BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air - Analisis Kadar Besi (Fe) Pada Air Sumur di Padang Bulan Medan Secara Spektrofotometri Serapan Atom
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Air
Air merupakan senyawa kimia yang sangat penting bagi kehidupan umat
manusia dan makhluk hidup lainnya dan fungsinya bagi kehidupan tersebut tidak
akan dapat digantikan oleh senyawa lainnya. Hampir semua kegiatan yang
dilakukan manusia membutuhkan air, mulai dari membersihkan diri (mandi),
membersihkan ruangan tempat tinggalnya, menyiapkan makanan dan minuman
sampai dengan aktivitas-aktivitas lainnya (Achmad, 2004).
Dalam jaringan hidup, air merupakan medium untuk berbagai reaksi dan
proses ekskresi. Air merupakan komponen utama baik dalam tanaman maupun
hewan termasuk manusia. Tubuh manusia terdiri dari 60-70% air. Transportasi
zat-zat makanan dalam tubuh semuanya dalam bentuk larutan dengan pelarut air.
Juga hara-hara dalam tanah hanya dapat diserap oleh akar dalam bentuk
larutannya. Oleh karena itu kehidupan ini tidak mungkin dapat dipertahankan
tanpa air (Achmad, 2004).
2.1.1
Parameter Uji Kualitas Air
Untuk mengetahui apakah suatu perairan tercemar atau tidak, diperlukan
serangkaian tahap pengujian untuk menentukan tingkat pencemaran tersebut.
Beberapa parameter uji yang umumnya harus diketahui, yaitu:
a.
Nilai keasaman (pH) dan alkalinitas
Umumnya air yang normal memiliki pH sekitar netral, berkisar antara 6
hingga 8. Air limbah atau air yang tercemar memiliki pH sangat asam atau
pH cenderung basa, tergantung dari jenis limbah dan komponen
pencemarnya.
b.
Suhu
Kenaikan suhu air tersebut akan mengakibatkan menurunnya oksigen terlarut
di dalam air dan meningkatnya kecepatan reaksi kimia. Naiknya suhu air
yang relatif tinggi sering kali ditandai dengan munculnya ikan-ikan dan
hewan air lainnya ke permukaan air untuk mencari oksigen.
c.
Warna, rasa dan bau
Air yang normal tampak jernih, tidak berwarna, tidak berasa dan tidak
berbau. Air yang tidak jernih seringkali merupakan petunjuk awal terjadinya
polusi di suatu perairan. Rasa air seringkali dihubungkan dengan bau air. Bau
air dapat disebabkan oleh bahan-bahan kimia terlarut, ganggang, plankton,
tumbuhan air dan hewan air, baik yang masih hidup maupun yang mati.
d.
Kehadiran mikroba pencemar
Dari sekian banyak jenis mikroba yang bersifat patogen atau merugikan
manusia, ada beberapa jenis mikroba yang sangat tidak dikehendaki
kehadirannya karena mikroba tersebut berasal dari kotoran manusia dan
hewan berdarah panas lainnya. Mikroba tersebut dapat berperan sebagai
bioindikator kualitas perairan.
e.
Kandungan logam berat
Logam berat (heavy metals) atau logam toksik (toxic metals) adalah
terminologi yang umumnya digunakan untuk menjelaskan sekelompok
elemen-elemen logam yang kebanyakan tergolong berbahaya bila masuk ke
dalam tubuh makhluk hidup. Logam berat yang terdapat baik di lingkungan
maupun di dalam tubuh manusia dalam konsentrasi yang sangat rendah
disebut juga sebagai trace metals. Trace metals seperti kadmium (Cd),
Timbal (Pb) dan Merkuri (Hg) mempunyai berat jenis sedikitnya 5 kali lebih
besar daripada air (Nugroho, 2006).
2.1.2
Pencemaran Air
Defenisi pencemaran air menurut Surat Keputusan Menteri Negara
Kependudukan dan Lingkungan Hidup Nomor: KEP-02/MENKLH/I/1988
Tentang Penetapan Baku Mutu Lingkungan adalah: masuk atau dimasukkannya
makhluk hidup, zat, energi dan atau komponen lain ke dalam air dan atau
berubahnya tatanan air oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam, sehingga
kualitas air turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air menjadi
kurang atau sudah tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukkannya (pasal 1).
Dalam pasal 2, air pada sumber air menurut kegunaan/ peruntukkannya
digolongkan menjadi:
1.
Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara
langsung tanpa pengolahan terlebih dahulu
2.
Golongan B, yaitu air yang dapat dipergunakan sebagai air baku untuk diolah
sebagai air minum dan keperluan rumah tangga
3.
Golongan C, yaitu air yang dapat dipergunakan untuk keperluan perikanan
dan peternakan
4.
Golongan D, yaitu air yang dapat dipergunakan untuk keperluan pertanian,
dan dapat dimanfaatkan untuk usaha perkotaan, industri, dan listrik negara
(Achmad, 2004).
Menurut defenisi pencemaran air tersebut diatas bila suatu sumber air yang
termasuk dalam kategori golongan A, misalnya sebuah sumur penduduk
kemudian mengalami pencemaran dalam bentuk rembesan limbah cair dari suatu
industri maka kategori sumur tadi bukan golongan A lagi, tapi sudah turun
menjadi golongan B karena air tadi sudah tidak dapat digunakan langsung sebagai
air minum tanpa melalui pengolahan terlebih dahulu. Dengan demikian air sumur
tersebut menjadi kurang/ tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukkannya
(Achmad, 2004).
