BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Air Air merupakan zat yang paling penting dalam kehidupan setelah udara. Sekitar tiga perempat dari bagian tubuh kita terdiri dari air dan tidak seorang pun dapat bertahan hidup lebih dari 4 – 5 hari tanpa minum. Selain itu, air juga diperlukan untuk kepentingan memasak, mencuci, mandi dan membersihkan kotoran. (Chandra, 2006) Air sangat dibutuhkan manusia dan makhluk hidup lainnya dalam jumlah yang besar dan apabila terjadi kekurangan air yang disebabkan oleh perubahan iklim akan mengakibatkan bahaya yang fatal bagi makhluk hidup. Dapat dinyatakan bahwa kualitas air merupakan syarat untuk kualitas kesehatan manusia, karena tingkat kualitas air dapat digunakan sebagai indikator tingkat kesehatan masyarakat. Kebutuhan akan air bersih meningkat sesuai dengan pertambahan penduduk. Dibeberapa tempat dapat terjadi kasus – kasus air yang terkontaminasi bakteri (Situmorang, 2007). Sama halnya dengan udara, pengaruh air yang tidak langsung adalah pengaruh yang timbul sebagai akibat pendayagunaan air yang dapat meningkat atau menurunkan kesejahteraan masyarakat. Misalnya, air yang dimanfaatkan untuk Pembangkit Tenaga Listrik, untuk industri, irigasi, pertanian, perikanan, dan regreasi dapat meningkatkan kesejahteraan masyarakat. Sebagai contoh adalah pengotor badan
Universitas Sumatera Utara
– badan air dengan zat – zat kimia yang dapat menurunkan kadar oksigen terlarut, zat – zat kimia tidak beracun yang sukar diuraikan secara alamiah dan menyebabkan masalah khusus, seperti estetika dan kekeruhan karena adanya zat tersuspensi. Zat – zat pengikat oksigen kebanyakan adalah zat kimia orgnik. Zat kimia organik banyak dimanfaatkan oleh mikroorganisme sebagai sumber energi dan dibutuhkan untuk pertumbuhannya. Zat – zat kimia organik tersebut diuraikan dalam proses metabolisme mikroorganisme dan terbentuklah senyawa – senyawa yang lebih sederhana, dan pada hakikatnya menjadi zat – zat organik (Slamet, 2002).
2.2. Pencemaran Air Pencemaran air yaitu masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, atau komponen lain oleh kegiatan manusia, sehingga kualitas air menurun ketingkat tertentu yang menyebabkan air tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya. Kualitas air sangat berpengaruh terhadap kesehatan bagi makhluk hidup. (Pramudya sunu, 2001) Pencemaran air dapat berupa gas, bahan – bahan terlarut, dan partikulat. Pencemaran memasuki badan air dengan berbagai cara, misalnya melalui tanah, limpahan pertanian, limbah domestik dan perkotaan, pembuangan limbah industri, dan lain – lain. (Effendi, 2003)
2.2.1. Bahan Pencemar air ( Polutan) Polutan air yaitu merupakan komponen yang mengakibatkan polusi atau pencemaran didalam air. Ciri – ciri air yang mengalami pencemaran sangat bervariasi, tergantung dari jenis air dan polutannya. Polusi air dapat disebabkan oleh sumber dan jenis polutan yang sangat bervariasi. (Pramudya Sunu, 2001)
Universitas Sumatera Utara
Bahan pencemar atau polutan adalah bahan – bahan yang berisfat asing bagi alam atau bahan yang berasal dari alam itu sendiri yang memasuki suatu tatanan ekosistem sehingga menggangu peruntukan ekosistem tersebut. Berdasarkan cara masuknya kedalam lingkungan, polutan dikelompokkan menjadi : 1. Polutan alamiah Yaitu polutan yang memasuki suatu lingkungan secara alami, misalnya akibat letusan gunung berapi, tanah longsor, banjir, atau fenomena alam lainnya. 2. Polutan antropogenik Yaitu polutan yang masuk kebadan air akibat aktivitas manusia, misalnya kegiatan domestik, kegiatan perkotaan, maupun kegiatan industri. Berdasarkan sifat toksik nya polutan atau bahan pencrmar juga di bagi menjadi dua yaitu : 1. Polutan Tak Toksik Polutan/pemcemar tak toksik biasanya telah berada pada ekosistem secara alami. Sifat destruktif pencemar ini muncul apabila berada dalam jumlah yang berlebihan sehingga dapat mengganggu kesetimbangan ekosistem melalui perubahan proses fisika – kimia perairan. Polutan tak toksik terdiri dari bahan – bahan tersuspensi dan nutrient 2. Polutan Toksik Polutan toksik dapat menyebabkan kematian (lethal) maupum bukan kematian (sub-lethal), misalnya terganggunya pertumbuhan, tingkah laku dan karakteristik morfoligi berbagai bentuk organisme akuatik. Polutan toksik ini biasanya berupa bahan – bahan yang bukan alami, misalnya pestisida, detergen, dan bahan artifisil lainnya.
