Timbal (Pb)

TIMBAL (Pb)

oleh Muhammad Rusdi 

A.    Pengertian Timbal (Pb)

Logam merupakan kelompok toksikan yang unik. Logam dapat ditemukan dan menetap di alam, tetapi bentuk kimianya dapat berubah akibat pengaruh fisika kimia, biologis atau akibat aktivitas manusia. Toksisitasnya dapat berubah drastis apabila bentuk kimianya berubah. Umumnya logam bermanfaat bagi manusia karena pengggunaannya di bidang industri, pertanian atau kedokteran. Sebagian merupakan unsur penting karena dibutuhkan dalam berbagai fungsi biokimia atau faali. Dilain pihak, logam dapat berbahaya bagi kesehatan bila terdapat dalam makanan, air atau udara (Darmono,2001).

Logam-logam tertentu sangat berbahaya apabila ditemukan dalam konsentrasi yang tinggi dalam lingkungan, karena logam tersebut mempunyai sifat yang merusak jaringan tubuh mahluk hidup, diantaranya logam Pb.

Timbal/Timah hitam (Pb) tergolong kedalam logam berat, yang dalam sistem periodik unsur ini terletak pada unsur golongan IV A, dan periode ke 6. Timah Hitam mempunyai berat atom 207,21; berat jenis 11,34; bersifat lunak serta berwarna biru atau silver abu - abu dengan kilau logam, nomor atom 82 mempunyai titik leleh 327,4ºC dan titik didih 1.620ºC.

Timbal termasuk logam berat ”trace metals” karena mempunyai berat jenis lebih dari lima kali berat jenis air. Bentuk kimia senyawa Pb yang masuk ke dalam tubuh melalui makanan akan mengendap pada jaringan tubuh, dan sisanya akan terbuang bersama bahan sisa metabolisme.

B.     Sumber Timbal (Pb)

Timbal adalah sebuah unsur yang biasanya ditemukan di dalam batu - batuan, tanah, tumbuhan dan hewan. Timbal 95% bersifat anorganik dan pada umumnya dalam bentuk garam anorganik yang umumnya kurang larut dalam air. Selebihnya berbentuk timbal organik. Timbal organik ditemukan dalam bentuk senyawa Tetra Ethyl Lead (TEL) dan Tetra Methyl Lead (TML). Jenis senyawa ini hampir tidak larut dalam air, namun dapat dengan mudah larut dalam pelarut organik misalnya dalam lipid. Waktu keberadaan timbal dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti arus angin dan curah hujan. Timbal tidak mengalami penguapan namun dapat ditemukan di udara sebagai partikel. Karena timbal merupakan sebuah unsur maka tidak mengalami degradasi (penguraian) dan tidak dapat dihancurkan. Timbal banyak dimanfaatkan oleh kehidupan manusia seperti sebagai bahan pembuat baterai, amunisi, produk logam (logam lembaran, solder, dan pipa), perlengkapan medis (penangkal radiasi dan alat bedah), cat, keramik, peralatan kegiatan ilmiah/praktek (papan sirkuit/CB untuk komputer) untuk campuran minyak bahan - bahan untuk meningkatkan nilai oktan.

Konsentrasi timbal di lingkungan tergantung pada tingkat aktivitas manusia, misalnya di daerah industri, di jalan raya, dan tempat pembuangan sampah. Karena timbal banyak ditemukan di berbagai lingkungan maka timbal dapat memasuki tubuh melalui udara, air minum, makanan yang dimakan dan tanah pertanian.

Berikut penggolongan sumber timbal (Pb) :

1.      Sumber dari Alam

Kadar Pb yang secara alami dapat ditemukan dalam bebatuan sekitar 13 mg/kg. Khusus Pb yang tercampur dengan batu fosfat dan terdapat didalam batu pasir ( sand stone) kadarnya lebih besar yaitu 100 mg/kg. Pb yang terdapat di tanah berkadar sekitar 5 - 25 mg/kg dan di air  bawah tanah (ground water) berkisar antara 1- 60 μg/liter.