Untuk mengukur tercemar atau tidaknya suatu perairan banyak cara dapat
dilakukan. Untuk suatu perairan lepas pantai, persyaratan yang dibutuhkan
setidak-tidaknya:
1. Dengan mengukur ada tidaknya zat-zat nutrient (N dan P) yakni zat-zat yang
diperlukan untuk satu proses pertumbuhan kehidupan
2. Dengan melihat kelarutan zat asam dalam air. Seperti diketahui zat ini
dibutuhkan sekali untuk kehidupan
3. Dengan mengukur kadar zat-zat organik yang terdapat di dalam air
4. Air tersebut harus bebas dari zat-zat yang bersifat racun bagi kehidupan
5. Kekeruhan air (turbiditas) harus sedemikian rupa, sehingga sinar matahari
masih dapat menembusnya yang penting untuk proses fotosintesis
6. Air harus mempunyai karakteristik, sedemikian rupa sehingga sesuai dengan
kebutuhan untuk hidup misalnya dari segi suhu, keasaman, gerakan-gerakan
air dan sebagainya (Azwar, 1979).
2.2
Air Sumur atau Air Tanah
Sumur merupakan sumber utama persediaan air bersih bagi penduduk
yang tinggal di daerah pedesaan maupun diperkotaan Indonesia. Secara teknis
sumur dapat dibagi menjadi 2 jenis, yaitu:
2.2.1
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. Lapis tanah disini berfungsi sebagai saringan. Di
samping penyaringan, pengotoran juga masih terus berlangsung terutama pada
muka air yang dekat dengan muka 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,1987).
Hal-hal yang perlu diketahui dalam pembuatan sumur dangkal ini adalah:
1. Sumur harus diberi tembok rapat air 3 m dari permukaan tanah, agar
pengotoran oleh air permukaan dapat dihindarkan
2. Sekeliling sumur harus diberi lantai rapat air selebar 1-1,5 m untuk mencegah
terjadinya pengotoran dari luar
3. Pada lantai (sekelilingnya) harus diberi saluran pembuangan air kotor, agar
air kotor dapat tersalurkan dan tidak akan mengotori sumur ini
4. Pengambilan air sebaiknya dengan pipa kemudian air dipompa ke luar
5. Pada bibir sumur, hendaknya diberi tembok pengaman setinggi 1 meter
Air tanah dangkal ini dapat pada kedalaman 15 meter. Sebagai sumur air
minum, air tanah dangkal ini ditinjau dari segi kualitas agak baik. Kuantitas
kurang cukup dan tergantung pada musim (Sutrisno, 1987).
Jenis sumur ini banyak terdapat di Indonesia dan mudah sekali
terkontaminasi air kotor yang berasal dari kegiatan mandi-cuci-kakus (MCK)
sehingga persyaratan sanitasi yang ada perlu sekali diperhatikan (Chandra, 2006).
2.2.2
Air Tanah Dalam
Terdapat setelah lapis 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 (Sutrisno, 1987).
Jika tekanan air tanah ini besar, maka air dapat menyembur ke luar dan
dalam keadaan ini, sumur ini disebut dengan sumur artetis. Jika air tak dapat ke
luar dengan sendirinya, maka digunakanlah pompa untuk membantu pengeluaran
air tanah dalam ini (Sutrisno, 1987).
Pada umumnya kualitas air tanah dalam lebih baik dari air dangkal, karena
penyaringannya lebih sempurna dan bebas dari bakteri. Susunan unsur-unsur
kimia tergantung pada lapis-lapis tanah yang dilalui. Jika melalui tanah kapur,
maka air itu akab menjadi sadah karena mengandung Ca(HCO3)2 dan Mg(HCO3)2
(Sutrisno, 1987).
Kesadahan pada air ini menyebabkan air mengandung zat-zat mineral
dalam konsentrasi. Zat-zat mineral tersebut antara lain: kalsium, magnesium, dan
logam berat seperti Fe dan Mn. Akibatnya, apabila kita menggunakan air sadah
untuk mencuci, sabun yang akan kita gunakan tidak akan berbusa dan bila
diendapkan akan terbentuk endapan semacam kerak (Chandra, 2006).
Tabel 2.1 Daftar Persyaratan Kualitas Air Bersih Menurut PERMENKES
R.I No.416/ MENKES/ PER/ IX/ 1990
2.3
Besi (Fe)
2.3.1
Karakterisitik Besi (Fe)
Besi (Fe) merupakan logam transisi dan memiliki nomor atom 26.
Bilangan oksidasi Fe adalah +3 dan +2. Fe memiliki berat atom 55,845 g/mol,
titik leleh 1.5380C, dan titik didih 2.8610C. Fe menempati urutan sepuluh besar
sebagai unsure di bumi. Fe menyusun 5-5,6% dari kerak bumi dan menyusun 35%
dari masa bumi. Fe menempati berbagai lapisan bumi. Konsentrasi tertinggi
terdapat pada lapisan dalam dari inti bumi dan sejumlah kecil terdapat di lapisan
terluar kerak bumi. Beberapa tempat di bumi bisa mengandung Fe mengandung
70% (Widowati, 2008).
2.3.2
Manfaat Zat Besi Sebagai Mikroelemen Tubuh
Besi merupakan mineral mikro yang paling banyak terdapat di dalam
tubuh manusia dan hewan, yaitu sebanyak 3-5 gram di dalam tubuh manusia
dewasa. Besi mempunyai beberapa fungsi esensial di dalam tubuh: sebagai alat
angkut oksigen dari paru-paru ke jaringan tubuh, sebagai alat angkut elektrolit di
dalam sel dan sebagai bagian terpadu berbagai reaksi enzim di dalam jaringan
tubuh. Walaupun terdapat luas di dalam makanan banyak penduduk dunia
mengalami kekurangan besi termasuk di Indonesia. Kekurangan besi sejak tiga
puluh tahun terakhir diakui berpengaruh terhadap produktivitas kerja, penampilan
kognitif dan sistem kekebalan (Almatsier, 2004).