Universitas Sumatera Utara
Mason (1993) mengelompokkan pencemar toksik menjadi lima, sebagai berikut : a. Logam (metals), meliput i : timbale (lead), nikel, kadmium, seng, dan merkuri. Logam berat diartikan sebagai logan dengan nomor atom 20, tidak termasuk logam alkali, alkali tanah, lantanida dan aktinida. b. Senyawa organik, meliputi pestisida, organoklorin, herbisida, PCB, hidrokarbon alifatik berklor, pelarut, surfaktan rantai lurus, hidrokarbon petroleum, aromatic polinuklir, dibenzodioksin berklor, organometalik, fenol dan formaldehid,. Senyawa ini berasal dari kegiatan industri, pertanian dan domestik. c. Gas, misalnya klorin dan ammonia d. Anion, misalnya sianida, flourida, sulfide dan sulfat. e. Asam dan alkali (Effendi, 2003).
2.3. Analisa Pencemaran Air 2.3.1. Analisa Oksigen Terlarut (OT) Oksigen Terlarut (OT) merupakan parameter mutu air yang penting karena nilai oksigen terlarut dapat menunjukkan tingkat pencemaran atau tingkat pengolahan air limbah. Oksigen terlarut ini akan menentukan kesesuaian suatu jenis air sehingga sebagai sumber kehidupan biota (Pramudya Sunu, 2001). Oksigen terlarut dapat berasal dari proses fotosintesis tanaman air, dalam jumlahnya tidak tetap tergantung pada jumlah tanamannya, dan dari atmosfer yang masuk kedalam air dengan kecepatan terbatas. Konsentrasi oksigen terlarut yang terlalu rendah akan mengakibatkan ikan – ikan atau binatang air lainnya yang membutuhkan oksigen akan mati. Sebaliknya konsentrasi oksigen terlarut yang terlalu
Universitas Sumatera Utara
tinggi juga mengakibatkan proses pengkaratan semakin cepat, karena mengikat hydrogen yang melapisi permukaan logam (Srikandi Fardiaz, 1992). Atmosfer bumi mengandung oksigen sekitar 210 ml/L. Oksigen merupakan salah satu gas yang terlarut dalam perairan. Kadar oksigen terlarut diperairan alami bervariasi, tergantug pada suhu, semakin besar suhu dan ketinggian serta semakin keci tekanan atmosfer kadar oksigen terlarut semakin kecil. Semakin tinggi suatu tempat dari permukaan laut , tekanan atmofer semakin rendah. Kadar oksigen terlarut juga berfluktuasi secara harian dan musiman, tergantug kepada pencemaran dan pergerakan massa air, aktivitas foto sintesis, respirasi air limbah yang masuk kedalam badan air (Effendi, 2003). Adapun konsentrasi oksigen terlarut dapat diukur dengan Winkler DO test, cara pengukuran ini berdasarkan atas reaksi kimia yaitu : 1. Ion magnesium ditambahkan pada sampel dan mengikat oksigen dan terjadi endapan MnO2. 2. Kemudian iodide ditambahkan dan bereaksi dengan magnesium oksida membentuk iodide. 3. Konsentrasi iodide diukur melelui titrasi dengan sodium thiosulfat (Totok Sutrisno, 2004).
2.3.2. Analisa KOB Kebutuhan Oksigen Biologi (KOB) atau Biological Oxygen Demand (BOD) adalah banyaknya oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme pada waktu melakukn prosese dekomposisi bahan organik yang ada diperairan. Pengukuran konsentrasi oksigen yang digunakan untuk dekomposisi lebih penting daripada pengukuran oksigen terlarut (Totok Sutrisno, 2004).
