i
PEMANFAATAN TUMBUHAN AIR DAN MATERIAL FISIK
TERHADAP PENURUNAN KADAR BESI (Fe)
DAN MANGAN (Mn) PADA AIR SUMUR
TESIS
Oleh
ASNAH RUMIAWATI 127004001/PSL
SEKOLAH PASCA SARJANA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
ii
PEMANFAATAN TUMBUHAN AIR DAN MATERIAL FISIK
TERHADAP PENURUNAN KADAR BESI (Fe)
DAN MANGAN (Mn) PADA AIR SUMUR
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains
dalam Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan lingkungan pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara
Oleh
ASNAH RUMIAWATI 127004001/PSL
SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
iii
Judul Tesis : PEMANFAATAN TUMBUHAN AIR DAN
MATERIAL FISIK TERHADAP PENURUNAN KADAR BESI (Fe) DAN MANGAN (Mn) PADA AIR SUMUR
Nama : Asnah Rumiawati
Nomor Pokok : 127004001
Program Studi : Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan
Menyetujui Komisi Pembimbing :
Dr.Hesti Wahyuningsih,S.Si, M.Si. Pembimbing II
Prof. Dr. Harlem Marpaung Pembimbing I
Mengetahui :
Ketua Program Studi Direktur,
Dr. Delvian, SP., MP. Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc.
iv Telah diuji pada
Tanggal : 7 Februari 2015
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Dr. Harlem Marpaung.
v PEMANFAATAN TUMBUHAN AIR DAN MATERIAL FISIK
TERHADAP PENURUNANKADAR BESI (Fe) DAN MANGAN (Mn) PADA AIR SUMUR
ABSTRAK
Air merupakan kebutuhan pokok bagi setiap mahluk hidup untuk melakukan aktivitasnya sehari – hari. Perkembangan jumlah penduduk dan pembangunan yang semakin pesat, menimbulkan dampak antara lain terjadinya alih fungsi lahan menjadi permukiman, yang mengakibatkan menurunnya kualitas lingkungan permukiman terutama pada pada penggunaan air tanah yang banyak mengandung besi dan mangan. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh penggunaan bahan penyerap tumbuhan air eceng gondok (Eichornia crassipes), kiambang (Salvinia molesta)dan sirih gading (Eupremnum pinnatum) serta material fisik pasir dan kerikil, dan mengetahui jenis yang terbaik pada keduanya dalam menurunkan besi dan mangan pada air sumur. Metode penelitian ini dengan melakukan pengukuran parameter fisika yang dilakukan secara insitu berupa suhu, pH, DO, TDS, kekeruhan, dan warna selama waktu penyerapan. Pengukuran parameter kimia besi dan mangan pada tumbuhan air dan material fisik dan juga pada organ tumbuhan dilakukan di laboratorium, serta pengamatan kondisi morfologi sesuai waktu penyerapan. Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap yang terdiri dari 2 faktor penelitian yaitu bahan penyerap dan waktu penyerapan dengan bahan penyerap tumbuhan air dan material fisik. Tumbuhan air terdiri dari 3 taraf perlakuan yaitu eceng gondok, kiambang dan sirih gading, dan waktu penyerapan 2,4, dan 6 hari. Material fisik terdiri dari pasir dan kerikil dengan waktu penyerapan yang sama. Analisis data dilakukan dengan menggunakan Analisis Of variansi (Anova) dan dilanjutkan dengan uji beda rata – rata. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa ketuga tumbuhan yang terdiri dari eceng gondok (E.crassipes), kiambang (S.molesta) dan sirih gading (E.pinnatum) dapat menurunkan kadar besi dan mangan. E. crassipes hingga sebesar 95,63% dan kadar mangan sebesar 95,62%, S.molesta 91,41% dan 64,94%, E.pinnatum 88 % dan 63,69%. Material pasir dapat menurunkan besi 95,665% dan mangan 95,15% dan kerikil 90,86% dan 95,62%. Jenis penyerap yang paling baik pada tumbuhan air adalah eceng gondok (E.crassipes) dan pada material fisik, pasir menurunkan besi dan kerikil untuk mangan.
