2 TINJAUAN PUSTAKA
2.5 Kualitas Air
2.5.7 Alkalinitas
Menurut Effendi (2007), alkalinitas adalah gambaran kapasitas air untuk menetralkan asam atau dikenal dengan sebutan acid-neutralizing capacity (ANC) atau kuantitas anion di dalam air yang dapat menetralkan kation hidrogen. Alkalinitas juga diartikan sebagai kapasitas penyangga (buffer capacity) terhadap perubahan pH perairan. Penyusun alkalinitas perairan adalah anion bikarbonat (HCO3-), karbonat (CO32-), dan hidroksida (OH-). Borst (H2BO3-), silikat (HSi03-), fosfat (HPO42- dan H2PO4-), sulfida. (HS-), dan amonia (NH3)juga memberikan konstribusi terhadap alkalinitas. Namun, pembentuk alkalinitas yang utama adalah bikarbonat, karbonat, dan hidroksida. Di antara ketiga ion tersebut, bikarbonat paling banyak terdapat pada perairan alami. Kation utama yang mendominasi perairan tawar adalah kalsium dan magnesium, sedangkan pada perairan laut
adalah sodium dan magnesium. Anion utama pada perairan tawar adalah bikarbonat dan karbonat, sedangkan pada perairan laut adalah klorida. Selanjutnya Boyd (1981) mengatakan alkalinitas yang baik dalam penyediaan CO2 adalah 20– 150 mg/L. Menurut Cholik et al. (1986), bila total alkalinitas terlalu rendah dapat ditingkatkan melalui penambahan kapur (pengapuran), dan pada umumnya perairan yang baik (produktif) untuk budidaya ikan mengandung nilai total alkalinitas dan kesadahan yang sama besarnya. Selanjutnya Boyd (1992) mengatakan, pemberian kapur dapat meningkatkan pH lumpur dan menyebabkan tersedianya fosfor untuk jasad nabati. Disamping itu pengapuran juga dapat meningkatkan alkalinitas serta tersedianya CO2 untuk fotosintesis. Persentase ion-ion utama, yang terdapat dalam perairan tawar dan laut ditunjukkan dalam Tabel 4.
Tabel 4. Kation dan anion utama pada perairan tawar dan laut
Ion-ion utama Persentase (%)
Air tawar Air laut Kation : 1.Kalsium (Ca2+) 2.Magnesium (Mg2+) 3.Sodium/Natrium (Na+) 4.Kalium (K+) Anion :
1.Bikarbonat (HCO3-) dan Karbonat (CO32-) 2.Sulfat (SO42-) 3.Klorida (Cl-) 60,9 19,0 16,6 2,5 72,4 16,1 11,5 3,2 10,1 83,7 3,0 0,6 12,2 87,2 Sumber : Modifikasi Cole (1983) dalam Effendi (2007)
Bikarbonat, karbonat, dan asam karbonat merupakan sumber utama karbon anorganik di perairan. Karbon anorganik di perairan dapat berasal dari beberapa sumber, yaitu atmosfer, batuan karbonat, siklus biologi karbon, sumber allocthonous (dari luar perairan).
Pada awalnya, alkalinitas adalah gambaran pelapukan batuan yang terdapat pada sistem drainase. Alkalinitas dihasilkan dari karbondioksida dan air yang dapat melarutkan sedimen batuan karbonat menjadi bikarbonat.
Kalsium karbonat merupakan senyawa yang memberi kontribusi terbesar terhadap nilai alkalinitas dan kesadahan di perairan tawar. Senyawa ini terdapat di dalam tanah dalam jumlah yang berlimpah sehingga kadarnya diperairan tawar
cukup tinggi. Kelarutan kalsium karbonat menurun dengan meningkatnya suhu dan meningkat dengan keberadaan karbondioksida. Kalsium karbonat bereaksi dengan karbondioksida membentuk kalsium bikarbonat [Ca(HCO3)2] yang memiliki daya larut lebih tinggi dibandingkan dengan kalsium karbonat (CaCO3)(Cole, 1988).
Tingginya kadar bikarbonat di perairan disebabkan oleh ionisasi asam karbonat, terutama pada perairan yang banyak mengandung karbondioksida (kadar CO2 mengalami saturasi/jenuh). Karbondioksida di perairan bereaksi dengan basa yang terdapat pada batuan dan tanah membentuk bikarbonat (HCO3) (Boyd, 1981).
