Materi kuliah dapat didownload di www.fiktm.itb.ac.id/kk-geologi_terapan
HIDROGEOLOGI UMUM (GL(GL-3081 3081)) MINGGU KEKE-13 SIFAT FISIK DAN KIMIA AIR TANAH
Oleh:: Oleh Prof.Dr.Ir.. Deny Juanda Puradimaja, Prof.Dr.Ir Puradimaja, DEA Asisten:: Asisten Dr. D. Erwin Irawan Couse note for ITB student. Permission for other uses to 1
Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja Prof. Deny Juanda Puradimaja
1
PROPERTI FISIKA AIRTANAH
Airtanah cenderung untuk mencapai kesetimbangan kimia kimia--fisika dan hal ini akan dicapai setelah terjadi proses proses--proses di dalam airtanah yang berlangsung dari waktu ke waktu. Properti Kimia/Fisika airtanah yang dapat dikenali di lapangan antara lain : Temperatur (oC), Derajat Keasaman (pH), Potensial Redoks (Eh) dan Daya Hantar Listrik (DHL). Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
2
TEMPERATUR (OC)
Temperatur airtanah pada tempat dan waktu kt tertentu t t t merupakan k hasil h il d darii bermacam proses pemanasan yang terjadi di bawah dan/atau di permukaan bumi (Matthess, 1982) Dari perbandingan antara temperatur air pada tubuh air dengan temperatur rata--rata udara lokal saat pengukuran rata akan diketahui adanya zonasi hipertermal, p mesotermal, dan hipotermal. Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
3
TEMPERATUR (OC)
Zonasi Hipertermal : Zona dimana temperatur air pada tubuh air tersebut lebih tinggi dari temperatur rata rata--rata udara lokal. Zonasi Mesotermal : Zona dimana temperatur p air p pada tubuh air sama dengan temperatur ratarata-rata udara lokal. Zonasi Hipotermal p : Zona dimana temperatur air pada tubuh air lebih rendah dari temperatur ratarata-rata udara l k l lokal. Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
4
Grafik Zonasi Temperatur Mataair
Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
5
p pH
Karena kadar ion H+ sangat g kecil, maka nilai konsentrasinya ditampilkan dalam bentuk pH yang mewakili nilai -log 9 k konsentrasi t i iion hid hidrogen Pada temperatur 25 oC keaktifan ion H+ dan d ion i OH- pada d air i adalah d l h 9-4, sehingga hi dengan asumsi konsentrasi H+ = OH- (1 X 9-7 mol/liter) maka nilai pH air murni = 7. Faktor utama penentu keaktifan ion adalah jumlah reaksi kimia yang melibatkan ion hidrogen. Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
6
p pH
Reaksi kimia akan meningkat seiring dengan perubahan temperatur air. Perubahan temperatur menyebabkan pH air berubah dan perubahan pH air tersebut bergantung pada jenis endapan akifernya. kf Metode p paling g sederhana untuk mengetahui nilai pH adalah menggunakan kertas indikator pH dengan kesalahan ± 0,9 unit. Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
7
pH
Air yang bersifat asam (pH < 7) terdapat pada daerah daerah--daerah dengan endapan vulkanik, sedangkan air yang bersifat basa (pH > 7) terdapat (p p p pada daerahdaerah-daerah dengan batuan Ultramafik (Hem, 1985 1985). ). Reaksi antara air dengan g batuan ultramafik membentuk serpentinit. Reaksi ini mengikat ion H+ lebih besar daripada k konsentrasi yang ada d dalam d l sistem. Sedangkan pada kasus air panas, pH lebih rendah d h karena k konsentrasi k t i iion H+ yang di dalam sistem lebih besar dari yang diikat. Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
8
POTENSIAL REDOKS (Eh)
Potensial redoks adalah ukuran kecenderungan (agresivitas) air untuk mengoksidasi atau mereduksi unsur yang terlarut dalam larutan. Di da dalam a reaksi ea s kimia a hal a ini te terlihat at da dalam a jumlah elektron yang dilepas dan elektron yang diikat. Potensial redoks dinyatakan dalam satuan milivolt (mV). Besarnya Eh dapat diukur dan perbedaan b d potensial i l antara elektroda l k d llogam inert yang terbuat dari emas atau platinum dengan sebuah elektroda lain yang mempunyai nilaiCouse potensial konstan. note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
9
POTENSIAL REDOKS (Eh)
Nilai potensial hidrogen dianggap sebagai nilai nol ((baseline baseline), ), sehingga gg jjika nilai Eh air lebih besar dari nilai Eh hidrogen, maka p potensial redoksnya y p positif. Potensial redoks yang positif menunjukkan kondisi oksidasi, oksidasi sedangkan nilai negatif menunjukkan kondisi reduksi. Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
10
