7
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. AIR 2.1.1. Karakteristik Air Air merupakan sumberdaya alam yang berlimpah di muka bumi, menutupi sekitar 71% dari permukaan bumi.Secara keseluruhan air di muka bumi, sekitar 98% terdapat di samudera dan laut dan hanya 2% yang merupakan air tawar yang terdapat di sungai, danau dan bawah tanah.Diantara air tawar yang ada tersebut, 87% diantaranya berbentuk es, 12% terdapat di dalam tanah, dan sisanya sebesar 1% terdapat di danau dan sungai. Selain berlimpah keberadaannya di muka bumi, airpun memiliki karakteristik yang khas, menurut Effendi (2007), karakteristik tersebut adalah sebagai berikut : a. Pada kisaran suhu yang sesuai bagi kehidupan, yakni 0°C (32°F) – 100°C, air berwujud cair. Suhu 0°C merupakan titik beku (freezing point) dan suhu 100°C merupakan titik didih (boiling point) air. b. Perubahan suhu air berlangsung lambat sehingga air memiliki sifat sebagai penyimpanan panas yang sangat baik. Perubahan suhu air yang lambat mencegah terjadinya stress pada makhluk hidup karena adanya perubahan suhu yang mendadak dan memelihara suhu bumi agar sesuai bagi makhluk hidup. Sifat ini juga menyebabkan air sangat baik digunakan sebagai pendingin mesin. c. Air memerlukan panas yang tinggi dalam proses penguapan. Penguapan (evaporasi) adalah proses perubahan air menjadi uap air. Proses ini memerlukan energi panas dalam jumlah besar. Sebaliknya, proses perubahan uap air menjadi cairan (kondensasi) melepaskan energi panas yang besar. Pelepasan energi ini merupakan salah satu penyebab mengapa kita merasa sejuk pada saat berkeringat. Sifat ini juga merupakan salah satu faktor utama yang menyebabkan terjadinya penyebaran panas secara baik di bumi.
8
d. Air merupakan pelarut yang baik. Air mampu melarutkan berbagai jenis senyawa kimia. Air hujan mengandung senyawa kimia dalam jumlah yang sangat sedikit, sedangkan air laut dapat mengandung senyawa kimia hingga 35.000 mg/liter. Sifat ini memungkinkan unsur hara terlarut diangkut ke seluruh jaringan tubuh makhluk hidup dan memungkinkan bahan-bahan toksik yang masuk ke dalam jaringan tubuh makhluk hidup dilarutkan untuk dikeluarkan kembali. Sifat ini juga memungkinkan air digunakan sebagai pencuci yang baik dan pengencer bahan pencemar (polutan) yang masuk ke dalam air. e. Air memiliki tegangan permukaan yang tinggi. Suatu cairan dikatakan memiliki tegangan permukaan yang tinggi jika tekanan antar molekul cairan tersebut tinggi. Tegangan permukaan yang tinggi menyebabkan air memiliki sifat membasahi suatu bahan secara baik (higher wetting ability). f. Air merupakan satu-satunya senyawa yang merenggang ketika membeku. Pada saat membeku, air merenggang sehingga es memiliki densitas (massa/volume) yang lebih rendah daripada air. g. Air mengalami sirkulasi yang disebut daur hidrologi. Proses ini berawal dari permukaan tanah dan laut yang menguap ke udara kemudian mengalami kondensasi yaitu berubah menjadi titik titik air yang mengumpul dan membentuk awan. Titik-titik air itu memiliki kohesi sehingga titik- titik air menjadi besar dan dipengaruhi gravitasi bumi sehingga jatuh disebut hujan. Air hujan yang jatuh di permukaan bumi sebagian diserap tanah dan sebagian lagi mengalir melalui sungai menuju ke laut.
