Manfaat Air Landasan Teori

2.2. Air Bersih dan Air Minum

Berdasarkan Permenkes RI No. 416 MENKESPERIX1990 tentang syarat- syarat pengawasan kualitas air, pengertian air minum dan air bersih adalah sebagai berikut: “Air minum adalah air yang kualitasnya memenuhi syarat dan dapat diminum langsung. Air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak”.

2.3. Manfaat Air

Manfaat air dalam tubuh manusia antara lain untuk melarutkan berbagai jenis zat yang diperlukan tubuh, mempertahankan suhu tubuh dengan cara penguapan keringat, untuk transportasi zat-zat makanan dalam tubuh, semuanya dalam bentuk larutan dengan pelarut air Slamet, 2007.

2.4. Sumber Air

Berdasarkan sumbernya, air diklasifikasikan sebagai berikut:

2.4.1. Air Angkasa

Air angkasa hujan merupakan penyubliman uap air menjadi air murni H 2 O. Air murni ini sewaktu turun ke bumi melalui udara akan dapat melarutkan benda-benda yang ada di udara, di antaranya O 2 , CO 2 , N 2 , dan lain-lain, jasad-jasad renik dan debu Kusnoputranto, 1986. Menurut Sutrisno 2004, sifat-sifat air angkasa adalah sebagai berikut: 1. Bersifat Agresif terutama terhadap pipa-pipa penyalur maupun bak-bak reservoir, sehingga hal ini akan mempercepat terjadinya korosi karatan. 2. Bersifat lunak kurang mengandung larutan garam dan mineral sehingga terasa kurang segar dan boros terhadap pemakaian sabun.

2.4.2. Air Permukaan

Air permukaan adalah air hujan yang mengalir di permukaan bumi seperti sungai, danau, rawa dan sebagainya. Dibandingkan dengan sumber-sumber air lainnya, air permukaan mudah sekali mengalami pencemaran. Pada umumnya air permukaan ini akan mendapat pencemaran selama pengalirannya, misalnya oleh lumpur, batang-batang kayu, daun-daun, kotoran industri kota dan sebagainya. 1. Air Sungai Dalam penggunaannya sebagai air minum, haruslah mengalami suatu pengolahan yang sempurna, mengingat bahwa air sungai ini pada umumnya mempunyai derajat pengotoran yang tinggi sekali. Debit yang tersedia untuk memenuhi kebutuhan akan air minum pada umumnya dapat mencukupi. 2. Air Rawa Danau Kebanyakan air rawa ini berwarna yang disebabkan oleh adanya zat-zat organis yang telah membusuk, misalnya asam humus yang larut dalam air yang menyebabkan warna kuning coklat. Dengan adanya pembusukan kadar zat organis tinggi, maka umumnya kadar Fe dan Mn akan tinggi pula dan dalam keadaan kelarutan O 2 kurang sekali anaerob, maka unsur-unsur Fe dan Mn ini akan larut.

2.4.3. Air Tanah

Menurut Sutrisno 2004, air tanah dapat dibedakan menjadi 3 yaitu:

2.4.3.1. Air Tanah Dangkal

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 kimia garam-garam yang terlarut karena melalui lapisan tanah yang mempunyai unsur-unsur kimia tertentu untuk masing-masing lapisan tanah. Lapisan tanah di sini berfungsi sebagai saringan. Disamping penyaringan, pengotoran juga masih terus berlangsung, terutama pada muka air yang dekat dengan muka tanah, setelah menemui lapisan rapat air, air yang akan terkumpul merupakan air tanah dangkal dimana air tanah ini dimanfaatkan untuk sumber air minum melaui sumur-sumur dangkal. Menurut Entjang 1985, agar air sumur memenuhi syarat kesehatan, maka air sumur harus dilindungi terhadap bahaya-bahaya pengotoran. Sumur yang baik harus memenyhi syarat-syarat : 1. Syarat lokalisasi. A. Untuk menghindari pengotoran yang harus diperhatikan adalah jarak sumur dengan : cubluk kakus, lobang galian sampah, lobang galian untuk air limbah dan sumber-sumber pengotoran lainnya. Jarak ini pada umumnya tidak kurang dari 10 meter dan diusahakan letaknya tidak berada di bawah tempat- tempat sumber pengotoran seperti yang tersebut di atas. B. Dibuat di tempat yang ada airnya dalam tanah. C. Jangan dibuat di tanah rendah yang mungkin terendam bila banjir hujan. 2. Syarat konstruksi. A. Dinding sumur, 3 meter dalamnya dari permukaan tanah dan dibuat dari tembok yang tidak tembus air disemen agar perembesan air tidak terjadi dari lapisan ini, sebab tanah yang mengandung bakteri hanya dapat hidup di lapisan tanah sampai 3 meter di bawah tanah. B. 1 1 2 C. Kedalaman sumur dibuat sampai mencapai lapisan tanah yang mengandung air cukup banyak walaupun pada musim kemarau. meter dinding berikutnya sebelah bawah dibuat dari bata yang tidak ditembok, untuk bidang perembesan dan agar bila ditimba dinding sumur tidak runtuh. D. Di atas tanah dibuat dinding tembok yang kedap air, setinggi minimal 70 cm, untuk mencegah pengotoran dari air permukaan dan untuk keselamatan. E. Lantai sumur : - Dibuat lantai sumur yang ditembok kedap air ±1 1 2 - Dibuat agak miring dan ditinggikan 20 cm di atas permukaan tanah, bentuknya bulat atau segi empat. meter lebarnya dari dinding sumur. F. Dasar sumur diberi kerikil agar airnya tidak keruh bila ditimba. G. Permukaan tanah sekitar bangunan sumur dibuat miring untuk memudahkan pengeringan. Air tanah dangkal ini dapat pada kedalaman 15,00 m. Sebagai sumur air minum, air tanah ini ditinjau dari segi kualitas agak baik. Jika dilihat dari segi kuantitas kurang cukup dan tergantung pada musim.

