BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Air
Air menutupi sekitar 70% permukaan bumi, dengan jumlah sekitar 1.368 juta km . Air terdapat dalam berbagai bentuk, misalnya uap air, es, cairan, dan salju. Air tawar terutama terdapat di sungai, danau, air tanah (ground water), dan gunung es (glacier). Semua badan air di daratan dihubungkan dengan laut dan atmosfer melalui siklus hidrologi yang berlangsung secara kontinu. Air merupakan sumber daya alam yang diperlukan untuk hajat hidup orang banyak, bahkan oleh semua makhluk hidup. Oleh karena itu, sumber daya air harus dilindungi agar tetap dapat dimanfaatkan dengan baik oleh manusia serta makhluk hidup yang lain (Effendi, 2003).
2.1.1. Sifat Umum Air
A. Sifat Fisik
1. Titik beku 0℃;
2. Massa jenis es (0℃) 0,92 g/cm ; 3. Massa jenis air (0℃) 1,00 g/cm ; 4. Panas lebur 80 kal/gram;
6. Tekanan kritis 217 Atm;
7. Konduktivitas listrik spesifik (25℃) 1× 10 /ohm-cm; 8. Konstanta dielektrikum (25℃) 78.
B. Sifat Kimia
Baik air laut, air hujan, maupun air tanah/air tawar mengandung mineral. Macam-macam mineral yang terkandung dalam air tawar bervariasi tergantung struktur tanah dimana air itu diambil. Sebagai contoh mineral yang terkandung dalam air itu bukan melalui suatu reaksi kimia melainkan terlarut dari suatu substansi misalnya dari batu andesit (dari batu vulkanis). Sifat kimia yang lain yaitu konduktivitas listrik pada air paling sedikit 1000 kali lebih besar daripada cairan non metalik pada suhu ruangan.
1. Air dapat terurai oleh pengaruh arus listrik dengan reaksi:
H O←→H + OH
2. Air merupakan pelarut yang baik.
3. Air dapat bereaksi dengan basa kuat dan asam kuat.
4. Air bereaksi dengan berbagai substansi membentuk senyawa padat dimana air terikat dengannya, misalnya senyawa hidrate (Gabriel, 2001).
2.1.2. Sumber Air
Sutrisno (2004) mengemukakan bahwa sumber-sumber air adalah :
1. Air laut
Air laut mempunyai sifat asin, karena mengandung garam NaCl. Kadar garam NaCl dalam air laut 3%. Dengan keadaan ini; maka air laut tak memenuhi syarat untuk air minum.
2. Air atmosfir, air meteriologik
Dalam keadaan murni, sangat bersih, karena dengan adanya pengotoran udara yang disebabkan oleh kotoran-kotoran industri/debu dan lain sebagainya. Maka untuk menjadikan air hujan sebagai air minum hendaknya pada waktu menampung air hujan jangan dimulai pada saat hujan mulai turun, karena masih mengandung banyak kotoran. Selain itu air hujan mempunyai sifat agresif terutama terhadap pipa-pipa penyalur maupun bak-bak reservoir, sehingga hal ini akan mempercepat terjadinya korosi (karatan). Juga air hujan ini mempunyai sifat lunak, sehingga akan boros terhadap pemakaian sabun.
3. Air permukaan
tergantung pada daerah pengaliran air permukaan ini. Jenis pengotorannya adalah merupakan kotoran fisik, kimia, dan bakteriologi.
Air permukaan ada 2 macam yakni :
1. Air sungai
Dalam penggunaanya dalam air minum, haruslah mengalami suatu pengolahan yang sempurna, mengingat bahwa air sungai ini pada umumnya mempunyai derajat pengotoran yang tinggi sekali.
2. 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 (anareob), maka unsur-unsur Fe dan Mn ini akan larut. Pada permukaan air akan tumbuh alga (lumut) karena adanya sinar matahari dan O₂. Jadi untuk pengambilan air, sebaiknya pada kedalam tertentu di tengah-tengah agar endapan-endapan Fe dan Mn tak terbawa, demikian pula dengan lumut yang ada pada permukaan rawa/telaga.
3. Air tanah Terbagi atas:
a. Air tanah dangkal
tetapi lebih banyak mengandung zat kimia (garam-garam yang terlarut) karena melalui lapisan tanah yang mempunyai unsur-unsur kimia tertentu untuk masing-masing lapisan tanah. Lapisan tanah disini berfungsi sebagai saringan. Disamping penyaringan, pengotoran juga masih terus berlangsung, terutama pada muka air yang dekat dengan muka tanah, setelah menemui lapisan rapat air, air akan terkumpul merupakan air tanah dangkal dimana air tanah ini dimanfaatkan untuk sumber air minum melalui sumur-sumur dangkal.
