BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Air
Air merupakan kebutuhan yang sangat pokok bagi kehidupan. Semua makhluk hidup memerlukan air. Tanpa air tak akan ada kehidupan. Tubuh kita sebagian besar terdiri atas air. proses kimia yang terjadi dalam tubuh kita, yaitu yang disebut metabolisme, berlangsung dalam medium air. Air merupakan alat untuk mengangkut zat dari bagian tubuh yang satu ke bagian tubuh yang lain. Misalnya, darah, yang sebagian besar terdiri atas air, mengalir ke seluruh bagian tubuh dan membawa oksigen yang terikat pada sel darah merah ke semua sel dalam tubuh. Air juga diperlukan untuk mengatur suhu tubuh (Mahida, 1984).
Selain itu, air juga berperan dalam banyak kegiatan di kehidupan manusia, seperti pertanian, industri, rumah tangga dan rekreasi. Bumi ini sebagian besar terdiri atas air, yaitu sekitar 71%, sedangkan 29% sisanya adalah daratan. Air diseluruh dunia ini terdiri atas 97% air asin atau air laut dan 3% berupa air tawar.
Air tawar merupakan salah satu sumber daya alam yang dapat diperbarui. Air di alam ini mengalami siklus. Air yang berkurang pada musim kemarau akan didapatkan lagi secara melimpah pada musim penghujan.
Air di alam dapat ditemukan di berbagai sumber air, yaitu air sungai, air danau, air laut, dan air tanah. Setiap sumber air tersebut memiliki karakteristik yang berbeda-beda, terutama dalam sifat kimia, fisika dan biologi. Semua
sumber air yang telah disebutkan tadi harus melalui serangkaian pengolahan terlebih dahulu sebelum dikonsumsi oleh manusia (Handoyo, 2014).
2.1.1. Sumber Air
Menurut Peraturan Pemerintah Nomor 82 tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air yang disebut sumber air adalah wadah air yang terdapat di atas dan di bawah permukaan tanah, termasuk dalam pengertian ini akuifer, mata air, sungai, rawa, danau, waduk dan muara. Dalam bahasan berikut sumber air dikelompokkan menjadi :
1. Air hujan
Hujan adalah sebuah peristiwa alam yang termasuk di dalam siklus air di alam. Hujan adalah sebuah kondensasi uap air yang berada di atmosfer bumi dan akhirnya jatuh di atas permukaan bumi karena gaya gravitasi (presipitasi). Peristiwa kondensasi dan presipitasi ini menghasilkan air dalam keadaan cair yang disebut dengan hujan dan air dalam bentuk padat yang dikenal dengan istilah salju atau es. Sebagian besar hujan adalah air yang turun ke bumi dalam bentuk cair. Hanya beberapa daerah tertentu di bumi yang menghasilkan hujan salju atau es.
Air hujan merupakan salah satu sumber air yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan baik secara langsung maupun tidak langsung. Pada dasarnya, air hujan adalah air bagus untuk dikonsumsi karena air hujan merupakan air hasil peristiwa penguapan air yang ada di permukaan bumi kemudian berkondensasi sehingga turun lagi ke bumi menjadi air hujan.
Secara teoritis, air yang dihasilkan dengan cara penguapan dan kondensasi merupakan air murni. Namun, kenyataan di alam berkata lain. Air hujan di beberapa tempat di belahan bumi ini ternyata mempunyai pH yang rendah atau bersifat asam. Air hujan dengan pH kurang dari 5,6 dikategorikan sebagai hujan asam. Keasaman air hujan disebabkan oleh adanya kandungan
asam sulfat (H2SO4) dan asam nitrat (HNO3). Asam sulfat di alam, khususnya
yang terdapat di dalam atmosfer bumi, berasal dari sumber alami, seperti asap
gunung berapi yang mengandung asam belerang (H2S), pembakaran bahan bakar
kendaraan bermotor, dan uap pertambangan. Sementara, asam nitrat secara alami
dihasilkan dari peristiwa petir yang mengubah gas hidrogen (H2), gas nitrogen
(N2), dan gas oksigen (O2) di atmosfer menjadi asam nitrat. Selain itu, asam
nitrat juga dihasilkan dari bakteri tanah, kebakaran hutan, dan pembakaran bahan bakar kendaraan bermotor (Handoyo, 2014).
2. Air permukaan
Air permukaan biasanya dimanfaatkan sebagai sumber atau bahan baku air minum. Air secara alamiah tidak pernah dijumpai dalam keadaan murni. Ketika air mengembun di udara dan jatuh ke permukaan bumi, air tersebut akan menyerap debu atau melarutkan oksigen, karbon dioksida dan berbagai jenis gas lainnya. Kemudian air tersebut, baik yang di atas atau di bawah permukaan tanah waktu mengalir menuju ke berbagai tempat yang lebih rendah letaknya, melarutkan berbagai jenis batuan yang dilaluinya atau zat-zat organik lainnya. Selain itu sejumlah kecil hasil uraian zat organik seperti nitrit, nitrat, amonia dan karbon dioksida akan larut ke dalamnya (Achmad, 2004).
Air permukaan ada 2 macam yakni : 1. Air sungai
Sungai merupakan sebuah alur dan kumpulan air di daratan yang mengalir dari sebuah mata air di dataran tinggi menuju ke dataran rendah dan akhirnya mencapai laut. Air sungai merupakan sumber air yang banyak dimanfaatkan oleh para penduduk sekitar sungai untuk kehidupan sehari-hari. Tentunya hal ini akan sangat berbahaya terhadap kesehatan manusia karena air sungai mengandung banyak polutan berbahaya. Polutan-polutan di dalam air sungai banyak yang berasal dari limbah rumah tangga, limbah pabrik, kegiatan pertanian, peternakan, peristiwa abrasi dan pelapukan.
