BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Air
Air merupakan salah satu dari ketiga komponen yang membentuk bumi (zat padat, air, dan atmosfer). Bumi dilingkupi air sebanyak 70% sedangkan sisanya (30%) berupa daratan (dilihat dari permukaan bumi). Udara mengandung zat cair (uap air) sebanyak 15% dari tekanan atmosfer (Gabriel, 2001).
Air merupakan senyawa kimia yang sangat penting bagi kehidupan umat manusia dan makhluk hidup lainnya dan fungsinya bagi kehidupan tidak akan digantikan oleh senyawa lainnya. Air merupakan senyawa kimia yang terdiri dari atom H dan O. Sebuah molekul air terdiri dari satu atom O yang berikatan kovalen dengan dua atom H. Molekul air yang satu dengan molekul-molekul air lainnya bergabung dengan satu ikatan hidrogen antara atom H dengan atom O dari molekul air yang lain (Achmad, 2006).
Sekitar tiga per empat bagian dari tubuh kita terdiri dari air dan tidak seorangpun dapat bertahan hidup lebih dari 4‒5 hari tanpa minum air. Selain itu, air juga dipergunakan untuk memasak, mencuci, mandi, membersihkan kotoran, tempat rekreasi, dan lain-lain. Penyakit-penyakit yang menyerang manusia dapat juga ditularkan dan disebarkan melalui air (Chandra, 2007).
oleh air dengan cara penyerapan melalui paru-paru dan keringat melalui kulit. Kebutuhan air untuk diminum setiap hari sekitar 2 liter (Gabriel, 2001).
Volume air dalam tubuh manusia rata-rata 65% dari total berat badannya dan volume tersebut sangat bervariasi pada masing-masing orang, bahkan juga bervariasi antara bagian-bagian tubuh seseorang. Beberapa organ tubuh manusia yang mengandung banyak air antara lain otak 74,5%, tulang 22%, ginjal 82,7%, otot 75,6%, dan darah 83%. Setiap hari kurang lebih 2272 liter darah yang dibersihkan oleh ginjal dan sekitar 2,3 liter diproduksi menjadi urin. Selebihnya diserap kembali masuk ke aliran darah (Chandra, 2007).
Dalam jaringan hidup, air merupakan medium untuk berbagai reaksi dan proses eksresi. Air merupakan komponen utama baik dalam tanaman maupun hewan termasuk manusia. Transportasi zat-zat makanan dalam tubuh semuanya dalam bentuk larutan dengan pelarut air (Achmad, 2006).
2.1.1 Kualitas Air
Kualitas air menyatakan tingkat kesesuaian air terhadap penggunaan tertentu dalam memenuhi kebutuhan hidup manusia, mulai dari air untuk memenuhi kebutuhan langsung yaitu air minum, mandi dan cuci, air irigasi atau pertanian, peternakan, perikanan, rekreasi, dan transportasi. Menurut Suripin (2004), kualitas air mencakup tiga karakteristik, yaitu fisik, kimia, dan biologi. 1. Karakteristik fisik
Karakteristik fisik yang terpenting yang mempengaruhi kualitas air ditentukan oleh:
a. Bahan padat keseluruhan. Koloid mempengaruhi kualitas air dalam proses koagulasi dan filtrasi. Material layang yang dapat diukur dengan melakukan penyaringan, sedangkan material terlarut dapat diukur dengan penguapan.
b. Kekeruhan. Air yang mengandung material kasat mata dalam larutan disebut keruh. Kekeruhan dalam air terdiri dari lempung, liat, bahan organik, dan mikroorganisme. Kekeruhan terutama disebabkan oleh terjadinya erosi tanah di daerah aliran sungai (DAS) maupun di saluran/sungai. Air sungai biasanya lebih keruh pada saat terjadi hujan lebat dibandingkan pada kondisi normal.
d. Bau dan rasa. Air murni tidak berbau dan tidak berasa. Bau dan rasa yang timbul dalam air karena kehadiran mikroorganisme, bahan mineral, gas terlarut, dan bahan-bahan organik.
e. Temperatur. Termperatur air merupakan hal yang penting dalam kaitannya dengan tujuan penggunaan, pengolahan untuk menghilangkan bahan-bahan pencemar, serta pengangkutannya. Temperatur air tergantung pada sumbernya. Temperatur normal air di alam (tropis) sekitar 20oC sampai 30oC.
