BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air
Air adalah senyawa kimia dengan rumus kimia H2O, artinya satu molekul air tersusun
atas dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen. Air mempunyai
sifat tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau pada kondisi standar, yaitu pada tekanan 100
kPa (1 bar) dan suhu 273,15 K (0ºC). Zat kimia ini merupakan suatu pelarut yang penting
karena mampu melarutkan banyak zat kimia lainnya, seperti garam, gula, asam, beberapa jenis
gas dan senyawa organik. Atom oksigen memiliki nilai keelektronegatifan yang sangat besar,
sedangkan atom hidrogen memiliki nilai keelektronegatifan paling kecil diantara unsur-unsur
bukan logam. Hal ini selain menyebabkan sifat kepolaran air yang besar juga menyebabkan
adanya ikatan hidrogen antar molekul air. Ikatan hidrogen terjadi karena atom oksigen yang
terikat dalam satu molekul air masih mampu mengadakan ikatan dengan atom hidrogen yang
terikat dalam satu molekul air yang lain. Ikatan hidrogen inilah yang menyebabkan air memiliki
sifat-sifat khas(Achmad, 2004).
Air merupakan senyawa kimia yang sangat penting bagi kehidupan umat manusia dan
makhluk hidup lainnya dan fungsinya bagi kehidupan tersebut tidak akan dapat digantikan oleh
senyawa lainnya. Hampir semua kegiatan yang dilakukan oleh manusia membutuhkan air,
mulai dari membersihkan diri (mandi), membersihkan ruangan tempat tinggalnya, menyiapkan
makanan dan minuman sampai dengan aktivitas-aktivitas lainnya. Dalam jaringan hidup, air
merupakan medium untuk berbagai reaksi dan proses eksresi. Air merupakan komponen utama
baik dalam tanaman maupun hewan termasuk manusia. Tubuh terdiri dari 60-70% air. Sebagian
PAM juga bahan bakunya dari sungai oleh karena itu kualitas sungai sebagai sumber air harus
dipelihara (Achmad, 2004).
Air yang diperuntukkan bagi konsumsi manusia harus berasal dari sumber yang bersih
dan aman. Batasan –batasan sumber air yang bersih dan aman ini, antara lain:
a) bebas dari kontaminasi kuman atau bibit penyakit
b) bebas dari substansi kimia yang berbahaya dan beracun
c) tidak berasa dan tidak berbau
d) dapat digunakan untuk mencukupi kebutuhan domestik dan rumah tangga
e) memenuhi standar minimal yang ditentukan oleh WHO atau Dapertemen Kesehatan RI.
Air dinyatakan tercemar bila mengandung bibit penyakit, parasit, bahan-bahan yang
berbahaya, sampah atau limbah industri.Air yang berada dipermukaan bumi ini dapat berasal
dari berbagai sumber. Berdasarkan letak sumber air dapat dibagi menjadi air hujan, air
permukaan, air laut dan air tanah (Effendi, 2003).
Saat ini, masalah utama yang dihadapi oleh sumber daya air meliputi kuantitas air yang
sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus meningkat dan kualitas air untuk
keperluan domestik yang semakin menurun. Kegiatan industri, domestik, dan kegiatan lain
yang berdampak negatif terhadap sumber daya air antara lain menyebabkan penurunan kualitas
air. Kondisi ini dapat menimbulkan gangguan, kerusakan, dan bahaya bagi semua makluk
hidup yang bergantung pada sumber daya air (Effendi, 2003).
2.2 Sumber-Sumber Air
Menurut Sutrisno dan Eni (2002), berdasarkan sumber-sumber air terbagi atas air tanah,
2.2.1 Air Tanah a. Air tanah dangkal
Air tanah dangkal terjadi karena daya proses peresapan air dari permukaan tanah. Air
tanah dangkal ini dapat pada kedalaman 15 m. Air tanah dangkal ini ditinjau sari segi
kualitasnya agak baik bila digunakan sebagai sumur air minum.
b. Air tanah dalam
Air tanah dalam biasanya terdapat di kedalaman antara 100-300 m, umumnya tergolong
bersih, karena sewaktu proses pengalirnya mengalami penyaringan alamiah dan
kebanyakan mikroba sudah tidak ada lagi terdapat di dalamnya. Air tanah dalam
kualitasnya lebih baik dari air dangkal, karena penyaringannya lebih sempurna dan bebas
dari bakteri.Perubahan musim juga hanya sedikit mempengaruhi air tanah dalam.
c. Mata air
Mata air adalah air tanah yang ke luar dengan sendirinya ke permukaan tanah. Mata air
yang berasal dari tanah dalam hampir tidak terpengaruh oleh musim dan
kualitas/kuantitasnya sama dengan keadaan air tanah dalam.
