BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Air
Air adalah sumber kehidupan. Air merupakan senyawa sederhana (H2O). Air
bersih dan air minum merupakan bahan yang sangat penting dan juga langkah dengan berkembangnya IPTEK dan peradaban industri. Sebaliknya dengan berkembangnya IPTEK mutu air pun dapat diperbaiki. Air merupakan sumber daya alam yang diperlukan untuk hajat hidup orang banyak, bahkan oleh semua makhluk hidup. Oleh karena itu sumber daya harus dilindungi agar tetap dimanfaatkan dengan baik oleh manusia serta makhluk hidup yang lain.
Saat ini, masalah utama yang dihadapi oleh sumber daya air meliputi kuantitas air yang sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus menerus meningkat dua kualitas air untuk keperluan domestik yang semakin menurun. Kegiatan industri, domestik, dan kegiatan lain berdampak negatif terhadap sumber daya air, antara lain menyebabkan penurunan kualitas air. Kondisi ini dapat menimbulkan gangguan, kerusakan dan bahaya bagi semua makhluk hidup yang bergantung pada sumber daya air. Oleh karena itu, diperlukan pengelolahan dan perlindungan sumber daya air secara seksama.
Peraturan pemerintah No 20 tahun 1990 mengelompokkan kualitas air menjadi beberapa golongan menurut peruntuknya. Dimana setiap golongan
mempunyai fungsi masing-masing. Adapun penggolongan air menurut peruntukannya adalah sebagai berikut :
1. Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara langsung, tanpa ada pengolahan terlebih dahulu.
2. Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku minum 3. Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan
dan perternakan.
4. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian, usaha di perkotaan, indusrti, dan pembangkitan listrik tenaga 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 dan suhu 100° C merupakan titik beku air. Tanpa sifat tersebut, air yang terdapat di dalam jaringan tubuh makhuk hidup maupun air yang terdapat di laut, sungai, danau, dan badan air yang berada dalam bentuk gas ataupun padatan, sehingga tidak akan ada kehidupan dimuka bumi, karena sekitar 60% - 90% bagian sel tubuh makhuk hidup adalah air.
2. Perubahan suhu air berlangsung lambat sehingga air memiliki sifat sebagai penyimpan panas yang paling baik. Sifat ini memungkinkan air tidak menjadi panas maupun menjadi dingin dalam seketika. Perubahan suhu air yang lambat mencegah terjadinya stress pada makhuk hidup karena adanya perubahan suhu yang mendadak dan memihara suhu bumi agar
sesuai bagi makhluk hidup. Sifat ini juga sangat baik digunakan sebagai pendingin mesin.
3. Air merupakan pemanas yang tinggi dalam proses penguapan. Penguapan adalah proses panas dalam jumlah yang besar.
4. Air sebagai pelarut yang baik. Air mampu melarutkan berbagai jenis senyawa kimia.
5. Air memiliki tegangan permukaan yang tinggi. Suatu cairan dikatakan memiliki tegangan permukaan yang tinggi jika tekanan antar molekul cairan tersebut tinggi.
6. Air merupakan satu-satunya senyawa yang merenggang ketika membeku (Effendi,2003).
2.2 Pencemaran Air
Dewasa ini air menjadi masalah yang perlu mendapatkan perhatian yang seksama dan cermat. Untuk mendapatkan air yang baik, sesuai dengan standart tertentu,saat ini menjadi barang termahal karena air sudah banyak tercemaroleh bermacam-macam limbah hasil kegiatan manusia baik limbah dari kegiatan rumah tangga, limbah kegiatan industri lainnya. Air yang terdapat di bumi ini tidak pernah dalam keadaan murni bersih, tetapi selalu ada senyawa atau mineral (unsur) lain yang terlarut didalamnya.
Namun tidak semua air yang ada di bumi ini tercemar,sebagai contoh : air yang diambil dari mata air pegunungan dan air hujan. Keduannya diangap sebagai
air yang bersih namun senyawa atau mineral yang terdapat didalamnya berlainan seperti tampak keterangan berikut ini :
- Air hujan mengandung : SO4, Cl, NH3, CO2, N2, O2, debu.