2.1.2. Kualitas Air Air merupakan sumber daya alam yang sangat melimpah di muka bumi, dan dengan adanya siklus hidrologi menjadikan air sumberdaya alam yang dapat diperbaharui, namun meskipun air merupakan sumberdaya alam yang dapat diperbaharui, air di alam sangat jarang ditemukan dalam keadaan murni.Air hujan yang pada awalnya dalam keadaan murni tapi setelah mengalami reaksi dengan
9
gas-gas di udara dalam perjalanannya turun ke bumi dan selanjutnya selama mengalir di atas permukaan bumi dan dalam tanah, menjadikan air tersebut terkontaminasi. Kualitas air merupakan karakteristik mutu yang dibutuhkan dalam pemanfaatan air sesuai dengan yang diperuntukannya (Joeharno, 2000). Pengelompokan kualitas air dibagi menjadi empat golongan menurut peruntukannya dalam Peraturan Pemerintah RI Nomor 20 Tahun 1990, pembagian tersebut sebagai berikut : a. Golongan A : air dapat digunakan sebagai air minum secara langsung, tanpa pengolahan terlebih dahulu. b. Golongan B : air dapat digunakan sebagai air baku air minum. c. Golongan C : air dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan peternakan. d. Golongan D : air dapat digunakan untuk keperluan pertanian, usaha di perkotaan, industri, dan pembangkit listrik tenaga air. Kualitas air menyatakan tingkat kesesuaian air terhadap penggunaan tertentu dalam memenuhi kebutuhan hidup manusia, mulai dari air untuk memenuhi kebutuhan langsung yaitu air minum, mandi dan cuci, air irigasi atau pertanian, peternakan, perikanan, rekreasi dan transportasi. Kualitas air dalam hal ini mencakup keadaan fisik dan kimia yang dapat mempengaruhi ketersediaan air untuk kehidupan manusia pertanian, industri, rekreasi dan pemanfaatan air lainnya. Dalam Peraturan Pemerintah RI No 82 tahun 2001, kualitas air ditetapkan melalui pengujian karakteristik fisika dan karakteristik kimia : 1. Persyaratan Fisika Air yang berkualitas harus memenuhi persyaratan fisika sebagai berikut: a. Jernih atau Tidak Keruh Air yang keruh disebabkan oleh adanya butiran-butiran koloid dari tanah liat, semakin banyak kandungan koloid maka air semakin keruh. b. Tidak Berwarna Air untuk keperluan rumah tangga harus jernih, air yang berwarna berarti mengandung bahan-bahan lain yang berbahaya bagi kesehatan.
10
c. Rasanya Tawar Secara fisika, air bisa dirasakan oleh lidah, air yang terasa asam, manis, pahit atau asin menunjukkan air tersebut tidak baik. Rasa asin disebabkan adanya garam-garam tertentu yang larut dalam air sedangkan rasa asam diakibatkan adanya asam organik maupun asam anorganik. d. Tidak Berbau Air yang baik memiliki ciri tidak berbau bila dicium dari jauh maupun dari dekat.Air yang berbau busuk mengandung bahan organik yang sedang mengalami dekomposisi (penguraian) oleh mikroorganisme air. e. Temperaturnya Normal Air yang baik harus memiliki temperatur sama dengan temperatur udara (20-26°C). Air yang sudah tercemar mempunyai temperatur di atas atau di bawah temperatur udara (Kusnaedi, 2010). 2. Persyaratan Kimia Kualitas air tergolong baik bila memenuhi persyaratan kimia sebagai berikut : a. pH Netral Derajat keasaman air minum harus netral, tidak boleh bersifat asam atau basa. Air murni mempunyai pH=7 apabila pH<7 berarti air bersifat asam sedangkan pH>7 berarti bersifat basa. b. Tidak Mengandung Zat Kimia Beracun Air yang berkualitas baik tidak mengandung bahan kimia beracun seperti sianida, sulfida dan fenolik. c. Tidak Mengandung Garam atau Ion-Ion Logam Air yang berkualitas baik tidak mengandung garam atau ion logam seperti Fe, Mg, Ca, K, Hg, Zn, Mn, Cl dan Cr. d. Kesadahan Rendah Tingginya kesadahan berhubungan dengan garam-garam yang terlarut di dalam air terutama Ca dan Mg. e. Tidak Mengandung Bahan Organik
11
Kandungan bahan organik dalam air dapat terurai menjadi zat-zat yang berbahaya bagi kesehatan.Bahan-bahan organik itu seperti NH4, H2S, SO4²‾ dan NO3 (Kusnaedi, 2010).
2.2 Air Tanah Air tanah merupakan air yang berada di bawah permukaan tanah, pergerakan air tanah sangat lambat dengan kecepatan arus berkisar antara 10¯¹º10¯³ m/detik dan dipengaruhi oleh porositas, permeabilitas dari lapisan tanah. Pada dasarnya air tanah dapat berasal dari air hujan baik melalui proses infiltrasi secara langsung ataupun tidak langsung dari air sungai, danau, rawa dan genangan air lainnya. Kemampuan tanah dan batuan untuk menahan air tergantung pada sifat porositas dan permeabilitas tanah. Air tanah biasanya memiliki kandungan besi relatif tinggi, jika air tanah mengalami kontak dengan udara dan mengalami oksigenasi, ion ferri pada ferri hidroksida yang banyak terdapat dalam air tanah akan teroksidasi menjadi ion ferro dan akan mengalami presipitasi (pengendapan) serta membentuk warna kemerahan pada air. Maka, sebelum digunakan untuk berbagai peruntukkan, sebaiknya air tanah yang baru disedot didiamkan terlebih dahulu selama beberapa saat untuk mengendapkan besi. Perlakuan ini bertujuan untuk menurunkan kadar karbondioksida dan menaikkan kadar oksigen terlarut (Effendi, 2003).