Secara alami Pb juga ditemukan di air permukaan. Kadar Pb pada air telaga dan air sungai adalah sebesar 1 -10 μg/liter. Dalam air laut kadar Pb lebih rendah dari dalam air tawar. Laut Bermuda yang dikatakan terbebas dari pencemaran mengandung Pb sekitar 0,07 μg/liter. Kandungan Pb dalam air danau dan sungai di USA berkisar antara 1-10 μg/liter. Secara alami Pb juga ditemukan di udara yang kadarnya berkisar antara 0,0001 - 0,001 μg/m3. Tumbuh-tumbuhan termasuk sayur-mayur dan padi-padian dapat mengandung Pb, penelitian yang dilakukan di USA kadarnya berkisar antara 0,1 -1,0 μg/kg berat kering. Logam berat Pb yang berasal dari tambang dapat berubah menjadi PbS (golena), PbCO3 (cerusite) dan PbSO4 (anglesite) dan ternyata golena merupakan sumber utama Pb yang berasal dari tambang. Logam berat Pb yang berasal dari tambang tersebut bercampur dengan Zn (seng) dengan kontribusi 70%, kandungan Pb murni sekitar 20% dan sisanya 10% terdiri dari campuran seng dan tembaga.

2.      Sumber dari Industri

Industri yang perpotensi sebagai sumber pencemaran Pb adalah semua industri yang memakai Pb sebagai bahan baku maupun bahan penolong, misalnya:

a.      Industri pengecoran maupun pemurnian.

Industri ini menghasilkan timbal konsentrat ( primary lead), maupun secondary lead yang berasal dari potongan logam ( scrap).

b.      Industri batery.

Industri ini banyak menggunakan logam Pb terutama lead antimony alloy dan lead oxides sebagai bahan dasarnya.

c.       Industri bahan bakar.

Pb berupa tetra ethyl lead dan tetra methyl lead banyak dipakai sebagai anti knock pada bahan bakar, sehingga baik industri maupun bahan bakar yang dihasilkan merupakan sumber pencemaran Pb.

d.      Industri kabel.

Industri kabel memerlukan Pb untuk melapisi kabel. Saat ini pemakaian Pb di industri kabel mulai berkurang, walaupun masih digunakan campuran logam Cd, Fe, Cr, Au dan arsenik yang juga membahayakan untuk kehidupan makluk hidup.

e.       Industri kimia, yang menggunakan bahan pewarna.

Pada industri ini seringkali dipakai Pb karena toksisitasnya relatif lebih rendah jika dibandingkan dengan logam pigmen yang lain. Sebagai pewarna merah pada cat biasanya dipakai red lead, sedangkan untuk warna kuning dipakai    lead chromate.

3.      Sumber dari Transportasi

Hasil pembakaran dari bahan tambahan ( aditive) Pb pada bahan bakar kendaraan bermotor menghasilkan emisi Pb in organik. Logam berat Pb yang bercampur dengan bahan bakar tersebut akan bercampur dengan oli dan melalui proses di dalam mesin maka logam berat Pb akan keluar dari knalpot bersama dengan gas buang lainnya.

C.    Perjalanan Timbal (Pb) Mencemari Lingkungan

Meningkatnya konsentrasi Pb di udara dapat berasal dari hasil pembakaran bahan bakar bensin dalam berbagai senyawa Pb terutama PbBrCl dan PbBrCl.2PbO. Senyawa Pb halogen terbentuk selama pembakaran bensin, karena dalam bensin yang sering ditambahkan cairan anti letupan (anti ketok) yang terdiri dari 62% TEL, 18% etildiklorida dan 2% bahan-bahan lainnya. Senyawa yang berperan sebagai zat anti ketok adalah timbal oksida.

