BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Air

Air adalah zat atau materi atau unsur yang penting bagi semua bentuk kehidupan yang diketahui sampai saat ini di bumi, tetapi tidak di planet lain dalam Sistem Tata Surya dan menutupi hampir 71% permukaan bumi. Wujudnya bisa berupa cairan, es(padat) dan uap/gas. Dengan kata lain karena air, maka Bumi menjadi satu-satunya planet dalam Tata Surya yang memiliki kehidupan.

Namun pada kondisi tertentu air bisa bersifat tak terbarukan, misalnya pada kondisi geologi tertentu dimana proses perjalanan air tanah membutuhkan waktu ribuan tahun, sehingga bilamana pengambilan air tanah secara berlebihan, air akan habis. Oleh karena itu tidak berlebihan bila dikatakan oleh Pindar “Water is the best of all things” (Kodoatie, R. J. 2010)

Secara kimia, air merupakan perpaduan dua atom H (hidrogen) dan satu atom O (oksigen) dengan formula atau rumus molekul H2O. Di alam, air ditemukan dalam bentuk padat, cair, dan gas. Pada tekanan atmosfir (76 cm-Hg) dan didinginkan sampai 00C, air berubah menjadi padat (es). Sebaliknya, air akan berubah menjadi gas (uap), apabila dipanaskan sampai 1000C. Dalam keadaan normal (murni), air bersifat netral dan dapat melarutkan berbagai jenis zat, air akan pecah menjadi unsur H dan O pada suhu 2.5000C (Manik, K. E. S. 2003)

5 Universitas Sumatera Utara

Pentingnya air di dalam tubuh manusia, berkisar antara 50%-70% dari seluruh total berat badan. Tulang manusia mengandung air sebanyak 22% berat tulang, dalam darah dan ginjal sebanyak 83%. Pentingnya air bagi kesehatan dapat dilihat dari jumlah air yang ada di dalam organ, 80% dari darah terdiri atas air, dalam tulang mengandung 25%, sedangkan dalam urat syaraf terdapat 75% air, dalam ginjal mengandung 80% air, dalam hati 70% air, dan otot 75% air. Kekurangan air menyebabkan penyakit batu ginjal dan kandung kemih, karena terjadi kristalisasi unsur-unsur yang ada di dalam cairan tubuh (Slamet. 2002).

Penanganan masalah air adalah masalah lingkungan hidup tidaklah akan tuntas tanpa ditanganinya masalah air. Oleh karena itu setiap usaha untuk mengatasi masalah dan peningkatan pendayagunaan sumber alam seperti sumber air diperlukan penelitian-penelitian yang mendalam dan terintegrasi dari berbagai bidang ilmu pengetahuan, sehingga didapatkan suatu keputusan atau perencanaan yang lebih mantap (Soerjani, M. 1987)

Sumber daya alam yaitu air dapat diperoleh dari air permukaan meliputi air tanah, sungai, danau, waduk, rawa, genangan air lainnya. Pada air tanah contohnya sumur. Masalah utama yang dihadapi oleh sumber daya air di Indonesia meliputi kuantitas air yang sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus meningkat dan kualitas air untuk keperluan domestik yang semakin menurun. Kegiatan industri, domestik dan kegiatan lain berdampak negatif terhadap sumber daya air, antara lain menyebabkan penurunan kualitas air. Kondisi ini dapat menimbulkan gangguan, kerusakan dan berbahaya bagi semua makhluk hidup yang tergantung pada sumber daya air (Effendi. 2003).

Kegunaan air bagi tubuh manusia antara lain untuk membantu proses pencernaan, mengatur metabolisme, mengangkut zat-zat makanan dalam tubuh, mengatur keseimbangan suhu tubuh, dan menjaga jangan sampai tubuh kekeringan. Apabila jumlah air yang dikonsumsi kurang dari jumlah ideal (8 gelas setiap hari), tubuh akan banyak kehilangan cairan (dehidrasi) yang menyebabkan


tubuh mudah lemas, capek dan mengalami gangguan kesehatan bahkan akan mengakibatkan kematian. Sebagai contoh : penderita penyakit kolera (Asmadi. 2011).

2.2. Air Sumur Bor

Air sumur adalah air permukaan tanah atau air tanah dangkal, umumnya dengan kedalaman lebih dari 15 m. Air tanah dangkal disebut juga air tanah bebas karena lapisan air tersebut tidak berada dalam tekanan. Pengambilan air tanah dalam harus menggunakan bor dan memasukkan pipa dengan kedalamannya (antara 100300 m) akan didapatkan suatu lapisan air tanah (Sutrisno dan Suciastuti. 1996).

Air sumur bor adalah air yang tersimpan didalam lapisan tanah yang terbentuk melalui pengeboran. Alat yang dipakai dalam membuat sumur bor: a.

Secara manual dikerjakan oleh 4(empat) orang dengan mata bor baja.

b.

Memakai mesin: mata bor fidia atau mata bor intan.

Lubang sumur bor biasanya 4 dim atau 5 dim dan kedalaman sumur bor tergantung struktur dan lapisan tanah. a.

Tanah berpasir: biasanya kedalaman 30-40 meter sudah memperoleh air. Biasanya airnya naik sampai 5-7 meter dari permukaan tanah.

b.

Tanah liat/padas: biasanya kedalaman 40-60 meter akan diperoleh air yang baik dan air akan naik mencapai 7 meter dari permukaan tanah

c.

Tanah berkapur: biasanya sumur dibuat dengan kedalaman di atas 60 meter kemungkinan baru mendapat air dan apabila ada air, airnya sukar/tidak bias naik ke atas dengan sendirinya.

d.