2.3. Sumur Gali 2.3.1. Pengertian Sumur Gali Sumur gali adalah bangunan penyadap atau pengumpul air tanah pada kedalam 7-10 meter dari permukaan tanah dengan menggunakan timba untuk menaikkan air tanah (Inpres No.6, 1994). Sumur gali adalah sarana untuk menyadap dan menampung air tanah untuk air minum dengan cara menggali tanah berbentuk sumuran agar mendapatkan air yang sehat dan murah serta dapat dimanfaatkan oleh perorangan (rumah tangga) maupun kelompok.
12
Menurut Entjang (2000), dari segi kesehatan sebenarnya penggunaan sumur gali ini kurang baik bila cara pembuatannya tidak benar-benar diperhatikan, tetapi untuk memperkecil kemungkinan terjadinya pencemaran dapat diupayakan pencegahannya. Pencegahan ini dapat dipenuhi dengan memperhatikan syaratsyarat fisik dari sumur tersebut yang didasarkan atas kesimpulan dari pendapat beberapa pakar di bidang ini, diantaranya lokasi sumur tidak kurang dari 10 meter dari sumber pencemar, lantai sumur harus kedap air, tempat penampungan air limbah minimal 10 meter dari air sumur gali dan terbuat dari bahan permanen, tinggi bibir sumur 0,8 meter, memililki cincin (dinding) sumur minimal 3 meter dan memiliki tutup sumur yang kuat dan rapat. 2.3.2. Jenis-jenis Sumur Gali Sumur merupakan sumber utama persediaan air bersih bagi penduduk yang tinggal didaerah pedesaan maupun di perkotaan Indonesia. Secara teknis sumur dapat dibagi menjadidua jenis: 1. Sumur dangkal (shallow well) Cara pengambilan air tanah yang paling tua dan sederhana adalah dengan membuat sumur gali dengan kedalaman lebih rendah dari posisi permukaan air tanah.Jumlah air yang dapat diambil dari sumur gali biasanya terbatas, dan air yang diambil adalah air tanah dangkal.Untuk pengambilan air yang lebih besar diperlukan luas dan kedalaman galian yang lebih besar.Kedalaman sumur gali tergantung lapiasan tanah, ketinggian dari permukaan air laut, dan ada tidaknya air bebas dibawah lapisan tanah.Sumur gali biasanya dibuat dengan kedalaman tidak lebih dari 5 – 8 meter dibawah permukaan tanah. Cara ini cocok untuk daerah pantai dimana air tawar berada diatas air asin. Berdasarkan jenis tanah dan kedalaman, air bebas sumur gali dapatdiperoleh sebagai berikut: •
Tanah berpasir : Sumur gali cukup 6 – 8 m telah memperoleh air bebas
•
Tanah liat : Kedalaman sumur ≥ 12 m baru memperoleh air bebas.
•
Tanah kapur : Umumnya sumur gali harus ≥ 40 m baru diperoleh air
13
bebas. Keadaan atau sifat air sumur gali antara lain: •
Ketinggian air bebas umumnya sekitar 1 – 3 m dari dasar sumur.
•
Ketinggian air bebas bervariasi, tergantung jumlah air yang diambil dan tergantung musim.
•
Rasa dan warna air tergantung jenis tanah yang ada, tanah sawah air nyakekuning- kuningan, tanah berpasir airnya jernih dan rasanya sejuk, tanahliat airnya terasa sedikit sepat, tanah kapur airnya terasa sedikit sepat dan warnanya kehijau-hijauan, dan tanah gambut airnya berwarna kemerah-merahan seperti teh dan rasanya asam.
•
Mudah tercemar oleh karena kelalaian dalam menutup mulut sumur.
•
Mengandung algae dalam jumlah sedikit.
•
Mengandung bakteri cukup banyak (Entjang, 2000).
2. Sumur dalam (deep well) Pengambilan air tanah dilakukan dengan membuat sumur dalam (deep well) atauyang lazim disebut sumur bor. Kedalaman sumur bor berdasarkan struktur dan lapisan tanah: •
Tanah berpasir: biasanya kedalaman 30 – 40 meter sudah memperoleh air.Biasanya airnya naik sampai 5 – 7meter dari permukaan tanah.
•
Tanah liat/padas: biasanya kedalaman 40 – 60 meter akan diperoleh air yangbaik dan air akan naik mencapai 7 meter dari permukaan tanah.
