BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. transportasi sebaik menyediakan air minum. Kesadaran pentingnya kualitas air

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pendahuluan Tersedianya persediaan air yang cukup dalam hal jumlah dan kualitas sangat penting bagi manusia. Sejak awal manusia mengakui pentingnya air dari segi jumlah. Peradaban berkembang disekitar badan air sehingga dapat mendukung pertanian dan transportasi sebaik menyediakan air minum. Kesadaran pentingnya kualitas air berkembang lebih perlahan. Sejak awal manusia menilai kualitas air hanya melalui penampakan fisik, rasa dan bau. Tidak hingga ilmu pengetahuan biologi, kimia, dan medis berkembang berbagai cara tersedia untuk mengukur kualitas air dan menentukan pengaruhnya pada kesehatan manusia. Air adalah salah satu senyawa yang ditemukan berlimpah dialam, menutupi kira-kira tiga perempat permukaan bumi. Disamping kelimpahannya yang nyata, beberapa faktor membatasi jumlah air yang tersedia untuk digunakan oleh manusia. Lebih dari 97 persen dari persediaan air total berada dilautan dan badan air lain yang bersifat asin dan tidak segera dapat digunakan untuk berbagai tujuan. Sisa 3 persen, sekitar 2 persen membeku membentuk es dan glasier dan bersama dengan atmosfer dan kelembaban tanah yang tidak dapat diambil. Kemudian untuk matapencaharian manusia dan mendukung berbagai kegiatan teknis dan pertanian, manusia harus bergantung pada sisa 0,62 persen yang ditemukan pada persediaan air tawar didanau, sungai dan air tanah (Peavy, 1985).

Universitas Sumatera Utara

2..2. Air Molekul air adalah gabungan dari atom hidrogen dan oksigen, dengan pembagian elektron diantara atom hidrogen dan oksigen. Simetri dari distribusi elektron meninggalkan satu sisi dari tiap molekul dengan muatan positif, menghasilkan daya tarik elektrostatik diantara molekul. Molekul air dapat membentuk empat ikatan hidrogen lemah. Hidrogen atau ikatan polar dari molekul air lebih lemah daripada ikatan kovalen diantara hidrogen dan oksigen dalam molekul. Ikatan polar ini menyebabkan molekul air berkumpul dalam susunan tetrahedral. Dalam keadaan padat, susunan tetrahedral dari ikatan menghasilkan struktur kristal tetrahedral. Dalam keadaan cair, meningkatnya suhu melemahkan ikatan hidrogen. Es memproses energi panas dari getaran atom dan molekul dalam struktur tertentu. Ketika es menghangat getaran meningkat ketitik dimana struktur tetrahedral terganggu (rusak) dan es mencair. Molekul dari fase cair lebih dekat daripada pada keadaan padat, membuat air sedikit lebih pekat dari es pada titik lelehnya. Molekul air dalam fase cair bergetar lebih cepat seiring peningkatan suhu. Semakin getaran cukup tinggi (besar), beberapa molekul lepas dari permukaan cairan pada suatu proses yang disebut evaporasi, membentuk gas atau fase uap. Evaporasi ini mengkonsumsi sejumlah besar energi, disebut panas penguapan. Perubahan fase untuk air adalah : (1) penguapan- cair ke uap, (2) kondensasi- uap ke cair, (3) sublimasi- uap ke padat atau padat ke uap, (4) meleleh (melebur)- padat ke cair, dan (5) membeku- cair ke padat. Sifat fisik air unik diantara zat dengan massa molekul yang mirip. Air memiliki panas spesifik yang paling tinggi diantara zat lain, yang berarti bahwa perubahan temperatur pada air terjadi sangat lamban. Dibandingkan dengan banyak zat cair lain, air mempunyai viskositas dan tegangan permukaan yang tinggi, yang disebabkan oleh ikatan hidrogen. Ini menghasilkan peningkatan kapilaritas air pada


tanah dan menyebabkan hujan terbentuk dalam bentuk tetesan. Sifat fisik air dalam fase padat dan cair berubah dengan temperatur. Dalam keadaan ini perbedaan densitas berbeda lebih signifikan dari sebagian besar zat cair. Air dalam fase gas (uap air) menggunakan sebagian tekanan diudara, sebagai tekanan uapnya. Diatmosfer diatas permukaan cair air, molekul air secara konstan bertukar diantara udara dan air. Pada atmosfer yang lebih kering, kecepatan pengambilan molekul lebih besar daripada kecepatan pengembalian kepermukaan. Pada keadaan setimbang, ketika jumlah molekul yang meninggalkan permukaan sebanding dengan jumlah yang datang, kejenuhan

tekanan

uap

udara

dicapai.

Penambahan

molekul

air

keudara

diseimbangkan dengan deposisi pada permukaan air. Panas penguapan sekitar delapan kali lebih besar dari yang dibutuhkan untuk es melebur (meleleh), dan sekitar 600 kali lebih besar daripada kapasitas panasnya (energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu air 10C) (Mays, 2004).

