak timbul kerusakan
Pemanfaatan Sampah Organik
a. Makanan Ternak
Di beberapa negara, sampah organik yang berasal dari restoran biasanya dikumpulkan oleh
peternak dan digunakan sebagai makanan binatang ternak, misalnya babi, unggas.
Di Indonesia, sampah organik dari pasar yang berupa sayur-sayuran (kobis, slada air, sawi),
daun pisang, dan sisa makanan biasanya diambil untuk makanan kelinci, kambing, dan juga
ayam atau itik. Hal ini sangat bermanfaat sebab selain mengurangi jumlah sampah juga
mengurangi biaya peternakan. Namun, sampah organik ini harus dibersihkan dan dipilah
28
terlebih dahulu sebelum dikonsumsi oleh ternak. Sebab akan bermasalah jika sampah organik
tadi bercampur dengan sampah-sampah yang mengandung logam-logam berat yang dapat
terakumulasi di dalam tubuh ternak tersebut.
b. Komposting
Pengkomposan merupakan upaya pengolahan sampah, segaligus usaha mendapatkan
bahan-bahan kompos yang sangat menyuburkan tanah. Sistem ini mempunyai prinsip dasar
mengurangi atau mendegradasi bahan-bahan organik secara terkontrol menjadi bahan-bahan
anorganik dengan memanfaatkan aktivitas mikroorganisme. Mikroorganisme yang berperan
dalam pengolahan ini dapat berupa bakteri, jamur, khamir, juga insekta dan cacing. Agar
pertumbuhan mikroorganisme optimum, maka diperlukan beberapa kondisi, diantaranya
campuran yang seimbang dari berbagai komponen karbon dan nitrogen, suhu, kelembaban
udara (tidak terlalu basah dan tidak terlalu kering), dan cukup kandungan oksigen (aerasi
baik). Sistem pengkomposan ini mempunyai beberapa keuntungan, antara lain:
Merupakan jenis pupuk yang ekologis dan tidak merusak lingkungan
Bahan yang dipakai tersedia, tidak perlu membeli.
Masyarakat dapat membuatnya sendiri, tidak memerlukan peralatan dan instalasi yang
mahal
Unsur hara dalam pupuk kompos ini bertahan lama jika dibanding dengan pupuk
buatan
c. Biogas
Para petani selalu mencari jalan untuk meningkatkan taraf hidupnya. salah satu cara
peningkatan taraf hidup ialah dengan cara membuat bahan bakar untuk memasak. Dewasa ini
banyak petani membuat bahan bakar biogas berskala kecil di rumah. Biogas adalah gas-gas
yang dapat digunakan sebagai bahan bakar yang dihasilkan dari proses pembusukan sampah
organik atau campuran dari keduanya. secara garis besar, biogas dapat dibuat dengan cara
mencapur sampah-sampah organik dengan air kemudian dimasukkan ke dalam tempat yang
kedap udara. Selanjutnya dibiarkan selama kurang lebih 2 (dua) minggu. Sampah yang dibuat
biogas ini mempunyai kelebihan antara lain :
Mengurangi jumlah sampah
Menghemat energi dan merupakan sumber energi yang tidak merusak lingkungan.
Menghemat nyala api bahan bakar biogas ini terang/bersih, tidak berasap seperti arang
kayu atau kayu bakar. Dengan menggunakan biogas, dapur serta makanan tetap bersih
29
Residu dari biogas dapat dimanfaatkan untuk pupuk kandang
Sampah Anorganik
Sampah anorganik seperti botol, kertas, plastik dan kaleng, sebelum dibuang ke TPA
sebaiknya dipilah terlebih dahulu. Karena dari jenis sampah ini masih ada kemungkinan
untuk dimanfaatkan ulang maupun untuk didaur ulang.
30
BAB III
TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
3.1 Tujuan khusus penelitian ini adalah :
a. Melakukan identifikasi distribusi logam dan non logam berbahaya yang dominan pada
kegiatan praktikum di laboratorium Jurusan Kimia
b. Menganalisis jenis senyawa logam dan non logam yang dominan akibat buangan
limbah kegiatan praktikum di laboratorium di Jurusan Kimia
c. Menentukan jumlah buangan logam dan non logam berbahaya hasil pembuangan
limbah kegiatan praktikum di laboratorium Jurusan Kimia
3.2 Manfaat Penelitian
a. Memberikan informasi tentang beberapa jenis buangan logam dan non logam
berbahaya yang ditimbulkan karena pembuangan kegiatan praktikum di laboratorium
b. Memberikan masukan tentang pengelolaan pada proses pembuangan hasil kegiatan di
laboratorium
31
BAB IV
METODE PENELITIAN
4.1 Sasaran Penelitian
Sasaran dalam penelitian ini adalah senyawa logam dan non logam hasil pembuangan
kegiatan praktikum
4.2 Jenis Penelitian
Jenis penelitian ini adalah deskriptif kualitatif dan kuantitatif
4.3 Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan selama 8 bulan, yang dilaksanakan dimulai bulan April
sampai bulan Nopember 2017.
4.4 Tempat Penelitian
Kegiatan penelitian ini dilakukan di laboratorium Organik, Kimia Fisika, Kimia Analitik,
Kimia Anorganik dan Instrumen Jurusan Kimia, serta laboratorium IPA Terpadu FMIPA
UNESA.
4.5 Kerangka Operasional Penelitian
Penelitian ini merupakan penelitian Tahun – 1 dari tiga tahun yang direncanakan, dan
secara garis besar kerangka operasional dapat dilihat pada Gambar 4.1. Tahap pertama
adalah mengidentifikasi jenis buangan logam dan non logam berbahaya pada kegiatan
praktikum dari masing-masing laboratorium. Tahap kedua adalah menentukan metode
pengumpulan sampel dari logam dan non logam hasil pembuangan kegiatan praktikum
pada masing-masing laboratorium. Tahap ketiga adalah menganalisis jumlah buangan
logam dan non logam berbahaya pada kegiatan praktikum dari masing-masing
laboratorium.
32
Ket : (sudah dilakukan) (belum dilakukan)
Gambar 4.1 Kerangka operasional Penelitian
Lab KA
Kegiatan Praktikum
Tampungan pembuangansisa praktikum
Senyawa logam(Analisis dengan
AAS dan voltameter)
Optimasi pengolahanlimbah skala
laboratorium denganadsorben
Buangan limbah yangbersih dan aman
Pembuatan prototipe pengolahanlimbah skala laboratorium
Data jumlah buanganberbahaya di laboratorium
TAHUNKE-I
TAHUNKE-II
Identifikasi senyawalogam dan non logamberbahaya dari judul
praktikum
Uji kualitas airhasil pengolahan
limbah
Lab KO Lab KAnorg Lab KF Lab Biok
Senyawa non logam(Analisis dengan
voltameter)
TAHUNKE-III
Uji kehidupan biota :ikan dan tanaman
Jenis adsorben Jumlah/massa adsorben pH waktu
Hasil optimasipengolahan limbahskala laboratorium
Aplikasi pengolahanlimbah di lapangan
33
4.6 Bahan dan Alat
Bahan
Bahan-bahan yang dipergunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Buangan hasil kegiatan praktikum dari laboratorium kimia analitik, kimia fisika, kimia
organik, dankimia anorganik
2. Bahan-bahan kimia yang diperoleh di pasaran komersial dengan kemurnian p.a antara
lain : HNO3, aquademineral, larutan HgNO3, CuSO4, CoCl2, MgNO3, serta larutan
standar Pb, Cr, Ag, Cd.
Alat
Peralatan yang dipergunakan pada penelitian ini disamping peralatan gelas standar,
digunakan pula peralatan khusus seperti : Spektrofotometer serapan atom (Perkin Elmer
AAnalyst 700), HPLC (Hewlet Packard, Series 1050), dan votameter (Metrohm, 797 VA
Computrace).
4.7 Prosedur Penelitian
Pengumpulan sampel
Sampel dari masing-masing laboratorium diperoleh dengan cara menampung sisa
praktikum yang telah selesai digunakan dalam suatu wadah untuk setiap kali kegiatan
praktikum. Sampel yang terkumpul selanjutnya ditambahkan larutan HNO3 pekat dan
disaring sehingga diperoleh filtrat. Filtrat yang diperoleh selanjutnya dianalisis dengan
menggunakan AAS, HPLC, dan voltameter.
Pengukuran sampel dengan Spektrofotometer serapan atom (AAS)
Campuran tersebut dipisahkan dan endapan yang diperoleh kemudian di keringkan
dalam oven suhu 50C dan diuji dengan HPLC.
Pengukuran sampel dengan Voltameter
Penentuan logam merkuri dan sampel non logam dari sisa pembuangan dilakukan
dengan cara mencelupkan elektroda ke dalam larutan yang akan diuji dan dipastikan
elektroda tercelup dalam larutan. Kemudian pindai (scan) larutan tersebut dari potensial -1
Volt sampai 1 volt sehingga didapatkan voltammogram. Elektroda dicuci dengan aquades dan
dikeringkan. Analisis yang sama dilakukan pada larutan standar HgNO3 yang telah
ditentukan konsentrasinya yaitu : 5, 10, 20, 30, 40, 50 dan 100 ppm ; demikian halnya untuk
34
standar dari masing-masing sampel non logam yaitu : metanol, butanol, fenilhidrazin,
asetaldehid dan fenol dibuat standar dengan konsentrasi tertentu.
4.8 Analisis Data
Hasil buangan logam dan non logam dari masing-masing laboratorium dianalisis
secara deskriptif kualitatif dan kuantitatif. Masing-masing larutan standar yang telah
ditentukan dibuat kurva standar untuk menentukan persamaan garis dari masing-masing
logam. Masing-masing persamaan garis tersebut dapat digunakan untuk menentukan
konsentrasi sampel dari masing-masing logam. Sehingga diperoleh jumlah logam yang
terbuang di masing-masing laboratorium. Konsentrasi senyawa non logam juga ditentukan
berdasarkan kurva standar yang telah ditentukan persamaan regresinya.
35
BAB V
HASIL DAN LUARAN YANG DICAPAI
Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi senyawa logam dan non logam yang
berada pada sisa buangan limbah kegiatan praktikum di laboratorium kimia FMIPA Unesa.
Beberapa logam yang dianggap berbahaya bagi lingkungan seperti tembaga telah dianalisis
kadarnya dan ditampilkan hasilnya pada Tabel 5.1 dan Gambar 5.1 ; timbal pada Tabel 5.2
dan Gambar 5.3 ; perak pada Tabel 5.2 dan Gambar 5.3 ; besi dan kadmium pada Gambar
5.4 ; kromium pada Gambar 5.5 ; kobalt pada Gambar 5.6 ; serta merkuri pada Gambar 5.7
dan 5.8 ; Analisis buangan non logam (organik) ditampilkan pada Gambar 5.9 – 5.11 serta
Tabel 5.3. Berikut ini akan dipaparkan tentang hasil dan pembahasan jumlah buangan logam
dan non logam hasil pembuangan kegiatan praktikum di laboratorium kimia.
5.1 Identifikasi limbah di laboratorium
Laboratorium secara umum merupakan suatu tempat dimana proses percobaan
atau analisis kimia dilakukan yang melibatkan sumber daya manusia, bahan kimia
berbahaya serta hasil samping dari reaksi yang terjadi. Laboratorium menjadi sangat
unik karena semua bahan kimia berbahaya yang ada di dalamnya meskipun kecil namun
mampu menghasilkan limbah yang potensial terhadap kerusakan lingkungan (Turang,
2006).