Air tanah dangkal ini dapat pada kedalaman 15,00 m. Sebagai sumur air minum, air tanah dangkal ini ditinjau dari segi kualitas agak baik. Kuantitas kurang cukup dan tergantung pada musim.
b. Air tanah dalam
Terdapat setelah lapis rapat air yang pertama. Pengambilan air tanah dalam, tak semudah pada air tanah dangkal. Dalam hal ini harus digunakan bor dan memasukkan pipa kedalamnya sehingga dalam suatu kedalaman (biasanya antara 100-300 m) akan didapatkan suatu lapis air.
Pada umumnya kualitas dari air tanah dalam lebih baik dari air sumur dangkal, karena penyaringannya lebih sempurna dan bebas dari bakteri. Kualitas pada air tanah pada umumnya mencukupi (tergantung pada lapisan keadaan tanah) dan sedikit pengaruh oleh perubahan musim.
c. Mata air
M at a air adalah air t anah yang ke luar dengan sendirinya ke perm ukaan t anah. M at a air
yang berasal dari t anah dalam , ham pir t idak dipengaruhi oleh m usim dan
2.2. Syarat-Syarat Air Minum Yang Sehat
Notoatmodjo (2007) mengemukakan bahwa air yang sehat harus mempunyai persyarataan sebagai berikut:
a. Syarat fisik
Persyaratan fisik untuk air minum yang sehat adalah bening (tidak berwarna), tidak berasa, suhu di bawah suhu udara di luarnya. Cara mengenal air yang memenuhi persyaratan fisik ini tidak sukar.
b. Syarat bakteriologis
Air untuk keperluan minum yang sehat harus bebas dari segala bakteri, terutama bakteri patogen. Cara ini untuk mengetahui apakah air minum terkontaminasi oleh bakteri patogen, adalah dengan memeriksa sampel (contoh) air tersebut. Dan bila dari pemeriksaan 100 cc air terdapat kurang dari 4 bakteri E. Coli maka air tersebut sudah memenuhi syarat kesehatan. c. Syarat kimia
Tabel 2.2. Zat kimia yang terdapat dalam air yang ideal
Jenia bahan Kadar yang dibenarkan
Flour (F) 1-1,5
Chlor (Cl) 250
Arsen (As) 0,05
Tembaga (Cu) 1
Besi (Fe) 0,3
Zat organik 10
Ph, (keasaman) 6,5-9,0
CO₂ 0
2.3. Pencemaran Air
Berdasarkan Keputusan Mentri Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup No. 02/MENKLH/1988, yang dimaksud dengan pencemaran adalah masuk atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi, dan/atau komponen lain ke dalam air, dan/atau berubahnya tatanan (komposisi) air oleh kegiatan manusia atau proses alam, sehingga kualitas air menjadi kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai dengan peruntukkannya. Menurut peruntukkannya, air pada sumber air dapat dikategorikan menjadi empat golongan, yaitu:
a. Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara langsung tanpa diolah terlebih dahulu.
c. Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan peternakan.
d. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian dan dapat digunakan untuk usaha perkotaan, industri, dan listrik tenaga air (Kristanto, 2004).
Effendi (2003) mengemukakan bahwa pencemaran air diakibatkan oleh masuknya bahan pencemar (polutan) yang dapat berupa gas, bahan-bahan terlarut, dan partikulat. Pencemar memasuki badan air dengan berbagai cara, misalnya melalui atmosfer, tanah, limpasan (run off) pertanian, limbah domestik dan perkotaan, pembuangan limbah industri, dan lain-lain.
2.3.1. Sumber Pencemaran Air
a. Pencemaran Air oleh Bahan Inorganik Nutrisi Tanaman
Penggunaan pupuk nitrogen dan fosfat dalam bidang pertanian telah dilakukan sejak lama secara meluas. Pupuk kimia ini dapat menghasilkan produksi tanaman pangan yang tinggi sehingga menguntungkan petani. Tetapi di lain pihak, nitrat dan fosfat dapat mencemari sungai, danau, dan lautan.
b. Pencemar Bahan Kimia Inorganik
tanaman pangan dan merusak peralatan yang dilalui air tersebut (karena bersifat korosif).
