3.4 Parameter Fisik dan Kimia Airtanah
3.4.3 Parameter Fisik
3.4.3.1 Total Dissolved Solid (TDS)
Total dissolved solid atau besar jumlah padatan terlarut merupakan jumlah dari material padat yang terlarut di dalam air. Padatan terlarut ini merupakan hasil dari buangan sama seperti total suspended solids (TSS), akan tetapi padatan terlarut dalam air memiliki ukuran yang jauh lebih kecil dari padatan tersuspensi dalam air. TDS tidak menyebabkan kekeruhan pada air karena keseluruhan padatan terlarut dalam air secara merata dengan jumlah yang kecil. Padatan anorganik berupa anion yang terlarut di dalam air antara lain karbonat, klorida, sulfat dan nitrat, sedangkan kation antara lain sodium, potassium, kalsium dan magnesium.
3.4.3.2 Daya Hantar Listrik (DHL) / Konduktivitas
Daya hantar listrik (spesific conductivity/konduktivitas) adalah ukuran kemampuan suatu zat menghantarkan arus listrik dalam temperatur tertentu yang dinyatakan dalam mikromohs per sentimeter (µmhos/cm). Satuan yang lebih umum digunakan adalah mikroSiemens (µS/cm). Untuk menghantarkan arus listrik, ion-ion bergerak dalam larutan memindahkan muatan listriknya (ionic mobility) yang bergantung pada ukuran dan interaksi antar ion dalam larutan.
Nilai daya hantar listrik untuk berbagai jenis air adalah sebagai berikut (Mandel, 1981):
Tugas Akhir Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
− Air hujan : 5,0 – 30 µS − Airtanah segar : 30 – 2.000 µS − Air laut : 45.000 – 55.000 µS − Air garam (Brine) : ≥ 100.000 µS
Nilai konduktivitas merupakan fungsi antara temperatur, jenis ion-ion terlarut dan konsentrasi ion terlarut. Peningkatan ion-ion yang terlarut menyebabkan nilai konduktivitas air juga meningkat. Sehingga dapat dikatakan nilai konduktivitas yang terukur merefleksikan konsentrasi ion yang terlarut pada air.
3.4.3.3 Temperatur
Temperatur adalah sifat termodinamis cairan karena aktifitas molekul dan atom di dalam cairan tersebut. Semakin besar aktivitas (energi), semakin tinggi pula temperaturnya. Kenaikan temperatur airtanah menyebabkan kandungan ion-ion terlarut di dalam air semakin besar dan secara tidak langsung akan merubah properti kimia atau fisika air.
3.4.3.4 Kekeruhan
Batas toleransi yang disyaratkan Departemen Kesehatan, maksimal tingkat kekeruhan hanya 5 NTU (Nephelometric Turbidity Unit). Pada saat musim hujan tingkat kekeruhan air umumnya meningkat.
3.4.3.5 Bau, Rasa dan Warna
Rasa pada air disebabkan oleh adanya zat-zat atau garam-garaman yang tersuspensi maupun terlarut dalam air yang terdapat secara berlebihan. Rasa dan bau dapat saja disebabkan oleh bakteri, gas-gas terlarut, mineral-mineral ataupun phenol (Todd, 1959). Warna air minum mungkin disebabkan oleh kehadiran bahan organik berwarna seperti
Tugas Akhir Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
bahan-bahan humik, logam seperti besi dan mangan atau sisa industri yang berwarna pekat. Nilai baku mutu untuk warna adalah 15 TCU.
3.4.3.6 Konsep Transportasi Massa
Terdapat beberapa proses dasar yang berperan dalam transportasi massa yaitu difusi, adveksi, dispersi, dan retardasi.