Universitas Sumatera Utara
Nilai KOB tidak menunjukkan jumlah bahan organik yang sebenarnya, tetapi hanya mengukur secara relative jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan – bahan buangan tersebut. Jika konsumsi oksigen tinggi yang ditunjukkan dengan semakin kecilnya sisa oksigen terlarut, maka berarti kandungan bahan – bahan buangan yang membutuhkan oksigen tinggi. Organisme hidup yang bersifat aerobik membutuhkan oksigen untuk beberapa reaksi biokimia, yaitu untuk mengoksidasi bahan organik, sintesis sel, dan oksidasi sel. Reaksi – reaksi tersebut adalah sebagai berikut : 2. Oksidasi Bahan Organik (CH2O)n + nO2 → nCO2 + nH2O + panas 3. Sintesis Sel (CH2O) + NH3 + O2 → komponen sel + CO2 + H2O + panas 4. Oksidasi Sel Komponen sen + O2 → CO2 + H2O + NH3 + panas Komponen organik yang mengandung nitrogen dapat pula dioksidasi menjadi Nitrat, sedangkan komponen organik yang mengandung sulfur dapat dioksidasi menjadi sulfat. Konsumsi oksigen dapat diketahui dengan mengoksidasi air pada suhu 20oC selam 5 hari, dan nilai BOD yang menunjukkan jumlah oksigen yang dikonsumsi dapat diktahui dengan menghitung selisih konsentrasi oksigen terlarut sebelum dan setelah inkubasi. Pengukuran selama 5 hari pada suhu 20oC ini hanya menghitung sebanyak 68 persen bahan organik yang teroksidasi, tetapi suhu dan waktu yang digunakan tersebut merupakan standart uji karena untuk mengoksidasi bahan organik seluruhnya secara sempurna diperlukan waktu yang lama, yaitu 20 hari, sehingga dianggap tidak efisien. Uji BOD memiliki beberpa kelemahan, diantaranya adalah sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
1. Dalam uji BOD ikut terhitung oksigen yang dikonsumsi oleh bahan – bahan anorganik atau bahan – bahan tereduksi lainnya yang disebut juga “intermediate oxygen demand” 2. Uji BOD memerlukan waktu yang lama yaitu minimal lima hari 3. Uji BOD yang dilakukan selama lima hari masih belum bisa mnunjukkan nilai total BOD melainkan hanya kira – kira 68 persen dari total BOD 4. Uji BOD tergantung dari adanya senyawa penghambat dalam air tersebut, misalnya adanya klorin yang dapat menghambat pertumbukan mikroorganisme yang dibutuhkan untuk merombak bahan organik, sehingga hasil uji BOD mejadi kurang teliti (Srikandi Fardiaz, 1992). BOD juga suatu analisis empiris yang mencoba mendekati secara global prosesproses mikrobiologis yang benar – benar terjadi didalam air. Penguraian limbah organik melalui proses oksidasi oleh organisme di dalam air lingkungan adalah merupakan proses alamiah yang mudah terjadi apabila air lingkungan mengandung oksigen yang cukup. Angka kebutuhan oksigen adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh bakteri untuk menguraikan hampir semua zat organik yang terlarut dan sebagian zat – zat yang tersuspensi dalam air (Pramudya Sunu, 2001).
2.3.3. Prinsip Analisa Pemeriksaan BOD didasarkan atas reaksi oksidasi zat organik dengan oksigen didalam air, dan proses tersebut berlangsung karena adanya bakteri aerobik.Sebagian hasil oksidasi akan terbentuk karbondioksida, air dan amioniak. Atas dasar reaksi tersebut, yang memerlukan kira – kira 2 hari dimana 50 % reaksi telah tercapai, 5 hari supaya 75% dan 20 hari supaya 100% tercapai, maka analisa BOD dapat dipergunakan untuk
Universitas Sumatera Utara
menaksir beban pencemaran zat organik. Tentu saja, reaksi tersebut juga berlangsung pada badan air sungai, air danau maupun di instalasi pengolahan air buangan yang menerima air buangan yang mengandung zat organik tersebut. Dengan kata lain, tes BOD berlaku sebagai simulasi (berbuat seolah – olah terjadi) suatu proses biologis secara alamiah. Reaksi biologis pada tes BOD dilakukan pada temperature inkubasi 20oc dan dilakukan selama 5 hari, hingga mempunyai istilah yang lengkap BOD205 (angka 20 menunjukkan temperatur inkubasi dan 5 menunjukkan lama waktu inkubasi), namun di beberpa literatur terdapat lama inkubasi 6 jam atau 2 hari atau 20 hari. Demikian, jumlah zat organik yang ada didalam air diukur melalui jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh bakteri untuk mengoksidasi zat tersebut. Karena reaksi BOD dilakukan didalam botol yang tertutup, maka jumlah oksigen yang telah dipakai adalah perbedaan antara kadar oksigen didalam larutan pada t = 0 (biasanya baru ditambah oksigen dengan aerasi, hingga = 9 mg O2/L, yaitu konsentrasi kejenuhan) dan kadarnya pada t = 5 hari (konsentrasi sisa ≥ 2 mg O
2/L
agar hasi cukup teliti).
