BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Air
Dewasa ini air menjadi masalah yang perlu mendapat perhatian yang seksama dan cermat. Untuk mendapatkan air yang baik, sesuai dengan standar tertentu, saat ini menjadi barang yang mahal karena air sudah banyak tercemar oleh bermacam-macam limbah dari hasil kegiatan manusia, baik limbah dari kegiatan rumah tangga, limbah dari kegiatan industri dan kegiatan-kegiatan lainnya (Wardhana,W.2004).
Air yang ada di bumi ini tidak pernah terdapat dalam keadaan murni bersih, tetapi selalu ada senyawa atau mineral (unsur) lain yang terlarut didalamnya. Hal ini tidak berarti bahwa semua air di bumi ini telah tercemar. Sebagai contoh, air yang diambil dari mata air di pegunungan dan air hujan. Keduanya dapat dianggap sebagai air yang bersih, namun senyawa atau mineral (unsur) yang terdapat didalamnya berlainan seperti tampak pada keterangan berikut ini:
Air hujan mengandung : SO4, Cl, NH3, CO2, N2, C, O2, debu.
Air dari mata air mengandung : Na, Mg, Ca, Fe, O2
Selain daripada itu air seringkali juga mengandung bakteri atau mikroorganisme lainnya. Air yang mengandung bakteri atau mikroorganisme tidak dapat langsung digunakan sebagai air minum tetapi harus direbus dulu agar bakteri dan mikroorganismenya mati. Pada
batas-batas tertentu air minum justru diharapkan mengandung mineral agar air itu terasa segar.
Air murni tanpa mineral justru tidak enak untuk diminum (Wardhana,W.2004).
2.2. Sumber-sumber Air
Mengingat pentingnya peranan air, sangat diperlukan adanya sumber air yang dapat menyediakan air yang baik dari segi kuantitas dan kualitasnya. Beberapa sumber air, yaitu:
a. Air Permukaan (Surface Water)
Air permukaan adalah air yang berada di sungai, danau, waduk, rawa dan badan air lain, yang tidak mengalami infiltrasi ke bawah tanah. Areal tanah yang mengalirkan air ke suatu badan air disebut watershed atau drainage basins. Air yang mengalir dari daratan menuju suatu badan air disebut limpasan permukaan (surface run off); dan air yang mengalir di sungai menuju laut disebut aliran air sungai (river run off). Sekitar 69% air yang masuk ke sungai berasal dari hujan, pencairan es/salju (terutama untuk wilayah ugahari), dan sisanya berasal dari air tanah. Wilayah disekitar daerah aliran sungai yang menjadi tangkapan air disebut catchment basin.
Air hujan yang jatuh ke bumi dan menjadi air permukaan memiliki kadar bahan-bahan terlarut atau unsur hara yang sangat sedikit. Air hujan biasanya bersifat asam, dengan nilai pH sekitar 4,2. Hal ini disebabkan air hujan melarutkan gas-gas yang terdapat di atmosfer, misalnya gas karbondioksida (CO2), sulfur (S), dan nitrogen oksida (NO2) yang dapat membentuk asam lemah. Setelah jatuh ke permukaan bumi, air hujan mengalami kontak dengan tanah dan melarutkan bahan-bahan yang terkandung di dalam tanah. Perairan permukaan diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama, yaitu badan air tergenang (standing waters atau lentik) dan badan air mengalir (flowing waters atau lotik) (Effendi, 2003).
b. Air Tanah (Groundwater)
Air tanah (groundwater) merupakan air yang berada dibawah permukaan tanah. Air tanah ditemukan pada akifer. Pergerakan air tanah sangat lambat; kecepatan arus berkisar antara 10-10 – 10-3 m/detik dan dipengaruhi oleh porositas, permeabilitas dari lapisan tanah, dan pengisian kembali air (recharge). Karakteristik utama yang membedakan air tanah dari air permukaan adalah pergerakan yang sangat lambat dan waktu tinggal (residence time) yang sangat lama, dapat mencapai puluhan bahkan ratusan tahun. Karena pergerakan yang sangat lambat dan waktu tinggal yang lama tersebut, air tanah akan sulit untuk pulih kembali jika mengalami pencemaran.