ii
APPLICATION OF WATER PLANT AND PHYSIC MATERIAL TO REDUCE THE IRON (Fe) AND MANGANESE (Mn)
CONTENTS IN WELL WATER
ABSTRAK
Water is basic need of living organism for the daily activities. The higher population development and growth has any impact such as the change of function of land to be settlement area that cause the lower of settlement environment quality especially on the using of ground water that contain Iron and Manganese substance. The objective of this research is to study the influence of water plants as absorber Eichornia crassipes, Salvinia molesta and Eupremnum pinnatum and physical material such as sand and gravel in addition to stud, and the better type of them in minimize the iron and manganese content on well water. The method of research is consist of preparation of material, data collecting and measurement of other water quality parameter, i.e pH, DO,TDS, turbidity and colour during the absorption process, measurement of iron and manganese content on plant laboratory, and morphology condition based on duration of absorption. This research using the complete random design that consist of two stydy factor, i.e absorber and duration time of absorption for each steps pf absorber, i.e. water plant and physical material. The water plant is consist of three treatment, i.e. eichornia crassipes, salvinia molesta and eupremnum pinnatum and the absorption time is two days, four days and five days. As well as the treatment of physical material that consist of sand and gravel with the same absorption time. The data was analyzed by analysis of variance (Anova). The result of study indicates that the water plant eichornia crassipes can minimize the iron content up to 95,63% and manganese content for 95,62%, salvinia molesta 91,41% and 64, 94%, eupremnum pinnatum is 88 % and 63,69 %. The physical material of sand can minimize the iron 95,66 % and mangan for 95,15 % and gravel for 90,86 % and 95,62 %. The better absorber on water plant is eichornia crassipes and physical material is sand for iron and gravel for mangan.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang senantiasa memberikan rahmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis ini, yang diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan (PSL) Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Tesis yang berjudul “Pemanfaatan Tumbuhan Air dan Material Fisik Terhadap Penurunan Kadar Besi (Fe) dan Mangan (Mn) pada Air Sumur”.
Selama melakukan penelitian dan penulisan tesis ini, Penulis banyak memperoleh bantuan moril dan material dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tulus kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc selaku Direktur Sekolah Pascasarjana
Universitas Sumatera Utara dan sekaligus sebagai Komisi Penguji yang telah memberikan arahan dan masukan dalam penulisan tesis ini.
2. Alm. Ibu Prof. Dr. Retno Widiastuti, MS selaku Ketua ProgramStudi Doktor dan Magister Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan (PSL) Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Prof. Dr. Harlem Marpaung, M.Sc. selaku Ketua Komisi Pembimbing yang telah dengan arif dan sabar dalam memberikan bimbingan, arahan dan masukan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini. 4. Ibu Dr. Hesti Wahyuningsih, S.Si.M.Si, selaku anggota Komisi Pembimbing
yang telah dengan sabar dan penuh pengertian dalam memberikan masukan dan arahan serta bimbingan kepada penulis sehingga tesis ini dapat diselesaikan.
5. Bapak Drs. Chairuddin M.Sc, selaku anggota komisi penguji yang telah banyak memberikan masukan dan saran demi perbaikan penulisan tesis ini 6. Ibu Prof (R). Dr. Anita Firmanti, selaku Kepala Puslitbang Permukiman
Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat, yang telah memberikan ijin perkuliahan dan motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini.
7. Bapak Yuri Hermawan Prasetyo, ST.MT., selaku Kepala Kantor Loka Teknologi Permukiman Medan Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat, yang telah memberikan ijin perkuliahan dan bantuan penelitian sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis ini.
8. Suamiku tercinta Agus Budianto, ST.S.Pd.M.Si., yang selalu memberikan dukungan dan motivasi yang tulus dan ikhlas tiada henti, dalam mendukung dan membantu penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis ini.
10. Anak – anakku tercinta Nadya Manja Miftahul Jannah, Annisa Dwi Novira Kesuma, Muhamad Rizky Naufal dan Afief Surya Ramadhan yang selalu memberikan semangat, penuh pengertian dan doa dalam setiap langkah. 11. Rekan – rekan Program Studi Pengelolaan Sumber Daya Alam dan
Lingkungan (PSL) Angkatan Tahun 2012, atas solidaritas dan kekompakannya selama menempuh pendidikan Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
12. Rekan – rekan Kantor Loka Teknologi Permukiman Medan Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat, atas semangat dan dukungannya. 13. Berbagai pihak yang telah membantu penulis dalam penulisan tesis ini yang
tidak bisa disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari tesis ini masih banyak memiliki kekurangan dan jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis dengan segala kerendahan hati mengharapkan masukan dan saran yang sifatnya membangun demi kesempurnaan penulisan tesis ini dan perbaikan selanjutnya. Semoga dengan penyusunan tesis ini dapat berguna dan bermanfaat bagi semua pihak.