- Air mata air mengandung : Na, Mg, Ca, Fe, O2
Selain itu air juga mengandung bakteri atau mikroorganisme lainnya. Air yang mengandung bakteri atau mikroorganisme tidak dapat langsung diminum namun harus dimasak terlebih dahulu agar bakteri atau mikroorganismenya mati.
Berdasarkan uraian di atas air dapat dipahami bahwa air tercemar apabila air tersebut telah menyimpang dari keadaan normalnya. Keadaan normal air masih tergantung pada faktor penentu, yaitu sumber air dan kegunaan air itu sendiri (Sugiharto, 1987).
2.2.1 Indikator Pencemaran Air
Dalam kegiatan industri dan teknologi, air digunakan antara lain sebagai berikut :
a. Air proses b. Air pendingin
c. Air ketel uap penggerak turbin d. Air utilitas dan sanitasi
Air yang telah digunakan tidak boleh langsung dibuang kelingkungan karena dapat menyebabkan pencemaran. Jadi limbah harus mengalami proses daur ulang sehingga dapat digunakan lagi atau dibuang kembali kelingkungan tanpa
menyebabkan pencemaran. Apabila semua industri dan masyarakat umum juga tidak membuang limbah secara sembarangan maka masalah pencemaran air sebenarnya tidak perlu dikhawatirkan. Namun kenyatanya masih banyak yang membuang limbahnya kelingkungan melalui sungai, danau, atau langsung ke laut, inilah yang menyebabkan terjadinya pencemaran.
Indikator atau tanda bahwa air lingkungan telah tercemar adalah adanya perubahan atau tanda yangdapat diamati melalui :
a) Adanya perubahan suhu
Air sungai yang suhunya naik akan mengganggu kehidupan hewan air dan organisme air lainnya karena oksigen yang larut dalam air akan turun bersamaan. Dengan kenaikan suhu, oksigen yang terlarut dalam air berasal dari udara yang secara lambat terdisfusi ke dalam air. Makin tinggi kenaikan suhu air makin sedikit oksigen yang terlarut di dalamnya.
b) Adanya perubahan pH
Air yang memiliki pH yang lebih kecil dari pH normal akan bersifat asam sedangkan air yang mempunyai pH yang lebih besar dari normal akan bersifat basa. Air limbah dan air buangan dari kegiatan industri yang dibuang ke sungai akan mengubah pH yang pada akhirnya sangat menggangu kehidupaan organisme di dalam air.
c) Perubahan Warna, Bau dan Rasa air
Bahan buangan dan air limbah dari kegiatan industri yang berupa bahan anorganik dan bahan organik seringkali dapat larut di dalam air. Bahan
buangan industri yang bersifat organik atau bahan buangan dan air limbah dari kegiatan industri pengolahan bahan makanan menimbulkan bau yang sangat menyengat hidung. Mikroba di dalam air akan mengubah bahan buangan organik terutama gugus protein, secara degredasi menjadi bahan yang mudah mengubah dan berbau.
d) Timbulnya endapan, koloid, dan bahan terlarut
Endapan koloid serta bahan terlarut berasal dari adanya bahan buangan industri yang berbentuk padat kalau tidak dapat larut sempurna akan mengendap di dasar sungai dan dapat larut sebagian akan menjadi koloidal.Endapan dan koloidal yang melayangdi dalam air akan menghalangi masuknya sinar matahari ke dalam lapisan air. Padahal sinar matahari sanagat di perlukan oleh mikroorganisme untuk melakukan proses fotosintesis.Apabila endapan dan koloidal yang terjadi berasal dari bahan buangan organik, maka mikroorganisme, dengan bantuan oksigen yang terlarut di bahan yang lebih sederhana.
e) Mikroorganisme
Pada perkembangan mikroorganisme ini tidak tertutup kemungkinan bahwa mikroba patogen ikut berkembang. Mikroba patogen penyebab timbulnya berbagai macam penyakit. Pada umumnya industri pengolahan bahan makanan berpotensi untuk menyebabkan berkembang biaknya mikroorganisme termasuk mikroba patogen.
f) Meningkatnya Radioaktifitas Air Lingkungan
Mengingatkan bahwa air radioaktif dapat menyebabkan berbagai macam kerusakan biologis apabila tidak ditangani dengan benar, baik melalui efek langsung maupun efek tertunda, maka tidak dibenarkan dan sangat tidak etis bila ada yang membuang bahan sisa radioaktif ke lingkungan. Secara nasional sudah ada peraturan perundang-undangan yang mengatur masalah bahan sisa (limbah) radioaktif. Mengenai hal ini Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN) (Wardhana,2004).