Tanah berbukit: biasanya sumur dibuat di atas 100 meter atau 200 meter, kemungkinan tipis sekali untuk memperoleh air. Air yang diperoleh sukar/tidak bias naik ke atas dengan sendirinya.

Setelah membuat sumur bor, lubang sumur bor harus dipasang casing atau PVC (paralon); terutama pada tanah berpasir pengeboran baru beberapa meter harus segera memasang casing agar pasir tidak rontok menutupi hasil pengeboran tersebut.


Keadaan/sifat air sumur bor: a.

Air jernih dan menyegarkan.

b.

Pencemaran air tidak terjadi/sukar terjadi.

c.

Jumlah bakteri jauh lebih kecil dari sumur gali.

d.

Jumlah algae didalam air sumur bor jauh lebih bnyak dibandingkan dengan air sumur gali.

e.

Posisi kedudukan permukaan air sumur bor: 1.

Hasil

pengeboran

sumur

terjadi

kenaikan

permukaan

air

dibandingkan dengan sumur gali disebut air tertekan positif atau disebut air artesis positif. 2.

Apabila hasil pengeboran sumur, ternyata permukaan air tetap atau di bawah permukaan sumur gali disebut air artesis negatif.

3.

Hasil pengeboran sumur tampak ada kenaikan permukaan air disebut artesis positif.

Apabila air disedot/dipompa keluar: a.

Ada penurunan permukaan air sekitar ½-1 meter, hasil pengeboran air dikatakan baik/cukup baik.

b.

Ada penurunan permukaan air sekitar 3 meter berarti hasil pengeboran kurang dalam, perlu dibor kembali (Gabriel, J. F. 1999).

2.3. Komponen Pencemar Air

Meskipun rumus kimia air murni di lingkungan laboratorium adalah H2O namun kenyataannyadi alam, rumus tersebut seolah-olah berubah menjadi H2O + X. Dalam hal ini, X merupakan komponen-komponen yang masuk atau dimasukkan ke dalam badan air sehingga menyebabkan perairan menurun kualitasnya dan tidak sesuai dengan peruntukannya. Komponen tersebut dapat berupa komponen non-biologis dan komponen biologis (Nugroho,A.2006).

2.4. Dampak Pencemaran Air


Air merupakan zat yang penting dalam kehidupan makhluk hidup di dunia ini, dari hewan yang berspesies terendah sampai yang tertinggi, juga manusia dan tanaman. Apabila air sudah tercemar logam-logam yang berbahaya akan mengakibatkan hal-hal yang buruk bagi kehidupan. Bermacam-macam kasus pencemaran logam berat pernah dilaporkan baik di negara maju maupun negara yang sedang berkembang. Begitu pula akibat buruk terhadap penduduk yang tinggal di sekitarnya.

Logam-logam berat yang sering dijumpai dalam lingkunagn perairan yang tercemar limbah industri adalah merkuri atau air merkuri (Hg), Nikel (Ni), Kromium (Cr), Kadmium (Cd), Arsen (As) dan Timbal (Pb). Logam-logam tersebut dapat mengumpul didalam tubuh suatu organisme dan tetap tinggal dalam jangka waktu lama sebagai racun yang terakumulasi. Selanjutnya, menurut sifat toksisitasnya unsur-unsur dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan, yaitu : a. Unsur-unsur yang tidak bersifat toksik, yaitu : Na, K, Mg, Ca, H, O, N, C, P, Fe, Cl, Br, F, Li, Rb, Sr, Al dan Si b. Sangat toksik dan mudah dijumpai, yaitu : Be, Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Te, Pd, Cd, Pt, Au, Ti, Pb, Jb dan Bi. c. Sangat toksik tetapi tidak larut dan sukat dijumpai, yaitu : Ti, Ht, Zr, W, Nb, Ta, Re, Ga, La, Os, Rh, Ir, Ru, dan Br (Nugroho,A. 2006).

2.4. Kekerasan Air

Kekerasan (hardness) atau kesadahan adalah banyaknya kandungan berbagai macam mineral (Ca, Mg, Sr, Fe, dan Mn) dalam air. Kandungan mineral yang tinggi disebabkan oleh banyaknya kandungan kalsium karbonat. Tanah yang banyak mengandung kapur mengakibatkan air di sekitarnya mempunyai tingkat kekerasan yang tinggi. Sementara, air yang terdapat di daerah gambit atau rawarawa biasanya memiliki pH rendah sehingga tingkat kekerasan airnya juga rendah.


Dengan memperhatikan kandungan CaCO3 dalam air, akhirnya orang membuat istilah untuk menyatakan tingkat kekerasan air. Satuan untuk menyatakannya sangat bervariasi, tergantung pada negara pengguna. Amerika menggunakan derajat hardness, Inggris menggunakan derajat Clark, dan Jerman menggunakan derajat dH. Indonesia juga biasa menggunakan derajat dH. Tingkat kekerasan air ditunjukkan pada tabel 2.1:

Tabel 2.1. Kadar CaCO3 dan Derajat Kekerasan Air (Kuncoro, E.B. 2008). Kadar CaCO3 (mg/l)

Tingkat Kekerasan (dH)

Kategori

0-50

0-3

Lunak

50-100

3-6

Agak lunak

100-200

6-12

Sedang

200-300

12-16

Agak keras

300-450

16-25

Keras

>450

.25

Sangat keras

Pada umumnya kesadahan disebabkan oleh adanya logam-logam atau kation-kation yang bervalensi 2, seperti Fe, Sr, Mn, Ca dan Mg, tetapi penyebab utama dari kesadahan adalah kalsium (Ca) dan magnesium (Mg). Kalsium dalam air mempunyai kemungkinan bersenyawa dengan bikarbonat, sulfat, khlorida dan nitrat, sementara itu magnesium dalam air kemungkinan bersenyawa dengan bikarbonat, sulfat dan khlorida.