Timbal oksida ini terdapat dakam partikel-partikel yang tersebar dala ruang bakar bensin . Senyawa Pb sukar larut dalam air tetapi mudah larut dalam minyak atau lemak (Fardiaz, 1992). Tujuan penambahan bahan tersebut untuk mendapatkan tingkat oktan yang lebih tinggi, agar pemakaian bahan bakar bensin lebih ekonomis. Pada proses pembakaran mesin, senyawa ini dilepaskan dalam bentuk partikel melalui asap gas buang kendaraan bermotor ke udara, dimana sebagian besar mengandung partikel Pb berdiameter dibawah 1 mikron. Besarnya ukuran partikel tersebut merupakan batas ukuran partikel yang dapat diserap melalui pernafasan.

Pada proses pembakaran mesin yang menggunakan bahan bakar bensin, dihasilkan gugus radikal bebas yang dapat menyebabkan letupan pada mesin, sehingga mengakibatkan menurunnya efisiensi mesin. Untuk mengatasi hal tersebut ditambahkan bahan berupa TEL atau TML. Tujuannya adalah untuk mengikat radikal bebas yang terbentuk selama proses pembakaran.

Bahan tersebut akan bereaksi dengan gugus radikal bebas, dan menghalangi terjadinya reaksi pembentukan PbO. Pb dalam bensin akan bereaksi dengan oksigen dan bahan-bahan pengikat, selanjutnya dikeluarkan melalui system pembuangan dalam bentuk partikel. Partikel yang mengandung Pb akan diemisikan ke dalam lingkungan, sehingga menyebabkan terjadinya pencemaran udara oleh Pb (Kumar, De, 1979).

Melalui buangan mesin kendaraan tersebut unsur Pb terlepas ke udara. Sebagian di antaranya akan membentuk partikulat di udara bebas dengan unsur–unsur lain, sedangkan sebagian lainnya akan menempel dan diserap oleh daun tumbuh – tumbuhan yang ada di sepanjang jalan.

Timbal yang terdapat dalam makanan yang diduga berasal dari pencemaran udara dilakukan penelitian beberapa sampel makanan yang diambil dari pasar di suatu kota. Kadar Pb dalam Beracun Berbahaya (B3) yang di dalamnya terdapat logam – logam berat, salah satunya adalah Pb. Akumulasi logam dalam tanaman tidak hanya tergantung pada kandungan logam dalam tanah, tetapi juga tergantung pada unsur kimia tanah, jenis logam, pH tanah, dan spesies tanaman (Darmono dalam Charlena, 2004).

Timbal sebagian besar diakumulasi oleh organ tanaman, yaitu daun, batang, akar, dan akar umbi-umbian (bawang merah). Akumulasi tertinggi Pb dalam akar dibuktikan oleh Kohar (2005) melalui studi kandungan Pb dalam tanaman kangkung. Pada tanaman kangkung yang berumur 6 minggu, Pb terdapat dalam akar sebanyak 3.36 mg/kg sampel dan di bagian lain dari tanaman terdapat kandungan Pb sebesar 2.09 mg/kg sampel. Sedangkan pada tanaman kangkung yang berumur 3 minggu, kandungan Pb nya dalam akar adalah 1.86 mg/kg sampel dalam bagian lain dari tanaman sebesar 1.13 mg/kg. Hasil ini menunjukkan bahwa pajanan Pb pada tanaman kangkung lebih banyak terdapat pada bagian akar. Selain itu, kandungan Pb dalam tanaman kangkung yang berumur 3 minggu baik di akar maupun di bagian lain tidak melebihi ambang batas yang ditetapkan 2 mg/kg, sehingga dianjurkan untuk memanen kangkung pada umur tidak lebih dari 3 minggu.

Perpindahan Pb dari tanah ke tanaman tergantung komposisi dan pH tanah, serta KTK (Kemampuan Tukar Kation). Tanaman dapat menyerap logam Pb pada saat kondisi kesuburan tanah, kandungan bahan organik, serta KTK tanah rendah. Pada Keadaan ini logam berat Pb akan terlepas dari ikatan tanah dan berupa ion yang bergerak bebas pada larutan tanah. Jika logam lain tidak mampu menghambat keberadaannya, maka akan terjadi serapan Pb oleh akar tanaman. Menurut Supardi dalam Charlena (2004), timbal tidak akan larut ke dalam tanah jika tanah tidak terlalu masam. Tingginya tingkat keasaman dapat diatasi dengan pengapuran. Pengapuran tanah mengurangi ketersediaan timbal dan penyerapannya oleh tanaman. Timbal akan diendapkan sebagai hidroksida, fosfat dan karbonat. Ion-ion Ca2+ bersaing dengan timbal untuk menempati tempat - tempat petukaran pada akar dan permukaan tanah.

