Penetapan Kadar Nitrat pada Air Minum AM 0285, AM 0286, AM 0289 dengan Metode Spektrofotometri
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Air
Air merupakan salah satu dari ketiga komponen yang membentuk bumi
(zat padat, air dan atmosfer). Bumi dilingkupi air sebanyak 70% sedangkan
sisanya (30%) berupa daratan (dilihat dari permukaan bumi). Udara mengandung
zat cair (uap air) sebanyak 15% dari tekanan atmosfer (Gabriel, 2001).
Air merupakan senyawa kimia yang sangat penting bagi kehidupan
makhluk hidup di bumi ini. Fungsi air bagi kehidupan tidak dapat digantikan oleh
senyawa lain. Penggunaan air yang utama dan sangat vital bagi kehidupan adalah
sebagai air minum. Hal ini terutama untuk mencukupi kebutuhan air di dalam
tubuh manusia itu sendiri (Mulia, 2005).
Air merupakan suatu sarana utama untuk meningkatkan derajat kesehatan
masyarakat, karena air merupakan salah satu media dari berbagai macam
penularan, terutama penyakit perut. Peningkatan kualitas air minum dengan jalan
mengadakan pengelolaan terhadap air yang akan diperlukan sebagai air minum
dengan mutlak diperlukan terutama apabila air tersebut berasal dari air
permukaan. Pengolahan yang dimaksud bisa dimulai dari yang sangat sederhana
sampai yang pada pengolahan yang mahir/ lengkap, sesuai dengan tingkat
kekotoran dari sumber asal air tersebut. Semakin kotor semakin berat pengolahan
yang dibutuhkan, dan semakin banyak ragam zat pencemar akan semakin banyak
pula teknik-teknik yang diperlukan untuk mengolah air tersebut, agar bisa
dimanfaatkan sebagai air minum. Oleh karena itu dalam praktik sehari-hari maka
Universitas Sumatera Utara
pengolahan air adalah menjadi pertimbangan yang utama untuk menentukan
apakah sumber air tersebut bisa dipakai sebagai sumber persediaan atau tidak
(Sutrisno, 2004).
Peningkatan kuantitas air adalah merupakan syarat kedua setelah kualitas,
karena semakin maju tingkat hidup seseorang, maka akan semakin tinggi pula
tingkat kebutuhan air dari masyarakat tersebut. Untuk keperluan minum maka
dibutuhkan air rata-rata sebanyak 5 liter/ hari, sedangkan secara keseluruhan
kebutuhan akan air suatu rumah tangga untuk masyarakat Indonesia diperkirakan
sebesar 60 liter/ hari. Jadi untuk negara-negara yang sudah maju kebutuhan akan
air pasti lebih besar dari kebutuhan untuk negara-negara yang sedang berkembang
(Sutrisno, 2004).
Air sangat penting dalam kehidupan kita. Tanpa air kelangsungan hidup
hanya beberapa hari saja. Air merupakan bahan bangunan dari setiap sel;
kandungan air bagi setiap jaringan tubuh sangat bervariasi misalnya jaringan otot
sekitar 7,5%; jaringan lemak sekitar 2%; darah sekitar 90%. Air merupakan bahan
pelarut di dalam tubuh dan membantu dalam pelembutan makanan. Suhu tubuh
secara tidak langsung diatur oleh air dengan cara penyerapan melalui paru-paru
dan keringat melalui kulit. Kebutuhan air untuk diminum setiap hari sekitar 2 liter
(bagi orang dewasa). Setiap individu memerlukan air sekitar 60 liter/hari (untuk
minum, cuci dan sebagainya) (Gabriel, 2001).
Air banyak diperlukan dalam berbagai bidang, antara lain (Gabriel, 2001):
1. Keperluan industri: dipakai sebagai bahan pelarut, sebagai bahan pendingin.
2. Keperluan pembangkitan tenaga listrik dikenal dengan nama PLTA.
3. Keperluan irigasi (pertanian).
Universitas Sumatera Utara
4. Keperluan transportasi.
5. Sebagai sarana olahraga (ski air, berselancar, kolam renang).
6. Sebagai sarana pariwisata (air terjun).
7. Keperluan peternakan.
8. Keperluan kedokteran (hidroterapi, sebagai bahan pelarut obat, sebagai bahan
infus).
2.1.1 Sifat Umum Air
2.1.1.1 Sifat Fisik
a. Titik beku 0oC
b. Masa jenis es (0oC) 0,92 g/cm3
c. Masa jenis air (0oC) 1,00 g/cm3
d. Panas lebur 80 kal/gram
e. Titik didih 100oC
f. Panas penguapan 540 kal/gram
g. Temperatur kritis 347oC
h. Tekanan kritis 347 Atm
i. Konduktivitas listrik spesifik (25oC) 1x10-17/ ohm-cm
j. Konstanta dielektrikum (25oC) 78
2.1.1.2 Sifat Kimia
Baik air laut, air hujan, maupun air tanah/ air tawar mengandung mineral.
Macam-macam yang terkandung dalam air tawar bervariasi tergantung struktur
tanah dimana air itu diambil. Sebagai contoh mineral yang tertkandung dalam air
itu bukan melalui suatu reaksi kimia melainkan terlarut dari suatu substansi
misalnya dari batu andesit (dari batu vulkanis).
Universitas Sumatera Utara
Sifat kimia yang lain yaitu konduktivitas listrik pada air paling sedikit
1000 kali lebih besar daripada cairan non metalik pada suhu ruangan (Gabriel,
2001) .
a. Air dapat terurai oleh pengaruh arus listrik dengan reaksi:
H2O ↔ H+ + OHb. Air merupakan pelarut yang baik.
c. Air dapat bereaksi dengan basa kuat dan asam kuat.
d. Air bereaksi dengan berbagai substansi membentuk senyawa padat dimana
air terikat dengannya, misalnya senyawa hidrate.
2.2 Air Siap Minum/Air Minum
Air siap minum/air minum ialah air yang sudah terpenuhi syarat fisik,
kimia, bakteriologi serta level kontaminasi maksimum (LKM) (Maximum
Contaminat Level). Level kontaminasi maksimum meliputi sejumlah zat kimia,
kekeruhan dan bakteri coliform yang diperkenakan dalam batas-batas aman
(Gabriel, 2001).
