BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Air
Sudah umum diketahui bahwa air sangat penting bagi kehidupan, karena tidak ada satu pun kehidupan yang ada didunia ini yang dapat berlangsung terus tanpa tersedianya air yang cukup. Bagi manusia, kebutuhan akan air ini amat mutlak, karena zat pembentuk tubuh manusia sebagian besar adalah terdiri dari air, yang jumlahnya sekitar 73% dari bagian tubuh tanpa jaringan lemah (lean body mass).
Tergantung dari jumlah lemak yang terdapat dalam tubuh, maka presentase air ini berbeda antara seseorang dengan orang lainnya. Pada orang gemuk misalnya, perbandingan air dan lemak sekitar 50% berbanding 50%. Pada pria normal, perbandingan ini antara 60% berbanding 16%. Pada orang yang kurus, perbandingan ini antara 60% berbanding 7%. Sedangkan pada bayi, presentase air yang terdapat dalam tubuh berbanding dengan lemak amat menyolok sekali, yakni 78% berbanding 0%
Dengan kata lain, jumlah air yang terdapat dalam tubuh manusia : - Sekitar 80% dari berat badan (untuk bayi dengan low birth weight); - Sekitar 70-75% dari berat badan untuk neonates;
- Sekitar 65% dari berat badan (untuk anak);
- Sekitar 55-60% dari berat badan (untuk orang dewasa).
Jika tubuh tidak cukup mendapatkan air atau kehilangan air hanya sekitar 5% dari berat badan (pada anak besar dan orang dewasa), maka keadaan ini telah membahayakan kehidupan orang tersebut, yang dalam ilmu kedokteran dikenal sebagai dehidrasi berat. (Azwar,1996)
Berikut ini adalah 5 macam sumber air minum yang dapat digunakan; 1. Air laut
Air ini sifatnya asin karena mengandung garam NaCl. kadar garam NaCl dalam air laut 3% dengan keadaan ini maka air laut tidak memenuhi syarat untuk diminum.
2. Air hujan
Cara menjadikan air hujan sebagai air minum hendaknya jangan saat air hujan baru mulai turun, karena masih mengandung banyak kotoran. Air hujan juga mempunyai sifat agresif terutama terhadap pipa-pipa penyalur maupun bak-baik reservoir sehingga hal ini akan mempercepat
terjadinya korosi atau karatan. Air hujan juga mempunyai sifat lunak sehingga akan boros terhadap pemakaian sabun.
3. Air permukaan
Air permukaan adalah air yang mengalir di perbukaan bumi, Pada umumnya air permukaan ini akan mendapat pengotoran selama pengalirannya, misalnya oleh lumpur, batang kayu, daun, kotoran industri dan lainnya. Untuk meminumnya harus melewati proses pembersihan yang sempurna.
4. Air tanah
Air tanah adalah air yang berada di bawah tanah di dalam zona jenuh dimana tekanan hidrostatiknya sama atau lebih besar dari tekanan atmosfer.
5. Mata air
Mata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya ke permukaan tanah dengan hampir tidak dipengaruhi oleh musim, sedangkan kualitasnya sama dengan air dalam.
2.2 Air Tanah
Air tanah (ground water) adalah air yang bergerak dalam tanah, terdapat diantara butir-butir tanah atau dalam retakan bebatuan. Air tanah lebih banyak tersedia daripada air hujan. Ciri-ciri air tanah yaitu memiliki suspended solids rendah dan dissvolved solids tinggi. Dengan demikian maka permasalahan pada air tanah
yang mungkin timbul adalah tingginya angka kandungan Total Dissvolved Solids
(TDS), besi, mangan, dan kesadahan. Air tanah dapat berasal dari mata air di kaki gunung, atau sepanjang aliran sungai atau berasal dari air tanah dangkal dengan kedalaman antara 15 - 30 meter, yaitu berupa air sumur gali, sumur bor tangan, atau bahkan terkadang mencapai lebih dari 100 meter. Cara pengambilan air tanah yang paling tua dan sederhana adalah dengan membuat sumur gali (dug wells) dengan kedalaman lebih rendah dari posisi permukaan air tanah. Jumlah air yang dapat diambil dari sumur gali biasanya terbatas, dan yang diambil adalah air tanah dangkal.
Air tanah terbagi menjadi 3 bagian antara lain: a. Air tanah dangkal.
Terjadi karena adanya daya proses peresapan air dari permukaan tanah. Air tanah dangkal dimanfaatkan untuk sumber air minum melalui sumur-sumur dangkal. Air sumur dangkal ini terdapat pada kedalaman 15 – 30 meter. Sebagai air minum, air tanah dangkal dari segi kualitas agak baik. Kuantitas kurang cukup dan tergantung musim.
b. Air tanah dalam.