Angka kecakupan gizi harian (RDA): RDA untuk besi didasarkan pada
pencegahan defisiensi besi dan pemeliharaan kecukupan simpanan besi yang
memadai pada individu-individu yang mengonsumsi diet campuran.
Tabel 2.2 Angka Kecakupan Gizi Harian
19 tahun dan lebih
Kehamilan
Menyusui
Wanita (mg/ hari)
18
27
9
Pria (mg/ hari)
8
(Grober, 2006).
Adanya unsur-unsur besi dalam air diperlukan untuk memenuhi kebutuhan
tubuh akan unsur tersebut. Zat besi merupakan suatu unsur yang penting dan
berguna untuk metabolisme tubuh. Untuk keperluan ini tubuh membutuhkan 7-35
mg unsur tersebut perhari, yang tidak hanya diperolehnya dari air. Konsentrasi
unsur ini dalam air yang melebihi ± 2 mg/l akan menimbulkan noda-noda pada
peralatan dan bahan-bahan yang berwarna putih. Adanya unsur ini dapat pula
menimbulkan bau dan warna pada air minum dan warna koloid pada air
(Sutrisno,1987).
Selain itu, konsentrasi yang lebih besar dari 1 mg/l dapat menyebabkan
warna air menjadi kemerah-merahan, memberi rasa yang tidak enak pada
minuman, kecuali dapat membentuk endapan pada pipa-pipa logam dan bahan
cucian. Dalam jumlah kecil, unsur ini diperlukan tubuh untuk pembentukan sel-sel
darah merah (Sutrisno,1987).
Atas dasar pertimbangan tersebut diatas, maka ditetapkanlah standar
konsentrasi maksimum besi dalam air minum oleh Dep.Kes.R.I sebesar 0,1-1,0
mg/l (Sutrisno,1987).
2.3.3
Absorpsi Besi
Tubuh sangat efisien dalam penggunaan besi. Sebelum diabsorpsi, di
dalam lambung besi dibebaskan dari ikatan organik seperti protein. Sebagian
besar besi dalam bentuk feri direduksi menjadi bentuk fero. Hal ini terjadi dalam
suasana asam di dalam lambung dengan adanya HCl dan vitamin C yang terdapat
di dalam makanan (Almatsier, 2004).
Absorpsi terutama terjadi di bagian atas usus halus (duodenum) dengan
bantuan alat angkut-protein khusus. Ada dua jenis alat angkut-protein di dalam sel
mukosa usus halus yang membantu penyerapan besi yaitu transferin dan feritin.
Transferin, protein yang disintesis di dalam hati, terdapat dalam dua bentuk.
Transferin mukosa mengangkut besi dari saluran cerna ke dalam sel mukosa dan
memindahkannya ke transferin reseptor yang ada di dalam mukosa. Transferin
mukosa kemudian kembali ke rongga saluran cerna untuk mengikat besi lain,
sedangkan transferin reseptor mengangkut besi melalui darah ke semua jaringan
tubuh (Almatsier, 2004).
2.3.4
Defisiensi Besi
Kasus defisiensi Fe ini merupakan faktor yang disebabkan oleh malnutrisi,
hambatan absorpsi, pendarahan, dan hamil yang berulang kali. Karena tubuh
sangat efisien dalam menyimpan Fe, diet yang sangat rendah Fe jarang
menyebabkan defisiensi Fe. Dua penyebab kasus defisiensi pada orang dewasa
adalah kehilangan darah yang berat pada penderita tumor saluran pencernaan dan
perdarahan waktu menstruasi (Darmono, 1995).
Anemia karena defisiensi Fe juga banyak ditemukan pada anak dan bayi,
disamping itu defisiensi Fe disebabkan oleh penyakit parasit dan penurunan daya
absorbs Fe ini juga menimbulkan gejala anemia. Gejala klinis dari anemia karena
defisiensi Fe ialah: sulit bernafas waktu berolah raga, kepala pusing, diare,
penurunan nafsu makan, selaput lendir kelihatan pucat karena penurunan sirkulasi
hemoglobin, kuku menjadi pucat dan tipis, berkerut, kasar, serta tersa dingin pada
tangan dan kaki (Darmono, 1995).
2.4
Penanggulangan Pencemaran Besi (Fe)
Salah satu cara penurunan kadar Fe dalam air adalah menggunakan
saringan pasir aktif. Daya kerja saringan pasir aktif tersebut diantaranya
dipengaruhi oleh jenis pasir dan ketebalan lapisan pasir. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa pada air sumur dengan memilki kadar Fe 3,0 µg/L, suhu
24,50C dan pH sebesar 7,5 setelah disaring dengan saringan pasir aktif (kali dan
kuarsa) (Widowati, 2008).
Penanggulangan pencemaran logam berat bisa dilakukan dengan
menaikkan pH sehingga medium air berubah menjadi oksida yang mudah
menguap. Besi dalam air tanah bisa berbentuk Fe (II) dan Fe (III) terlarut. Fe (II)
terlarut dapat bergabung dengan zat organik dan membentuk senyawa kompleks
yang sulit dihilangkan dengan aerasi biasa. Salah satu teknologi alternatif untuk
menghilangkan besi tersebut adalah menggunakan Advanced Oxidation Processes
(AOPs). AOPs merupakan oksidasi secara kimiawi menggunakan H2O2 sebagai
oksidator yang mampu menghasilkan radikal hidroksil (OH) (Widowati, 2008).
