BAB ІІ TINJAUAN PUSTAKA 2.1.Pencemaran 2.1.1. Pencemaran lingkungan Pencemaran atau polusi adalah suatu kondisi yang telah berubah dari bentuk asal pada keadaan yang lebih buruk. Pergeseran bentuk tatanan dari kondisi asal pada kondisi yang buruk ini dapat terjadi sebagai akibat masukan dari bahan-bahan pencemar atau polutan. Bahan polutan tersebut pada umumnya mempunyai sifat racun atau toksik yang berbahaya bagi organisme
hidup.
Toksisitas atau daya racun dari polutan itulah yang kemudian menjadi pemicu terjadinya pencemaran. (Palar,2008). Untuk mencegah terjadinya pencemaran lingkungan oleh berbagai aktivitas tersebut maka perlu dilakukan pengendalian terhadap pencemaran lingkungan dengan menetapkan baku mutu lingkungan, termasuk baku mutu air pada sumber air, baku mutu limbah cair, baku mutu udara ambien, baku mutu udara emisi, dan sebagainya. Baku mutu air pada sumber air adalah batas kadar yang diperkenankan bagi zat atau bahan pencemar terdapat di dalam air, tetapi air tersebut tetap dapat digunakan sesuai dengan kriterianya. Menurut peruntukkannya, air pada sumber air dapat dikategorikan menjadi empat golongan, yaitu:
Universitas Sumatera Utara
a. Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara langsung tanpa diolah terlebih dahulu. b.
Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku untuk diolah sebagai air minum dan keperluan rumah tangga lainnya.
c. Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan peternakan. d. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian dan dapat digunakan untuk usaha perkotaan, industri, dan listrik tenaga air. Baku mutu limbah cair adalah batas kadar yang diperkenankan bagi zat atau bahan pencemar untuk dibuang dari sumber pencemar ke dalam air pada sumber air sehingga tidak mengakibatkan dilampauinya baku mutu air. (Kristanto, 2004). 2.1.2. Pencemaran air Berdasarkan peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor. 82 tahun 2001 menyebutkan : “Pencemaran air adalah masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi, dan atau komponen lain kedalam air dan atau berubahnya tatanan air oleh kegiatan manusia, sehinnga kualitas air turun sampai ketingkat tertentu yang menyebabkan air tidak dapat berfungsi lagi sesuai peruntukkannya”. Adapun akibat yang ditimbulkan oleh pencemaran air yaitu: a.
Terganggunya kehidupan organisme air.
Universitas Sumatera Utara
b.
Pendangkalan dasar perairan.
c.
Punahnya biota air seperti ikan.
d.
Menjalarnya wabah penyakit seperti muntaber.
e.
Banjir akibat tersumbatnya saluran air. (Gabriel, 2001). Pencemaran air dapat semakin luas, tergantung dari kemampuan badan air
penerima polutan untuk mengurangi kadar polutan secara alami. Apabila kemampuan badan air tersebut rendah dalam mereduksi kadar polutan, maka akan terjadi akumulasi polutan dalam air sehingga badan air akan menjadi tropik. (Fardiaz, 1992). 2.2. Limbah Suatu tatanan lingkungan hidup dapat tercemar atau menjadi rusak disebabkan oleh banyak hal. Namun yang paling utama dari sekian banyak penyabab tercemarnya suatu tatanan lingkungan adalah limbah. Limbah digolongkan atas beberapa kelompok berdasarkan pada jenis, sifat dan sumbernya. Berdasarkan pada jenis, limbah dikelompokkan atas golongan limbah padat dan limbah cair. Berdasarkan pada sifat yang dibawanya, limbah dikelompokkan atas limbah organik dan limbah an-organik. Sedangkan bila berdasarkan pada sumbernya, limbah dikelompokkan atas limbah rumah tangga atau limbah domestic dan limbah industri. Limbah cair adalah semua jenis bahan sisa yang dibuang dalam bentuk larutan atau berupa zat cair. Limbah cair dapat berupa air bekas pencucian, busa detergen dan lain. (Palar,2008).