c. Pencemar Bahan Kimia Organik
Bahan kimia organik seperti minyak, plastik, pestisida, larutan pembersih, detergen dan masih banyak lagi bahan organik terlarut yang digunakan oleh manusia dapat menyebabkan kematian pada ikan dan organisme air lainnya. d. Sedimen dan Bahan Tersuspensi
Bahan partikel yang tidak terlarut seperti pasir, lumpur, tanah, dan bahan kimia inorganik dan organik menjadi bentuk bahan tersuspensi di dalam air, sehingga bahan tersebut menjadi penyebab polusi tertinggi di dalam air. Kebanyakan sungai dan daerah aliran sungai selalu membawa endapan lumpur yang disebabkan erosi alamiah dari pinggir sungai. Akan tetapi, kandungan sedimen yang terlarut pada hampir semua sungai meningkat terus karena erosi dari tanah pertanian, kehutanan, konstruksi, dan pertambangan. Partikel yang tersuspensi menyebabkan kekeruhan dalam air.
e. Substansi Radioaktif
2.3.2. Dampak Pencemaran Air
Pencemaran air dapat menyebabkan dampak lingkungan yang buruk, seperti timbulnya bau, menurunnya keanekaragaman atau punahnya populasi organisme perairan dan mengganggu estetika juga berdampak negatif bagi kesehatan makhluk hidup, karena di dalam air yang tercemar selain mengandung mikroorganisme patogen, juga mengandung banyak komponen-komponen beracun (Nugroho, 2006).
2.3.3. Pencegahan Terjadinya Cemaran Air
Cara yang ditempuh untuk pencegahan antara lain:
a. Memberi penyuluhan kepada masyarakat akan arti penting kebersihan lingkungan plus kebersihan air.
b. Membuat saluran air kotor (got) menuju ke tempat penampungan. c. Membuat sarana penunjang misalnya bak sampah, WC umum.
d. Kepada perusahaan, pabrik diberi peringatan agar limbah pabrik/perusahaan tidak mencemarkan air dan lingkungan.
2.4. Limbah Cair
Limbah adalah buangan yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomi. Limbah yang mengandung bahan polutan yang memiliki sifat racun dan berbahaya dikenal dengan limbah B-3, yang dinyatakan sebagai bahan yang dalam jumlah relatif sedikit tetapi berpotensi untuk merusak lingkungan hidup dan sumber daya. Limbah air bersumber dari pabrik yang biasanya banyak menggunakan air dalam proses produksinya. Air dari pabrik membawa sejumlah padatan dan pertikel, baik yang larut maupun yang mengendap. Bahan ini ada yang kasar dan ada yang halus (Kristanto, 2004).
Chandra (2006) mengemukakan bahwa limbah cair merupakan salah satu jenis sampah. Adapun sampah (waste) adalah zat-zat atau benda-benda yang sudah tidak terpakai lagi, baik yang berasal dari rumah maupun sisa-sisa proses industri.
2.4.1. Karakteristik Air Limbah
Secara garis besar karakteristik air limbah digolongkan menjadi:
a. Karakteristik fisik
b. Karakteristik kimiawi
Air buangan ini mengandung campuran zat-zat kimia anorganik yang berasal dari air bersih serta bermacam-macam zat organik berasal dari penguraian tinja, urine, dan sampah-sampah lainnya. Oleh sebab itu pada umumnya bersifat basah pada waktu masih baru, dan cenderung bau asam apabila sudah mulai membusuk.
c. Karakteristik bakteriologis
Kandungan bakteri patogen serta organisme golongan coli terdapat juga dalam air limbah (Notoatmodjo, 2007).
2.4.2. Pengolahan Limbah Cair
Ada tiga tingkat pengolahan limbah berdasarkan derajat kekotorannya yang diklasifikasikan sebagai berikut.
a. Pengolahan limbah primer: pengolahan limbah secara mekanik dengan jalan menyaring kotoran kasar, seperti penggunaan batu, potongan kayu atau pasir, kemudian suspensi padat diendapkan. Bahan kimia terkadang perlu untuk mempercepat pengendapan.
difilter menetes-netes. Bakteri aerobik mendegradasi limbah melalui saluran tangki yang besar dan telah diisi batuan kecil yang dilapisi oleh bakteri dan protozoa. Sistem lain yaitu dengan proses pemompaan limbah lumpur ke dalam tangki yang besar; di situ dicampur dengan lumpur yang mengandung banyak bakteri dan diberi aerasi oksigen, sehingga akan meningkatkan proses degradasi oleh mikroorganisme tersebut. Cairan kemudian dialirkan ke dalam tangki pengendapan, tempat partikel padat dan mikroorganisme tertinggal. Endapan lumpur kemudian dialirkan ke dalam bak dan didigesti dengan digestor anaerobik, dibakar, dan akhirnya dibuang ke laut atau dapat digunakan sebagai pupuk.