Kesadahan dibagi atas dua jenis kesadahan, yaitu kesadahan sementara dan kesadahan tetap. Air yang mengandung kesadahan kalsium karbonat dan magnesium karbonat disebut kesadahan karbonat atau kesadahan sementara, karena kesadahan tersebut dapat dihilangkan dengan cara pemanasan atau denga cara pembubuhan kapur. Sementara itu Air yang mengandung kesadahan kalsium sulfat, kalsium khlorida, magnesium sulfat dan magnesium khlorida, disebut kesadahan tetap karena tidak dapat dihilangkan dengan cara pemanasan, tetapi dapat dengan cara lain dan salah satunya adalah proses penukar ion.


Tingkat kesadahan di berbagai tempat perairan berbeda-beda, pada umumnya air tanah mempunyai tingkat kesadahan yang tinggi, hal ini terjadi karena air tanah mengalami kontak dengan batuan kapur yang ada pada lapisan tanah yang dilalui air (Marsidi, R. 2001).

Kadar kesadahan yang dianjurkan untuk air yang layak diminum adalah sebesar 10-300 mg/L (Depkes, 1990). Kadar kesadahan yang tinggi dapat menyebabkan efek negatif terhadap kesehatan misalnya penyakit batu ginjal dan karang gigi karena air sadah banyak mengandung ion logam Ca2+ dan Mg2+. Kandungan maksimum kalsium dan magnesium yang diperbolehkan dalam air minum masing-masing adalah 75-200 mg/L dan 30-150 mg/L (Setyaningtyas dkk, 2008).

2.5. Metoda Penentuan Kesadahan

Kesadahan air dinyatakan dengan mg/liter CaCO3. Metoda yang dapat digunakan dalam menentukan kesadahan air adalah dengan metoda perhitungan dan metoda titrasi EDTA. Metoda perhitungan didasarkan atas perhitungan dari ion-ion yang bervalensi 2 yang didapat dari hasil analisis. Metoda titrasi EDTA banyak digunakan di laboratorium untuk penentuan kesadahan. Metoda ini berhubungan dengan penggunaan larutan EDTA (Ethylen Diamine Tetra Acetic) atau garam sodium sebagai agen titrasi. Indikator yang digunakan adalah Eriochroma Black T (Marsidi, R. 2001).

Di alam unsur kalsium banyak ditemukan dan bersifat basa. Sumber utama Ca adalah mineral gips (CaSO4.2H2O), dolomit atau CaMg (CO3)2, dan kalsium karbonat (CaCO3). Kalsium dalam bentuk ion Ca2+ bersama-sama dengan Mg berperan dalam menentukan kesadahan air. Kesadahan air akan mengakibatkan terbentuknya endapan dan dapat dihilangkan dengan menidihkan air tersebut. Ca dalam air dapat dalam bentuk ion Ca2+, Ca2+HCO3-, atau Ca2+SO42-.


Sama halnya dengan Kalsium, Magnesium juga bersifat basa. Magnesium terutama berasal dari dolomit atau CaMg(CO3)2. Magnesium dalam air dapat dalam bentuk ion Mg2+, Mg2+HCO3- atau Mg2+SO42-(Manik, K. E. S. 2003).

2.6. Air Minum Isi Ulang

Air minum adalah air yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. Air minum kemasan atau air minum isi ulang dapat terkontaminasi oleh zat kimia, mikroba, dan materi berbahaya yang berpengaruh buruk terhadap kesehatan. Contoh zat kimia berbahaya meliputi pecahan kaca dan kepingan logam (Winarti, 2006)

Menurut SNI 01-3553-2006, definisi air isi ulang adalah air isi ulang yang diperoleh dari air tanah ataupun dari PDAM yang pengolahannya secara sederhana dan banyak dikembangkan oleh masyarakat.

Proses produksi AMIU merupakan suatu proses dalam usaha menjadikan air pegunungan yang belum layak dikonsumsi menjadi air yang layak dikonsumsi masyarakat. Air yang berasal dari mata air pegunungan yang dapat dijadikan bahan baku (air baku) ditampung kemudian diangkut dengan mobil tangki air. Air tersebut ditampung dalam suatu wadah, kemudian dialirkan melalui pipa dan disaring menggunakan alat filter, kemudian disterilisasi dengan ozon. Air yang telah steril dialirkan ke tangki lalu disaring lagi melalui penyaringan halus kemudian diinjeksikan dengan sinar ultraviolet, saring sekali lagi melalui penyaring halus. Air melalui pengisian dimasukkan kedalam botol dan ditutup (Kacaribu, 2008).

Munculnya usaha air minum isi ulang merupakan fenomena yang tidak dapat dihilangkan. Dengan menjamurnya usaha tersebut, yang diperlukan adalah pengaturan berupa standar produk dan prosesnya. Dengan begitu bukan hanya pihak konsumen yang terlindungi tetapi juga usaha air minum isi ulang itu sendiri (Widiyanti. 2004).


2.6.1. Depot Air Minum

Air tawar bersih yang layak minum, kian langka di perkotaan. Sungai-sungai yang menjadi sumbernya sudah tercemar berbagai macam limbah, mulai dari buangan sampah organik, rumah tangga hingga limbah beracun dari industri. Air tanah sudah tidak aman dijadikan bahan air minum karena telah terkontaminasi rembesan dari tangki septik maupun air permukaan.