2.4.3.2. Air Tanah Dalam

Terdapat setelah lapisan rapat air yang pertama. Pengambilan air tanah dalam, tak semudah pada air tanah dangkal. Dalam hal ini harus digunakan bor dan memasukkan pipa kedalamnya sehingga dalam suatu kedalaman biasanya antara 100-300 m akan didapatkan suatu lapis air. Jika tekanan air tanah ini besar, maka air dapat menyembur ke luar dan dalam keadaan ini, sumur ini disebut dengan sumur artesis. Jika air tidak dapat ke luar dengan sendirinya, maka digunakan pompa untuk membantu pengeluaran air tanah dalam ini.

2.4.3.3. Mata Air

Adalah air tanah yang ke luar dengan sendirinya ke permukaan tanah. Mata air yang berasal dari tanah dalam, hamper tidak terpengaruh oleh musim dan kualitas kuantitasnya sama dengan keadaan air dalam.

2.5. Persyaratan Air Bersih

Agar air minum tidak menyebabkan gangguan kesehatan, maka air tersebut haruslah memenuhi persyaratan-persyaratan kesehatan. Pemenuhan kebutuhan akan air bersih haruslah memenuhi dua syarat yaitu kuantitas dan kualitas Depkes RI, 2005.

2.5.1. Syarat Kuantitas

Kebutuhan masyarakat terhadap air bervariasi dan bergantung pada keadaan iklim, standar kehidupan, dan kebiasaan masyarakat Chandra, 2006. Konsumsi air bersih di perkotaan Indonesia berdasarkan keperluan rumah tangga, diperkirakan sebanyak 138,5 literoranghari dengan perincian yaitu untuk mandi,cuci, kakus 12 liter, minum 2 liter, cuci pakaian 10,7 liter, kebersihan rumah 31,4 liter, taman 11,8 liter, cuci kendaraan 21,8 liter, wudhu 16,2 liter, lain-lain 33,3 liter Slamet, 2007.

2.5.2. Syarat Kualitas

Standar air bersih yang berlaku di Indonesia dapat dilihat pada Peraturan Menteri Kesehatan RI No.416MENKESPERIX1990. Di dalam Peraturan Mentri Kesehatan RI No.416MENKESPERIX1990, persyaratan air minum dapat ditinjau dari parameter fisika, parameter kimia, parameter mikrobiologi dan parameter radioktivitas yang terdapat di dalam air minum tersebut. Sedangkan untuk air minum menggunakan Peraturan Menteri Kesehatan RI No.492MENKESPERIV2010 tentang persyaratan kualitas air minum.

2.5.2.1. Parameter Fisika

Parameter fisika umumnya dapat diidentifikasi dari kondisi fisik air tersebut. Parameter fisika meliputi bau, kekeruhan, rasa, suhu, warna dan jumlah zat padat terlarut TDS. Air yang baik idealnya tidak berbau. Air yang berbau busuk tidak menarik dipandang dari sudut estetika. Selain itu juga, bau busuk bisa disebabkan proses penguraian bahan organik yang terdapat di dalam air. Air yang baik idealnya harus jernih. Air yang keruh mengandung partikel padat tersuspensi yang dapat berupa zat-zat yang berbahaya bagi kesehatan. Disamping itu air yang keruh sulit didesinfeksi, karena mikroba pathogen dapat terlindung oleh partikel tersebut. Air yang baik idealnya juga tidak memiliki rasa tawar. Air yang tidak tawar mengidentifikasikan adanya zat-zat tertentu di dalam air, begitu juga rasa asam disebabkan adanya asam di dalam air dn rasa pahit disebabkan adanya basa di dalam air tersebut. Selain itu juga air yang baik tidak boleh memiliki perbedaan suhu yang mencolok dengan udara sekitar udara ambien. Di Indonesia, suhu air minum idealnya ±3 Padatan terlarut total Total Dissolved Solid-TDS adalah bahan-bahan terlarut diameter 10 C dari suhu udara. Air yang secara mencolok mempunyai suhu di atas atau di bawah suhu udara berarti mengandung zat-zat tertentu misalnya fenol yang terlarut atau sedang terjadi proses biokimia yang mengeluarkan atau menyerap energi dalam air. -6 dan koloid diameter 10 -6 – 10 -3

2.5.2.2. Parameter Mikrobiologi

mm yang berupa senyawa-senyawa kimia dan bahan-bahan lain. Bila TDS bertambah maka kesadahan akan naik. Kesadahan yang tinggi dapat mengakibatkan terjadinya endapan kerak pada sistem perpipaan Mulia, 2005. Indikator organism yang dipakai sebagai parameter mikrobiologi digunakan bakteri koliform indicator organism. Secara laboratoris total coliform digunakan sebagai indicator adanya pencemaran air bersih oleh tinja, tanah atau sumber alamiah lainnya. Sedangkan fecal coliform koliform tinja digunakan sebagai indicator adanya pencemaran air bersih oleh tinja manusia atau hewan. Parameter mikrobiologi tersebut dipakai sebagai parameter untuk mencegah mikroba pathogen dalam air minum. Berdasarkan jumlah bakteri koliform yang terkandung dalam 100 cc sampel air Most Probability Number MPN, kondisi air dibagi ke dalam beberapa golongan sebagai berikut : 1. Air tanpa pengotoran : mata air artesis bebas dari kontaminasi bakteri koliform dan pathogen atau zat kimia beracun. 2. Air yang sudah mengalami proses desinfeksi : MPN 50100 cc. 3. Air dengan penjernihan lengkap : MPN 5000100 CC. 4. Air dengan penjernihan tidak lengkap : MPN 5000100 cc. 5. Air dengan penjernihan khusus water purification : MPN 250.000100 cc. MPN mewakili Most Probable Number, yaitu jumlah terkaan terdekat dari bakteri koliform dalam 100 cc air Chandra, 2007.