Oleh karena itu, semua sampel yang mengandung BOD 6 mg O2/L harus diencerkan supaya syarat tersebut dapat dipenuhi.
2.3.4. Gangguan – ganguan pada analisa BOD Ada 5 jenis gangguan yang umumnya terdapat pada analisa BOD yaitu nitrifikasi, zat beracun, kemasukan udara pada botolnya, kekurangan nutrient (garam) dan kekurangan bakteri yang dibutuhkan proses tersebut. Gangguan – ganguan tersebut akan diuraikan sebagai berikut : a. Proses nitrifikasi dapat mulai terjadi didalam botol BOD setelah 2 sampai 10 hari; NH3 amoniak berubah menjadi NO3- (nitrat) lewat NO2- (nitrit) oleh jenis
Universitas Sumatera Utara
bakteri tertentu.Nitrifikasi juga membutuhkan oksigen. Di alam terbuka ada 2 sebab yang mencegah pertumbuhan bakteri nitrrifikasi: seringkali nitrifikasi ini tidak terjadi (misalnya karena suhu 100C atau karena air sungai yang tercemar telah sampai ke muara). Hal ini menunjukkan nitrifikasi pada botol BOD tidak berlaku, seperti pada raksi karbon yang menstimulasi suatu proses alam.Oleh karena itu di dalam analisa BOD baku pertumbuhan bakteri penyebab proses nitrifikasi harus di halangi dengan inhibitor, walaupun kemungkinan suhu tinggi seperti di daerah tropis, mempercepat proses nitrifikasi secara alamiah. b. Zat beracun dapat memperlambat pertumbuhan bakteri (yaitu memperlambat reaksi BOD) bahkan membunuh organisme tersebut. Kalau zat tersebut memang sangat beracun hingga bakteri – bakteri tidak bisa hidup sama sekali atau sukar berkembang, maka hanya sebagian jumlah bakteri akan aktif dalam oksidasi zat organik tersebut, hingga BOD yang tercatat akan lebih rendah dari angka COD suatu sampel yang tidak mengandung zat beracun. c. Masuk (keluarnya) oksigen dari botol selama waktu inkubasi harus di cegah. Botolnya harus ditutup dengan hati – hati (diatas tutup botol) bisa di beri air, gelembung udara tidak boleh ada di dalam botol, gelembung udara dapat dikeluarkan dengan mengetuk botol.Oleh karena itu pada waktu inkubasi botol BOD harus disimpang ditempat gelap. d. Nutrien merupakan slah satu syarat bagi kehidupan bakteri – bakteri. Nutrien terbentuk dari bermacam – macam garam (Fe, K, Mg dan sebagainya). Karena kekurangan nutrient secukupnya sebelum masa inkubasi, yaitu pada saat t = 0. e. Karena benih dari bermacam – macam bakteri kurang jumlahnya atau kurang cocok bagi jenis air buangan yang akan dianalisa, maka cara pembenihan selalu harus diikuti dengan baik, sehingga menjamin jumlah populasi bakteri yang diperlukan.
Universitas Sumatera Utara
Catatan : Kalau smpel mengandung racun, pertumbuhan bakteri terhalang maka angka BOD rendah. Cara lain untk mendeteksi gangguan – gangguan tersebut adalah dengan pengenceran sampel supaya dosis zat beracun dapat berada di bawah konsentrasi yang berbahaya, memang cara ini terbatas, hingga pengenceran maksimum yang di perbolehkan adalah kira – kira 10 kali (Alaerts, 1987).
Universitas Sumatera Utara