Air minum isi ulang menjadi jawabannya. Air minum yang bisa diperoleh di depot-depot itu harganya bias sepertiga dari produk air minum dalam kemasan yang bermerek. Karena itu banyak rumah tangga beralih pada layanan ini. Hal inilah yang menyebabkan depot-depot air minum isi ulang bermunculan. Keberadaan depot air minum isi ulang terus meningkat sejalan dengan dinamika keperluan masyarakat terhadap air minum yang bermutu dan aman untuk dikonsumsi. Meski lebih murah, tidak semua depot air minum isi ulang terjamin keamanan produknya. Hasil pengujian laboratorium yang dilakukan Badan Pengawas Obat dan Makanan (POM) atas kualitas depot air minum isi ulang di Jakarta (Kompas, 2003) menunjukkan adanya cemaran mikroba dan logam berat pada sejumlah contoh (Widiyanti, N. L. P. 2004).

2.6.2. Cara Memilih Depot Air Minum

Cara memilih depot air minum agar tetap aman mengonsumsi air minum isi ulang: a.

Cuci botol kemasan dengan sabun pembersih alat dapur yang tidak beraroma. Tujuannya agar tidak mempengaruhi rasa air yang akan diisi nanti.

b.

Setelah bersih dari air sabun, bilas botol dengan air panas (suhu 80 derajat Celcius).

c.

Lalu, tutup botol dengan rapat dengan plastik bersih. Buka tutup tersebut, tepat sebelum botol diisi air minum isi ulang, sehingga debu tidak mudah masuk.


Selain itu, lakukan usaha-usaha desinfeksi sendiri di rumah, misalnya rebus air minum isi ulang tersebut di atas api hingga mendidih selama minimum 2 menit (http:///F:/Cara Mengetahui Bakteri Dalam Air Isi Ulang Kumpulan Artikel Tips.htm).

2.7. Standar Baku Kualitas Air Minum

Penilaian fisik air dapat dianalisis secara visual dengan panca indra. Misalnya keruh atau berwarna dapat langsung dilihat, bau dapat dicium menggunakan hidung. Penilaian tersebut tentu saja bersifat kualitatif. Misalnya, bila tercium bau yang berbeda maka rasa air pun berbeda.

Faktor yang dijadikan sebagai pertimbangan dalam penetapan standar kualitas air, yaitu : 1.

Kesehatan : faktor kesehatan dipertimbangkan dalam penetapan standar guna menghindarkan dampak merugikan kesehatan.

2.

Estetika : faktor estetika diperhatikan guna memperoleh kondisi yang nyaman.

3.

Teknis : faktor teknis ditinjau dengan mengingat bahwa kemampuan teknologi dalam pengolahan air sangat terbatas.

4.

Menghindarkan efek-efek kerusakan dan gangguan instalasi atau peralatan yang berkaitan dengan pemakaian air yang dimaksud.

5.

Toksisitas : faktor toksisitas ditinjau guna menghindarkan terjadinya efek racun bagi manusia.

6.

Populasi : faktor populasi dimaksudkan dalam kaitannya dengan kemungkinan terjadinya pencemaran air oleh suatu polutan.

7.

Proteksi : faktor proteksi dimaksudkan untuk menghindarkan atau melindungi kemungkinan terjadinya kontaminasi.

8.

Ekonomi : faktor ekonomi dipertimbangkan dalam rangka menghindarkan kerugian-kerugian ekonomi (Purbowarsito, H. 2011).


Pengadaan air bersih untuk kepentingan rumah tangga : untuk air minum, air mandi, dan keperluan lainnya, harus memenuhi persyaratan yang sudah ditentukan sesuai peraturan internasional (WHO dan APHA) ataupun peraturan nasional atau setempat. Dalam hal ini kualitas air bersih di Indonesia harus memenuhi persyaratan yang tertuang dalam peraturan Menteri Kesehatan Ri No.173/Men.Kes/PER/VIII/77 dimana setiap komponen yang diperkenankan berada di dalamnya harus sesuai. Kualitas air tersebut menyangkut : a.

Kualitas fisik yang meliputi kekeruhan, temperatur, warna, bau dan rasa. Kekeruhan air dapat ditimbulkan oleh adanya bahan-bahan organik dan anorganik yang terkandung di dalam air seperti lumpur dan bahan-bahan yang berasal dari buangan. Dari segi estetika, kekeruhan di dalam air dihubungkan dengan kemungkinan pencemaran oleh air buangan.

b.

Kualitas Kimia yang berhubungan dengan ion-ion senyawa ataupun logam yang membahayakan, di samping residu dari senyawa lainnya yang bersifat racun, seperti antara lain residu pestisida. Dengan adanya senyawa-senyawa ini kemungkinan besar bau, rasa dan warna air akan berubah, seperti yang umum disebabkan oleh adanya perubahan pH air.

c.

Kualitas Biologis berhubungan dengan kehadiran mikroba pathogen (penyebab penyakit, terutama penyakit perut), pencemar (terutama bakteri coli) dan penghasil toksin (Widiyanti. 2004).

Peningkatan kualitas air minum dengan jalan mengadakan pengelolaan terhadap air yang akan digunakan sebagai air minum dengan mutlak diperlukan terutama apabila air tersebut berasal dari air permukaan. Pengolahan yang dimaksud bisa mulai dari yang sangat sederhana sampai pada pengolahan yang mahir/lengkap, sesuai dengan tingkat kekotoran dari sumber asal air tersebut. Semakin kotor semakin berat pengolahan yang dibutuhkan, dan semakin banyak ragam zat pencemar akan semakin banyak pula teknik-teknik yang diperlukan untuk mengolah air tersebut, agar bias dimanfaatkan sebagai air minum. Oleh karena itu, dalam praktek sehari-hari pengolahan air menjadi pertimbangan yang utama untuk menentukan apakah sumber tersebut bisa dipakai sebagai sumber


persediaan atau tidak. Semakin maju tingkat hidup seseorang, maka akan semakin tinggi pula tingkat kebutuhan air dari masyarakat tersebut (Asmadi. 2011).

