KUALITAS AIR - Spada UNS

KUALITAS AIR

Kualitas air untuk pertanian:

 Irigasi : Agar tidak merusak tanaman dan tanah

 Drainase : Agar tidak mencemari lingkungan Jadi sebelum dan sesudah memasuki areal

pertanian, kualitas air harus tetap dijaga.

Kualitas air yang dimaksud:

 Banyaknya konsentrasi endapan (sedimen) Kandungan sedimen dalam air irigasi akan:

Mempengaruhi tekstur, permeabilitas serta kesuburan tanah

Mempengaruhi daya tampung saluran sehingga meningkatkan biaya untuk

pemeliharaan saluran.

 Banyaknya unsur-unsur kimia serta mikroba

 mempengaruhi kesesuaiannya untuk

pertumbuhan dan perkembangan tanaman

maupun sifat kimiawi tanah.

Sifat kimiawi air irigasi yang terpenting:

• Konsentrasi garam total terlarut (salinitas)

• Perbandingan banyaknya natrium terhadap kation-kation lain

• Konsentrasi elemen-elemen yang bersifat fototoksit

• Konsentrasi bikarbonat berhubungan dengan

konsentrasi kalsium (Ca) dan magnesium (Mg)

KRITERIA KUALITAS AIR IRIGASI

• Salinity hazard – kandungan total soluble salt

• Sodium hazard – proporsi relatif sodium (Na

⁺

) terhadap ion calcium (Ca

²⁺

) and magnesium (Mg

²⁺

)

• pH

• Alkalinity - carbonate and bicarbonate

• Specific ions: chloride (Cl), sulfate (SO

₄^2-

), boron

(B), and nitratenitrogen (NO

₃

-N)

A. KONSENTRASI GARAM TOTAL (SALINITAS)

- Konsentrasi garam total  kriteria paling penting

karena mempengaruhi langsung tingkat kualitas tanah - Tingkat konsentrasi garam yang tinggi sampai batas

tertentu akan meningkatkan tekanan osmotik tanaman sehingga menghambat pertumbuhan dan

perkembangan tanaman

- Besarnya kandungan garam biasanya disetarakan dalam bentuk Konduktifitas Listrik (EC) / daya hantar listrik dengan satuan mmhos/cm atau mhos/cm

- Total garam terlarut (TDS) mg/l = 640 EC (mhos/cm) ppm = 0,64 EC (mhos/cm)

Kriteria air irigasi berdasarkan EC

Colorado State University

Penurunan hasil akibat salinitas air irigasi

Tabel 3. Klasifikasi air berdasarkan kadar garamnya.

(AS Kapoor, 2001)

Kadar garam (mg/l) Klasifikasi air

< 500

500 – 1.500 1.500 – 5.000

> 5.000 35.000

> 35.000

Bersih / segar Sedang

Payau Asin

Sangat asin Pahit

B. PERBANDINGAN JUMLAH NATRIUM TERHADAP KATION-KATION LAIN

Kandungan natrium yang tinggi dalam air irigasi:

- Rusaknya struktur tanah karena terdispersinya partikel tanah

- Tingginya pH sehingga akan meracuni tanaman

- Keberadaan kation lain (Ca dan Mg) dalam air akan mengurangi sifat merusak dari natrium

- Penilaian bahaya natrium dinyatakan dalam: Sodium Adsorption Ratio (SAR)  Bandingan absorpsi natrium

Klasifikasi air irigasi berdasarkan nilai SAR

Colorado State University

Tabel 5. Klasifikasi air irigasi berdasarkan nilai SAR. (U.S. Salinity Lab.) – Sodium Hazard

Kelas Keterangan

S₁ Air berkadar natrium rendah (SAR < 10).

Air ini dapat dipergunakan untuk irigasi hampir semua tanah dengan sedikit kemungkinan bahaya terhadap pembentukan kadar Na⁺ tinggi. Untuk tanaman yang peka terhadap Na⁺ harus dijaga kemungkinan akumulasi natrium.

S₂ Air berkadar natrium sedang (SAR : 10 – 18).

Air ini berbahaya bagi tanah dengan tekstur halus yang mempunyai daya absorpsi tinggi, terutama pada kondisi pencucian yang rendah. Tanah-tanah bertekstur kasar yang mengandung gips atau pada tanah organik dengan permeabilitas yang baik, air ini dapat digunakan.

S₃ Air berkadar natrium tinggi (SAR : 18 – 26).