•
Tanah berkapur: biasanya sumur dibuat dengan kedalaman di atas 60 meterkemungkinan baru mendapat air dan apabila ada air, airnya sukar/tidak bisanaik ke atas dengan sendirinya.
•
Tanah berbukit: biasanya sumur dibuat diatas 100 meter atau 200meterkemungkinan tipis sekali untuk memperoleh air. Air yang diperolehsukar/tidak bisa naik ke atas dengan sendirinya. Keadaan/sifar air sumur bor:
•
Air nya jernih dan rasa sejuk
•
Pencemaran air tidak terjadi/sukar terjadi
•
Jumlah bakteri jauh lebih kecil dari sumur gali.
14
•
Jumlah algae di dalam air sumur bor jauh lebih banyak dibandingkan denganair sumur gali. (Entjang, 2000) Berikut merupakan perbedaan sumur dangkal dan sumur dalam
secara umum (Budiman, 2007). Tabel 2.1. Perbedaan Sumur Dangkal dan Sumur Dalam Pembeda
Sumur dangkal
Sumur dalam
Sumber air
Air permukaan
Air tanah
Kualitas air
Kurang baik
Baik
Kualitas bakteriologi
Kontaminasi
Tidak terkontaminasi
Persediaan
Kering pada
Tetap ada sepanjang
musim kemarau
tahun
2.3.3. Persyaratan Konstruksi Sumur Gali Sumur gali ada yang memakai pompa dan yang tidak memakai pompa.Syarat konstruksi pada sumur gali tanpa pompa meliputi dinding sumur, bibir sumur, lantai sumur, serta jarak dengan sumber pencemar. Sumur gali sehat harus memenuhi persyaratan sebagai berikut (Entjang, 2000) : 1) Syarat Lokasi atau Jarak Agar sumur terhindar dari pencemaran maka harus diperhatikan adalah jarak sumur dengan jamban, lubang galian untuk air limbah (cesspool, seepage pit), dan sumber-sumber pengotoran lainnya.Jarak tersebut tergantung pada keadaan serta kemiringan tanah. a) Lokasi sumur pada daerah yang bebas banjir. b) Jarak sumur minimal 15 meter dan lebih tinggi dari sumber pencemaran seperti kakus, kandang ternak, tempat sampah, dan sebagainya. 2) Dinding Sumur Gali
15
a) Jarak kedalaman 3 meter dari permukaan tanah, dinding sumur gali harus terbuat dari tembok yang kedap air. Hal tersebut dimaksudkan agar tidak terjadi perembesan air/pencemaran oleh bakteri dengan karakteristik habitat hidup pada jarak tersebut. Selanjutnya pada kedalaman 1,5 meter dinding berikutnya terbuat dari pasangan batu bata tanpa semen, sebagai bidang perembesan dan penguat dinding sumur (Entjang, 2000). b) Pada kedalaman 3 meter dari permukaan tanah, dinding sumur harus dibuat dari tembok yang tidak tembus air, agar perembesan air permukaan yang telah tercemar tidak terjadi. Kedalaman 3 meter diambil karena bakteri pada umumnya tidak dapat hidup lagi pada kedalaman tersebut. Kira-kira 1,5 meter berikutnya ke bawah, dinding ini tidak dibuat tembok yang tidak disemen, tujuannya lebih untuk mencegah runtuhnya tanah (Azwar, 1995). c) Dinding sumur bisa dibuat dari batu bata atau batu kali yang disemen. Akan tetapi yang paling bagus adalah pipa beton. Pipa beton untuk sumur gali bertujuan untuk menahan longsornya tanah dan mencegah pengotoran air sumur dari perembesan permukaan tanah. Untuk sumur sehat, idealnya pipa beton dibuat sampai kedalaman 3 meter dari permukaan tanah. Dalam keadaan seperti ini diharapkan permukaan air sudah mencapai di atas dasar dari pipa beton. d) Kedalaman sumur gali dibuat sampai mencapai lapisan tanah yang mengandung air cukup banyak walaupun pada musim kemarau (Entjang, 2000). 3) Bibir sumur gali Untuk keperluan bibir sumur ini terdapat beberapa pendapat antara lain : a) Di atas tanah dibuat tembok yang kedap air setinggi minimal 70 cm untuk mencegah pengotoran dari air permukaan serta untuk aspek keselamatan (Entjang, 2000). b) Dinding sumur di atas permukaan tanah kira-kira 70 cm, atau lebih tinggi dari permukaan air banjir, apabila daerah tersebut adalah daerah banjir
16