2. Air danau
Danau adalah air yang terakumulasi pada suatu tempat tertentu yang cukup luas dan tidak mengalami pengurangan akibat absorpsi pada dasar danau. Air danau dapat berasal dari mata air, air hujan atau juga karena akumulasi dari aliran sungai. Biasanya air danau menempati sebuah cekungan besar dari suatu dataran.
Sebagai salah satu sumber air, banyak sekali manfaat yang didapatkan dari danau. Masyarakat sekitar danau banyak memanfaatkan air danau untuk sumber air konsumsi, pengairan, perikanan, rekreasi dan olahraga.
Sebagai sumber air konsumsi, danau biasanya lebih aman polutan dibandingkan dengan air sungai, kecuali danau tersebut terletak dekat dengan area industri yang membuang limbah cair ke danau. Pencemaran air danau biasanya disebabkan oleh pelapukan material organik dan adanya material suspensi serta koloid yang menyebabkan air danau menjadi keruh.
3. Air tanah
Air tanah adalah air yang terdapat di bawah permukaan tanah dan bawah lapisan bebatuan di dalam permukaan bumi. Air tanah bisa berada beberapa meter dari permukaan tanah atau berada sampai ratusan meter di bawah permukaan tanah.
Air tanah merupakan sumber air utama dalam kehidupan manusia. Dibandingkan dengan sumber air alam lainnya, air tanah merupakan sumber air yang paling bersih. Secara alami, air tanah akan mengalami berbagai penyaringan di dalam lapisan-lapisan tanah sebelum akhirnya muncul di permukaan tanah sebagai mata air.
Beberapa mata air memberikan kualitas air yang layak untuk di konsumsi secara langsung. Biasanya, mata air ini terletak pada daerah alami yang disekitarnya tidak terjadi pencemaran lingkungan. Mata air ini biasanya terletak di daerah hutan alami dan daerah perdalaman yang jauh dari permukiman masyarakat modern.
Pada dasarnya, semua air tanah yang muncul dipermukaan bumi dalam bentuk mata air menampakkan wujud yang jernih karena memang telah tersaring di dalam tanah itu sendiri. Namun, air jernih pada mata air bukan jaminan bahwa air tersebut layak untuk dikonsumsi. Berbagai zat kimia dan material banyak yang terlarut di dalamnya. Selama zat terlarut tersebut masih dalam ambang batas yang diperbolehkan, mengonsumsi air dari mata air diperbolehkan. Namun, walaupun tampak jernih ada beberapa zat terlarut yang melebihi ambang batas yang ditentukan sehingga air tersebut tidak layak untuk dikonsumsi secara langsung dan harus melalui serangkaian pengolahan terlebih dahulu.
4. Air laut
Air laut merupakan kumpulan air yang sangat banyak dan berasa asin. Laut merupakan bagian yang paling luas dipermukaan bumi, yaitu kurang lebih 71% dari luas permukaan bumi. Sementara luas daratan hanya sebesar 29%. Rasa asin air laut disebabkan oleh kandungan garam-garam mineral yang terlarut di dalamnya. Di dalam air laut terdapat kurang lebih 3,5% garam-garam mineral yang terlarut di dalamnya, terutama NaCl (garam dapur) yang merupakan komponen garam terbesar dalam air laut. Air laut tidak dapat dikonsumsi secara langsung karena rasanya yang sangat asin. Namun air laut sangat memengaruhi kelangsungan sumber daya air di bumi ini, terutama untuk kelestarian mata air sebagai sumber air utama dalam kehidupan manusia (Handoyo, 2014).
2.1.2. Karakteristik 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 0°C (32°F) -
100°C, air berwujud cair. Suhu 0°C merupakan titik beku (freezing point) dan suhu 100°C merupakan titik didih (boiling point) air. tanpa air tersebut, air yang terdapat di dalam 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 di muka bumi ini, karena sekitar 60% - 90% bagian sel makhluk hidup adalah air.
2. Perubahan suhu air berlangsung lambat sehingga air memiliki sifat
menjadi panas ataupun dingin dalam seketika. Sifat ini menyebabkan air sangat baik digunakan sebagai pendingin mesin.
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. Sifat ini merupakan salah satu faktor utama yang menyebabkan terjadinya penyebaran panas secara baik di bumi.
4. Air merupakan pelarut yang baik. Air mampu melarutkan berbagai jenis
senyawa kimia. 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. Sifat ini juga memungkinkan air digunakan sebagai pencuci yang baik dan pengencer bahan pencemar (polutan) yang masuk ke badan air.
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). Tegangan permukaan yang tinggi juga memungkinkan terjadinya sistem kapiler, yaitu kemampuan untuk bergerak dalam pipa kapiler (pipa dengan lubang kecil).
6. Air merupakan satu-satunya senyawa yang merenggang ketika
membeku. Pada saat membeku, air merenggang sehingga es memiliki nilai densitas (massa/volume) yang lebih rendah daripada air. Dengan demikian, es
akan mengapung di air. Sifat ini mengakibatkan danau-danau di daerah yang beriklim dingin hanya membeku pada bagian permukaan (bagian di bawah permukaan masih berupa cairan) sehingga kehidupan organisme akuatik tetap berlangsung. Sifat ini juga dapat mengakibatkan pecahnya pipa air paada saat air
di dalam pipa membeku. Densitas (berat jenis) air maksimum sebesar 1 g/cm3
terjadi pada suhu 3,95°C. pada suhu lebih besar maupun lebih kecil dari 3,95°C, densitas air lebih kecil dari satu (Effendi, 2003).