2.8. Logam

Logam dan mineral lainnya hampir selalu ditemukan dalam air tawar dan air laut, walaupun jumlahnya sangat terbatas. Dalam kondisi normal, beberapa macam logam baik logam ringan maupun logam berat jumlahnya sangat sedikit dalam air. Beberapa logam itu bersifat esensial dan sangat dibutuhkan dalam proses kehidupan, misalnya kalsium (Ca), fosfor (P), magnesium (Mg) yang merupakan logam ringan berguna untuk pembentukan kutikula/sisik pada ikan dan udang (Darmono. 1995).

2.9. Mineral Mineral merupakan bahan anorganik dan bersifat essensial. Mineral yang dibutuhkan manusia diklasifikasikan menjadi dua golongan yaitu mineral makro dan mineral mikro. Mineral makro merupakan. mineral yang jumlahnya relatif tinggi (>0,05% dari berat badan) di dalam jaringan tubuh atau dibutuhkan tubuh dalam jumlah >100 mg sehari. Mineral mikro disebut sebagai unsur renik (trace element) terdapat <0,05% dari berat badan atau dibutuhkan tubuh dalam jumlah <100 mg sehari. Unsur-unsur mineral makro adalah kalsium, fosfor, kalium, sulfur, natrium, klor, dan magnesium. Sedangkan unsur-unsur mineral mikro adalah besi, seng, selenium,mangan, tembaga, iodium, molibdenum, kobalt, khromium, silikon, vanadium, nikel,

Ada tiga fungsi utama mineral yaitu: Sebagai kompenen utama tubuh (structural element) atau penyusun kerangka tulang, gigi dan otot-otot. Ca, P, Mg, Fl dan Si untuk pembentukan dan pertumbuhan gigi. Macromineral, adalah mineral yang ditemukan dalam jumlah banyak dalam tubuh, misalnya Calcium (Ca), Phosphor (P), Kalium (K), Cl(Clor), Mg(Magnesium), Sulfur (S). (http://kidshealth.org/kid/stay_healthy/food/minerals.html)


Mineral yang terdapat dalam tubuh dan makanan terutama dalam bentuk ion-ion. Mineral yang terdapat sebagai ion positif seperti Na+, K+, Ca2+ dan terdapat sebagai ion negatif seperti Cl-, fosfat. Ion-ion ini terdapat dalam cairan tubuh. Pada tulang dan gigi mineral berada dalam bentuk garam terutama sebagai garam kalsium dan fosfat (Poedjiadi, 1994).

2.10. Kalsium (Ca) Kalsium adalah logam putih perak, yang agak lunak. Ia melebur pada 845oC. Ia terserang oleh oksigen atmosfer dan udara lembab; pada reaksi ini terbentuk kalsium oksida dan/atau kalsium hidroksida. Kalsium menguraikan air dengan membentuk kalsium hidroksida dan hidrogen. Kalsium membentuk kation kalsium(II), Ca2+, dalam larutan-larutan air. Garamgaramnya biasanya berupa bubuk putih dan membentuk larutan yang tak berwarna, kecuali bila anionnya berwarna. Kalsium klorida padat bersifat higroskopis dan sering digunakan sebagai zat pengering. Kalsium klorida dan kalsium nitrat larut dengan mudah dalam etanol atau dalam campuran 1+1 dari etanol bebas-air dan dietil eter (Svehla, G. 1979)

Kalsium terdapat sebanyak 99% dalam tulang kerangka dan sisanya dalam cairan antar sel dan plasma. Kalsium mengatur permeabilitas membran sel bagi K dan Na dan mengaktivasi banyak reaksi enzim, seperti pembekuan darah. Defisiensi kalsium menyebabkan lunaknya tulang serta mudah terangsangnya saraf dan otot dengan akibat serangan kejang. Dalam kebanyakan kasus kekurangan disebabkan oleh defisiensi vitamin D dan terhambatnya resorspsi Ca.

Kalsium diperlukan sebagai bahan gizi untuk tanaman tingkat tinggi dan sebagai mikronutrien untuk sejumlah ganggang. Walaupun kalsium merupakan mineral yang dibutuhkan manusia dan hewan, jumlah yang ditemukan dalam air


tidaklah cukup. Disisi lain kalsium merupakan konstituen utama dalam air sadah (Montgomery, J. M. 1985).

Kandungan kasium yang tinggi sering dijumpai dalam tulang dan gigi, berhubungan dengan bentuk dari OH- dan PO43-. Ion Ca2+ juga ditemukan berhubungan silang dengan sel serabut dari kolagen protein yang merupakan konstituen dalam jumlah besar dari matriks organik tulang. Proses kalsifikasi dari kolagen mungkin merupakan faktor penting dalam pertumbuhan umur orang, begitu juga protein yang dikandungnya (Darmono. 1995).

Salah satu metode yang digunakan dalam analisis kalsium adalah pada prosedur Manual Application Metrohm, yaitu titrasi potensiometri. Dimana digunakan satu set alat Titroprocessor Metrohm yang dilengkapi dengan elektroda utama, kalsium sensitive indicator 6.0504.100. Bahan yang digunakan meliputi Etilen Diamin Acetic Acid, Acetylaceton, potassium hidroksida dari kalsium standar (Yudhi, N. 2005)

2.11. Magnesium Magnesium adalah logam putih, dapat ditempa dan liat. Ia melebur pada 650oC. Logam ini mudah terbakar dalam udara atau oksigen dengan mengeluarkan cahaya putih yang cemerlang, membentuk oksida MgO dan beberapa nitrida Mg3N2. Logam ini perlahan-lahan terurai oleh air pada suhu biasa, tetapi pada titik didih air reaksi berlangsung dengan cepat (Svehla, G. 1979).