c) Dinding parapet merupakan dinding yang membatasi mulut sumur dan harus dibuat setinggi 70-75 cm dari permukaan tanah. Dinding ini merupakan satu kesatuan dengan dinding sumur. 4) Lantai Sumur Gali Beberapa pendapat konstruksi lantai sumur antara lain : a) Lantai sumur dibuat dari tembok yang kedap air ± 1,5 m lebarnya dari dinding sumur. Dibuat agak miring dan ditinggikan 20 cm di atas permukaan tanah, bentuknya bulat atau segi empat (Entjang, 2000). b) Tanah di sekitar tembok sumur atas disemen dan tanahnya dibuat miring dengan tepinya dibuat saluran. Lebar semen di sekeliling sumur kira-kira 1,5 meter, agar air permukaan tidak masuk (Azwar, 1995). c) Lantai sumur kira-kira 20 cm dari permukaan tanah. 5) Saluran Pembuangan Air Limbah Saluran Pembuangan Air Limbah dari sekitar sumur menurut Entjang (2000), dibuat dari tembok yang kedap air dan panjangnya sekurang-kurangnya 10 meter. Beberapa persyaratan konstruksi sumur gali yang memenuhi syarat, yakni: a) Memiliki bibir sumur yang kedap air dengan tinggi minimal 0,8 meter. b) Memiliki cincin sumur yang kedap air yang dalamnya minimal 3 meter. c) Memiliki lantai sumur yang terbuat dari bahan kedap air dan memiliki kemiringan yang mengarah keluar menuju saluran pembuangan air limbah. d) Memiliki sarana pembuangan air limbah yang kedap air. e) Memiliki jarak terhadap sumber pencemaran minimal 10 meter. Penentuan persyaratan konstruksi sumur gali didasarkan pada beberapa hal, yaitu: 1. Kemampuan hidup bakteri patogen selama 3 hari dan perjalanan bakteri dalam air tanah mencapai 3 meter/hari. 2. Keadaan porositas tanah sangat berpengaruh pada pergerakan air di dalam tanah. 3. Kemampuan bakteri patogen menembus tanah secara vertikal sampai kedalaman 3 meter.
17
4. Kemampuan bakteri patogen menembus tanah secara horizontal sampai jarak 1 meter. 5. Kemungkinan terjadinya kontaminasi pada saat sumur digunakan atau tidak digunakan. 6. Kemungkinan runtuhnya tanah dinding sumur.
2.4. Senyawa Besi 2.4.1. Senyawa Besi Pada Air Besi (Fe) mempunyai bobot atom 55,85. Besi yang murni adalah logam berwarna putih-perak yang kuat, kokoh, dan liat, yang melebur pada 1.535°C.Besi adalah salah satu elemen kimiawi yang dapat ditemui pada hampir setiap tempat di bumi, pada semua lapisan geologis dan semua badan air. Pada umumnya, besi yang ada di dalam air dapat bersifat : -
terlarut sebagai Fe2+ (ferro) atau Fe3+ (ferri) ;
-
tersuspensi sebagai butir koloidal (diameter < 1 mikrometer) atau lebih besar, seperti Fe2O3, FeO, FeOOH, Fe (OH)3 dan sebagainya ;
-
tergabung dengan zat organis atau zat padat yang inorganis (seperti tanah liat) (Christian, 1992). Pada air permukaan jarang ditemui kadar Fe lebih besar dari 1 mg/l, tetapi
di dalam air tanah kadar Fe dapat jauh lebih tinggi. Konsentrasi Fe yang tinggi ini dapat dirasakan dan dapat menodai kain dan perkakas dapur (Effendi, 2003). Perairan yang mengandung besi tidak diinginkan untuk keperluan rumah tangga, karena dapat menyebabkan bekas karat pada pakaian, porselin dan alatalat lainnya serta menimbulkan rasa yang tidak enak untuk air minum. Adapun sifat kimia perairan antara lain sifat redoks, pembentukan kompleks, metabolisme oleh mikroorganisme. Besi (II) sebagai ion berhidrat dapat larut, merupakan jenis besi yang terdapat dalam air tanah, karena air tanah tidak berhubungan dengan oksigen dari atmosfer, konsumsi oksigen bahan organik dalam media mikroorganisme akan menghasilkan keadaan reduksi dalam air tanah. Oleh karena itu, besi dengan bilangan oksidasi rendah yaitu Fe(II) umumnya ditemukan dalam air tanah dibandingkan Fe(III). Secara umum Fe(II) terdapat dalam air tanah
18