2.2.2 Air Laut
Air laut mempunyai sifat asin, karena air laut mengandung garam NaCl.Kadar garam
NaCl dalam air laut sekitar 3%, maka air laut tidak memenuhi syarat untuk air minum.
2.2.3 Air atmosfer (Air hujan)
Dalam keadaan murni, sangat bersih, namun dengan adanya pengotoran udara yang
disebabkan oleh kotoran-kotoran/debu, industri menyebabkan air hujan tercemar. Apabila air
hujan akan dijadikan sebagai sumber air minum hendaknya pada waktu menampung air hujan
hujan mempunyai sifat agresif terutama terhadap pipa-pipa penyalur maupun bak-bak reservoir,
sehingga hal ini akan mempercepat terjadi korosi (karatan).
2.2.4 Air Permukaan
Air permukaan adalah air hujan yang mengalir di permukaan bumi. Pada umumnya air
permukaan ini akan mendapat pengotoran selama pengalirannya, misalnya oleh lumpur,
batang-batang kayu, daun-daun, kotaran industri kota dan sebagainya. Sumber- sumber air
permukaan adalah air sungai dan air danau.
a. Air sungai
Air sungai dalam penggunaanya sebagai air minum haruslah mengalami suatu
pengolahan yang sempurna yaitu pengolahan air dari cara yang sederhana sampai
pengolahan yang lengkap (complete treatment process). Air sungai ini pada umumnya
mempunyai derajat pengotoran yang tinggi sekali. Debit yang tersedia untuk
memenuhi kebutuhan akan air minum pada umumnya dapat mencakupi.
b. Air rawa/ danau
Kebanyakan air rawa ini berwarna yang disebabkan oleh adanya zat-zat organis yang
telah membusuk, misalnya asam humus yang larut dalam air yang menyebabkan
warna kuning coklat. Dengan adanya pembusukan kadar zat organis tinggi, maka
umumnya kadar Fe dan Mn akan tinggi pula dan dalam keadaan kelarutan O2 kurang
sekali (anaerob), maka unsur- unsur Fe dan Mn ini akan larut. Pada permukaan air
akan tumbuh alga (lumut) karena adanya sinar matahari dan O2.
2.3 Air Bersih
Air merupakan pelarut yang sangat baik bagi banyak bahan, sehingga air merupakan
proses kehidupan. Oleh karena itu air yang ada di bumi tidak pernah terdapat dalam keadaan
murni, tetapi selalu ada senyawa atau mineral/ unsur lain yang terdapat di dalamnya. Meskipun
demikian tidak berarti bahwa semua perairan di bumi ini telah tercemar. Sebagai contoh, air
yang berasal dari sumber air di daerah pegunungan atau daerah hulu sungai dapat dianggap
sebagai air yang bersih (Achmad, 2004).
Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan No. 416 Tahun 1990 Tentang “Syarat-syarat
Dan Pengawasan Kualitas Air”, air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan
sehari-hari yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak.Air
harus bebas dari kontaminasi kuman atau bibit penyakit. Air tidak boleh mengandung bahan
kimia yang berbahaya maupun beracun. Air tidak berasa dan tidak juga berbau. Air harus
memenuhi standar yang ditentukan oleh Badan Kesehatan Dunia (WHO) atau Departemen
Kesehatan Republik Indonesia.
Menurut Effendi (2003), berdasarkan Peraturan Pemerintah No. 20 Tahun 1990
mengelompokkan kualitas air menjadi beberapa golongan menurut peruntukannya. Adapun
penggolongan air menurut peruntukannya adalah sebagai berikut:
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.
Yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian, usaha di perkotaan, industri,
dan Pembangkit Listrik Tenaga Air.
Persyaratan kualitas air minum dapat dilihat dari Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Persyaratan Kualitas Air Minum Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 492 Tahun 2010.
No Jenis Parameter Satuan Kadar Maksimum yang
Diperbolehkan 1 Parameter yang berhubungan
langsung dengan kesehatan a. Paremeter biologi
1) E.Coli Jumlah per mL
sampel
0
2) Total Bakteri Koliform Jumlah per mLsampel
2 Parameter yang tidak langsung berhubungan dengan kesehatan
a. Parameter Fisik
1) Bau Tidak Berbau
2) Warna TCU 15
2.4 Senyawa Nitrogen dalam Air
Senyawa-senyawa nitrogen terdapat dalam keadaan terlarut juga sebagai bahan
tersuspensi. Dalam air senyawa-senyawa ini memegang peranan sangat penting dalam perairan
reaksi-reaksi biologi perairan. Jenis-jenis nitrogen anorganik utama dalam air adalah ion nitrat
(NO3-), dan ammonium (NH4+). Dalam kondisi tertentu terdapat dalam bentuk nitrit (NO2
-),sebagian besar dari nitrogen total dalam air terikat sebagai nitrogen organik, yaitu dalam
bahan-bahanyang berprotein juga dapat berbentuk senyawa/ion-ion lainnya dari bahan
pencemar.
