mulai membeku membentuk lapisan es yang mengapung menutupi permukaan air dan bertindak sebagai dinding
penyekat yang mencegah air yang ada dibawahnya kehilangan panas. dengan demikian, proses pembekuan
tidak sampai mencapai dasar danau dan hanya terbatas setebal beberapa kaki saja. Akibatnya, ikan-ikan dan
organisme-organisme akuatik lainnya dapat hidup dalam air yang ada di bawah lapisan es tersebut.
Akibat lain yang dapat terjadi dari fenomena di atas adalah kerusakan pada karang-karang dan lingkungan.
Air yang terperangkap masuk ke celah-celah karang bila membeku maka tenaga ekspansi yang timbul begitu
besarnya sehingga mengakibatkan karang-karang tersebut retak; dan hal ini merupakan faktor penting dari pelapukan
batu karang.
1.5 Gas-gas dalam Air
Gas yang terlarut dalam air mempunyai arti yang amat penting terutama bagi ekosistem air. Biota akuatik
sangat membutuhkan oksigen dan tanaman-tanaman air memerlukan CO
2
untuk proses fotosintesa. Kelarutan gas-gas di dalam air menuruti Hukum Henry yang menyatakan
bahwakelarutan suatu gas dalam zat cair sebanding dengan tekanan parsialnya.
Berdasarkan pernyataan di atas, bila kelarutan gas di dalam air adalah X, maka dapat dinyatakan dalam
bentuk-persamaan berikut :
X
aq
= k. Px4.1
Dimana k adalah konstanta gas tersebut pada suhu tertentu dan Px adalah tekanan parsial dan gas tersebut.
Perlu dicatat bahwa hukum Henry ini tidak berlaku bagi gas‑gas yang bereaksi dengan pelarutnya; seperti misalnya gas
CO
2
atau gas SO
2
.Tabel berikut menyatakan nilai k dari beberapa macam gas dalam air pada 25
o
C.
Tabel 1.2
.Harga Konstanta Gas dari Beberapa Macam Gas dalam Air pada 25
o
C
Gas K mol.1
-1
.atm
-1
O
2
CO
2
H
2
n
2
CH
2
1,28 x 10
-3
3,38 x 10
-2
7,90 x 10
-4
6,48 x 10
-4
1,34 x 10
-3
Kelarutan jenuh oksigen pada 25
o
C dalam air dapat diperhitungkan secara sederhana dengan berpegang pada
tekanan udara 1 atm dan tekanan uap air pada 25
o
C 0,0313 atm dan udara kering mengandung 20,95 volume oksigen.
dari ketentuan ini, tekanan parsial oksigen didapatkan dari perhitungan :
PO
2
= 20,95 x 10
-2
x 1,0000 - 0,0313 atm = 0,2029 atm. Seanjutnya berdasarkan hukum Henry konsentrasi
molar dari oksigen terlarut :
O
2aq
= k. P O
2
= 1,28 x 10
-3
mol 1
-1
atm
-1
x 0,2029 atm = 2,60 x 10
-4
mol 1
-1
Karena massa molekul O
2
= 32 maka kelarutannya menjadi: 2,60 x 10
-4
mol 1
-1
x 32 gmol = 8,32 mgL atau 8,32 ppm. 1.5.1 Oksigen dalam Air
di samping untuk kelangsungan kehidupan biota akuatik, oksigen terlarut juga digunakan untuk menguraikan
bahan‑bahan organik dalam air. Bila bahan-bahan jenis ini
cukup banyak mencemari badan air maka jumlah oksigen yang dikonsumsi untuk menguraikan bahan-bahan
tersebut semakin banyak. Konsekuensinya kandungan oksigen terlarut dalam air turun sampai sedemikian rendah
sehingga tidak cukup untuk memenuhi kebutuhan biota akuatik yang ada dalam perairan tersebut. Banyak ikan-ikan
akan mati, bukan karena keracunan zat-zat pencemar tetapi akibat dari kekurangan oksigen.
Hampir seluruh oksigen yang ada dalam air berasal dari atmosfer. Kemampuan suatu badan air untuk mengisi
oksigen kembali dengan cara kontak dengan atmosfer merupakan faktor penting dalam mempertahankan
kandungan oksigen dalam air.
Oksigen yang dihasilkan oleh tumbuh-tumbuhan air yang berwarna hjau melalui proses fotosintesis pada
siang hari tidak dapat diharapkan untuk meningkatkan kandungan oksigen dalam air karena oksigen tersebut
digunakan kembali untuk proses metabolisme oleh organisme tersebut pada malam harinya.
