kimia (garam-garam terlarut) karena melalui lapisan tanah yang mempunyai unsurunsur kimia Yang berbeda untuk masing-masing lapisan tanah. Disamping itu, pengotoran juga masih terus berlangsung. Terutama pada permukaan air yang dekat dengan permukaan tanah, setelah menemui lapisan rapat air. Air akan terkumpul merupakan air tanah dangkal dimana air tanah ini dimanfaatkan untuk sumber air minum melalui sumur-sumur dangkal (Sutrisno, 1996).
2.2.
Syarat Air Minum Air minum ideal seharusnya jernih, tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak
berbau, air minum pun seharusnya tidak mengandung kuman pathogen dan segala makhluk yang membahayakan kesehatan manusia, tidak mengandung zat kimia yang dapat mengubah fungsi tubuh, tidak dapat diterima secara estetis, dan dapat merugikan secara ekonomi. Air itu seharusnya tidak korosif, tidak meninggalkan endapan pada seluruh jaringan distribusinya (Slamet, 1994). Parameter air secara umum terbagi menjadi: 1. Paramater Fisik Air minum yang berbau tidak akan disukai oleh masyarakat. Bau dari air dapat memberi petunjuk akan kualitas air. Misalnya bau amis dapat disebabkan oleh algae. Air minum biasanya tidak memberi rasa/tawar. Air yang tidak tawar dapat menunjukkan kehadiran berbagai zat yang dapat membahayakan kesehatan. Efeknya tergantung pada penyebab timbulnya rasa tersebut. Suhu air sebaiknya sejuk atau tidak panas terutama agar tidak terjadi pelarutan kimia yang ada pada saluran pipa, yang dapat membahayakan kesehatan. Suhu
Universitas Sumatera Utara
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Air Tanah
Air tanah merupakan air yang berada di bawah permukaan tanah. Pergerakan air tanah sangat lambat dan dipengaruhi oleh porositas, permeabilitas dari lapisan tanah dan pengisian kembali air. Karakteristik utama yang membedakan air tanah dari air permukaan adalah pergerakan yang sangat lambat dan waktu tinggal yang sangat lama, yaitu dapat mencapai puluhan bahkan ratusan tahun. Karena pergerakan yang sangat lambat dan waktu tinggal yang lama tersebut, air tanah akan sulit untuk pulih kembali jika mengalami pencemaran (Effendi, 2003).
Pada dasarnya, air tanah dapat berasal dari air hujan, baik melalui proses filtrasi secara langsung maupun secara tak langsung dari air sungai, danau, rawa, dan genangan air lainnya (Effendi,2003). Secara umum, air tanah terbagi menjadi: 1. Air tanah dalam Air tanah dalam adalah air yang terdapat pada kedalaman 100 – 300 m. Kualitas air tanah dalam pada umumnya tergolong bersih dilihat dari mikrobiologis, karena sewaktu proses pengaliran ia mengalami penyaringan alamiah dan dengan demikian kebanyakan mikroba sudah tidak lagi terdapat di dalamnya. 2. Air tanah dangkal Air tanah dangkal terdapat pada kedalaman < 15 m. Terjadi karena daya proses peresapan air dari permukaan tanah. Lumpur akan tertahan, demikian pula dengan sebagian bakteri, sehingga air tanah akan jernih tetapi lebih banyak mengandung zat
Universitas Sumatera Utara
rendah dapat menghambat reaksi-reaksi biokimia di dalam saluran pipa dan mikroorganisme pathogen tidak mudah berkembang biak. Air minum sebaiknya tidak berwarna untuk mencegah dari keracunan zat kimia maupun mikroorganisme. 2. Parameter Kimia Air minum tidak boleh mengandung racun, zat-zat mineral atau zat-zat kimia tertentu dalam jumlah melampaui batas yang telah ditentukan. 3. Parameter Biologis Air minum tidak boleh mengandung bakteri-bakteri penyakit (pathogen) sama sekali dan tak boleh mengandung bakteri-bakteri golongan Coli melebihi batas – batas yang telah ditentukan. Air yang mengandung golongan Coli dianggap telah terkontaminasi dengan kotoran manusia (Sutrisno, 1996).