Laboratorium di Jurusan Kimia sangat tinggi intensitasnya untuk melayani
kegiatan praktikum bagi mahasiswa yang ada di jurusan kimia maupun jurusan lain dan
juga penelitian bagi dosen maupun mahasiswa. Kegiatan praktikum dilakukan setiap
semester untuk semua mata kuliah yang memerlukan praktikum dan melibatkan lebih
dari 150 orang peserta setiap semester. Bahan-bahan yang digunakan sangat banyak dan
beraneka ragam disesuaikan dengan kebutuhan bahan pada masing-masing percobaan.
Untuk menganalisis keberadaan sampel tersebut maka perlu dilakukan pengumpulan
sisa pembuangan kegiatan praktikum tersebut di masing-masing laboratorium. Setiap
kelas yang melakukan praktikum membuang sisa kegiatan praktikum dari semua
percobaan dan ditampung dalam suatu wadah. Setelah dilakukan pengukuran pH
ternyata menunjukkan pH yang bervariasi, yaitu 1 – 12.
Di laboratorium Kimia organik banyak menggunakan beberapa pelarut seperti
n-heksan, kloroform, metanol, butanol, dan lain-lain. Sisa pelarut-pelarut tersebut tidak
dibuang begitu saja akan tetapi diuapkan untuk diambil kembali pelarutnya sehingga hal
36
tersebut dapat dipastikan tidak menimbulkan limbah. Kegiatan praktikum di
laboratorium kimia analitik dan anorganik banyak sekali menggunakan bahan-bahan
yang mengandung logam dan beberapa diantaranya berbahaya bagi lingkungan seperti
tembaga, kadmium, merkuri, krom, kobalt, perak dan lain-lain. Di laboratorium kimia
fisika ternyata juga ditemukan fenol yang digunakan dalam salah satu judul praktikum
dalam jumlah yang cukup banyak. Ternyata fenol tersebut dibuang begitu saja sebagai
limbah tanpa adanya perlakuan. Di laboratorium kimia dasar tidak menggunakan zat-zat
yang terlalu membahayakan sehingga tidak dilakukan analisis pada laboratorium
tersebut. Demikian halnya dengan laboratorium biokimia baru dapat dilakukan analisis
pada semester genap, dikarenakan praktikum di laboratorium biokimia hanya dilakukan
pada semester genap. Di laboratorium biokimia juga banyak digunakan untuk kegiatan
praktikum dan penelitian yang terkait dengan mikroorganisme. Cemaran
mikroorganisme sebenarnya cukup berbahaya apabila tidak ditangani dengan baik.
Dosen yang terkait telah memeberikan pengarahan bagaimana menangani
mikroorganisme sebelum dibuang dan pada umumnya tidak menggunakan
mikroorganisme yang bersifat patogen sehingga diperkirakan tidk menimbulkan
cemaran yang membahayakan. Di laboratorium instrumen juga menggunakan beberapa
bahan seperti tembaga, krom, timbal dan lain-lain dimana praktikum tersebut sebagian
besar berasal dari laboratorium analitik. Penggunaan laboratorium instrumen justru
sangat banyak digunakan oleh mahasiswa penelitian, akan tetapi karena zat yang
digunakan selalu berubah tergantung penelitian yang dilakukan maka cukup sulit untuk
mengidentifikasinya
Hasil identifikasi pada masing-masing laboratorium hanya dibatasi pada
senyawa logam dan untuk kegiatan praktikum saja yaitu pada laboratoium kimia fisika,
kimia anorganik, kimia organik, kimia analitik dan kimia instrumen.
5.2 Senyawa logam-logam berat sisa pembuangan kegiatan praktikum
Identifikasi cemaran logam pada masing-masing laboratorium dipilih
berdasarkan bahaya yang ditimbulkan dan jumlah yang ditimbulkan. Telah dilakukan
analisis dengan menggunakan spektroskopi serapan atom dan voltametri terhadap
beberapa logam yang terdapat di masing-masing laboratorium, diantaranya adalah :
a. Logam tembaga (Cu)
Tembaga banyak digunakan sebagai bahan pada kegiatan praktikum di
laboratorium kimia analitik, kimia fisik, kimia analitik dan juga kimia organik. Hasil
37
analisis tembaga ditampilkan pada Tabel 5.1 dan Gambar 5.1. Perhitungan didasarkan
pada persamaan garis yan diperoleh dari kurva standar pada Lampiran 1dan perhitungan
selengkapnya di Lampiran 2.
Tabel 5.1 Hasil analisis logam Cu
No. Laboratorium Konsentrasi Cu (ppm)
1. Kimia Analitik 1,078
2. Kimia Fisik 0,378
3. Kimia Anorganik 13,589
4. Kimia Organik 7122,533
5. Biokimia 160,56
Gambar 5.1 Hasil analisis pembuangan logam Cu di laboratorium kimia
Pembuangan logam Cu sisa kegiatan praktikum terlihat cukup besar terutama di
laboratorium kimia organik yang mencapai jumlah lebih dari tujuh ribu ppm. Angka
tersebut adalah adalah limbah dari 1 kelas yang melakukan kegiatan praktikum.
Praktikum kimia organik dilaksanakan oleh 5 kelas setiap angkatan, sehingga
diperkirakan lebih dari tigapuluh lima ribu ppm logam tembaga yang terbuang atau
sekitar 35 g/L setiap praktikum. Jumlah tersebut cukup tinggi dikarenakan bahan yang
digunakan banyak sekali menggunakan logam tembaga pada reagennya seperti pada
percobaan penentuan karbohidrat, reaksi aldehid – keton maupun uji protein. Di
38
laboratorium biokimia dan kimia anorganik jumlah tembaga yang terbuang juga cukup
tinggi masing-masing yaitu 160,6 dan 67,9 ppm setiap praktikum.
Logam Cu termasuk logam berat essensial, jadi meskipun beracun tetapi sangat
dibutuhkan manusia dalam jumlah yang kecil. Logam Cu yang masuk ke dalam tatanan
lingkungan perairan dapat terjadi secara alamiah maupun sebagai efek samping dari
kegiatan manusia. Konsentrasi Cu terlarut yang mencapai 0,01 ppm akan menyebabkan
kematian bagi fitoplankton. Menurut Widowati (2008) paparan tembaga dalam waktu
yang lama pada manusia akan menyebabkan terjadinya akumulasi bahan-bahan kimia
dalam tubuh manusia yang dalam periode waktu tertentu akan menyebabkan munculnya
efek yang merugikan kesehatan penduduk. Gejala yang timbul pada manusia yang
keracunan Cu akut adalah mual, muntah, sakit perut, hemolisis, netrofisis, kejang, dan
akhirnya mati. Pada keracunan kronis, Cu yang tertimbun di dalam hati dan
menyebabkan hemolisis dikarenakan tertimbunnya H2O2 dalam sel darah merah
sehingga terjadi oksidasi dari lapisan sel yang mengakibatkan sel menjadi pecah
(Darmono, 2005).
Jumlah buangan tembaga yang terakumulasi tersebut dalam satu semester tentu
akan menyebabkan buangan tembaga yang sangat tinggi. Sehingga hal tersebut dapat
menimbulkan dampak yang membahayakan bagi lingkungan disekitarnya.
b. Logam timbal (Pb)
Penggunaan timbal pada kegiatan praktikum di laboratorium kimia juga cukup
tinggi (Tabel 5.2). Di laboratorium kimia organik senyawa timbal yang dibuang setelah
digunakan pada kegiatan praktikum ternyata cukup tinggi yaitu lebih dari 291 ppm atau
sekitar 1200 ppm untuk 5 kelas setiap semester.
Tabel 5.2 Hasil analisis logam Pb
No. Laboratorium Konsentrasi Pb (ppm)
1. Kimia Analitik 12,333
2. Kimia Fisik 1,333
3. Kimia Organik 291,333
4. Biokimia 1,000
39
Keberadaan logam Pb jauh lebih banyak digunakan di laboratorium organik
dibandingkan di laboratorium kimia fisik dan analitik. Timbal digunakan sebagai bahan
reagen Pb – asetat pada percobaan uji protein
Gambar 5.2 Hasil analisis pembuangan logam Pb di laboratorium kimia
Timbal merupakan logam yang sangat bercun seperti halnya merkuri dan sering
ditemukan sebagai campuran dengan cairan lain yang bersifat korosif seperti asam
sulfat. Timbal merupakan salah satu logam berat yang sangat berbahaya bagi makhluk
hidup karena bersifat karsinogenik, dapat menyebabkan mutasi, terurai dalam jangka
waktu lama dan toksisistasnya tidak berubah (Brass & Strauss, 1981). Pb dapat
mencemari udara, air, tanah, tumbuhan, hewan, bahkan manusia. Masuknya Pb ke
tubuh manusia dapat melalui makanan dari tumbuhan yang biasa dikonsumsi manusia
seperti padi, teh dan sayur-sayuran. Underwood dan Shuttle (1999) mencantumkan
batas ambang untuk ternak unggas dalam pakannya, yaitu: batas ambang normal
sebesar 1 – 10 ppm, batas ambang tinggi sebesar 20 – 200 ppm dan batas ambang toksik
sebesar lebih dari 200 ppm. Timbal (Pb) menurut Lu (1995) dapat diserap dari usus
dengan sistem transport aktif.
Dari banyaknya efek timbal yang ada, dapat disimpulkan bahwa efek timbal
dibagi ke dalam 3 kelompok, diantaranya : (i) Efek Timbal Pada Reproduksi ;
Paparan timbal berdampak pada reproduksi pria dan juga wanita. Pada jaman dahulu
timbal pernah dipakai untuk menggugurkan kandungan. Wanita hamil yang terpapar
timbal saat kehamilannya, bisa meningkatkan resiko keguguran, bayi lahir prematur,
bayi meninggal di dalam kandungan. Sedangkan dampak terpaparnya timbal pada pria
adalah dapat menurunkan jumlah dari sperma. (ii) Efek Timbal Pada Sistem Saraf
40
dan Kecerdasan ; Gejala terpaparnya logam timbal ini diantaranya dapat mengurangi
nafsu makan (nafsu makan hilang), pelupa, kelelahan, pusing, depresi, menurunnya
kecepatan dalam reaksi dan konduksi saraf. Sementara menurut penelitian, efek yang
ditimbulkan timbal terhadap anak-anak yaitu dapat menurunkan kecerdasan atau IQ. (iii)
Efek Sistemik ; Timbal di sini dapat memicu peningkatan tekanan darah, anoreksia,
muntah, kram, mual, turunnya berat badan, sakit perut, dan konstipasi.
c. Logam perak (Ag)
Limbah yang mengandung perak sangat berbahaya bila langsung dibuang ke
lingkungan. Perak selain termasuk logam berat, juga merupakan logam beracun yang
dapat menimbulkan gangguan kesehatan manusia. Urutan toksisitas Ag adalah sebagai
berikut : Hg2+ > Cd2+ > Ag+ > Ni2+ > Pb2+ > As3+ > Cr2+ > Sn2+ > Zn2+ (Darmono, 2001).