2.3 Siklus Hidrologi Sekalipun air jumlahnya relatif konstan, tetapi air tidak diam, melainkan bersirkulasi akibat pengaruh cuaca, sehingga terjadi suatu siklus yang disebut siklus hidrologi. Siklus ini penting karena ialah yang mensuplai daerah daratan dengan air. Air menguap akibat panasnya matahari. Penguapan ini terjadi pada air permukaan, air yang berada di dalam lapisan tanah bagian atas (evaporasi), air yang ada di dalam tumbuhan (transpirasi, respirasi). Uap air ini memasuki atmosfir. Di dalam atmosfir uap ini akan menjadi awan, dan dalam kondisi cuaca tertentu dapat mendingin dan berubah bentuk menjadi tetesan-tetesan air dan jatuh kembali ke permukaan bumi sebagai hujan. Air hujan ini ada yang mengalir langsung masuk ke dalam air permukaan (runoff), ada yang meresap kedalam tanah (perkolasi) dan menjadi air


tanah baik yang dangkal maupun yang dalam,ada yang diserap oleh tumbuhan. Air tanah dalam akan timbul ke permukaan sebagai mata air dan menjadi air permukaan. Air permukaan bersama-sama dengan air tanah dangkal, dan air yang berada di dalam tubuh akan menguap kembali untuk menjadi awan. Maka siklus hidrologi ini kembali berulang. Siklus hidrologi ini adalah salah satu proses alami untuk membersihkan dirinya, dengan syarat bahwa kualitas udara cukup bersih. Apabila udara tercemar, maka air hujanpun akan tercemar, karena turunnya hujan ataupun salju merupakan proses alamiah yang membersihkan atmosfir dari segala debu, gas, uap, dan aerosol (Slamet, 2002).

2.4 Kualitas Air Pencemaran air dapat didefinisikan sebagai hadirnya pengotor dalam air dalam jumlah tertentu dan mengganggu penggunaan air untuk tujuan tertentu. Definisi kualitas air diperkirakan dari tujuan penggunaan air dan dari jumlah pengotor tersuspensi dan terlarut. Banyak parameter telah dikembangkan yang secara kualitatif menggambarkan pengaruh beragam pengotor pada penggunaan air. Prosedur analitik telah dikembangkan untuk pengukuran secara kuantitatif terhadap parameterparameter ini.

2.4.1 Parameter Fisik Kualitas Air Parameter fisik mendefinisikan sifat air dari penampakannya, rasa atau bau. Padatan tersuspensi, warna, rasa dan bau, suhu dan kekeruhan masuk dalam kategori ini.


a.Padatan Tersuspensi Padatan tersuspensi dalam air dapat terdiri dari partikel anorganik dan organik atau zat cair yang tidak tercampur. Padatan anorganik seperti lumpur, lempung dan komponen tanah lain yang umum pada air permukaan. Bahan organik seperti serat tumbuhan dan padatan biologi (sel alga, bakteri, dll.) juga komponen umum dari air permukaan. Bahan-bahan ini adalah kontaminan yang secara alami dihasilkan dari aksi erosi aliran air dipermukaan. Karena kapasitas penyaringan tanah bahan tersuspensi jarang terdapat pada air tanah. Bahan tersuspensi juga dihasilkan dari penggunaan air oleh manusia. Limbah rumahtangga biasanya mengandung sejumlah besar padatan tersuspensi yang sebagian besar bahan organik. Industri yang menggunakan air menghasilkan beragam pengotor tersuspensi baik organik atau anorganik. Zat cair yang tidak tercampur seperti minyak dan lemak adalah komponen yang sering dijumpai pada limbah. Padatan tersuspensi tidak diinginkan dalam air karena beberapa alasan. Padatan tersuspensi secara aestetis tidak menyenangkan dan menyediakan tempat adsorpsi untuk zat kimia dan biologi. Padatan tersuspensi organik mungkin didegradasi secara biologi, menghasilkan produk samping yang tidak diinginkan. Padatan terlarut yang secara biologi aktif (hidup) termasuk organisme penyebab penyakit dan strain penghasil racun dari alga. Ada beberapa uji tersedia untuk mengukur zat padat. Kebanyakan adalah uji gravimetri yang melibatkan residu berat. Padatan terlarut dapat dihilangkan dari air dengan penyaringan. Kemudian, fraksi tersuspensi dari zat padat dalam sampel air dapat diperkirakan dengan menyaring air, mengeringkan residu dan penyaring hingga berat konstan pada suhu 1040C, dan penentuan berat dari residu pada penyaring. Hasil dari uji padatan tersuspensi ini juga ditunjukkan sebagai massa kering per volum


(milligram per liter). Parameter padatan tersuspensi digunakan untuk mengukur jumlah influen limbah, mengawasi beberapa proses pengolahan dan mengukur jumlah efluen.

b. Warna Air murni tidak berwarna, tapi air dialam sering berwarna oleh zat asing. Air yang warnanya sebagian disebabkan bahan tersuspensi dikatakan memiliki warna tampak (apparent color). Warna yang disebabkan oleh padatan terlarut yang tersisa setelah penghilangan bahan tersuspensi dikenal sebagai warna sesungguhnya (true color). Setelah hubungan dengan puing-puing organik seperti daun, batang pohon, rumput atau kayu, air mengambil tannin dan asam humus dan berwarna coklat kekuningan. Besi oksida menyebabkan air kemerahan dan mangan oksida menyebabkan air coklat atau kehitaman. Limbah industri dari tekstil dan penggunaan zat pewarna, produksi pulp dan kertas, pemrosesan makanan, produksi bahan kimia dan pertambangan, penyulingan dan rumah potong menambah zat pewarnaan pada air dialiran sungai. Air yang berwarna secara estetis tidak dapat diterima masyarakat. Kenyataannya, bila diberi pilihan, konsumen cenderung memilih air yang jernih tidak berwarna. Air yang sangat berwarna tidak cocok untuk mencuci, pewarnaan, pembuatan kertas, pabrik minuman, produksi dan pengolahan makanan, tekstil dan produksi plastik. Warna air mempengaruhi kemampuan pasarnya untuk penggunaan rumahtangga dan industri. Walaupun beberapa metode pengukuran warna tersedia, metode yang melibatkan perbandingan dengan warna standar lebih sering digunakan. Tabung


perbandingan warna berisi suatu seri standar yang dapat digunakan untuk perbandingan secara langsung sampel air yang telah disaring untuk menghilangkan warna tampak (apparent color). Hasilnya ditunjukkan dalam unit warna sesungguhnya (TCU) dimana satu unit sebanding dengan warna yang dihasilkan oleh 1 mg/L platina dalam bentuk ion kloroplatinat. Untuk warna coklat kekuningan, khususnya untuk warna dari efluen limbah industri, tehnik spektrofotometri biasanya digunakan.