Pada dasarnya, air tanah dapat berasal dari air hujan (presipitasi), baik melalui proses infiltrasi secara langsung ataupun secara tak langsung dari air sungai, danau, rawa dan genangan air lainnya. Air yang terdapat di rawa-rawa (marshes) sering kali dikategorikan sebagai peralihan antara air permukaan dan air tanah. Dinamika pergerakan air tanah pada hakikatnya terdiri atas pergerakan horizontal air tanah; infiltrasi air hujan, sungai, danau, dan rawa ke lapisan akifer; dan menghilangnya atau keluarnya air tanah melalui spring (sumur), pancaran air tanah, serta aliran air tanah memasuki sungai dan tempat-tempat lain yang merupakan tempat keluarnya air tanah (Effendi, 2003).
2.3. Kegunaan air
Air dibutuhkan untuk bermacam-macam keperluan. Kualitas air untuk keperluan minum berbeda dengan untuk keperluan industri. Kegunaan air dirinci menjadi golongan sebagai berikut:
Golongan I : Air minum yang dapat digunakan langsung tanpa pengolahan.
Golongan II : Air untuk minum rumah tangga dan keperluan lainnya tapi tidak untuk golongan I
Golongan III : Air untuk keperluan perikanan, peternakan, dan keperluan lainnya tetapi tidak sesuai golongan I dan II
Golongan IV : Air untuk keperluan pertanian, usaha industri listrik tenaga air, lalu lintas air dan keperluan lainnya tapi tidak sesuai golongan I, II dan III
Golongan V : Air yang tidak sesuai untuk golongan I, II, III dan IV (Agusnar,H.2008).
2.4. Sifat-sifat Air
Air memiliki karakteristik yang khas yang tidak dimiliki oleh senyawa kimia yang lain.
Karakteristik tersebut adalah sebagai berikut:
1. Pada kisaran suhu yang sesuai bagi kehidupan, yakni 0oC (32oF) – 100oC, air berwujud cair. Suhu 0oC merupakan titik beku (freezing point) dan suhu 100oC merupakan titik didih (boiling point) air. Tanpa sifat tersebut, air yang terdapat didalam jaringan tubuh makhluk hidup maupun air yang terdapat di laut, sungai, danau dan badan air yang lain akan berada dalam bentuk gas atau padatan; sehingga tidak akan terdapat kehidupan dimuka bumi ini, karena sekitar 60% - 90% bagian sel makhluk hidup adalah air.
2. Perubahan suhu air berlangsung lambat sehingga air memiliki sifat sebagai penyimpan panas yang sangat baik. Sifat ini memungkinkan air tidak menjadi panas ataupun dingin dalam seketika. Perubahan suhu air yang lambat mencegah terjadinya stress pada makhluk hidup karena adanya perubahan suhu yang mendadak dan memelihara suhu bumi agar sesuai bagi makhluk hidup.
3. Air memerlukan panas yang tinggi dalam proses penguapan. Penguapan (evaporasi) adalah proses perubahan air menjadi uap air. Proses ini memerlukan energi panas dalam jumlah yang besar. Sebaliknya, proses perubahan uap air menjadi cairan (kondensasi) melepaskan energi panas yang besar. Pelepasan energi ini merupakan salah satu penyebab mengapa kita merasa sejuk pada saat berkeringat.
4. Air merupakan pelarut yang baik. Air mampu melarutkan berbagai jenis senyawa kimia.
Air hujan mengandung senyawa kimia dalam jumlah yang sangat sedikit, sedangkan air laut dapat mengandung senyawa kimia hingga 35.000 mg/liter. Sifat ini memungkinkan unsur hara (nutrien) terlarut diangkut ke seluruh jaringan tubuh makhluk hidup dan memungkinkan bahan-bahan toksik yang masuk ke dalam jaringan tubuh makhluk hidup dilarutkan untuk dikeluarkan kembali.