Air ini akan menghasilkan konsentrasi Na⁺ yang tinggi pada hamper semua tanah. Untuk dapat digunakan pada tanah dengan drainase baik, diperlukan pengolahan tanah secara khusus disertai dengan tersedianya air untuk

pencucian yang cukup banyak dan cukup tersedia bahan-bahan organic. Pada tanah mengamdung gips, bahaya natrium ini dapat dikurangi.

S₄ Air berkadar natrium sangat tinggi (SAR > 26).

Air ini umumnya tidak baik untuk irigasi, kecuali pada tanah dengan kandungan garam (salinitas) sangat rendah.

TABEL 6. KLASIFIKASI AIR IRIGASI MENURUT SCOFIELD (1935)

Kelas air

DHL

(mhos/cm) Na (%) Cl/SO₄^2- (ppm)

Boron (ppm)

Kategori

1 2 3 4 5

0 – 250 250 – 750 750 – 2000 2000 – 3000

> 3000

0 – 20 20 – 40 40 – 60 60 – 80

> 80

0 – 4 4 – 7 7 – 12 12 – 20

> 20

0 – 0,67 0,67 – 1,33 1,33 – 2,00 2,00 – 2,50

> 2,50

Sangat baik Baik

Agak baik Kurang baik Buruk

• Air yang baik bagi pertumbuhan tanaman jika bersodium rendah

• Sodium terdapat di koloid tanah dan berfluktuasi sesuai penambahan air irigasi atau hujan dan sistem koloid

tanah

• Hubungan antara konsentrasi dan komposisi garam

dalam air irigasi dan sodium dalam tanah seperti berikut (Mahida, 1983):

𝑁𝑎𝑥

𝐶𝑎𝑥+𝑀𝑔𝑥 = 𝐾 ^(𝑁𝑎2+)

(𝐶𝑎2++𝑀𝑔2+) 2

Dimana:

Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺= konsentrasi kation (m.e/l)

Nax, Cax, Mgx = kation yang dapat dipertukarkan (m.e% g tnh) K = nilai yg tergantung sifat tanah (0 – 0,0015)

PH AND ALKALINITY

• Kadar keasaman atau kebasaan air irigasi dinyatakan sebagai pH (< 7,0 asam; > 7,0 basa)

• Range pH normal 6,5 – 8,4

• pH rendah  korosi pada sistem irigasi

• pH tinggi > 8,5 sering disebabkan kehadiran

konsentrasi bicarbonate (HCO

₃^-

) dan carbonate

(CO

₃^2-

) atau disebut alkalinity.

C. KONSENTRASI ELEMEN- ELEMEN YANG BERSIFAT FOTOTOKSIT

Elemen-elemen yang bersifat fototoksit

adalah kandungan mikroba dan alga yang jika terkena cahaya matahari, alga akan berkembang dengan pesat sehingga

menurunkan kandungan oksigen dalam air

irigasi  mengakibatkan Eutrofikasi

CHLORIDE

Akibat Cloride bagi tanaman

 Kenampakan terbakar pada daun (leaf burn)

Diatasi dengan:

Penyiraman pada malam hari atau saat mendung.

Pemberian irigasi secara tetes

Menghindarkan kontak air irigasi dengan daun

BORON

SULFATE

• Mempengaruhi tanaman pada konsentrasi yang tinggi

• Karena mempengaruhi kapasitas pengambilan ion lain yang dibutuhkan tanaman

• Untuk lahan berpasir, diijinkan hingga <1 % BO

dan <10 ppm SO

₄^-

pada air irigasinya

NITROGEN

• Nitrogen pada irrigation water (N) menunjukkan kesuburan

• Konsentrasi ion nitrate pada air irigasi biasanya lebih tinggi daripada ammonium

• N yang tinggi menyebabkan permasalahan kualitas air terhadap tanaman, seperti

pertumbuhan yang berlebihan pada beberapa tanaman (“sukulen”), tapi bisa diatasi dengan pemberian ppuk berimbang dan pengelolaan irigasi

• Terlepas dari hasil panennya, nitrat harus dikurangi pada pemupukan terutama bila

konsentrasi > 10 ppm NO

₃

-N (45 ppm NO

^-₃

)

D. KONSENTRASI BIKARBONAT DALAM

HUBUNGANNYA DENGAN KONSENTRASI KALSIUM (CA) DAN MAGNESIUM (MG).