2.5. Klorida
2.5.1. Tinjauan Teoritis
Sutrisno (2004) mengemukakan bahwa konsentrasi 250 mg/l unsur ini dalam air merupakan batas maksimal konsentrasi yang dapat mengakibatkan timbulnya rasa asin. Konsentrasi klorida dalam air dapat meningkat dengan tiba-tiba dengan adanya kontak dengan air bekas. Klorida mencapai dengan alam dengan banyak cara. Kemampuan melarutkan pada air adalah untuk melarutkan klorida dari humus (tapsoil) dan lapisan-lapisan yang lebih dalam. Kotoran manusia khususnya urine, mengandung klorida dalam jumlah yang kira-kira sama dengan klorida yang dikonsumsi lewat makanan dan air. Jumlah ini rata-rata kira-kira 6 g klorida perorangan perhari dan menambah jumlah Cl dalam air yang membawanya, di samping itu banyak air buangan dari industri yang mengandung klorida dalam jumlah yang cukup besar. Klorida dalam konsentrasi yang layak adalah tidak berbahaya bagi manusia. Klorida dalam jumlah yang kecil dibutuhkan untuk desinfektan. Unsur ini apabila berikatan dengan ion Na dapat menyebabkan rasa asin, dan dapat merusak pipa-pipa air. Konsentrasi maksimal klorida dalam air yang ditetapkan sebagai standar persyaratan oleh Dep. Kes. R.I. adalah sebesar 200,0 mg/l sebagai konsentrasi maksimal yang dianjurkan, dan 600,0 mg/l sebagai konsentrasi maksimal yang diperbolehkan.
2.5.2. Sifat Kelarutan Klorida
mudah larut dalam air mendidih. Tembaga (I) klorida (CuCl), dan bismut oksiklorida (BiOCL) tak larut dalam air.
2.5.3. Uji Kualitatif Klorida
A. Dengan Asam Sulfat Pekat
Klorida itu terurai banyak dalam keadaan dingin, penguraian adalah sempurna pada pemanasan, yang disertai dengan pelepasan hidrogen klorida,
Cl + H SO → HCl ↑ + HSO
Produk ini dapat dikenal (a) dari baunya yang merangsang dan dihasilkannya asap putih, yang terdiri dari butiran halus asam klorida, ketika kita meniup melintasi mulut tabung, (b) dari pembentukan kabut putih amonium klorida, bila sebatang kaca yang dibasahi dengan larutan amonia dipegang dekat mulut bejana, dan (c) dari sifatnya yang mengubah kertas lakmus biru menjadi merah.
B. Dengan Mangan Dioksida dan Asam Sulfat Pekat
MnO + 2H SO + 2Cl → Mn + Cl ↑ + 2SO + 2H O
C. Dengan Larutan Perak Nitrat
Endapan perak klorida, AgCl, yang seperti dadih dan putih. Ia tak larut dalam air dan dalam asam nitrat encer, tetapi larut dalam larutan amonia encer dan dalam larutan-larutan kalium sianida dan tiosulfat:
Cl + Ag → AgCl ↓
AgCl ↓ + 2NH → [ Ag( NH ) ] + Cl
[ Ag( NH ) ] + Cl + 2H → AgCl ↓ + 2NH
Jika endapan perak klorida disaring, dicuci dengan air suling, dan lalu dikocok dengan larutan natrium arsenit, endapan diubah menjadi perak arsenit yang kuning (perbedaan dari perak bromida dan perak iodida, yang tak dipengaruhi oleh pengolahan ini). Reaksi ini boleh dipakai sebagai uji pemastian terhadap klorida.
3AgCl + AsO → Ag AsO ↓ + 3Cl
D. Dengan Larutan Timbel Asetat
Endapan putih timbel klorida, PbCl , dari larutan yang pekat:
2.6. Spektrofotometri
Spektrofotometer sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari spektrofotometer dan fotometer. Spektrometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorpsi. Jadi spektrofotometer 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. Pada fotometer filter, sinar dengan panjang gelombang yang diinginkan diperoleh dengan berbagai filter dari berbagai warna yang mempunyai spesifikasi melewatkan trayek panjang gelombang tertentu. Pada fotometer filter, tidak mungkin diperoleh panjang gelombang yang benar-benar monokromatis, melainkan suatu trayek dengan panjang gelombang 30-40 nm. Sedangkan pada spektrofotometer, panjang gelombang yang benar-benar terseleksi dapat diperoleh dengan bantuan alat pengurai cahaya seperti prisma. Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber spektrum tampak yang kontinu, monokromator, sel pengabsorpsi untuk larutan sampel atau blanko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan absorpsi antara sampel dan blanko ataupun pembanding.
bervariasi pada berbagai panjang gelombang. Untuk memperoleh tegangan yang stabil dapat digunakan transformator. Jika potensial tidak stabil, kita akan mendapatkan energi yang bervariasi. Untuk mengompensasi hal ini maka dilakukan pengukuran transmitan larutan sampel selalu disertai larutan pembanding.