2. Karakteristik kimia
Kandungan bahan-bahan kimia yang ada di dalam air berpengaruh terhadap kesesuaian penggunaan air. Secara umum karakteristik kimiawi air meliputi pH, alkalinitas, kation dan anion terlarut, dan kesadahan.
a. pH. Air murni pada 24oC ditimbang berkenaan dengan ion-ion H+ dan ion-ion OH- masing-masing mempunyai kandungan 10-7 moles per liter. Dengan demikian pH air murni adalah 7. Air dengan pH di bawah 7 bersifat asam dan pH di atas 7 bersifat basa.
c. Kesadahan. Kesadahan air merupakan hal yang sangat penting dalam penyediaan air bersih. Air sadah memerlukan mengandung karbonat dan sulfat, atau klorida dan nitrat, dan kalsium dan magnesium, disamping besi dan aluminium. Kesadahan air dinyatakan dalam mg/liter berat kalsium karbonat.
3. Karakteristik biologi
Air permukaan biasanya mengandung berbagai macam organisme hidup, sedangkan air tanah biasanya lebih bersih karena proses penyaringan oleh akifer. Jenis-jenis organisme hidup yang mungkin terdapat dalam air meliputi makroskopik, mikroskopik, dan bakteri.
2.1.2 Sumber Air
Menurut Chandra (2007), air yang berada di permukaan bumi ini dapat berasal dari berbagai sumber. Berdasarkan letak sumbernya, air dapat dibagi menjadi air angkasa (hujan), air permukaan, dan air tanah.
1. Air angkasa (hujan)
Air angkasa atau air hujan merupakan sumber utama air di bumi. Walau pada saat presipitasi merupakan air yang paling bersih, air tersebut cenderung mengalami pencemaran ketika berada di atmosfer. Pencemaran yang berlangsung di atmosfer dapat disebabkan oleh partikel, debu, mikroorganisme, dan gas (misalnya karbon dioksida, nitrogen dan ammonia). 2. Air permukaan
air hujan yang jatuh ke permukaan bumi. Air hujan tersebut kemudian akan mengalami pencemaran baik oleh tanah, sampah, maupun lainnya.
3. Air tanah
Air tanah (ground water) berasal dari air hujan yang jatuh ke permukaan bumi yang kemudian mengalami perkolasi atau penyerapan ke dalam tanah dan mengalami proses filtrasi secara ilmiah. Proses-proses yang telah dialami air hujan tersebut di dalam perjalanannya ke bawah tanah membuat air tanah menjadi lebih baik dan lebih murni dibandingkan 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, kotoran industri kota dan sebagainya (Sutrisno, dkk., 2004).
Beberapa pengotoran ini, untuk masing-masing air permukaan akan berbeda-beda, tergantung pada darah pengaliran air permukaan ini. Jenis pengotorannya adalah merupakan kotoran fisik, kimia, dan bakteriologi (Sutrisno, dkk., 2004).
Setelah mengalami suatu pengotoran, pada suatu saat air permukaan itu akan mengalami suatu proses pembersihan sendiri yang dapat dijelaskan sebagai berikut:
Panjangnya daerah perusakan ini tergantung pada: - Sifat dan banyak pengotoran
a. Aliran sungai (cepat atau lambat) b. Suhu atau temperatur
- Kadar oksigen yang terlarut (Sutrisno, dkk., 2004).
Menurut Sutrisno, dkk. (2004), air permukaan ada dua macam, yakni: 1. Air sungai
Dalam penggunannya sebagai air minum, haruslah mengalami suatu pengolahan yang sempurna mengingat bahwa air sungai ini pada umumnya mempunyai derajat pengotoran yang tinggi sekali. Debit yang tersedia untuk memenuhi kebutuhan akan air minum pada umumnya dapat mencukupi. 2. Air rawa/danau
Kebanyakan air rawa ini berwarna yang disebabkan oleh adanya zat-zat organik yang telah membusuk, misalnya asam humus yang larut dalam air yang menyebabkan warna kuning coklat. Dengan adanya pembusukan maka kadar zat organik tinggi, sehingga 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.
2.2 Pencemaran Air
berubahnya tatanan air oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam, sehingga kualitas air turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air menjadi kurang atau sudah tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukkannya (pasal 1) (Achmad, 2006).
Dalam pasal 2, air pada sumber air menurut kegunaan/peruntukannya digolongkan menjadi:
1. Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara langsung tanpa pengolahan terlebih dahulu.
2. Golongan B, yaitu air yang dapat dipergunakan sebagai air baku untuk diolah sebagai air minum dan keperluan rumah tangga.