2.3 Air Limbah
Pengertian limbah menurut peraturan pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 Tahun 2001. Limbah adalah bahan yang terbuang atau dibuang dari suatu sumber hasil aktivitas manusia maupun proses-proses alam atau belum mempunyai nilai ekonomis bahkan dapat mempunyai nilai ekonomi yang negatif. Menurut sumbernya limbah dapat dibagi menjadi tiga yaitu :
(a) Limbah domestik (rumah tangga) (b) Limbah industri
(c) Limbah rembesan dan limpasan air hujan
Pencemaran air yang terjadi sekarang ini umumnya ditimbulkan dari air limbah buangan sisa pengolahan industri. Pencemaran air adalah masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi, dan atau komponen lain (bahan
pecemar) kedalam perairan sehingga kualitas air turun sampai ketingkat tertentu, sehingga air tidak berfungsi sebagai peruntukkannya.
Banyaknya limbah cair yang dihasilkan dan kandungan kadar pencemarannya tergantung pada jenis produksi yang dihasilkan. Dampak negatif yang ditimbulkan adanya limbah cair yang ditimbulkan adanya limbah yang dihasilkan dari kegiatan industri dapat berupa gangguan, kerusakan dan bahaya terhadap keselamatan dan kesehatan masyarakat disekeliling sehingga limbah tersebut harus diproses terlebih dahulu sebelum dibuang keperairan bebas (Mahida, 1984).
2.3.1 Sifat Air Limbah
Limbah adalah sampah cair dari suatu lingkungan masyarakat dan terutama terdiri dari air yang telah dipegunakan dengan hampir 0,1% dari padanya berupa benda-benda padat yang terdiri dari zat organik maupun anorganik. Tinja, kencing, sisa-sisa sabun, sampah sisa-sisa kain buruk dan pasir terdapat di dalam campuran larutan cairan encer ini, yang kelihatannyakelam dan hanya sedikit berbau selama masih segar (baru). Air cucian dari jalanan dan air tanah yang merembes ke dalam selokan-selokan yang jarang sekali mempunyai sambungan-sambungan yang kedap air memberi sumbangan yang berarti pada apa yang tersebut di atas ini dan kadarnya pun dapat dirubah selanjutnya dengan adanya sampah-sampah yang dihasilkan oleh perdagangan. Pelimbahan itu banyak berbeda dalam kekuatan dan komposisinya dari suatu kota ke kota lainnya disebabkan oleh perbedaan-perbedaan yang nyata dalam kebiasaan-kebiasaan
masyarakat yang berbeda-beda, sifat makanan mereka dan pemakaian air per kapita. Tidak ada dua jenis sampah yang benar-benar sama. Pelimbahan pada kota-kota non industri kebanyakan terdiri dari sampah domestik yang murni.
Limbah industri terdiri dari pembuangan air kotoran dari kamar-kamar mandi, kakus, dan dapur. Kotoran-kotoran itu merupakan campuran yang rumit dari zat-zat bahan mineral dan organik dalam banyak bentuk, partikel-partikel besar dan kecil, benda padat, sisa-sisa bahan–bahan larutan dalam keadaan terapung dan dalam bentuk koloid dan setengah koloid.