Air minum adalah air yang melalui proses pengolahan tanpa proses
pengolahan memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. Persyaratan
terbaru seperti yang telah ditetapkan oleh Menteri Kesehatan Republik Indonesia
melalui Kepmenkes RI Nomor 907/Menkes/SK/VII/2002/Tanggal 29 Juli 2002.
Jenis-jenis air minum seperti yang dimaksud adalah meliputi (Waluyo, 2009):
a. Air yang didistribusikan melalui pipa untuk keperluan rumah tangga
b. Air yang didistribusikan melalui tangki air
c. Air kemasan
Universitas Sumatera Utara
d. Air yang digunakan untuk produksi bahan makanan dan minuman yang
disajikan untuk masyarakat.
Air siap minum/air minum yang berkualitas harus terpenuhi syarat sebagai
berikut (Gabriel, 2001):
a. Harus jernih, transparan dan tidak berwarna.
b. Tidak dicemari bahan organik maupun bahan anorganik.
c. Tidak berbau, tidak berasa, kesan enak bila diminum.
d. Mengandung mineral yang cukup sesuai dengan standard.
e. Bebas kuman/LKM koliform dalam batas aman.
Di Indonesia, umumnya sumber air minum berasal dari air permukaan
(surface water), air tanah (ground water), dan air hujan. Termasuk air permukaan
adalah air sungai dan air danau, sedangkan air tanah dapat berupa air sumur
dangkal, air sumur dalam maupun mata air. Perbedaan sumber air minum akan
menyebabkan perbedaan komposisi air yang dihasilkannya. Sebagai contoh, air
tanah dapat melarutkan mineral-mineral bahan induk dari tanah yang dilewatinya.
Disamping itu juga, pada air tanah terjadi penyaringan sebagian besar
mikroorganisme sewaktu air meresap dalam tanah. Sedangkan pada air
permukaan tidak terjadi penyaringan mikroorganisme yang terdapat di dalamnya
(Mulia, 2005).
Agar air minum tidak menyebabkan gangguan kesehatan, maka air terebut
haruslah memenuhi persyratan-persyaratan kesehatan. Di Indonesia, standar air
minum yang berlaku dapat dilihat pada Peraturan Menteri Kesehatan RI
No.416/MENKES/PER/IX/1990 (Mulia, 2005).
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan Permenkes RI No. 416/MENKES/PER/IX/1990, persyaratan
air minum dapat ditinjau dari parameter fisika, parameter kimia, parameter
mikrobiologi dan parameter radioaktivitas yang terdapat di dalam air minum
tersebut (Mulia, 2005).
Standard air minum menurut WHO
1. Syarat fisik
a. Rasa
Tak berasa
b. Bau
Tak berbau
c. Sisa zat padat
500-1000 ppm
d. Derajat kekeruhan
Tidak melebihi 5-15 unit (Turbidity unit)
e. Warna
5-30 unit (Skala Platina-Cobalt)
f. Ph
7-8,5 atau 6,5-9,2
2. Syarat kimia
Level kontaminasi
Timbal (Pb)
0,1 ppm
Selenium (Se)
0,05 ppm
Arsen (Ar)
0,05 ppm
Khrom (Cr valensi VI)
0,05 ppm
Tembaga (Cu)
1,5 ppm
Fluorida
1 ppm
3. Zat yang tidak mengganggu kesehatan tetapi tidak boleh melebihi batas
yang ditentukan
Besi
0,3-1,0 mg/L
Mangan
0,1-0,3 mg/L
Universitas Sumatera Utara
Seng
1,0-1,5 mg/L
Calsium
75-200 mg/L
Magnesium
50-150 mg/L
Sulfat
200-500 mg/L
Chlorida
200-600 mg/L
Nitrogen-nitrat
0,001 mg/L
NO3
50 ppm
Persyaratan kimia untuk air minum memiliki parameter yang paling
banyak dibandingkan parameter baakteriologis, radioaktif, dan parameter fisik.
Persyaratan kimia menurut Kepmenkes RI Nomor 907/Menkes/SK/VII/2002/
Tanggal 29 Juli 2002 dibagi menjadi (Waluyo, 2009):
a. Bahan-bahan kimia inorganik (yang memiliki pengaruh langsung pada
kesehatan).
b. Bahan-bahan kimia inorganik (yang kemungkinan dapat menimbulkan
keluhan pada konsumen).
c. Bahan-bahan kimia organik (yang memiliki pengaruh langsung pada
kesehatan).
d. Bahan-bahan kimia organik (yang kemungkinan dapat menimbulkan
keluhan pada konsumen).
e. Pestisida.
f. Disenfektan dan hasil sampingannya.
Universitas Sumatera Utara
2.3 Sumber Air Minum
Sampai saat ini kebanyakan orang memanfaatkan air permukaan dan air
tanah sebagai sumber air minum. Sumber-sumber air tawar adalah air permukaan
yang merupakan air sungai dan danau. Air permukaan adalah air yang berada di
sungai, danau, waduk, rawa dan badan air lainnya yang tidak mengalami infiltrasi
ke bawah tanah. Air tanah pada umumnya tergolong bersih dilihat dari segi
mikrobiologis, karena sewaktu proses pengaliran mengalami penyaringan alamiah
dan dengan demikian kebanyakan mikroba sudah tidak lagi terdapat di dalamnya.
Namun demikian, kadar kimia air tanah tergantung sekali dari jenis tanah yang
dilaluinya. Pada proses ini mineral-mineral yang dilaluinya dapat larut dan
terbawa, sehingga mengubah kualitas air tersebut (Effendi, 2003).
Peraturan Pemerintah No 20 tahun 1990 mengelompokkan kualitas air
menjadi beberapa golongan menurut peruntukannya (Effendi, 2003):
1. Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara
langsung, tanpa pengolahan terlebih dahulu.
2. Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku air minum.
3. Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan
dan peternakan.
4. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian,
usaha di perkotaan, industri dan pembangkit tenaga listrik.