Fungsi magnesium dalam tubuh adalah untuk membantu proses pencernaan protein dan mampu memelihara kesehatan otot serta sistem jaringan penghubung. Magnesium merupakan salah satu makromineral terpenting yang dibutuhkan manusia yang bekerja sebagai berikut : a. Membantu relaksasi otot b. Membantu transmisi sinyal syaraf c. Memproduksi dan mendistribusi energi


d. Berperan penting dalam sintesa protein e. Sebagai Co Faktor membantu enzim yang merupakan katalisator lebih dari 300 reaksi biokimia termasuk mengatur suhu tubuh manusia.

Kekurangan Magnesium dapat menyebabkan hypomagnesema dengan gejala denyut jantung tidak teratur, insomnia, lemah otot, kejang kaki, serta telapak kaki dan tangan gemetar. (http://fkmusm.wordpress.com/2011/10/12/fungsi-magnesium-bagi-tubuh/)

Metode Penentuan Magnesium didalam air dapat dilakukan dengan Titrasi Potensiometri dengan mengacu pada prosedur Application Bulletin No. 125/2e yaitu dengan cara titrasi potensiometri. Air yang mengandung magnesium dianalisis dengan cara titrasi potensiometri memakai titer larutan Na-EDTA 0,01 N. Menggunakan magnesium standar yaitu MgO dan ISE Ca. Elektroda ion selektif digunakan sebagai penunjuk penentuan secara kompleksometri dari ion magnesium dengan zat pengomplek. Titran Na-EDTA digunakan sebagai zat pengomplek membentuk Mg-EDTA sehingga jumlah Mg dapat ditentukan (Yudhi, N. 2006)

Kalsium adalah unsur terbanyak kelima di bumi, sangat banyak terdapat sebagai kalsium karbonat dalam deposit masif kapur (chalk), gamping atau batu kapur (limestone) dan marmer yang tersebar secara luas di mana-mana. Kalsium karbonat dikenal secara populer sebagai antasit. Walaupun antasit menyediakan salah satu unsur esensial yang diperlukan tubuh, namun menimbulkan kerugian. Reaksi dengan asam lambung menghasilkan gas karbon dioksida dan ion kalsium yang ternyata mempunyai efek yang berlawanan dengan ion magnesium; ion kalsium menimbulkan efek sembelit (atau menyulitkan) sedangkan ion magnesium menimbulkan efek pencahar/pencuci. Antasit tertentu mengandung kedua jenis kation ini untuk saling menetralkan efek yang ditimbulkan.

2.12. Spektrofotometri Serapan Atom


Peristiwa serapan atom pertama kali diamati oleh Fraunhofer, ketika menelaah garis-garis hitam pada spekterum matahari. Sedangkan yang memanfaatkan prinsip serapan atom pada bidang analisis adalah seorang Australia bernama Alan Wals di tahun 1955. Sebelumnya ahli kimia banyak tergantung pada cara-cara spektrofotometrik atau metode analisis spektrografik. Beberapa cara ini yang sulit dan memakan waktu, kemudian segera digantikan dengan Spektroskopi Serapan Atom (SSA) atau Atomic Absorption Spectroscopy (AAS). Metode ini sangat tepat untuk analisis zat pada konsentrasi rendah (Khopkar, S.M. 2008).

Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) adalah suatu alat yang digunakan pada metode analisis untuk penentuan unsur-unsur logam dan metaloid yang berdasarkan pada penyerapan absorbsi radiasi oleh atom bebas.

Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) merupakan teknik analisis kuantitafif dari unsur-unsur yang pemakainnya sangat luas di berbagai bidang karena

prosedurnya

selektif,

spesifik,

biaya

analisisnya

relatif

murah,

sensitivitasnya tinggi (ppm-ppb), dapat dengan mudah membuat matriks yang sesuai dengan standar, waktu analisis sangat cepat dan mudah dilakukan. (file:///D:/Penelitian/Chemical

Engineering

AAS(Atomic

Absorbsion

Spektrophotometri)

Spektrometri Serapan Atom diperkenalkan kira-kira 25 tahun yang lalu (1966) dalam laboratorium yang bersangkutan dengan menganalisa bahan yang mengandung logam besi. Peralatan serapan atom telah mengalami perbaikan secara signifikan dalam dua dekade ini. Analisa serapan atom telah tersedia dalam teknik laboratorium analitik, yang awalnya akan menjadi hasil yang sederhana dalam prosedur untuk analisa larutan encer, larutan asam ataupun larutan basa (Haswell,S.J, 1991)

2.12.1 Prinsip Dasar Spektrofotometri Serapan Atom


Prinsip kerja metode ini mirip dengan metode fotometri nyala tetapi sumber energinya berupa lampu katode berlubang (hollow cathode lamp), sedang nyala pembakar berguna untuk mengaktifkan atom-atom logam sebelum menyerap energi. Karena itu, dengan metode ini hampir semua atom logam yang terdaftar dalam sistem periodik dapat ditentukan konsentrasinya (Hendayana, S. 1994).