Keberadaan Ag di laboratorium kimia organik yang dibuang setelah digunakan pada
kegiatan praktikum ternyata cukup tinggi yaitu lebih dari 44 ppm atau lebih dari 220
ppm untuk 5 kelas setiap semester.
Tabel 5.3 Hasil analisis logam Ag
No. Laboratorium Konsentrasi Ag (ppm)
1. Kimia Analitik 2,112
2. Kimia Fisik 0,001
3. Kimia Organik 44,467
4. Biokimia 1,556
Pencemaran lingkungan oleh ion Ag(I) menyebabkannya masuk ke dalam rantai
makanan, kemudian apabila manusia mengkonsumsi makanan yang telah
terkontaminasi ion Ag(I) maka akan terjadi akumulasi Ag dalam tubuh. Akumulasi
perak pada tubuh manusia dapat mengakibatkan pigmentis yang disebut Argyria.
Mengingat bahaya yang ditimbulkanya maka batas maksimum untuk perak yang
diperbolehkan dalam air limbah sangat kecil. Berdasarkan Peraturan Menteri Energi
dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia No.45 tahun 2006 tentang baku mutu
TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Prosedure) pencemar dalam limbah untuk
41
penentuan karakteristik sifat racun, kandungan perak (Ag) yang diperbolehkan
sebesar 5,0 mg/L (Anonim, 2006).
Gambar 5.3 Hasil analisis pembuangan logam Ag di laboratorium kimia
d. Logam besi (Fe) dan kadmium (Cd)
Keberadaan logam besi dan kadmium tidak banyak digunakan pada kegiatan
praktikum. Logam besi hanya ditemukan di laboratorium anorganik dan biokimia
(Gambar 5.4) sedangkan logam kadmium ditemukan di laboratorium kimia analitik
dan biokimia (pada Gambar 5.5)
Gambar 5.4 Hasil analisis pembuangan logam Fe di laboratorium kimia
42
Kadmium (Cd) merupakan logam yang bersifat kronis dan pada manusia
biasanya terakumulasi dalam ginjal. Keracunan Cd dalam waktu yang lama
membahayakan kesehatan paru-paru, tulang, hati, kelenjar reproduksi dan ginjal.
Logam ini juga bersifat neurotoksin yang menimbulkan dampak rusaknya indera
penciuman (Anwar,1996). Standart baku mutu logam berat untuk biota konsumsi
berdasarkan Surat Keputusan Direktorat Jenderal Pengawasan Obat dan Makanan,
Departemen Kesehatan Republik Indonesia Nomor : 03725/B/SK/1989 adalah 1 ppm.
Gambar 5.5 Hasil analisis pembuangan logam Cd di laboratorium kimia
e. Logam krom (Cr)
Logam kromium juga banyak digunakan sebagai reagen (dalam bentuk
kalium dikromat ataupun kromium (III) klorida) dalam kegiatan praktikum. Logam
tersebut ditemukan pada laboratorium kimia analitik dan anorganik (Gambar 5.6),
khususnya pada praktikum kimia anorganik III dan kimia kualitatif. Logam krom
dalam hal ini K2Cr2O4 banyak digunakan di laboratorium kimia analitik untuk
praktikum analisis kation dan anion pada praktikum DDKA (Dasar-dasar Kimia
analitik). Jumlah krom yang dapat terdeteksi di laboratorium kimia analitik cukup
banyak yaitu sekitar 6,1 ppm sedangkan di laboratorium kimia anorganik hanya
sekitar 0,01 ppm.
Kromium termasuk dalam jenis logam berat yang sangat toksik. Sehingga
keberadaan senyawa kromium dilingkungan harus mendapat perhatian yang serius.
Kromium merupakan ion logam yang bersifat racun baik bagi manusia maupun bagi
kehidupan mahluk hidup lainnya (ikan).
43
Gambar 5.6 Hasil analisis pembuangan logam kromium di laboratorium kimia
Senyawa Cr (VI) dapat menyebabkan terjadinya mutagen yang pada akhirnya
berpengaruh langsung pada asam deoksiribo nukleat (DNA) sehingga sel mahluk
hidup akan berubah (Sukenjah, 2006). Hasil penelitian Jalius (2008) menunjukkan
terjadi perbedaan metabolisme ion Cr3+ dan Cr6+. Perbedaan tersebut tergantung pada
jenis atau spesies hewan yang dimasuki oleh ion-ion logam tersebut. Tingkat
keracunan lebih kuat ion-ion Cr6+ dibandingkan dengan ion-ion Cr3+. Logam Cr yang
masuk ke dalam tubuh akan ikut dalam proses fisiologis atau metabolisme tubuh.
Logam Cr akan berintraksi dengan bermacam-macam unsur biologis yang terdapat
dalam tubuh. Interaksi yang terjadi antara Cr dengan unsur-unsur biologis tubuh,
dapat menyebabkan terganggunya fungsi-fungsi tertentu yang bekerja dalam proses
metabolisme tubuh. Senyawa-senyawa yang mempunyai berat molekul rendah, seperti
yang terdapat dalam sel darah rendah dapat melarutkan Cr dan seterusnya ikut
terbawa ke seluruh tubuh bersama peredaran darah. Senyawa-senyawa ligan penting
yang terdapat dalam tubuh juga mengubah Cr menjadi bentuk yang mudah terdifusi
sehingga dapat masuk ke dalam jaringan.
Dalam dosis 20 - 50 µg per 100 g bobot badan, kromium memiliki fungsi yang
baik dalam metabolisme karbohidrat, metabolisme lipid, sintesis protein dan
metabolisme asam nukleat (Mertz, 1987 dalam Bramandita, 2009). Hasil studi
menunjukkan bahwa paparan kromium sebesar 20 µg/m3 dapat menyebabkan
keruskan pada ginjal. Pada paparan yang lebih tinggi dapat mengakibatkan matinya
sel ginjal. Berdasarkan kondisi tersebut menunjukkan bahwa kromium termasuk
44
dalam jenis logam berat yang sangat toksik, sehingga keberadaan senyawa kromium
dilingkungan harus mendapat perhatian yang serius.
f. Logam kobalt (Co)
Logam kobalt ternyata juga ditemukan dalam konsentrasi yang cukup tinggi
sebagai buangan kegiatan praktikum di laboratorium kimia anorganik dan analitik
seperti pada Gambar 5.7. Logam kobalt digunakan dalam kegiatan praktikum
penentuan anion dan kation di laboratorium kimia analitik sebagai reagen Co(NO3)2
sedangkan di laboratorium kimia anorganik kobalt digunakan sebagai reagen CoCl2
pada praktikum kimia anorganik III.
Gambar 5.7 Hasil analisis pembuangan logam Co di laboratorium kimia
Menurut Kementrian negara kependudukan dan lingkungan hidup, logam
kobalt digolongkan sebagai logam berat dengan sifat toksik sedang. Logam kobalt
termasuk kedaam logam transisi yang terdapat pada golongan VIII B. Logam kobalt
yan memiliki bilangan oksidasi +2 dan +3 mudah larut ke dalam asam-asam mineral
encer, tetapi pada bilangan oksidasi +2 logam kobalt didapatkan relatif secara stabil
(Cotton dan Wilkinson,1988). Dalam larutan air, logam kobalt dikenal sebagai ion
[Co(H2O)6]2+ dan [Co(H2O)6]3+, akan tetapi kobalt (III) bersifat oksidator dalam
larutan air. Hal ini terjadi kecuali logam kobalt berada pada lingkungan asam, dimana
logam kobalt tersebut dapat terurai dengan cepat karena Co (III) mengoksidasi air
dengan cara membebaskan gas di oksigen. Ketersedian unsur kimia kobalt terdapat
dalam banyak formulasi seperti kertas perak, dan kawat. Keberadaan unsur kobalt di
alam terdapat dalam bentuk senyawa seperti mineral kobalt glans (CoAsS), Linalit
45
(Co3S4), Smaltit (CoAs2) dan eritrit. Logam kobalt banyak terdapat berikatan dengan
nikel, perak, timbal, tembaga dan biji besi, dimana didapatkan dari hasil samping
produksi. Logam kobalt juga dapat dijumpai pada meteroit. Logam kobalt banyak
digunakan dalam industri sebagai bahan campuran pada pembuatan mesin pesawat,
magnet, alat pemotong atau penggiling, pewarna kaca, keramik dan cat.
Kobalt termasuk kedalam unsur renik yang dibutuhkan dalam pertumbuhan
dan reproduksi pada tumbuhan dan hewan. Bersama dengan ion logam lainnya,
(misalnya tembaga, seng, besi dan magnesium), kobalt dibutuhkan oleh enzim sebagai
koenzim yang berfungsi untuk mengikat molekul substrat (Effendi, 2003). Akan tetapi
ion logam ini dapat menggantikan ion logam tertentu yang berfungsi sebagai kofaktor
dari suatu enzim, sehingga dapat menurunkan fungsi enzim tersebut bagi tubuh
(Darmono, 2001). Batas-batas konsentrasi kobalt yang membahayakan bagi kesehatan
manusia yang telah ditetapkan oleh pemerintah federal sebagai berikut (ATSDR,
2004) : a). EPA (Environmental Protection Agency) menetapkan batas maksimal
konsentrasi kobalt dalam air minum adalah 0,2 mg/L. b). OSHA (The Occupational
Health and Safety Administration) menetapkan batas maksimal bagi pekerja yang
terpapar dengan kobalt secara langsung adalah 0,1 mg/m3 selama 8 jam kerja sehari
dan 40 jam kerja selama 1 minggu. c). The Nuclear Regulatory Commission
menetapkan batas maksimal konsentrasi kobalt radioaktif di ruang kerja adalah
sebesar 7 x 10-8 µCi/mL untuk 60Co .
g. Logam magnesium (Mg)
Keberadaan magnesium sebagai bahan pembuatan reagen yang digunakan
untuk kegiatan praktikum cukup beragam ditemukan pada hampir semua laboratorium
(Gambar 5.8). Magnesium dikatakan sebagai salah satu mineral yang cukup
berlimpah di alam. Di dalam tubuh merupakan salah satu mineral yang diperlukan
untuk mendukung aktivitas enzim dan bekerjasam dengan vitamin serta nutrisi
lainnya untuk membangun fungsi tubuh dengan baik. Magnesium banyak ditemukan
di dalam tulang, yaitu sekitar 50 % serta dalam darah meskipun hanya 1 %. Beberapa
fungsi magnesium adalah dapat membantu mengontrol tekanan darah, membentuk
kolagen, menjaga kesehatan, kekuatan dan kepadatan tulang, menjaga kesehatan otot
serta menurunkan resiko pencernakan.
Magnesium sangat mudah terbakar terutama apabila berbentuk serbuk atau
dalam bentuk strip tipis dan akan bereaksi dengan air menimbulkan ledakan. Dengan
46
adanya logam lainnya seperti besi, nikel, tembaga dan kobalt sangat mengaktifkan
proses korosi. Magnesium dan logam alkali lainnya bertanggungjawab terhadap
kesadahan air. Kelebihan magnesium dapat menyebabkan muntah dan diare, tetapi
tidak ada bukti toksisitas magnesium secara ilmiah.