Kelarutan oksigen dalam air tergantung pada temperatur air, tekanan parsial oksigen dalam atmosir dan
kandungan garam dalam air.
dari perhitungan yang telah dilakukan pada pembicaraan terdahulu terlihat bahwa
konsentrasi oksigen dalam air pada 25
o
C yang berada dalam keadaan setimbang dengan udara pada tekanan 1 atmosfer
hanyalah 8,32 mgL atau 8,32 ppm. Jadi bila dalam air ini terjadi proses yang memerlukan oksigen, maka kandungan
oksigen terlarut akan dengan cepat menurun mendekati nol seandainya tidak dilakukan tindakan-tindakan untuk
mengatasinya seperti pengoperasian mekanisme reaerasi yang eisien dalam air.
Penggunaan oksigen untuk menghancurkan senyawa- senyawa organik dapat dinyatakan dengan persamaan
reaksi berikut : {CH
2
O} + O
2
CO
2
+ H
2
O 4.2 ternyata dari persaman stoikiometri di atas, untuk
mengkonsumsi kandungan oksigen sebesar 8,32 mg per liter pada 25
o
C ini hanya 7,8 mg per liter bahan organik {CH
2
O} sudah cukup. Pengaruh suhu terhadap kelarutan gas-gas dalam
air terutama pada kelarutan oksigen dalam air sangatlah penting artinya. Kenaikan temperatur akan menurunkan
kelarutan gas-gas dalam air seperti terlihat pada data berikut. Pada 0
o
C kelarutan oksigen dalam air adalah 14,74 mgL, sedangkan pada 35
o
C kelarutannya 7,03 mgL. dengan kenaikan suhu air, kelarutan oksigen dalam air akan
menurun. Keadaan ini dibarengi dengan meningkatnya
kecepatan metabolisme pernafasan dari organisme perairan sehingga menyebabkan adanya suatu keadaan di
mana naiknya kebutuhan oksigen diikuti oleh penurunan kelarutan gas tersebut dalam air.
1.5.2 Oksigen Terlarutdalam Air
Gas yang terlarut dalam air sangat penting artinya bagi kehidupan di air. Hal ini karena gas-gas diperlukan dalam
proses fotosintesis dan respirasi. Oksigen di dalam air yang digunakan oleh organisme hidup adalah oksigen terlarut,
bukan atom O dalam molekul H
2
O. Untuk tersedianya air yang sehat, jumlah oksigen dan gas-gas yang lainnya
haruslah djaga setinggi mungkin. Kelarutan oksigen dalam air tergantung pada suhu dan kadar garam. Jika dalam
air terjadi proses pemakaian oksigen maka kadar oksigen terlarut menjadi makin kecil dan bahkan dapat mencapai
nol yang tentu saja hal ini sangat merugikan bagi ekosistem dalam badan air tersebut. Untuk mengatasi hal tersebut
maka dalam badan air harus ada suatu proses reoksigenasi. Proses ini tergantung dari kinetika yang dapat menghambat
masuknya udara ke dalam air seperti suhu, turbulensi, dan adanya partikel dalam badan air.
Pengaruh suhu terhadap kelarutan gas dalam air ditunjukan dengan persamaan Clausius Clapeyron:
log C
2
C
1
= ∆ H2,303 R 1t
1
- 1t
2
4.3 dimana:
C = konsentrasi gas;
T = suhu mutlak K;
dH = kalor larutan dalam kalmol;
R = konstanta gas 1,987 kalK.mol.
Kelarutan oksigen dalam air pada suhu 25
o
C dalam keseimbangan dengan udara pada tekanan 1 atmosfer sebesar
8,32 mgL. Dalam keadaan setimbang dengan udara, air tidak dapat mengandung kadar oksigen terlarut yang terlampau tinggi
dibandingkan dengan banyak jenis zat terlarut yang lainnya. Bila terjadi proses penggunaan oksigen dalam air, kadar oksigen terlarut
dapat dengan cepat mencapai nol tanpa adanya proses mekanisme reaerasi yang eisien dalam air, seperti aliran turbulensi pada
sungai‑sungai yang dangkal atau aerasi dengan pemompaan
udara ke dalam tangki yang merupakan fasilitas pengolahan pada suatu perlakuan sekunder terhadap limbah dengan lumpur aktif.