c. Rasa dan Bau Istilah rasa dan bau sendiri menentukan parameter ini. Karena sensasi rasa dan bau berhubungan sangat erat dan sering membingungkan, beragam rasa dan bau dihubungkan keair oleh konsumen. Zat yang menghasilkan bau pada air hampir selalu memberikan rasa. Sebaliknya tidak benar, ketika banyak zat mineral menghasilkan warna tapi tidak bau. Banyak zat yang berhubungan dengan air dialam atau selama penggunaan manusia memberikan rasa dan bau yang jelas. Termasuk mineral, logam dan garam dari tanah, produk akhir dari reaksi biologi dan zat dilimbah. Zat anorganik lebih mungkin menghasilkan rasa yang tidak disertai dengan bau. Bahan yang bersifat alkali memberi rasa pahit pada air, sedang garam logam memberi rasa asin atau pahit. Bahan organik, disisi lain, mungkin menghasilkan rasa dan bau. Banyak zat kimia organik menyebabkan masalah rasa dan bau pada air, dengan produk petroleum menjadi penyebab utama. Dekomposisi biologi dari zat organik juga menghasilkan cairan dan gas yang menghasilkan rasa dan bau pada air. Dasar diantara ini adalah hasil reduksi dari sulfur yang menghasilkan rasa dan bau “telur busuk”. Juga, suatu zat berminyak hasil sekresi dari jenis alga tertentu yang menghasilkan rasa dan bau. Gabungan dari dua atau lebih zat, baik yang menghasilkan rasa atau bau sendiri,


kadang-kadang menghasilkan rasa dan bau. Pengaruh sinergi ini berhubungan dengan zat organik dan klorin. Konsumen mendapati rasa dan bau secara estetis tidak menyenangkan untuk alasan-alasan yang jelas. Karena air digagaskan tidak berasa dan tidak berbau, konsumen menghubungkan rasa dan bau dengan kontaminasi dan lebih memilih menggunakan air yang tidak berasa, tidak berbau yang mungkin sebenarnya lebih mengancam kesehatan. Dan bau yang dihasilkan oleh zat organik lebih dari masalah estetis yang sederhana, saat beberapa dari zat-zat itu mungkin bersifat karsinogen. Pengukuran secara langsung bahan-bahan yang menghasilkan rasa dan bau dapat dilakukan jika agen kausatif diketahui. Beberapa cara analisa tersedia untuk mengukur zat anorganik penghasil rasa. Pengukuran zat organik penghasil rasa dan bau dapat dilakukan menggunakan kromatografi gas atau cair. Uji kuantitatif dilakukan dengan sense rasa dan bau dari manusia. Suatu contoh adalah uji untuk threshold odor number (TON, banyaknya bau yang boleh tercium). Sampel air yang berbau dimasukkan kedalam wadah dan diencerkan dengan air suling yang bebas bau menjadi campuran sebanyak 200mL. Suatu kumpulan panel terdiri dari lima hingga sepuluh nose digunakan untuk menentukan campuran yang baunya terdeteksi penciuman. TON dari sampel lalu dihitung menggunakan rumus : TON = A + B A Dimana A = volum air yang berbau (mL) B = volume air suling yang dibutuhkan untuk menghasilkan campuran sebanyak 200mL Walaupun bau menimbulkan masalah pada limbah, parameter rasa dan bau hanya diuji pada air minum.


d. Suhu Suhu tidak digunakan untuk mengevaluasi secara lansung air minum atau limbah. Ini adalah salah satu parameter penting pada sistem air permukaan. Suhu pada air permukaan berpengaruh terhadap sejumlah besar spesies biologi yang ada dan kecepatan aktifitas mereka. Suhu mempunyai pengaruh pada banyak reaksi kimia yang terjadi disistem perairan alam. Suhu juga punya pengaruh nyata pada kelarutan gas dalam air. Suhu sistem perairan alami memberi banyak pengaruh, suhu ambien (suhu sekeliling atmosfer (udara terbuka)) menjadi paling universal. Secara umum badan air yang dangkal lebih dipengaruhi oleh suhu ambien daripada badan air yang dalam. Penggunaan air untuk menghilangkan sisa panas diindustri dan selanjutnya pelepasan air panas akan merubah suhu dialiran sungai penerima.Musnahnya kanopi hutan dapat juga menghasilkan peningkatan suhu dialiran sungai. Air yang lebih dingin biasanya memiliki perbedaan besar spesies biologi. Pada suhu lebih rendah, kecepatan aktifitas biologi, misal pemanfaatan persediaan makanan, pertumbuhan, reproduksi, dll., lebih lambat. Jika suhu dinaikkan, aktifitas biologi menignkat. Peningkatan suhu 10oC biasanya cukup menggandakan aktifitas biologi, jika nnutrien esensial ada. Pada suhu yang dinaikkan dan kecepatan metabolisme ditingkatkan, organisme lebih efisien menggunakan makanan dan reproduksi berjalan baik. Sedangkan spesies lain menurun dan mungkin tereliminasi seluruhnya. Pertumbuhan yang sangat cepat dari alga sering terjadi pada perairan yang hangat dan dapat menjadi masalah. Minyak hasil sekresi alga dan sel alga yang mati dapat membuat masalah rasa dan bau. Suhu berubah mempengaruhi kecepatan reaksi dan tingkat kelarutan bahan kimia. Sebagian reaksi kimia melibatkan pelarutan zat padat yang dipercepat dengan


menigkatnya suhu. Kelarutan gas, sebaliknya, menurun pada penaikan suhu. Suhu juga dipengaruhi sifat fisik air lainnya, viskositas air meningkat dengan menurunnya suhu. Massa jenis maksimum air terjadi pada suhu 4oC, dan massa jenis menurun pada sisi lain suhu tersebut, fenomena unik diantara zat cair.