2.1.3. Kualitas Air Baku dan Air Minum
Kualitas air minum sangat berkaitan erat dengan kualitas air bakunya. Umumnya sumber air (air tanah) kualitasnya sudah cukup baik untuk menjadikannya air minum yang memenuhi persyaratan kesehatan. Pada sisi lain air minum dalam jumlah banyak harus mengambil dari sumber air yang besar pula. Ini sering terjadi di kota besar dan pada akhirnya memilih air sungai yang ada didekatnya sebagai sumber air baku. Kualitas air sungai sebagai air permukaan jelas berbeda dengan sumber air tanah dalam sehingga perlu dilakukan adanya proses pengukuran standar dan pengujian kualitas mutu air berdasarkan parameter-parameter dan metode tertentu.
Standar mutu air baku air minum telah ditetapkan berdasarkan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No. 82 tahun 2001 tentang Pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air. Adanya penetapan nilai standar kualitas air ini dilakukan dengan tujuan untuk memelihara dan melindungi serta mempertinggi derajat kesehatan masyarakat, terutama karena adanya beberapa gangguan kesehatan yang berkenaan dengan masalah air.
Masalah air baku untuk industri air minum menjadi sangat penting karena kualitas air minum yang dipengaruhi oleh kualitas air baku tersebut akan berpengaruh pada kesehatan masyarakat yang mengkonsumsinya. Air minum memerlukan persyaratan yang ketat karena air minum itu langsung berhubungan dengan proses biologis tubuh yang menentukan kualitas kehidupan manusia. Lebih dari 70% tubuh terdiri dari air dan lebih dari 90% proses biokimiawi tubuh memerlukan air sebagai mediumnya. Bila air minum manusia itu berkualitas tidak baik, maka jelas akan mengganggu proses biokimiawi tubuh dan mengakibatkan gangguan fungsionalnya.
Air minum yang masuk ke dalam tubuh manusia itu selain perlu cukup jumlahnya juga harus sesuai dengan kebutuhan proses hayati. Oleh karena itu, diperlukan empat persyaratan pokok, yakni persyaratan mikrobiologi, fisika, kimia, dan radioaktivitas.
Persyaratan mikrobiologi berarti air minum itu tidak boleh mengandung
mikroorganisme yang nantinya menjadi infiltran tubuh manusia.
Mikroorganisme itu dapat dibagi dalam empat grup, yakni parasit seperti amuba dan telur cacing; jamur, bakteri seperti kuman tipus dan disentri; dan virus seperti virus hepatitis dan virus diare. Keempat jenis mikroorganisme itu umumnya kendali air minum hanya dapat dilakukan terhadap kuman dan parasit sehingga sesungguhnya persyaratan air minum dari aspek biologis ini masih harus diperketat lagi.
Persyaratan fisika air minum terdiri dari kondisi fisik air pada umumnya, yakni derajat keasaman, suhu, kejernihan, warna, dan bau. Aspek fisik ini sesungguhnya selain penting untuk aspek kesehatan langsung yang terkait
dengan kualitas fisik seperti suhu dan keasaman juga penting untuk menjadi indikator tidak langsung pada persyaratan biologis dan kimiawi, seperti warna air dan bau. Air yang berubah warna dan bau memberi indikasi bahwa air itu mengandung bahan biologis dan kimiawi yang dapat mengganggu kesehatan peminumnya.
Persyaratan kimia menjadi penting karena banyak sekali kandungan kimiawi air yang memberi akibat buruk pada kesehatan karena tidak sesuai dengan proses biokimiawi tubuh. Air yang mengandung nitrat tinggi, misalnya, mengakibatkan gangguan zat merah darah yang disebut sebagai methemoglobin dan membuat transportasi oksigen tubuh terhalang. Kandungan fluor yang terlalu rendah atau tinggi mengakibatkan kerusakan gigi. Begitu pula kebutuhan akan bahan-bahan mikronutrien yang berlebihan dapat menjadi gangguan pada faal tubuh dan berubah menjadi racun, seperti arsenik dan berbagai macam logam berat, khususnya air raksa, timbal hitam, dan kadmium. Belum lagi bahan racun yang memang tidak diperlukan badan seperti pestisida harus dihindarkan ada di dalam air minum manusia (Amsyari, 1996).
Persyaratan radioaktivitas, zat radioaktivitas dapat menimbulkan efek kerusakan air. kerusakaan tersebut dapat berupa kematian dan perubahan komposisi genetik. Sel yang mati dapat tergantikan asalkan belum seluruh sel mati, sedangkan perubahan genetik dapat menimbulkan penyakit, seperti kanker atau mutasi sel (Handoyo, 2014). Air minum tidak boleh mengandung zat yang menghasilkan sinar α melebihi 0,1 Bq/l (Bequerel/liter), aktivitas β melebihi 1,0 Bq/l (Sarudji, 2010).
2.2. Pencemaran Air
Pencemaran air adalah masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi dan atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia, sehingga kualitas air turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air tidak dapat berfungsi sesuai dengan peruntukannya (Sunu, 2001).
Peraturan Pemerintah Nomor 82 tahun 2001 menyatakan kriteria klasifikasi mutu air ditetapkan menjadi 4 (empat) kelas :
1. Kelas satu, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air
minum, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut;
2. Kelas dua, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk
prasarana/sarana rekreasi air, pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut;
3. Kelas tiga, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk
pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut;
4. Kelas empat, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk mengairi
pertanaman dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.
2.2.1. Sumber pencemaran air
1. Domestik (rumah tangga)
Yaitu berasal dari pembuangan air kotor dari kamar mandi, kakus dan dapur.