Air tanah dalam dalam terdapat setelah rapat air yang pertama. Pengambilan air tanah dalam tidak semudah pada air tanah dangkal. Dalam hal ini harus digunakan bor dengan memasukkan pipa kedalamnya hingga mencapai kedalaman antara 100–300 meter dan akan didapat lapisan air. Kualitas air tanah dalam pada umumnya lebih baik daripada air tanah dangkal, karena penyaringannya lebih sempurna.
c. Mata air.
Mata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya ke permukaan tanah. Mata air berasal dari tanah dalam hampir tidak terpengaruh oleh musim dan kualitasnya sama dengan keadaan air dalam (Sutrisno, 1987). 2.2.1 Kontaminasi Air Tanah
Air tanah dapat terkontaminasi dari beberapa sumber pencemar. Dua sumber utama kontaminasi air tanah ialah :
1. Kebocoran bahan kimia organik dari penyimpanan bahan kimia dalam bunker yang disimpan dalam tanah, dan
2. Penampungan limbah industri yang ditampung dalam kolam besar diatas atau di dekat sumber air .
Persyaratan bagi masing-masing standar kualitas air masih perlu ditentukan oleh aspek-aspek yaitu : persyaratan fisis, kimia, biologis.
a. Persyaratan fisis ditentukan oleh faktor-faktor kekeruhan, warna, bau maupun rasa.
b. Persyaratan kimia ditentukan oleh konsentrasi bahan-bahan kimia seperti arsenik, klor, tembaga, sianida, besi dan sebagainya.
c. Persyaratan biologis ditentukan baik oleh mikroorganisme yang patogen, maupun yang non patogen.
2.3 Sumur Bor
Sumur bor dapat dibuat dengan cara mengebor tanah dengan menggunakan bor fidia maupun bor intan. Diameter sumur bor biasanya berukuran 4-5 dim (sekitar 1,5 meter) dan dengan kedalaman yang lebih daripada sumur gali. Pada tanah berpasir, kedalaman sumur bor 30-40 meter dengan kenaikan air tanah sebesar 5-7 meter dari permukaan tanah. Pada tanah liat/padas kedalaman sumur bor 40-60 meter dengan air naik sebesar 7 meter dari permukaan tanah. Semantara tanah berkapur kedalaman sumur bor harus lebih dari 60 meter dan pada tanah berbukit harus lebih dari 100 meter. Air sumur bor bersifat sejuk dan jernih, relatif tidak tercemar, serta mengandung bakteri dan algae yang lebih sedikit bila dibandingkan dengan air sumur gali. (Budi, E, 2003)
2.4. Logam Besi
Besi dapat ditemukan di bebatuan dan mineral tanah lainnya. Tanpa adanya ikatan dengan oksigen, besi mudah tereduksi. Saat teroksidasi pada pH 7 - 8,5, besi umumnya tidak terlarut sempurna, dan konsentrasi besi bisa dikurangi sampai sebesar 0,3 mg/L, yang merupakan batas maksimum yang terdapat dalam air. Karena besi sangat tidak mudah terlarut saat teroksidasi, maka residu besi setelah pengawasan air
dapat di saring dalam air. Kandungan besi dalam air dapat dihasilkan akibat di dalam pipa air yang digunakan untuk proses aliran air. (Kemmer, F,1979)
2.4.1. Manfaat Ion Besi (Fe3+) Sebagai Mikroelemen Tubuh
Ion Fe3+ memiliki berbagai fungsi esensial dalam tubuh yaitu : 1. Sebagai alat angkut oksigen dari paru-paru keseluruh tubuh. 2. Sebagai alat angkut elektron dalam sel.
3. Sebagai bagian terpadu dari berbagai reaksi enzim.
Kadar Fe dalam tubuh manusia kira-kira 3 - 5 g. Sebanyak dua per tiga bagiannya terikat oleh Hemoglobin, 10% diikat oleh Mioglobin dan enzim yang mengandung Fe dan sisanya terikat dalam protein Feritrin dan Hemosiderin. (Effendi, H.2003)
2.4.2. Toksisitas Besi
Senyawa besi dalam jumlah kecil di dalam tubuh manusia berfungsi sebagai pembentuk sel-sel darah merah, dimana tubuh memerlukan 7 - 35 mg/hari yang sebagian bisa diperoleh dari air. Tetapi zat besi yang melebihi dosis yang diperlukan oleh tubuh dapat menimbulkan masalah kesehatan. Hal ini dikarenakan tubuh manusia tidak dapat mengsekresi besi, sehingga bagi mereka yang sering mendapat tranfusi darah, warna kulitnya menjadi hitam karena akumulasi besi. Air minum yang mengandung kadar besi yang tinggi cenderung akan menimbulkan rasa mual apabila dikonsumsi. Selain itu besi dalam dosis besar dapat merusak dinding usus. Kematian oleh keracunan besi sering kali disebabkan oleh rusaknya dinding usus ini. Kadar besi yang melebihi kadar 1 mg/L akan menyebabkan terjadinya iritasi pada mata dan kulit. Kelarutan besi dalam air yang melebihi 10 mg/l akan menyebabkan air berbau seperti telur busuk.