2.4 Pengolahan Air Minum
Tujuan pengolahan air minum merupakan upaya untuk mendapatkan air
yang bersih dan sehat sesuai dengan standard mutu air. Proses pengolahan air
Universitas Sumatera Utara
minum merupakan proses perubahan sifat fisika, kimia, dan biologi air baku agar
memenuhi syarat untuk digunakan sebagai air minum (Mulia, 2005).
Pada dasarnya, pengolahan air minum dapat diawali dengan penjernihan
air, pengurangan kadar bahan-bahan kimia terlarut dalam air sampai batas yang
dianjurkan, penghilangan mikroba patogen, memperbaiki derajat keasaman (pH)
serta memisahkan gas-gas terlarut yang dapat mengganggu estetika dan kesehatan
(Mulia, 2005).
Air tidak jernih umumnya mengandung residu. Residu tersebut dapat
dihilangkan dengan proses penyaringan (filtrasi) dan pengendapan (sedimentasi).
Untuk mempercepat proses penghilangan residu tersebut perlu ditambahkan
koagulan. Bahan koagulan yang sering dipakai adalah alum (tawas). Untuk
memaksimalkan proses penghilangan residu, koagulan sebaiknya dilarutkan
dalam air sebelum dimasukkan dalam tangki pengendapan (Mulia, 2005).
Penghilangan mikroba patogen dapat dilakukan dengan menggunakan
desinfectant. Bahan-bahan desinfectant yang banyak dipakai adalah kaporit dan
ozon. Umumnya bahan-bahan desinfectant ini bersifat oxidator, sehingga dapat
membunuh mikroba patogen. Dalam mencari kebutuhsn kaporit, harus ditentukan
besar daya sergap chlornya. Daya sergap chlor adalah banyaknya chlor aktif yang
dipakai oleh senyawa pereduksi yang ada dalam air. Jika daya sergap chlor telah
dapat ditentukan, maka kebutuhan kaporit dapat ditentukan (Mulia, 2005).
Penghilangan gas-gas terlarut yang mengganggu di dalam air (misalnya
H2S dan CO2) dilakukan dengan proses aerasi. Proses aerasi juga dapat
bermanfaat untuk memisahkan besi dan mangan terlarut dalam air (Mulia, 2005).
Universitas Sumatera Utara
2.5 Nitrat
Nitrat (NO3-) adalah bentuk utama nitrogen di perairan alami dan
merupakan nutrien utama bagi pertumbuhan tanaman dan alga. Nitrat nitrogen
sangat mudah larut dalam air dan bersifat stabil. Senyawa ini dihasilkan dari
proses oksidasi sempurna senyawa nitrogen di perairan. Nitrifikasi yang
merupakan proses oksidasi amonia menjadi nitrit dan nitrat adalah proses yang
penting dalam siklus nitrogen dan berlangsung pada kondisi aerob. Oksidasi nitrit
menjadi nitrat dilakukan oleh bakteri Nitrobacter. Oksidasi nitrat menjadi amonia
ditunjukan dalam persamaan reaksi:
Nitrobacter
2NO2- + O2
→
2NO3-
Kadar nitrat-nitrogen pada perairan alami hampir tidak pernah lebih dari
0,1 mg/L. Kadar nitrat lebih dari 5 mg/L menggambarkan terjadinya pencemaran
antropogenik yang berasal dari aktivitas manusia dan tinja hewan. Kadar nitratnitrogen yang lebih dari 0,2 mg/L dapat mengakibatkan terjadinya eutrofikasi
(pengayaan) perairan, sehingga pertumbuhan alga dan tumbuhan air meningkat
secara pesat (blooming). Kadar nitrat dalam air tanah dapat mencapai 100 mg/ L.
Air hujan memiliki kadar nitrat sekitar 0,2 mg/L. Pada perairan yang menerima
limpasan air dari daerah pertanian yang banyak mengandung pupuk, kadar nitrat
dapat mencapai 1000 mg/L. Kadar nitrat untuk keperluan air minum sebaiknya
tidak melebihi 10 mg/L (Effendi, 2003).
Nitrat tidak bersifat toksik terhadap organisme akuatik. Konsumsi air yang
mengandung kadar nitrat yang tinggi akan menurunkan kapasitas darah untuk
mengikat oksigen, terutama pada bayi yang berumur kurang dari lima bulan.
Universitas Sumatera Utara
Keadaan ini dikenal sebagai methemoglobinemia atau blue baby disease, yang
mengakibatkan kulit bayi berwarna kebiruan/cyanosis (Effendi, 2003).
Nitrat dan nitrit secara alamiah dalam bentuk ion yang merupakan bagian
dari siklus nitrogen. Konsentrasi nitrat secara alamiah pada air permukaan dan
sumber air umumnya hanya beberapa miligram per liter. Pada lahan pertanian
konsentrasi nitrat meningkat tajam, mencapai konsentrasi beberapa ribu miligram
per liter (Waluyo, 2009).
Eksperimen pada hewan percobaan menunjukkan bahwa nitrat atau nitrit
dapat bersifat karsinogenik, terutama pada dalam bentuk senyawa N-nitroso. Pada
manusia diperkirakan dapat menyebabkan gangguan gastrointestinal, diare dengan
darah, konvulsi, shock, koma, meninggal. Bila keracunan kronis dapat
menyebabkan depresi umum, sakit kepala, gangguan mental (Waluyo, 2009).
Sebagaimana halnya pada ammonia, adanya NO3 dalam air adalah
berkaitan erat dengan siklus Nitrogen dalam alam. Dalam siklus tersebut dapat
diketahui bahwa Nitrat dapat terjadi baik dari N2 atmosfir maupun dari pupukpupuk (fertilizer) yang digunakan dan dari oksidasi NO2- oleh bakteri dari
kelompok Nitrobacter. Nitrat yang terbentuk dari proses-proses tersebut adalah
merupakan pupuk-pupuk bagi tanam-tanaman. Nitrat yang kelebihan dari yang
dibutuhkan oleh kehidupan tanaman terbawa oleh air yang merembes melalui
tanah, sebab tanah tidak mempunyai kemampuan untuk menahannya. Ini
mengakibatkan terdapatnya konsentrasi nitrat yang relatif tinggi pada air tanah
(Sutrisno, 2004).