2. Industri
Jenis polutan yang dihasilkan oleh industri sangat tergantung pada jenis industrinya sendiri, sehingga jenis polutan yang dapat mencemari air tergantung pada bahan baku, proses industri, bahan bakar dan sistem pengelolaan limbah cair yang digunakan dalam industri tersebut. Secara umum jenis polutan air dapat dikelompokkan sebagai berikut :
1. Fisik
Pasir atau lumpur yang tercampur dalam limbah air 2. Kimia
Bahan pencemar yang berbahaya : merkuri (Hg), cadmium (Cd), timah hitam (Pb), pestisida dan jenis logam berat lainnya.
3. Mikrobiologi
Berbagai macam bakteri, virus, parasite dan lain-lainnya.
Misalnya yang berasal dari pabrik yang mengolah hasil ternak, rumah potong dan tempat pemerahan susu sapi.
4. Radioaktif
Beberapa bahan radioaktif yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) dapat pula menimbulkan pencemaran air.
3. Pertanian dan perkebunan
Polutan air dari pertanian/perkebunan dapat berupa : 1. Zat kimia
Misalnya : berasal dari penggunaan pupuk, pestisida seperti (DDT, Dieldrin dan lain-lain).
2. Mikrobiologi
Misalnya : virus, bakteri, parasit yang berasal dari kotoran ternak dan cacing tambang di lokasi perkebunan.
3. Zat radioaktif
Berasal dari penggunaan zat radioaktif yang dipakai dalam proses pematangan buah, mendapatkan bibit unggul, dan mempercepat pertumbuhan tanaman (Mukono, 2000).
2.2.2. Indikator pencemaran air
Air diperlukan dalam banyak aktivitas organisme, mulai dari kebutuhan konsumsi makhluk hidup (termasuk manusia), untuk industri dan sebagainya. Karena begitu banyaknya kegiatan manusia yang melibatkan air akan dapat mengakibatkan pencemaran air. Beberapa indikator terhadap pencemaran air dapat diamati dengan melihat perubahan keadaan air dari keadaan yang normal, diantaranya :
1. Perubahan suhu air
Apabila suhu air meningkat maka kelarutan oksigen di dalam air juga akan semakin menurun, akhirnya akan dapat mempengaruhi kehidupan air karena berkurangnya kadar oksigen yang diperlukan oleh makhluk hidup di
dalam lingkungan air. Perubahan panas yang sangat besar yang disebabkan yang disebabkan oleh industri sangat berbahaya terhadap kehidupan organisme di dalam air karena sangat sedikit kehidupan air yang tahan terhadap panas. Akan tetapi apabila perubahan panas ini hanya disebabkan oleh perubahan musim, misalnya musim panas dan musim dingin, perubahan panas ini masih bisa ditoleransi oleh beberapa jenis makhluk hidup di dalam air.
2. Perubahan tingkat keasaman, basa dan salinitas air
Air dalam keadaan normal mempunyai tingkat keasaman sekitar pH 6,0-7,5. Tingkat keasaman air dapat berubah disebabkan oleh hadirnya senyawa kimia buangan ke dalam air. sumber utama asam di dalam air adalah berasal dari air buangan tambang dan bahan buangan industri. Meningkatnya kadar basa di dalam air biasanya tidak berasal dari aktivitas manusia secara langsung, akan tetapi berasal dari pelapukan bahan mineral di dalam tanah. Tingkat kebasaan air dapat juga meningkat karena aktivitas manusia misalnya melalui penambahan senyawa basa ke dalam air dalam proses pengolahan bahan tambang. Kadar garam yang tinggi di dalam air dapat disebabkan oleh aktivitas manusia, misalnya penyuntikan natrium sulfat dalam pengolahan minyak bumi dapat meningkatkan kadar garam di dalam air. Salinitas air juga dapat meningkat yang disebabkan oleh penambahan pupuk ke dalam air pertanian, kemudian dengan adanya musim kemarau akan menyebabkan kadar garam di dalam air menjadi meningkat karena proses perubahan konsentrasi.
3. Perubahan warna, bau dan rasa pada air
Air bersih pada keadaan normal tidak berwarna (bening), tidak berbau dan tidak berasa. Namun perlu diingat bahwa air yang tidak berwarna tidak
selalu terbebas dari polusi, karena banyak bahan buangan (terutama bahan buangan industri) yang dibuang ke dalam air tanpa melalui proses pengolahan air tidak berwarna sehingga kelihatan fisik air tetap jernih akan tetapi sudah mengandung banyak bahan pencemar berbahaya.
Bau yang terdapat pada air dapat berasal dari bahan buangan industri oleh kehadiran senyawa kimia tertentu penghasil bau misalnya limbah buangan yang mengandung senyawa yang memberikan bau, akan tetapi dapat juga merupakan hasil degradasi senyawa buangan (senyawa organik dan limbah tumah tangga) oleh mikroorganisme dan menghasilkan gas berbau karena proses perubahan senyawa yang mengandung nitrogen dan belerang.
Rasa yang terdapat dalam air dapat berasal dari larutnya ion-ion dalam bentuk kation dan anion. Perubahan rasa pada air biasanya diikuti dengan perubahan pH air. Air yang diperlukan sebagai air minum harus tidak berasa.
4. Terbentuknya endapan dan koloid
Bahan buangan yang berasal dari industri bila tidak melarut sempurna di dalam air dapat membentuk koloid dan ada juga yang langsung membentuk endapan pada dasar air setelah didiamkan beberapa saat. Banyak senyawa kimia yang dibuang dalam bentuk limbah industri larut di dalam air dalam bentuk ion-ion dan dengan kehadiran ion-ion tertentu dapat membentuk senyawa lain berupa koloid atau bahkan membentuk endapan. Koloid yang melayang-layang pada air akan dapat menghalangi masuknya sinar ke dalam air, sehingga dapat menghalangi proses fotosintesa pada tumbuhan air, dan akibatnya dapat mengganggu kehidupan di air.