e. Kekeruhan Kekeruhan adalah ukuran pada tingkat dimana cahaya diserap atau dihamburkan oleh bahan tersuspensi dalam air. Karena penyerapan dan penghamburan dipengaruhi oleh ukuran dan sifat permukan bahan tersuspensi, kekeruhan bukanlah pengukuran kuantitatif langsung dari bahan tersuspensi. Contohnya, satu batu kerikil kecil dalam gelas air tidak akan menghasilkan kekeruhan. Jika batu ini dihancurkan menjadi beribu partikel kecil ukuran koloid, pengukuran kekeruhan akan dihasilkan, bahkan jika massa zat padat tidak berubah. Kekeruhan pada air permukaan dihasilkan dari erosi bahan koloid seperti tanah liat, lumpur, pecahan batuan dan oksida logam dari tanah. Serat tanaman dan mikroorganisme juga menghasilkan kekeruhan. Limbah rumah tangga dan industri mengandung berbagai bahan penghasil kekeruhan. Sabun, deterjen dan zat pengemulsi menghasilkan koloid yang stabil yang menghasilkan kekeruhan. Pembuangan limbah dapat meningkatkan kekeruhan air. Bahan

koloid

dihubungkan

dengan

kekeruhan

menyediakan

tempat

penyerapan bahan kimia yang mungkin berbahaya atau menyebabkan rasa dan bau yang tidak diinginkan dan untuk organisme biologi mungkin berbahaya. Desinfeksi air yang keruh sulit karena sifat adsortif beberapa koloid dan karena zat padat sebagian menahan organisme dari desinfeksi.


Kekeruhan diukur secara potometri dengan penentuan persen cahaya yang diserap atau dihamburkan. Alat pengukuran mula-mula disebut turbidmeter jackson, yang didasarkan pada penyerapan cahaya dan menggunakan tabung panjang dan lilin yang distandarisasi. Baru-baru ini alat tersebut digantikan dengan turbidimeter dimana bola lampu listrik yang distandarisasi menghasilkan cahaya yang kemudian melalu botol kecil sampel. Pada mode adsorpsi, potometer mengukur intensitas cahaya pada sisi bola yang berlawanan dari sumber cahaya, sedang pada mode penghamburan, potometer mengukur intensitas cahaya pada sudut 90o dari sumber cahaya. Walaupun banyak turbidimeter yang digunakan sekarang bekerja dengan dasar penghamburan, kekeruhan yang disebabkan zat yang hitam (gelap) yang menyerap cahaya daripada memantulkan cahaya akan diukur dengan teknik adsorpsi. Formazin adalah senyawa kimia, menyediakan standar yang lebih reprodusibel daripada SiO2. Pembacaan turbidimeter sekarang ditunjukkan sebagai formazin turbidity unit atau FTU. Istilah nefelometri turbidity unit (NTU) sering digunakan untuk menunjukkan uji dilakukan berdasarkan prinsip penghamburan cahaya.

2.3.2 Parameter Kimia Kualitas Air Air disebut pelarut universal dan parameter kimia dihubungkan pada kemampuan pelarut air. Total padatan terlarut, alkalinitas, logam, zat organik dan nutrien adalah parameter kimia pada kualitas air.

a. Total Padatan Terlarut Bahan terlarut dihasilkan dari aksi pelarut dari air pada zat padat, zat cair dan gas. Seperti bahan tersuspensi, zat terlarut mungkin zat organik atau anorganik. Zat


anorganik yang mungkin terlarut dalam seperti mineral logam dan gas. Air mungkin berhubungan dengan zat ini di atmosfer, permukaan dan dalam tanah. Bahan dari hasil pembusukan tumbuh-tumbuhan, dari bahan organik dan dari gas organik adalah komponen yang umum terlarut dalam air. Kemampuan pelarut dari air membuatnya ideal dimana sampah dapat dibawa dari industri dan rumah tangga. Banyak zat terlarut yang tidak diinginkan dalam air. Mineral, gas, zat organik yang terlarut mungkin menghasilkan warna, rasa dan bau yang secara estetis tidak menyenangkan. Beberapa zat kimia mungkin bersifat racun, dan beberapa zat organik terlarut bersifat karsinogen. Cukup sering, dua atau lebih zat terlarut khususnya zat terlarut dan anggota golongan halogen akan bergabung membentuk senyawa yang bersifat lebih dapat diterima daripada bentuk tunggalnya. Tidak semua zat terlarut tidak diinginkan dalam air. Air mempunyai keadaan setimbang berhubungan dengan zat terlarut. Air yang belum jenuh akan bersifat agresif dan akan segera melarutkan zat yang kontak dengannya. Bahan yang dapat segera larut terkadang ditambahkan ke air murni untuk mengurangi kecenderungannya melarutkan pipa-pipa air. Pengukuran langsung total padatan terlarut dapat dilakukan dengan menguapkan sampel air yang telah disaring untuk menghilangkan padatan tersuspensi. Residu yang tersisa ditimbang dan mewakili total padatan terlarut dalam air. Total padatan terlarut dinyatakan dalam miligram per liter. Analisa yang mendekati untuk total padatan terlarut sekarang dilakukan dengan penentuan konduktifitas listrik dari air. Kemampuan air menghantarkan listrik, dikenal sebagai konduktansi sfesifik, adalah fungsi dari kekuatan ionnya.