Air sumur perorangan dengan konsentrasi nitrat 67-1100 mg/L telah
mengakibatkan methemoglobinemia pada bayi yang memperoleh susu yang
Universitas Sumatera Utara
dibuat dengan campuran air tersebut. Kandungan nitrat mempengaruhi suatu
populasi tertentu dalam penggunaan air yang khusus. Konsentrasi nitrat yang
melebihi 45 mg/L dalam air merupakan peringatan agar berhati-hati dalam
penggunaan air tesebut untuk campuran makanan/ minuman untuk bayi (Sutrisno,
2004).
Jumlah NO3- (nitrat) yang besar dalam usus cenderung untuk berubah
menjadi nitrit (NO2-), yang dapat bereaksi langsung dengan hemaglobin dalam
darah membentuk “methaemoglobine” yang dapat menghalangi perjalanan
oksigen di dalam tubuh. Standar konsentrasi maksimum yang diperbolehkan
untuk NO3- yang ditetapkan Dep. Kes. RI adalah sebesar 20,0 mg/L. Menurut
standar Internasional WHO, batas konsentrasi yang diterima adalah 45 mg/L,
sesuai dengan standar yang ditetapkan oleh US Public Health Service (Sutrisno,
2004).
Nitrat ternyata juga dapat menjadi pupuk pada tanaman air. Bila terjadi
hujan lebat air akan membawa nitrat dari tanah masuk ke dalam aliran air sungai,
danau dan waduk, kemudian menuju larutan dakam kadar yang cukup tinggi. Hal
ini akan merangsang tumbuhnya alga dan tanaman air lainnya. Kelimpahan unsur
nutrisi nitrat ini dalam air disebut Euthrophication, yang berasal dari bahasa Latin
Eutrophos yang artinya “pakan yang baik”. Kondisi eutrofikasi ini akan terlihat
meningkat di perairan berbagai negara. Pengaruh negatif dari eutrofikasi ini ialah
terjadinya perubahan keseimbangan kehidupan antara tanaman air dengan hewan
air, sehingga beberapa spesies ikan akan musnah dan tanaman air akan dapat
menghambat laju arus air (Darmono, 2001).
Universitas Sumatera Utara
Jenis alga, terutama ganggang hijau, sangat subur bila mendapatkan pupuk
nitrat ini. Bila mereka tumbuh di permukaan air, mereka akan menghambat sinar
matahari yang masuk ke dalam air sehingga tanaman yang tumbuh di bawahnya
akan mati. Bakteri pembusuk akan menguraikan organisme yang mati, baik
tanaman maupun hewan yang terdapat di dasar air. Proses pembusukan tersebut
banyak menggunakan oksigen terlarut di dalam air, sehingga kadar oksigen akan
menurun secara dratis, dan pada akhirnya kehidupan biologis di daerah tersebut
juga akan sangat berkurang (Darmono, 2001).
2.6 Spektrofotometri Visibel
Radiasi elektromagnetik, yang mana sinar ultraviolet dan sinar tampak
merupakan salah satunya, dapat dianggap sebagai energi yang merambat dalam
bentuk gelombang. Panjang gelombang merupakan jarak linier dari suatu titik
pada satu gelombang ke titik yang bersebelahan pada panjang gelombang yang
berdekatan. Sinar tampak mempunyai mempunyai panjang gelombang 400-750
nm (Gandjar dan Rohman, 2007).
Warna sinar tampak dapat dihubungkan dengan panjang gelombangnya.
Sinar putih mengandung radiasi pada semua panjang gelombang di daerah sinar
tampak. Sinar pada panjang gelombang tunggal (radiasi monokromatik)
diabsorbsi maka sinar yang dihasilkan akan nampak sebagai warna komplemen
warna yang diserap tadi. Jadi jika warna biru (450 sampai 480 nm) diabsorbsi
maka radiasi yang dihasilkan adalah warna kuning (Gandjar dan Rohman, 2007).
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 Hubungan antara warna dengan panjang gelombang sinar tampak
Panjang gelombang Warna yang diserap
Warna
yang
diamati/
warna
komplementer
400-435 nm
Ungu (lembayung)
Hijau kekuningan
450-480 nm
Biru
Kuning
480-490 nm
Biru kehijauan
Orange
490-500 nm
Hijau kebiruan
Merah
500-560 nm
Hijau
Merah anggur
560-580 nm
Hijau kekuningan
Ungu (lembayung)
580-595 nm
Kuning
Biru
595-610 nm
Orange
Biru kekuningan
610-750 nm
Merah
Hijau kebiruan
Spektra sinar tampak dapat digunakan untuk informasi kualitatif sekaligus
dapat digunakan untuk analisis kuantitatif. Data yang diperoleh dari
spektrofometri sinar tampak adalah panjang gelombang maksimal, intensitas, efek
pH, dan pelarut yang kesemuanya itu dapat diperbandingkan dengan data yang
sudah dipublikasikan (Publissed data) (Gandjar dan Rohman, 2007).
Dalam aspek kuantitatif, suatu berkas radiasi dikenakan pada cuplikan
(larutan sampel) dan intensitas sinar radiasi yang diteruskan diukur besarnya.
Radiasi yang diserap oleh cuplikan ditentukan dengan membandingkan intensitas
sinar yang diteruskan dengan intensitas sinar yang diserap jika tidak ada spesies
penyerap lainnya. Intensitas atau kekuatan radiasi cahaya sebanding dengan
jumlah foton yang melalui satu satuan luas penampang perdetik. Serapan dapat
Universitas Sumatera Utara
terjadi jika foton/ radiasi yang mengenai cuplikan memiliki energi yang sama
dengan energi yang dibutuhkan untuk menyebabkan terjadinya perubahan tenaga.
Kekuatan radiasi juga mengalami penurunan dengan adanya penghamburan dan
pemantulan cahaya, akan tetapi penurunan karena hal ini sangat kecil
dibandingkan dengan proses penyerapan (Gandjar dan Rohman, 2007).