2.5.2.3. Parameter Radioaktivitas

Adapun bentuk radioaktivitas efeknya adalah sama, yakni menimbulkan kerusakan pada sel yang terpapar. Kerusakan dapat berupa kematian dan perubahan komposisi genetik. Kematian sel-sel dapat diganti kembali apabila sel dapat berregenerasi dan apabila tidak seluruh sel mati. Perubahan genetis dapat menimbulkan penyakit seperti kanker dan mutasi. Sinar Alpha, Beta, Gamma berbeda dalam kemampuan menembus jaringan tubuh. Sinar Alpha sulit menembus kulit dan sinar Gamma dapat menembus sangat dalam. Kerusakan yang terjadi ditentukan oleh intensitas serta frekuensi dan luasnya pemaparan Mulia, 2005.

2.5.2.4. Parameter Kimia

Parameter kimia dikelompokkan menjadi kimia organik dan kimia anorganik. Dalam standar air minum di Indonesiazat kimia anorganik berupa logam, zat reaktif, zat-zat berbahaya serta beracun serta derajat keasaman pH. Sedangkan zat kimia organik dapat berupa insektisida dan herbisida. Sumber logam dalam air dapat berasal dari industri, pertambangan atau proses pelapukan secara alamiah. Korosi dari pipa penyalur air minum juga sebagai penyebab kehadiran logam dalam air Mulia, 2005. Sutrisno 2004 mengatakan bahwa susunan unsur-unsur kimia dalam air tergantung pada lapis-lapis tanah yang dilalui. Jika melalui tanah kapur, maka air itu akan menjadi sadah, karena mengandung Ca HCO 3 2 dan Mg HCO 3 2 . Jika melalui batuan granit, maka air itu lunak dan agresif karena mengandung gas CO 2 dan Mn HCO 3 . Selain itu air juga mengandung mineral terlarut seperti besi Fe dan mangan Mn. 2.6. Besi Fe dan Mangan Mn 2.6.1. Besi Fe Besi merupakan salah satu unsur logam transisi periode ke empat golongan VIII B yang mudah ditempa, mudah dibentuk, berwarna putih perak dan mudah dimagnetisasi pada suhu normal. Dalam sistem periodik unsur, besi mempunyai nomor atom 26 dan massa atomnya 55,847 sma. Dalam bentuk senyawa, besi memiliki bilangan oksidasi +2 dan +3 Sunardi, 2006. Sedangkan menurut widowati 2008, besi atau ferrum Fe adalah metal berwarna putih keperakan, liat dan dapat dibentuk. Titik leleh Fe sebesar 1538 ºC sedangkan titik didihnya sebesar 2861 ºC.

2.6.1.1. Sumber Besi

Adanya Fe dalam air dapat bersumber dari dalam tanah itu sendiri batu-batuan yang mengandung besi ataupun endapan-endapan buangan industri. Diperkirakan kandungan Fe dalam kerak bumi adalah sebesar 5,63 x 10 -3 mgkg, sedangkan kandungan didalam laut sebesar 2 x 10 -3