Selain untuk kelangsungan kehidupan ekosistem air, oksigen dalam air digunakan untuk menguraikan senyawa‑senyawa
organik dengan reaksi sbb:
CH
2
O + O
2
------ CO
2
+ H
2
Berat bahan organik-organik yang diperlukan untuk mengkonsumsi 8,3 mg O
2
dalam satu liter air yang seimbang dengan atmosfer pada suhu 25
o
C adalah 7,8 mg CH
2
O. Jadi mikroorganisme yang sedang menghancurkan bahan organik hanya mampu merubah 7 sampai 8 mg
bahan organik saja, bila mikroorganisme itu mengkonsumsi oksigen jenuh dalam satu liter air pada suhu 25
o
C. Banyaknya oksigen yang terlarut dalam air dalam
mgL disebut oksigen yang terlarut dissolved Oksigen = dO.Ada beberapa cara menentukan dO seperti metode
Winkler Altenberg dan cara elektrokimia. Metode Winkler dan Altenberg berdasarkan pada sifat-sifat gas
oksigen yang terlarut dalam air dengan prinsip kerja sebagai berikut: Segera setelah pengambilan cuplikan dalam air,
ditambahkan dengan larutan MnSO
4
350 gL dan 1 mL, larutan alkali yodium terdiri dari 15 g i
2
, 3 g naOH dan 1 g nan
3
, dalam 100 ml aquadest. Botol ditutup dan dikocok kuat-kuat, kemudian dibiarkan selama 5 menit. dilakukan
pengocokan lagi, kemudian secara perlahan ditambahkan 2 ml H
2
SO
4
pekat dan dititrasi dengan natriumtiosulfat. Reaksi penetapan oksigen terlarut adalah sebagai
berikut:
4 2
2 4
2 SO
Na OH
Mn NaOH
MnSO →
O H
O Mn
O H
OH Mn
2 4
3 2
2 2
3 3
→ O
H SO
K MnSO
I SO
H KI
O Mn
2 4
2 4
2 4
2 4
3
4 4
2 →
6 4
2 3
2 2
2
2 O
S Na
NaI O
S Na
I →
Gangguan nitrit :
2 2
4 2
3 4
2
2 2
2 2
I NO
O H
SO K
HNO KI
SO H
→
3 2
2
4 2
4 HNO
O O
H NO
→ Adanya nan
3
:
3 4
2 4
2 3
2 2
HNO SO
Na SO
H NaN
→ O
H O
N N
HN HNO
2 2
2 3
2
→ Perhitungan kadar :
Oksigen terlarut mgL = v x nvo
Dimana: n = normalitas;
v = volume na
2
S
2
O
3
; vO = volume cuplikan.
Selama penetapan sebaiknya dialirkan gas n
2
, dan gangguan akan terjadi oleh adanya garam-garam besi,
kromat, hipoklorit, klor bebas, tanin, lignin dan asam humat.
Metode pengukuran oksigen terlarut dengan metode elektrokimia memiliki prinsip reduksi gas oksigen pada
katoda akan menyebabkan timbulnya arus yang besarnya proporsional dengan tekanan parsial dari oksigen
dalam larutan. Prinsip kerjanya dengan membuat arus baku dengan mengukur air yang jenuh dengan udara,
kemudian dilakukan penetapan dengan pembanding yang memberikan ekspresi hasilnya dengan kadar oksigen dalam
konsentrasi jenuh. Jika menghendaki kadar dalam mgL maka digunakan tabel transformasi.
Temperatur C Air Tawar mgL
Air Laut mgL
5 10
15 20
14,6 12,8
11,3 10,1
9,2 11,3
10,1 9,0
8,2 7,4
Tabel 1.3. Konsentrasi jenuh kelarutan Oksigen dalam Air
dalam berbagai temperatur
Banyaknya gas oksigen mgml yang dapat digunakan untuk mengoksidasi senyawa organik dan anorganik yang
bisa teroksidasi dalam air disebut kebutuhan oksigen kimiawi atau chemical oxygen demand= COd. Angka COd
dapat digunakan untuk mengevaluasi O
2
yang dapat digunakan untuk mengoksidasi garam anorganik dan
organik dalam cuplikan, baik yang mengalami biodegradesi maupun yang tidak.