Konduktansi spesifik diukur dengan

konduktometer yang bekerja berdasarkan prinsip jembatan wheatstone. Prosedur


standar adalah untuk mengukur konduktivitas dalam sentimeter kubik pada suhu 25oC dan menunjukkan hasil dalam milisiemens permeter (mS/m).

b. Alkalinitas Alkalinitas didefinisikan sebagai jumlah ion-ion dalam air yang akan bereaksi untuk menetralkan ion hidrogen. Alkalinitas adalah pengukuran kemampuan air untuk menetralkan asam. Unsure pokok alkalinitas dalam sistem perairan termasuk CO32-, HCO3-, OH--, HSiO3-,H2BO3-, HPO42-, H2PO4-, HS- dan NH3. Senyawa-senyawa ini dihasilkan dari pelarutan zat mineral dalam tanah dan atmosfer. Posfat mungkin juga berasal dari deterjen dalam air limbah dan dari pupuk dan insektisida dari pertanian. Hidrogen sulfida dan amoniak mungkin dihasilkan dari dekomposisi mikrobial bahan organik. Unsur yang paling umum dari alkalinitas adalah bikarbonat (HCO3-), karbonat (CO3-), dan hidroksida (OH-). Zat-zat ini dapat berasal dari karbondioksida, unsur dari atmosfer dan hasil dekomposisi mikrobial bahan organik. Reaksinya sebagai berikut: CO2 + H2O

H2CO3

H2CO3

H+ + HCO3-

HCO3-

H+ + CO32-

CO32- + H2O

HCO3- + OH-

Reaksi yang ditunjukkan persamaan diatas adalah reaksi kimia yang lemah. Namun, penggunaan ion bikarbonat sebagai sumber karbon oleh alga dapat menggeser reaksi kekanan dan menghasilkan pengumpulan OH-. Air dengan pertumbuhan alga yang padat sering mempunyai pH tinggi 9-10. Dalam jumlah besar, alkalinitas memberikan rasa pahit pada air. Keberatan utama alkali dalam air adalah reaksi yang dapat terjadi diantara alkalinitas dan kation tertentu dalam air. Pengukuran alkalinitas


dilakukan dengan pentitrasian air dengan asam. Alkalinitas ditunjukkan dengan miligram per liter CaCO3.

c. Logam Semua logam terlarut pada tigkat tertentu dalam air. Saat jumlah berlebihan logam menimbulkan bahaya pada kesehatan, hanya logam yang berbahaya dalam jumlah kecil yang dikatakan bersifat toksik; logam-logam lain masuk dalam kelompok nontoksik. Sumber logam dalam perairan termasuk pelarutan endapan dan limbah rumah tangga, industri atau limbah pertanian. Pengukuran logam dalam air biasanya dilakukan dengan spektrofotmeter serapan atom. Disamping ion kesadahan, kalsium dan magnesium, logam nontoksik lain yang biasa ditemukan dalam air termasuk natrium, besi, mangan, aluminium, tembaga, dan zink. Natrium, logam nontoksik yang umum ditemukan dalam perairan, berlimpah pada kerak bumi dan sangat reaktif dengan unsur lain. Garam natrium sangat larut dalam air. Konsentrasi berlebih menyebabkan rasa pahit pada air dan membahayakan kesehatan pada penderita prnyakit jantung dan ginjal. Natrium juga korosif pada permukaan pipa dan dalam konsentrasi tinggi, toksik bagi tumbuhan. Besi dan mangan cukup sering dijumpai bersama-sama dan tidak menimbulkan gangguan kesehatan pada konsentrasi yang biasa terdapat pada air. Besi dan mangan dalam jumlah kecil menyebabkan masalah warna. Beberapa bakteri menggunakan senyawa besi dan mangan untuk sumber energi, dan hasil pertumbuhan lumpur dapat menyebabkan masalah rasa dan bau. Logam yang bersifat toksik berbahaya bagi manusia dan organisme lainnya dalam jumlah kecil. Logam yang bersifat toksik dapat terlarut dalam air termasuk arsen, barium, kromium, kadmium, timbal, merkuri dan perak. Penumpukan toksin


seperti arsen, kadmmmium, timbal dan merkuri terutama sekali berbahaya. Logam toksik ada hanya dalam jumlah kecil dalam perairan. Sumber semua logam yang ada dapat berasal dari pertambangan, industri atau pertanian.

d. Zat Organik Banyak bahan organik larut dalam air. Zat organik dalam perairan berasal dari sumber alami atau hasil dari aktifitas manusia. Sebagian besar zat organik alami terdiri dari hasil pembusukan padatan zat organik, sedang zat organik sintetik biasa hasil pembuatan dari limbah pertanian. Zat organik dalam air biasa dibagi dalam dua kategori: biodegradabel dan nonbiodegradabel. Bahan biodegradabel terdiri dari zat organik yang dapat digunakan untuk makanan oleh mikroorganisme. Dalam bentuk terlarut, bahan-bahan ini biasanya terdiri dari pati, lemak, protein, alkohol, asam, aldehid dan ester. Beberapa bahan organik tahan terhadap degradasi biologi. Tanin dan lignin, selulosa dan fenol sering ditemukan dalam perairan. Unsur-unsur ini dari kayu tumbuhan yang terbiodegradasi secara perlahan. Molekul dengan ikatan yang kuat (polisakarida) dan struktur cincin (benzen) pada dasarnya nonbiodegradable. Contoh senyawa detergen alkil benzen sulfonat (ABS) yang dengan cincin benzennya tidak dapat terbiodegradasi. Menjadi surfaktan, ABS menyebabkan buih dan busa pada pengolahan

limbah

dan

menigkatkan

kekeruhan.

Beberapa

zat

organik

nonbiodegradabel toksik bagi organisme. Termasuk pestisida, bahan kimia industri dan senyawa hidrokarbon yang bergabung dengan klorin.