3. Golongan C, yaitu air yang dapat dipergunakan untuk keperluan perikanan dan peternakan.
4. Golongan D, yaitu air yang dapat dipergunakan untuk keperluan pertanian dan dapat dimanfaatkan untuk usaha perkotaan, industri, dan listrik negara (Achmad, 2006).
2.3 Proses Pengolahan Air Bersih
Air bersih merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia yang diperoleh dari berbagai sumber, tergantung pada kondisi daerah setempat. Kondisi sumber air pada setiap daerah berbeda-beda, tergantung pada keadaan alam dan kegiatan manusia yang terdapat di daerah tersebut (Nainggolan, dkk., 2011).
a. Bebas dari kontaminasi kuman dan bibit penyakit b. Bebas dari substansi kimia yang berbahaya dan beracun c. Tidak berasa dan tidak berbau
d. Dapat dipergunakan untuk mencukupi kebutuhan domestik dan rumah tangga e. Memenuhi standar minimal yang ditentukan oleh WHO atau Departemen
Kesehatan RI
Air dinyatakan tercemar bila mengandung bibit penyakit, parasit, bahan-bahan kimia yang berbahaya, dan sampah atau limbah industri (Chandra, 2007).
Yang dimaksud dengan pengolahan adalah usaha-usaha teknis yang dilakukan untuk mengubah sifat-sifat suatu zat. Hal ini penting artinya bagi air minum karena dengan adanya pengolahan ini maka akan didapatkan suatu air minum yang memenuhi standar air minum yang telah ditentukan (Sutrisno, dkk., 2004).
Pengolahan air dapat dilakukan secara individu maupun kolektif. Dengan berkembangnya penduduk dan teknologi di perkotaan, pengolahan air khusus dilakukan oleh Perusahaan Air Minum (PAM). Selain mengolah air, PAM juga mendistribusikannya ke rumah-rumah penduduk (Kusnaedi, 2010).
Menurut Kusnaedi (2010), tujuan dari kegiatan pengolahan air minum adalah sebagai berikut:
- menurunkan kekeruhan
- mengurangi bau, rasa, dan wana
- menurunkan dan mematikan mikroorganisme
- menurunkan kesadahan
- memperbaiki derajat keasaman (pH)
Dalam proses pengolahan air ini pada lazimnya dikenal dengan dua cara, yakni:
- Pengolahan lengkap atau complete treatment process, yaitu air akan mengalami pengolahan lengkap, baik fisik, kimiawi, dan bakteriologi. Pada pengolahan cara ini biasanya dilakukan terhadap air sungai yang kotor/keruh. Pada hakekatnya, pengolahan lengkap ini dibagi dalam tiga tingkat pengolahan, yaitu:
1. Pengolahan fisik yaitu suatu tingkat pengolahan yang bertujuan untuk mengurangi/menghilangkan kotoran-kotoran yang kasar, penyisihan lumpur dan pasir, serta mengurangi kadar zat-zat organik yang ada dalam air yang akan diolah.
2. Pengolahan kimia yaitu suatu tingkat pengolahan dengan menggunakan zat-zat kimia untuk membantu proses pengolahan selanjutnya.
3. Pengolahan bakteriologis yaitu suatu tingkat pengolahan untuk membunuh/memusnahkan bakteri-bakteri yang terkandung dalam air minum yakni dengan membubuhkan kaporit (zat desinfektan) (Sutrisno, dkk., 2004).
- Pengolahan sebagian atau partial treatment process, misalnya diadakan pengolahan kimiawi atau pengolahan bakteriologis saja.
a. Mata air bersih
b. Air dari sumur yang dangkal/dalam (Sutrisno, dkk., 2004).
Purifikasi air merupakan salah satu cara untuk menjernihkan atau memurnikan sumber air baku guna mendapatkan air bersih. Proses ini dapat dilakukan dalam skala besar maupun skala kecil disesuaikan dengan kebutuhannya (Chandra, 2007).
Purifikasi air dalam skala besar dilakukan di daerah perkotaan. Proses semacam ini biasa dilakukan di instalasi penjernihan air bersih (PAM) melalui tahap berikut.
1. Penyimpanan (storage) 2. Penyaringan (filtration)
3. Klorinasi (chlorination) (Chandra, 2007).
2.4 Unit-unit Pengolahan Air Minum
Adapun unit-unit pengolahan air minum terdiri dari: 1. Bangunan penangkap air
2. Bangunan pengendap pertama
Bangunan pengendap pertama dalam pengolahan air ini berfungsi untuk mengendapkan partikel-partikel padat dari air sungai dengan gaya gravitasi. Pada proses ini tidak ada pembubuhan zat/bahan kimia. Untuk instalasi penjernihan air minum, yang air bakunya cukup jernih tetapi sadah, bak pengendap pertama tidak diperlukan. Penanganan pada unit ini terutama ditujukan terhadap aliran air dan unit instalasi.