2.6.1.2. Manfaat Besi dalam Tubuh

mgl Widowati, 2008. Menurut Almatsier 2004, besi merupakan mineral mikro yang paling banyak terdapat di dalam tubuh manusia dan hewan. Besi mempunyai beberapa fungsi esensial di dalam tubuh : sebagai alat angkut oksigen dari paru-paru ke jaringan tubuh, sebagai alat angkut elektron di dalam sel, dan sebagai bagian terpadu berbagai reaksi enzim di dalam jaringan tubuh. Menurut Widowati 2008 mengatakan bahwa Fe anorganik yang terlibat dalam reaksi redok antara lain Fe-S dalam enzim, yaitu enzim hidrogenase atau nitrogenase yang mensintesis amonia dari nitrogen N dan hidrogen H. Jenis lain Fe protein non-hem yang bertanggung jawab atas beberapa fungsi, metana monooksigenase mengoksidasi metana menjadi methanol, ribonukleotida reduktase mereduksi ribose menjadi dioksiribosa, biosintesis DNA, ritrin untuk transfor dan fiksasi oksigen pada invertebrate laut, serta asam fosfatase hidrolisisi ester fosfat. Enzim mengandung Fe bisa melarutkan jenis obat-obatan tertentu yang tidak dapat larut dalam air, berperan dalam katalisis reaksi oksidasi dalam sistem biologi, dan berperan dalam transpor gas. Fe juga terdapat dalam protein Fe-S yang sangat esensial bagi kehidupan. Dalam setiap sel, Fe bekerja sama dengan rantai protein pengangkut elektron. Protein pengangkut electron bertugas memindahkan hydrogen H dan electron e dari zat gizi penghasil energy ke oksigen sehingga dihasilkan air dan Adenosin Tri Pospat ATP. ATP merupakan bahan bakar tubuh yang tidak disintesis tanpa adanya Fe sehingga mengakibatkan kelelahan meskipun kadar Hb normal. Kadar Fe dalam tubuh manusia kira-kira 3 – 5 g. Sebanyak 23 bagian terikat oleh Hb, 10 diikat mioglobin dan enzim mengandung Fe dan sisanya terikat dalam protein feritrin dalam hemosiderin. Sejumlah kecil terdapat dalam mioglobin protein pembawa oksigen khusus untuk jaringan otot guna menyimpan oksigen dalam jaringan otot. Protein lain mengandung Fe dalam serum darah dan sebagai komponen enzim dalam sel. Terdapat juga dalam sitokrom adalah protein yang mentransfer electron menuju O 2 dalam metabolism yang menghasilkan H 2 Hb mengandung besi sebesar 3,4 gkg. Fe merupakan komponen Hb yang berperan sebagai pengangkut oksigen dari paru-paru menuju sel di seluruh tubuh. Sejumlah CO O. 2 yang diproduksi dalam sel akan diangkut baik oleh Hb menuju paru- paru, lalu dikeluarkan melalui ekhalasi. Ikatan Hb dan O 2 disebut oksihemoglobin. Hb tidak hanya mengangkut O 2 , tetapi CO 2 dan ion H + sehingga Hb bertanggung jawab terhadap pH. Saat sel otot bekerja, akan terjadi kekurangan O 2 dan dihasilkan CO 2 Molekul Hb tersusun atas 2 bagian, yaitu globin protein dan hem Fe- pigmen darah yang memberikan warna darah. Untuk sintesis Hb, diperlukan protein dan Cu serta jenis vitamin tertentu. Hb terdapat dalam eritrosit yang memungkinkan terjadinya interaksi dengan plasma darah melalui dinding sel. atau asam laktat sehingga pH menjadi asam. Dalam struktur Hb , ion fero terletak di pusat dan merupakan unsure yang aktif. Hanya fero-Hb yang mampu mengikat O 2 . Mioglobin adalah globin sebagai reservoir oksigen, yaitu menerima, menyimpan, dan melepas oksigen dalam sel otot. Fe juga merupakan penyusun mioglobin yang membantu sel otot menyimpan oksigen. Oksigen yang telah diangkut oleh Hb dari paru-paru menuju jaringan tubuh akan diberikan ke mioglobin. Oksigen pada mioglobin juga terikat pada Fe 2+ . Fungsi Fe pada mioglobin sama dengan Hb. Mioglobin akan memberikan oksigen tersebut ke organel sel yang memerlukan oksigen mitokondria. Oksigen dalam mitokondria digunakan dalam proses oksidasi sehingga dihasilkan energy yang akan digunakan tubuh untuk melakukan aktivitas. Feritrin maupun hemosiderin mengandung fe dalam jumlah besar. Feritrin mengandung Fe kurang lebih sebesar 28, sedangkan kandungan Fe dalam hemosiderin lebih rendah. Feritrin dan hemosiderin mengikat Fe yang tidak diperlukan dan akan dilepaskan ketika kebutuhan Fe meningkat. Feritrin mudah larut dalam air serta mudah mengikat dan melepas Fe secara cepat. Hemosiderin tidak larut dalam air dan dapat melepas Fe. Proses pelepasa Fe dari hemosiderin sangat lambat. Feritrin menyediakan fasilitas penyimpan Fe dalam jangka pendek, sedangkan hemosiderin menyediakan fasilitas penyimpan Fe dalam jangka panjang. Fe berperan penting dalam sistem imunitas. Seseorang dengan kadar Fe rendah akan memiliki daya tahan tubuh rendah terhadap infeksi. Respon kekebalan sel oleh sel limfosit-T akan terganggu bila pembentukan sel tersebut berkurang yang disebabkan oleh berkurangnya sintesis DNA karena gangguan enzim reduktase ribonukleotida yang membutuhkan Fe untuk fungsi enzim tersebut. Sel darah putih berfungsi menghancurkan bakteri dan tidak dapat bekerja efektif bila kekurangan Fe. Enzim mieloperoksidase yang berperan dalam sistem imunitas tubuh bias terganggu dalam keadaan defisiensi Fe. Protein pengikat Fe transferin dan laktoferin mampu mencegah terjadinya infeksi dengan cara memisahkan Fe dari mikroorganisme yang dibuthkan oleh mikroorganisme demi pertumbuhannya. Ketika tubuh melawan infeksi yang disebabkan oleh bakteri. Feritrin dalam tubuh mampu memerangkap Fe sehingga Fe tidak dapat digunakan oleh bakteri untuk pertumbuhannya. 2.6.1.3. Efek Tingginya Kadar Besi Fe dalam Air Kehadiran ion Fe2+ yang terlarut dalam air dapat menimbulkan gangguan- gangguan seperti : A. Rasa dan bau logam yang amis pada air, disebabkan karena bakteri mengalami degradasi. B. Besi dalam konsentrasi yang lebih besar 1 mgl, akan memberikan suatu rasa pada air yang menggambarkan rasa metalik, astrinogent atau obat. C. Mengakibatkan pertumbuhan bakteri besi Crenothrix dan Gallionella yang berbentuk filamen. D. Menimbulkan warna kecoklat-coklatan pada pakaian putih. E. Meninggalkan noda pada bak-bak kamar mandi dan peralatan lainnya noda kecoklatan disebabkan oleh besi. F. Dapat mengakibatkan penyempitan atau penyumbatan pada pipa. G. Endapan logam ini juga yang dapat memberikan masalah pada sistem penyediaan air secara individu sumur.

2.6.1.4 Dampak Kesehatan Besi

Konsentrasi Fe di dalam air bersih yang diperbolehkan menurut Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor : 416MENKESPERIX90, adalah sebagai berikut : - Air minum : 0,3 mgl. - Air bersih : 1,0 mgl. Fe dibutuhkan oleh tubuh dalam pembentukan hemoglobin. Banyaknya Fe dalam tubuh dikendalikan pada fase absorbs. Tubuh manusia tidak dapat mengekskresikan Fe. Sekalipun Fe itu diperlukan oleh tubuh, tetapi dalam dosis besar dapat merusak dinding usus Slamet, 2007. Fe yang berlebihan dalam tubuh akan terakumulasi di hati, limpa, tulang sumsum, jantung dan jaringan lain sehingga merusak kerja jaringan tersebut. Kerusakan jaringan karena akumulasi Fe disebut hemokromatosis. Dapat juga merusak sel alat pencernaan secara langsung, menyebabkan karies gigi, merusak kerja pankreas, otot jantung, ginjal dan beresiko terserang kanker hati dan penyakit jantung. Widowati, 2008.

2.6.2. Mangan Mn

Mangan adalah suatu unsur kimia yang mempunyai nomor atom 25 dan memiliki simbol Mn. Mangan ditemukan oleh Johann Gahn pada tahun 1774 di Swedia. Logam mangan berwarna putih keabu-abuan dan berbentuk padat dalam keadaan normal. Mangan termasuk logam berat dan sangat rapuh tetapi mudah teroksidasi. Ia adalah elemen pertama dari golongan 7B, memiliki titik lebur yang tinggi kira-kira 1250 ° C. Ia bereaksi dengan air hangat membentuk mangan II hidroksida dan hydrogen Gabriel, 2001.