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Air
Air merupakan salah satu dari ketiga komponen yang membentuk bumi
(zat padat, air dan atmosfer). Bumi dilingkupi air sebanyak 70% sedangkan
sisanya (30%) berupa daratan (dilihat dari permukaan bumi). Udara mengandung
zat cair (uap air) sebanyak 15% dari tekanan atmosfer (Gabriel, 2001).
Air merupakan senyawa kimia yang sangat penting bagi kehidupan
makhluk hidup di bumi ini. Fungsi air bagi kehidupan tidak dapat digantikan oleh
senyawa lain. Penggunaan air yang utama dan sangat vital bagi kehidupan adalah
sebagai air minum. Hal ini terutama untuk mencukupi kebutuhan air di dalam
tubuh manusia itu sendiri (Mulia, 2005).
Air merupakan suatu sarana utama untuk meningkatkan derajat kesehatan
masyarakat, karena air merupakan salah satu media dari berbagai macam
penularan, terutama penyakit perut. Peningkatan kualitas air minum dengan jalan
mengadakan pengelolaan terhadap air yang akan diperlukan sebagai air minum
dengan mutlak diperlukan terutama apabila air tersebut berasal dari air
permukaan. Pengolahan yang dimaksud bisa dimulai dari yang sangat sederhana
sampai yang pada pengolahan yang mahir/ lengkap, sesuai dengan tingkat
kekotoran dari sumber asal air tersebut. Semakin kotor semakin berat pengolahan
yang dibutuhkan, dan semakin banyak ragam zat pencemar akan semakin banyak
pula teknik-teknik yang diperlukan untuk mengolah air tersebut, agar bisa
dimanfaatkan sebagai air minum. Oleh karena itu dalam praktik sehari-hari maka
Universitas Sumatera Utara
pengolahan air adalah menjadi pertimbangan yang utama untuk menentukan
apakah sumber air tersebut bisa dipakai sebagai sumber persediaan atau tidak
(Sutrisno, 2004).
Peningkatan kuantitas air adalah merupakan syarat kedua setelah kualitas,
karena semakin maju tingkat hidup seseorang, maka akan semakin tinggi pula
tingkat kebutuhan air dari masyarakat tersebut. Untuk keperluan minum maka
dibutuhkan air rata-rata sebanyak 5 liter/ hari, sedangkan secara keseluruhan
kebutuhan akan air suatu rumah tangga untuk masyarakat Indonesia diperkirakan
sebesar 60 liter/ hari. Jadi untuk negara-negara yang sudah maju kebutuhan akan
air pasti lebih besar dari kebutuhan untuk negara-negara yang sedang berkembang
(Sutrisno, 2004).
Air sangat penting dalam kehidupan kita. Tanpa air kelangsungan hidup
hanya beberapa hari saja. Air merupakan bahan bangunan dari setiap sel;
kandungan air bagi setiap jaringan tubuh sangat bervariasi misalnya jaringan otot
sekitar 7,5%; jaringan lemak sekitar 2%; darah sekitar 90%. Air merupakan bahan
pelarut di dalam tubuh dan membantu dalam pelembutan makanan. Suhu tubuh
secara tidak langsung diatur oleh air dengan cara penyerapan melalui paru-paru
dan keringat melalui kulit. Kebutuhan air untuk diminum setiap hari sekitar 2 liter
(bagi orang dewasa). Setiap individu memerlukan air sekitar 60 liter/hari (untuk
minum, cuci dan sebagainya) (Gabriel, 2001).
Air banyak diperlukan dalam berbagai bidang, antara lain (Gabriel, 2001):
1. Keperluan industri: dipakai sebagai bahan pelarut, sebagai bahan pendingin.
2. Keperluan pembangkitan tenaga listrik dikenal dengan nama PLTA.
3. Keperluan irigasi (pertanian).
Universitas Sumatera Utara
4. Keperluan transportasi.
5. Sebagai sarana olahraga (ski air, berselancar, kolam renang).
6. Sebagai sarana pariwisata (air terjun).
7. Keperluan peternakan.
8. Keperluan kedokteran (hidroterapi, sebagai bahan pelarut obat, sebagai bahan
infus).
2.1.1 Sifat Umum Air
2.1.1.1 Sifat Fisik
a. Titik beku 0oC
b. Masa jenis es (0oC) 0,92 g/cm3
c. Masa jenis air (0oC) 1,00 g/cm3
d. Panas lebur 80 kal/gram
e. Titik didih 100oC
f. Panas penguapan 540 kal/gram
g. Temperatur kritis 347oC
h. Tekanan kritis 347 Atm
i. Konduktivitas listrik spesifik (25oC) 1x10-17/ ohm-cm
j. Konstanta dielektrikum (25oC) 78
2.1.1.2 Sifat Kimia
Baik air laut, air hujan, maupun air tanah/ air tawar mengandung mineral.
Macam-macam yang terkandung dalam air tawar bervariasi tergantung struktur
tanah dimana air itu diambil. Sebagai contoh mineral yang tertkandung dalam air
itu bukan melalui suatu reaksi kimia melainkan terlarut dari suatu substansi
misalnya dari batu andesit (dari batu vulkanis).
Universitas Sumatera Utara
Sifat kimia yang lain yaitu konduktivitas listrik pada air paling sedikit
1000 kali lebih besar daripada cairan non metalik pada suhu ruangan (Gabriel,
2001) .
a. Air dapat terurai oleh pengaruh arus listrik dengan reaksi:
H2O ↔ H+ + OHb. Air merupakan pelarut yang baik.
c. Air dapat bereaksi dengan basa kuat dan asam kuat.
d. Air bereaksi dengan berbagai substansi membentuk senyawa padat dimana
air terikat dengannya, misalnya senyawa hidrate.
2.2 Air Siap Minum/Air Minum
Air siap minum/air minum ialah air yang sudah terpenuhi syarat fisik,
kimia, bakteriologi serta level kontaminasi maksimum (LKM) (Maximum
Contaminat Level). Level kontaminasi maksimum meliputi sejumlah zat kimia,
kekeruhan dan bakteri coliform yang diperkenakan dalam batas-batas aman
(Gabriel, 2001).