• Bahaya sodium selain dapat dinilai melalui SAR, juga dapat dideteksi melalui Residual Sodium Carbonat (RSC)

• Konsep ini berdasarkan bahwa konsentrasi ion-ion

bikarbonat (HCO₃) dapat menyebabkan presipitasi dari kalsium dan magnesium bikarbonat dari larutan tanah yang akhirnya dapat meracuni tanaman

• Dihitung menurut rumus:

RSC = (CO₃^2- + HCO₃^-) – (Ca²⁺ + Mg²⁺) Satuan m.e/liter

BERDASARKAN RSC, KUALITAS AIR IRIGASI DIKELOMPOKKAN DALAM 3 KELAS:

Kelas (1)

• RSC (< 1,25 m.e/l) digolongkan air yang cocok dan baik untuk semua jenis tanah, sehingga memberikan pertumbuhan

tanaman yang normal

• Air pada kelas ini tidak memberikan

pengaruh buruk terhadap koloid tanah.

BERDASARKAN RSC, KUALITAS AIR IRIGASI DIKELOMPOKKAN DALAM 3 KELAS:

Kelas (2)

• RSC (1,25 – 2,50 m.e/l). Air ini cocok untuk jenis tanah tertentu dan untuk tanaman tertentu pula

• Biasanya tanaman yang toleran dan agak toleran terhadap sodium dapat tumbuh

• Air ini tidak dapat digunakan pada tanah dengan

drainase buruk dan juga perlu pengolahan tanah secara khusus untuk mengurangi salinitas misalnya dengan

mengalirkan air bersih (salinitas rendah)

• Untuk pemanfaatan tanah ini, dipilih tanaman yang toleran terhadap kadar garam tinggi seperti tomat,

cabe dan ubi jalar ²³

BERDASARKAN RSC, KUALITAS AIR IRIGASI DIKELOMPOKKAN DALAM 3 KELAS:

Kelas (3)

• RSC (> 2,5 m.e/l). Air ini tidak cocok dipakai untuk kepentingan tanaman, karena tingkat kadar garamnya sangat tinggi

• Apabila tanah permeable dan pengolahan tanah khusus dapat dilakukan seperti

pembasuhan tanah dengan air bersih yang

intesif dan pemilihan tanaman sangat toleran,

tanah ini masih memungkinkan dipakai untuk

kepentingan pertanian

PETUNJUK KUALITAS AIR UNTUK IRIGASI

Kualitas air untuk irigasi Tergantung:

- Total garam terlarut dalam air (TDS=Total Dissolved Salts)

- Jenis dan kondisi tanah - Iklim

- Jenis tanaman yang diusahakan

- Pengelolaan dan irigasi

TABEL 8. BATASAN PEMANFAATAN AIR IRIGASI YANG SALINE, (INDIA)

Tekstur tanah (%

clay)

Toleransi tanaman

Nilai EC pada batasan curah hujan daerah

< 350 mm 350-550 mm >550 mm Halus (>30) Sensitif

Semi toleran Toleran

1.0 1.5 2.0

1.0 2.0 3.0

1.5 3.0 4.5

Cukup halus (20-30)

Sensitif Semi toleran Toleran

1.5 2.0 4.0

2.0 3.0 6.0

2.5 4.5 8.0

Cukup kasar (10-20)

Sensitif Semi toleran Toleran

2.0 4.0 6.0

2.5 6.0 8.0

3.0 8.0 10.0

Kasar (<10) Sensitif Semi toleran Toleran

- 6.0 8.0

3.0 7.5 10.0

3.0 9.0 12.5

HAL-HAL YANG HARUS DIPERHATIKAN DARI KUALITAS AIR:

1. Salinitas tanah akan meningkat seiring meningkatnya salinitas air irigasi, banyaknya irigasi yang diterapkan dalam satu musim

tanam, kehalusan tekstur tanah,dan penurunan konduktivitas hidrolik tanah.

2. Alkalinitas tanah meningkat seiring peningkatan nilai SAR atau kandungan ion bikarbonat dalam air irigasi.

3. Meskipun pada salinitas rendah (1-3 mmhos/cm), alkalinitas tanah meningkat seiring meningkatnya nilai RSC.

4. Air irigasi yang saline (Tipe Na-Cl), bisa aman digunakan di daerah yang memiliki drainase yang baik, tekstur tanah kasar, dan muka air tanah yang rendah.

5. Air saline bisa dipergunakan untuk mengairi tanaman yang toleran.

6. Efek merugikan air saline tidak terjadi di daerah curah hujan tinggi.

TABEL 9. JENIS TANAMAN YANG SENSITIVE, SEMI TOLERAN DAN TOLERAN TERHADAP GARAM

Sensitif Semi toleran Toleran Kacang tanah

Kacang panjang Kedelai

Jeruk Lemon Apel Peach Pear

Jagung Padi Tebu Kapas Melon

Semangka

Selada keriting Kobis

Bawang Kentang Mangga

Gandum

Barley (gandum bir)

Oat Bit

Jambu Palm Kelapa

KEBUTUHAN, KUALITAS, DAN PENCEMARAN AIR

• Pemakaian air secara umum sangat bervariasi dari kota ke kota yang tergantung pada iklim, sifat

lingkungannya, populasi, industri dan faktor-faktor lainnya.