2.3.2 Komposisi Air Limbah
Komposisi air limbah tergantung dari sumbernya tetapi sebagian besar air limbahmemiliki komposisi : Air (99,9%) dan Bahan Padat (0,1%) yang meliputi senyawa organik {protein (65%), Karbohidrat (25%), lemak} dan senyawa anorganik (butiran, garam, metal).Secara umum bahan pencemar air limbah dapat dikelompokkan dalam 8 jenis utama yaitu : (Kusnoputranto, 1986)
a) Limbah yang memerlukan oksigen b) Agen-agen penyebab penyakit c) Bahan kimia inorganik dan mineral d) Bahan kimia organik
e) Unsur nutrisi tumbuhan-tumbuhan terutama nitrat dan fosfat
f) Sedimen atau endapan (tanah, lumpur, pasir dan bahan-bahan padat dari erosi lahan
g) Bahan radioaktif h) panas
2.3.3Sumber Air Limbah
Pada dasarnya limbah adalah bahan yang terbuang atau buangan dari suatu sumber aktivitas manusia maupun proses-proses alam dan atau belum mempunyai nilai ekonomis bahkan dapat mempunyai nilai ekonomis yang negatif. Menurut sumber-sumbernya limbah dapat dibagi menjadi :
A. Aktifitas manusia
Aktifitas manusia yang menghasilkan limbah cair sangat bergam, sesuai dengan kebutuhan manusia yang sangat beragam pula. Beberapa aktivitas manusia yang menghasilkan limbah cair diantaranya adalah aktivitas dalam bidang rumah tangga, perkantoran, perdagangan, perindustrian, dan pelayanan jasa.
1. Aktivitas bidang rumah tangga
Sangat banyak aktivitas rumah tangga yang menghasilkan limbah, antara lain mencuci pakain, mencuci alat peralatan makanan/minuman, memasak, mandi, mencuci kendaraan, penggunaan toilet, dan sebagainya. Semakin banyak jenis aktivitas yang dilakukan, semakin besar volume limbah cair yang dihasilkan.
2. Aktivitas bidang perkantoran
Aktifitas perkantoran pada umumnya merupakan aktivitas penunjang kegiatan pelayanan masyarakat. Limbah dari sumber ini biasanya dihasilkan dari aktivitas kantin yang menyediakan makanan dan minuman bagi pegawainya, aktivitas penggunaan toilet, aktivitas pencucian peralatan dan sebagainya.
3. Aktivitas bidang perdagangan
Kegiatan dalam bidang perdagangan yang menghasilkan limbah yaitu, pengepelan latai gedung, pencucian alat makan dan minuman di restoran, penggunaan toilet.
4. Aktivitas bidang perindustrian
Aktivitas bidang perindustrian juga bervariasi. Variasi kegiatan bidang perindustrian dipengarui antara lain oleh faktor jenis bahan baku yang diolah, jenis barang atau bahan jadi yang dihasilkan, kapasitas produksi, teknik proses produksi yang diterapkan. Jenis aktivitas utama yang menghasilkan limbah dan sifat pencemaran yang potensial.
5. Aktivitas bidang pertanian
Aktivitas bidang pertanian mengahasilkan limbah cair karena digunaknnya air untuk mengairi lahan pertanian. Secara alamiah dan dalam kondisi normal, limbah pertanian sebenarnya tidak menimbulkan dampak negatif pada lingkungan namun dengan digunakannya fertilezer serta pestisida yang kadang-kadang dilakukan secara berlebihan, sering menimbulkan dampak negatif pada keseimbangan ekosistem pada badan air penerima.
6. Aktifitas bidang pelayanan jasa
Sangat banyak dan bervariasi aktifitas di berbagai jenis badan usaha pelayanan jasa, berakibat sangat bervariasnya kuantitas dan kualitas limbah.
B. Aktivitas Alam
Hujan merupakan aktivitas alam yang mengahasilkan limbah yang disebut air larian. Air hujan yang jatuh ke bumi sebagian akan merembes ke dalam tanah dan sebagian besar lainnya akan mengalir di permuakan tanah menuju sungai, telaga, atau tempat lainnya yang lebih rendah. Air larian yang jumlahnya berlebihan sebagai akibat dari hujan yang turun dengan intensitas tinggi dan dalam waktu yang lama dapat menyebabkan saluran air hujan teraliri dalam jumlah yang melebihi kapasitas, dan dapat menyebabkan terjadinya banjir. Atas dasar itu air perlu diperhitungakan dalam perencanan sistem saluran limbah agar dapat dihindari hal-hal yang tidak diinginkan dari adanya air hujan, baik dari lingkungan mapun bagi kesehatan masyarakat (Soeparman, 2001).