Gambar 5.8 Hasil analisis pembuangan logam Mg di laboratorium kimia
h. Logam merkuri (Hg)
Merkuri merupakan logam yang mempunyai urutan toksisitas tertinggi
dibandingkan logam-logam berbahaya yang lainnya. Hasil analisis dengan
menggunakan voltameter menunjukkan bahwa buangan merkuri yang digunakan
dalam kegiatan praktikum adalah cukup tinggi seperti pada Gambar 5.9. Logam
merkuri tersebut hanya digunakan di laboratorium kimia anorganik khususnya pada
praktikum kimia anorganik II. Logam merkuri digunakan sebagai reagen dalam
bentuk raksa (II) klorida dan raksa (I) nitrat. Berdasarkan perhitungan dari kurva
standar (Gambar 5.10) dengan persamaan garis Y = - 7,92.10-5X - 2,96.10-5 dengan
regresi (R) = 0,999 sehingga diperoleh kandungan merkuri yang terbuang sekitar
14,771 ppm (perhitungan selengkapnya di Lampiran 2)
47
Gambar 5.9 Hasil analisis pembuangan logam Hg di laboratorium kimia
Menurut Widowati dkk (2008) merkuri sangat toksik sehingga penggunaan
Hg dalam industri sebaiknya dikurangi, termasuk dalam industri farmasi, kedokteran
gigi, pembuatan baterei dan pembuatan lampu flouresence. Logam merkuri
dikelompokkan sebagai top six toxic threats bersama dengan timbal, kromium, arsen,
pestisida dan radionuklida (Rouf and Raheim, 2017). Keberadaan logam merkuri yang
terbuang dari hasil kegiatan di laboratorium tersebut cukup besar, yaitu 14,7 ppm.
Menurut SNI 7387 (2009) menyatakan bahwa toksisitas merkuri adalah 0,005 mg/kg
bb sebagai merkuri total atau 0,0016 mg/kg bb sebagai metil merkuri Darmono (2001).
Merkuri merupakan salah satu logam berat yang berbahaya dan dapat terjadi
secara alamiah di lingkungan sebagai hasil dari perombakan mineral di alam melalui
proses iklim dari angin dan air. Merkuri di alam berada dalam bentuk merkuri metalik,
merkuri sulfida, merkuri klorida dan metil merkuri. Berdasarkan data dari Balai besar
sumber daya lahan pertanian menunjukkan bahwa merkuri dapat ditemukan pada ikan
laut atau kerang secara alamiah 0,1 mg/kg dan juga dalam beras 0,20 mg/kg.
Merkuri dapat masuk ke dalam tubuh manusia melalui penyerapan udara yang
mengandung bau atau uap metalik merkuri atau saat mengkonsumsi pangan yang
tercemar merkuri. Apabila terjadi kontak dengan kulit maka dapat menyebabkan
alergi, dimana reaksinya tergantung dari daya tahan tubuh seseorang.
-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0-0.002
-0.001
0.000
0.001
0.002
0.003
Aru
s (
konsentrasi (ppm)
48
Gambar 5.10 Kurva standar logam Hg yang ditentukan dengan voltameter
1.1 Senyawa non logam sisa pembuangan kegiatan praktikum
Beberapa senyawa non logam yang dapat ditemukan pada limbah hasil kegiatan
praktikum seperti ditampilkan pada Tabel 5.4 yang semuanya dibuang begitu saja tanpa
perlakukan, kecuali n –heksana karena dapat dipisahkan kembali melalui evaporasi. Fenol
ditemukan di laboratorium kimia fisika dalam volume dan konsentrasi cukup tinggi (Gambar
5.11) yaitu 118,9 % (perhitungan selengkapnya di Lampiran 3) setiap kali dilakukan
praktikum per kelompok. Artinya semua fenol yang digunakan pada kegiatan praktikum
semuanya dibuang begitu saja.
Tabel 5.4 Senyawa non logam hasil pembuangan di laboratorium Kimia
No
Jenis limbahorganik
Laboratorium Jumlah Keterangan
1. n-heksana organik - dipisahkan2. metanol organik 16 % dibuang tanpa
treatment3. butanol organik 70,2 dibuang tanpa
treatment4. fenol fisik dan
organik100 % dibuang tanpa
treatment5. Fenilhidrasin organik 17 % dibuang tanpa
treatment6. Asetaldehid organik 20 % dibuang tanpa
treatment
0 20 40 60 80 100
-0.008
-0.007
-0.006
-0.005
-0.004
-0.003
-0.002
-0.001
0.000
Arus
(
Konsentrasi Hg (ppm)
49
Gambar 5.11 Hasil analisis pembuangan fenol di laboratorium kimia
Fenol diketahui sebagai hidroksibenzen merupakan senyawa organik aromatis yang
berbentuk Kristal, tidak berwarna pada suhu kamar, dan mempunyai sifat hidroskopik dalam
air serta pelarut organik. Fenol mempunyai rantai dasar benzene aromatik yang memiliki satu
atau lebih gugus hidroksil yang menyebabkan fenol menjadi senyawa yang rektif. Fenol
mempunyai sifat toksik, dapat menimbulkan bau tidak sedap, dan korosif terhadap kulit
sehingga menyebabkan iritasi, gangguan kesehatan manusia dan menimbulkan kematian pada
organisme air pada konsentrasi tertentu. Konsentrasi fenol yang tinggi di dalam air (100 –
1000 g/L) dapat menyebabkan bau dan rasa yang tidak enak. Apabila berada di dalam
limbah dapat menyebabkan masalah karsinogen dikarenakan fenol dapat bereaksi dengan klor
membentuk klorofenol yang sifatnya sangat toksik bagi organisme (Dewilda dkk, 2012 dan
Gami et al, 2014).
Metanol dan butanol juga ditemukan dalam jumlah yang cukup tinggi, yaitu masing-
masing 16 dan 70,2 % yang terbuang sebagai limbah di laboratorium Kimia organik (Gambar
5.12). Metanol atau metil alkohol dilaporkan sangat toksik bagi manusia dan primata apabila
tertelan atau terhirup melalui suatu senyawa metabolit. Di dalam tubuh metanol akan
dioksidasi dulu menjadi metanal, asam format dan akhirnya membentuk karbondioksida.
Penumpukan asam format yang tinggi dalam tubuh akibat asupan metanol yang berlebihan
dapat menyebabkan toksisitas berat dan bahkan menyebabkan kematian ( Jahan et al., 2015).
Keracunan metanol dapat menyebabkan komplikasi yang parah seperti disfungsi visual,
gangguan metabolisme, disfungsi neurologis permanen dan kematian (Kumar et al., 2015)
-2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0-0.000015
-0.000010
-0.000005
0.000000
0.000005
0.000010
0.000015
Aru
s(A
)
Potensial (V)
50
Gambar 5.12 Hasil analisis pembuangan butanol (A) dan metanol (B)di laboratorium kimia
Senyawa organik lain bersifat toksik yang ditemukan di laboratorium kimia organik adalah
asetaldehid dan fenilhidrasin. Fenilhidrasin mempunyai rumus molekul C6H8O2 merupakan
kristal berwarna kuning kecoklatan yang larut dalam pelarut organik (alkohol, eter, kloroform,
benzen). Bersifat toksik apabila tertelan ataupun terhirup dalam saluran pernafasan dan
mempunyai nilai LD50 pada 80 – 188 mg/kg berat badan. Menimbulkan iritasi pada kulit dan
mata serta mempengaruhi protein, glutation dan ATP depletion serta menginduksi anemia
karena mempengaruhi haemoglobin dan membran fosfolipid (Shukla et al, 2012). Kadar
fenilhidrasin dan asetaldehid yang telah dianalisis dengan voltameter menunjukkan nilai
masing-masing 17 dan 20 % (Gambar 5.13).
Gambar 5.13 Hasil analisis pembuangan fenilhidrasin dan astaldehid dalambuangan limbah di laboratorium kimia
-3 -2 -1 0 1 2
-0.00015
-0.00010
-0.00005
0.00000
0.00005
0.00010
-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0-0.012
-0.010
-0.008
-0.006
-0.004
-0.002
0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
Arus (A)
Potensial (V)
A B
-3 -2 -1 0 1 2-0.0015
-0.0010
-0.0005
0.0000
0.0005
0.0010
Potensial (V)
Arus
(A)
51
Asetaldehid dengan rumus molekul CH3CHO, merupakan cairan yang tidak berwarna,
flammable dan larut di dalam air, baunya sangat menyesakkan dan menyengat tetapi pada
konsentrasi encer mempunyai aroma buah yang enak. Mempunyai batas ambang bau 0,05
ppm atau 0,09 mg/m3. Dapat menyebabkan iritasi pada mata, kulit serta saluran pernafasan.
EPA mengklasifikasikan aldehid dalam kelompok B2 yang mempunyai kemungkinan dapat
menyebabkan kanker (U.S. Environmental Protection Agency, 1999). Cavallaro (2016)
melakukan penelitian bahwa asetaldehid mempunyai peranan penting bagi orang yang
kecanduan etanol. Aktivitas enzim katalase di otak dapat digunakan untuk mengendalikan
atau bahkan menghilangkan asetaldhid yang ada di otak.
5.4 Akibat yang ditimbulkan dari pembuangan laboratorium
Berdasarkan paparan yang telah dikemukakan di atas menunjukkan bahwa hasil
kegiatan praktikum ternyata dapat menghasilkan buangan logam maupun non logam yang
cukup tinggi. Cemaran logam berat yang telah diidentifikasi seperti pada Gambar 5.14 sangat
didominasi oleh logam tembaga yang digunakan di laboratorium organik. Keberadaan logam
yang lain juga perlu perhatian khusus dikarenakan konsentrasinya cukup tinggi yaitu sekitar
14 – 305 ppm dan merupakan logam berat yang sangat berbahaya bagi lingkungan. Logam-
logam tersebut memang benar-benar merupakan buangan yang langsung ditampung dan
dianalisis. Pada realitamya hasil sisa kegiatan laboratorium tersebut dibuang melalui wastafel
yang selanjutnya akan mengalir melalui pipa pembuangan yang terbuat dari PVC. Hal
tersebut sesunguhnya sangat tidak aman dan cukup membahayakan. Seperti telah disebutkan
diatas bahwa sisa buangan tersebut pH nya berada di daerah asam (pH 1 ) dan basa (pH 12),
hal tersebut dikarenakan pada beberapa laboratorium sangat sering menggunakan larutan
bersifat asam atau basa seperti asam sulfat pekat, asam klorida pekat dan natrium hidroksida
dalam jumlah yang cukup besar. Apabila hal tersebut dilakukan berkali-kali dalam waktu
yang berkelanjutan maka dapat menyebabkan korosi atau merusak pipa-pipa pembuangan.
Selain buangan logam berat juga terdapat buangan non logam seperti amoniak, asam
nitrat, kloroform, heksan, etanol, metanol, butanol dan juga fenol. Buangan non logam
tersebut tidak dapat dipisahkan pada sisa kegiatan praktikum, kecuali heksan yang tidak
bercampur dengan zat-zat lainnya sehingga dapat dievaporator untuk memisahkan heksan
tersebut. Pada praktikum kimia fisika 2 digunakan fenol sekitar 20 mL perkelompok atau
52
sekitar 1000 mL untuk satu angkatan setiap satu semester yang dibuang langsung tanpa
adanya perlakuan.