2.5
Spektrofotometri Serapan Atom
Absorpsi dan emisi enersi radiasi oleh atom unsur memungkinkan untuk
melakukan analisis kualitatif dan kuantitatif unsur tersebut. Pada spektroskopi
emisi nyala atom unsur yang potensial eksitasinya rendah dapat dieksitasi dalam
nyala api dan pada waktu kembali ke tingkat dasarnya, mengemisikan radiasi
panjang gelombang unsur yang khas. Pada spektroskopi absorpsi atom, emisi
radiasi unsur tertentu dalam lampu katoda berongga (hollow cathode) diabsorpsi
oleh atom netral unsur yang sama dalam nyala api untuk transisi elekton
valensinya ke tingkat tereksitasi elektron lebih tinggi (Satiadarma, 2004).
2.5.1
Prinsip Spektrofotometri Serapan Atom
Cara kerja mesin ini berdasarkan penguapan larutan sampel, kemudian
logam yang terkandung didalamnya diubah menjadi atom bebas. Atom tersebut
mengabsorpsi radiasi dari sumber cahaya yang dipancarkan dari lampu katoda
(hallow cathode lamp) yang mengandung unsur yang akan ditentukan. Banyaknya
penyerapan radiasi kemudian diukur pada panjang gelombang tertentu menurut
jenis logamnya (Darmono, 1995).
Metode Spektrofotometri Serapan Atom mendasarkan pada prinsip
absorbsi cahaya oleh atom. Atom-atom akan menyerap cahaya pada panjang
gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Cahaya pada panjang
gelombang ini mempunyai cukup energy untuk mengubah tingkat elektronik suatu
atom yang mana transisi elektronik suatu atom bersifat spesifik. Dengan menyerap
suatu energi, maka atom akan memperoleh energi sehingga suatu atom pada
keadaan dasar dapat ditingkatkan energinya ke tingkat eksitasi (Rohman, 2007).
2.5.2
Bagian-Bagian Spektrofotometri Serapan Atom
Sistem peralatan spektrofotometri serapan atom adalah sebagai berikut
1.
Sumber sinar
Sumber sinar yang lazim dipakai adalah lampu katoda berongga
(hallow cathode lamp). Lampu ini terdiri atas tabung kaca tertutup yang
mengandung suatu katoda dan anoda. Katoda sendiri berbentuk silinder
berongga yang terbuat dari logam atau dilapisi dengan logam tertentu.
(Rohman, 2007).
Salah satu kelemahan penggunaan lampu katoda berongga adalah satu
lampu digunakan untuk satu unsur, akan tetapi saat ini telah banyak
dijumpai suatu lampu katoda berongga kombinasi, yakni satu lampu
dilapisi dengan beberapa unsur sehingga dapat digunakan untuk analisis
beberapa unsur sekaligus (Rohman, 2007).
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
(flame) dan dengan tanpa nyala (flameless).
a. Nyala (Flame)
Dalam analisis logam dengan menggunakan sistem ini, sampel
diatomisasi pada alat atomizer melalui nyala api dengan bahan bakar
asetilen murni. Biasanya logam yang dianalisis dengan flame adalah
Ca, Cd, Cu, Cr dan sebagainya yang dikelompokkan dalam logam
normal (Darmono, 1995).
Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa padatan
atau cairan menjadi bentuk uap atomnya, dan juga berfungsi untuk
atomisasi. Pada cara spektrofotometri emisi atom, nyala ini berfungsi
untuk mengeksitasikan atom dari tingkat dasar ke tingkat yang lebih
tinggi. Suhu yang dapat dicapai oleh nyala tergantung pada gas-gas
yang digunakan, misalnya untuk gas batubara-udara, suhunya kira-kira
sebesar 18000C; gas alam-udara: 17000C; asetilen-udara: 22000C; dan
gas asetilen-dinitrogen oksida (N2O) sebesar 30000C (Rohman, 2007).
Sumber nyala yang paling banyak digunakan adalah campuran asetilen
sebagai bahan pembakar dan udara sebagai pengoksidasi. Propanaudara dipilih untuk logam-logam alkali karena suhu nyala yang lebih
rendah akan mengurangi banyaknya ionisasi. Nyala hydrogen-udara
lebih jernih daripada nyala asetilen-udara dalam daerah UV (di bawah
220 nm), dan juga karena sifatnya yang mereduksi maka nyala ini
sesuai untuk penetapan arsenik dan selenium (Rohman, 2007).
b. Tanpa nyala (Flameless)
Teknik atomisasi dengan nyala dinilai kurang peka karena atom gagal
mencapai nyala, tetesan sampel yang ke dalam nyala terlalu besar, dan
proses atomisasi kurang sempurna. Oleh karena itu, muncullah suatu
teknik atomisasi yang baru yakni atomisasi tanpa nyala. Pengatoman
dapat dilakukan dalam tungku dari grafit seperti tungku yang
dikembangkan oleh Masmann (Rohman, 2007).
3. Monokromator
Pada Spektrofotometri Serapan Atom, monokromator dimaksudkan
untuk memisahkan dan memilih panjang gelombang yang digunakan
dalam analisis (Rohman, 2007).
4. Detektor
Detektor digunakan untuk mengukur intensitas cahaya yang melalui
tempat pengatoman. Biasanya digunakan tabung penggandaan foton. Ada
2 cara yang dapat digunakan dalam sistem deteksi yaitu:
a. Yang memberikan respon terhadap radiasi resonansi dan radiasi
kontinyu
b. Yang hanya memberikan respon terhadap radiasi resonansi
5. Readout
Readout merupakan suatu alat penunjuk atau dapat juga diartikan
sebagai sistem pencatatan hasil. Pencatatan hasil dilakukan dengan suatu
alat yang telah terkalibrasi untuk pembacaan suatu transmisi atau absorbs.
Hasil pembacaan dapat berupa angka atau berupa kurva dari suatu
recorder yang menggambarkan absorbansi atau intensitas emisi (Rohman,
2007).