2.4 Logam Besi (Fe) dan Seng (Zn)
Beberapa logam dibuang ke dalam lingkungan perairan melalui cairan limbah industri demikian juga dengan penimbunan dan pencucian lumpur industri. Kepekatan logam dalam air limbah industri seringkali dalam jumlah milligram per liter. Pada umumnya, terdapat pengggunaan untuk tujuan ganda logam – logam dalam sebagian industri, walaupun terdapat beberapa contoh pencemaran logam khusus yang berhubungan dengan industri tertentu.Limbah yang biasa mengandung logam berat berasal dari pabrik kimia, listrik, dan elekronik, logam dan penyepuhan elektro (electroplating), kulit, metalurgi dan cat serta bahan pewarna. Limbah padat permukiman juga mengandung logam berat. Logam berat yang masuk ke dalam perairan kebanyakan berasal dari kegiatan manusia. Akan
tetapi logam berat di dalam lingkungan tidak dengansendirinya membahayakan kehidupan makhluk hidup. Logam berat membahayakan apabila masuk ke dalam sistem metabolisme makhluk dalam jumlah melebihi ambang batas. Ambang batas untuk tiap macam logam berat dan untuk tiap jenis makhluk hidup berbeda-beda. Pemasukan logam berat ke dalam sistem metabolisme manusia dan hewan dapat secara langsung atau tidak langsung. Pemasukan secara langsung terjadi bersamaan dengan air yang diminum (Notohadiprawiro, 2010).
2.4.1 Besi (Fe)
Besi adalah salah satu elemen kimiawi yang dapat ditemui pada hampir setiap tempat di bumi, pada semua lapisan geologis dan semua air. Pada umumnya besi yang ada dalam air dapat bersifat :
- Terlarut sebagai Fe2+(fero) atau Fe3+(feri)
- Tersuspensi sebagai butir koloidal (diameter < 1 µm) atau lebih besar - Tergabung dengan zat organis atau zat padat yang inorganis (seperti tanah
liat)
Pada air permukaan jarang ditemui kadar Fe lebih besar dari 1 mg/L, tetapi di dalam air tanah kadar Fe yang tinggi ini dapat dirasakan dan dapat menodai kain dan perkakas dapur. Dalam air minum Fe menimbulkan rasa, warna (kuning), pegendapan pada dinding pipa, pertumbuhan bakteri beso dan kekeruhan. Zat besi merupakan suatu komponen dari berbagai enzim yang mempengaruhi seluruh reaksi kimia yang penting di dalam tubuh. Besi juga merupakan komponen dari
hemoglobin, yang memungkinkan sel darah merah membawa oksigen dan menghantarkan ke jaringan tubuh (Naingolan, 2011 ).
2.4.2 Seng (Zn)
Seng merupakan unsur yang berguna dalam tubuh manusia, binatang maupun tumbuh-tumbuhan. Karena kegunaannya tersebut maka Zn ditemukan dalam air, tanaman maupun binatang. Kadar Zn yang terdeteksi dalam air PAM pada penelitian ini berkisar antara 0,0l-4,97 ppm dan dalam air sumur berkisar antara 0,0l-5,59 ppm. Menurut Permenkes standar dalam air minum maksimum yang diperbolehkan adalah 15 mg/L. Efek racun Zn pada manusia adalah pada konsentrasi yang tinggi antara 300-360 ppm, yaitu menyebabkan gangguan fisik seperti diare yang berat, keram perut dan muntah. Suatu sumber air minum yang mengandung Zn 26,6 mg/L tidak berbahaya bagi manusia, tetapi untuk air minum dengan kadar Zn 30,8 mg/L sudah menyebabkan mual dan mabuk. Dari segi estetika air yang mengandung Zn 30 mg/L akan tampak seperti susu dan bila direbus timbul suatu lapisan seperti minyak pada permukaan airnya (Suprijanto dan Agustina, 1988).