Gambar 5.14 Distribusi buangan logam berat dari kegiatan di laboratorium
Fenol atau asam karbolat atau benzenol adalah zat Kristal tak berwarna yang memiliki bau
khas. Keberadaan fenol dapat menjadi sumber pencemaran yang membahayakan kehidupan
manusia maupun hewan air. Jika seseorang terpapar udara yang mengandung fenol, maka
fenol dapat masuk kedalam tubuh melalui kulit dan paru-paru. Fenol dapat mencapai organ di
dalam tubuh dan menyebabkan efek samping yang membahayakan. Efek jangka pendek
adalah iritasi pernafasan, sakit kepala dan mata terbakar. Sedangkan efek kronis paparan
tinggi fenol adalah kelemahan, nyeri otot, anoreksia, penurunan berat badan dan kelelahan.
Kisaran normal fenol di dalam urin individu yang terpapar adalah 0,5 – 80 mg fenol per liter
urin. Belum diketahui apakah fenol dapat menyebabkan kanker pada manusia. Namun suatu
penelitian telah membuktikan bahwa fenol yang diaplikasikan pada kulit tikus beberapa kali
dapat menyebabkan kanker. Senyawa fenol dapat didegradasi dengan menggunakan
mikroorganisme laut Pseudomonas sp, Actinobacter sp dan Bacillus sp (Dewilda, 2012).
Pada saat dilakukan penelusuran ke tempat yang diduga sebagai tempat akhir dari
semua pembuangan di laboratorium dan telah diambil sampel air tersebut ternyata hasilnya
adalah sangat kecil sekali atau bahkan hasilnya nol. Diduga pada tampungan tersebut telah
bercampur dengan sisa pencucian dari wastafel dan pembuangan dari toilet sehingga
53
konsentrasinya semakin kecil. Penelitian yang pernah dilakukan oleh Cahyaningrum (2015)
melakukan identifikasi penyebaran logam berat di tanah menunjukkan hasil yang tidak terlalu
signifikan.
Keberadaan limbah laboratorium yang telah dipaparkan diatas perlu dilakukan
penanganan lebih lanjut. Beberapa cara yang dapat dilakukan adalah dengan melakukan
reduksi limbah, yaitu (i) pengurangan jumlah zat kimia yang digunakan dengan resep yang
lebih kecil, (ii) pengurangan jenis B3, yaitu pemilihan prosedur yang sesuai dalam kegiatan
praktikum, serta penelitian dan pelayanan analisis. Cara kedua yang dapat dilakukan adalah
dengan pemanfaatan 3R yaitu re-use atau penggunaan kembali, recovery atau perolehan
kembali, dan recycle atau daur ulang . Kegiatan tersebut bertujuan untuk mengubah limbah
B3 menjadi produk yang dapat digunakan namun tetap aman bagi lingkungan dan kesehatan.
54
BAB VI
RENCANA TAHAPAN BERIKUTNYA
Penelitian ini merupakan Tahun - 1 dari 3 tahun dimana telah diperoleh data yang
konkrit tentang distribusi serta jumlah buangan baik logam maupun non logam hasil kegiatan
praktikum. Langkah selanjutnya (Tahun - 2) adalah melakukan :
1. Pengolahan limbah dengan menggunakan adsorben melalui pemilihan jenis
adsorben yang digunakan (alami dan sintetis)
2. Optimasi pengolahan limbah skala laboratorium meliputi parameter pH, jumlah
adsorben yang ditambahkan dan waktu pengolahan, sehingga diperoleh kondisi
optimum
3. Menggunakan prototipe pengolahan limbah seperti Gambar dibawah pada skala
laboratorium untuk mengolah limbah hasil kegiatan praktikum
ADSORBEN
55
BAB VII
SIMPULAN DAN SARAN
7.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan di atas dapat diambil kesimpulan pada
tahap ini adalah sebagai berikut :
1. Pembuangan sisa kegiatan praktikum di laboratorium hanya dibuang melalui bak wastafel
yang ada di masing-masing laboratorium. Telah dilakukan metode pengumpulan sampel
di laboratorium terkait dengan pembuangan sisa kegiatan laboratorium melalui
penampungan di dalam suatu wadah tertentu.
2. Telah dilakukan identifikasi terhadap sisa buangan kegiatan laboratorium, diperoleh
beberapa logam berat seperti : tembaga, kobalt, kadmium, kromium, perak, magnesium,
besi, dan merkuri. Beberapa senyawa organik juga ditemukan seperti fenol, metanol,
butanol, astaldehid dan fenilhidrazin sebagai senyawa organik yang berbahaya yang
dibuang tanpa perlakuan. Hanya pelarut organik seperti heksan yang dapat dipisahkan dan
ditampung kembali.
3. Buangan limbah logam dan non logam tersebut cukup besar dan akan terus terakumulasi
setiap pelaksanaan kegiatan praktikum sehingga dikhawatirkan dapat menyebabkan
pencemaran terhadap lingkungan yang ada disekitarnya
7.2 Saran
Berdasarkan hasil yang telah diperoleh maka perlu dilakukan perlakuan lebih lanjut
terhadap hasil pembungan di laboratorium sehingga keberadaannya pada saat dibuang tidak
membahayakan bagi lingkungan disekitarnya. Pengolahan limbah disarankan dengan
melakukan perlakuan menggunakan adsorben pada prototipe yang direncanakan.
56
DAFTAR PUSTAKA
Bramandita, A. 2009. Pengendapan Kromium Heksavalen dengan Serbuk Besi. Skripsi.Bogor: Institut Pertanian Bogor
Brass,G.M. and Strauss, W. 1981. Air pollutioncontrol. Part IV. John Willey &Sons. NewYork
Cavallaro A., Lavanco G., Cannizzaro C., Brancato A., Majo D.D, Giammanco M., MartinesF., Miccichè I., Plescia F. 2016. Acetaldehyde as the first hit of addictive behavior.Journal of Biological Research. Vol. 89 : 61 – 64
Cornell, D.W. and Miller, G.J. 1995. Kimia dan Ekotoksikologi Pencemaran. PenerjemahY.Kastoer. UI Press, Jakarta
Darmono. 2001. Lingkungan hidup dan pencemaran: hubungan dengan toksikologi senyawalogam. UI Press, Jakarta
Dewilda, Y. Afrianita, R. Iman, F.F. 2012. Degradasi senyawa fenol oleh mikroorganismelaut. Jurnal teknik lingkungan UNAND. 9(1) : 59 – 73
Effendi, H. 2003. Telaah kualitas air bagi pengolahan sumber daya lingkungan perairan.Karnisius. Yogyakarta
Faust,S.P. and Aly, O.M. 1981. Chemistry of natural water. New York : Ann Arbor Science
Gami A.A., Shukor M.Y., Khalil K.A., Dahalan F.A., Khalid A., and Ahmad S.A. 2014.Phenol and Phenolic Compounds Toxicity. Journal of Environmental Microbiology andToxicology , Vol. 2 : 11-23
Gathergood, N., Scammells, P.J., dan Garcia, M.T.2006, Biodegradable Ionic Liquids, PartIII.The First Readily Biodegradable Ionic Liquids.Green Chem.8. pp. 156.
Jahan K., Mahmood D. and Fahim M. 2015 Effects of methanol in blood pressure and heartrat in the rat. Journal of Pharmacy and Bioallied Science. 7(1) : 60 – 64
Jenie,U.A.2011.Green Technology, Green Chemistry: Menuju Mitigasi KerusakanEkosistem”. IPD AIPI dan HKI, Bandung, Jawa Barat.
Kumar P., Gogia A., Kakar A. and Miglani P. 2015. An interesting case of characteristicmethanol toxicity through inhalation exposure. Journal of family medicine andprimary care. 4(3) : 470 – 473
Kusnoputranto, H. 2006. Toksikologi lingkungan, Logam toksik dan berbahaya. FKM - UIPress dan Pusat Penelitian Sumber daya Manusia dan Lingkungan. Jakarta
Lancaster, M. 2002. Green Chemistry: an Introductory Text. Chambridge: The Royal Societyof Chemistry.
57
Lepp, N.W. 1981. Effect of Heavy Metal Pollution on Plant. Journal of Applications Science.1: 99 – 121.
Lu, Rui. M. Hernandez, A. Montserrat, R.M. Isabelle, and D.C. Baulcombe. 2003. Virus-induced Gene Silencing in Plants. Methods. Journal of Application Science. 30: 296-303
Manahan, S.E. 1992. Enviromental Chemistry. 6th. Ed. Lewis Publisher. USA.
Manahan, S.E. 2006. Green Chemistry and The Ten Commandments of Sustainability. Edisike-2. Columbia: ChemChar Research, Inc.
Nastar. 1998. Green Chemistry: Teory and Practice. Oxford: Oxford University Press.
Nellemann, C., MacDevette, M., Manders, T., Eickhout, B.,Svihus, B., Prins, A.G.,danKaltenborn, B.P. (Eds). 2009. The Environmental Food Crisis – The Environment’sRole in Averting Future Food Crises. A UNEP rapid response assessment.UnitedNations Environment Programme, GRID-Arendal.
Palar. 2008. Pencemaran dan toksikologi logam berat. PT.Rineka Cipta, Jakarta
Priadi, B., Herdianita, N.R., dan Suryantini. 2011. Bumi sebagai Sistem Kimia: Keuntungan,Pemanfaatan, dan Resikonya. IPD AIPI dan HKI, Bandung, Jawa Barat.
Rahde, A.F. 1991. Lead in organic. IPCS INCHEMRaouf A.M.S and Raheim A.R.M. 2017. Removal of Heavy Metals from Industrial Waste
Water by Biomass-Based Materials: A Review. J Pollut Eff Cont . 5(1) : 1-13
Santosa, S.J. 2008. Kimia Hijau sebagai Pilar Utama Pembangunan Lestari. Pidatopengukuhan jabatan guru besar dalam ilmu kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada,D.I. Yogyakarta.
Sitompul, S.M dan Guritno, B. 1995. Analisis pertumbuhan tanaman. Gadjah MadaUniversity Press, Yogyakarta
Shukla P., Yadav N.K., Singh P., Bansode F.W. and Singh R.K. 2012. Phenylhydrazineinduced toxicity: a review on its haematotoxicity. International Journal of Basic andApplied Medical SciencesVol. 2 (2) : 86 – 91
Teshow, M. 1989. Air Pollution and Plant Live. John Wiley & Sons Ltd. New York. pp.113 – 157
U.S. Environmental Protection Agency. 1999. Integrated Risk Information System (IRIS) onAcetaldehyde. National Center for Environmental Assessment, Office of Research andDevelopment, Washington, D.C.
Widowati, dkk. 2008. Efek toksik logam pencegahan dan penanggulangan pencemaran. CV.Andi Offset, Yogyakarta
Widyatmiko, E. S. 2005. Perancangan suatu Industri Kimia. Makalah disajikan padaSeminar Nasional MIPA FMIPA UNY, D.I. Yogyakarta.