3. Pembubuhan koagulan
Koagulan adalah bahan kimia yang dibutuhkan pada air untuk membantu proses pengendapan partikel-partikel kecil yang tak dapat mengendap dengan sendirinya (secara gravimetris). Sesuai dengan nama dari unit ini, maka unit ini berfungsi untuk membubuhkan koagulan secara teratur sesuai dengan kebutuhan (dengan dosis yang tepat). Bahan/zat kimia yang dipergunakan sebagai koagulan yaitu tawas. Bahan ini banyak dipakai karena efektif untuk menurunkan kadar karbonat. Bahan ini paling ekonomis (murah) dan mudah didapat pada pasar-pasar serta mudah disimpan. Bentuknya serbuk, kristal, koral.
4. Bangunan pengaduk cepat
5. Bangunan pembentuk flok
Unit ini berfungsi untuk membentuk partikel padat yang lebih besar supaya dapat diendapkan dari hasil reaksi partikel kecil (koloidal) dengan bahan/zat koagulan yang dibubuhkan.
6. Bangunan pengendap kedua
Unit ini berfungsi untuk mengendapkan flok yang terbentuk pada unit bak pembentuk flok. Pengendapan ini dengan gaya berat flok sendiri (gravitasi). Penanganan unit bak pengendap kedua sama dengan pada unit bak pengendap pertama. Aliran pada unit dijaga sedemikian rupa sehingga tetap tenang. 7. Filter (saringan)
Dalam proses penjernihan air minum diketahui 2 macam filter: - saringan pasir lambat (slow sand filter)
- saringan pasir cepat (rapid sand filter) Dari bentuk bangunan saringan, dikenal 2 macam :
- saringan yang bangunannya terbuka (gravity filter) - saringan yang bangunannya tertutup (pressure filter) 8. Reservoir
2.5 Pencemaran Logam
Perkembangan ekonomi di Indonesia menitikberatkan pada pembangunan sektor industri. Di satu sisi, pembangunan akan meningkatkan kualitas hidup manusia dengan meningkatnya pendapatan masyarakat. Di sisi lain, pembangunan juga bisa menurunkan kesehatan masyarakat dikarenakan pencemaran yang berasal dari limbah industri dan rumah tangga (Widowati, dkk., 2008).
Penggunaan logam sebagai bahan baku berbagai jenis industri untuk memenuhi kebutuhan manusia akan memengaruhi kesehatan manusia melalui dua jalur, yaitu:
1. Kegiatan industri akan menambah polutan logam dalam lingkungan udara, air, tanah, dan makanan.
2. Perubahan biokimia logam sebagai bahan baku berbagai jenis industri bisa mempengaruhi kesehatan manusia (Widowati, dkk., 2008).
Pesatnya pembangunan dan penggunaan berbagai bahan baku logam bisa berdampak negatif, yaitu munculnya kasus pencemaran yang melebihi batas sehingga mengakibatkan kerugian dan meresahkan masyarakat yang tinggal di sekitar daerah perindustrian maupun masyarakat pengguna produk industri tersebut. Hal itu terjadi karena sangat besarnya risiko terpapar logam berat maupun logam transisi yang bersifat toksik dalam dosis atau konsentrasi tertentu (Widowati, dkk., 2008).
2.6 Logam Aluminium (Al)
termasuk oksida besi, silikon dioksida, dan titanium dioksida. Bauksit sebenarnya mengandung salah satu dari berbagai aluminium oksida terhidrasi sebagai Al2O3.xH2O. Proses pemurnian aluminium dari bijinya yaitu dengan melarutkan bauksit dengan larutan natrium hidroksida. Konsentrasi, suhu, dan tekanan yang digunakan tergantung pada sumber bauksit dan apa bentuk aluminium oksida yang dikandungnya. Suhu biasanya dari 140oC sampai 240oC, tekanan bisa sampai sekitar 35 atmosfer (Riyanto, 2013).
Aluminium merupakan unsur terbanyak ketiga dalam kerak bumi. Kebanyakan aluminium yang dibawa air terdapat sebagai partikel-partikel, mineral mikroskopik yang tersuspensi. Konsentrasi dari aluminium yang terlarut dalam kebanyakan air kemungkinan kurang dari 1,0 mg/l. Aluminium bersifat amfoter dan pada perairan alami dengan pH kurang lebih 10, terbentuk ion aluminat yang larut (Achmad, 2006).