Di Indonesia, standar kualitas air minum diatur dalam Peraturan Pemerintah No 82 tahun 2001 berdasarkan kelas air. Yaitu: Kelas satu, air peruntukkannya digunakan untuk air baku air minum dan atau peruntukkan lainnya yang mempersyaratkan air sama dengan kegunaan air tersebut. Kelas dua, air yang peruntukkannya dapat digunakan untuk prasarana/sarana rekreasi air, pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman dan atau peruntukkan lain yang memprasyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. Kelas tiga, air yang peruntukkannya dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar, air untuk mengairi pertanaman dan atau peruntukkan lain yang memprasyaratkan air yang sama dengan kegunaan tersebut.
Universitas Sumatera Utara
Kelas empat, air yang peruntukkannya untuk mengairi pertanaman dan atau peruntukkan lain yang memprasyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.
2.3.
Logam Besi (Fe)
Besi adalah salah satu elemen kimiawi yang dapat ditemui pada hampir setiap tempat di bumi, pada semua lapisan geologis dan semua badan air. Pada air permukaan jarang ditemui kadar Fe lebih besar dari 1 mg/l tetapi di dalam air tanah kadar Fe dapat jauh lebih tinggi (Alaerts dan Santika, 1984).
Keberadaan besi pada kerak bumi menempati posisi keempat terbesar. Besi ditemukan dalam bentuk kation ferro (Fe2+) dan ferri (Fe3+). Pada pH sekitar 7,5 – 7,7 ion ferri mengalami oksidasi dan berikatan dengan hidroksida membentuk Fe(OH)3 yang bersifat tidak larut dan mengendap di dasar perairan membentuk warna kemerahan pada substrat dasar (Effendi, 2003).
Kadar besi di perairan yang mendapat cukup aerasi hampir tidak pernah lebih dari 0.3 mg/liter. Kadar besi di perairan alami berkisar anara 0.05 – 0.2 mg/liter. Pada air tanah dangkal dengan kadar oksigen yang rendah, kadar besi dapat mencapai 10 – 100 mg/liter. Kadar besi > 1.0 mg/liter dianggap membahayakan kehidupan organisme akuatik. Air yang dipergunakan bagi air minum sebaiknya memiliki kadar besi kurang dari 0.3 mg/liter (Effendi,2003).
Universitas Sumatera Utara
Adanya unsur besi dalam air diperlukan untuk memenuhi kebutuhan tubuh akan unsur tersebut. Zat besi merupakan suatu unsur penting dan berguna untuk metabolisme tubuh. Besi dibutuhkan tubuh dalam pembentukan haemoglobin. Untuk keperluan ini tubuh membutuhkan 7 – 35 mg unsur tersebut perhari, yang tidak hanya diperoleh dari air seperti dari sayuran yang mengandung banyak zat besi. Konsentrasi unsur ini dalam air yang melebihi 2 mg/l akan menimbulkan noda-noda pada peralatan dan bahan-bahan berwarna putih. Adanya unsur ini juga menimbulkan bau dan warna pada air minum. Konsentrasi melebihi 1 mg/l dapat menyebabkan warna air menjadi kemerah–merahan dan dapat menyebabkan endapan pada pipa logam (Sutrisno,1996).
Sekalipun Fe diperlukan oleh tubuh, tetapi dalam dosis besar dapat merusak dinding usus. Kematian sering kali disebabkan oleh rusaknya dinding usus ini. Debu Fe juga dapat terakumulasi di dalam alveoli dan menyebabkan berkurangnya fungsi paru-paru (Slamet,1994).
2.4.
Logam Seng (Zn)
Seng (zinc) termasuk unsur yang terdapat dalam jumlah berlimpah di alam. Kadar seng pada kerak bumi sekitar 70 mg/kg. kelarutan unsur seng dan oksida seng dalam air relatif rendah. Seng yang berikatan dengan klorida dan sulfat mudah terlarut, sehingga kadar seng dalam air sangat dipengaruhi oleh bentuk senyawanya. Jika perairan bersifat asam, kelarutan seng meningkat. Kadar seng di perairan alami < 0.05 mg/liter (Effendi,2003).