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Air
Air merupakan senyawa kimia yang sangat penting bagi kehidupan umat
manusia dan makhluk hidup lainnya dan fungsinya bagi kehidupan tersebut tidak
akan dapat digantikan oleh senyawa lainnya. Hampir semua kegiatan yang
dilakukan manusia membutuhkan air, mulai dari membersihkan diri (mandi),
membersihkan ruangan tempat tinggalnya, menyiapkan makanan dan minuman
sampai dengan aktivitas-aktivitas lainnya (Achmad, 2004).
Dalam jaringan hidup, air merupakan medium untuk berbagai reaksi dan
proses ekskresi. Air merupakan komponen utama baik dalam tanaman maupun
hewan termasuk manusia. Tubuh manusia terdiri dari 60-70% air. Transportasi
zat-zat makanan dalam tubuh semuanya dalam bentuk larutan dengan pelarut air.
Juga hara-hara dalam tanah hanya dapat diserap oleh akar dalam bentuk
larutannya. Oleh karena itu kehidupan ini tidak mungkin dapat dipertahankan
tanpa air (Achmad, 2004).
2.1.1
Parameter Uji Kualitas Air
Untuk mengetahui apakah suatu perairan tercemar atau tidak, diperlukan
serangkaian tahap pengujian untuk menentukan tingkat pencemaran tersebut.
Beberapa parameter uji yang umumnya harus diketahui, yaitu:
a.
Nilai keasaman (pH) dan alkalinitas
Umumnya air yang normal memiliki pH sekitar netral, berkisar antara 6
hingga 8. Air limbah atau air yang tercemar memiliki pH sangat asam atau
pH cenderung basa, tergantung dari jenis limbah dan komponen
pencemarnya.
b.
Suhu
Kenaikan suhu air tersebut akan mengakibatkan menurunnya oksigen terlarut
di dalam air dan meningkatnya kecepatan reaksi kimia. Naiknya suhu air
yang relatif tinggi sering kali ditandai dengan munculnya ikan-ikan dan
hewan air lainnya ke permukaan air untuk mencari oksigen.
c.
Warna, rasa dan bau
Air yang normal tampak jernih, tidak berwarna, tidak berasa dan tidak
berbau. Air yang tidak jernih seringkali merupakan petunjuk awal terjadinya
polusi di suatu perairan. Rasa air seringkali dihubungkan dengan bau air. Bau
air dapat disebabkan oleh bahan-bahan kimia terlarut, ganggang, plankton,
tumbuhan air dan hewan air, baik yang masih hidup maupun yang mati.
d.
Kehadiran mikroba pencemar
Dari sekian banyak jenis mikroba yang bersifat patogen atau merugikan
manusia, ada beberapa jenis mikroba yang sangat tidak dikehendaki
kehadirannya karena mikroba tersebut berasal dari kotoran manusia dan
hewan berdarah panas lainnya. Mikroba tersebut dapat berperan sebagai
bioindikator kualitas perairan.
e.
Kandungan logam berat
Logam berat (heavy metals) atau logam toksik (toxic metals) adalah
terminologi yang umumnya digunakan untuk menjelaskan sekelompok
elemen-elemen logam yang kebanyakan tergolong berbahaya bila masuk ke
dalam tubuh makhluk hidup. Logam berat yang terdapat baik di lingkungan
maupun di dalam tubuh manusia dalam konsentrasi yang sangat rendah
disebut juga sebagai trace metals. Trace metals seperti kadmium (Cd),
Timbal (Pb) dan Merkuri (Hg) mempunyai berat jenis sedikitnya 5 kali lebih
besar daripada air (Nugroho, 2006).
2.1.2
Pencemaran Air
Defenisi pencemaran air menurut Surat Keputusan Menteri Negara
Kependudukan dan Lingkungan Hidup Nomor: KEP-02/MENKLH/I/1988
Tentang Penetapan Baku Mutu Lingkungan adalah: masuk atau dimasukkannya
makhluk hidup, zat, energi dan atau komponen lain ke dalam air dan atau
berubahnya tatanan air oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam, sehingga
kualitas air turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air menjadi
kurang atau sudah tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukkannya (pasal 1).
Dalam pasal 2, air pada sumber air menurut kegunaan/ peruntukkannya
digolongkan menjadi:
1.
Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara
langsung tanpa pengolahan terlebih dahulu
2.
Golongan B, yaitu air yang dapat dipergunakan sebagai air baku untuk diolah
sebagai air minum dan keperluan rumah tangga
3.
Golongan C, yaitu air yang dapat dipergunakan untuk keperluan perikanan
dan peternakan
4.
Golongan D, yaitu air yang dapat dipergunakan untuk keperluan pertanian,
dan dapat dimanfaatkan untuk usaha perkotaan, industri, dan listrik negara
(Achmad, 2004).
Menurut defenisi pencemaran air tersebut diatas bila suatu sumber air yang
termasuk dalam kategori golongan A, misalnya sebuah sumur penduduk
kemudian mengalami pencemaran dalam bentuk rembesan limbah cair dari suatu
industri maka kategori sumur tadi bukan golongan A lagi, tapi sudah turun
menjadi golongan B karena air tadi sudah tidak dapat digunakan langsung sebagai
air minum tanpa melalui pengolahan terlebih dahulu. Dengan demikian air sumur
tersebut menjadi kurang/ tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukkannya
(Achmad, 2004).