Medan, Februari 2015
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 11 Oktober 1970 di Medan, Sumatera Utara.Merupakan anak ke 1 dari 3 bersaudara dari pasangan Alm.Bapak Abdul Karim BSc. dan Ibu Mariana Magdalena Ritonga.
Penulis mengikuti pendidikan formal di SD Swakarya Laut Dendang, Kecamatan Percut Sei Tuan, Kabupaten Deli Serdang pada tahun 1977- 1983. Kemudian penulis melanjutkan pendidikan SMP di SMP Bina Siswa Laut Dendang pada tahun 1983-1986. Penulis melanjutkan pendidikan di SMA Bina Siswa Laut Dendang Jurusan IPA pada tahun 1986-1989.
Setelah itu penulis melanjutkan pendidikan D3 FMIPA Jurusan Kimia Analis di Universitas Sumatera Utara (USU) Medan pada tahun 1989-1992, dan kemudian melanjutkan Pendidikan S-1 jurusan Teknik Kimia di Sekolah Tinggi Teknologi Industri (STTI) Glugur Medan pada tahun 1996 - 1999. Penulis melanjutkan pendidikan S-2 Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan di Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara pada tahun 2012 - 2015.
Pada tahun 1998 hingga saat ini, penulis bekerja sebagai Pegawai Negeri Sipil (PNS) di Kantor Loka Teknologi Permukiman Medan, Puslitbang Permukiman, Balitbang, Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat. Pengalaman penulis di bidang kegiatan selama bekerja antara lain :
- Tahun 2007 – 2009, sebagai Ketua Tim pada Kegiatan Penerapan Teknologi Sanitasi (Biority) Berbasis Masyarakat di Kab. Tapanuli Utara, Kab. Samosir, Kab. Simalungun, Kab. Toba samosir, Kab. Karo dan Kab. Dairi.
- Tahun 2010, sebagai Sekretaris Tim dalam kegiatan Litbang Inventarisasi rumah tradisional Batak di Provinsi Sumatera Utara.
- Tahun 2011, sebagai Ketua Tim pada kegiatan Litbang Identifikasi dan inventarisasi rumah tradisional Melayu dan Nias.
- Tahun 2012, Ketua Tim pada kegiatan Identifikasi Rumah dan Desa Tradisional Melayu di Provinsi Riau dan Kepulauan Riau.
- Tahun 2013, Ketua Tim pada kegiatan Litbang Kajian Kinerja Termal pada Bangunan Tradisional Melayu dan Ketua Tim Kegiatan Inovasi Penerapan Taman Atap pada Bangunan Tinggal Atap Seng.
- Tahun 2014, sebagai Ketua Tim pada Kegiatan Inovasi Penerapan Teknologi Taman Atap Pada Bangunan Kantor.
DAFTAR ISI
BAB.I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Perumusan Masalah ... 6
1.3. Tujuan Penelitian ... 6
1.4. Hipotesis Penelitian ... 7
1.5. Manfaat Penelitian ... 7
1.6. Kerangka Penelitian... 8
BAB.II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Air sebagai Sumber Air Minum ... 9 s Air yang Diperuntukkan untuk air minum ... 13
2.2. Logam Berat Besi (Fe) dan Mangan (Mn) ... 15
2.2.1. Sumber Besi dan Mangan ... 16
2.2.2. Bahaya Pencemaran Besi dan Mangan ... 17
2.3. Pengelolaan Air untuk Menghilangkan Zat Besi dan Mangan 19 2.3.1. Pengolahan air secara Fisika ... 19
2.3.2. Pengolahan air secara Kimia ... 20
2.3.3. Pengolahan air secara Biologi ... 21
BAB.III. METODE PENELITIAN
3.2.1.1.Penyiapan Tumbuhan Air dan Material Fisik ... 29
3.2.1.2. Perlakuan ... 29
3.4. Pengumpulan Data ... 33
3.5. Analisa Data ... 34
BAB.IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Kadar Besi (Fe) dan Mangan (Mn) pada Air ... 35
4.1.1. ... Perlak uan Jenis Tumbuhan Air ... 35
4.1.1.1. ... Tumbuhan Eceng Gondok... 39
4.1.1.2. ...