Universitas Sumatera Utara
Unsur ini penting dan berguna dalam metabolisme, dengan kebutuhan perhari 10-15 mg. pada konsentrasi 675 – 2280 mg/l dapat menyebabkan muntah. Dengan garam-garam seng akan menjadi seperti susu pada konsentrasi 30 mg/l dan menjadi berasa seperti logam pada konsentrasi 40 mg/l. Batas konsentrasi tertinggi sebagai standar yang akan ditetapkan harus di bawah batas konsentrasi yang dapat menimbulkan rasa. Dalam jumlah kecil merupakan unsur yang penting untuk metabolisme, karena kekurangan Zn dapat menyebabkan pertumbuhan anak terhambat. Dalam jumlah besar unsur ini dapat menimbulkan rasa pahit dan sepat pada air minum (Sutrisno, 1996). Davis dan Cornwell (1991) mengemukakan bahwa seng tidak bersifat toksik bagi manusia, akan tetapi pada kadar yang tinggi dapat menimbulkan rasa pada air.
Kadar seng pada air minum sebaiknya tidak lebih dari 5 mg/liter. Toksisitas seng menurun dengan meningkatnya kesadahan, dan meningkat dengan meningkatnya suhu dan menurunnya oksigen terlarut (Effendi, 2003).
2.5.
Logam Mangan (Mn)
Mangan (Mn) adalah kation logam yang memiliki karekteristik kimia serupa dengan besi. Mangan berada dalam bentuk Mn2+ dan Mn4+. Di dalam tanah Mn4+ berada dalam bentuk senyawa mangan dioksida. Pada perairan dengan kondisi anaerob akibat dekomposisi bahan organik dengan kadar yang tinggi. Mn4+ pada senyawa mangan dioksida mengalami reduksi menjadi Mn2+ yang bersifat larut. Mn2+ berikatan dengan nitrat, sulfat, dan klorida, dan larut dalam air. Mangan dan besi valensi dua hanya terdapat pada perairan yang memiliki kondisi anaerob (Cole,1988). Jika perairan
Universitas Sumatera Utara
kembali mendapat cukup aerasi, Mn2+ mengalami reoksidasi menjadi Mn4+ yang selanjutnya mengalami presipitasi dan mengendap di dasar perairan (Moore,1991).
Kadar mangan pada perairan alami sekitar 0.2 mg/liter atau kurang. Kadar yang lebih besar dapat terjadi pada air tanah dalam dan pada danau yang dalam. Perairan asam dapat mengandung mangan sekitar 10 – 150 mg/liter (Mc Neely et al, 1979).
Mangan merupakan nutrien renik yang essensial bagi tumbuhan dan hewan. Logam ini berperan dalam pertumbuhan dan merupakan salah satu komponen penting pada system enzim. Defisiensi mangan dapat mengakibatkan pertumbuhan terhambat, serta system syaraf dan proses reproduksi terganggu. Pada tumbuhan, mangan merupakan unsur esensial dalam proses metabolisme (Effendi, 2003).
Meskipun tidak bersifat toksik, mangan dapat mengendalikan kadar unsur toksik di perairan, misalnya logam berat. Jika dibiarkan di udara terbuka dan mendapat cukup oksigen, air dengan kadar mangan (Mn2+) tinggi (> 0.01 mg/liter) akan membentuk koloid karena terjadinya proses oksidasi Mn2+ menjadi Mn4+. Koloid ini mengalami presipitasi membentuk warna cokelat gelap sehingga air menjadi keruh. (Stauber dan Florence, 1985).
Universitas Sumatera Utara
2.6.
Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) Metode Spektroskopi Serapan Atom (SSA) adalah metode analisis yang
didasarkan pada prinsip absorbsi cahaya oleh atom - atom netral. Atom – atom akan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Spektroskopi serapan atom digunakan untuk analisa kuantitatif unsur – unsur logam dalam jumlah sekelumit (trace) dan sangat kelumit (ultratrace). Cara ini cocok untuk analisis kelumit logam karena mempunyai kepekaan yang tinggi (batas deteksi kurang dari 1 ppm), pelaksanaannya relatif sederhana, dan interferensinya sedikit. (Rohman, 2007).
2.6.1
Prinsip Analisa
Interaksi materi dengan berbagai energi seperti energi panas, energi radiasi, energi kimia, dan energi listrik selalu memberikan sifat-sifat yang karakteristik untuk setiap unsur (atau persenyawaan), dan besarnya perubahan yang terjadi biasanya sebanding dengan jumlah unsur atau persenyawaan yang terdapat. Di dalam kimia analisis yang mendasarkan pada proses interaksi atu antara lain cara analisis spektrofotometri atom yang bisa berupa cara emisi dan cara absorbsi (serapan) (Rohman, 2007).