• Bila diperkirakan secara tidak rinci limbah dari rumah tangga adalah 60-75 % dari kebutuhan air akan

menjadi limbah.

• Sedangkan kebutuhan industri diperkirakan 50 m³ /ha/hari.

TABEL : PENGGUNAAN AIR DI AS

DISTRIBUSI PENGGUNAAN AIR DI DALAM RUMAH TANGGA

ADALAH SBB;

KUALITAS AIR

Penyediaan air bersih dalam bentuk kualitas dan

kuantitas adalah faktor utama bagi manusia ataupun makhluk hidup lainnya.

Parameter yang menentukan kualitas air:

1. Parameter fisika,

2. Parameter kimia, dan 3. Parameter biologi.

Parameter fisika adalah yang berhubungan dengan penglihatan, sentuhan, rasa, ataupun bau. Padatan

tersuspensi, turbiditas, rasa, dan bau termasuk kategori ini.

Padatan tersuspensi bersumber dari partikel organik dan anorganik yang tidak larut (ppm).

Contoh Padatan anorganik : lempung, lanau, dan bahan tanah lainnya dan bahan organik adalah seperti serabut tumbuhan dan bahan biologi (sell bakteri, algae dll). Penentuan padatan terlarut dapat dilakukan dengan gravimetri dengan jalan mengeringkan sampel pada 104^o C.

Kekeruhan adalah pengukuran langsung padatan tersuspensi menggunakan Jackson turbidimeter.

1 JTU = 1 mg/L SiO2 (dalam air destilasi).

Warna dari bahan organik seperti daun, kayu, akar, asam humus dll. Bahan

anorganik dari besi oksida - berwarna merah, mangan oksida-- warna coklat atau kehitaman. Pada limbah industri, produksi kertas, proses makanan, produksi kimia, penambangan, dan kilang adalah berupa zat warna dan lainnya.

Pengukuran zat warna menggunakan standar warna TCU (True color unit) --1 TCU

= 1 mg/L platinum. Alatnya Spektrometri.

Rasa dan Bau adalah berasal dari mineral-mineral, logam-logam dan garam- garam dari tanah dan terakhir dari reaksi biologi.

Pengukuran bau dan rasa--bahan organik dapat dilakukan dengan gas/liquid chromatografi.

Dapat juga dg threshold odor number (TON) TON = A + B/A, A = volume air bau

B =volume air bebas bau untuk menghasilkan 200 ml campuran (ditabelkan).

Suhu adalah parameter yang akan mempengaruhi reaksi di alam.

PARAMETER KIMIA

Air merupakan pelarut yang sangat baik sehingga banyak sekali bahan-bahan yang dapat larut dalam air.

Parameter kimia kualitas air : pH

Zat padat terlarut total (TDS), Alkalinitas,

Kesadahan,

Logam-logam, bahan organik, nutrisi, dan pestisida.

Pengukuran pH dilaksanakan dengan langsung dengan peralatan pH meter yang dilakukan dengan mengukur – log [H⁺]

Zat padat terlarut total dapat diketahui dengan mengukur konduktivitas sampel air atau dengan penjumlahan kandungan ion-ion utama dalam air dalam satuan mg/L.

Alkalinitas dapat ditentukan dengan volumetri menggunakan asam (H₂SO₄) sebagai pentiter

Kesadahan dalam pengukurannya menggunakan satuan mg/L CaCO₃ yang dapat dikonversi menjadi meq/L. Hal ini berhubungan dengan apa yang kita kation polivalen yang terlarut dalam air.

Logam-logam dalam air ditentukan konsentrasinya dengan AAS (Atomic Absorption

Bahan Organik dapat diukur dengan GC (kromatografi Gas) atau GC-MS.

Nutrisi dalam sampel air diperkirakan dengan pengukuran N, P & K dalam air sampel.

Pestisida biasanya ditentukan dengan GC (Chromatographi Gas).

PARAMETER BIOLOGI

Kebanyakan air permukaan di alam adalah

mengandung bakteri dan virus dan pengukurannya dilakukan dengan mengidentifikasi bakteri patogen.

Dalam rekayasa lingkungan pengukurannya dilakukan dengan indikator bakteri patogen E. Coli dalam 100 ml air contoh.

Senyawa-senyawa organik di Lingkungan Senyawa degradable

Senyawa undegradable

BOD = Biological oxygen demand Istilah BOD₅

COD = Chemical oxygen demand