BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Air
Air adalah zat cair yang tidak mempunyai rasa, warna dan bau, yang terdiri dari hidrogen dan oksigen dengan rumus kimiawi H2O. Karena air merupakan suatu larutan yang hampir-hampir bersifat universal, maka zat-zat yang paling alamiah maupun buatan manusia hingga tingkat tertentu terlarut di dalamnya. Dengan demikian, air di dalam mengandung zat-zat terlarut. Zat-zat ini sering disebut pencemar yang terdapat dalam air (Linsley, 1991).
2.1.1. Sifat Air
Sifat air yang penting dapat digolongkan ke dalam sifat fisis, kimiawi, dan biologis. Sifat fisis dari air yaitu didapatkan dalam ketiga wujudnya, yakni, bentuk padat sebagai es, bentuk cair sebagai air, dan bentuk gas sebagai uap air. Bentuk mana yang akan didapatkan, tergantung keadaan cuaca yang ada setempat.
Sifat kimia dari air yaitu mempunyai pH=7 dan oksigen terlarut (=DO) jenuh pada 9 mg/L. Air merupakan pelarut yang universal, hampir semua jenis zat dapat larut di dalam air. Air juga merupakan cairan biologis, yakni didapat di dalam tubuh semua organisme.
Sifat biologis dari air yaitu di dalam perairan selalu didapat kehidupan, fauna dan flora. Benda hidup ini berpengaruh timbal balik terhadap kualitas air (Slamet, 2002).
2.1.2. Sumber Air
Sebagian besar (71%) dari permukaan bumi tertutup oleh air. Sekalipun air jumlahnya relatif konstan, tetapi air tidak diam, melainkan bersikulasi akibat pengaruh cuaca, sehingga terjadi suatu siklus yang disebut siklus hidrologis. Dari siklus hidrologis ini dapat dilihat adanya berbagai sumber air tawar yang dapat pula diperkirakan kualitas dan kuantitasnya secara sepintas. Sumber-sumber air tersebut adalah (i) air permukaan yang merupakan air sungai dan danau. (ii) air tanah yang tergantung kedalamannya bisa disebut air tanah dangkal atau air tanah dalam. (iii) air angkasa, yaitu air yang berasal dari atmosfir, seperti hujan dan salju (Situmorang, 2007).
Pengambilan sampel di sungai yang dekat muara atau laut yang dipengaruhi oleh air pasang harus dilakukan agak jauh dari muara. Adapun pengambilan sampel air sungai dapat dilakukan di lokasi-lokasi sebagai berikut :
1. Sumber alamiah, yaitu lokasi yang belum pernah atau masih sedikit mengalami pencemaran.
2. Sumber air tercemar, yaitu lokasi yang telah mengalami perubahan atau di bagian hilir dari sumber pencemar.
3. Sumber air yang dimanfaatkan, yaitu lokasi penyadapan atau pemanfaatan sumber air (Effendi, 2003).
2.1.3. Kualitas Air
Peraturan Pemerintah No.20 tahun 1990 mengelompokkan kualitas air menjadi beberapa golongan menurut peruntukannya.
1. Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara langsung tanpa pengolahan terlebih dahulu.
2. Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku air minum. 3. Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan
peternakan.
4. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian, usaha di perkotaan, industri, dan PLTA.
Pada hakikatnya, pemantauan kualitas air pada perairan umum memiliki tujuan sebagai berikut:
1. Mengetahui nilai kualitas air dalam bentuk parameter fisika, kimia, dan biologi. 2. Membandingkan nilai kualitas air tersebut dengan baku mutu sesuai dengan
peruntukannya menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No.20 tahun 1990.
3. Menilai kelayakan suatu sumber daya air untuk kepentingan tertentu (Effendi, 2003).
2.1.4. Pencemaran Air
Pencemaran air didefenisikan sebagai perubahan langsung atau tidak langsung terhadap keadaan air yang berbahaya atau berpotensi menyebabkan penyakit atau gangguan bagi kehidupan makhluk hidup. Perubahan langsung dan tidak langsung ini dapat berupa perubahan fisik, kimia, termal, biologi, atau radioaktif. Kualitas air merupakan salah satu faktor dalam menentukan kesejahteraan manusia. Kehadiran bahan pencemar di dalam air dalam jumlah tidak normal mengakibatkan air dinyatakan sebagai terpolusi.
Beberapa indikator terhadap pencemaran air dapat diamati dengan melihat perubahan keadaan air dari keadaan yang normal, diantaranya: (1) adanya perubahan suhu air, (2) adanya perubahan tingkat keasaman, basa dan garam
(salinitas ) air, (3) adanya perubahan warna, bau dan rasa pada air, (4) terbentuknya endapan, koloid dari bahan terlarut, dan (5) terdapat mikroorganisme di dalam air (Situmorang, 2007).