Air minum adalah air yang melalui proses pengolahan tanpa proses
pengolahan memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. Persyaratan
terbaru seperti yang telah ditetapkan oleh Menteri Kesehatan Republik Indonesia
melalui Kepmenkes RI Nomor 907/Menkes/SK/VII/2002/Tanggal 29 Juli 2002.
Jenis-jenis air minum seperti yang dimaksud adalah meliputi (Waluyo, 2009):
a. Air yang didistribusikan melalui pipa untuk keperluan rumah tangga
b. Air yang didistribusikan melalui tangki air
c. Air kemasan
Universitas Sumatera Utara
d. Air yang digunakan untuk produksi bahan makanan dan minuman yang
disajikan untuk masyarakat.
Air siap minum/air minum yang berkualitas harus terpenuhi syarat sebagai
berikut (Gabriel, 2001):
a. Harus jernih, transparan dan tidak berwarna.
b. Tidak dicemari bahan organik maupun bahan anorganik.
c. Tidak berbau, tidak berasa, kesan enak bila diminum.
d. Mengandung mineral yang cukup sesuai dengan standard.
e. Bebas kuman/LKM koliform dalam batas aman.
Di Indonesia, umumnya sumber air minum berasal dari air permukaan
(surface water), air tanah (ground water), dan air hujan. Termasuk air permukaan
adalah air sungai dan air danau, sedangkan air tanah dapat berupa air sumur
dangkal, air sumur dalam maupun mata air. Perbedaan sumber air minum akan
menyebabkan perbedaan komposisi air yang dihasilkannya. Sebagai contoh, air
tanah dapat melarutkan mineral-mineral bahan induk dari tanah yang dilewatinya.
Disamping itu juga, pada air tanah terjadi penyaringan sebagian besar
mikroorganisme sewaktu air meresap dalam tanah. Sedangkan pada air
permukaan tidak terjadi penyaringan mikroorganisme yang terdapat di dalamnya
(Mulia, 2005).
Agar air minum tidak menyebabkan gangguan kesehatan, maka air terebut
haruslah memenuhi persyratan-persyaratan kesehatan. Di Indonesia, standar air
minum yang berlaku dapat dilihat pada Peraturan Menteri Kesehatan RI
No.416/MENKES/PER/IX/1990 (Mulia, 2005).
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan Permenkes RI No. 416/MENKES/PER/IX/1990, persyaratan
air minum dapat ditinjau dari parameter fisika, parameter kimia, parameter
mikrobiologi dan parameter radioaktivitas yang terdapat di dalam air minum
tersebut (Mulia, 2005).
Standard air minum menurut WHO
1. Syarat fisik
a. Rasa
Tak berasa
b. Bau
Tak berbau
c. Sisa zat padat
500-1000 ppm
d. Derajat kekeruhan
Tidak melebihi 5-15 unit (Turbidity unit)
e. Warna
5-30 unit (Skala Platina-Cobalt)
f. Ph
7-8,5 atau 6,5-9,2
2. Syarat kimia
Level kontaminasi
Timbal (Pb)
0,1 ppm
Selenium (Se)
0,05 ppm
Arsen (Ar)
0,05 ppm
Khrom (Cr valensi VI)
0,05 ppm
Tembaga (Cu)
1,5 ppm
Fluorida
1 ppm
3. Zat yang tidak mengganggu kesehatan tetapi tidak boleh melebihi batas
yang ditentukan
Besi
0,3-1,0 mg/L
Mangan
0,1-0,3 mg/L
Universitas Sumatera Utara
Seng
1,0-1,5 mg/L
Calsium
75-200 mg/L
Magnesium
50-150 mg/L
Sulfat
200-500 mg/L
Chlorida
200-600 mg/L
Nitrogen-nitrat
0,001 mg/L
NO3
50 ppm
Persyaratan kimia untuk air minum memiliki parameter yang paling
banyak dibandingkan parameter baakteriologis, radioaktif, dan parameter fisik.
Persyaratan kimia menurut Kepmenkes RI Nomor 907/Menkes/SK/VII/2002/
Tanggal 29 Juli 2002 dibagi menjadi (Waluyo, 2009):
a. Bahan-bahan kimia inorganik (yang memiliki pengaruh langsung pada
kesehatan).
b. Bahan-bahan kimia inorganik (yang kemungkinan dapat menimbulkan
keluhan pada konsumen).
c. Bahan-bahan kimia organik (yang memiliki pengaruh langsung pada
kesehatan).
d. Bahan-bahan kimia organik (yang kemungkinan dapat menimbulkan
keluhan pada konsumen).
e. Pestisida.
f. Disenfektan dan hasil sampingannya.
Universitas Sumatera Utara
2.3 Sumber Air Minum
Sampai saat ini kebanyakan orang memanfaatkan air permukaan dan air
tanah sebagai sumber air minum. Sumber-sumber air tawar adalah air permukaan
yang merupakan air sungai dan danau. Air permukaan adalah air yang berada di
sungai, danau, waduk, rawa dan badan air lainnya yang tidak mengalami infiltrasi
ke bawah tanah. Air tanah pada umumnya tergolong bersih dilihat dari segi
mikrobiologis, karena sewaktu proses pengaliran mengalami penyaringan alamiah
dan dengan demikian kebanyakan mikroba sudah tidak lagi terdapat di dalamnya.
Namun demikian, kadar kimia air tanah tergantung sekali dari jenis tanah yang
dilaluinya. Pada proses ini mineral-mineral yang dilaluinya dapat larut dan
terbawa, sehingga mengubah kualitas air tersebut (Effendi, 2003).
Peraturan Pemerintah No 20 tahun 1990 mengelompokkan kualitas air
menjadi beberapa golongan menurut peruntukannya (Effendi, 2003):
1. Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara
langsung, tanpa pengolahan terlebih dahulu.
2. Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku air minum.
3. Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan
dan peternakan.
4. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian,
usaha di perkotaan, industri dan pembangkit tenaga listrik.