Konsentrasi aluminium yang tinggi bisa mengendap sebagai aluminium hidroksida yang mempengaruhi kehidupan air. Perannya tidak bisa dihindari karena senyawa-senyawa aluminium ditambahkan bukan hanya ke suplai air tetapi juga ke banyak makanan dan obat yang diproses. Sifat-sifat kimia dan fisiknya membuatnya ideal untuk berbagai jenis pemakaian, misalnya dalam produk-produk konsumen (alat-alat masak dan aluminium foil) dan dalam pengujiam air minum (koagulan) (Nainggolan, dkk., 2011).
Pemberian alum ini mengakibatkan partikel-partikel menggumpal menjadi partikel-partikel yang lebih besar yang kemudian lebih mudah dihilangkan dengan sedimentasi dan filtrasi (Nainggolan, dkk., 2011).
Tawas merupakan koagulan yang paling banyak digunakan karena bahan ini paling ekonomis, mudah diperoleh dipasaran, serta mudah penyimpanannya. Jumlah pemakaian tawas tergantung kepada turbidity (kekeruhan) air baku. Semakin tinggi turbidity air baku semakin besar jumlah tawas yang dibutuhkan. Pemakaian tawas juga tidak terlepas dari sifat-sifat kimia yang dikandung oleh air baku tersebut. Semakin banyak dosis tawas yang ditambahkan maka pH akan semakin turun karena dihasilkan asam sulfat sehingga perlu dicari dosis tawas yang efektif antara 5,8‒7,4 (Nainggolan, dkk., 2011).
Koagulan yang berbasis aluminium seperti aluminium sulfat digunakan pada pengolahan air minum untuk memperkuat penghilangan materi partikulat, koloidal, dan bahan-bahan terlarut lainnya melalui proses koagulasi. Pemakaian alum sebagai koagulan dalam pengolahan air sering menimbulkan konsentrasi aluminium yang lebih tinggi dalam air mentah itu sendiri (Nainggolan, dkk., 2011).
2.7 Analisa Kolorimetri
Penentuan berdasarkan kolorimetri dilakukan dengan sederetan larutan, masing-masing diketahui dengan tepat konsentrasinya. Larutan yang dicari konsentrasinya dibandingkan dengan deretan standar. Konsentrasi yang dicari adalah konsentrasi standar yang warnanya sama dengan larutan yang dianalisa. Kemungkinan besar tidak satupun standar yang warnanya sama, tetapi intensitas warna larutan cuplikan terdapat diantara dua buah standar. Artinya konsentrasi larutan terdapat diantara konsentrasi kedua standar tersebut (Jamil, 2007).
Menurut Basset (1994), kolorimetri terbagi menjadi dua, yakni: 1. Kolorimetri visual, dan
2. Kolorimetri fotolistrik.
Dalam kolorimetri visual, cahaya putih alamiah ataupun buatan umumnya digunakan sebagai sumber cahaya. Penetapannya biasa dilakukan dengan suatu instrumen sederhana yang disebut kolorimeter pembanding (comparator) warna, dan perbedaan intensitas warna dilihat dengan menggunakan mata. Sementara itu, dalam kolorimetri fotolistrik, sel fotolistrik digunakan untuk mengukur intensitas cahaya. Pada alat ini cahaya yang digunakan dibatasi dalam jangka panjang gelombang yang relatif sempit dengan melewatkan cahaya putih melalui filter-filter dalam bentuk lempengan berwarna yang terbuat dari kaca, gelatin, dan sebagainya (Basset, 1994).
ada dalam kuantitas kurang dari 1 atau 2%. Kriteria untuk hasil analisis kolorimetri yang memuaskan:
1. Kespesifikan reaksi warna
Reaksi warna yang dipilih hendaklah merupakan reaksi yang spesifik (hanya menghasilkan warna untuk zat sehubungan saja).
2. Kestabilan warna
Reaksi warna yang dipilih hendaknya menghasilkan warna yang cukup stabil (periode warna maksimum cukup panjang) untuk memungkinkan pengambilan pembacaan yang tepat. Dalam ini pengaruh zat-zat lain dan kondisi eksperimen (temperatur, pH) haruslah diketahui.
3. Kejernihan larutan
Larutan harus bebas dari endapan karena kekeruhan akan menghamburkan maupun menyerap cahaya.
4. Kepekaan tinggi