2.4.3 Parameter Biologi Kualitas Air Air menjadi media bagi beribu-ribu spesies biologi. Organisme air beragam ukurannya dan kompleks dari yang paling kecil mikroorganisme bersel satu hingga yang paling besar ikan. Semua anggota komunitas biologi pada berbagai tingkat, parameter kualitas air, karena ada tidaknya menunjukkan sifat badan air. Makhluk hidup tertentu dapat digunakan menjadi indikator adanya pencemar. - Patogen Dari pandangan kegunaan manusia dan konsumsi, organisme biologi yang paling penting di air adalah patogen, organisme ini mampu menularkan atau menyebarkan penyakit pada manusia. Organisme ini tidak berasal dari sistem perairan dan biasanya membutuhkan inang (hewan) untuk pertumbuhan dan reproduksi. Mereka dapat disebarkan oleh perairan menjadi anggota komunitas air untuk sementara. Banyak spesies patogen dapat bertahan dalam air dan mempertahankan kemampuan penularan untuk waktu yang signifikan. Patogen ini adalah bakteri, virus, protozoa dan cacing (yang bersifat parasit). a.Bakteri Kata bakteri berasal dari bahasa yunani yang berarti batang, ukuran khas sebagian besar bakteri. Bakteri adalah mikroorganisme bersel satu biasanya tidak berwarna, merupakan bentuk terendah kehidupan yang dapat mensintesis protoplasma dari lingkungan sekitar. Disamping ukuran batang (basil), bakteri juga berbentuk bulat (coccus) atau spiral (spirilla). Gangguan perut adalah gejala untuk penyakit yang ditularkan bakteri patogen. Kolera adalah penyakit yang ditularkan Vibrio comma, menyebabkan muntahmuntah dan diare, tanpa pengobatan, menyebabkan dehidrasi dan kematian. Gejala


tifus, penyakit yang ditularkan patogen Salmonella typhosa, menyebabkan gangguan perut, demam tinggi, kerusakan usus dan mungkin kerusakan saraf. b. Virus Virus adalah struktur biologi terkecil yang diketahui mengandung semua informasi genetik yang dibutuhkan untuk reproduksinya. Sangat kecil sehingga hanya dapat dilihat dengan bantuan mikroskop elektron, virus adalah parasit obligat yang membutuhkan inang untuk hidup. Gejala yang berhubungan dengan infeksi virus biasanya melibatkan gangguan sistem saraf daripada perut. Patogen virus diketahui menyebabkan poliomelitis dan hepatitis. c. Protozoa Bentuk terendah dari kehidupan hewan, protozoa adalah organisme uniselular yang lebih sempurna aktifitas fungsionalnya daripada bakteri dan virus. Mereka sempurna, organisme yang dapat hidup bebas atau bersifat parasit, patogen dan nonpatogen, mikroskopik atau makroskopik. Dapat menyesuaikan diri, protozoa tersebar luas diperairan, walaupun hanya sedikit protozoa air yang patogen. Infeksi protozoa biasanya bersifat gangguan perut yang lebih ringan daripada yang disebabkan bakteri. d. Cacing Siklus hidup cacing atau cacing yang bersifat parasit, sering melibatkan dua atau lebih inang, salah satunya mungkin manusia, atau pencemaran air dapat dihasilkan dari kotoran manusia atau hewan yang mengandung cacing. Kontaminasi juga melalui spesies air dari inang lain seperti keong dan serangga. Saat sistem perairan dapat menjadi kendaraan untuk menyebarkan cacing patogen, metode pengolahan air modern sangat efektif memusnahkan organisme ini (Peavy,1985).


2.5 Koagulasi Koagulan ditambahkan pada air untuk membantu penghilangan partikel halus atau koloid yang mebutuhkan aglomerasi sebelum dapat dihilangkan secara efektif dengan pengendapan dan penyaringan. Koagulasi berarti penggumpalan atau pembentukan flok dari partikel yang lebih kecil menjadi lebih besar. Dalam pengolahan air, istilah ini biasanya digunakan untuk semua proses yang berlangsung dari penambahan bahan kimia hingga pembentukan flok. Yang paling penting dari proses ini adalah pembentukan endapan koloid, netralisasi muatan partikel koloid, flokulasipartikel dengan gerakan brown diikuti pengadukan dan penyrapan oleh flok dalam air. Dalam banyak kasus, flok dibentuk dari pengendapan bahan kimia yang ditambahkan dengan interaksi atau dengan reaksi dengan komponen terlarut air. Dalam beberapa hal, bagaimanapun, flok dihasilkan oleh koagulasi partikel koloid. Seperti bahan dari tanaman yang berwarna, yang sudah ada dalam air. Sebagian proses pelunakan air terdiri dari koagulasi, sebab endapan dibentuk pada penghilangan kesadahan harus diflokulasi sebelum dapat dihilangkan dari air (Davis, 1952).

2.5.1 Mekanisme Pembentukan Flok Air yang keruh mengandung zat padat terlarut, terendap dan koloid yang bermuatan listrik. Muatan menyebabkan pembentukan lapisan ganda listrik, dan kestabilan sistem koloid yang tidak dapat dipungkiri oleh gaya tolak yang ada pada interaksi diantara lapisan ganda. Segera setelah penamabahan aluminium atau besi keair, reaksi dengan air dan ion lain terjadi, menghasilkan senyawa multi positif hidrokso dan polinuklear. Koagulan dengan cepat diserap pada permukaan partikel-partikel kekeruhan, yang