4.2. Kadar Besi dan Mangan pada Bagian Organ Tumbuhan ... 46
4.2.1. Eceng Gondok ... 47
4.2.2. Kiambang ... 48
4.2.3. Sirih Gading ... 49
4.3. Kondisi Morfologi Bagian Organ Tumbuhan ... 55
4.4. Parameter Kualitas Air Lainnya ... 58
4.4.1. Suhu ... 58
BAB.V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 67
5.2. Saran ... 67
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1. Rata-Rata Kadar Besi pada Air dengan Perlakuan
Tumbuhan Air dan Waktu Pemaparan ... 35
Tabel 4.2. Rata-Rata Kadar Mangan pada Air dengan Perlakuan Tumbuhan Air dan Waktu Pemaparan ... 35
Tabel 4.3. Rata-rata Kadar Besi pada Air dengan Perlakuan Material Fisik dan Waktu Pemaparan ... 43
Tabel 4.4. Rata-Rata Kadar Mn pada Air dengan Perlakuan Tumbuhan Air dan Waktu Pemaparan ... 43
Tabel 4.5. Rata-Rata Kadar Besi pada Organ Eceng Gondok ... 46
Tabel 4.6. Rata-Rata Kadar Mangan pada Organ Eceng Gondok ... 46
Tabel 4.7. Rata-Rata Kadar Besi pada Organ Kiambang ... 48
Tabel 4.8. Rata-Rata Kadar Mangan pada Organ Kiambang ... 48
Tabel 4.9. Rata-Rata Kadar Besi pada Organ Sirih Gading ... 49
Tabel 4.10. Rata-Rata Kadar Mangan pada Organ Sirih Gading ... 49
Tabel 4.11. Kondisi Morfologi pada Perlakuan Tumbuhan Air Selama Waktu Pemaparan ... 55
Tabel 4.12. Rata-Rata Hasil Parameter Kualitas Air Lainnya pada Air oleh Media Tumbuhan Air ... 60
Tabel 4.13. Rata-Rata Hasil Parameter Kualitas Air Lainnya pada Air oleh Media Material Fisik ... 60
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar.1.1. Kerangka Penelitian ... 8
Gambar 2.1. Siklus Hidrologi ... 10
Gambar 2.2. Kondisi Visual Air Sumur yang Akan Diteliti ... 16
Gambar 2.3. Tumbuhan Air ... 24
Gambar 2.4. Bahan Kerajinan yang Berasal dari Bahan Dasar Eceng Gondok ... 25
Gambar 4.1. Persentase Penyerapan Fe oleh Tumbuhan dan Material Fisik ... 42
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Peta Lokasi Penelitian ... 73 Lampiran 2. Alat yang Digunakan dalam Penelitian ... 74 Lampiran.3. Denah Penelitian ... 75 Lampiran 4. Data Hasil Pengamatan Kadar Besi (Fe) dari Perlakuan
Jenis Tumbuhan Air dan Waktu Penyerapan,Pemaparan
Selama Penelitian (mg/L) ... 76 Lampiran 5. Data Hasil Pengamatan Kadar Mangan (Mn) dari Perlakuan
Jenis Tumbuhan air dan waktu penyerapan selama penelitian (mg/L) ... 77 Lampiran 6. Data Hasil Pengamatan Kadar Besi (Fe) pada air dari
perlakuan jenis material dan waktu penyerapan/pemaparan
(mg/L) ... 78 Lampiran 7. Data Hasil Pengamatan Kadar Mangan (Mn) Pada Air dari
Perlakuan Jenis Material dan Waktu Penyerapan (mg/L) ... 79 Lampiran 8. Data Hasil Pengukuran Besi (Fe) dan Mangan (Mn) Pada Bagian
Organ Tumbuhan Selama Penelitian ... 80 Lampiran 9. Hasil Analisis Anova Kadar Fe dan Mn pada Perlakuan
Organ Tumbuhan ... 81 Lampiran 10. Data hasil pengukuran suhu air sumur selama penelitian (°C)... 84 Lampiran 11. Data Hasil Pengukuran Derajat Keasaman (pH) air
sumur selama penelitian ... 85 Lampiran12. Data Hasil Pengukuran Dissolved Oxigen (DO) Air Sumur
Selama penelitian ... 86 Lampiran 13. Data Hasil Pengukuran Total Dissolved Solid (TDS) Air Sumur