berkisar antara 1,0-10 mg/L, dalam kondisi tidak ada oksigen air tanah mengandung Fe(II) jernih tetapi saat mengalami oksidasi oleh oksigen yang berasal dari atmosfer ion ferro akan berubah menjadi ion ferri (Effendi, 2003). Kadar besi pada perairan yang mendapat cukup aerasi (aerob) hampir tidak pernah lebih dari 0,3 mg/l, kadar besi pada perairan alami berkisar 0,05-0,2 mg/l. Pada air tanah dengan kadar oksigen yang rendah, kadar besi dapat mencapai 10100 mg/l. Kadar besi >1,0 mg/l dianggap membahayakan kehidupan organisme akuatik. Air yang diperuntukkan untuk air minum sebaiknya memiliki kadar besi kurang dari 0,3 mg/l. (Effendi, 2003). Dinyatakan pula bahwa besi dalam air adalah bersumber dari dalam tanah sendiri di samping dapat pula berasal dari sumber lain, diantaranya dari larutnya pipa besi, reservoir air dari besi atau endapan-endapan buangan industri. Adapun besi terlarut yang berasal dari pipa atau tangki besi adalah akibat dari beberapa kondisi, di antaranya : 1. Pengaruh pH yang terlalu rendah (asam), dapat melarutkan logam besi. 2. Akibat adanya CO2 agresif yang menyebabkan larutnya logam besi. 3. Pengaruh banyaknya O2 yang terlarut dalam air. 4. Pengaruh tingginya temperatur air akan melarutkan besi-besi dalam air. 5. Kuatnya daya hantar listrik akan melarutkan besi. 6. Adanya bakteri besi dalam air akan memakan besi. (Bapelkescikarang, 2012).
2.4.2. Hal-Hal yang Mempengaruhi Kelarutan Fe dalam Air 1. Kedalaman Air Hujan yang turun jatuh ke tanah dan mengalami infiltrasi masuk ke dalam tanah yang mengandung FeO akan bereaksi dengan H2O dan CO2 dalam tanah dan membentuk Fe (HCO3)2 dimana semakin dalam air yang meresap ke dalam tanah semakin tinggi juga kelarutan besi karbonat dalam air tersebut. 2. pH pH air akan terpengaruh terhadap kesadahan kadar besi dalam air, apabila pH air rendah akan berakibat terjadinya proses korosif sehingga menyebabkan larutnya
19
besi dan logam lainnya dalam air, pH yang rendah kurang dari 7 dapat melarutkan logam. Dalam keadaan pH rendah, besi yang ada dalam air berbentuk ferro dan ferri, dimana bentuk ferri akan mengendap dan tidak larut dalam air serta tidak dapat dilihat dengan mata sehingga mengakibatkan air menjadi berwarna,berbau dan berasa. 3. Suhu Suhu adalah temperatur udara. Temperatur yang tinggi menyebabkan menurunnya kadar O2 dalam air, kenaikan temperatur air juga dapat mengguraikan derajat kelarutan mineral sehingga kelarutan Fe pada air tinggi. 4. Bakteri besi Bakteri
besi
(Crenothrix,
Lepothrix,
Galleanella,
Sinderocapsa
dan
Sphoerothylus) adalah bakteri yang dapat mengambil unsur besi dari sekeliling lingkungan hidupnya sehingga mengakibatkan turunnya kandungan besi dalam air, dalam aktifitasnya bakteri besi memerlukan oksigen dan besi sehingga bahan makanan dari bakteri besi tersebut. Hasil aktifitas bakteri besi tersebut menghasilkan presipitat (oksida besi) yang akan menyebabkan warna pada pakaian dan bangunan. Bakteri besi merupakan bakteri yang hidup dalam keadaan anaerob dan banyak terdapat dalam air yang mengandung mineral. Pertumbuhan bakteri akan menjadi lebih sempurna apabila air banyak mengandung CO2 dengan kadar yang cukup tinggi. 5. CO2 agresif Karbondioksida (CO2) merupakan salah satu gas yang terdapat dalam air. Berdasarkan bentuk dari gas Karbondioksida (CO2) di dalam air, (CO2) dibedakan menjadi : CO2 bebas yaitu CO2 yang larut dalam air, CO2 dalam kesetimbangan, CO2 agresif. Dari ketiga bentuk Karbondioksida (CO2) yang terdapat dalam air, CO2 agresif-lah yang paling berbahaya karena kadar CO2 agresif lebih tinggi dan dapat menyebabkan terjadinya korosi sehingga berakibat kerusakan pada logam-logam dan beton. CO2 bebas yang asam akan merusak logam apabila CO2 tersebut bereaksi dengan air karena akan merusak logam. Reaksi ini dikenal sebagai teori asam, dengan reaksi sebagai berikut :
20
2 Fe + H2CO3 FeCO3 + 2 H+ 2 FeCO3 + 5 H2O +1/2 O2 2
Fe(OH)2
+
2
H2CO3 Dalam reaksi di atas dapat dilihat bahwa asam karbonat tersebut secara terusmenerus akan merusak logam, karena selain membentuk FeCO3 sebagai hasil reaksi antara Fe dan H2CO3, selanjutnya FeCO3 bereaksi dengan air dan gas oksigen (O2) menghasilkan zat 2 FeOH dan 2H2CO3 dimana H2CO3 tersebut akan menyerang logam kembali sehingga proses pengrusakan logam akan berjalan secara terus-menerus mengakibatkan kerusakan yang semakin lama semakin besar pada logam tersebut. (Bapelkescikarang, 2012).