Universitas Sumatera Utara
Air limbah dapat berasal dari berbagai sumber, antara lain: a. Rumah tangga Contoh: air bekas cucian, air bekas memasak, air bekas mandi, dan sebagainya. b. Perkotaan Contoh: air limbah dari perkantoran, perdagangan, selokan, dan dari tempat-tempat ibadah. c. Industri Contoh: air limbah dari pabrik baja, pabrik tinta, pabrik cat, dan pabrik karet. Air limbah rumah tangga sebagian besar mengandung bahan organik sehingga memudahkan di dalam pengelolaannya. Sebaliknya, limbah industri lebih sulit pengolahannya karena mengandung pelarut mineral, logam berat, dan zat-zat organik lain yang bersifat toksik. (Chandra, 2006). Air limbah domestik adalah air bekas yang tidak dapat dipergunakan lagi untuk tujuan semula, baik yang mengandung kotoran manusia atau dari aktifitas dapur dan kamar mandi. Air limbah domestik mengandung lebih dari 90% cairan. Zat yang terdapat dalam buangan diantaranya adalah unsur-unsur organik tersuspensi
maupun
terlarut
dan
juga
unsur-unsur
anorganik
serta
mikroorganisme. Unsur-unsur tersebut memberikan corak kualiatas air buangan
Universitas Sumatera Utara
dalam sifat fisik kimiawi maupun biologi. Karakteristik kimiawi dari air buangan domestik dapat dilihat pada tabel 1. (Sastrawijaya, 1996). Tabel 1. Karakteristik kimiawi dari air buangan domestik (Ricki, 2005). Konsentrasi
Parameter (mg/L) Kuat
Medium
Lemah
Total Zat Padat (TS)
1200
720
350
-Zat
Terlarut
850
500
250
-Zat Padat Tersuspensi
350
220
100
BOD 5
400
220
110
TOC
290
160
80
COD
1000
500
250
N Total
85
20
20
P Total
15
8
4
Cl–
100
50
30
Alkalinitas (CaCo3)
200
100
50
Lemak
150
100
50
Padat
(DS) (SS)
2.2.1. Kualitas Limbah Kualitas limbah menunjukkan spesifikasi limbah yang diukur dari jumlah kandungan bahan pencemar di dalam limbah. Kandungan pencemar di dalam limbah terdiri dari berbagai parameter. Semakin kecil jumlah parameter dan semakin kecil konsentrasinya, hal itu menunjukkan semakin kecilnya peluang untuk terjadinya pencemaran lingkungan.
Universitas Sumatera Utara
Beberapa kemungkinan yang akan terjadi akibat masuknya limbah kedalam lingkungan: a. Lingkungan tidak mendapat pengaruh yang berarti. Hal ini disebabkan karena volume limbah kecil, parameter pencemar yang terdapat dalam limbah sedikit dengan konsentrasi yang kecil. b. Ada pengaruh perubahan, tetapi tidak mengakibatkan pencemaran. c. Memberikan perubahan dan menimbulkan pencemaran. Sedangkan faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas limbah adalah: 1. Volume limbah. 2. Kandungan bahan pencemar. 3. Frekuensi pembuangan limbah. (Kristanto, 2004). 2.2.2. Karakteristik air limbah Ada beberapa karakteristik khas yang dimiliki air limbah seperti berikut ini: a. Karakteristik fisik Air limbah terdiri dari 99,9% air, sedangkan kandungan bahan padatnya mencapai 0,1% dalam bentuk suspensi padat (suspended solid) yang volumenya bervariasi antara 100–500 mg/l. Apabila volume suspensi padat kurang dari 100 mg/l, air limbah disebut lemah, sedangkan bila lebih dari 500 mg/l disebut kuat.
Universitas Sumatera Utara
b. Karakteristik kimia Air limbah biasanya bercampur dengan zat kima anorganik yang berasal dari air bersih dan zat organik dari limbah itu sendiri. Saat keluar dari sumber, air limbah bersifat basa. Namun, air limbah yang sudah lama atau membusuk akan bersifat asam karena sudah mengalami kandungan bahan
organiknya
mengalami
proses
dekomposisi
yang
dapat
menimbulkan bau tidak menyenangkan. Komposisi campuran dari zat-zat itu dapat berupa: 1. Gabungan dengan nitrogen misalnya urea, protein atau asam amino. 2. Gabungan dengan non-nitrogen misalnya lemak, sabun, atau karbohidrat. c. Karakteristik bakteriologis Bakteri patogen yang terdapat dalam air limbah biasanya termasuk golongan E.coli. 2.2.3. Parameter air limbah Berikut beberapa parameter yang dapat digunakan berkaitan dengan air limbah: a. Kandungan zat padat (total solid, suspending solid, dissolved solid). b. Kandungan zat organik. c. Kandungan zat anorganik (mis, P, Pb, Cd, Mg).
