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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