2.2. Limbah
Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga). Dimana masyarakat bermukim, disanalah berbagai jenis limbah akan dihasilkan. Ada sampah, ada air kakus (black water), dan ada air buangan dari berbagai aktivitas domestik lainnya (grey water) (www.wikipedia.org).
2.2.1. Jenis Limbah
Air limbah yang harus dibuang dari suatu daerah pemukiman terdiri dari:
(1) Air limbah rumah tangga (yang juga disebbut saniter), yaitu air limbah dari daerah perumahan serta sarana-sarana komersial, institusional, dan yang serupa dengan itu;
(2) Air limbah industri yaitu bila bahan-bahan buangan industri merupakan bagian terbesar;
(3) Air resapan/ aliran masuk, yaitu air dari luar yang masuk ke dalam sistem pembuangan dengan berbagai cara, serta air hujan yang tercurah dari sumber-sumber seperti talang dan drainasi pondasi;
(4) air hujan hasil dari aliran curah hujan (Linsley, 1991).
1. Limbah cair biasanya dikenal sebagai entitas pencemar air. Komponen pencemaran air pada umumnya terdiri dari bahan buangan padat, bahan buangan organik, dan bahan buangan anorganik.
2. Limbah padat
3. Limbah gas dan partikel (www.wikipedia.org).
2.2.2. Kualitas Limbah
Kualitas limbah menunjukkan spesifikasi limbah yang diukur dari kandungan pencemar dalam limbah. Kandungan pencemar dalam limbah terdiri dari berbagai parameter. Semakin sedikit parameter dan semakin kecil konsentrasi, menunjukkan peluang pencemar terhadap lingkungan semakin kecil (Koestoer, 1995).
Kualitas limbah dipengaruhi berbagai faktor yaitu : volume air limbah, kandungan bahan pencemar, frekuensi pembuangan limbah. Penetapan standar kualitas limbah harus dihubungkan dengan kualitas lingkungan.
Kualitas lingkungan dipengaruhi berbagai komponen yang ada dalam lingkungan itu seperti kualitas air, kepadatan penduduk, flora dan fauna, kesuburan tanah, tumbuh-tumbuhan dan lain-lain (www.chem-is-try.org).
Apabila limbah masuk ke dalam lingkungan, ada beberapa kemungkinan yang diciptakan. Kemungkinan pertama, lingkungan tidak mendapat pengaruh yang berarti (pencemaran ringan). Kedua, ada pengaruh perubahan tapi tidak menyebabkan pencemaran (pencemaran sedang). Ketiga, memberi perubahan dan menimbulkan pencemaran (pencemaran berat).
Ada berbagai alasan untuk mengatakan demikian. Tidak memberi pengaruh terhadap lingkungan karena volume limbah kecil dan parameter pencemar yang terdapat di dalamnya sedikit dengan konsentrasi kecil. Karena itu andaikata masuk
pun dalam lingkungan ternyata lingkungan mampu menetralisasinya. Kandungan bahan yang terdapat dalam limbah konsentrasinya barangkali dapat diabaikan karena kecilnya. Ada berbagai parameter pencemar yang menimbulkan perubahan kualitas lingkungan namun tidak menimbulkan pencemaran, artinya lingkungan itu memberikan toleransi terhadap perubahan serta tidak menimbulkan dampak negatif (Koestoer, 1995).
Adanya perubahan konsentrasi limbah menyebabkan terjadinya perubahan keadaan badan penerima. Semakin lama badan penerima dituangi air limbah, semakin tinggi pula konsentrasi bahan pencemar di dalamnya.
Pada suatu saat badan penerima tidak mampu lagi memulihkan keadaannya. Zat-zat pencemar yang masuk sudah terlalu banyak dan mengakibatkan tidak ada lagi kemampuannya menetralisasinya. Atas dasar ini perlu ditetapkan batas konsentrasi air limbah yang masuk dalam lingkungan badan penerima.
Dengan demikian walau dalam jangka waktu seberapa pun lingkungan tetap mampu mentolerirnya. Toleransi ini menunjukkan kemampuan lingkungan untuk menetralisasi ataupun mengeliminasi bahan pencemaran sehingga perubahan kualitas negatif dapat dicegah. Dalam hal inilah perlunya batasan-batasan konsentrasi yang disebut dengan standar kualitas limbah (www.chem-is-try.org).