Unsur ini penting dan berguna dalam metabolism, dengan kebutuhan perhari 10 – 15 mg pada konsentrasi 675 – 2280 mg/L dapat menyebabkan muntah. Dengan garam-garam seng, akan menjadi seperti susu pada konsentrasi 30mg/L dan menjadi berasa seperti logam pada konsentrasi 40 mg/L. Batas konsentrasi tertinggi sebagai standar yang akan ditetapkan harus di bawah batas konsentrasi yang dapat menimbulkan rasa. Dalam jumlah kecil merupakan unsur
yang penting untuk metabolism, karena kekurangan Zn dapat menyebabkan hambatan pada pertumbuhan anak. Dalam jumlah besar unsur ini dapat menimbulkan rasa pahit dan sepat pada air minum (Sutrisno, 1991).
2.5ICP (Inductively Coupled Plasma)
ICP adalah sebuah teknik analisis yang digunakan untuk mendeteksi jejak logam dalam sampel. ICP digunakan untuk menganalisis kadar unsur-unsur logam dari suatu sampel dengan menggunakan metode yang didasarkan pada pengukuran intensitas emisi pada panjang gelombang yang khas untuk setiap unsur.
Inductively Coupled Plasma pada saat ini banyak sekali digunakan untuk oprikal emisi spektrofotometri seperti yang sama dikemukakan oleh Valmer Fassel pada awal-awal tahun 1970-an. Gas argon diarahkan melalui obor yang terdiri dari tiga tabung konsentris yang terbuat dari kuarsa atau bahan lain yang cocok.
Sebuah kumparan tembaga, disebut kumparan beban, mengelilingi ujung atas obor dan dihubungkan ke generator frekuensi radio (RF). Ketika daya RF (biasanya 700-1500 watt) diterapkan ke kumparan, atau berisolasi, pada tingkat yang sesuai dengan frekuensi generator. Dalam instrumen ICP paling frekuensi ini adalah baik 20 atau 40 megaherzt (MHz). Osilasi RF ini dari arus dalam kumparan menyebabkan medan listrik RF dan magnetik yang akan dibentuk di daerah pada bagian atas obor. Dengan gas argon yang berputar-putar melalui obor,
percikan digunakan ke gas yang menyebabkan beberapa elektron akan dilucuti dari atom argonnya. Elektron ini kemudian akan tertangkap dalam medan magnet dan dipercepat oleh medan magnetnya. Menambah energi ke elektron dengan menggunakan kumparan dengan cara ini dikenal sebagai kopling induktif. Elektron berenergi tinggi ini pada gilirannya bertabrakan dengan atom argon lain, masih melepaskan elektron yang berlebih. Tumbukan ionisasi dari gas argon berlanjut dalam sebuah reaksi rantai, perpecahan gas menjadi plasma yang terdiri dari atom argon, elektron, dan argon ion, membentuk apa yang diketahui sebagai pengeluaran Induktif Coupled Plasma (ICP). Pengeluaran ICP kemudian dipertahankan dalam obor dan kumparan beban sebagai energi RF kemudian ditransfer melalui proses kopling induktif.
Kebanyakan sampel diubah sebagai cairan yang dinebulisasi menjadi aerosol, tetesan sampel menjadi kabut, untuk diperkenalkan ke alat ICP. Sampel aerosol kemudian dibawa ke pusat plasma temperatur tinggi adalah untuk memindahkan larutan, pelarut, aerosolnya, biasanya meninggalkan sampel sebagai partikel garam mikroskopis. Langkah selanjutnya melibatkan dekomposisi partikel garamnya menjadi sebuah gas dari molekul tunggal (vaporasi) yang kemudian memisahkan diri menjadi atom (atomisasi). Proses-proses ini, dimana terjadi paling utama di zina pemanasan (PHZ). Proses yang sama terjadi dalam nyala api dan tungku yang digunakan untuk atom spektrofotometri serapan atom (Montaser, 1992).