ditutupi dengan koagulan. Tarikan elektrostatik diantara partikel bermuatan negatif dan bermuatan positif menghidrolisis hasil menambah endapan. Hasilnya muatan listrik pada partikel berkurang. Bergantung pada pH dan dosis koagulan, muatan pada partikel diukur oleh zeta potensial yang beragam dari negatif ke netral ke positif. Sekarang suspensi dianggap destabil dan proses flokulasi, dimana partikel dapat bergumpal keukuran terendap, dapat dihasilkan tanpa penghalang. Pengadukan meningkatkan tumbukan, dan karena partikel sekarang telah didestabilkan, tiap tumbukan menghasilkan penyatuan yang tetap. Disamping proses diatas, yang bergenatung pada gaya elektrostatik untuk adsorpsi dan penarikan, ada proses fisik atau mekanik yang dapat terjadi bersamaan. Dibawah kondisi yang tepat untuk koagulasi, dan bahkan kurangnya kekeruhan, koagulan akan menghidrolisa dan membentuk massa yang makin besar dari flok. Pada proses pembentukan ini dan selama flok terendap ketika ukuran yang cukup dicapai, flok juga secara fisik menangkap partikel kekeruhan ketika terendap. Metode elektrostatik dan penangkapan, dalam sistem koagulasi dan flokulasi, memiliki peranan penting (Cohen, 1971).

2.5.2 Faktor yang Mempengaruhi koagulasi Faktor-faktor yang mempengaruhi koagulasi adalah : 1. Pengaruh pH Proses koagulasi pada pengolahan air menunjukkan pH adalah variabel yang penting yang harus dipertimbangkan. Tingkat pH dipengaruhi oleh jenis koagulan yang digunakan dan komposisi air serta konsentrasi koagulan. Koagulasi akan terjadi pada konsentrasi pH optimum. Kegagalan pelaksanaan pada daerah pH optimum akan memboroskan bahan kimia dan menggambarkan kualitas yang rendah dari efluen


pengolahan air. Untuk air tertentu dibutuhkan pengaturan pH dengan asam, kapur, soda abu, dll., untuk memperoleh kondisi yang tepat. 2. Pengaruh Garam Air tidak pernah murni tapi larutan encer garam anorganik dengan beragam konsentrasi dan komposisi. Pengaruh garam pada proses koagulasi menunjukkan pengaruh penting, bergantung pada ion spesifik dan konsnterasinya. Pengaruh dasar adanya ion teretentu adalah untuk mengubah (1) pH optimum koagulan, (2) waktu untuk flokulasi, (3) dosis optimum koagulan dan (4) residu koagulan diefluen. 3. Pengaruh Kekeruhan Kekeruhan juga harus dipertimbangkan. Seperti dijelaskan sebelumnnya, kekeruhan pada air permukaan sebagian besar terdiri dari lumpur dan partikel mineral lainnya. Ukuran partikel ini sekitar 0,2 hingga 0,5 μ, yang menempatkannya diatas ukuran koloid sejati dan pada ukuran dimana akan terendap oleh gravitasi pada waktu tertentu. Perumusan berikut dapat dibuat sehubungan dengan kekeruhan : a. Koagulan yang minimum harus ditambahkan untuk kekeruhan karena tanah liat agar tersedia pengumpulan dari berat flok b. Koagulan tambahan (coagulant aids) dibutuhkan pada kekeruhan tinggi, tapi dosis koagulan tidak akan meningkat secara linier dengan meningkatnya kekeruhan c. Kekeruhan yang sangat tinggi membutuhkan dosis koagulan yang sedikit karena terjadi tumbukan yang tinggi, untuk alasan yang sama kekeruhan yang sangat rendah sering lebih sulit untuk koagualasi d. Zat organik sering diserap tanah liat dari air, tidak meningkatkan penggunaan koagulan.


4. Pengaruh koagulan Salah satu faktor yang mempengaruhi koagulasi adalah pemilihan koagulan. Alum adalah koagulan yang sering digunakan, garam besi dapat digunakan dimana memiliki kelebihan daripada alum. Kelebihannya adalah bekerja pada range pH yang luas, dapat juga untuk penghilang warna. Pemilihan koagulan untuk digunakan akan didasarkan pada perbandingan percobaan, dengan pilihan akhir dipengaruhi ekonomi. 5. Pengaruh Faktor Fisik Saat suhu air menurun, viskositas air meningkat dan kecepatan flok mengendap menurun. Penurunan suhu diketahui menurunkan kecepatan reaksi kimia, pH optimum menurun dengan menurunnya suhu. 6. Pengaruh Pengadukan Pengadukan cepat penting untuk menyeragamkan penyebaran koagulan dan meningkatkan tumbukan partikel koagulan dengan partikel kekeruhan. Kondisi ini harus dipertahankan selama 30 sampai 60 detik, akhirnya koagulan dihidrolisa dan diserap partikel kekeruhan. Tahap kedua adalah pengadukan lambat, dimana terjadi pertumbuah flok dan juga meningkatkan jumlah dan kesempatan partikel bertumbukan. Proses ini disebut flokulasi, waktunya biasa 30 hingga 60 menit, cukup menghasilkan flok yang akan mengendap dalam waktu yang tidak terlalu lama.

2.5.3 Jar Test Koagulasi bukanlah ilmu pasti, walaupun perkembangan baru-baru ini menjelaskan mekanisme prosesnya. Pemilihan dosis optimum koagulan ditentukan secara percobaan dengan jar test. Jar test menggunakan enam wadah 1L yang bentuk dan ukurannya sama. Biasanya enam jar digunakan dengan alat pengaduk yang secara simultan mengaduk isi tiap jar dengan kekuatan yang sama. Hasil uji digunakan untuk


menghitung jenis dan jumlah koagulan yang dibutuhkan dalam pengolahan air. Jar test juga menggambarkan mekanisme koagulasi (Peavy, 1985).