58
LAMPIRAN 1PEMBUATAN KURVA STANDAR LOGAM
1. Kurva standar Cu
2. Kurva standar Fe
No. Konsentrasi Cu (ppm) Absorbansi1. 0,5 0,0642. 1,5 0,1223. 2,0 0,1924. 3,5 0,4935. 5,0 0,598
No. Konsentrasi Fe (ppm) Absorbansi1. 3 0,0352. 5 0,0563. 10 0,1054. 15 0,1495. 20 0,201
59
3. Kurva standar Cr
No. Konsentrasi Cr (ppm) Absorbansi1. 2 0,1252. 4 0,2713. 8 0,4114. 10 0,5195. 20 1,087
60
4. Kurva standar Co
5. Kurva standar Cd
No. Konsentrasi Co (ppm) Absorbansi1. 1 0,0262. 3 0,0843. 5 0,1214. 10 0,2355. 12 0,276
No. Konsentrasi Cu (ppm) Absorbansi1. 0,5 0,0582. 1,5 0,1773. 2,0 0,2224. 3,5 0,3845. 5,0 0,590
61
6. Kurva standar Mg
No. Konsentrasi Mg (ppm) Absorbansi1. 0,1 0,0352. 0,3 0,0533. 0,51 0,0714. 1 0,1195. 2 0,2016. 3 0,268
62
7. Kurva standar Ag
8. Kurva standar Pb
No. Konsentrasi Ag (ppm) Absorbansi1. 1,5 0,0452. 2,5 0,0753. 4,0 0,1294. 6,0 0,1855. 10,0 0,303
No. Konsentrasi Pb (ppm) Absorbansi1. 5 0,0182. 10 0,0373. 20 0,0684. 30 0,1035. 40 0,146
63
9. Logam Hg
-0.5
-0.008
-0.004
0.000
Arus
(
konsentrasi (ppm)
B C D E F G H
64
LAMPIRAN 2PERHITUNGAN JUMLAH LOGAM DARI SAMPEL PEMBUANGAN
LABORATORIUM
1. Logam Cu
2. Logam Fe
No. Laboratorium Absorbansi Rata-rata A Konsentrasi
1 K.anorg 0.202 0.2010 21.6670.2
0.2012 K. Anorg 0.006 0.0060 0.000
0.0060.006
No. Laboratorium Absorbansi Rata-rata A
Konsentrasi Totalsampel
1 K Analitik 0.003
0.002 0.4
1,0780.0020.001
KA 0.0130.0103 0.6780.008
0.012 KF 3 0.001
0.0013 0.3780.0010.002
3 K Anorg 0.3720.3977 13.5890.411
0.414 K org 2.126
2.1260 71.200
7122,533
(100x) 2.1272.125
5 K Org 0.0660.0660 2.5330.066
0.066
65
3. Logam Cr
4. Logam Co
5. Logam Cd
No. Laboratorium Absorbansi Rata-rata A Konsentrasi
1 KA 0.01 0.0100 0.1210.010.01
2 K A 0.011 0.0110 0.1290.0110.011
No. Laboratorium Absorbansi Rata-rata A Konsentrasi
1 KA 0.336 0.3380 6.0960.3420.336
2 K Anorg 0.023 0.0230 0.0380.0230.023
No. Laboratorium Absorbansi Rata-rata A Konsentrasi
1 KA 1.8 1.8067 81.7121.811.81
2 K Anorg 0.125 0.1257 5.3030.1260.126
66
6. Logam Mg
No. Laboratorium Absorbansi Rata-rata A Konsentrasi
1 K Analitik 17.1 17.16667212.3045
17.117.3
KA 0.011 0.0153 0.5596710.0180.017
2 KF 3 1.42 1.4200 17.901231.421.42
3 K Anorg 0.001 0.0017 0.3909470.0020.002
7. Logam Pb
No. Laboratorium Absorbansi Rata-rata A Konsentrasi
1 K Analitik 0.014 0.01334.4444
0.0130.013
KA 0.006 0.0237 7.88890.06
0.0052 K Anorg 0.004 0.0040 1.3333
0.0040.004
3 K O karbo 0.81 0.8133271.1111
0.820.81
KO protein0.061 0.0607
20.22220.0610.06
67
8. Logam Ag
No. Laboratorium Absorbansi Rata-rata A Konsentrasi
1 K Analitik 0.002 0.0026670.555556
0.0030.003
KA 0.007 0.0057 1.5555560.0050.005
2 KF 3 0.001 0.0010 00.0010.001
3 K O sabun 0.001 0.00100
0.0010.001
KO alk fenol0.009 0.0070
20.0060.006
KO ald keton0.129 0.1290
42.666670.1290.129
9. Logam Hg
Persamaan garis : Y = -8.10-5 X - 3.10-5
Sampel = - 0,0012 → X =( -0,0012 + 3.10-5) / -8 . 10-5
= 14,375 ppm
68
LAMPIRAN 3KURVA STANDAR NON LOGAM DENGAN VOLTAMETER
1. Fenol
-2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0-0.00006
-0.00004
-0.00002
0.00000
0.00002
0.00004
0.00006
B C D E F
69
2. Butanol
-3 -2 -1 0 1 2-0.00004
-0.00003
-0.00002
-0.00001
0.00000
0.00001
0.00002
0.00003
B C D E F
70
3. Fenilhidrasin Asetaldehid
-3 -2 -1 0 1 2-0.00045
-0.00040
-0.00035
-0.00030
-0.00025
-0.00020
-0.00015
-0.00010
-0.00005
0.00000
0.00005
0.00010
0.00015
0.00020
0.00025
B C D E F
-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0
-0.00030
-0.00025
-0.00020
-0.00015
-0.00010
-0.00005
0.00000
0.00005
0.00010
0.00015
0.00020
0.00025
B C D E F
71
4. Metanol
-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0-0.00003
-0.00002
-0.00001
0.00000
0.00001
0.00002 1% 5% 10% 15% 20%
Arus (A)
Potensial (V)
72
LAMPIRAN 4PUBLIKASI DI SEMINAR NASIONAL KIMIA
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA, 14 OKTOBER 2017
IDENTIFIKASI LOGAM BERAT HASIL PEMBUANGAN KEGIATAN DILABORATORIUM
IDENTIFIKCATION OF HEAVY METAL DISPOSAL ACTIVITY IN THE LABORATORY
Nuniek Herdyastuti 1*Rusmini 1 dan Sari Edi Cahyaningrum 1
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya (1)[email protected]*
Abstrak
Limbah laboratorium yang berupa bahan organik dan anorganik (logam-logam berat)tersebut apabila terakumulasi maka dapat membahayakan lingkungan di sekitarnya seperti tanah,air dan tanaman. Beberapa logam berat banyak yang dibuang tanpa pengolahan terlebih dahulusehingga dikhawatirkan dapat menyebabkan pencemaran lingkungan. Tujuan dari penelitian iniadalah untuk melakukan identifikasi terhadap logam berat hasil pembuangan kegiatan dilaboratorium. Logam berat dianalisis dengan menggunakan spektrofotometer serapan atom danvoltameter. Hasil analisis menunjukkan adanya beberapa logam berat seperti Pb, Cu, Ag, Co, Cd,Cr dan Hg. Hasil buangan logam tersebut cukup tinggi yaitu 35 g/L untuk logam Cu, 1200 ppmuntuk logam Pb dan 220 ppm Ag setiap semester. Berdasarkan data yang diperoleh maka perludilakukan penanganan terhadap hasil pembuangan kegiatan di laboratorium
Kata kunci: laboratorium, limbah, logam berat
PENDAHULUAN
Limbah merupakan buangan bahan kimia yang telah dipakai, bahan baku kedaluarsa, atauproduk proses di laboratorium seperti sisa spesimen. Limbah organik atau anorganik dengankonsentrasi dan kualitas tertentu dapat berdampak negatif terhadap lingkungan terutama bagikesehatan manusia sehingga perlu dilakukan penanganan terhadap limbah. Seperti diketahuibahwa logam-logam seperti kromium, tembaga, timbal, mangan, merkuri, kadmium sangatberbahaya bagi kesehatan manusia dan juga lingkungan karena sifatnya yang toksik (Yazeminand Zeki, 2007; Ong, et al , 2010).
73
Laboratorium disebutkan salah satu sumber penghasil limbah baik padat, gas atau cair.Limbah laboratorium adalah buangan yang berasal dari laboratorium, dalam hal ini khususnyaadalah laboratorium kimia. Limbah ini dapat berasal dari bahan kimia, peralatan untuk pekerjaanlaboratorium dan lain-lain. Limbah laboratorium ini mempunyai resiko berbahaya bagilingkungan dan mahluk hidup. Bila ditinjau secara kimiawi, limbah ini terdiri dari bahan kimiasenyawa organik dan senyawaanorganik. Tingkat bahaya keracunan yang ditimbulkan olehlimbah tergantung pada jenis dan karakteristik limbah. Karakteristik limbah dipengaruhioleh ukuran partikel (mikro), sifatnya dinamis, penyebarannya luas dan berdampak panjang ataulama. Sedangkan kualitas limbah dipengaruhi oleh volume limbah, kandunganlimbah, kandungan bahan pencemar dan frekuensi pembuangan limbah.
Sebagai limbah kehadirannya cukup mengkhawatirkan terutama yang bersumber darilaboratorium kimia dikarenakan bahan beracun dan berbahaya banyak digunakan di laboratoriumkimia. Pembuangan sejumlah material berbahaya ke lingkungan dapat menyebabkan masalahbagi lingkungan karena keberadaan material tersebut sulit untuk biodegradasi. Dalam jumlahtertentu dengan kadar tertentu, kehadirannya dapat merusak rantai makanan yang ada dilingkungan serta membahayakan kesehatan bahkan mematikan manusia atau kehidupan lainnyasehingga perlu ditetapkan batas-batas yang diperkenankan dalam lingkungan pada waktu tertentu(Lakherwal, 2014).Logam berat menjadi isu global bagi lingkungan dan kesehatan manusiadikarenakan sifat toksisitasnya, menyebabkan bioakumulasi dalam tubuh manusia dan rantaimakanan, karsinogenik dan dapat menyebabkan mutasi pada beberapa organisme (Rahman, 2015)
Intensitas kegiatan laboratorium di Jurusan Kimia sangat tinggi baik untuk kegiatanpraktikum maupun penelitian bagi mahasiswa maupun dosen. Selama ini pembuangan sisakegiatan praktikum belum dilakukan dengan sebagaimana mestinya dikarenakan Jurusan Kimiabelum mempunyai tempat pembuangan apalagi sistem pengolahan limbah laboratorium.
METODE PENELITIAN
Jenis Penelitian
Penelitian ini menggunakan pendekatan Deskriptif kuantitatif
Target/Subjek Penelitian
Target/subjek penelitian ini adalah limbah hasil kegiatan di laboratorium. Pengambilansampel dilakukan dengan cara mengumpulkan semua limbah kegiatan praktikum di masing-masing laboratorium pada suatu wadah untuk selanjutnya dianalisis
74
Prosedur
Pengumpulan sampel di laboratorium
Sampel hasil pembuangan kegiatan praktikum di masing-masing laboratoriumditampung dalam suatu wadah untuk satu kali kegiatan. Sampel ditambahkan asam nitrat pekatdan disaring dengan menggunakan kertas saring, diperoleh filtrat yang siap untuk dianalisis
Penentuan logam berat dari masing-masing laboratorium
Filtrat dari sampel masing-masing laboratorium ditentukan kandungan logamnya (Pb,Cu, Ag, Hg, Mg, Cr, Co dan Cd) dengan menggunakan AAS (Perkin Elmer AAnalyst 700)danlogam Hg dengan menggunakan voltameter (Metrohm, 797 VA Computrace). Konsentrasi darimasing-masing logam ditentukan berdasarkan persamaan regresi linier dari kurva standar untukmasing-masing logam.