2.6.2.1. Sumber Mangan

Widowati 2008 mengatakan bahwa, logam mangan merupakan salah satu logam dengan jumlah sangat besar di dalam tanah, dalam bentuk oksida maupun hidroksida. Sumber mangan paling utama adalah pirolusit MnO 2 dan rodokrosit MnCO 3

2.6.2.2. Manfaat Mangan

. Mineral Mn tersebar secara luas, sebagian besar berupa oksida, silikat, dan karbonat. Mangan berperan sebagai kofaktor berbagai enzim yang membantu bermacam proses metabolism. Beberapa bentuk enzim tersebut adalah glutamine sintetase, superoksida dismutase di dalam mitokondria dan piruvat karboksilase yang berperan dalam metabolism karbohidrat dan lipida. Enzim-enzim lain yang berkaitan dengan mangan juga berperan dalam sistem ureum, pembentukan jaringan ikat dan tulang serta pencegahan peroksidasi lipida oleh radikal bebas Almatsier, 2004. Widowati 2008 mengatakan bahwa mangan Mn merupakan mikronutrien esensial bagi semua makhluk hidup. Mn bersifat esensial bagi komponen lebih dari 36 jenis enzim untuk metabolisme karbohidrat, protein dan lipid, sebagai kofaktor beberapa kelompok enzim oksidoreduktase, transferase, hidrolase, liase, isomerase, ligase, lektin, dan integrin. Kofaktor reaksi enzimatis meliputi reaksi fosforilasi, sintesa kolestrol, dan sintesa asam lemak. Pirufat karboksilase berperan dalam metabolism karbohidrat, lipid dan dalam proses produksi energy. Enzim lain yang berkaitan dengan Mn adalah enzim yang berperan dalam sintesa ureum, pembentukan jaringan ikat dan tulang, serta enzim yang mencegah produksi lipid oleh radikal bebas. Polipeptida, arginase, serta superoksida dismutase SOD mengandung Mn. Mn metaloenzim adalah glutamine sintetase dan Mn superoksidase. Mn juga merupakan chelator dengan asam amino, kompleks asam amino, dan piridoksal fosfat. Mn ditransportasikan ke dalam tubuh lebih cepat daripada asam amino tanpa Mn. Mn memiliki implikasi dalam produksi melanin dan dopamin dalam sintesis asam lemak dan dalam pembentukan inositol fosfatidil membran. Mn diperlukan dalam pembentukan dan pertumbuhan tulang serta produksi insulin di dalam pankreas.

2.6.2.3. Dampak Kesehatan Mangan

Konsentrasi Mn di dalam air bersih yang diperbolehkan menurut Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor : 416MENKESPERIX90, adalah sebagai berikut : - Air minum : 0,4 mgl. - Air bersih : 0,5 mgl. Menurut Slamet 2007 keracunan sering kali bersifat kronis sebagai akibat inhalasi debu dan uap logam. Gejala yang timbul berupa gejala susunan syaraf ; insomnia, kemudian lemah pada kaki dan otot muka sehingga ekspresi muka menjadi beku dan muka tampak seperti topeng mask. Bila pemaparan berlanjut, maka bicaranya akan melambat dan monoton, terjadi hyperrefleksi, colonus pada patella dan tumit dan berjalan seperti penderita parkinsonism. Selanjutnya akan terjadi paralysis bulbar, post encephalitic Parkinsonism, multiple sclerosis, amyotropic lateral sclerosis, dan degenerasi lentik yang progresif.

2.7. Pengolahan Fe dan Mn pada Air Sumur Gali

2.7.1. Pengolahan dengan Cara Koagulasi 2.7.1.1. Koagulasi dengan Penambahan Bahan Koagulan Menurut Said 2003, zat besi dan mangan yang terdapat dalam air tanah pada umumnya berada dalam bentuk senyawa valensi 2 atau dalam bentuk ion Fe 2+ dan Mn 2+ . Jika besi dan mangan tersebut berada dalam air dalam bentuk senyawa senyawa organik dan koloid, misalnya bersenyawa dengan zat warna organik dan asam humus humic acid, maka keadaan yang demikian susah dihilangkan baik dengan cara aerasi, penambahan chlorine maupun dengan penambahan kalium permanganate. Adanya partikel-partikel halus FeOH3.nH 2 O air juga sukar mengendap dan menyebabkan air menjadi keruh. Untuk menghilangkan zat besi dan mangan seperti pada kasus di atas, perlu dilakukan koagulasi dengan membubuhkan bahan koagulan, misalnya alumunium sulfat, Al 2 SO 4 .nH 2

2.7.1.2. Koagulasi dengan Cara Elektronik

O dalam air yang mengandung koloid. Dengan pembubuhan koagulan tersebut, koloid dalam air menjadi bergabung dan membentuk gumpalan flock kemudian mengendap. Setelah koloid senyawa besi dan mangan mengendap, kemudian air disaring dengan saringan pasir cepat atau saringan pasir lambat. Ke dalam air baku dimasukkan elektroda dari lempengan logam alumunium Al yang dialiri dengan listrik arus searah. Dengan adanya arus listrik tersebut, maka elektroda logam Al tersebut sedikit demi sedikit akan larut ke dalam air membentuk ion Al 3+ , yang oleh reaksi hidrolisa air akan membentuk AlOH 3 merupakan koagulan yang sangat efektif. Dengan terbentuknya AlOH 3 .nH 2 O dan besi organik serta partikel-partikel koloid lain yang bermuatan negative akan tertarik oleh ion Al 3+