Nitrogen perairan merupakan penyebab utama pertumbuhan yang sangat cepat dari
ganggang yang menyebabkan eutrofikasi. Pada umumnya nitrogen anorganik dalam perairan
aerobik terdapat dalam keadaan bilangan oksidasi +5, yaitu sebagai NO3-dan dengan bilangan
oksidasi +3 dalam keadaan anaerob, sebagai NH4+ yang stabil (Achmad, 2004).
2.5 Nitrit
Di perairan alami, nitrit (NO2) biasanya ditemukan pada jumlah yang sangat sedikit.Lebih
sedikit dari pada nitrat, karena bersifat tidak stabil dengan keberadaan oksigen. Nitrit
merupakan bentuk peralihan (intermediate) antara amonia dan nitrat (nitrifikasi) dan antara
nitrat dan gas nitrogen (denitrifikasi). Denitrifikasi berlangsung pada kondisi anaerob (Effendi,
2003).
Nitrit juga dapat megakibatkan penurunan tekanan darah karena efek
vasodilatasinya.Gejala klinis yang timbul dapat berupanyeri, abdomen, nyeri kepala, pusing,
selain itu sianosis dapat muncul dalam jangka waktu beberapa menit sampai 45 menit. Pada
kasus yang ringan sianosis hanya tampak pada sekitar bibir dan membrane mukosa. Adanya
Efek racun yang akut dari nitrit adalah methemoglobinemia, dimana lebih dari 10 %
hemoglobin diubah menjadi methemoglobin.Bila konversi ini melebihi 70 % maka akibanya
akan sangat fatal (Ompungsunggu, 2003).
Menurut Chandra (2006), dalam keadaan normal nitrit tidak ditemukan dalam air minum
kecuali dalam air yang berasal dari air tanah akibat adanya proses reduksi nitrat oleh garam
besi.
Sumber nitrit dapat berupa limbah industri dan limbah domestik.Kadar nitrit pada
perairan relatif kecil, karena segera dioksidasi menjadi nitrat. Perairan alami mengandung nitrit
sekitar 0,001 mg/L dan sebaiknya tidak melebihih 0,06 mg/L. Kadar nitrit yang lebih dari 0,05
mg/L dapat bersifat tosik bagi organisme perairan yang sangat sensitif. Untuk keperluan WHO,
merekomendasikan kadar nitrit sebaiknya tidak lebih dari 1 mg/L. Bagi manusia dan hewan
nitrit bersifat lebih toksit dari pada nitrat. Pada manusia konsumsi nitrit yang berlebihan dapat
mengakibatkan terganggunya proses pegikatan oksigen oleh hemoglobin darah, yang
selanjutnya membentuk methemoglobin yang tidak mampu mengikat oksigen (Effendi, 2003).
Efek terhadap kesehatan manusia yang ditimbulkan oleh kandungan nitrit ini dalam air
adalah serupa dengan apa yang diakibatkan oleh nitrat, yaitu dapat menyebabkan terbentuknya
“Methemoglobine” yang dapat menghambat perjalanan oksigen dalam tubuh, dan dapat “Blue
baby” pada bayi. Selain itu, nitrit adalah zat yang bersifat beracun, sehingga standar
persyaratan kualitas air minum yang ditetapkan oleh DepKes RI tidak memperbolehkan
kehadiran nitrit pada air minum.Nitrit penyebeb sebenarnya karena di dalam tubuh nitrit dapat
mengikat zat besi dari hemoglobin yang membentuk methemoglobinemia (Sutrisno dan Eni,
2002).
Berdasarkan Tabel 2.2 di bawah ini, maka dapat diketahui kadar methemoglobin dan gejala
yang akan ditimbulkan.