Data, Intrumen, dan Teknik Pengumpulan Data
Data yang diperoleh berupa absorbansi pada AAS selanjutnya dibuat grafik. Untuk voltameterdata yang diperoleh berupa notepad dari kuat arus yang terukur
Teknik Analisis Data
Untuk mendapatkan data yang dituju maka dibuat kurva standar dari masing-masing logam,sehingga diperoleh persamaan garis masing-masing. Sampel yang ditentukan diperolehberdasarkan persamaan regresi linier tersebut.
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Laboratorium secara umum merupakan suatu tempat dimana proses percobaan atauanalisis kimia dilakukan yang melibatkan sumber daya manusia, bahan kimia berbahaya sertahasil samping dari reaksi yang terjadi. Laboratorium menjadi sangat unik karena semua bahankimia berbahaya yang ada di dalamnya meskipun kecil namun mampu menghasilkan limbahyang potensial terhadap kerusakan lingkungan (Turang, 2006).
Beberapa logam berat yang dianggap berbahaya sebagai buangan kegiatan dilaboratorium telah dianalisis. Logam berat dikatagorikan sebagai unsur yang mempunyai beratatom antara 63,5 – 200,6 yang membahayakan bagi kesehatan dan lingkungan (Lakherwal, 2014).Menurut Ahalya (2003) menyebutkan bahwa yang tergolong dalam logam berat pada buanganlimbah industri adalah timbal, kromium, merkuri, uranium, selenium, seng, arsen, kadmium,perak, emas, dan nikel. Di laboratorium kimia analitik ditemukan beberapa logam berat yangcukup beragam diantaranya adalah Cu, Cr, Co, Cd, Ag, Mg dan Pb. Jumlah logam-logam
75
tersebut ditemukan dalam konsentrasi yang bervariasi antara 0,25 - 212,87 ppm sepertiditampilkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Jenis buangan logam di laboratorium Kimia analitik
Beberapa buangan logam tersebut dihasilkan dari hasil kegiatan praktikum yang ada dilaboratorium tersebut yang menggunakanreagen dari senyawa-senyawa tersebut dalamkonsentrasi dan jumlah yang cukup tinggi sehingga buangan tersebut masing cukup tinggikonsentrasinya. Hal tersebut juga ditemukan pada beberapa buangan di laboratorium kimiaorganik, anorganik dan kimia fisika seperti pada Gambar 2, 3 dan 4.
Gambar 2. Jenis buangan logam di laboratoriumKimia anorganik
Logam tembaga ditemukan di semua laboratorium dengan jumlah yang beragam dankonsentrasinya sangat tinggi pada laboratorium organik. Tembaga merupakan unsur yang sangatdiperlukan pada metabolisme karbohidrat dan lemak serta menjaga aktivitas jantung dan salurandarah. Menurut WHO konsentrasi maksimum yang diperbolehkan dalam air minum adalah 1,5mg/L dan pada tubuh orang dewasa mengandung 100 – 150 mg Cu2+. Apabila melebihi darikonsentrasi tersebut akan bersifat toksik bagi tubuh dan menyebabkan gangguan pada kesehatan
76
seperti mual, sakit kepala, gangguan pernafasan, anemia pendarahan di gastrointestinal, hati,gagal ginjal dan kematian (Ahamed and Begum, 2012)
Gambar 3. Jenis buangan logam di laboratoriumKimia organik
Di laboratorium kimia anorganik juga ditemukan beberapa buangan logam berbahayaseperti Cu, Fe, Cr, Co, Mg, Pb dan Hg (Gambar 2), demikian halnya di laboratorium kimiaorganik (Gambar 3) dengan jumlah yang cukup tinggi. Urutan logam yang mempunyai toksisitastinggi adalah adalah sebagai berikut : Hg2+> Cd2+> Ag+> Ni2+> Pb2+> As3+> Cr2+> Sn2+> Zn2+
(Darmono, 2001).Berdasarkan urutan tersebut maka merkuri mempunyai urutan tertinggitoksisitasnya. Logam merkuri ditemukan di laboratorium kimia anorganik dengan konsentrasi14,8 ppm. Menurut SNI 7387 (2009) menyatakan bahwa toksisitas merkuri adalah 0,005 mg/kgbb sebagai merkuri total atau 0,0016 mg/kg bb sebagai metil merkuri. Merkuri merupakan salahsatu logam yang keberadaannya bersifat toksik pada lingkungan, dimana merkuri dapat masuk kedalam rantai makanan. Apabila konsentrasinya besar maka dapat terakumulasi pada manusia danhewan yang dapat menyebabkan pengaruh yang merugikan pada kesehatan (Silva et al., 2010).Metil merkuri diyakini dapat menghambat aktivitas enzimatik di otak kecil, daerah yangbertanggung jawab pada pertumbuhan syaraf dan pada keadaan kronis dapat menyebabkanretardasi mental. Efek tersebut terlihat secara medis untuk orang dewasa pada konsentrasi 0,2 –0,5 mg/kg di dalam darah atau dibawah 15 – 20 g/kg di rambut. Berdasarkan hal tersebut makaperlu menghilangkan Hg (II) dari limbah air sebelum dibuang ke lingkungan sekitarnya(Kadirvelu et al. , 2004).
Gambar 4. Jenis buangan logam di laboratoriumKimia fisika
77
Keberadaan perak juga ditemukan cukup tinggi di laboratorium organik. Mengingatbahaya yang ditimbulkanya maka batas maksimum untuk perak yang diperbolehkan dalam airlimbah sangat kecil.Berdasarkan Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral RepublikIndonesia No.45 tahun 2006 tentang baku mutu TCLP (Toxicity Characteristic LeachingProsedure) pencemar dalam limbah untuk penentuan karakteristik sifat racun, kandungan perak(Ag) yang diperbolehkan sebesar 5,0 mg/L (Anonim, 2006).
Logam timbal atau Pb ditemukan pada hampir semua laboratorium dengan konsentrasi1,3 - 291,3 ppm. Penelitian dari Lou dan Chang (2007) yang terkait dengan pengembanganprosedur untuk penanganan limbah yang banyak mengandung logam berat, menyatakan bahwasepuluh logam seperti Pb, Cd, Cu, Cr, Zn, Ag, Hg, Sn, Mn dan Ni dikatagorikan sebagai logamberat sehingga harus dikurangi keberadaannya. Timbal merupakan salah satu logam berat dengantoksisitas tertinggi yang sangat berbahaya bagi makhluk hidup karena bersifat karsinogenik,dapat menyebabkan mutasi, terurai dalam jangka waktu lama dan toksisitasnya tidak berubah(Brass & Strauss, 1981). Keberadaan timbal banyak ditemukan di daerah perairan seperti didaerah Dumai sebesar 1,8 ppm dan di daerah sedimen kawasan industry sebesar 64,2 ppm(Anggraini, 2007). Logam timbal tersebut juga ditemukan pada tanaman seperti pada kangkungmeskipun dalam jumlah dibawah batas normal (Mulyani, 2012).
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Kegiatan di laboratorium dapat menghasilkan sisa pembuangan limbah beberapa logamberat yang berbahaya dengan konsentrasi yang cukup tinggi. Limbah tersebut dibuang tanpaperlakuan yang terdistribusi di semua laboratorium. Buangan logam dengan konsentrasi tertinggiyang ditemukan adalah Cu dengan konsentrasi 7123 ppm, Pb 291,3 ppm dan Ag 44,7 ppm
Saran
Perlu dilakukan pengolahan limbah sebelum dibuang dan dilakukan pengurangan konsentrasiserta volume reagen yang digunakan
DAFTAR PUSTAKA
Ahalya N, Ramachandra TV, Kanamadi RD (2003). Biosorption of heavy metals. Res. J. Chem.Environ. 7: 71-78.
Ahamed A.J. and Begum A. S. 2012. Adsorption of copper from aqueous solution using lowcostadsorbent. Archives of Applied Science Research. 4 (3) : 1532-1539
Anonim. 2009. SNI No 7387-2009 Tentang batas maksimum cemaran logam berat dalam bahanpangan. Badan Standarisasi Nasional. ICS.67.220.20 Jakarta
78
Brass,G.M. and Strauss, W. 1981. Air pollutioncontrol. Part IV. John Willey &Sons. New YorkDarmono. 2001. Lingkungan hidup dan pencemaran: hubungan dengan toksikologi senyawa
logam. UI Press, JakartaKadirvelu K., Kanmani P., Senthilkumar P., and Subburam V. 2004. Separation ofMercury(II) from Aqueous Solution by Adsorption onto an Activated Carbon Preparedfrom Eichhornia crassipes. Adsorption Science & Technology.Vol. 22 (3) : 207 -221
Lakherwal D. 2014. Adsorption of Heavy Metals : A ReviewInternational. Journal ofEnvironmental Research and Development. Vol 4 : 1. pp. 41-48
Lou J.C. and Chang. C.K. 2007. Completely treating heavy metal laboratory waste liquid by animproved ferrite process. Separation and Purification Technology. 57 : 513 – 518
Mattar B.B.W., Mortha G., Boufi S., Aloui L.E., and Belgacem M.N. (2016). Adsorption ofheavy metal on charcoal from lignin. Cellulose Chem. Technol. 50 701 - 709
Mulyani. S., Triyani I.G.A.L., E.N. Sujana.A. 2012. Identifikasi cemaran logam Pb dan Cd padakangkung yang ditanam di daerah kota Denpasar. Jurnal Bumi Lestari. Vol. 12 (2) : 345-349
Ong S.A, Toorisakaa E., Hirataa M., Hanoa T. 2010. Adsorption and toxicity of heavy metals onactivated sludge. Science Asia. 36 : 2014-209
Rahman M.S and Sathasivam K.V. 2015. Heavy Metal Adsorption onto Kappaphycus sp. FromAqueous Solutions: The Use of Error Functions for Validation of Isotherm and KineticsModels. BioMed Research International. http://dx.doi.org./10.1155/2015/126298
Silva H.S., Ruiz S.V., Granados D.L., and Santángelo J.M. 2010. Adsorpstion of mercury (II)from liquid solutions using modified activated carbons. Materials Research. Vol 13 (2)
Turang Y.Y. 2006. Pengelolaan kimia sisa bahan laboratorium (Studi kasus di laboratoriumPT.Pupuk Kaltim Bontang). Tesis. Program Master Ilmu Lingkungan UniversitasDiponegoro. Semarang
Widowati, dkk. 2008. Efek toksik logam pencegahan dan penanggulangan pencemaran. CV.Andi Offset, Yogyakarta
Yasemin B. and Zeki T. 2007. Removal of heavy metals from aqueous solution by sawdustadsorption. Journal of Environmental Sciences 19 : 160–166
79
80
LAMPIRAN 5PUBLIKASI DI JURNAL INTERNASIONAL : JOURNAL OF MATERIAL AND
ENVIROMENTAL SCIENCE (Q4 PADA TAHAP REVIEW)
Identifikcation of Heavy Metal Disposal Activity in The Laboratory
Nuniek Herdyastuti1*, Rusmini 1, Sari Edi Cahyaningrum1
1Department of Chemistry, Universitas Negeri Surabaya, East Java Indonesia.