5. Air memiliki tegangan permukaan yang tinggi. Suatu cairan dikatakan memiliki tegangan permukaan yang tinggi jika tekanan antar molekul cairan tersebut tinggi. Tegangan permukaan yang tinggi menyebabkan air memiliki sifat membasahi suatu bahan secara baik (higher wetting ability). Adanya tegangan permukaan memungkinkan beberapa organisme, misalnya jenis-jenis insekta, dapat merayap dipermukaan air.
6. Air merupakan satu-satunya senyawa yang meregang ketika membeku. Pada saat membeku, air meregang sehingga es memiliki nilai densitas (massa/volume) yang lebih rendah daripada air. Dengan demikian, es akan mengapung di air. Sifat ini mengakibatkan danau-danau didaerah yang beriklim dingin hanya membeku pada bagian permukaan (bagian dibawah permukaan masih berupa cairan) sehingga kehidupan organisme akuatik tetap berlangsung (Effendi, 2003).
2.4.1. Parameter Fisika
Parameter fisika umumnya dapat diidentifikasi dari kondisi fisik air tersebut. Parameter fisika meliputi bau, kekeruhan, rasa, suhu, warna dan jumlah zat padat terlarut (TDS).
Air yang baik idealnya tidak berbau. Air yang berbau busuk disebabkan proses penguraian bahan organik yang terdapat didalam air. Air yang baik idealnya harus jernih. Air yang keruh mengandung partikel padat tersuspensi yang dapat berupa zat-zat yang berbahaya bagi kesehatan. Disamping itu air yang keruh sulit didesinfeksi, karena mikroba patogen dapat terlindung oleh partikel tersebut.
Air yang baik idealnya juga tidak memiliki rasa/tawar. Air yang tidak tawar mengindikasikan adanya zat-zat tertentu di dalam air tersebut. Selain itu juga, air yang baik tidak boleh memiliki perbedaan suhu yang mencolok dengan udara sekitar (udara ambien).
Misalnya, suhu air minum idealnya ± 3oC dari suhu udara air yang secara mencolok mempunyai suhu diatas atau dibawah suhu udara berarti mengandung zat-zat tertentu.
Padatan terlarut total (Total Dissolved Solid - TDS) adalah bahan-bahan terlarut (diameter < 10-6) dan koloid (diameter 10-6 – 10-3 mm) yang berupa senyawa-senyawa kimia dan bahan-bahan lainnya (Mulia,R.2005).
2.4.2. Parameter Kimiawi
Parameter kimiawi dikelompokkan menjadi kimia anorganik dan kimia organik. Dalam standar air minum di Indonesia zat kimia anorganik dapat berupa logam, zat reaktif, zat-zat berbahaya dan beracun serta derajat keasaman (pH). Sedangkan zat kimia organik dapat berupa insektisida dan herbisida, Volatile organic chemicals (zat kimia organik mudah menguap) zat- zat berbahaya dan beracun maupun zat pengikat oksigen (Mulia,R.2005).
2.5. Pemilihan Titik Pengambilan Sampel
Kecepatan aliran di sungai, saluran dsb, tidaklah merata di suatu badan air, sehingga sifat air menjadi tidak homogen. Karena itu titik pengambilan sampel harus dipilih agar sampel dapat mewakili seluruh badan air, bukan hanya salah satu bagian dengan karakteristik yang kebetulan dapat diselidiki. Berikut beberapa anjuran penentuan titik pengambilan sampel, tetapi harus dipahami bahwa setiap pengambilan sampel, merupakan suatu kasus yang tersendiri.