2.2.3. Penanganan Limbah
Sistem penanganan limbah telah dirancang untuk menurunkan kadar limbah. Selain itu pada penanganan limbah tersebut juga diinginkan penghilangan nitrogen dalam bentuk amonia. Hal ini disebabkan karena amonia dapat menyebabkan keadaan kekurangan oksigen pada air karena pada konversi amonia menjadi nitrat membutuhkan 4.5 bagian oksigen untuk setiap bagian amonia. Bila terjadi
perubahan amonia menjadi nitrat maka kadar oksigen terlarut dalam cairan akan turun yang menyebabkan makhluk biologis, misalnya ikan tidak dapat hidup di sana (Jenie, 1993).
Proses penanganan Limbah Cair pada prinsipnya terdiri dari tiga tahap yaitu :
• Primer : untuk memisahkan air buangan dengan padatan
• Sekunder : Penyaringan lanjutan dan lumpur aktif
• Tersier : proses biologis, adsorbsi, destilasi, dll (www.slideshare.net).
2.3 Amonia
Amonia (NH3) merupakan senyawa nitrogen. Pada bentuk cairan, amonia terdapat dalam 2 bentuk yaitu amonia bebas atau tidak terionisasi (NH3) dan dalam bentuk ion amonia (NH4+). Perbandingan amonia dalam kedua bentuk tersebut sangat dipengaruhi oleh nilai pH dan suhu. Sebagai contoh pada pH sekitar 9 sekitar setengah dari total amonia terdapat dalam bentuk tidak terionisasi. Standar kualitas air menggunakan bentuk total amina ini, untuk menyatakan batas amonia dalam air bersih maksimum adalah 2 mg/L pada pH sama atau lebih besar dari 8. Pada pH tersebut konsentrasi amonia tidak terionisasi pada air sungai bersuhu 20oC adalah 0.074 mg/L.
Amonia dalam air permukaan berasal dari air seni dan tinja; juga dari oksidasi zat organis (HaObCcNd) secara mikrobiologis yang berasal dari air alam atau air buangan industri dan penduduk sesuai reaksi sebagai berikut :
HaObCcNd + 2 2 ) 2 3 2 3 2 ( 4 3 2 4 d H O dNH a cCO O d b a c bakteri → + − + + − −
Dapat dikatakan bahwa amonia berada dimana-mana, dari kadar beberapa mg/L pada air permukaan dan air tanah, sampai kira-kira 30 mg/L lebih, pada air buangan. Kadar amonia yang tinggi pada air sungai selalu menunjukkan adanya pencemaran. Rasa NH3 kurang enak, sehingga kadar NH3 harus rendah; pada air minum kadarnya harus nol dan pada air sungai harus di bawah 0,5 mg/L N (syarat mutu air sungai di Indonesia). NH3 tersebut dapat dihilangkan sebagai gas melalui aerasi atau reaksi dengan asam hipoklorik HOCl atau kaporit dan sebagainya, hingga menjadi kloramin yang tidak berbahaya atau sampai menjadi N2 (Alaerts, 1986).
Amonia (NH3) dan garam-garamnya bersifat mudah larut dalam air. Ion amonium adalah bentuk transisi dari amonia. Amonia banyak digunakan dalam proses produksi urea, industri bahan kimia (asam nitrat, amonium fosfat, amonium nitrat, dan amonium sulfat), serta industri bubur kertas dan kertas. Sumber amonia di perairan adalah pemecahan nitrogen organik (protein dan urea) dan nitrogen anorganik yang terdapat di dalam tanah dan air, yang berasal dari dekomposisi bahan organik (tumbuhan dan biotaakuatik yang telah mati) oleh mikroba dan jamur (Effendi, 2003).
Konsentrasi amonia yang tinggi pada permukaan air akan menyebabkan kematian ikan yang terdapat pada perairan tersebut. Keasaman air atau nilai pH nya sangat mempengaruhi apakah jumlah amonia yang ada akan bersifat racun atau tidak. Pengatuh pH terhadap toksisitas amonia ditunjukkan dengan keadaan pada kondisi pH rendah akan bersifat racun bila jumlah amonia banyak, sedangkan pada pH tinggi, hanya dengan jumlah amonia yang rendahpun sudah akan bersifat racun. Toksisitas amonia juga tergantung dari jumlah amonia yang masuk dalam sel tumbuhan atau hewan (Mulyanto, 2007).
2.4. Nitrogen Total
Menurut Effendi, nitrogen total kjeldahl adalah gambaran nitrogen dalam bentuk organik dan amonia pada air limbah. Nitrogen total adalah penjumlahan dari nitrogen anorganik yang berupa N-NO3, N-NO2, dan N-NH3 yang bersifat larut; dan nitrogen organik yang berupa partikulat yang tidak larut dalam air.
Sedangkan menurut Alaerts, nitrogen kjeldahl adalah jumlah N-organis dan N-amoniak bebas. Analisa kjeldahl pada umumnya hanya dilaksanakan pada sampel air yang diduga mengandung zat organis seperti air buangan penduduk, bermacam jenis air buangan industri dan air sungai.