2.5. Logam Tembaga
Tembaga adalah logam merah-muda yang lunak, dapat ditempa, dan liat. Dapat melebur pada suhu 1038°C. tidak larut dalam asam klorida dan asam sulfat encer, meskipun dengan adanya oksigen ia bisa larut sedikit. Dalam larutan air selalu
terdapat ion kompleks tetrakuo; atau dengan kata lain dapat disebut sebagai ion tembaga(II) Cu2+ saja. (Vogel, A.I. 1985)
2.5.1. Manfaat Ion Tembaga (Cu2+) Sebagai Mikroelemen Tubuh
Ion tembaga (Cu2+) merupakan mikroelemen esensial untuk semua tanaman dan hewan, termasuk manusia. Ion Cu2+ diperlukan oleh manusia untuk berbagai sistem enzim di dalam tubuh. Oleh karena itu, ion Cu2+ harus selalu ada di dalam makanan. Ion Cu2+ juga terlibat dalam berbagai reaksi biokimia di dalam sel manusia. 2.5.2. Toksisitas Tembaga
Kebutuhan tubuh per hari akan tembaga adalah 0,05 mg/kg berat badan. Pada kadar tersebut tidak terjadi akumulasi pada tubuh manusia normal. Konsumsi tembaga dalam jumlah yang besar dapat menyebabkan keracunan dan bahkan bisa dihubungkan dengan dengan penyakit Wilson yaitu gangguan genetik di mana tubuh tidak dapat melepaskan diri dari tembaga, mengakibatkan deposisi pada organ-organ dan konsekuensi serius seperti gagal hati dan kerusakan neurologis. Potensi bahaya lainnya termasuk obstruksi aliran empedu, kontaminasi cairan dialisis, dan juga dapat menyebabkan penyakit sirosis pada ana 2.6. Standar baku Air
Standar mutu air minum atau air untuk kebutuhan rumah tangga ditetapkan berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492 tahun 2010 tentang syarat-syarat pengawasan kualitas air. Standar baku air tersebut disesuaikan dengan Standar Internasional yang dikeluarkan oleh WHO.
Standarisasi kualitas air tersebut bertujuan untuk memelihara, melindungi, dan mempertinggi derajat kesehatan masyarakat, terutama dalam pengelolaan air atau kegiatan usaha mengolah dan mendistribusikan air minum untuk masyarakat umum. Dengan adanya standarisasi tersebut, dapat dinilai kelayakan pendistribusian sumber air untuk keperluan rumah tangga. Daftar lengkap Persyaratan Kualitas menurut Peraturan Menteri Kesehatan R.I No: 492/Menkes.Per/IV/2010 selengkapnya dapat dilihat dalam tabel lampiran 10. (Kusnaedi, 2010)
2.7. Syarat-syarat air minum
Air yang akan digunakan untuk kehidupan sehari-hari khususnya air yang dipakai untuk konsumsi harus memenuhi syarat, baik dari segi kualitas maupun kuantitasnya. Secara kualitas, air harus tersedia pada kondisi yang memenuhi syarat kesehatan. Kualitas air dapat ditinjau dari indikator yang dinilai dari segi fisik, kimia dan bakteriologis.
a. Syarat Fisik
1. Air tidak boleh berwarna. 2. Air tidak boleh berasa. 3. Air tidak boleh berbau
4. Suhu air hendaknya dibawah suhu udara (sekitar ± 25ºC) 5. Air harus jernih
b. Syarat Kimia
Air minum tidak boleh mengandung racun, zat-zat mineral atau zat-zat kimia tertentu dalam jumlah melampaui batas yang telah ditentukan.