Pada cara absorbsi, jika pada populasi atom yang berada pada tingkat dasar dilewatkan suatu berkas radiasi maka akan terjadi penyerapan energi radiasi oleh atom-atom tersebut. Frekwensi radiasi yang paling banyak diserap adalah frekwensi radiasi resonan dan bersifat karakteristik untuk tiap unsur. Pengurangan intensitasnya sebanding dengan jumlah atom yang berada pada tingkat dasar (Rohman, 2007).
Universitas Sumatera Utara
Jika suatu larutan yang mengandung suatu garam logam yang dihembuskan ke dalam suatu nyala, dapatlah terbentuk uap yang mengandung atom – atom logam itu. Beberapa atom logam dalam gas ini dapat dieksitasi ke tingkatan energi yang cukup tinggi untuk memungkinkan pemancaran radiasi yang karakteristik dari logam tersebut. Tetapi jumlah jauh lebih beesar dari atom logam bentuk gas itu normalnya tetap berada dalam keadaan tak tereksitasi atau dalam keadaan dasar. Atom-atom keadaan dasar ini mampu menyerap energi cahaya yang panjang gelombang resonansinya khas untuknya, yang pada umumnya adalah panjang gelombang radiasi yang akan dipancarkan atom –atom itu bila tereksitasi dari keadaan dasar. Jadi jika cahaya dengan panjang gelobang resonansi itu dilewatkan nyala yang mengandung atom – atom bersangkutan, maka sebagian cahaya itu akan diserap, dan jauhnya penyerapan akan berbanding lurus dengan banyaknya atom keadaan dasar yang berada dalam nyala. Inilah asas yang mendasari spektroskopi serapan atom (Vogel,1994)
2.6.2. Instrumentasi SSA Sistem peralatan spektrofotometer serapan atom dapat dilihat pada gambar berikut ini : Monokromator Sumber sinar
Nyala
Detektor
Tempat sampel Gambar 2.1. Sistem Peralatan Spektrofotometer Serapan Atom
Universitas Sumatera Utara
1.
Sumber sinar Sumber sinar yang lazim dipakai adalah lampu katoda berongga (hollow
cathode lamp). Lampu ini terdiri dari 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 (10 -15 torr). Neon biasanya lebih disukai karena memberikan intensitas pancaran lampu yang lebih rendah.
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 nyala dan dengan tanpa nyala. Tabel 2.1 Temperatur nyala dengan pelbagai gas pembakar: Gas Bakar Asetilen Hydrogen Propane Gas kota Sumber:Vogel (1994)
3.
Udara 2400 2300 2200 2100
Temperatur Dinitrogen Oksida 3200 2900 3000 -
Monokromator Pada SSA, monokromator dimaksudkan untuk memisahkan dan memilih
panjang gelombang yang digunakan dalam analisis. Di samping system optic, dalam monokromator juga terdapat suatu alat yang digunakan untuk memisahkan radiasi resonansi dan kontinyu yang disebut chopper.
Universitas Sumatera Utara
4.
Detektor
Detektor digunakan untuk mengukur intensitas cahaya yang melalui tempat pengatoman. Biasanya digunakan tabung penggandaan foton (photomultiplier tube). ada 2 cara yang dapat digunakan dalam system deteksi yaitu : (a) yang memberikan respon terhadap radiasi resonansi dan radiasi kontinyu; dan (b) yang hanya memberikan respon terhadap radiasi resonansi.
Pada cara pertama, output yang dihasilkan dari radiasi resonansi dan radiasi kontinyu disalurkan pada system galvanometer dan setiap perubahan yang disebabkan oleh radiasi resonan akan menyebabkan peruabahan output. Pada cara kedua, output berasal dari resonan dan radisiasi kontinyu yang dipisahkan. Dalam hal ini, sistem penguat harus cukup selektif untuk dapat membedakan radiasi. Cara terbaik adalah dengan menggunakan detektor yang hanya peka terhadap radiasi resonan yang termodulasi.
5.
Readout Readout merupakan suatu alat penunjuk atau dapat juga diartikan sebagai
system pencataat hasil. Pencatatan hasil dilakukan dengan suatu alat yang telah terkalibrasi untuk pembacaan suatu transmisi atau absorbsi. Hasil pembacaaan dapat berupa angka atau berupa kurva dari suatu recorder yang menggambarkan absorbansi atau intensitas emisi. (Rohman, 2007)
Universitas Sumatera Utara