Pencemaran tanah oleh timbal selain disebabkan oleh limbah B3 dapat pula disebabkan dari air yang tercemar Pb, kemudian terserap oleh tanah dan hendaknya tidak melampaui konsentrasi alami Pb dalam sedimen yaitu 10 – 70 ppm.

D.    Proses Masuknya Timbal (Pb) Dalam Tubuh Manusia

Jalur masuknya timbal ke dalam tubuh manusia melalui saluran pernapasan (respirasi), juga melalui saluran pencernaan (gastrointestinal), kemudian didistribusikan ke dalam darah, dan terikat pada sel darah. Sebagian Pb disimpan dalam jaringan lunak dan tulang, sebagian diekskresikan lewat kulit, ginjal dan usus besar, skematis dapat dilihat di bawah ini :

Absorpsi                                 Penyimpanan                         Ekskresi

 

Skema Metabolisme Pb dalam Tubuh Manusia

Timbal bersirkulasi dalam darah setelah diabsorpsi dari usus, terutama berhubungan dengan sel darah merah (eritrosit). Pertama didistribusikan ke dalam jaringan lunak dan berinkorporasi dalam tulang, gigi dan rambut untuk dideposit (storage). Timbal 90% dideposit dalam tulang dan sebagian kecil tersimpan dalam otak, pada tulang timbal dalam bentuk Pb fosfat (Pb3(PO4). Secara teori selama timbal terikat dalam tulang tidak akan menyebabkan gejala sakit pada penderita. Tetapi yang berbahaya adalah toksisitas Pb yang diakibatkan gangguan absorpsi Ca karena terjadi desorpsi Ca dari tulang yag menyebabkan penarikan deposit timbal dari tulang tersebut.

E.     Penyakit Akibat Tercemar oleh Logam Berat Timbal (Pb)

Menurut ketentuan WHO, kadar Pb dalam darah manusia yang tidak terpapar oleh Pb adalah sekitar 10 -25 μg/100 ml. Pada penelitian yang dilakukan di industri proses daur ulang aki bekas, Suwandi (1995) menemukan bahwa kadar Pb udara di daerah terpapar pada malam hari besarnya sepuluh kali lipat kadar Pb di daerah tidak terpapar pada malan hari (0,0299 mg/m 3 vs 0,0028 mg/m3), sedangkan rata-  rata kadar Pb Blood ( Pb -B ) di daerah terpapar 170,44 μg/100 ml dan di daerah tidak terpapar sebesar 45,43 μg/100 ml. Juga ditemukan bahwa semakin tinggi kadar Pb- B, semakin rendah kadar Hb nya.

Pada penelitian mengenai kadar Pb di udara ambien dan hubungan antara kadar Pb-B dengan IQ anak sekolah, Susanto (1997) menemukan bahwa kadar Pb udara ambien di daerah penelitian sebesar 0,00103 mg/m3, masih dibawah nilai baku mutu yang besarnya 0,060 mg/m3. Didapatkan pula bahwa kadar Pb-B anak SD di kawasan tertib lalu-lintas (sekitar 39,73 ug/100 ml) lebih tinggi dari kadar Pb-B di luar kawasan tertib lalu lintas (16,30 μg/100 ml). Tidak di temukan pula perbedaan yang bermakna antara IQ anak sekolah SD di kawasan tertib lalu lintas dan di luar kawasan tertib lalu lintas.