Bila sampel diambil dari saluran, sungai dan sebagainya yang kedalamannya tidak lebih dari 5 meter, dan alirannya cukup turbulen bagi air tersebut untuk menjadi homogen, sampel sebaiknya diambil pada kira-kira ½ sampai 2/3 tinggi penampang basah dari bawah permukaan air. Dekat dasar sungai air mengandung terlalu banyak zat tersuspensi yang mengendap atau yang dapat tergerus oleh aliran air. Dekat lapisan permukaan air, ada resiko bahwa lapisan tersebut mengandung banyak zat ringan seperti lumut, minyak dan lemak dan sebagainya.
Sampel tidak boleh diambil terlalu dekat dengan tepi penampang sungai karena air didaerah tersebut kurang mewakili seluruh badan air.
Pada umumnya titik pengambilan sampel dipilih agar sampel benar-benar dapat mewakili badan air tersebut, debit air dapat diukur secara cukup teliti, dan daerah drainase yang menyebabkan pencemaran dapat diketahui secara lengkap. Daerah tersebut terdiri dari sumber pencemaran setempat (point source) dan sumber pencemaran yang tersebar (disperse source).
Termasuk sumber pencemaran setempat adalah pabrik, rumah sakit dan kampung yang seluruh air buangannya ditampung oleh satu saluran drainase atau anak sungai, termasuk sumber pencemaran yang tersebar adalah saluran-saluran dan anak sungai yang mengandung air buangan penduduk dan bermuara didalam induk sungai diberbagai tempat sepanjang induk
sungai tersebut, atau air irigasi yang keluar dari sawah-sawah dan dibuang ke dalam induk sungai ditempat-tempat yang berbeda
(http://www.scribd.com/doc/26621441/Pengambilan-Sampel-Dan-Pengawetannya).
2.6. Sulfat
Penentuan sulfat jarang sekali diperlukan, kecuali apabila ditemui masalah-masalah menyangkut berkaratnya beton. Sulfida merupakan hasil-hasil daripada pembusukan zat-zat organik dan juga akibat dari penurunan kadar belerang. Pembusukan anaerobik dari berbagai zat yang mengandung belerang dan penurunan kadar campuran-campuran belerang menjadi sulfida menghasilkan bau-bauan yang tidak menyenangkan. Sulfida hidrogen juga bertanggungjawab untuk kerusakan semen dan berkaratnya logam-logam.
Sulfat adalah cukup penting dalam pembenahan air limbah dan sampah industri oleh karena mereka secara tidak langsung bertanggungjawab terhadap masalah-masalah bau-bauan yang gawat dan masalah-masalah kerapuhan selokan. Juga dalam pencemaran anaerobik dari lumpur-lumpur dan sampah industri, sulfida hidrogen dikembangkan dengan methane dan karbondioksida (Soemarwoto, 1984).
2.7. Fosfat
Kandungan phospat yang tinggi menyebabkan suburnya algae dan organisme lainnya.
Phospat kebanyakan berasal dari bahan pembersih yang mengandung senyawa phospat. Dalam industri, kegunaan phospat terdapat pada ketel uap untuk mencegah kesadahan. Maka pada saat penggantian air ketel, buangan ketel ini menjadi sumber phospat.
Pengukuran kandungan phospat dalam air limbah berfungsi untuk mencegah tingginya kadar phospat sehingga tidak merangsang pertumbuhan tumbuh-tumbuhan dalam air. Sebab pertumbuhan subur akan menghalangi kelancaran arus air. Pada danau suburnya tumbuh- tumbuhan air akan mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut dan kesuburan tanaman lainnya (Agusnar,H.2008).
2.8. Spektrofotometri
Spektrofotometer sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari spektrometer dan fotometer. Spektrometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorpsi.
Jadi spektrofotometer digunakan untuk mengukur energi secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang gelombang.
Kelebihan spektrofotometer dibandingkan fotometer adalah panjang gelombang dari sinar putih dapat lebih terseleksi dan ini diperoleh dengan alat pengurai seperti prisma, grating ataupun celah optis.