Universitas Sumatera Utara
d. Kandungan gas (mis, O2, N, CO2). e. Kandungan bakteri (mis, E.coli). f. Kandungan pH. g. Suhu. 2.2.4. Pengukuran kadar oksigen dalam air limbah Berikut beberapa parameter yang digunakan untuk mengukur kandungan oksigen dalam air limbah yaitu chemical oxygen demand (COD) dan biochemical oxygen demand (BOD). 2.3. Chemical Oxygen Demand (COD) Chemical Oxygen Demand atau kebutuhan oksigen kimia adalah jumlah oksigen yang diperlukan agar bahan buangan yang ada di dalam air dapat teroksidasi melalui reaksi kimia. Dalam hal ini bahan buangan organik akan dioksidasi oleh Kalium bikromat menjadi gas CO2 dan H2O serta sejumlah ion krom.
Kalium
bikromat
atau
K2Cr2O7
digunakan
sebagai
sumber
oksigen(oxidizing agent). Oksidasi terhadap bahan buangan organik akan mengikuti reaksi berikut ini: CaHbOc + Cr2O72- + H+
CO2 + H2O + Cr3+
Reaksi tersebut perlu pemanasan dan juga penambahan katalisator perak sulfat (Ag2SO4) untuk mempercepat reaksi. Apabila dalam bahan buangan organik diperkirakan ada unsur Chlorida yang dapat mengganggu reaksi maka perlu ditambahkan merkuri sulfat untuk menghilangkan gangguan tersebut. Chlorida
Universitas Sumatera Utara
dapat mengganggu karena akan ikut teroksidasi oleh kalium Bichromat sesuai dengan reaksi berikut ini: 6Cl– + Cr2O72– + 14H+
3Cl2 + 2Cr3+ + 7H2O
Apabila dalam larutan air lingkungan terdapat Chlorida, maka oksigen yang diperlukan pada reaksi tersebut tidak menggambarkan keadaan sebenarnya. Seberapa jauh tingkat pencemaran oleh bahan buangan organik tidak dapat diketahui secara benar. Penambahan merkuri sulfat adalah untuk mengikat ion Chlor menjadi merkuri Chlorida mengikuti reaksi berikut ini: Hg2+ + 2Cl–
HgCl2
Warna larutan air lingkungan yang mengandung bahan buangan organik sebelum reaksi oksidasi adalah kuning. Setelah reaksi oksidasi selesai maka akan berubah menjadi hijau. Jumlah oksigen yang diperlukan untuk reaksi oksidasi terhadap bahan buangan organik sama dengan jumlah kalium bichromat yang dipakai pada reaksi tersebut diatas. Makin banyak kalium bichromat yang dipakai pada reaksi oksidasi, berarti makin banyak oksigen yang diperlukan. Ini berarti bahwa air lingkungan banyak tercemar oleh bahan buangan organik. Dengan demikian maka seberapa jauh tingkat pencemaran air lingkungan dapat ditentukan.(Wardhana,2001). Nilai COD memberikan informasi tentang jumlah oksigen yang diperlukan untuk mengoksidasi senyawa organik menjadi karbondioksida dan air. Kalium dikromat (K2Cr2O7) merupakan oksidator kuat yang biasa digunakan dalam analisis COD. Secara teoritis oksidator ini dapat mengoksidasi senyawa organik sampai hampir sempurna (95-100%).