Calcite dan dolomite sebenarnya memiliki daya larut yang rendah, namun dengan keberadaan karbondioksida kelarutan senyawa-senyawa tersebut meningkat. Reaksi pembentukan bikarbonat dari karbonat adalah reaksi setimbang dan mengharuskan keberadaan karbondioksida untuk mempertahankan bikarbonat dalam bentuk larutan. Jika kadar karbondioksida bertambah atau berkurang maka akan terjadi perubahan kadar ion bikarbonat.
Satuan alkalinitas dinyatakan dengan mg/liter kalsium karbonat (CaCO) atau mili-ekuivalen/liter. Selain bergantung pada pH, alkalinitas juga dipengaruhi oleh komposisi mineral, suhu, dan kekuatan ion. Pada air mendidih, alkalinitas hanya terdiri atas karbonat dan hidroksida. Karbondioksida tidak larut dalam air panas (mendidih), namun terbawa bersama uap air sehingp nilai pH air mendidih dapat mencapai 11.
Nilai alkalinitas perairan alami hampir tidak pernah melebihi 500 mg/liter CaCO3. Perairan dengan nilai alkalinitas yang terlalu tinggi tidak terlalu disukai oleh organisme akuatik karena biasanya diikuti dengan nilai kesadahan yang tinggi atau kadar garam natrium yang tinggi. Nilai alkalinitas berkaitan erat dengan korosivitas logam dan dapat menimbulkan permasalahan kesehatan pada manusia, terutama yang berhubungan dengan iritasi pada sistem pencernaan (gastro intestinal). Jika dididihkan dengan waktu yang lama, perairan dengan nilai alkalinitas yang tinggi menghasilkan deposit dan menimbulkan bau yang kurang sedap.
Nilai alkalinitas yang baik berkisar antara 30–500 mg/liter CaCO3. Nilai alkalinitas di perairan berkisar antara 5 hingga ratusan mg/liter CaCO3. Alkalinitas pada perairan alami adalah 40 mg/liter CaCO3 (Boyd, 1981). Perairan dengan nilai alkalinitas >40 mg/liter CaCO3 disebut perairan sadah (Hard water), sedangkan perairan dengan nilai alkalinitas <40 mg/liter disebut perairan lunak (softwater).
Alkalinitas perairan berkaitan dengan gambaran kandungan karbonat dari batuan dan tanah yang dilewati oleh air serta sedimen dasar perairan. Nilai alkalinitas tinggi biasanya juga ditemukan diwilayah kering dimana terjadi evaporasi secara intensif.
Perairan dengan nilai alkalinitas tinggi lebih produktif daripada perairan dengan alkalinitas rendah. Tingkat produktivitas perairan ini sebenarnya tidak berkaitan secara langsung dengan nilai alkalinitas, tetapi berkaitan dengan keberadaan fosfor dan elemen esensial lain yang kadarnya meningkat dengan meningkatnya nilai alkalinitas. Alkalinitas berperan dalam hal-hal sebagai berikut :
1. Sistem penyangga (buffer)
Bikarbonat yang terdapat pada perairan dengan nilai alkalinitas total tinggi berperan sebagai penyangga (buffer capacity) perairan terhadap perubahan pH yang drastis. Jika basa kuat ditambahkan ke dalam perairan maka basa tersebut akan bereaksi dengan asam karbonat manjadi garam bikarbonat dan akhimya menjadi karbonat. Jika asam ditambahkan ke dalam perairan maka asam tersebut akan digunakan untuk mengkonversi karbonat menjadi bikarbonat dan bikarbonat menjadi asam karbonat. Fenomena inilah yang menjadikan perairan dengan nilai alkalinitas total tinggi tidak mengalami perubahan pH secara drastis (Cole, 1988 dalam Effendi, 2007).
2. Koagulasi kimia
Bahan kimia yang digunakan dalam proses koagulasi air atau air limbah. bereaksi dengan air membentuk presipitasi hidroksida yang tidak larut. Ion hidrogen yang dilepaskan bereaksi dengan ion-ion penyusun alkalinitas, sehingga alkalinitas berperan sebagai penyangga untuk mengetahui kisaran pH yang optimum bagi penggunaan koagulan. Dalam hal ini nilai alkalinitas
sebaiknya berada pada kisaran optimum untuk mengikat ion hidrogen yang dilepaskan pada proses koagulasi.
3. Pelunakan (water softening)
Alkalinitas adalah parameter kualitas air yang harus dipertimbangkan dalam menentukan jumlah soda abu dan kapur yang diperlukan dalam proses pelunakan (softening) dengan metode presipitasi. Pelunakan bertujuan untuk menurunkan kesadahan.