2.4 Pengolahan Air Minum
Tujuan pengolahan air minum merupakan upaya untuk mendapatkan air
yang bersih dan sehat sesuai dengan standard mutu air. Proses pengolahan air
Universitas Sumatera Utara
minum merupakan proses perubahan sifat fisika, kimia, dan biologi air baku agar
memenuhi syarat untuk digunakan sebagai air minum (Mulia, 2005).
Pada dasarnya, pengolahan air minum dapat diawali dengan penjernihan
air, pengurangan kadar bahan-bahan kimia terlarut dalam air sampai batas yang
dianjurkan, penghilangan mikroba patogen, memperbaiki derajat keasaman (pH)
serta memisahkan gas-gas terlarut yang dapat mengganggu estetika dan kesehatan
(Mulia, 2005).
Air tidak jernih umumnya mengandung residu. Residu tersebut dapat
dihilangkan dengan proses penyaringan (filtrasi) dan pengendapan (sedimentasi).
Untuk mempercepat proses penghilangan residu tersebut perlu ditambahkan
koagulan. Bahan koagulan yang sering dipakai adalah alum (tawas). Untuk
memaksimalkan proses penghilangan residu, koagulan sebaiknya dilarutkan
dalam air sebelum dimasukkan dalam tangki pengendapan (Mulia, 2005).
Penghilangan mikroba patogen dapat dilakukan dengan menggunakan
desinfectant. Bahan-bahan desinfectant yang banyak dipakai adalah kaporit dan
ozon. Umumnya bahan-bahan desinfectant ini bersifat oxidator, sehingga dapat
membunuh mikroba patogen. Dalam mencari kebutuhsn kaporit, harus ditentukan
besar daya sergap chlornya. Daya sergap chlor adalah banyaknya chlor aktif yang
dipakai oleh senyawa pereduksi yang ada dalam air. Jika daya sergap chlor telah
dapat ditentukan, maka kebutuhan kaporit dapat ditentukan (Mulia, 2005).
Penghilangan gas-gas terlarut yang mengganggu di dalam air (misalnya
H2S dan CO2) dilakukan dengan proses aerasi. Proses aerasi juga dapat
bermanfaat untuk memisahkan besi dan mangan terlarut dalam air (Mulia, 2005).
Universitas Sumatera Utara
2.5 Nitrat
Nitrat (NO3-) adalah bentuk utama nitrogen di perairan alami dan
merupakan nutrien utama bagi pertumbuhan tanaman dan alga. Nitrat nitrogen
sangat mudah larut dalam air dan bersifat stabil. Senyawa ini dihasilkan dari
proses oksidasi sempurna senyawa nitrogen di perairan. Nitrifikasi yang
merupakan proses oksidasi amonia menjadi nitrit dan nitrat adalah proses yang
penting dalam siklus nitrogen dan berlangsung pada kondisi aerob. Oksidasi nitrit
menjadi nitrat dilakukan oleh bakteri Nitrobacter. Oksidasi nitrat menjadi amonia
ditunjukan dalam persamaan reaksi:
Nitrobacter
2NO2- + O2
→
2NO3-
Kadar nitrat-nitrogen pada perairan alami hampir tidak pernah lebih dari
0,1 mg/L. Kadar nitrat lebih dari 5 mg/L menggambarkan terjadinya pencemaran
antropogenik yang berasal dari aktivitas manusia dan tinja hewan. Kadar nitratnitrogen yang lebih dari 0,2 mg/L dapat mengakibatkan terjadinya eutrofikasi
(pengayaan) perairan, sehingga pertumbuhan alga dan tumbuhan air meningkat
secara pesat (blooming). Kadar nitrat dalam air tanah dapat mencapai 100 mg/ L.
Air hujan memiliki kadar nitrat sekitar 0,2 mg/L. Pada perairan yang menerima
limpasan air dari daerah pertanian yang banyak mengandung pupuk, kadar nitrat
dapat mencapai 1000 mg/L. Kadar nitrat untuk keperluan air minum sebaiknya
tidak melebihi 10 mg/L (Effendi, 2003).
Nitrat tidak bersifat toksik terhadap organisme akuatik. Konsumsi air yang
mengandung kadar nitrat yang tinggi akan menurunkan kapasitas darah untuk
mengikat oksigen, terutama pada bayi yang berumur kurang dari lima bulan.
Universitas Sumatera Utara
Keadaan ini dikenal sebagai methemoglobinemia atau blue baby disease, yang
mengakibatkan kulit bayi berwarna kebiruan/cyanosis (Effendi, 2003).
Nitrat dan nitrit secara alamiah dalam bentuk ion yang merupakan bagian
dari siklus nitrogen. Konsentrasi nitrat secara alamiah pada air permukaan dan
sumber air umumnya hanya beberapa miligram per liter. Pada lahan pertanian
konsentrasi nitrat meningkat tajam, mencapai konsentrasi beberapa ribu miligram
per liter (Waluyo, 2009).
Eksperimen pada hewan percobaan menunjukkan bahwa nitrat atau nitrit
dapat bersifat karsinogenik, terutama pada dalam bentuk senyawa N-nitroso. Pada
manusia diperkirakan dapat menyebabkan gangguan gastrointestinal, diare dengan
darah, konvulsi, shock, koma, meninggal. Bila keracunan kronis dapat
menyebabkan depresi umum, sakit kepala, gangguan mental (Waluyo, 2009).
Sebagaimana halnya pada ammonia, adanya NO3 dalam air adalah
berkaitan erat dengan siklus Nitrogen dalam alam. Dalam siklus tersebut dapat
diketahui bahwa Nitrat dapat terjadi baik dari N2 atmosfir maupun dari pupukpupuk (fertilizer) yang digunakan dan dari oksidasi NO2- oleh bakteri dari
kelompok Nitrobacter. Nitrat yang terbentuk dari proses-proses tersebut adalah
merupakan pupuk-pupuk bagi tanam-tanaman. Nitrat yang kelebihan dari yang
dibutuhkan oleh kehidupan tanaman terbawa oleh air yang merembes melalui
tanah, sebab tanah tidak mempunyai kemampuan untuk menahannya. Ini
mengakibatkan terdapatnya konsentrasi nitrat yang relatif tinggi pada air tanah
(Sutrisno, 2004).