Mukono, et al. (1991) meneliti status kesehatan dan kadar Pb- B karyawan SPBU (Setasiun Pompa Bensin Umum) di Jawa Timur, menemukan bahwa pemeriksaan darah lengkap pada karyawan SPBU dengan penjualan bensin kurang dari 8 ribu liter lebih baik dari karyawan SPBU yang menjual bensin lebih dari 10 ribu liter per hari. Didapatkan pula bahwa rata-rata kadar Pb-B karyawan SPBU sebesar 77,59 μg/100 ml. Paparan bahan tercemar Pb dapat menyebabkan gangguan pada organ sebagai berikut :

1.      Gangguan neurologi

Gangguan neurologi (susunan syaraf) akibat tercemar oleh Pb dapat berupa encephalopathy, ataxia, stupor dan coma. Pada anak-anak dapat menimbulkan kejang tubuh dan neuropathy perifer.

2.      Gangguan terhadap fungsi ginjal

Logam berat Pb dapat menyebabkan tidak berfungsinya tubulus renal, nephropati irreversible, sclerosis va skuler, sel tubulus atropi, fibrosis dan sclerosis glumerolus. Akibatnya dapat menimbulkan aminoaciduria dan glukosuria, dan jika paparannya terus berlanjut dapat terjadi nefritis kronis.

3.      Gangguan terhadap sistem reproduksi

Logam berat Pb dapat menyebabk an gangguan pada system reproduksi berupa keguguran, kesakitan dan kematian janin. Logam berat Pb mempunyai efek racun terhadap gamet dan dapat menyebabkan cacat kromosom. Anak -anak sangat peka terhadap paparan Pb di udara. Paparan Pb dengan kadar yang ren dah yang berlangsung cukup lama dapat menurunkan IQ .

4.      Gangguan terhadap sistem hemopoitik

Keracunan Pb dapat dapat menyebabkan terjadinya anemia akibat penurunan sintesis globin walaupun tak tampak adanya penurunan kadar zat besi dalam serum. Anemia ri ngan yang terjadi disertai dengan sedikit peningkatan kadar ALA ( Amino Levulinic Acid) urine. Pada anak – anak juga terjadi peningkatan ALA dalam darah.

Efek dominan dari keracunan Pb pada sistem hemopoitik adalah peningkatan ekskresi ALA dan CP (Coproporphyrine). Dapat dikatakan bahwa gejala anemia merupakan gejala dini dari keracunan Pb pada manusia. Anemia tidak terjadi pada karyawan industry dengan kadar Pb-B (kadar Pb dalam darah) dibawah 110 ug/100 ml.

Dibandingkan dengan orang dewasa, anak -anak lebih sensitif terhadap terjadinya anemia akibat paparan Pb. Terdapat korelasi negatif yang signifikan antara Hb dan kadar Pb di dalam darah.

5.      Gangguan terhadap sistem syaraf

Efek pencemaran Pb terhadap kerja otak lebih sensitif pada anak-anak dibandingkan pada orang dewasa. Paparan menahun dengan Pb dapat menyebabkan lead encephalopathy. Gambaran klinis yang timbul adalah rasa malas, gampang tersinggung, sakit kepala, tremor, halusinasi, gampang lupa, sukar konsentrasi dan menurunnya kecerdasan.

Pada anak dengan kadar Pb darah (Pb-B) sebesar 40-80 μg/100 ml dapat timbul gejala gangguan hematologis, namun belum tampak adanya gejala lead encephalopathy. Gejala yang timbul pada lead encephalopathy antara lain adalah rasa cangung, mudah tersinggung, dan penurunan pembentukan konsep. Apabila pada masa bayi sudah mulai terpapar oleh Pb, maka pengaruhnya pada profil psikologis dan penampilan pendidikannya akan tampak pada umur sekitar 5-15 tahun. Akan timbul gejala tidak spesifik berupa hiperaktifitas atau gangguan psikologis jika terpapar Pb pada anak berusia 21 bulan sampai 18 tahun.

Untuk melihat hubungan antara kadar Pb -B dengan IQ (Intelegance Quation) telah dilakukan penelitian pada anak berusia 3 sampai 15 tahun dengan kondisi sosial ekonomi dan etnis yang sama.