c. Syarat Bakteriologis
Air minum tidak boleh mengandung bakteri penyakit (patogen) sama sekali dan tidak boleh mengandung bakteri-bakteri golongan Coli melebihi batas yang telah ditentukan yaitu 1 coli/100 mL air. (Sutrisno, 2004)
2.8. Zat padat dalam air
Padatan total (residu) adalah bahan yang tersisa setelah air sampel mengalami pengeringan pada suhu tertentu. Residu dianggap sebagai kandungan total bahan terlarut dan tersuspensi dalam air. Padatan tersuspensi total (Total Suspended Solid
atau TSS) atau bahan-bahan tersuspensi (diameter >1µm) yang tertahan pada saringan milipore dengan diameter pori 0,45µm. TSS terdiri atas lumpur dan pasir halus serta jasad-jasad renik, yang terutama disebabkan oleh kikisan tanah atau erosi tanah yang terbawa ke badan air. Prinsip analisanya bila zat padat dalam sampel dipisahkan dengan menggunakan filter kertas atau fiber glass dan kemudian zat padat yang
tertahan pada filter dikeringkan pada suhu ± 105ºC maka berat residu sesudah pengeringan adalah zat padat tersuspensi. (G Alaerts, 1984)
Settable solid adalah jumlah padatan tersuspensi yang dapat diendapkan selama periode waktu tertentu. Padatan terlarut total (Total Dissolved Solid atau TDS) adalah bahan-bahan terlarut (berdiameter < 10-6 mm dan koloid ( diameter 10-6mm – 10-3mm) yang berupa senyawa-senyawa kimia dan bahan-bahan lain, yang tidak tersaring pada kertas saring. (Hefni E, 2003)
Prinsip analisa zat padat terlarut yaitu zat padat yang lolos filter pada analisa zat tersuspensi kemudian diuapkan dan dikeringkan pada suhu 105ºC. Residu yang tertinggal adalah zat padat terlarut.
Dalam metode analisa zat padat pengertian zat padat total adalah semua zat-zat tersisa sebagai residu dalam suatu bejana, bila sampel air dalam bejana tersebut dikeringkan pada suhu tertentu. Zat padat total terdiri dari zat padat terlarut dan zat padat tersuspensi yang bersifat organis dan inorganis.
Zat padat tersuspensi sendiri dapat diklasifikasikan sekali lagi menjadi antara lain zat padat terapung yang selalu bersifat organis dan zat padat terendap yang dapat bersifat organis dan inorganis. Zat padat terendap adalah zat padat dalam suspensi yang dalam keadaan tenag dapat mengendap setelah waktu tertentu karena pengaruh gaya beratnya. Dimensi dari zat-zat padat diatas adalah dalam mg/L atau g/L, namun sering pula ditemui % berat yaitu kg zat pada/kg larutan atau % volume yaitu dm3 zat padat/liter larutan. (G. Alaerts, 1984)
Padatan tersuspensi merupakan efek yang tidak diinginkan dalam kualitas air. Sebagai contoh, adanya endapan kimia di dalam air dapat meningkatkan turbiditas, membuat air menjadi kehilangan daya pakainya. Partikel-partikel dalam air juga dapat menghalangi masuknya sinar matahari, sehingga dapat menyebabkan pertumbuhan organisme air yang bergantung pada sinar matahari menjadi terganggu. Hal ini juga akan berhubungan langsung dengan sistem ekologi air. (Lamb, 1985)
2.9. Spektrofotometer Serapan Atom
Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) adalah spektrofotometri atom yang lebih melibatkan pada proses penyerapan panjang gelombang yang dipancarkan oleh suatu unsur atom yang dilewatkan melalui gas pembakar. Dalam beberapa tahun terakhir ini, SSA telah menjadi salah satu teknik analisis yang banyak digunakan. Pada kenyataannya, dapat kita katakan bahwa SSA digunakan untuk menganalisa unsur-unsur anorganik. Sementara kromatografi gas digunakan digunakan untuk analisa senyawa organik. (Kennedy, J.H.1990)
2.9.1. Prinsip Dasar Spektrofotometer Serapan Atom
Spektroskopi atom didasarkan pada peristiwa absorpsi, fluoresensi, dan emisi. Namun hanya absorpsi dan fluoresensi yang umumnya digunakan untuk spektroskopi molekul. (Skoog, D.A. 1992)
Spektrofotometri serapan atom didasarkan pada kemampuan atom-atom pada suatu unsur untuk dapat mengabsorpsi energi sinar pada panjang gelombang tertentu. Banyaknya energi sinar yang diabsorpsi berbanding lurus dengan jumlah atom-atom yang mengabsorpsi. Atom terdiri dari inti atom yang mengandung proton bermuatan positif, dan neutron berupa partikel yang netral, dimana inti atom dikelilingi oleh elektron-elektron yang bermuatan negatif pada tingkat energi yang berbeda-beda.