Pada fotometer filter, tidak mungkin diperoleh panjang gelombang yang benar-benar monokromatis, melainkan suatu trayek panjang gelombang 30-40 nm. Sedangkan pada spektrofotometer, panjang gelombang yang benar-benar terseleksi dapat diperoleh dengan bantuan alat pengurai cahaya seperti prisma. Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber- sumber spektrum tampak yang kontinyu, monokromator, sel pengabsorpsi, untuk larutan sampel atau blanko ataupun pembanding.
1. Sumber
sumber yang biasa digunakan pada spektroskopi absorpsi adalah lampu wolfram. Arus cahaya tergantung pada tegangan lampu, i = K Vn, i = arus cahaya, V = tegangan, n = eksponen (3-4 pada lampu wolfram), variasi tegangan masih dapat diterima 0,2% pada suatu sumber DC, misalkan: baterai. Lampu hidrogen atau lampu deuterium digunakan untuk sumber pada daerah UV.
Kebaikan lampu wolfram adalah energi radiasi yang dibebaskan tidak bervariasi pada berbagai panjang gelombang. Untuk memperoleh tegangan yang stabil dapat digunakan transformator.
2. Monokromator
Digunakan untuk memperoleh sumber sinar yang monokromatis. Alatnya dapat berupa prisma ataupun grating. Untuk mengarahkan sinar monokromatis yang diinginkan dari hasil penguraian ini dapat digunakan celah. Jika celah posisinya tetap, maka prisma atau gratingnya yang dirotasikan untuk mendapatkan λ yang diinginkan. Ada dua tipe prisma seperti yang ditunjukkan dibawah ini, yaitu susunan Cornu dan susunan Littrow. Secara umum tipe Cornu menggunakan sudut 60o, sedangkan tipe Littrow menggunakan prisma dimana pada sisinya tegak lurus dengan arah sinar yang berlapis aluminium serta mempunyai sudut optik 30o.
3. Sel absorpsi
Pada pengukuran didaerah tampak kuvet kaca atau kuvet kaca corex dapat digunakan, tetapi untuk pengukuran pada daerah UV kita harus menggunakan sel kuarsa karena gelas tidak tembus cahaya pada daerah ini. Umumnya tebal kuvet adalah 10 mm, tetapi yang lebih kecil ataupun yang lebih besar dapat digunakan. Sel yang biasa yang digunakan berbentuk persegi, tetapi bentuk silinder juga dapat digunakan. Kita harus menggunakan kuvet yang bertutup
untuk pelarut organik. Sel yang baik adalah kuarsa atau gelas hasil leburan serta seragam keseluruhannya.
4. Detektor
Peranan detektor penerima adalah memberikan respon terhadap cahaya pada berbagai panjang gelombang. Pada spektrofotometer, tabung pengganda elektron yang digunakan prinsip kerjanya telah diuraikan (Khopkar, 2002).
2.7.2. Cara Kerja Spektrofotometer
Cara kerja spektrofotometer secara singkat adalah sebagai berikut. Tempatkan larutan pembanding, misalnya blanko dalam sel pertama sedangkan larutan yang akan dianalisis pada sel kedua. Kemudian pilih fotosel yang cocok 200 nm - 650 nm (650 nm – 1100 nm) agar daerah λ yang diperlukan dapat terliputi. Dengan ruang fotosel dalam keadaan tertutup “nol”
galvanometer dengan menggunakan tombol dark-current. Pilih yang diinginkan, buka fotosel dan lewatkan berkas cahaya pada blanko dan “nol” galvanometer didapat dengan memutar tombol sensitivitas. Dengan menggunakan tombol transmitansi, kemudian atur besarnya pada 100%. Lewatkan berkas cahaya pada larutan sampel yang akan dianalisis. Skala absorbansi menunjukkan absorbansi larutan sampel (Khopkar, 2002).