Spektrofotometri serapan atom kegunaannya lebih ditentukan untuk analisis kuantitatif logam-logam alkali dan alkali tanah. Untuk maksud ini ada beberapa hal yang perlu diperhatikan antara lain : a. Larutan sampel diusahakan seencer mungkin kadar unsur yang dianalisis tidak lebih dari 5% dalam pelarut yang sesuai. Larutan yang dianalisis lebih disukai diasamkan atau kalau dilebur dengan alkali tanah terakhir harus diasamkan lagi. b. Hindari pemakaian pelarut aromatik atau halogenida. Hendaklah dipakai pelarut-pelarut untuk analisis (p.a)(Mulja. 1995)

2.12.2 Instrumentasi Spektrofotometri Serapan Atom

1 7

2

8

9

3

10

11

4

5

6

12

Gambar 2.1. Skematis Spektrofotometri Serapan Atom (Day, R.A. 1988)

Keterangan: 1. Tabung Katoda Berongga 2. Pemotong Berputar 3. Nyala 21 Universitas Sumatera Utara

4. Monokromator 5. Detektor 6. Penguat arus 7. Pencatat

1. Sumber sinar (Lampu Katoda Berongga) Sumber sinar yang lazim dipakai adalah lampu katoda berongga. Lampu ini terdiri atas tabung kaca tertutup yang mengandung suatu katoda dan anoda. Katoda sendiri berbentuk silinder berongga yang terbuat dari logam atau dilapisi dengan logam tertentu. Tabung logam ini diisi dengan gas mulia (neon atau argon) dengan tekanan rendah. Neon biasanya lebih disukai karena memberikan intensitas pancaran lampu yang lebih rendah. Bila antara anoda dan katoda diberi suatu selisih tegangan yang tinggi (600 volt), maka katoda akan memancarkan berkas-berkas elektron yang bergerak menuju anoda yang mana kecepatan dan energinya sangat tinggi. 2. Tempat Sampel Dalam analisis dengan spektrofotometri serapan atom, sampel yang akan dianalisis harus diuraikan menjadi atom-atom netral yang masih dalam keadaan asas. Ada berbagai macam alat yang dapat digunakan untuk mengubah suatu sampel menjadi uap atom-atom yaitu dengan: a. Nyala (flame) Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa padatan atau cairan menjadi bentuk uap atomnya, dan juga berfungsi untuk atomisasi. Suhu yang dapat dicapai oleh nyala tergantung pada gas-gas yang digunakan, misalnya untuk gas batubara-udara, suhunya kira-kira sebesar 1800oC; gas alam-udara: 1700oC; asetilen-udara: 22000C; dan gas asetilen-dinitrogen oksida (N2O) sebesar 30000C (Rohman, A. 2007)

3. Monokromator Monokromator berfungsi untuk memisahkan garis-garis spektrum lainnya yang mungkin mengganggu sebelum pengukuran. Sistem monokromator 22 Universitas Sumatera Utara

terdiri dari celah masuk (entrance slit), pemilih panjang gelombang berupa prisma atau kisi-kisi difraksi (Andreas. 2012). 4. Detektor Detektor digunakan untuk mengukur intensitas cahaya yang melalui tempat pengatoman. 5. Readout Readout merupakan suatu alat penunjuk atau dapat juga diartikan sebagai sistem pencatatan hasil. Pencatatan hasil dilakukan dengan suatu alat yang telah terkalibrasi untuk pembacaan suatu transmisi atau absorbsi. Hasil pembacaan dapat berupa angka atau berupa kurva dari suatu recorder yang menggambarkan absorbansi atau intensitas emisi (Rohman, A. 2007)

Pengukuran

Spektrofotometri

Serapan

Atom

berdasarkan

panjang

gelombang spesifik, artinya hanya pada panjang gelombang tertentu suatu unsur dapat terdeteksi. Tiap-tiap unsur mempunyai panjang gelombang yang berbedabeda, misalnya kalsium mempunyai panjang gelombang 422,7 nm. Jadi hanya pada panjang gelombang tersebut kalsium dapat terdeteksi. Metode SSA berprinsip pada absorbsi cahaya oleh atom, atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Misalkan Natrium menyerap pada 589 nm, uranium pada 358,5 nm sedangkan kalium pada 766,5 nm. Cahaya pada gelombang ini mempunyai cukup energiuntukmengubah tingkat energy elektronik suatu atom. Dengan absorpsi energy, berarti memperoleh lebih banyak energy, suatu atom pada keadaan dasar dinaikkan tingkat energinya ke tingkat eksitasi. Tingkat-tingkat eksitasinya pun bermacam-macam. Misalnya unsur Na dengan noor atom 11 mempunyai konfigurasi electron 1s1 2s2 2p6 3s1, tingkat dasar untuk elektron valensi 3s, artinya tidak memiliki kelebihan energi. Elektronini dapat tereksitasi ketingkat 3p dengan energy 2,2 eV ataupun ketingkat 4p dengan energy 3,6 eV, masing-masing sesuai dengan panjang gelombang sebesar 589 nm dan 330 nm.

2.12.3 Gangguan-gangguan pada Spektrofotometri Serapan Atom(SSA)


Gangguan-gangguan yang dapat terjadi dalam SSA adalah sebagai berikut: a.

Gangguan yang berasal dari matriks sampel yang mana dapat mempengaruhi banyaknya sampel yang mencapai nyala. Sifat-sifat tertentu matriks sampel dapat mengganggu analisis yakni matriks tersebut dapat berpengaruh terhadap laju aliran bahan bakar/gas pengoksidasi. Sifat-sifat tersebut adalah: viskositas, tegangan permukaan, berat jenis, dan tekanan uap.

b.

Gangguan kimia yang dapat mempengaruhi jumlah/banyaknya atom yang terjadi di dalam nyala. Terbentuknya atom-atom netral yang masih dalam keadaan azas di dalam nyala sering terganggu oleh dua peristiwa kimia yaitu: (a) disosiasi senyawa-senyawa yang tidak sempurna, dan (b) ionisasi atom-atom di dalam nyala.

c.

Gangguan oleh absorbansi yang disebabkan bukan oleh absorbansi atom yang dianalisis, yakni absorbansi oleh molekul-molekul yang tidak terdisosiasi di dalam nyala.

Adapun gangguan-gangguan di atas dapat diatasi dengan menggunakan cara-cara sebagai berikut: a.