5. Mikroorganisme dalam air
Kehadiran mikroorganisme seperti bakteri patogen sangat berbahaya bagi kesehatan karena dapat menimbulkan penyakit. Pembuangan limbah berupa limbah yang berasal dari industri makanan dan limbah rumah tangga dapat meningkatkan jumlah mikroorganisme di dalam air. Mikroorganisme yang terdapat di dalam air dapat dikelompokkan sebagai bakteri, fungi, dan alga (Situmorang, 2007).
2.2.3. Dampak pencemaran air
Air yang telah tercemar dapat mengakibatkan kerugian yang besar bagi manusia. Kerugian yang disebabkan oleh pencemaran air dapat berupa :
1. Air menjadi tidak bermanfaat lagi.
Air yang tidak dapat dimanfaatkan lagi akibat pencemaran air merupakan kerugian yang terasa secara langsung oleh manusia. Kerugian langsung ini pada umumnya disebabkan oleh terjadinya pencemaran air oleh berbagai macam komponen pencemar air. bentuk kerugian langsung ini dapat berupa :
1. Air yang tidak dapat digunakan lagi untuk keperluan rumah tangga. Air yang telah tercemar, tidak dapat digunakan lagi sebagai penunjang kehidupan manusia, terutama untuk keperluan rumah tangga. Padahal air yang dibutuhkan untuk keperluan rumah tangga sangat banyak, mulai untuk minum, memasak, mandi, mencuci dan lain sebagainya. Andaikata air sudah tidak memenuhi syarat lagi, maka kegiatan rumah tangga akan terhenti. Oleh karena itu pencemaran air harus diusahakan agar tidak sampai terjadi. Pengawasan mutu air harus dilakukan dengan ketat.
2. Air tidak dapat digunakan untuk keperluan industri
Kalau terjadi pencemaran air yang mengakibatkan air tersebut tidak dapat digunakan untuk keperluan industri berarti usaha meningkatkan kehidupan manusia tidak akan tercapai. Sebagai contoh, air lingkungan yang berminyak (karena tercemar minyak) tidak dapat lagi digunakan sebagai solven atau sebagai air proses dalam industri kimia. Air yang terlalu banyak mengandung ion logam yang bersifat sadah tidak dapat lagi dipakai sebagai air ketel uap.
3. Air tidak dapat digunakan untuk keperluan pertanian
Air tidak dapat digunakan lagi sebagai air irigasi, untuk perairan di persawahan dan kolam perikanan, karena adanya senyawa-senyawa anorganik yang mengakibatkan perubahan drastis pada pH air. air yang bersifat terlalu basa atau terlalu asam akan mematikan tanaman dan hewan air. selain dari itu banyak senyawa anorganik yang bersifat racun yang menyebabkan kematian. Air yang mengandung racun seringkali justru bening, seolah-olah tidak tercemar.
2. Air menjadi penyebab penyakit
Air lingkungan yang bersih saat ini termasuk barang yang langka yang harus dijaga kelestariannya. Untuk mendapat air lingkungan yang bersih orang harus menebusnya dengan cara merawat lingkungan agar tetap bersih. Air lingkungan yang kotor karena tercemar oleh berbagai macam komponen pencemar menyebabkan lingkungan hidup menjadi tidak nyaman untuk dihuni. Pencemaran air dapat menimbulkan kerugian yang lebih jauh lagi, yaitu kematian. Kematian dapat terjadi karena pencemaran yang terlalu parah sehingga air telah menjadi penyebab berbagai macam penyakit.
1. Penyakit menular
Air yang telah tercemar, baik oleh senyawa organik maupun anorganik akan mudah sekali menjadi media berkembangnya berbagai macam penyakit-penyakit menular akibat pencemaran air dapat terjadi karena berbagai macam sebab, antara lain karena alasan-alasan berikut ini :
- Air merupakan tempat berkembang biaknya mikroorganisme, termasuk mikroba patogen.
- Air yang telah tercemar tidak dapat digunakan sebagai air pembersih, sedangkan air bersih sudah tidak mencukupi sehingga kebersihan manusia dan lingkungannya tidak terjamin yang pada akhirnya menyebabkan manusia mudah terserang penyakit.
Air yang tercemar oleh limbah organik, terutama limbah yang berasal dari industri olahan bahan makanan, merupakan tempat yang subur unruk berkembang-biaknya mikroorganisme, termasuk mikroba patogen. Mikroba patogen yang berkembang biak dalam air tercemar yang menyebabkan timbulnya berbagai penyakit yang dapat menyebar dengan mudah. Untuk mengatasi hal ini yang dapat dilakukan tidak hanya mengobati penyakitnya tetapi yang lebih penting lagi adalah mengatasi masalah pencemaran yang merupakan sumber utama penyakit. Beberapa jenis penyakit menular akibat pencemaran air yaitu diare, hepatitis A, disentri, tipus dan berbagai macam penyakit lainnya.
2. Penyakit tidak menular
Air lingkungan yang telah tercemar dapat menimbulkan berbagai macam penyakit tidak menular. Meskipun penyakit ini tidak menular namun dapat pula
menjadi wabah yang menelan banyak korban. Zat anorganik dan organik yang mencemari lingkungan dapat menimbulkan penyakit, mulai dari keracunan yang ringan sampai keracunan yang berat yang berakhir dengan kematian. Beberapa zat yang dapat menimbulkan keracunan atau penyakit tidak menular antara lain keracunan kadmium, kobalt, air raksa dan keracunan bahan insektisida (Wardhana, 2001).