Jika atom mengabsorpsi energi, maka elektron pada kulit terluar (elektron valensi) akan tereksitasi dan bergerak dari keadaan dasar atau tingkat energi yang terendah (ground state) ke keadaan tereksitasi dengan tingkat energi yang lebih tinggi (excited state). Jumlah energi yang dibutuhkan untuk memindahkan elektron ketingkat energi tertentu dinyatakan sebagai potensial eksitasi untuk tingkat energi tersebut, dimana pada waktu kembali pada keadaan dasar, elektron melepaskan energi sebagai energi panas ataupun energi sinar. (Clark, D.V. 1979)
2.9.2. Instrumentasi
Skematis ringkas peralatan Spektrofotometer Serapan Atom adalah :
Lampu Katoda Berongga Nyala Monokromator
Bahan Bakar
Oksidan Detektor
Recorder
Gambar 1. Skema sederhana dari peralatan Spektrofotometer Serapan atom. Keterangan :
A = Lampu Katoda Berongga B = Nyala
C = Monokromator D = Detektor E = Recorder
1. Sumber cahaya
Sebagai sumber cahaya digunakan lampu katoda berongga (hollow cathode lamp). Sumber cahaya ini dapat menghasilkan garis-garis resonansi yang spesifik untuk tiap-tiap unsur.
Kedua elektroda dimasukkan dalam tabung kaca yang terbuat dari silica dan diisi dengan gas Ar, Ne, atau He dalam tekanan rendah. Untuk mempertajam spektrum radiasi resonansi dan mengurangi terjadinya pelebaran garis emisi, maka pada lampu katoda diberikan elektroda tambahan. Elektroda tambahan ini adalah katoda yang dilapisi oleh unsur logam yang mudah melepaskan electron yang diperlukannya untuk memborbardir katoda berongga.
A B C
D
2. Nyala
Nyala yang digunakan pada Spektrofotomer Serapan Atom harus mampu memberikan suhu >2000 K. Untuk mencapai suhu setinggi ini biasanya digunakan gas pembakar dalam suatu gas pengoksida seperti udara dan nitrogen oksida (N2O). Gas pembakar yang umum digunakan adalah Etana (C2H2), Hidrogen (H2), dan Propane (C3H8).
3. Monokromator
Monokromator berfungsi untuk memisahkan garis-garis spectrum lainnya yang mungkin menganggu sebelum pengukuran. Sistem monokromator terdiri dari celah masuk (entrance slit), pemilih panjang gelombang berupa prisma atau kisi-kisi difraksi.
4. Detektor
Alat detektor yang umum digunakan adalah tabung pelipat ganda foton. Prinsip tabung ini adalah mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. 5. Recorder (Pencatat)
Pencatat merupakan suatu alat penunjuk atau dapat juga diartikan sebagai sistem pencatat hasil. Pencatatan hasil dilakukan dengan suatu alat yang telah dikalibrasi untuk pembacaan suatu transmisi atau adsorbansi. Hasil pembacaan dapat berupa angka atau berupa kurva dari suatu recorder yang menggambarkan absorbansi atau intensitas emisi.
Dalam analisis logam dengan menggunakan sistem ini sampel diatomisasi pada alat atomizer melalui nyala api dengan bahan bakar asetilen murni. Biasanya logam yang dianalisis dengan cara ini adalah Ca, Cd, Cu. Cr, dan sebagainya yang dikelompokkan sebagai logam normal. (Clark, D.V. 1979)
2.7.3. Gangguan Pada SSA dan Cara Mengatasinya
Sampel dalam bentuk molekul karena disosiasi yang tidak sempurna akan cenderung mengabsorpsi radiasi dari sumber radiasi. Demikian juga terjadinya ionisasi atom akan menjadi sumber kesalahan pada SSA oleh karena spektrum radiasi oleh ion jauh berbeda dengan spektrum absorpsi atom netral yang memang
Ada beberapa cara untuk mengurangi gangguan kimia pada SSA yaitu:
1. Menaikkan temperatur nyala agar mempermudah penguraian untuk itu dipakai gas pembakar campuran C2H2 + N2O yang memberikan nyala dengan temperatur yang tinggi.
2. Menambahkan elemen pengikat gugus atom penyangga, sehingga terikat kuat akan tetapi atom yang ditentukan bebas sebagai atom netral. Misalnya, penentuan logam yang terikat sebagai garam, dengan penambahan logam, yang lainnya akan terjadi ikatan lebih kuat dengan anion pengganggu.
3. Pengeluaran unsur pengganggu dari matriks sampel dengan cara eksitasi. (Mulja, M.1995)