Untuk mengukur tercemar atau tidaknya suatu perairan banyak cara dapat
dilakukan. Untuk suatu perairan lepas pantai, persyaratan yang dibutuhkan
setidak-tidaknya:
1. Dengan mengukur ada tidaknya zat-zat nutrient (N dan P) yakni zat-zat yang
diperlukan untuk satu proses pertumbuhan kehidupan
2. Dengan melihat kelarutan zat asam dalam air. Seperti diketahui zat ini
dibutuhkan sekali untuk kehidupan
3. Dengan mengukur kadar zat-zat organik yang terdapat di dalam air
4. Air tersebut harus bebas dari zat-zat yang bersifat racun bagi kehidupan
5. Kekeruhan air (turbiditas) harus sedemikian rupa, sehingga sinar matahari
masih dapat menembusnya yang penting untuk proses fotosintesis
6. Air harus mempunyai karakteristik, sedemikian rupa sehingga sesuai dengan
kebutuhan untuk hidup misalnya dari segi suhu, keasaman, gerakan-gerakan
air dan sebagainya (Azwar, 1979).
2.2
Air Sumur atau Air Tanah
Sumur merupakan sumber utama persediaan air bersih bagi penduduk
yang tinggal di daerah pedesaan maupun diperkotaan Indonesia. Secara teknis
sumur dapat dibagi menjadi 2 jenis, yaitu:
2.2.1
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. Lapis tanah disini berfungsi sebagai saringan. Di
samping penyaringan, pengotoran juga masih terus berlangsung terutama pada
muka air yang dekat dengan muka 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,1987).
Hal-hal yang perlu diketahui dalam pembuatan sumur dangkal ini adalah:
1. Sumur harus diberi tembok rapat air 3 m dari permukaan tanah, agar
pengotoran oleh air permukaan dapat dihindarkan
2. Sekeliling sumur harus diberi lantai rapat air selebar 1-1,5 m untuk mencegah
terjadinya pengotoran dari luar
3. Pada lantai (sekelilingnya) harus diberi saluran pembuangan air kotor, agar
air kotor dapat tersalurkan dan tidak akan mengotori sumur ini
4. Pengambilan air sebaiknya dengan pipa kemudian air dipompa ke luar
5. Pada bibir sumur, hendaknya diberi tembok pengaman setinggi 1 meter
Air tanah dangkal ini dapat pada kedalaman 15 meter. Sebagai sumur air
minum, air tanah dangkal ini ditinjau dari segi kualitas agak baik. Kuantitas
kurang cukup dan tergantung pada musim (Sutrisno, 1987).
Jenis sumur ini banyak terdapat di Indonesia dan mudah sekali
terkontaminasi air kotor yang berasal dari kegiatan mandi-cuci-kakus (MCK)
sehingga persyaratan sanitasi yang ada perlu sekali diperhatikan (Chandra, 2006).
2.2.2
Air Tanah Dalam
Terdapat setelah lapis 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 (Sutrisno, 1987).
Jika tekanan air tanah ini besar, maka air dapat menyembur ke luar dan
dalam keadaan ini, sumur ini disebut dengan sumur artetis. Jika air tak dapat ke
luar dengan sendirinya, maka digunakanlah pompa untuk membantu pengeluaran
air tanah dalam ini (Sutrisno, 1987).
Pada umumnya kualitas air tanah dalam lebih baik dari air dangkal, karena
penyaringannya lebih sempurna dan bebas dari bakteri. Susunan unsur-unsur
kimia tergantung pada lapis-lapis tanah yang dilalui. Jika melalui tanah kapur,
maka air itu akab menjadi sadah karena mengandung Ca(HCO3)2 dan Mg(HCO3)2
(Sutrisno, 1987).
Kesadahan pada air ini menyebabkan air mengandung zat-zat mineral
dalam konsentrasi. Zat-zat mineral tersebut antara lain: kalsium, magnesium, dan
logam berat seperti Fe dan Mn. Akibatnya, apabila kita menggunakan air sadah
untuk mencuci, sabun yang akan kita gunakan tidak akan berbusa dan bila
diendapkan akan terbentuk endapan semacam kerak (Chandra, 2006).
Tabel 2.1 Daftar Persyaratan Kualitas Air Bersih Menurut PERMENKES
R.I No.416/ MENKES/ PER/ IX/ 1990
2.3
Besi (Fe)
2.3.1
Karakterisitik Besi (Fe)
Besi (Fe) merupakan logam transisi dan memiliki nomor atom 26.
Bilangan oksidasi Fe adalah +3 dan +2. Fe memiliki berat atom 55,845 g/mol,
titik leleh 1.5380C, dan titik didih 2.8610C. Fe menempati urutan sepuluh besar
sebagai unsure di bumi. Fe menyusun 5-5,6% dari kerak bumi dan menyusun 35%
dari masa bumi. Fe menempati berbagai lapisan bumi. Konsentrasi tertinggi
terdapat pada lapisan dalam dari inti bumi dan sejumlah kecil terdapat di lapisan
terluar kerak bumi. Beberapa tempat di bumi bisa mengandung Fe mengandung
70% (Widowati, 2008).
2.3.2
Manfaat Zat Besi Sebagai Mikroelemen Tubuh
Besi merupakan mineral mikro yang paling banyak terdapat di dalam
tubuh manusia dan hewan, yaitu sebanyak 3-5 gram di dalam tubuh manusia
dewasa. Besi mempunyai beberapa fungsi esensial di dalam tubuh: sebagai alat
angkut oksigen dari paru-paru ke jaringan tubuh, sebagai alat angkut elektrolit di
dalam sel dan sebagai bagian terpadu berbagai reaksi enzim di dalam jaringan
tubuh. Walaupun terdapat luas di dalam makanan banyak penduduk dunia
mengalami kekurangan besi termasuk di Indonesia. Kekurangan besi sejak tiga
puluh tahun terakhir diakui berpengaruh terhadap produktivitas kerja, penampilan
kognitif dan sistem kekebalan (Almatsier, 2004).