2.3. Amoniak
Amoniak adalah gas tajam yang tidak berwarna dengan titik didih -33,5°C. Cairannya mempunyai panas penguapan yang bebas yaitu 1,37 kJ/g pada titik didihnya dan dapat ditangani dengan peralatan laboratorium yang biasa (Cotton dan Wilkinson, 1989)
Amonia (NH3) dan garam-garamnya bersifat mudah larut dalam air. ion
amonium adalah bentuk transisi dari amoniak. Sumber amonia diperairan adalah pemecahan nitrogen organik (protein dan urea) dan nitrogen anoganik yang terdapat didalam tanah dan air, yang berasal dari dekomposisi bahan organik (tumbuhan dan biota akuatik yang telah mati) Oleh mikroba dan jamur. Tinja dari biota akuatik yang merupakan limbah aktivitas metabolisme juga banyak mengeluarkan amonia. Sumber amonia yang lain adalah reduksi gas nitrogen yang berasal dari proses difusi udara atmosfer, limbah industri dan domestik. Amonia yang terdapat dalam mineral masuk ke badan air melalui erosi tanah. Di perairan alami, pada suhu dan tekanan normal amonia berada dalam bentuk gas dan membentuk kesetimbangan dengan gas amonium.
Kesetimbangan antara gas amoniak dan gas amonium ditunjukkan dalam persamaan reaksi :
NH3 + H2O → NH4+ + OH-
Selain terdapat dalam bentuk gas, amonia membentuk kompleks dengan beberapa ion logam. Amonia juga dapat terserap ke dalam bahan-bahan tersuspensi dan koloid sehingga mengendap di dasar perairan. Amonia yang
terukur diperairan berupa amonia total (NH3 dan NH4+). Amonia bebas tidak
dapat terionisasi, sedangkan amonium (NH4+) dapat terionisasi (Effendi, 2003).
Amonia bebas disebut juga nitrogen amonia, dihasilkan dari pembusukan secara bakterial zat-zat organik. Air limbah yang masih baru (segar) secara relatif berkadar amonia bebas rendah dan berkadar nitrogen organik tinggi. (Mahida, 1984).
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 dibawah 0,5 mg/L N (syarat mutu air sungai di Indonesia) (Alaerts, 1984).
2.3.1. Metode Penentuan Amoniak
Untuk penentuan nitrogen amoniak (NH3-N) di dalam air dikenal
beberapa metode yaitu : metode nesslerisasi, metode fenat, metode titrasi, metode selektif-ion dan metode fenat terotomasi.
Metode nesslerisasi didasarkan pada reaksi nitrogen-amonia dengan reagen nessler. Reaksi menghasilkan larutan berwarna kuning-coklat yang mengikuti hukum Berr-Lambert. Intensitas warna yang terjadi berbanding lurus
dengan konsentrasi NH3 yang ada dalam sampel, yang kemudian ditentukan
secara spektrofotometris. Melalui analisa nessler, kadar NH3-N yang dapat
ditentukan adalah 20 μg/L sampai 5 mg/L; penentuan kadar NH3-N > 5 mg/L
memerlukan pengenceran sampel. Skala analisa dengan menggunakan
spektrofotometer agak luas; kadar NH3-N antara 0,4 sampai 5 mg/L ditentukan
dengan menggunakan sel selebar 1 cm; untuk kadar lebih rendah memerlukan sel 5 cm (Alaerts, 1984).
Metode fenat didasarkan pada pembentukan senyawa kompleks indofenol yang berwarna biru yang dapat mengabsorbsi sinar pada panjang gelombang 600-660 nm. Metode ini mengalami gangguan oleh alkalinitas > 500
mg/L CaCO3 dan oleh turbiditas. Oleh karena itu untuk menghilangkan
interferensi diperlukan destilasi sampel terlebih dahulu.
Metode titrasi hanya dapat dilakukan jika sampel telah didestilasi. Sampel dibufferkan pada pH 9,5 dengan larutan buffer borat, dan destilat nitrogen-amonia ditampung ke dalam larutan asam borat, kemudian dititrasi
dengan larutan H2SO4 0,02 N dengan menggunakan indikator campuran
metil-red dan metilen blue.
Metode elektroda selektif-ion menggunakan elektroda dengan sebuah membran semi permeable yang bersifat hidrofobik untuk memisahkan larutan
sampel terhadap larutan NH4Cl di dalam elektroda. Nitrogen-amonia terlarut
(NH3 dan NH4+) diubah menjadi NH3-N dengan menaikkan pH sampai > 11
melalui penambahan basa. Dengan cara ini, NH3-N terdifusi melalui membran
dalam elektroda. Metode ini dapat mengukur nitrogen-amonia sebesar 0,03-1400 mg/L.
Metode fenat terotomasi mempunyai prinsip yang sama dengan metode fenat, hanya saja pada metode yang terotomasi dilengkapi dengan sistem otomatik berupa aliran kontinu, sehingga jumlah sampel yang dapat dianalisa dalam periode waktu tertentu relatif jauh lebih besar (Anastasius, 1997).
2.3.2. Dampak Pencemaran Amoniak
1. Dampak terhadap kesehatan manusia
Udara yang tercemar gas amonia dapat menyebabkan iritasi mata serta saluran pernafasan. Pada kadar 2500-6500 ppm, gas amonia dapat menyebabkan iritasi hebat pada mata, sesak nafas, nyeri dada, sembab paru, batuk darah, Bronchitis dan Pneumonia. Pada kadar tinggi (30.000 ppm) dapat menyebabkan luka bakar pada kulit.