3.4.3.6.1 Difusi
Difusi adalah proses pergerakan ion–ion dan molekul–molekul terlarut dalam airtanah dari daerah konsentrasi tinggi ke daerah konsentrasi rendah. Difusi akan terjadi sepanjang gradien konsentrasi ada sekalipun fluida tidak bergerak (Fetter, 1993) Proses difusi massa di dalam air dapat dinyatakan dalam hukum Fick’s sebagai berikut:
d dC F D dx = − Dimana:
F = Fluks massa per unit area per unit waktu Dd = Koefisien difusi (m2/s)
C = Konsentrasi padatan (kg/m3) dC
dx = Gradien konsentrasi, konsentrasi per unit panjang (kg/m 4)
Tanda negatif menunjukkan pergerakan adalah dari konsentrasi yang besar ke konsentrasi yang lebih kecil. Nilai D untuk ion-ion utama berkisar antara 1 x 10-9 hingga 2 x 10-9 m2/det (Fetter, 1994).
Tugas Akhir Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Untuk sistem yang menyebabkan perubahan konsentrasi dari waktu ke waktu , hukum Fick’s kedua berlaku:
2 2 d C C D t x ∂ = ∂ ∂ ∂
∂C/∂t adalah perubahan konsentrasi oleh waktu. Kedua persamaan di atas hanya berlaku untuk kondisi satu dimensi dan pada aliran transien.
Dalam media poros digunakan koefisien difusi efektif (D*). Nilai D* dihitung dengan persamaan:
D* = wDd
w adalah koefisien empiris yang dihitung melalui eksperimen laboratorium. Nilai w untuk polutan yang tidak terabsorbsi oleh mineral adalah antara 0,5 hingga 0,01 (Freeze & Cherry, 1979).
3.4.3.6.2 Adveksi
Adveksi adalah proses dimana airtanah bergerak membawa zat terlarut. Jumlah zat terlarut yang tertransport merupakan fungsi konsentrasi dalam airtanah dan banyaknya airtanah yang mengalir (Fetter, 1993).
Kecepatan aliran airtanah dapat dihitung menggunakan persamaan Darcy, yaitu: x e K dh v n dl = −
Tugas Akhir Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Dimana:
vx = Rata-rata kecepatan linear (m/s) K = Konduktivitas hidraulik (m/s)
e
n = Porositas efektif dh
dl = Gradien hidraulik
Kontaminan yang teradveksi akan berpindah tempat dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan aliran airtanah.
3.4.3.6.3 Dispersi Mekanik
Dispersi mekanik adalah proses dimana larutan terkontaminasi yang mengalir melalui media pori bercampur dengan air yang belum terkontaminasi, hal ini akan menyebabkan pengenceran kontaminan. Percampuran yang terjadi sepanjang garis aliran larutan disebut dengan dispersi longitudinal. Dispersi yang terjadi searah dengan jalur aliran fluida disebut dispersi lateral.
Koefisien longitudinal dispersi mekanik = αi iv Koefisien transverse dispersi mekanik = αjvj Dimana:
i
α = Dinamik dispersivitas pada arah i (m)
i
v = Kecepatan rata – rata pada arah i (m/s)
j
α = Dinamik dispersivitas pada arah j (m)
j
v = Kecepatan rata – rata pada arah j (m/s)
3.4.3.6.4 Dispersi Hidrodinamik
Tugas Akhir Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
dapat dipisahkan dalam aliran air bawah tanah. Maka dari itu suatu faktor diperkenalkan yaitu koefisien dispersi hidrodinamik (DL dan DT ). Untuk aliran dua dimensi menggunakan persamaan:
* L L i D = α v +D * T T j D = α v +D Dimana: L
D = Koefisien dispersi hidrodinamik paralel terhadap arah utama aliran (longitudinal) (m2/s)
T
D = Koefisien dispersi hidrodinamik tegak lurus terhadap arah utama aliran (transverse) (m2/s)
L
α = Dinamik dispersivitas longitudinal (m)
T
α = Dinamik dispersivitas transverse (m) D* = Koefisien efektif difusi molekul (m2/s)