Angka kecakupan gizi harian (RDA): RDA untuk besi didasarkan pada
pencegahan defisiensi besi dan pemeliharaan kecukupan simpanan besi yang
memadai pada individu-individu yang mengonsumsi diet campuran.
Tabel 2.2 Angka Kecakupan Gizi Harian
19 tahun dan lebih
Kehamilan
Menyusui
Wanita (mg/ hari)
18
27
9
Pria (mg/ hari)
8
(Grober, 2006).
Adanya unsur-unsur besi dalam air diperlukan untuk memenuhi kebutuhan
tubuh akan unsur tersebut. Zat besi merupakan suatu unsur yang penting dan
berguna untuk metabolisme tubuh. Untuk keperluan ini tubuh membutuhkan 7-35
mg unsur tersebut perhari, yang tidak hanya diperolehnya dari air. Konsentrasi
unsur ini dalam air yang melebihi ± 2 mg/l akan menimbulkan noda-noda pada
peralatan dan bahan-bahan yang berwarna putih. Adanya unsur ini dapat pula
menimbulkan bau dan warna pada air minum dan warna koloid pada air
(Sutrisno,1987).
Selain itu, konsentrasi yang lebih besar dari 1 mg/l dapat menyebabkan
warna air menjadi kemerah-merahan, memberi rasa yang tidak enak pada
minuman, kecuali dapat membentuk endapan pada pipa-pipa logam dan bahan
cucian. Dalam jumlah kecil, unsur ini diperlukan tubuh untuk pembentukan sel-sel
darah merah (Sutrisno,1987).
Atas dasar pertimbangan tersebut diatas, maka ditetapkanlah standar
konsentrasi maksimum besi dalam air minum oleh Dep.Kes.R.I sebesar 0,1-1,0
mg/l (Sutrisno,1987).
2.3.3
Absorpsi Besi
Tubuh sangat efisien dalam penggunaan besi. Sebelum diabsorpsi, di
dalam lambung besi dibebaskan dari ikatan organik seperti protein. Sebagian
besar besi dalam bentuk feri direduksi menjadi bentuk fero. Hal ini terjadi dalam
suasana asam di dalam lambung dengan adanya HCl dan vitamin C yang terdapat
di dalam makanan (Almatsier, 2004).
Absorpsi terutama terjadi di bagian atas usus halus (duodenum) dengan
bantuan alat angkut-protein khusus. Ada dua jenis alat angkut-protein di dalam sel
mukosa usus halus yang membantu penyerapan besi yaitu transferin dan feritin.
Transferin, protein yang disintesis di dalam hati, terdapat dalam dua bentuk.
Transferin mukosa mengangkut besi dari saluran cerna ke dalam sel mukosa dan
memindahkannya ke transferin reseptor yang ada di dalam mukosa. Transferin
mukosa kemudian kembali ke rongga saluran cerna untuk mengikat besi lain,
sedangkan transferin reseptor mengangkut besi melalui darah ke semua jaringan
tubuh (Almatsier, 2004).
2.3.4
Defisiensi Besi
Kasus defisiensi Fe ini merupakan faktor yang disebabkan oleh malnutrisi,
hambatan absorpsi, pendarahan, dan hamil yang berulang kali. Karena tubuh
sangat efisien dalam menyimpan Fe, diet yang sangat rendah Fe jarang
menyebabkan defisiensi Fe. Dua penyebab kasus defisiensi pada orang dewasa
adalah kehilangan darah yang berat pada penderita tumor saluran pencernaan dan
perdarahan waktu menstruasi (Darmono, 1995).
Anemia karena defisiensi Fe juga banyak ditemukan pada anak dan bayi,
disamping itu defisiensi Fe disebabkan oleh penyakit parasit dan penurunan daya
absorbs Fe ini juga menimbulkan gejala anemia. Gejala klinis dari anemia karena
defisiensi Fe ialah: sulit bernafas waktu berolah raga, kepala pusing, diare,
penurunan nafsu makan, selaput lendir kelihatan pucat karena penurunan sirkulasi
hemoglobin, kuku menjadi pucat dan tipis, berkerut, kasar, serta tersa dingin pada
tangan dan kaki (Darmono, 1995).
2.4
Penanggulangan Pencemaran Besi (Fe)
Salah satu cara penurunan kadar Fe dalam air adalah menggunakan
saringan pasir aktif. Daya kerja saringan pasir aktif tersebut diantaranya
dipengaruhi oleh jenis pasir dan ketebalan lapisan pasir. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa pada air sumur dengan memilki kadar Fe 3,0 µg/L, suhu
24,50C dan pH sebesar 7,5 setelah disaring dengan saringan pasir aktif (kali dan
kuarsa) (Widowati, 2008).
Penanggulangan pencemaran logam berat bisa dilakukan dengan
menaikkan pH sehingga medium air berubah menjadi oksida yang mudah
menguap. Besi dalam air tanah bisa berbentuk Fe (II) dan Fe (III) terlarut. Fe (II)
terlarut dapat bergabung dengan zat organik dan membentuk senyawa kompleks
yang sulit dihilangkan dengan aerasi biasa. Salah satu teknologi alternatif untuk
menghilangkan besi tersebut adalah menggunakan Advanced Oxidation Processes
(AOPs). AOPs merupakan oksidasi secara kimiawi menggunakan H2O2 sebagai
oksidator yang mampu menghasilkan radikal hidroksil (OH) (Widowati, 2008).