2.7.2. Pengolahan dengan Cara Pertukaran Ion

sehingga menggumpal menjadi partikel yang besar, mengendap dan dapart dipisahkan. Cara ini sangat efektif, tetapi makin besar skalanya maka kebutuhan listrik makin besar pula. Penghilangan besi dan mangan dengan cara pertukaran ion yaitu dengan cara mengalirkan air baku yang mengandung Fe atau Mn melalui suatu media penukaran ion. Sehingga Fe dan Mn akan bereaksi dengan media penukaran ionnya. Sebagai media penukaran ion yang sering dipakai zeolit alami yang merupakan senyawa hydrous silikat aluminium dengan calcium dan natrium. Disamping bahan penukar ion alami ada juga penukar ion tiruan resin sintetis yang mempunyai sifat-sifat yang lebih khusus. Ditinjau dari siklus penukaran ionnya, ada 2 tipe yaitu penukaran ion dengan siklus Na yang regenerasinya dengan memakai larutan NaCl, dan penukaran ion dengan siklus H yang regenerasinya dengan menggunakan larutan HCl. 2.7.3. Pengolahan dengan Cara Filtrasi Kontak 2.7.3.1. Dengan Media Filter yang Mengandung MnO Air baku yang mengandung Mn dialirkan ke dalam suatu filter yang medianya mengandung MnO 2 2 .nH 2 O. selama mengalir melalui media tersebut Fe dan Mn yang terdapat dalam air baku akan teroksidasi menjadi bentuk FeOH 3 dan Mn 2 O 3 4Fe oksigen terlarut dalam air, dengan oksigen sebagai oksidator.reaksinya sebagai berikut : 2+ + O 2 + 10 H 2 O → 4FeOH 3 + 8H Mn + 2+ + MnO 2 .nH 2 O → MnO 2 .MnO.nH 2 O + H Untuk reaksi penghilangan besi tersebut di atas adalah merupakan reaksi katalitik dengan MnO + 2 sebagai katalis, sedangkan untuk reaksi penghilangan Mn adalah merupakan reaksi antara Mn 2+ dengan hidrat manganoksida. Jika kandungan mangan dalam air baku besar maka hidrat manganoksida yang ada dalam media filter akan habis dan terbentuk senyawa MnO 2 .MnO.nH 2 O sehingga kemampuan penghilangan Fe dan Mn nya makin lama makin berkurang. Untuk memperbaharui daya reaksi dari media filternya dapat dilakukan dengan memberikan khlorine ke dalam filter yang telah jenuh tersebut. Reaksinya adalah sebagai berikut : MnO 2 .MnO.nH 2 O + 2 H 2 O +Cl 2 → 2 MnO 2 .nH 2 O + 2H + + 2Cl

2.7.3.2. Dengan Mangan Zeolit

- Air baku yang mengandung besi dan mangan dialirkan melalui satu filter bed yang media filternya terdiri dari mangan zeolit K 2 ZMnO.Mn 2 O 7 K . Mangan zeolit berfungsi sebagai katalis dan pada waktu yang bersamaan besi dan mangan yang ada dalam air teroksidasi menjadi bentuk ferri-oksida dan manganoksida yang tak larut dalam air. Reaksinya adalah sebagai berikut : 2 ZMnO.Mn 2 O 7 + 4FeHCO 3 2 → K 2 Z + 3MnO 2 + 2Fe 2 O 3 + 8CO 2 + 4H 2 K O 2 ZMnO.MnO 7 + 2MnHCO 3 2 → K 2 Z + 5MnO 2 + 4CO 2 + 2H 2 Reaksi penghilangan besi dan mangan dengan managan zeolit tidak sama dengan proses pertukaran ion, tetapi merupakan reaksi dari Fe O 2+ dan Mn 2+ dengan oksida mangan tinggi higher mangan oxide. Filtrat yang terjadi mengandung ferri- oksida dan mangan-dioksida yang tak larut dalam air dan dapat dipisahkan dengan pengendapan dan penyaringan. Selama proses berlangsung kemampuan reaksinya makin lama makin berkurang dan akhirnya menjadi jenuh. Untuk regenerasinya dapat dilakukan dengan menambahkan larutan kaliumpermanganat ke dalam zeolit yang lebih jenuh tersebut sehingga akan terbentuk lagi mangan zeolit K 2 Z.MnO.Mn 2 O 7

2.7.4. Pengolahan dengan Cara Proses Soda Lime

. Menurut Asmadi 2011, proses ini adalah merupakan gabungan antara proses pemberian zat alkali untuk menaikkan pH dengan proses aerasi. Dengan menaikkan pH air baku sampai harga tertentu maka hasil reaksi oksidasi besi dan mangan dengan cara aerasi dapat berjalan lebih cepat. Zat alkali yang sering dipakai adalah kapur CaO atau larutan kapur. CaOH 2

2.7.5. Pengolahan dengan Bakteri Besi

dan soda api NaOH atau campuran antara keduanya. Cara penambahan zat alkali yakni sebelum proses aerasi. Untuk oksidasi besi, sangat efektif pada pH 8 – 9, sedangkan untuk oksidasi mangan baru efektive pada pH 10. Oleh karena pH baku menjadi tinggi, maka setelah Fe dan Mn yang dipisahkan, air olahan harus dinetralkan kembali. Pada saringan pasir lambat, pada saat oprasin dengan kecepatan 10 – 30 meterhari, setelah operasi berjalan 7 – 10 hari, maka pada permukaan atau dalam media filternya akan tumbuh dan berkembang biak bakteri besi yang dapat mengoksidasi besi atau mangan yang ada dalam air. Bakteri besi mendapatkan energy aktivasi yang dihasilkan oleh reaksi oksida besi ataupun oksida mangan, untuk proses perkembangbiakannya. Dengan didapatkannya energy tersebut maka jumlah sel bakteri juga akan bertambah. Dengan bertambahnya jumlah sel bakteri besi tersebut, maka kemampuan oksidasinyapun menjadi bertambah pula. Sedangkan besi yang telah teroksidasi akan tersaring tertinggal dalam filter. Yang termasuk dalam grup bakteri besi yang banyak dijumpai adalah : Crenothrix yang dapat menghilangkan besi maupun mangan.

2.7.6. Pengolahan dengan Cara Filtrasi Dua Tahap

Cara ini sebetulnya untuk menghilangkan meniadakan proses koagulasi dan sedimentasi yaitu dengan cara melakukan penyaringan 2 dua tahap dengan saringan pasir cepat. Setelah proses aerasi, maka senyawa besi dalam bentuk FeOH 3

2.7.7. Pengolahan dengan Cara Oksidasi

larut dalam air dialirkan ke dalam saringan pasir cepat secara bertahap. Cara ini dapat menghemat biaya operasi untuk koagulasi dan pengendapan tetapi beban saringan pertama akan cukup besar.