Diagram Eh – pH (Fetter 1982 (Fetter, 1982))
Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
11
DAYA HANTAR LISTRIK (DHL)
Daya hantar listrik (spesific (spesific conductivity/konduktivitas) conductivity /konduktivitas) adalah ukuran kemampuan suatu zat menghantarkan arus listrik dalam temperatur p tertentu yyang g dinyatakan dalam micromohs per centimeter oC. Satuan yang lebih umum digunakan adalah mikroSiemens (μ (μS). Untuk menghantarkan arus listrik, ion ion--ion bergerak dalam larutan memindahkan i d hk muatan t li listriknya t ik ((ionic (i i i mobility) ionic mobility bilit ) yang bergantung pada ukuran dan interaksi antar ion dalam larutan. larutan Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
12
DAYA HANTAR LISTRIK (DHL) Nilai daya hantar listrik untuk berbagai jenis air adalah sebagai berikut (Mandel, 1981 1981)) : - Air destilasi (aquades) : 0,5 – 50 μS - Air hujan : 5,0 – 30 μS - Airtanah segar : 30 – 2.000 μS - Air laut : 45. 45.000 – 55. 55.000 μS garam (Brine) :>9 90..000 μS 90 - Air g Nilai konduktivitas merupakan fungsi antara temperatur, jenis ion ion--ion terlarut, dan konsentrasi ion terlarut terlarut. Peningkatan ion ion--ion yang terlarut menyebabkan nilai konduktivitas air juga meningkat. Sehingga dapat dikatakan nilai konduktivitas yang terukur merefleksikan konsentrasi ion yang terlarut pada air.
Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
13
PROPERTI KIMIA AIRTANAH
Unsur-unsur kimiawi yang terkandung Unsurdalam airtanah dapat dibagi menjadi unsur mayor, mayor, unsur minor, minor, dan unsur jarang.. jarang Unsur utama (unsur mayor) terdiri dari ion--ion Mg+, Ca2+, Na+, K+, Cl-, SO42-, dan ion HCO3-. Unsur utama ini selalu digunakan dalam penyajian data kimia airtanah, airtanah sedangkan unsur minor dan unsur jarang tidak selalu digunakan dan tergantung kepada aspek hidrogeologi apa yang akan dipelajari Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
14
PROPERTI KIMIA AIRTANAH Penyajian Data Kimia S Sampel l Ai Airtanah h: Penyajian P ji Secara S N Numerik ik Penyajian Secara Grafis Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
15
Penyajian Secara Numerik
Data disiapkan dalam bentuk tabel dan dengan satuan konsentrasi mg/l. Untuk mengetahui perbandingan jumlah masing--masing ion dalam larutan, maka masing satuan mg/l dikonversi ke dalam satuan meq/l. Konversi satuan dilakukan dengan membagi konsentrasi ion dalam mg/l dengan konsentrasi ion. ion Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
16
Penyajian Secara Numerik Konsentrasi ion dapat diketahui dengan membagi berat atom atau berat molekul dengan valensi ion. Prosedur perhitungan tersebut dapat dilihat dalam contoh berikut : a. Konversi 57 mg Ca/l ke dalam meq/l. Berat atom Ca = 40 40,,08 08.. Valensi +2 +2. Jumlah ekivalen: 40 40,,08 / 2 = 20 20,,04 , maka : Ca = 57 57//20 20,,04 = 2,84 meq/l. b. Konversi 154 mg HCO3-/l ke dalam meq/l - Berat B t atom t H ~ 1,00 - Berat atom C - 12 12,,011 - Berat atom 0 - 15, 15 5,9994 - Berat molekul HC0 HC03 = 61 61,,017 - valensi = 1 - Jumlah ekivalen = 61 61,,017 - Maka HCO3- = 154 154//61 61,,017 = 2,52 meq/l
Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
17
Penyajian Pen ajian Secara Seca a N Numerik me ik
Nilai Konversi untuk beberapa kation/anion yang penting :
Na+
22,9898
Fe2+
27,9235
NO3-
62,005
K+
39,92
Mn2+
27,469
SO42-
48,031
Ca2+
20,04
CO32-
30,005
Cl-
35,453
Mgg2+
12,156 ,
HCO3-
61,017 ,
Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
18
Penyajian Pen ajian Secara Seca a G Grafis afis
Pictorial Diagram a. a Diagram Grafik Batang b. Diagram Lingkar/Radial M l i i Di Multivarian Diagram a. Trilinier Diagram (Diagram Piper) b. Horizontal Diagram (Diagram Stiff dan Diagram Schoeller) Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
19
Pictorial Diagram (Diagram Lingkar/Radial)
Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
20
Multivarian Diagram (Diagram Piper)
Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
21
Multivarian Diagram (Diagram Stiff)
Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
22
Multivarian Diagram (Diagram Schoeller)
Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
23
TERIMA KASIH
Couse note for ITB student. Permission for other uses to Prof. Deny Juanda Puradimaja
24