Air sumur perorangan dengan konsentrasi nitrat 67-1100 mg/L telah
mengakibatkan methemoglobinemia pada bayi yang memperoleh susu yang
Universitas Sumatera Utara
dibuat dengan campuran air tersebut. Kandungan nitrat mempengaruhi suatu
populasi tertentu dalam penggunaan air yang khusus. Konsentrasi nitrat yang
melebihi 45 mg/L dalam air merupakan peringatan agar berhati-hati dalam
penggunaan air tesebut untuk campuran makanan/ minuman untuk bayi (Sutrisno,
2004).
Jumlah NO3- (nitrat) yang besar dalam usus cenderung untuk berubah
menjadi nitrit (NO2-), yang dapat bereaksi langsung dengan hemaglobin dalam
darah membentuk “methaemoglobine” yang dapat menghalangi perjalanan
oksigen di dalam tubuh. Standar konsentrasi maksimum yang diperbolehkan
untuk NO3- yang ditetapkan Dep. Kes. RI adalah sebesar 20,0 mg/L. Menurut
standar Internasional WHO, batas konsentrasi yang diterima adalah 45 mg/L,
sesuai dengan standar yang ditetapkan oleh US Public Health Service (Sutrisno,
2004).
Nitrat ternyata juga dapat menjadi pupuk pada tanaman air. Bila terjadi
hujan lebat air akan membawa nitrat dari tanah masuk ke dalam aliran air sungai,
danau dan waduk, kemudian menuju larutan dakam kadar yang cukup tinggi. Hal
ini akan merangsang tumbuhnya alga dan tanaman air lainnya. Kelimpahan unsur
nutrisi nitrat ini dalam air disebut Euthrophication, yang berasal dari bahasa Latin
Eutrophos yang artinya “pakan yang baik”. Kondisi eutrofikasi ini akan terlihat
meningkat di perairan berbagai negara. Pengaruh negatif dari eutrofikasi ini ialah
terjadinya perubahan keseimbangan kehidupan antara tanaman air dengan hewan
air, sehingga beberapa spesies ikan akan musnah dan tanaman air akan dapat
menghambat laju arus air (Darmono, 2001).
Universitas Sumatera Utara
Jenis alga, terutama ganggang hijau, sangat subur bila mendapatkan pupuk
nitrat ini. Bila mereka tumbuh di permukaan air, mereka akan menghambat sinar
matahari yang masuk ke dalam air sehingga tanaman yang tumbuh di bawahnya
akan mati. Bakteri pembusuk akan menguraikan organisme yang mati, baik
tanaman maupun hewan yang terdapat di dasar air. Proses pembusukan tersebut
banyak menggunakan oksigen terlarut di dalam air, sehingga kadar oksigen akan
menurun secara dratis, dan pada akhirnya kehidupan biologis di daerah tersebut
juga akan sangat berkurang (Darmono, 2001).
2.6 Spektrofotometri Visibel
Radiasi elektromagnetik, yang mana sinar ultraviolet dan sinar tampak
merupakan salah satunya, dapat dianggap sebagai energi yang merambat dalam
bentuk gelombang. Panjang gelombang merupakan jarak linier dari suatu titik
pada satu gelombang ke titik yang bersebelahan pada panjang gelombang yang
berdekatan. Sinar tampak mempunyai mempunyai panjang gelombang 400-750
nm (Gandjar dan Rohman, 2007).
Warna sinar tampak dapat dihubungkan dengan panjang gelombangnya.
Sinar putih mengandung radiasi pada semua panjang gelombang di daerah sinar
tampak. Sinar pada panjang gelombang tunggal (radiasi monokromatik)
diabsorbsi maka sinar yang dihasilkan akan nampak sebagai warna komplemen
warna yang diserap tadi. Jadi jika warna biru (450 sampai 480 nm) diabsorbsi
maka radiasi yang dihasilkan adalah warna kuning (Gandjar dan Rohman, 2007).
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 Hubungan antara warna dengan panjang gelombang sinar tampak
Panjang gelombang Warna yang diserap
Warna
yang
diamati/
warna
komplementer
400-435 nm
Ungu (lembayung)
Hijau kekuningan
450-480 nm
Biru
Kuning
480-490 nm
Biru kehijauan
Orange
490-500 nm
Hijau kebiruan
Merah
500-560 nm
Hijau
Merah anggur
560-580 nm
Hijau kekuningan
Ungu (lembayung)
580-595 nm
Kuning
Biru
595-610 nm
Orange
Biru kekuningan
610-750 nm
Merah
Hijau kebiruan
Spektra sinar tampak dapat digunakan untuk informasi kualitatif sekaligus
dapat digunakan untuk analisis kuantitatif. Data yang diperoleh dari
spektrofometri sinar tampak adalah panjang gelombang maksimal, intensitas, efek
pH, dan pelarut yang kesemuanya itu dapat diperbandingkan dengan data yang
sudah dipublikasikan (Publissed data) (Gandjar dan Rohman, 2007).
Dalam aspek kuantitatif, suatu berkas radiasi dikenakan pada cuplikan
(larutan sampel) dan intensitas sinar radiasi yang diteruskan diukur besarnya.
Radiasi yang diserap oleh cuplikan ditentukan dengan membandingkan intensitas
sinar yang diteruskan dengan intensitas sinar yang diserap jika tidak ada spesies
penyerap lainnya. Intensitas atau kekuatan radiasi cahaya sebanding dengan
jumlah foton yang melalui satu satuan luas penampang perdetik. Serapan dapat
Universitas Sumatera Utara
terjadi jika foton/ radiasi yang mengenai cuplikan memiliki energi yang sama
dengan energi yang dibutuhkan untuk menyebabkan terjadinya perubahan tenaga.
Kekuatan radiasi juga mengalami penurunan dengan adanya penghamburan dan
pemantulan cahaya, akan tetapi penurunan karena hal ini sangat kecil
dibandingkan dengan proses penyerapan (Gandjar dan Rohman, 2007).
Universitas Sumatera Utara