2.4.3. Penyebab Utama Tingginya Kadar Besi dalam Air 1. Rendahnya pH Air Nilai pH air normal yang tidak menyebabkan masalah adalah 7.Air yang mempunyai pH 7 dapat melarutkan logam termasuk besi. 2. Adanya Gas-gas Terlarut dalam Air. Yang dimaksud gas-gas tersebut adalah CO2 dan H2S. Beberapa gas terlarut dalam air terlarut tersebut akan bersifat korosif. 3. Bakteri Secara biologis tingginya kadar besi terlarut dipengaruhi oleh bakteri besi yaitu bakteri yang dalam hidupnya membutuhkan makanan dengan mengoksidasi besi sehingga larut. Jenis ini adalah bakteri Crenotrik, Leptotrik, Callitonella, Siderocapsa dan lain-lain.Bakteri ini mempertahankan hidupnya membutuhkan oksigen dan besi. Apabila kosentrasi besi terlarut dalam air melebihi batas, akan menyebabkan berbagai masalah, diantaranya : 1. Gangguan teknis Endapan Fe(OH) bersifat korosif dapat mengendap pada saluran pipa, sehingga mengakibatkan clogging dan mengotori bak/wastafel/kloset. 2. Gangguan fisik
21
Gangguan fisik yang ditimbulkan oleh adanya besi terlarut dalam air adalah timbulnya warna, bau dan rasa. Air akan terasa tidak enak bila konsentrasi besi terlarutnya > 1,0 mg/L. 3. Gangguan kesehatan Senyawa besi dalam jumlah kecil di dalam tubuh manusia berfungsi sebagai pembentuk sel-sel darah merah, dimana tubuh memerlukan 7–35 mg/hari yang sebagian diperoleh dari air.Tetapi zat Fe yang melebihi dosis yang diperlukan oleh tubuh dapat menimbulkan masalah kesehatan. -
Dikarenakan tubuh manusia tidak dapat menyekresi Fe, bagi mereka yang sering mendapat tranfusi darah warna kulitnya menjadi hitam akibat akumulasi Fe.
-
Air minum yang mengandung besi cenderung menimbulkan rasa mual apabila dikonsumsi.
-
Kadar Fe yang besar dapat merusak dinding usus. Kematian sering kali disebabkan oleh rusaknya dinding usus ini.
-
Kadar Fe > 1 mg/L akan menyebabkan terjadinya iritasi pada mata dan kulit.
-
Jika kelarutan besi dalam air melebihi 10 mg/L akan menyebabkan air berbau seperti telur busuk.