Penggunaan nyala/suhu atomisasi yang lebih tinggi Dengan suhu yang lebih tinggi, maka senyawa-senyawa akan bereaksi secara sempurna.

b.

Penambahan senyawa penyangga Senyawa penyangga akan mengikat gugusan pengganggu (silikat, fosfat, aluminat, sulfat, dan sebagainya). Contoh unsur penyangga adalah Sr dan La yang ditambahkan pada analisis Ca secara SSA.

c.

Pengekstraksian unsur yang akan dianalisis Untuk mengekstraksi senyawa logam dalam pelarut organik, maka logam tersebut harus dibuat dalam bentuk kompleks baru kemudian kompleks tersebut dapat diekstraksi dengan pelarut organik.

d.

Pengekstraksian ion atau gugus pengganggu


Gangguan kimia yang ditimbulkan oleh ion atau gugus pengganggu dapat dihindari dengan jalan mengekstraksi ion atau gugus pengganggu tersebut (Rohman, A. 2007).

2.13.

Keuntungan

Penggunaan

Metode

Spektrofotometri

Serapan

Atom(SSA)

Analisis dilakukan dengan menggunakan metode Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) yang memiliki beberapa kelebihan, yaitu: a.

Metode analisis SSA dapat menentukan hamper keseluruhan unsur logam

b.

Metode analisis SSA dapat menentukan logam dalam skala kualitatif karena lampunya satu untuk setiap logam

c.

Analisis unsur logam langsung dapat ditentukan walaupun sampel dalam bentuk campuran

d.

Analisis unsur logam didapat juga hasil kuantitatif

e.

Analisis dapat diulangi beberapa kali, tetapi datanya sama (Alfian, Z. 2004).

2.14. Reverse Osmosis

Reverse osmosis, Osmosis balik adalah metode untuk memperoleh air murni dari air yang mengandung garam, misalnya dalam desalinasi. Air murni dan air garam dipisahkan dengan membrane semipermeable dan tekanan dari air garam dinaikkan sampai di atas tekanan osmosisnya, yang menyebabkan air dari larutan garam mengalir melalui membrane ke air murni. Proses ini memerlukan tekanan sekitar 25 atmosfer, sehingga sulit diterapkan pada skala besar (Dainith, J. 1999).

2.14.1 Cara Kerja Reverse Osmosis

Menurut Metcalf dan Eddy (2004), membrane reverse osmosis tidak membunuh mikroorganisme melainkan hanya membuang dan menghambatnya. Pada desain 25 Universitas Sumatera Utara

sistem membrane RO terdapat beberapa parameter-parameter kritis yang harus diuji secara cermat, yaitu: kalsium, magnesium, kalium, mangan, natrium, besi, sulfat, barium, khlorida, ammonia, fosfat, nitrat, stronsium, dan sebagainya. Apabila parameter-parameter tersebut dibiarkan maka akan terjadi penyumbatan (fouling) (Hartomo dan Widiatmoko, 1994).

2.14.2 Skema Proses Reverse Osmosis

Membran semi-permeable di awal-awal percobaan osmosis berasal dari kantung kemih babi. Sebelum tahun 1960, membran-membran jenis ini dinilai sangat tidak efisien, mahal, dan tidak handal untuk penggunaan aplikasi osmosis diluar laboratorium. Bahan-bahan sintetik modern, mampu memecahkan masalah ini, membuat membran menjadi lebih efektif dalam menghilangkan kontaminan,

Gambar 2.2. Skematis Reverse Osmosis Proses kerja reverse osmosis 1. Bak atau drum yang telah diisi air sumur bor kemudian dipompa menuju bak penampung atas. 2. Setelah itu air sumur bor dialirkan melalui selang menuju filter karbon dan filter pasir. 3. Aliran air dari filter pasir dan filter karbon tersebut ditampung di bak atau drum penampung sementara.


4. Air dari bak atau drum penampung sementara tersebut dipompakan dengan menggunakan pompa diafragma sesuai dengan tekanan yang diinginkan. 5. Kemudian air masuk ke dalam membran dan melewati pori membran. 6. Air dengan konsentrasi yang lebih rendah akan lolos melewati pori membran reverse osmosis yang memiliki pori persepuluh ribu micron akan mengalir menuju bak penampung hasil.

Walaupun dengan kemampuannya untuk memurnikan air baku, sebuah sistem Reverse Osmosis harus secara berkala dibersihkan untuk mencegah terbentuknya kerak di permukaan membran. Sistem Reverse Osmosis memerlukan karbon sebagai penyaring awal untuk mereduksi kandungan klorin yang akan merusak membran Reverse Osmosis; dan juga membutuhkan filter sedimen untuk menyaring material-material terlarut dari air baku sehingga tidak menyumbat di membran. (Siahaan, M. 2012).

Filtrasi dalam sistem pengolahan air bersih/minum adalah proses penghilangan partikel-partikel/flok-flok halus yang lolos dari unit sedimentasi, dimana partikel-partikel/flok-flok tersebut akan tertahan pada media penyaring selama air melewati media tersebut. Filtrasi diperlukan untuk menyempurnakan penurunan kadar kontaminan seperti bakteri, warna, rasa, bau, dan Fe sehingga diperoleh air bersih yang memenuhi standar kualitas air minum.

Filter (penyaring) terdiri dari bak penyaring, media penyaring dan perlengkapan lain untuk operasional penyaringan (Asmadi. 2011). Pencucian filter atau lapisan penyaringan dilakukan: a.

Pencucian dari bawah (back washing) dengan atau tanpa menggunakan pompa udara.

b.

Pencucian dari atas (surface washing), yaitu pencucian terhadap bidang permukaan media dengan penyemprotan air yang tertutup lumpur. Waktu pencucian umumnya antara 10 sampai 15 menit.


BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents