Peran Nanoteknologi dalam Meningkatkan Kualitas Air: Nanosensor sebagai Pendeteksi Logam Berat Pada Air

Kontaminasi logam berat dalam air merupakan permasalahan lingkungan serius yang memiliki potensi dampak yang luas terhadap kesehatan manusia dan ekosistem. Logam berat adalah unsur kimia dengan massa atom yang tinggi dan dapat menunjukkan sifat toksik pada tingkat konsentrasi tertentu. Beberapa logam berat yang umumnya ditemukan dalam kontaminasi air mencakup merkuri (Hg), timbal (Pb), kadmium (Cd), arsenik (As), dan kromium (Cr).

Sumber-sumber kontaminasi air bisa bersumber dari alamiah maupun antropogenik, sumber kontaminasi alamiah biasanya berasal dari pelapukan bebatuan yang dapat menghasilkan mineral dan logam yang kemudian dapat masuk ke dalam air tanah atau air permukaan. Selain itu, aktivitas vulkanik dan erosi tanah juga dapat menyebabkan terkontaminasinya air dengan logam berat. Sedangkan sumber kontaminasi yang berasal dari antropogenik adalah limbah-limbah hasil pertambangan, industri, limbah pertanian, maupun penggunaan pestisida dan pupuk kimia pada tanaman.

Kontaminasi logam berat pada air bisa berdampak pada beberapa factor kehidupan seperti kesehatan manusia maupun ekosistem makhluk hidup. Dampak pada kesehatan manusia yakni toksisitas, merkuri (Hg) dan cadmium (Cd) dapat menyebabkan kerusakan pada sistem saraf, ginjal, dan organ vital lainnya. Selain itu, logam berat juga dapat bersifat karsinogenik atau menyebabkan kanker seperti arsenik (As) dan kromium (Cr).

Salah satu Langkah pencegahan terjadinya kontaminasi logam berat pada air adalah pemantauan dan pengujian air. Peran nanoteknologi dalam pemantauan kualitas air adalah dengan menggunakan nanosensor. Nanosensor dapat memberikan keunggulan dalam mendeteksi konsentrasi logam berat dalam air dengan tingkat sensitivitas dan selektivitas yang tinggi. Nanosensor adalah perangkat kecil yang menggunakan struktur nanometer untuk mendeteksi perubahan pada tingkat molekuler.

Nanopartikel yang dapat digunakan dalam pembuatan nanosensor adalah nanopartikel emas (AuNP), AuNP sering digunakan dalam nanosensor optik. Perubahan warna atau fluoresensi AuNPs dapat diukur untuk mendeteksi konsentrasi logam berat tertentu. Selain itu, nanopartikel perak (AgNP), AgNP  juga dapat digunakan dalam nanosensor elektrokimia atau optik. Nanopartikel ini dapat membentuk kompleks dengan logam berat, menghasilkan perubahan sifat elektrokimia atau optik yang dapat diukur.

Prinsip deteksi logam berat pada air dengan nanosensor adalah elektrokimia, optik, dan magnetik. Nanosensor elektrokimia dapat mendeteksi logam berat berdasarkan perubahan arus atau potensial elektrokimia yang terjadi saat logam teradsorpsi pada permukaan nanomaterial. Nanosensor optik menggunakan perubahan dalam sifat optik nanomaterials, seperti perubahan fluoresensi atau absorbansi, untuk mendeteksi logam berat dalam air. Hal ini dapat menjadi acuan apakah adanya logam berat yang terkandung dalam air. Nanosensor magnetik merupakan perangkat sensor yang memanfaatkan perubahan sifat magnetik dari nanomaterial untuk mendeteksi kehadiran logam berat dalam air. Prinsip dasar deteksi pada nanosensor magnetik melibatkan interaksi antara nanomaterial magnetik dengan logam berat yang hadir dalam air.

Keunggulan utama nanosensor adalah kemampuannya dalam mendeteksi konsentrasi rendah logam berat, bahkan pada tingkat trace atau ultratrace, yang sulit dicapai oleh metode deteksi konvensional.