Pada sampel dengan kadar Pb-B sebesar 40-60 μg/ml ternyata mempunyai IQ lebih rendah apabila dibandingkan dengan sampel yang kadar Pb-B kurang dari 40 μg/ml. Pada dewasa muda yang berumur sekitar 17 tahun tidak tampak adanya hubungan antara Pb-B dan IQ.

6.      Gangguan terhadap Sistem Gastrointestinal

Gejala awal muncul pada konsentrasi timbal dalam darah sekitar μg/100 ml, gejala-gejala tersebut meliputi kurangnya nafsu makan, gangguan pencernaan, gangguan epigastrik setelah makan, sembelit dan diare.

Jika kadar timbal dalam darah melebihi 100 μg/100 ml, maka kecenderungan untuk munculnya gejala lebih parah lagi yaitu bagian perut kolik terus menerus dan sembelit yang lebih parah. Jika gejala ini tidak segera ditangani, maka akan muncul kolik yang lebih specifik. Konsentrasi timbal dalam darah di atas 150 μg/100 ml penderita menderita nyeri dan melakukan reaksi kaki ditarik - tarik ke arah perut secara terus menerus dan menggeretakkan gigi, diikuti keluarnya keringat pada kening. Jika tidak dilakukan penanganan lebih lanjut maka kolik dapat terjadi selama beberapa hari, bahkan hingga satu minggu.

7.      Risiko Pada Sistem Kardiovascular

Tahap akut keracunan timbal khususnya pada pasien yang menderita kolik, tekanan darah akan naik. Jika terjadi hal demikian, maka pasien tersebut akan mengalami hipotonia. Kemungkinan kerusakan miokardial harus diperhatikan. Suatu penelitian menyebutkan bahwa jenis kelainan perubahan elektrokardiografis pada 70% dari total pasien yang ditangani. Temuan utama dari penelitian adalah takhikardia, atrial disritmia, gelombang T dan atau sudut QRS - T yang melebar secara tidak normal.

8.      Risiko Pada Sistem Reproduksi Dan Endokrin

Efek reproduktif meliputi berkurangnya tingkat kesuburan bagi wanita maupun pria yang terkontaminasi timbal, logam tersebut juga dapat melewati placenta sehingga dapat menyebabkan kelainan pada janin berupa cacat pada bayi dan menimbulkan berat badan lahir rendah serta prematur. Timbal juga dapat menyebabkan kelainan pada fungsi tiroid dengan mencegah masuknya iodine.

9.      Risiko Karsinogenik

International Agency for Reseach on Center (IARC) menyatakan bahwa timbal anorganik dan senyawanya termasuk dalam grup 2B, kemungkinan menyebabkan kanker pada manusia. Tahap awal proses terjadinya kanker adanya kerusakan DNA yang menyebabkan peningkatan lesi genetik herediter yang menetap atau disebut mutasi. Timbal diperkirakan mempunyai sifat toksik pada gen sehingga dapat mempengaruhi terjadinya kerusakan DNA/mutasi gen dalam kultur sel mamalia. Patogenesis kanker otak akibat terpapar timbal adalah sebagai berikut: timbal masuk ke dalam darah melalui makanan dan akan tersimpan dalam organ tubuh yang mengakibatkan gangguan sintesis DNA, proliferensi sel yang membentuk nodul selanjutnya berkembang menjadi tumor ganas.

10.  Diagnosis Keracunan Timbal (Pb)

Pemeriksaan laboratorium untuk menentukan diagnosis pasti dari toksisitas timbal: tes darah terhadap kadar timbal dan protoporfirin serta tes urin terhadap kadar timbal dan koproporfirin dapat menunjukkan indikasi adanya keracunan. Bukti lain yang banyak dikenal dari kontaminasi timbal adalah garis-garis berwarna kebiruan pada bagian pangkal gigi. Garis - garis tersebut dikenal dengan nama garis Burtoni, garis tersebut tersusun dari sulfida timbal. Sejumlah eksperimen pada hewan menunjukkan pengaruh karsinogenik.