Tabel 2.2 Kadar Methemoglobin
Kadar Methemoglobin Gejala Yang Timbul
3% Kadar normal
3%-10% Tidak ada gejala klinis
10%-15% Kemampuan darah untuk mengakut oksigen berkurang dan menyebabkan
darah menjadi coklat
15%-20% Terjadi sianosis dimana itu berwarna biru- abu-abu, biasanya
asymptomatic
20%-45% Sakit kapala, pusing, lemah, kurangnya produktivitas, kesulitan bernafas
45%-55% Peningkatan depresi pada CNS (Sistem Saraf Pusat)
55%-65% Koma, seizures, cardiac failure, cardiac arrhythmias, metabolic asidosis
>65% Resiko tinggi yang dapat menyebabkan kematian
2.6 Nitrat
Menurut Effendi (2003), Nitrat (NO3) adalah bentuk utama nitrogen di perairan alami dan
merupakan nutrient utama bagi pertumbuhan tanaman dan alga. Nitrat sangat mudah larut
dalam air dan bersifat stabil. Senyawa ini dihasilkan dari proses sempurna senyawa nitrogen
diperairan. Nitrifikasi yang merupakan proses oksidasi amonia menjadi nitrat dan nitrit adalah
proses yang penting dalam siklus nitrogen dan berlangsung pada kondisi aerob. Oksidasi
nitrat dilakukan oleh bakteri Nitrobacter. Kedua jenis bakteri tersebut merupakan bakteri
kemotrofik, yaitu bakteri yang mendapatkan energi dari proses kimiawi.Pada limbah yang
belum diolah, nitrogen dijumpai dalam bentuk nitrogen organik dan komponen amonium.
Nitrogen organik akan diubah oleh aktivitas mikroba menjadi ion amonium. Bila kondisi
lingkungan mendukung maka mikroba nitrifikasi akan mampu mengoksidasi amonia. Mikroba
tersebut bersifat autotropik yaitu mendapatkan energinya melalui proses oksidasi dari ion
amonium.
Adanya nitrat (NO3-) dalam air adalah berkaiatan erat dengan siklus nitrogen dalam
alam.Dalam siklus tersebut dapat diketahui bahwa nitrat dapat terjadi baik dari N2 atmosfir
maupun dari pupuk- pupuk (fertilizer) yang digunakan dan dari oksidasi NO2- oleh bakteri dari
kelompok Nitrobacter. Nitrat yang terbentuk dari proses-proses tersebut merupakan pupuk dari
tanaman-tanaman. Nitrat yang kelebihan dari yang dibutuhkan oleh kehidupan tanaman terbawa
oleh air yang merembes melalui tanah, sebab tanah tidak mempunyai kemampuan untuk
menahanya. Ini mengakibatkan terdapatnya konsentrasi nitrat yang relatif tinggi pada air tanah.
Jumlah nitrat (NO3-) dalam usus cenderung untuk berubah menjadi nitrit (NO2-), yang dapat
bereaksi langsung dengan hemoglobin dalam darah membentuk “methaemoglibine” yang dapat
menghalangi perjalanan oksigen di dalam tubuh (Sutrisno dan Eni,2002).
Nitrat (NO3-) adalah bentuk senyawa nitrogen yang merupakan sebuah senyawa yang
stabil. Nitrat merupakan salah satu unsur penting untuk sintesa protein tumbuh-tumbuhan dan
hewan, akan tetapi nitrat pada konsentrasi yang tinggi dapat menstimulasi pertumbuhan
ganggang yang tak terbatas (bila beberapa syarat lain seperti konsentrasi fosfat dipenuhi),
sehingga air kekurangan oksigen terlarut yang menyebabkan kematian ikan. NO3- dapat berasal
secara alamiah biasanya agak rendah, namun kadar nitrat dapat menjadi 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) (Nugroho,2006).
Sumber pencemaran nitrat pada air umumnya berasal dari limbah industri, septi tank,
limbah hewan (ikan dan burung) dan limbah dari angkutan air (kapal dan perahu). Selain itu
limbah dari lahan-lahan pertanian akibat aktivitas pemupukan, penggunaan pestisida, dan
lain-lain memberikan kontribusi yang sangat besar terhadap polusi nitrat di dalam air permukaan (
Surface water) dan air bawah tanah (Ground water) (Ompungsunggu,2009).
Nitrat dalam jumlah besar dapat menyebabkan gangguan diare campur darah, disusul oleh
konvulsi, koma, dan bila tidak tertolong akan meninggal. Keracunan kronis dapat menyebabkan
depresi, sakit kepala. Methemoglobin dapat terjadi apabila hemoglobin terpapar oksidator
termasuk nitrat. Sebenarnya darah manusia secara normal mengandung methemoglobin pada
konsentrasi tidak lebih dari 2% tetapi jika methemoglobin meningkat menjadi 10%-20% akan
mengakibatkan kemampuan darah untuk mengangkut oksigen menjadi sangat
terganggu.Methemoglobin adalah hemoglobin yang didalamnya ion Fe+2 diubah menjadi ion
Fe+3 dan kemampuan untuk mengikat oksigen telah berkurang dan menyebabkan darah menjadi
coklat. Darah mengandung methemoglobin yang tinggi disebut methemoglobinemia dengan
gejala tubuh berwarna biru (sianosis), sesak nafas, mual dan muntah-muntah dan shock.