Universitas Sumatera Utara
Secara umum penjelasan tentang sumber dan manfaat COD dapat dilihat pada parameter BOD, karena kedua parameter ini mempunyai hubungan yang erat, yaitu keduanya bersal dari senyawa organik dan merupakan parameter petunjuk pencemaran oleh limbah organik. Seperti halnya BOD, air dengan nilai COD yang tinggi memberikan dampak negatif terhadap keseimbangan ekosistem perairan. Metode yang digunakan dalam menganalisis COD yaitu metode Spektrofotometri Portable. (Anonim, 1992). Angka COD merupakan ukuran bagi pencemaran air oleh zat-zat organis yang secara alamiah dapat dioksidasikan melalui proses mikrobiologis, dan mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut di dalam air. Keuntungan tes COD dibandingkan dengan tes BOD yaitu: a. Analisa COD hanya memakan waktu kurang lebih 3 jam, sedangkan analisa BOD memerlukan 5 hari. b. Untuk menganalisis COD antara 50 sampai 800 mg/l, tidak dibutuhkan pengenceran sampel sedangkan pada analisa BOD selalu membutuhkan pengenceran. c. Ketelitian dan ketepatan (reproducibility) tes COD adalah 2 sampai 3 kali lebih tinggi dari tes BOD. d. Gangguan dari zat yang bersifat racun terhadap mikroorganisme pada tes BOD, tidak menjadi soal pada tes COD. (Alaerts, 1984).
Universitas Sumatera Utara
2.3.1. Biological atau Biochemical Oxygen Demand (BOD) Biological atau Biochemical Oxygen Demand (BOD) atau kebutuhan oksigen biologis didefenisikan sebagai pengukuran pengurangan kadar oksigen di dalam air yag dikonsumsi oleh makhluk hidup (organisme) di dalam air selama periode 5 hari pada keadaan gelap (tidak terjadi proses fotosintesa). Pengurangan kadar oksigen ini adalah disebabkan oleh kegiatan organisme (bakteri) mengkonsumsi atau mendegradasi senyawa organik dan nutrien lain yang terdapat di dalam air. Air yang relatif bersih akan mengandung mikroorganisme relatif sedikit, sehingga pengurangan oksigen di dalam air selama periode 5 hari akan sedikit, sedangkan untuk air yang terpolusi dan mengandung banyak mikroorganisme bakteri akan mengkonsumsi banyak oksigen dalam proses degradasi senyawa organik dan nutrien selama 5 hari, sehingga pengurangan kadar oksigen menjadi sangat besar. Untuk air yang tidak terpolusi misalnya ukuran BOD adalah 0,7 sedangkan untuk air yang terpolusi adalah BOD 200 atau lebih besar. Penetuan BOD sangat lambat, yaitu membutuhkan waktu sekitar 5 sampai 10 hari. (Situmorang, 2007). Dapat dioksidasi dengan uji
Jenis Bahan Buangan
Bahan buangan organik yang termasuk Contoh:
COD
BOD
ya
ya
biodegradable. protein,
gula,
karbohidrat, dll.
Universitas Sumatera Utara
Serat sintetik, selulosa, dll.
ya
tidak
Bahan
ya
tidak
tidak
ya
ya
tidak
buangan
yang
termasuk non-biodegradable. Contoh: NO2, Fe2+, S2, Mn3+, dll. N bebas. Contoh: NH4 Hidrokarbon
rantai
dan
aromatik
Tabel: Bahan buangan yang dapat dioksidasi dengan uji COD dan BOD Masing-masing cara pengujian, baik reaksi uji COD maupun reaksi uji BOD, mempunyai keterbatasan yang tidak dapat mengoksidasi segala macam bahan buangan. (Wardhana, 2001). 2.3.2. Keberadaan COD di Lingkungan COD merupakan salah satu parameter indikator pencemar di dalam air yang disebabkan oleh limbah organik. Keberadaanya di lingkungan sangat ditentukan oleh limbah organik, baik yang berasal dari limbah rumah tangga dan industri (industrial waste). Rumah tangga dan industri adalah sumber utama limbah organik dan merupakan penyebab utama tingginya konsentrasi COD. Yang dimaksud dengan rumah tangga disini adalah perumahan penduduk, perhotelan perkantoran dan rumah sakit. Sedangkan yang dimaksud dengan industri adalah industri yang mengolah dan memproduksi bahan organik seperti industri makanan, susu, kulit dsb. Sumber lain yang juga merupakan penyebab
Universitas Sumatera Utara