2.7.7.1. Oksidasi dengan Khlorine khlorinasi

Khlorine, Cl 2 dan ion hipokhlorit, OCl - 2Fe adalah merupakan bahan oksidator yang kuat sehingga meskipun pada kondisi pH rendah dan oksigen terlarut sedikit, dapat mengoksidasi dengan cepat. Reaksi oksidasi antara besi dan mangan dengan chlorine adalah sebagai berikut : 2+ + Cl 2 + 6H 2 O → 2Fe OH 3 Mn + 2Cr + 6H 2+ Cl 2 +2H 2 O → MnO 2 + 2Cr + 4H Berdasarkan reaksi tersebut, maka untuk mengoksidasi setiap 1 mgl zat besi dibutuhkan 0,64 mgl chlorine. Tetapi pada prakteknya, pemakaian chlorine ini lebih besar dari kebutuhan teoritis karena adanya reaksi-reaksi samping yang mengikutinya. Disamping itu apabila kandungan besi dalam air baku jumlahnya besar, maka jumlah chlorine yang dibutuhkan dan endapan yang terjadi juga besar sehingga beban flokulator, bak pengendap dan filter menjadi besar pula. + Berdasarkan sifatnya, pada tekanan atmosfir chlorine adalah berupa gas. Oleh karena itu untuk mengefisiensikannya, chlorine disimpan dalam bentuk cair dalam suatu tabung silinder bertekanan 5 sampai 10 atmosfir. Untuk melakukan khlorinasi, chlorine dilarutkan dalam air kemudian dimasukkan ke dalam air yang jumlahnya diatur melalui orifice flowmeter atau dosimeter yang disebut khlorinator. Pemakaian kaporit atau kalsium hipokhlorit untuk mengoksidasi atau menghilangkan besi dan mangan relative sangat mudah karena kaporit berupa serbuk atau tablet yang mudah larut dalam air.

2.7.7.2. Oksidasi dengan Kalium Permanganat

Untuk menghilangkan besi dan mangan dalam air, dapat pula dilakukan dengan mengoksidasinya dengan memakai oksidator kalium permanganate dengan persamaan reaksi sebagai berikut : 3Fe 2+ KMnO 4 + 7 H 2 O → 3FeOH 3 + MnO 2 + K + + 5H 3Mn + 2+ + 2 KMnO 4 + 2 H 2 O → 5 MnO 2 + 2 K + + 4 H Secara stokhiometri, untuk mengoksidasi I mgl besi diperlukan 0,94 mgl kalium permanganate dan untuk 1 mgl mangan diperlukan 1,92 mgl kalium permanganate. Dalam prakteknya, kebutuhan kalium permanganate ternyata lebih sedikit dari kebutuhan yang dihitung berdasarkan stokhiometri. Hal ini disebabkan karena terbentuknya mangan dioksida yang berlebihan yang dapat berfungsi sebagai oksidator dan reaksi berlanjut sebagai berikut : - 2Fe 2+ 2MnO 2 +5H 2 O → 2FeOH 3 + Mn 2 O 3 + 4H 3Mn + 2+ + MnO 2 + 4 H 2 O → 2MnO 3 + 8 H

2.7.7.3. Oksidasi dengan Udara Aerasi

+ Adanya kandungan alkalinity, HCO 3 yang cukup besar dalam air, akan menyebabkan senyawa besi atau mangan berada dalam bentuk senyawa ferro bikarbonat, FeHCO 3 2 atau mangano bikarbonat MnHCO 3 2. Oleh karena bentuk CO 2 bebas lebih stabil daripada HCO 3 FeHCO , maka senyawa bikarbonat cenderung berubah menjadi senyawa karbonat. 3 2 → FeCO 3 + CO 2 + H 2 MnHCO O 3 2 → MnCO 3 + CO 2 + H 2 Dari reaksi tersebut dapat dilihat, jika CO O 2 FeCO berkurang, maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke kanan dan selanjutnya reaksi akan menjadi sebagai berikut : 3 + CO 2 → FeOH 2 + CO MnCO 2 3 + CO 2 → MnOH 2 + CO Baik hidroksida besin II maupun hidroksida mangan II masih mempunyai kelarutan yang cukup besar, sehingga jika terus dilakukan oksida dengan udara atau aerasi akan terjadi reaksi ion sebagai berikut : 2 4Fe 2+ + O 2 + 10H 2 O → 4FeOH 3 + 8H 2Mn + 2+ + O 2 + 2H 2 O → 2MnO 2 + 4H Sesuai dengan reaksi tersebut, maka untuk mengoksidasinsetiap 1 mgl zat besi dibutuhkan 0,14 mgl oksigen dan setiap 1 mgl mangan dibutuhkan 0,29 mgl. pada pH rendah, kecepatan reaksi oksidasi besi dengan udara relatif lambat. Sehingga pada prakteknya untuk mempercepat reaksi dilakukan dengan cara menaikkan pH air yang akan diolah Said, 2003. + Menurut Asmadi 2011 mengatakan bahwa proses aerasi biasanya terdiri dari aerator, bak pengendap serta filter atau penyaring. Aerator adalah alat untuk mengontakkan oksigen dari udara dengan air agar zat besi atau mangan yang ada di dalam air bakubereaksi dengan oksigen membentuk senyawa ferri fe valensi 3 serta mangan oksida yang relatif tidak larut dalam air. Untuk unit filtrasi lebih disarankan menggunakan filter bertekanan dengan dua media yaitu pasir silika dan anthrasite. Menurut Alamsyah 2007 mengatakan bahwa proses aerasi merupakan proses penangkapan oksigen O 2 di udara oleh air yang akan diproses. Tujuannya adalah untuk mereaksikan oksigen dengan kation-kation Fe yang terdapat di dalam air. Kation Fe merupakan kation yang sulit mengendap di air. Apabila kation Fe bereaksi dengan oksigen akan membentuk senyawa oksida Fe 2 O 3 2.7.7.3.1 Jenis-jenis oksidasi dengan udara : yang dapat mengendap. 1. Cascade Aerator. Pada dasarnya aerator ini terdiri atas 4 – 6 step tangga, setiap step kira-kira ketinggian 30 cm dengan kapasitas kira-kira 0,01 m 3 detik m 2 2. Aerasi Tangga Meluncur. . Untuk menghilangkan gerakan putaran turbulence guna menaikkan efisiensi aerasi, hambatan sering di tepi peralatan pada setiap step. Dibandingkan dengan tray aerator, ruang yang diperlukan agak lebih besar tetapi total kehilangan tekanan lebih rendah. Keuntungan lain ialah tidak diperlukan pemeliharaan. Penangkapan udara pada aerasi tangga meluncur terjadi pada saat air terjun dari lempengan-lempengan trap yang membawanya masuk ke dalam air yang dikumpulkan ke lempengan di bawahnya. Oksigen kemudian dipindahkan dari gelembung-gelembung udara ke dalam air. Total ketinggian jatuh kira-kira 1,5 meter dibagi dalam 3 – 5 step. Kapasitas berfariasi antara 0,005 dan 0,5 m 3 detikm 2 . 3. Spray Aerator. Terdiri atas nozel penyemprot yang tidak bergerak, dihubungkan dengan kisi lempengan yang mana air disemprotkan ke udara di sekeliling pada kecepatan 5-7 mdetik. 4. Aerator Gelembung Udara. Jumlah udara yang diperlukan untuk aerasi gelembung udara tidak banyak, tidak lebih dari 0,3 – 0,5 m 3 udaram 3 5. Aerator Air Terjun air dan volume ini dengan mudah bias dinaikkan melalui suatu penyedotan udara. Udara disemprotkan melalui dasar dari bak air yang akan diaerasi. Jenis aerator ini terdiri atas 4 – 8 tray dengan dasarnya penuh lobang-lobang pada jarak 30 – 50 cm. melalui pipa berlobang air dibagi rata melalui atas tray, dari sini percikan-percikan kecil turun ke bawah dengan kecepatan kira-kira 0,02 m 3 detikm 2 permukaan tray. Tetesan-tetesan yang kecil menyebar dan dikumpulkan kembali pada setiap tray berikutnya. Untuk peyebaran air yang lebih halus, tray-tray aerator bisa diisi dengan kerikil-kerikil kasar kira-kira ketebalan 10 cm. kadang- kadang digunakan lapisan batu arang yang bertindak sebagai katalisator mempercepat reaksi dan menaikkan penggumpalan Fe dalam air Depkes RI, 1995. Pada saat terjadi kontak air dengan udara, terjadilah reaksi oksigen dengan kation-kation Fe yang terdapat di dalam air. Kation Fe merupakan kation yang sulit mengendap di air. Apabila kation Fe bereaksi dengan oksigen akan membentuk senyawa oksida Fe 2 O 3