Kematian dapat terjadi kalau kadar methemoglobin mencapai 70% (Nugroho, 2006).
2.7 Spektrofotometri
Spektrofotometer visible adalah pengukuran panjang gelombang dan intensitas sinar
gelombang 400-800 nm. Spektrum ini sangat berguna untuk pengukuran secara kuantitatif
(Ompusunggu, 2009).
Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitan atau absorban suatu contoh
sebagai fungsi panjang gelombang, pengukuran terhadap suatu deret contoh pada suatu panjang
gelombang tunggal mungkin juga dapat dilakukan. Alat-alat demikian dapat dikelompokkan
baik sebagai manual atau perekam, maupun sebagai sinar tunggal atau sinar rangkap (Day dan
Underwood,1980).
Prinsip dari alat ini yaitu radiasi pada rentang panjang gelombang 400-800 nm
dilewatkan melalui suatu larutan senyawa. Elektron-elektron pada ikatan di dalam molekul
menjadi tereksitasi sehingga menempati keadaan kuantum yang lebih tinggi dan dalam proses
menyerap sejumlah energi yang melewati larutan tersebut. Semakin longgar elektron tersebut
ditahan di dalam ikatan molekul, semakin panjang gelombang (energi lebih rendah) radiasi
yang diserap (Watson, 2010).
Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber spektrum tampak yang kontinyu,
monokromator, sel pengabsorbsi untuk larutan sampel atau blanko dan suatu alat untuk
mengukur perbedaan antara sampel dan blanko ataupun pembanding (Khopkar, 2003).
Menurut Muldja (1995), alat-alat instrumentasi Spektrofotometer UV-Visible terdiri dari
:
1. Sistem Optik
Pada umumnya konfigurasi dasar setiap spektrofotometer UV-Visible berupa susunan
peralatan optik yang terkontruksi sebagai berikut:
Keterangan :
SR = Sumber Radiasi
M = Monokromator
SK = Sampel Kompratemen
D = Detektor
A = Amplifier atau penguat
VD = Visual Display
2. Sumber Radiasi
Beberapa sumber radiasi yang dipakai pada spektrofotometer UV-Vis adalah lampu
deuterium, lampu tungsen, dan lampu merkuri. Sumber radiasi deuterium dapat dipakai
pada daerah panjang gelombang 190 nm sampai 380 nm (daerah ultraviolet dekat),
karena pada rentang panjang gelombang tersebut sumber radiasi deuterium memberikan
dua garis spectra yang dapat dipakai untuk mengecek ketepatan panjang gelombang pada
spektrofotometer UV-Vis.
3. Monokromator
Monokromator berfungsi untuk mendapatkan radiasi monokromatis dari sumber radiasi
polikromatis.
4. Sel atau Kuvet
Sel atau kuvet merupakan wadah sampel yang akan dianalisis. Ditinjau dari bahan yang
dipakai membuat kuvet, ada 2 macam kuvet yaitu, kuvet dari leburan silika (kuarsa) dan
kuvet dari gelas.
5. Detektor
Detektor merupakan salah satu bagian dari spektrofotometer UV-Vis yang penting. Oleh
karena itu, kualitas detektor akan menentukan kualitas spektrofotometer UV-Vis. Fungsi
detektor di dalam spektrofotometer adalah mengubah sinyal radiasi yang diterima
Beberapa persyaratan yang harus dipenuhi oleh detektor dalam spektrofotometer UV-Vis
antara lain :
a. Detektor harus mempunyai kepekaan yang tinggi terhadap radiasi yang diterima,
tetapi harus memberikan noise yang sangat minimum (rendah).
b. Detektor harus mempunyai kemampuan untuk memberikan respon terhadap radiasi
pada daerah panjang gelombang yang lebar (UV-Vis).
c. Detektor harus memberikan respon terhadap radiasi dalam waktu yang serempak.
d. Detektor harus memberikan jaminan terhadap respon kuantitatif dan sinyal elektronik
yang dikeluarkan harus berbanding lurus dengan sinyal yang diterima.
e. Sinyal elektronik yang diteruskan oleh detektor harus diamplifikasikan oleh penguat