2. Monokromator: Digunakan untuk memperoleh sumber, sinar yang monokromatis. Alatnya dapat berupa prisma ataupun grating. Untuk mengarahkan sinar monokromatis yang diinginkan dari hasil penguraian ini dapat digunakan celah. 3. Sel absorpsi: Pada pengukuran di daerah tampak kuvet kaca atau kuvet kaca corex
dapat digunakan, tetapi untuk pengukuran pada daerah UV kita harus menggunakan sel kuarsa karena gelas tidak tembus cahaya pada daerah ini. Umumnya tebal kuvetnya adalah 10 mm, tetapi yang lebih kecil ataupun yang lebih besar dapat digunakan. Sel yang biasanya digunakan berbentuk persegi, tetapi bentuk silinder dapat juga digunakan.
4. Detektor: Peranan detektor penerima adalah memberikan respon terhadap cahaya pada berbagai panjang gelombang.
2.7. Cara Kerja Spektrofotometer
nm-1100 nm) agar daerah λ yang diperlukan dapat terliputi. Dengan ruang fotosel dalam keadaan tertutup ”nol” galvanometer dengan menggunakan tombol dark-current. 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).
2.8. Spektrofotometer Portable DR/2010
Spektrofotometer portable DR/2010 model Hach adalah mikroprosesor yang dikendalikan, instrument ini dengan berkas tunggal (single beam) 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 meliputi:
a. Hasil tes ditampilkan dalam persen transmitansi, absorbansi atau konsentrasi. b. Data penyimpanan dan penarikan kembali untuk data logging di lapangan atau
laboratorium.
c. Operator-bahasa yang dipilih
e. Pesan error berguna untuk mengatasi masalah prosedur atau penggunaan instrumen.
f. 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 program tersimpan. g. Kemampuan antarmuka RS232 memungkinkan printer eksternal atau komputer
untuk antarmuka dengan spektrofotometer. Hal ini mudah untuk mengupgrade perangkat lunak yang dilakukan dengan komputer dan piringan perangkat lunak dari Hach.
h. Program sederhana memasuki penggunaan atau metode baru Hach. Spektrofotometer ini juga beroperasi dengan daya baterai (Hach, 1999).
2.9. Hukum Dasar Spektroskopi Absorpsi
Jika suatu berkas sinar melewati suatu medium homogen, sebagian dari cahaya datang ( ) diabsorpsi sebanyak ( ), sebagian dapat diabaikan dipantulkan ( ), sedangkan sisanya ditransmisikan ( ) dengan efek intensitas murni sebesar:
P = P + P + P
cahaya yang ditransmisikan. Tetapi pada prakteknya, nilai P adalah kecil sekali (~ 4%); sehingga untuk tujuan praktis:
P = P + P
Tabel 2.9. Warna Daerah Tampak
Panjang Warna Warna Panjang Warna Warna gelom- ditrans- komple- gelombang ditrans- komple- bang (nm) misikan menter (nm) misikan Menter
Lambert dan Beer dan juga Bouger menunjukkan hubungan berikut:
T= = 10
b = jarak tempuh optik, c = konsentrasi
log (T) = log = −
log = log = =
A = absorbansi,
-log (T) i.e. A = abc
= adalah opasitas (tidak tembus cahaya)
A = abc
a = absorpsivitas (yakni tetap)
Hukum di atas dapat ditinjau sebagai berikut:
a. Jika suatu berkas radiasi monokromatik yang sejajar jatuh pada medium pengabsorpsi pada sudut tegak lurus setiap lapisan yang sangat kecilnya akan menurunkan intensitas berkas.
b. Jika suatu cahaya monokromatis mengenai suatu medium yang transparan, laju pengurangan intensitas dengan ketebalan medium sebanding dengan intensitas cahaya.
c. Intensitas berkas sinar monokromatis berkurang secara eksponensial bila konsentrasi zat pengabsorpsi bertambah.