2.6 Kapur

Kalsium hidroksida adalah senyawa kimia dengan rumus kimia Ca(OH)2. Kalsium hidroksida dapat berupa kristal tak berwarna atau bubuk putih. Kalsium hidroksida dihasilkan melalui reaksi kalsium oksida (CaO) dengan air. Senyawa ini juga dapat dihasilkan dalam bentuk endapan melalui pencampuran larutan kalsium klorida (CaCl2) dengan larutan natrium hidroksida (NaOH).

Dalam bahasa inggris, kalsium hidroksida juga dinamakan slaked lime, atau hydrated lime (kapur yang di-airkan). Nama mineral Ca(OH)2 adalah portlandite, karena

senyawa

ini

dihasilkan

melalui

pencampuran

air

dengan

semen

portland.Suspensi partikel halus kalsium hidroksida dalam air disebut juga milk of lime (Bahasa Inggris:milk=susu, lime=kapur). Larutan Ca(OH)2 disebut air kapur dan merupakan basa dengan kekuatan sedang. Larutan tersebut bereaksi hebat dengan berbagai asam, dan bereaksi dengan banyak logam dengan adanya air. Larutan tersebut menjadi keruh bila dilewatkan karbon dioksida, karena mengendapnya kalsium karbonat. Pada 512°C, kalsium hidroksida terurai menjadi kalsium oksida dan air. Karena kekuatan sifat basanya, kalsium hidroksida banyak digunakan sebagai flokulan

pada

air,

pengolahan

limbah,

serta

pengolahan

tanah

asam

(www.wikipedia.com).


Alkali ditambahkan ke air untuk mengatur pH untuk koagulasi optimum. Alkali yang digunakan untuk meningkatkam pH adalah kapur, natrium hidroksida, dan soda abu. Kapur terhidrasi dengan sekitar 70% CaO, cocok untuk pemberian kering tapi harganya lebih dari quicklime,95% CaO. Quicklime harus dicampur dengan air dan diberi sebagai air kapur. Soda abu adalah 98% natrium karbonat dan dapat diberi kering tetapi harganya lebih mahal dari kapur (Viessman, 1985).

Bila air tidak mengandung alkalinitas yang diperlukan maka mungkin perlu ditambahkan kapur (CaO) atau abu soda (Na2CO3) disamping alum untuk memperoleh flokulasi yang tepat. Silika yang diaktifkan kadang-kadang ditambahkan ke air untuk menjadi inti bagi pembentukan flok (Linsley, 1991).

2.6 Poli Aluminium Klorida (PAC) Senyawa Al yang lain yang penting untuk koagulasi adalah Poli Aluminium Klorida (PAC) yang dapat dihasilkan dari hidrolisa parsial dari aluminium klorida. PAC adalah suatu persenyawaan anorganik komplek, ion hidroksil serta ion aluminium bertarap klorinasi yang berlainan sebagai pembentuk polinuklear mempunyai rumus umum Alm(OH)nCl(3m-n). Keunggulan yang dimiliki PAC dibanding koagulan lain adalah PAC tidak menjadi keruh bila pemakaiannya berlebihan, sedangkan koagulan yang lain (seperti aluminium sulfat, besi klorida dan fero sulfat) bila dosis berlebihan bagi air yang mempunyai kekeruhan yang rendah akan bertambah keruh. Jika digambarkan dengan suatu grafik untuk PAC adalah membentuk garis linier artinya jika dosis berlebihan maka akan didapatkan hasil kekeruhan yang relatif sama dengan dosis optimum sehingga penghematan bahan kimia dapat dilakukan. (www.smk3ae.wordpress.com).


Poli aluminium klorida sangat larut dalam air dan mempunyai adsortifitas yang cukup kuat, banyak reaksi fisika dan kimia seperti pengendapan, adsorpsi, penggumpalan dan kimia listrik terjadi selama proses hidrolisa. Hasil ini terutama digunakan dalam penjernihan air minum dan pengolahan limbah industri seperti bahan radioaktif, timbal (Pb2+), kromat (Cr3+) logam berat yang sangat bersifat racun dan fluorida. Selanjutnya, PAC juga digunakan secara luas pada pembuatan kertas, penyamakan dan bidang lainnya (www.yatai.cn).

2.7 Derajat Keasaman Air (H2O) berdisosiasi menghasilkan ion hidrogen sebanding dengan 10-7 mol perliter. Karena air menghasilkan satu ion hidroksil (basa) untuk tiap ion hidrogen (asam), air murni dianggap netral. H2O

H+ + OH-

Keasaman air dihubungkan pada konsentrasi ion hidrogen dalam larutan air dengan menggunakan simbol pH, pH netral adalah 7 (Hammer, 1986). pH merupakan istilah yang digunakan untuk menyatakan intensitas keadaan asam atau basa suatu larutan. pH juga cara untuk menyatakan konsentrasi ion H+. Dalam penyediaan air, pH merupakan satu faktor yang harus dipertimbangkan mengingat bahwa derajat keasaman dari air akan sangat mempengaruhi aktivitas pengolahan yang akan dilakukan, misalnya dalam melakukan koagulasi kimiawi, desinfeksi, pelunakan air dan dalam pencegahan korosi. Yang sangat penting untuk diketahui yakni bahwa konsentrasi ion OH- suatu larutan tak akan dapat diturunkan sampai nol, bagaimanapun asamnya larutan, dan bahwa konsentrasi H+ tak akan dapat diturunkan sampai nol, bagaimanapun basanya larutan.


Pengaruh yang menyangkut aspek kesehatan dari penyimpangan standar kualitas air minum dalam hal pH ini yakni bahwa pH yang lebih kecil dari 6,5 dan lebih besar dari 9,2 akan dapat menyebabkan korosi pada pipa-pipa air, dan dapat menyebabkan beberapa senyawa kimia berubah menjadi racun yang mengganggu kesehatan (Sutrisno, 2004).


BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. transportasi sebaik menyediakan air minum. Kesadaran pentingnya kualitas air

Recommend Documents