2. Dampak terhadap lingkungan sekitar
Sisa – sisa makanan dan sampah organik dibuang ke tempat sampah, kemudian di bawa ke tempat pembuangan akhir (TPA). Sampah-sampah tersebut kemudian membusuk dan menghasilkan gas amonia. Gas amonia tersebut merupakan salah satu gas rumah kaca yang dapat menyebabkan global warming. Akibat yang terjadi adalah terjadinya perubahan iklim dan cuaca serta efek global warming lainnya. Gas amonia dapat juga mengganggu estetika lingkungan karena bau pembusukan sampah yang sangat menyengat. Dampak negatif yang ditimbulkan usaha peternakan ayam terutama berasal dari kotoran ayam yang dapat menimbulkan gas yang berbau. Bau yang dikeluarkan berasal
dari unsur nitrogen dan sulfida dalam kotoran ayam, yang selama proses dekomposisi akan terbentuk gas amonia, nitrit, dan gas hidrogen sulfida. Udara yang tercemar gas amoniak dan sulfida dapat menyebabkan gangguan kesehatan ternak dan masyarakat di sekitar peternakan. Amoniak dapat menghambat pertumbuhan ternak (Dirmajeli, 2011).
2.3.3. Kegunaan Amoniak
Amoniak banyak digunakan dalam proses produksi urea, industri bahan kimia (asam nitrat, amonium fosfat, amonium nitrat, dan amonium sulfat), serta industri bubur kertas dan kertas (pulp and paper) (Effendi, 2003).
2.4. Nitrat
Nitrat (NO3) adalah bentuk utama nitrogen di perairan alami dan
merupakan nutrien utama bagi pertumbuhan tanaman dan alga. Nitrat nitrogen sangat mudah larut dalam air dan bersifat stabil. Senyawa ini dihasilkan dari proses oksidasi sempurna senyawa nitrogen diperairan. Nitrifikasi yang merupakan proses oksidasi amonia menjadi nitrit dan nitrat adalah proses yang penting dalam siklus nitrogen dan berlangsung pada kondisi aerob. Oksidasi amonia menjadi nitrit dilakukan oleh bakteri Nitrosomonas, sedangkan oksidasi nitrit menjadi nitrat dilakukan oleh bakteri Nitrobacter. Kedua jenis bakteri tersebut merupakan bakteri kemoterafik, yaitu bakteri yang mendapatkan energi dari proses kimiawi.
Nitrat dan amonium adalah sumber utama nitrogen di perairan. Kadar nitrat–nitrogen pada perairan alami hampir tidak pernah lebih dari 0,1 mg/L.
Kadar nitrat lebih dari 5 mg/L menggambarkan terjadinya pencemaran antropogenik yang berasal dari aktivitas manusia dan tinja hewan. Kadar nitrat-nitrogen yang lebih dari 0,2 mg/L dapat mengakibatkan terjadinya eutrofikasi (pengayaan) perairan, yang selanjutnya menstimulir pertumbuhan alga dan tumbuhan air secara pesat. Kadar nitrat dalam air tanah dapat mencapai 100 mg/L. Air hujan memiliki kadar nitrat sekitar 0,2 mg/L. Kadar nitrat untuk keperluan air minum sebaiknya tidak melebihi 10 mg/L (Effendi, 2003).
2.4.1. Metode Penentuan Nitrat
Analisa nitrat cukup sulit karena rumit dan peka terhadap berbagai jenis gangguan. Namun ada beberapa cara analisa yang tersedia antara lain :
1. Analisa spektrofotometris pada panjang gelombang 220 nm (sinar ultra ungu yang cocok sebagai analisa penduga bagi air tanpa zat organis
dengan kadar NO3-N antara 0,1 sampai 11 mg/L).
2. Analisa dengan elektroda khusus (dan pH meter) yang cocok sebagai analisa penduga baik untuk air bersih maupun air buangan dengan skala
kadar NO3-N antara 0,2 sampai 1400 mg/L.
3. Analisa dengan brusin untuk air dengan kadar 0,1 sampai 2 mg NO3-N/L.
4. Analisa dengan asam kromotropik untuk air dengan kadar 0,1 sampai 5
mg NO3-N/L.
5. Analisa dengan reduksi menurut Devarda untuk air dengan kadar NO3-N
6. Analisa kolorimetris khusus bagi nitrit, setelah semua zat nitrat direduksi
oleh butir kadmium (Cd), metoda ini cocok untuk air dengan kadar NO3
-N antara 0,01 sampai 1 mg/L (Alaerts, 1984).
2.4.2. Dampak Pencemaran Nitrat
Nitrat tidak bersifat toksik bagi organisme akuatik. Konsumsi air yang mengandung kadar nitrat yang tinggi akan menurunkan kapasitas darah untuk mengikat oksigen, terutama pada bayi yang berumur kurang dari lima bulan. Keadaan ini dikenal sebagai methemoglobinemia atau blue baby disease, yang mengakibatkan kulit bayi berwarna kebiruan (Effendi, 2003).
Nitrat pada konsentrasi yang tinggi dapat menstimulasi pertumbuhan ganggang yang tak terbatas, sehingga air kekurangan oksigen terlarut yang
menyebabkan kematian ikan. NO3- dapat berasal dari buangan industri bahan
peledak, pupuk, cat dan sebagainya. Kadar nitrat secara alamiah biasanya agak rendah; namun kadar nitrat dapat menjadi lebih tinggi sekali pada air tanah di daerah-daerah yang diberi pupuk yang mengandung nitrat. Kadar nitrat tidak
boleh melebihi 10 mg NO3/L (di Indonesia dan A.S) (Alaerts, 1984).