2.5
Spektrofotometri Serapan Atom
Absorpsi dan emisi enersi radiasi oleh atom unsur memungkinkan untuk
melakukan analisis kualitatif dan kuantitatif unsur tersebut. Pada spektroskopi
emisi nyala atom unsur yang potensial eksitasinya rendah dapat dieksitasi dalam
nyala api dan pada waktu kembali ke tingkat dasarnya, mengemisikan radiasi
panjang gelombang unsur yang khas. Pada spektroskopi absorpsi atom, emisi
radiasi unsur tertentu dalam lampu katoda berongga (hollow cathode) diabsorpsi
oleh atom netral unsur yang sama dalam nyala api untuk transisi elekton
valensinya ke tingkat tereksitasi elektron lebih tinggi (Satiadarma, 2004).
2.5.1
Prinsip Spektrofotometri Serapan Atom
Cara kerja mesin ini berdasarkan penguapan larutan sampel, kemudian
logam yang terkandung didalamnya diubah menjadi atom bebas. Atom tersebut
mengabsorpsi radiasi dari sumber cahaya yang dipancarkan dari lampu katoda
(hallow cathode lamp) yang mengandung unsur yang akan ditentukan. Banyaknya
penyerapan radiasi kemudian diukur pada panjang gelombang tertentu menurut
jenis logamnya (Darmono, 1995).
Metode Spektrofotometri Serapan Atom mendasarkan pada prinsip
absorbsi cahaya oleh atom. Atom-atom akan menyerap cahaya pada panjang
gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Cahaya pada panjang
gelombang ini mempunyai cukup energy untuk mengubah tingkat elektronik suatu
atom yang mana transisi elektronik suatu atom bersifat spesifik. Dengan menyerap
suatu energi, maka atom akan memperoleh energi sehingga suatu atom pada
keadaan dasar dapat ditingkatkan energinya ke tingkat eksitasi (Rohman, 2007).
2.5.2
Bagian-Bagian Spektrofotometri Serapan Atom
Sistem peralatan spektrofotometri serapan atom adalah sebagai berikut
1.
Sumber sinar
Sumber sinar yang lazim dipakai adalah lampu katoda berongga
(hallow cathode lamp). Lampu ini terdiri atas tabung kaca tertutup yang
mengandung suatu katoda dan anoda. Katoda sendiri berbentuk silinder
berongga yang terbuat dari logam atau dilapisi dengan logam tertentu.
(Rohman, 2007).
Salah satu kelemahan penggunaan lampu katoda berongga adalah satu
lampu digunakan untuk satu unsur, akan tetapi saat ini telah banyak
dijumpai suatu lampu katoda berongga kombinasi, yakni satu lampu
dilapisi dengan beberapa unsur sehingga dapat digunakan untuk analisis
beberapa unsur sekaligus (Rohman, 2007).
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
(flame) dan dengan tanpa nyala (flameless).
a. Nyala (Flame)
Dalam analisis logam dengan menggunakan sistem ini, sampel
diatomisasi pada alat atomizer melalui nyala api dengan bahan bakar
asetilen murni. Biasanya logam yang dianalisis dengan flame adalah
Ca, Cd, Cu, Cr dan sebagainya yang dikelompokkan dalam logam
normal (Darmono, 1995).
Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa padatan
atau cairan menjadi bentuk uap atomnya, dan juga berfungsi untuk
atomisasi. Pada cara spektrofotometri emisi atom, nyala ini berfungsi
untuk mengeksitasikan atom dari tingkat dasar ke tingkat yang lebih
tinggi. Suhu yang dapat dicapai oleh nyala tergantung pada gas-gas
yang digunakan, misalnya untuk gas batubara-udara, suhunya kira-kira
sebesar 18000C; gas alam-udara: 17000C; asetilen-udara: 22000C; dan
gas asetilen-dinitrogen oksida (N2O) sebesar 30000C (Rohman, 2007).
Sumber nyala yang paling banyak digunakan adalah campuran asetilen
sebagai bahan pembakar dan udara sebagai pengoksidasi. Propanaudara dipilih untuk logam-logam alkali karena suhu nyala yang lebih
rendah akan mengurangi banyaknya ionisasi. Nyala hydrogen-udara
lebih jernih daripada nyala asetilen-udara dalam daerah UV (di bawah
220 nm), dan juga karena sifatnya yang mereduksi maka nyala ini
sesuai untuk penetapan arsenik dan selenium (Rohman, 2007).
b. Tanpa nyala (Flameless)
Teknik atomisasi dengan nyala dinilai kurang peka karena atom gagal
mencapai nyala, tetesan sampel yang ke dalam nyala terlalu besar, dan
proses atomisasi kurang sempurna. Oleh karena itu, muncullah suatu
teknik atomisasi yang baru yakni atomisasi tanpa nyala. Pengatoman
dapat dilakukan dalam tungku dari grafit seperti tungku yang
dikembangkan oleh Masmann (Rohman, 2007).
3. Monokromator
Pada Spektrofotometri Serapan Atom, monokromator dimaksudkan
untuk memisahkan dan memilih panjang gelombang yang digunakan
dalam analisis (Rohman, 2007).
4. Detektor
Detektor digunakan untuk mengukur intensitas cahaya yang melalui
tempat pengatoman. Biasanya digunakan tabung penggandaan foton. Ada
2 cara yang dapat digunakan dalam sistem deteksi yaitu:
a. Yang memberikan respon terhadap radiasi resonansi dan radiasi
kontinyu
b. Yang hanya memberikan respon terhadap radiasi resonansi
5. Readout
Readout merupakan suatu alat penunjuk atau dapat juga diartikan
sebagai sistem pencatatan hasil. Pencatatan hasil dilakukan dengan suatu
alat yang telah terkalibrasi untuk pembacaan suatu transmisi atau absorbs.
Hasil pembacaan dapat berupa angka atau berupa kurva dari suatu
recorder yang menggambarkan absorbansi atau intensitas emisi (Rohman,
2007).