Nitrogen amino dalam zat organis akan menjadi amonium sulfat (NH4)2SO4 setelah pemanasan sampel di dalam larutan asam H2SO4 sesuai reaksi :
4 4 2 2 2 4 2 2 3CHNH COOH 7H SO 3CO 6SO 8H O NH HSO CH + katalisator→ + + + zat organis
Zat organis tersebut berubah menjadi CO2 dan H2O dan melepaskan amonia yang dalam suasana asam kuat terikat menjadi amonium sulfat. Kemudian tambahan basa yaitu NaOH akan melepaskan amonium NH4 tersebut sekaligus mengubahnya sampai menjadi amonia NH3. Seluruh amonia tersebut serta sedikit air dapat didestilasi dari sampel. Disamping amonia yang berasal dari zat organis tersebut, air buangan (air industri dan lain-lain) juga mengandung amonia bebas dan amoniak tersebut ikut tersuling bersama NH3 yang dilepaskan oleh zat organis dan semuanya disebut kjeldahl; jadi nitrogen kjeldahl ini adalah nitrogen-organis ditambah nitrogen-amonia bebas. Setelah lenyap dari alat pendingin, NH3 tersebut diserap oleh larutan asam borat H3BO3.
Akhirnya NH3 yang terlarut (N-Kjeldahl) pada asam borat tersebut ditentukan melalui cara Nessler atau elektroda khusus. Amonia bebas sendiri dapat ditentukan secara terpisah tanpa peleburan melalui cara Nessler atau elektroda khusus; dan kadar nitrogen organis adalah selisih dari N-Kjeldahl dengan N amonia bebas. Kadar N-organis dapat ditentukan langsung yaitu dengan digesti residu sampel yang sudah dihilangkan amonia bebasnya lebih dahulu (Alaerts, 1986).
2.5. Spektrofotometer
Dalam analisis spektrofotometri digunakan suatu sumber radiasi yang menjorok ke dalam daerah ultarviolet spektrum itu. Dari spektrum ini, dipilih panjang-panjang gelombang tertentu dengan lebar pita kurang dari 1 nm. Proses ini memerlukan penggunaan instrumen yang lebih rumit dan karenanya lebih mahal. Instrumen yang digunakan untuk maksud ini adalah spektrofotometer, dan seperti tersirat dalam nama ini, instrument ini sebenarnya terdiri dari dua instrument dalam satu kotak sebuah spektrometer dan sebuah fotometer.
Sebuah spektrometer optimis adalah sebuah instrumen yang mempunyai sistem optis yang dapat menghasilkan sebaran (dispersi) radiasi elektomagnet yang masuk, dan dengan mana dapat dilakukan pengukuran kuantitas radiasi yang diteruskan pada panjang gelombang terpilih dari jangka spektral itu. Sebuah fotometer adalah piranti untuk mengukur intensitas radiasi yang diteruskan atau suatu fungsi intensitas ini. Bila digabung dalam spektrofotometer, spektrometer dan fotometer itu digunakan secara gabungan untuk menghasilkan suatu isyarat yang berpadan dengan selisih antara radiasi yang diteruskan oleh bahan pembanding dan radiasi yang diteruskan oleh contoh pada panjang-panjang gelombang yang terpilih (Vogel, 1994).
Kebanyakan instrumen-instrumen penyerap menggunakan sebuah alat yang disebut monokromator untuk membatasi panjang gelombang yang melalui sampel. Sebuah monokromator biasanya terdiri dari jalan masuk dan jalan keluar yang berbentuk sebuah prisma atau sebuah tingkatan difraksi yang digunakan untuk memisahkan radiasi berdasarkan panjang gelombangnya (Braun, 1982).
Pada umumnya konfigurasi dasar spektrofotometer UV-Vis optik berupa susunan peralatan yang terkonstruksi sebagai berikut:
SR M SK D A VD Keterangan : SR : sumber radiasi M : monokromator SK : sampel komparemen D : detektor
A : amplifier atau penguat VD : visual display atau meter
Setiap bagian peralatan optik dari spektrofotometer UV-Vis memegang fungsi dan peranan tersendiri yang saling terkait fungsi dan peranannya. Setiap fungsi dan peranan tiap bagian dituntut ketelitian dan ketepatan yang optimal, sehngga akan diperoleh hasil pengukuran yang tinggi tingkat ketelitian dan ketepatannya.
Dilihat dari sistem optik, spektrofotometer dapat digolongkan : 1. Sistem optik radiasi berkas tunggal (single beam)
2. Sistem optik radiasi berkas ganda (double beam)