2.4.3. Kegunaan Nitrat
Nitrat dapat menjadi pupuk pada tanaman air. Bila terjadi hujan lebat, air akan membawa nitrat dari tanah masuk ke dalam aliran sungai, danau, dan waduk. Kemudian menuju lautan dalam kadar yang cukup tinggi. Hal ini akan merangsang tumbuhnya algae dan tanaman air lainnya. Kelimpahan unsur nutrisi nitrat ini dalam air disebut Euthrophication. Pengaruh negatif eutropikasi ini
ialah terjadinya perubahan keseimbangan kehidupan antara tanaman air dan hewan air (Darmono, 2001).
2.5. Spektrofotometri
Spektrofotometer adalah suatu alat yang terdiri dari spektrofotometer dan fotometer. Spektrofotometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorpsi. Jadi, Spektrofotometer adalah suatu instrumen yang 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 (Khopkar, 2003).
Dilihat dari sistem optik spektrofotometer dapat digolongkan dalam tiga macam yaitu :
1. Sistem optik radiasi berkas tunggal (single beam) 2. Sistem optik radiasi berkas ganda (double beam) 3. Sistem optik radiasi berkas terpisah (splitter beam)
Pada umumnya komponen yang penting dalam spektrofotometer UV-Vis berupa susunan peralatan optik yang terkonstruksi sebagai berikut:
Gambar 2.5 : Susunan sistem optik spektrofotometer UV-Vis
Keterangan :
SR : sumber radiasi
M : monokromator
SK : sampel kompartemen
D : detektor
A : amplifier atau penguat
VS : 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, sehingga akan diperoleh hasil pengukuran yang tinggi tingkat ketelitian dan ketepatannya.
1. Sumber radiasi
Sumber radiasi yang dipakai pada spektrofotometer UV-Vis adalah lampu deuterium, lampu tungsten, dan lampu merkuri. Sumber radiasi deuterium dapat dipakai pada panjang gelombang 190 nm sampai 380 nm. Sumber radiasi tungsten merupakan campuran dari filamen tungsten dan gas iodin. Sumber radiasi ini dipakai pada daerah pengukuran sinar tampak dengan rentang panjang gelombang 380-900 nm. Sumber radiasi merkuri mengandung uap merkuri bertekanan rendah, yang biasanya dipakai untuk mengecek atau kalibrasi panjang gelombang pada daerah ultra violet di sekitar panjang gelombang 365 nm dan sekaligus mengecek resolusi dari monokromator.
2. Monokromator
Monokromator berfungsi untuk mendapatkan radiasi monokromatis dari sumber radiasi yang memancarkan radiasi polikromatis. Monokromator biasanya terdiri dari susunan : celah masuk-filter-prisma-kisi-celah-keluar.
3. Sel atau kuvet
Kuvet atau sel merupakan wadah sampel yang akan dianalisis. Ditinjau dari pemakaiannya kuvet ada dua macam yaitu kuvet yang permanen terbuat dari bahan gelas atau leburan silika dan kuvet disposible yang terbuat dari Teflon atau plastik untuk satu kali pemakaian.
4. Detektor
Detektor berfungsi untuk mengubah sinyal radiasi yang diterima menjadi sinyal elektronik.
5. Amplifier
Amplifier berfungsi untuk menguatkan sinyal elektronik yang dikeluarkan oleh detektor.
6. Visual display atau meter
Visual display atau meter berfungsi sebagai rekorder (pencatat) sinyal yang diberikan oleh amplifier (Mulja, 1995).
Baik spektrofotometer berkas tunggal, berkas rangkap maupun berkas terpisah semuanya mempunyai komponen-komponen penting ini, meskipun rinciannya sangat berlainan dalam beberapa hal.
2.5.1 Cara Kerja Spektrofotometer
Cara kerja spektrofotometer secara singkat adalah sebagai berikut. Tempatkan larutan pembanding, misalnya blangko 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 darkcurrent. Pilih h yang diinginkan, buka fotosel dan lewatkan berkas cahaya pada blangko 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, 2008).
2.6. Spektrofotometer Portable DR/2010
Spektrofotometer portable DR/2010 model Hach adalah mikroprosesor yang dikendalikan, instrument dengan berkas tunggal (single beam) ini digunakan untuk pengujian kolorimetri di laboratorium atau lapangan. Instrumen ini dikalibrasikan selama lebih dari 120 pengukuran kolorimetri yang berbeda dan memungkinkan pengguna untuk memasuki kalibrasi yang sesuai. Fitur dari instrumen ini meliputi :
1. Hasil tes ditampilkan dalam persen transmitansi, absorbansi atau konsentrasi.
2. Operator bahasa dapat dipilih
4. Pesan error berguna untuk mengatasi masalah prosedur atau penggunaan instrumen.
5. Timer untuk memonitor waktu reaksi spesifik yang disebut dalam prosedur pengujian. Interval waktu yang tepat disimpan dalam program untuk tes. Timer juga dapat digunakan secara manual oleh operator independen dari program yang tersimpan.
6. Kemampuan antar muka RS232 memungkinkan printer eksternal atau komputer untuk antar muka dengan spektrofotometer. Hal ini mudah untuk mengupgrade perangkat lunak yang dilakukan dengan komputer dan piringan perangkat lunak dari Hach.
7. Spektrofotometer ini juga dapat beroperasi dengan daya baterai (Hach, 1999).
2.6.1. Prinsip kerja Spektrofotometer Portable DR/2010
Cahaya berupa infra red ditembakkan ke dalam suatu media yang berisi larutan sampel, pada saat cahaya infra red ditembakkan, maka ada cahaya yang terbiaskan dan ada cahaya yang diteruskan cahaya yang diteruskan inilah yang menghasilkan pengukuran dalam bentuk satuan mg/L pada panjang gelombang tertentu.