-
Hemokromatesis primer besi akibat dari penyerapan Fe dalam jumlah berlebih di dalam tubuh. Feritin berada dalam keadaan jenuh akan besi sehingga kelebihan mineral ini akan disimpan dalam bentuk kompleks dengan mineral lain yaitu hemosiderin. Akibatnya terjadilah sirosis hati dan kerusakan pankreas sehingga menimbulkan diabetes. Proses penghilangan besi dan mangan dengan cara oksidasi dapat
dilakukan dengan tiga macam cara yakni : 1. oksidasi dengan udara atau aerasi, 2. oksidasi dengan khlorine (khlorinasi) dan 3. oksidasi dengan kalium permanganat. Selain dengan cara oksidasi, penghilangan senyawa besi dan mangan dalam air yang umum digunakan khususnya untuk skala rumah tangga yakni dengan
22
mengalirkan ke suatu filter dengan media mangan zeolit. (Bapelkescikarang, 2012)
2.4.4. Toksisitas Besi (Fe) Walaupun logam ini termasuk dalam kelompok logam esensial, tetapi kasus keracunan Fe sering dilaporkan terutama pada anak-anak.Keracunan Fe pada anak terjadi secara tidak sengaja, saat anak memakan makanan atau benda yang mengandung Fe, sedangkan pada orang dewasa hal ini jarang terjadi.Walaupun toksisitas Fe jarang menyebabkan kematian, tetapi dapat menyebabkan gangguan mental serius.Kasus terjadinya toksisitas Fe pada anak kemungkinan besar terjadi karena banyak preparat yang mengandung Fe yang diberikan pada anak, baik berupa obat maupun vitamin.Di samping itu, kebiasaan anak makan sembarangan di lingkungan sekitaranya juga mempengaruhi hal tersebut (Darmono, 2001). Besi adalah logam dalam kelompok makromineral di dalam kerak bumi, tetapi termasuk kelompok mikro dalam sistem biologi. Logam ini mungkin logam yang pertama ditemukan dan digunakan oleh manusia sebagai alat pertanian. Pada sistem biologi seperti hewan, manusia, dan tanaman, logam ini bersifat esensial, kurang stabil, dan secara perlahan berubah menjadi ferro (FeII) atau ferri (FeIII).Kandungan Fe dalam tubuh hewan sangat bervariasi tergantung pada status kesehatan, nutrisi, umur, jenis kelamin dan spesies (Darmono, 2001). Pada umumnya setiap jaringan tubuh selalu mengandung Fe, yaitu 4 gr Fe.Hampir semua Fe dalam tubuh terikat dengan protein porfirin, dan komponen hemoglobin.Ikatan dengan protein lainnya ialah feritin, transferin, dan hemosiderin.Diet Fe per hari setiap orang sekitar 10-15 mg Fe dan hanya sebagian kecil yang diabsorpsi.Sedangkan dosis letal minimum (MLD) adalah sekitar 200250 mg/kg berat badan (Darmono, 2001). Besi sering tersedia dalam preparat obat dan vitamin, termasuk tablet suplemen, sebagai silfat, glukonat, dan garam fumarat. Dalam tablet multivitaminmineral biasanya diberikan pada ibu hamil yang menjelang melahirkan untuk mencegah defisiensi Fe (Darmono, 2001).
23
2.4.5. Mekanisme Toksisitas Besi (Fe) Tempat pertama dalam tubuh yang mengontrol pemasukan Fe ialah di dalam usus halus.Bagian usus ini berfungsi untuk absorpsi dan sekaligus juga sebagai ekskresi Fe yang tidak diserap.Besi dalam usus diabsorpsi dalam bentuk feritin, dimana bentuk ferro lebih mudah diabsorpsi daripada bentuk ferri.Feritin masuk ke dalam darah dan berubah bentuk menjadi senyawa transferin.Dalam darah tersebut besi mempunyai status sebagai besi trivalent yang kemudian ditransfer ke hati atau limfa yang kemudian disimpan dalam organa tersebut dalam bentuk feritin dan hemosiderin.Toksisitas terjadi bilamana terjadi kelebihan Fe (kejenuhan) dalam ikatan tersebut (Darmono, 2001). Toksisitas akut Fe terjadi pertama-tama disebabkan oleh adanya iritasi dalam saluran gastrointestinal.Kematian karena keracunan Fe pada anak kebanyakan terjadi di antara anak umur 12-24 bulan, hal tersebut erat hubungannya dengan pemberian yang terlalau banyak suplemen vitamin pada prenatal dan suplemen vitamin-mineral pada postnatal. Mekanisme toksisitas Fe secara pasti belum begitu jelas, diperkirakan kematian terjadi karena sekunder shock yang disebabkan oleh iritasi gastrointestinal. Bila dilakukan autopsi terhadap korban keracunan ditemukan perdarahan dan nekrosis pada mukosa lambung dan usus (Darmono, 2001). Keracunan Fe ini dapat menyebabkan permeabilitas dinding pembuluh darah kapiler meningkat sehingga plasma darah merembes keluar.Akibatnya, volume darah menurun, dan hipoksia jaringan menyebabkan asidosis. Penelitian pada hewan menunjukkan bahwa toksisitas akut dari Fe ini menyebabkan lamanya proses koagulasi darah (Darmono, 2001). Pada pemeriksaan biokimiawi terlihat adanya peningkatan enzim dalam serum seperti serum glutamic oxaloacetic transaminase (SGOT) dan serum glutamic pyruvic transamainase (SGPT) yang merupakan indikator adanya proses degenerasi jaringan hati. Pada proses toksisitas Fe kronik, besi banyak terakumulasi dalam jaringan hati, yaitu dalam mitokondria dari sel hati. Hal tersebut menyebabkan mitokondria membengkak, yang mungkin disebabkan tidak
24
berfungsinya hati.Juga terjadi degenerasi melemak pada miokardium dan ginjalnya (Darmono, 2001).