2.8. Landasan Teori

yang dapat mengendap BPPT, 2004. Mengacu dari teori tentang teknologi pengolahan Fe dan Mn di dalam air dalam Said 2003, mengatakan bahwa salah satu cara penurunan Fe dan Mn dalam air adalah dengan cara oksidasi. Oksidasi adalah interaksi antara molekul oksigen dan semua zat yang berbeda. Dalam hal pengolahan Fe dan Mn oksidasi bisa dilakukan dengan bebera cara, diantaranya :

1. Oksidasi dengan Udara Aerasi

Adanya kandungan alkalinity, HCO 3 yang cukup besar dalam air, akan menyebabkan senyawa besi atau mangan berada dalam bentuk senyawa ferro bikarbonat, FeHCO 3 2 atau mangano bikarbonat MnHCO 3 2. Oleh karena bentuk CO 2 bebas lebih stabil daripada HCO 3 FeHCO , maka senyawa bikarbonat cenderung berubah menjadi senyawa karbonat. 3 2 → FeCO 3 + CO 2 + H 2 MnHCO O 3 2 → MnCO 3 + CO 2 + H 2 O Dari reaksi tersebut dapat dilihat, jika CO 2 FeCO berkurang, maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke kanan dan selanjutnya reaksi akan menjadi sebagai berikut : 3 + CO 2 → FeOH 2 + CO MnCO 2 3 + CO 2 → MnOH 2 + CO Baik hidroksida besin II maupun hidroksida mangan II masih mempunyai kelarutan yang cukup besar, sehingga jika terus dilakukan oksida dengan udara atau aerasi akan terjadi reaksi ion sebagai berikut : 2 4Fe 2+ + O 2 + 10H 2 O → 4FeOH 3 + 8H 2Mn + 2+ + O 2 + 2H 2 O → 2MnO 2 + 4H Sesuai dengan reaksi tersebut, maka untuk mengoksidasinsetiap 1 mgl zat besi dibutuhkan 0,14 mgl oksigen dan setiap 1 mgl mangan dibutuhkan 0,29 mgl. pada pH rendah, kecepatan reaksi oksidasi besi dengan udara relatif lambat. Sehingga pada prakteknya untuk mempercepat reaksi dilakukan dengan cara menaikkan pH air yang akan diolah. +

2. Oksidasi dengan Kalium Permanganat

Untuk menghilangkan besi dan mangan dalam air, dapat pula dilakukan dengan mengoksidasinya dengan memakai oksidator kalium permanganate dengan persamaan reaksi sebagai berikut : 3Fe 2+ KMnO 4 + 7 H 2 O → 3FeOH 3 + MnO 2 + K + + 5H 3Mn + 2+ + 2 KMnO 4 + 2 H 2 O → 5 MnO 2 + 2 K + + 4 H Secara stokhiometri, untuk mengoksidasi I mgl besi diperlukan 0,94 mgl kalium permanganate dan untuk 1 mgl mangan diperlukan 1,92 mgl kalium - permanganate. Dalam prakteknya, kebutuhan kalium permanganate ternyata lebih sedikit dari kebutuhan yang dihitung berdasarkan stokhiometri. Hal ini disebabkan karena terbentuknya mangan dioksida yang berlebihan yang dapat berfungsi sebagai oksidator dan reaksi berlanjut sebagai berikut : 2Fe 2+ 2MnO 2 +5H 2 O → 2FeOH 3 + Mn 2 O 3 + 4H 3Mn + 2+ + MnO 2 + 4 H 2 O → 2MnO 3 + 8 H +

2.9. Kerangka Konsep