tingginya konsentrasi COD adalah limbah peternakan seperti peternakan ayam, babi, domba dsb. Adapun keberadaannya secara ilmiah dapat diabaikan karena berasal dari proses pembusukan tanaman dan yang sejenisnya yang kontribusinya terhadap parameter COD sangat kecil. Selain itu secara alamiah dapat mengalami pemurnian sendiri (self purification) karena daya dukung lingkungan cukup tinggi. Lain halnya dengan limbah organik yang berasal dari aktivitas manusia, dimana limbah yang dibuang ke lingkungan melampaui daya dukung lingkungan sehingga lingkungan tidak mampu melakukan pemurnian sendiri. (Lenore, 1995). 2.3.3. Dampak COD Terhadap Manusia dan Lingkungan a. Terhadap kesehatan manusia Secara umum, konsentrasi COD yang tinggi dalam air menunjukkan adanya bahan pencemar organik dalam jumlah yang banyak. Sejalan dengan hal ini jumlah mikroorganisme, baik yang merupakan patogen maupun tidak patogen juga banyak. Adapun mikroorganisme patogen dapat menimbulkan berbagai macam penyakit bagi manusia. Karena itu, dapat dikatakan bahwa konsentrasi COD yang tinggi di dalam air dapat menyebabkan berbagai penyakit bagi manusia. b. Terhadap Lingkungan Konsentrasi COD yang tinggi menyebabkan kandungan oksigen terlarut di dalam air menjadi rendah, bahkan habis sama sekali. Akibatnya oksigen sebagai
Universitas Sumatera Utara
sumber kehidupan bagi makhluk air (hewan dan tumbuh-tumbuhan) tidak dapat terpenuhi sehingga makhluk air tersebut manjadi mati. (Monahan,1993). 2.3.4. Analisis Pengganggu atau interference dalam penetuan kebutuhan oksigen kimiawi, COD adalah sebagai berikut: a. Terdapat bahan organik volatile dalam sampel yang menyebabkan hasil pengukuran lebih rendah dari COD sebenarnya. b. Terdapat reducting species yang dapat menyebabkan hasil pengukuran lebih tinggi dari COD yang sebenarnya. 2.3.5. Metode Kalium Dikromat dengan Spektrofotometri a. Contoh uji Contoh uji dimasukkan ke dalam tabung reaksi khusus COD yang telah berisi 1,5 ml larutan K2Cr2O7 – HgSO4 dan 3,5 ml larutan Ag2SO4 – H2SO4, kemudian destruksi selama 2 jam pada temperatur 150°C, lalu ukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang λ 620 nm. b. Perlakuan dan pengawetan contoh uji Sebaiknya contoh uji langsung dianalisis setelah pengambilan. Bila tidak, maka dapat diawetkan dengan asam sulfat pekat sampai pH < 2 dan disimpan pada temperatur 4°C. Lama penyimpanan pada kondisi ini adalah 28 hari.
Universitas Sumatera Utara
c. Prinsip analisis Sebagian besar zat organik dioksidasi oleh larutan K2Cr2O7 dalam suasana asam yang mendidih. CaHbOc + Cr2O7 + H+
Cr3+ + H2O + CO2
Perak sulfat (Ag2SO4) ditambahkan sebagai katalisator untuk mempercepat reaksi. Sedang merkuri sulfat ditambahkan untuk menghilangkan gangguan klorida yang umumnya terdapat dalam air buangan. Untuk memastikan bahwa semua zat organik habis teroksidasi maka zat pengoksidasi K2Cr2O7 masih harus tersisa sesudah dipanaskan. K2Cr2O7 yang tersisa ini diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang di sekitar 600 nm. (Sawyer,1978). 2.4. Spektrofotometri Analisis
spektrofotometri
merupakan
salah
satu
teknik
analisis
spektroskopi yang telah lama dikenal dan banyak digunakan di berbagai laboratorium. Hampir sebagian besar laboratorium pengujian memiliki peralatan ini mulai dari yang sederhana atau portable. Prinsip yang digunakan adalah suatu molekul zat yang dapat menyerap ultraviolet dan cahaya tampak dengan kemungkinan bahwa elektron molekul zat akan tereksitasi ke tingkat energi yang tinggi. Bertujuan untuk menentukan kadar zat secara spektrofotometri serapan pada daerah ultraviolet dan cahaya tampak.
Universitas Sumatera Utara
Spektrofotometri merupakan metode analisis yang didasarkan pada absorbsi radiasi elektromagnet. Cahaya terdiri dari radiasi terhadap mana mata manusia peka, gelombang dengan panjang berlainan akan menimbulkan cahaya yang berlainan sedangkan campuran cahaya dengan panjang gelombang ini akan menyusun cahaya putih . Cahaya putih meliputi seluruh spektrum Nampak 400760 nm. (Anonim, 1979).
Universitas Sumatera Utara