Prinsip kerja penentuan COd adalah dengan oksidasi cuplikan dengan K
2
Cr
2
O
7
yang berlebihan pada suasana asam dan suhu didih. dilakukan penambahan katalisator
Ag
2
SO
4
dan zat pengkompleks HgSO
4
. Kelebihan bikromat dititrasi dengan larutan ferri ammoniumsulfat. Lima puluh
ml cuplikan air yang sebelumnya disaring atau didekantasi ditambah dengan 1 gram HgSO
4
dan 5 ml H
2
SO
4
dan ditunggu sampai larut dan tidak ada endapan AgCl yang
terjadi kemudian ditambahkan 25 ml larutan K
2
Cr
2
O
7
0,25 n dan 70 ml H
2
SO
4
. Setelah itu dipanaskan dengan sistem pendingin balik selama 2 jam kemudian diencerkan dengan
air. Selanjutnya ditambahkan indikator Ferroine dan dititrasi dengan larutan baku Ferri ammoniumsulfat.
Jumlah oksigen total dalam mgL yang dapat digunakan untuk reaksi kimia sebagai berikut :
Sumber: Greg Laidler1991
Temperatur C Air Tawar mgL
Air Laut mgL
25 30
35 8,3
7,6 6,9
6,7 6,1
5,5
Pengerjaannya adalah dengan prinsip kerja isis yaitu dengan melewatkan air ke dalam tanur pemanas
bertemperatur tinggi 900
o
C. Zat yang dapat dioksidasi akan teroksidasi secara sempurna pada suhu tersebut.
Jumlah oksigen dalam mgL yang dibutuhkan oleh bakteri aerobik untuk menguraikan dan menstabilkan
sejumlah senyawa organik dalam air melalui proses oksidasi biologis aerobik dikenal dengan istilah BOd.Setelah
diinkubasi selama 5 hari maka hasil penetapan tersebut disebut BOd 5. Jadi jumlah oksigen dalam mgL yang
diperlukan dalam kondisi penetapan inkubasi selama 5 hari dalam suhu 20
o
C dalam kegelapan menyatakan degradasi zat organik terhadap oksigen melalui cara biologis.
Sebenarnya oksidasi senyawa organik secara biologis yang sempurna dapat terjadi dalam waktu 21-28 hari,
namun biasanya penetapan dilakukan dengan BOd5. Hal ini dilakukan karena sudah dapat diketahui bahwa tahap
oksidasi yang berlangsung sebesar 70, dan menunggu sampai 21-28 hari untuk suatu analisa yang memerlukan
waktu cepat, terlalu lama dalam waktu 5 hari bakteri-bakteri nitrogen hampir secara sempurna telah menggunakan
oksigen yang ada :
2 2
CO O
C →
O H
O H
2 2
4 →
2 2
NO NO
O N
→
3 2
2
SO SO
O S
→
5 2
2O P
O p
→
→ →
3 2
4
NO NO
NH
Cara penetapan BOd
5
mengikuti prosedur seperti berikut. Sejumlah volume tertentu dari cuplikan dimasukan
ke dalam labu takar dengan diencerkan dengan air yang telah jenuh dengan oksigen. derajat keasaman dibuat
netral, kemudian cuplikan dibagi menjadi dua bagian dan dimasukan ke dalam tabung inkubasi tanpa ada gelembung
udara yang tersisa salah satu cuplikan ditetapkan nilai oksigen terlarutnya dO sedangkan tabung yang lainnya
diinkubasi dalam almari inkubasi dalam kondisi gelap dan suhu inkubasi 20
o
C selama 5 hari. Setelah itu cuplikan yang diinkubasi ditetapkan kandungan oksigennya dO.
Perbedaan harga dO dari yang diinkubasi dengan cuplikan yang tidak diinkubasi adalah nilai BOd5 cuplikan tersebut.
Pada proses penetapan BOd
5
ada beberapa hal yang dapat mempengaruhi yakni: gangguan cahaya yang dapat
menyebabkan proses fotosintesa sehingga kadar oksigen bertambah, perubahan suhu, pH, elemen-elemen toksis,
dan timbulnya gelembung udara pada proses pengerjaan pengukuran.
Untuk lebih memastikan nilai BOd
5
suatu cuplikan perlu dilakukan perbandingan dengan larutan standar
glukosa 300 mgL nilai BOd = 224 mg atau dengan larutan standar asam glutamat 300 mgL nilai BOd 217 mg. Jika
nilai COdBOd 21, maka cuplikan yang diperiksa berisi zat-zat organik yang bisa terbiodegradasi. Perbandingan
nilai COD:BOD
5
untuk limbah rumah tangga sebesar 1,5, sedangkan untuk limbah industri sebesar 2,2.
2.1 Timbulnya Pencemaran Air