1. IntroductionWaste is a waste of chemicals that have been used, raw materials expired, or process products in
the laboratory such as the rest of the specimen. Organic or inorganic waste with certain concentrations
and qualities can have a negative impact on the environment, especially for human health, so it needs to
be handled to waste. As it is known that metals such as chromium, copper, lead, manganese, mercury,
cadmium, arsenic are very harmful to human health as well as the environment due to their toxic nature
[1-5].
The laboratory is mentioned as one source of solid waste, gas or liquid waste. Laboratory waste is
discharges derived from the laboratory, in this case particularly the chemical laboratory. This waste may
come from chemicals, equipment for laboratory work and others. This laboratory waste has a dangerous
risk to the environment and living creatures. When reviewed chemically, this waste comprises chemicals
of organic compounds and inorganic compounds. The degree of danger of toxicity caused by the waste
depends on the type and characteristics of the waste. Wastewater characteristics are influenced by particle
size (micro), dynamic nature, wide spread and long or long-term impact. While the quality of waste is
influenced by the volume of waste, waste content, pollutant content and frequency of waste disposal.
AbstractThe laboratory is mentioned as one source of solid waste, gas or liquid waste.Laboratory waste in the form of organic and inorganic materials (heavy metals) ifaccumulated then it can endanger the surrounding environment such as soil, water andplants. Some heavy metals are thrown away without processing in advance so it is fearedto cause environmental pollution. This study Identificated of heavy metal disposalactivities in the laboratory. Heavy metals were analyzed using atomic absorptionspectrophotometers and voltammeters. The results of the analysis show that there aresome heavy metals such as Pb, Cu, Ag, Co, Cd, Cr and Hg. The metal waste product ishigh that is 35 g / L for Cu metal, 1200 ppm for metal Pb and 220 ppm Ag every sixmonth.Based on the data obtained it is necessary to handle the results of disposalactivities in the laboratory
ReceivedRevisedAccepted
KeywordsHeavy metal LaboratoryWaste
[email protected] ;Phone: +628175112310;Fax: +62318298761
81
As a waste of its presence is quite alarming, especially those sourced from the chemical
laboratory due to toxic and hazardous materials widely used in chemical laboratories. Disposing of some
hazardous material into the environment can cause problems for the environment because the presence of
such materials is difficult for biodegradation. To a certain extent to a certain degree, its presence can
damage the food chain that exists in the environment and endanger the health of even deadly humans or
other lives so that it is necessary to set permissible limits in the environment at any given time [6]. Heavy
metals become a global issue for the environment and human health due to their toxicity, causing
bioaccumulation in the human body and food chain, carcinogenic and can cause mutations in some
organisms [7]. Chromium have been reported to be toxic to animal and human, and it is known to
carcinogenic. Cr (VI) is more toxic, it can diffuse as CrO42- or HCrO4- through cell membranes [8]
The intensity of laboratory activities in the Chemistry Department is very high both for
practicum and research activities for students and lecturers. So far, the disposal of the remainder of
practicum activity has not been done properly because Chemical Department has not had a dumping
waste laboratory system especially.
2. Material and Methods2.1. Heavy metal wasteThe samples of disposal of laboratory activities are accommodated in a container for one time activity.The sample was added concentrated nitric acid (Merck) and filtered by using filter paper, obtained filtrateready to be analyzed.
2.2. Analysis of heavy metal wasteThe filtrate of each laboratory sample determined its metal content Pb, Cu, Ag, Hg, Mg, Cr, Co and Cdusing atomic absorption spectrophotometer (Perkin Elmer AAnalyst 700) and voltameter (Metrohm, 797VA Computrace). The concentrations of each metal are determined by the linear regression equation ofthe standard curves for each metal.
3. Results and discussionThe general of laboratory is a place where experimental processes or chemical analyzes are
conducted involving human resources, hazardous chemicals as well as by-products of reactions. The
laboratory becomes very unique because of all the hazardous chemicals present in it although small but
capable of generating potential waste against environmental damage [9].
Some of the heavy metals considered harmful as waste activity in the laboratory have been
analyzed. Heavy metals are categorized as elements having an atomic weight between 63.5 and 200.6
which are harmful to health and the environment [6]. According to Ahalya (2003) mentions that those
classified as heavy metals in industrial waste disposal are lead, chromium, mercury, uranium, selenium,
82
zinc, arsenic, cadmium, silver, gold and nickel [10]. In analytical chemistry laboratories found some quite
diverse heavy metals such as Cu, Cr, Co, Cd, Ag, Mg and Pb. The amounts of these metals are found in
concentrations varying from 0.25 to 212.87 ppm as shown in Figure 1.
Figure 1. Type of metal waste in the analytical chemistry laboratory
Some of these metallic exhausts are produced from the laboratory results of the laboratory using
the reagents of the compounds in concentrations and high enough amounts so that the waste is sufficiently
high in concentration. It is also found in some exhausts in organic, inorganic and physical chemistry
laboratories (Figures 2 to 4).
Figure 2. Type of metal waste in the anorganic chemistry laboratory
83
Figure 3. Type of metal waste in the organic chemistry laboratory
Figure 4. Type of metal waste in the physical chemistry laboratory
Copper metal is found in all laboratories of varying quantities and very high concentrations in organic
laboratories. Copper is an indispensable element in the metabolism of carbohydrates and fats as well as
maintaining the activity of the heart and blood vessels. According to WHO the maximum permissible
concentration in drinking water is 1.5 mg / L and in adult body contains 100 - 150 mg Cu2+. If it exceeds
that concentration it will be toxic to the body and cause disruption to health such as nausea, headache,
respiratory disorders, gastrointestinal bleeding anemia, schizoprenia, insomnia, autism, liver, kidney
failure and death [11-12]
84
In inorganic chemistry laboratories are also found some harmful metal waste such as Cu, Fe, Cr,
Co, Mg, Pb and Hg (Figure 2), as in organic chemistry laboratories (Figure 3) with a high enough amount.
The order of metals that have high toxicity is as follows: Hg2+> Cd2+> Ag+> Ni2+> Pb2+> As3+> Cr2+>
Sn2+> Zn2+ [13]. Based on the sequence, mercury has the highest order of toxicity. Metallic mercury was
found in an inorganic chemical laboratory with a concentration of 14.8 ppm. According to SNI 7387
(2009) states that mercury toxicity is 0.005 mg / kg as total mercury or 0.0016 mg / kg as methyl mercury
[14]. Mercury is one of the metals whose existence is toxic to the environment, where in mercury can
enter the food chain. When the concentration is large it can accumulate in humans and animals that can
cause adverse health effects [15]. Methyl mercury is believed to inhibit enzymatic activity in the
cerebellum, the area responsible for nerve growth and in chronic conditions can lead to mental retardation.
These effects are seen medically for adults at concentrations of 0.2 - 0.5 mg / kg (w/w) in the blood or
below 15 - 20 g / kg (w/w) in hair. Based on this, it is necessary to remove Hg (II) from waste water
before discharging into the surrounding environment [16].
The presence of silver is also found to be quite high in organic laboratories. In view of the
dangers it poses, the maximum limit for silver allowed in wastewater is very small. Based on the
Regulation of the Minister of Energy and Mineral Resources of the Republic of Indonesia No.45 of 2006
on the TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure) standard of pollutants in waste for the
determination of toxic properties , the permitted silver content of 5.0 mg / L.
Metals lead or Pb are found in almost all laboratories with concentrations of 1.3 - 291.3 ppm.
According to Lou and Chang (2007) related to the development of procedures for handling heavy-metal
waste containing, states that ten metals such as Pb, Cd, Cu, Cr, Zn, Ag, Hg, Sn, Mn and Ni are
categorized as heavy metals so it must be reduced its existence [17]. Lead is one of the heavy metals with
the highest toxicity that is very dangerous to living beings because it is carcinogenic, can cause mutations,
decompose in the long term and its toxicity does not change [18]. The presence of such substances leads
to the accumulation of metal ions in various animal and vegetal organism and their transfer to humans
through the food chain. They are not biodegradable, potential toxic and tend to accumulate in living
organism. Consequently various desease have appeared, thus constituting a serious public health problem
[19]. The lead metal is also found in plants such as in kale, although in numbers below normal limits [20].
ConclusionActivities in the laboratory can result in waste disposal of some dangerous heavy metals with high
concentrations. The waste is discharged without the treatment distributed in all laboratories. The highest
concentration of metal waste found was Cu with concentration of 7123 ppm, Pb 291.3 ppm and Ag 44.7
ppm.
85
References
1. B. Yasemin and T. Zeki ,J. of Environ.Sci. 19 (2007) 160–1662. S.A. Ong, E. Toorisakaa, M. Hirataa, T. Hanoa,Science Asia. 36 (2010) 201-2093. G. Annadurai, R.S. Juang and D.J. Lee, Water Sci. and Technol.. 147 (2002) 185-1904. N. Sangiumsak and P. Punrattanasin, Pol.J.Environ.Stud. 23 (2014) 853 - 8655. A.M.S. Rouf and A.A.R.M. Raheim, J. of Pollut. effect and control. 5 (2017) 1 - 136. D. Lakherwal ,J. of Environ. Res. and Dev.. 4 (2014) 41-487. M.S.Rahmanand Sathasivam K.V ,BioMed. Res. Inter.. (2015)8. Y. Deng, N. Kano, and H. Imaizumi, J. of Chem. (2017) 1 - 89. Y.Y. Turang , Pengelolaan kimia sisa bahan laboratorium (Studi kasus di laboratorium PT. Pupuk
Kaltim Bontang). (2006).10. N. Ahalya, T.V. Ramachandra, R.D. Kanamadi,Res. J. Chem. Environ. 7(2003)71-78.11. A.J. Ahamed and A.S. Begum.Arch. of Appl. Sci. Res.. 4 (2012) 1532-153912. N. Ariffin, M.M.A.B. Abdullah, M.R.R.M.A. Zainol, M.F. Murshed, and R. Banyuadji. MATEC
web.Confr. 97(2017)13. Darmono. Lingkungan hidup dan pencemaran: hubungan dengan toksikologi senyawa logam. (2001)14. Anonymous. SNI No 7387-2009 Tentang batas maksimum cemaran logam berat dalam bahan
pangan. Badan Standarisasi Nasional. ICS.67.220.20 (2009)15. H.S. Silva, S.V. Ruiz, D.L. Granados, and J.M. Santángelo,Mater. Res. 13 (2010)16. K. Kadirvelu, P. Kanmani, P. Senthilkumar, and V. Subburam, Adsorp. Sci.& Technol.22 (2004) 207 -
22117. J.C. Lou and C.K. Chang,Separ. and Purif. Technol. 57 (2007) 513 – 51818. G.M. Brass and W. Strauss 1981. Air pollutioncontrol. Part IV. (1981)19. B.B.W. Mattar, G. Mortha, S. Boufi, L.E. Aloui, and M.N. Belgacem, Cellulose Chem. Technol. 50
(2016).701 - 70920. S. Mulyani, I.G.A.L. Triyani, E.N.A. Sujana,J. Bumi Lestari. 12 (2012) 345-349
86
LAMPIRAN 6LEMBAR PEMBAHASAN SEMINAR HASIL
87