BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air - Penentuan Kadar Besi (Fe) Dan Ammonia (NH3) Pada Air Reservoir Di PDAM IPA Tirtanadi Limau Manis Secara Spektrofotometri Sinar Tampak

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  2.1 Air

  Air merupakan pelarut yang paling baik dan berperan penting dalam segala bentuk reaksi kimia dan biologis. Air terdapat dalam berbagai bentuk seperti bentuk padat, cair dan gas. Air yang terdapat di bumi berada dalam suatu siklus yang disebut sebagai siklus hidrologi. Di dalam siklus hidrologi digambarkan proses aliran air yang terjadi secara terus menerus sepanjang waktu (Barus, 2004).

  Walaupun air merupakan sumber daya alam yang dapat diperbarui, tetapi air dapat dengan mudah terkontaminasi oleh aktivitas manusia. Air banyak digunakan oleh manusia untuk tujuan yang bermacam-macam sehingga dengan mudah dapat tercemar. Air yang sangat kotor untuk diminum mungkin cukup bersih untuk mencuci, pembangkit tenaga listrik, pendingin mesin dan sebagainya (Darmono, 2001).

  2.2 Sumber – sumber Air

  Air dipermukaan bumi dapat berasal dari beberapa sumber, secara garis besar dikatakan bersumber dari :

1. Laut: air laut 2.

  Darat: air tanah 3. Udara: air hujan

  2.2.1 Air Laut

  Air laut yang dijumpai dialam sebanyak 80%, sedangkan sisanya berupa air tanah/daratan, es, salju, dan hujan. Air laut turut menentukan iklim dan kehidupan dibumi. Air laut molekul garam. Akibat garam terdapat didalam air laut maka secara fisik air laut dibedakan dengan air tanah (Gabriel, 2001).

  2.2.2 Air Hujan

  Air hujan berasal dari hasil evaporasi (penguapan) di permukaan bumi yang selanjutnya terjadi titik kondensasi dan terbentuk awan. Air hujan mempunyai dampak positif dan negatif. Dampak positif adalah :

• Memberi suplai/asupan nutrisi kepada tanaman, terutama tanaman berumbi oleh karena air hujan mengandung nitrogen (NH

  3 )

• Merupakan salah satu alternatif dari sumber air minum
• Mengisi air sungai yang dangkal dan mengisi air sumur yang kering
• Mengurangi polusi udara oleh karena butir-butir materi yang ada diudara akan turun bersama hujan.

  Dampak negatif adalah :

• Air hujan menyebabkan karat dan korosif terhadap logam oleh karena mengandung NH

  3

• Mengganggu penerbangan
• Membatasi gerakan nelayan
• Menyebabkan sungai meluap dan banjir

  2.2.3 Air Tanah Air tanah ini juga disebut dengan air tawar karena airnya tidak terasa asin.

  Berdasarkan lokasi air maka air tanah dapat dibagi dalam 2 (dua) bagian yaitu air permukaan tanah dan air jauh dari permukaan tanah.

  2.2.3.1 Air Permukaan Tanah

  Yang termasuk air permukaan tanah adalah adalah sungai, rawa-rawa, danau, waduk (buatan). Air permukaan tanah ini sering dicemari oleh sampah keluarga, kotoran hewan, limbah industri sehingga dalam mengkonsumsi air ini perlu ekstra hati-hati. Dari hasil penelitian, elemen/mineral yang terkandung didalam air permukaan terdapat kalsium, magnesium, sulfat, nitrat, besi, klorida dan lain sebagainya (Gabriel, 2001).

  2.2.3.2 Air Jauh Dari Permukaan Tanah

  Air bertekanan yaitu air yang tersimpan didalam lapisan tanah. Yang termasuk kedalam air tanah adalah sumur gali, sumur bor. Beda dari air sumur dengan air bor adalah pada sumur bor memiliki air yang jernih dan rasa sejuk, pencemaran sukar terjadi dan jumlah bakteri jauh lebih kecil dibandingkan dengan air sumur gali (Gabriel, 2001).

2.3 Aliran Air

  Menurut Suriawiria, adanya gejolak kehidupan di dalam badan air akibat kehadiran benda-benda asing (misalnya dalam bentuk pencemar) akan terjadi kalau terhadap air ditambahkan buangan domestik yang berasal dari rumah tangga, misalnya, pertama-tama aliran daerah aliran air dapat dibagi menjadi lima daerah :

  1. Daerah bersih dan jernih, yaitu daerah aliran yang tidak dikenai oleh pengaruh buangan, antara lain ikan akan hidup secara normal dan baik.

  2. Daerah keruh dan gelap (berwarna) yang diakibatkan oleh adanya penambahan buangan, sehingga didalamnya akan dihuni oleh jenis ikan tertentu secara terbatas (yang tolerans) sebagian besar oleh bakteri dan serangga air.

  3. Daerah septik, kotor, berbau, yang di dalamnya hanya dihuni oleh serangga air, bakteri, plankton dan sebagainya.

  4. Daerah perbaikan, yaitu akibat kehadiran pencemar domestik yang terdiri dari senyawa organik di dalamnya akan terjadi proses perombakan oleh kelakuan bakteri pengguna organik, sehingga nilai kekeruhan, baud an septik akan menurun.

  5. Daerah bersih dan jernih kembali, sama seperti pada (a).

  Jarak atau waktu terhadap keadaan air yang telah tercemar tersebut dapat kembali kesifat asal, tergantung kepada :

  1. Bentuk, sifat dan jumlah pencemar yang masuk.

  2. Bentuk, sifat dan lingkungan air yang menerima pencemar.

  3. Bentuk, sifat dan kandungan jasad yang terkandung di dalam badan air.

2.4 Kualitas Air

  Kwalitas air memiliki persyaratan sesuai dengan ketentuan dari WHO, APPHA (American Public Health Association) Amerika Serikat, ataupun departemen Kesehatan RI dapat ditentukan berdasarkan persyaratan fisik

  (organoleptis), persyaratan kimia (kandungan logam berbahaya) dan persyaratan biologis (mikroba) (Suriawiria, 2005).

  Kekeruhan air dapat ditimbulkan oleh adanya bahan-bahan organik dan anorganik, seperti lumpur dan buangan dari permukiman tertentu yang menyebabkan air sungai menjadi keruh. Bau dan rasa yang terdapat di dalam air baku dapat dihasilkan oleh kehadiran mikroorganisme seperti mikroalga dan bakteri. Kualitas air secara biologis, khususnya secara mikrobiologis, ditentukan oleh banyak parameter, yaitu parameter mikroba pencemar, patogen, dan penghasil toksin. Misalnya kehadiran mikroba, khususnya bakteri pencemar tinja (Coli) di dalam air, sangat tidak diharapkan apalagi kalau air tersebut untuk kepentingan kehidupan manusia (rumah-tangga)(Suriawira, 2005 ).

2.5 Proses Pengolahan Air

  Pengolahan air lazimnya dikenal dengan dua cara, yaitu pengolahan lengkap dan pengolahan sebagian, pada pengolahan lengkap memiliki tiga tingkatan.

  1. Pengolahan fisik, yaitu suatu tingakatan pengolahan yang bertujuan untuk mengurangi atau menghilangkan kotoran-kotoran kasar, penyisihan lumpur dan pasir, serta mengurangi zat-zat organik yang terdapat didalam air yang akan diolah.

  2. Pengolahan kimia, yaitu suatu pengolahan dengan menggunakan zat kimia untuk membantu proses pengolahan selanjutnya

  3. Pengolahan bakteriologis, yaitu suatu tingkat pengolahan untuk membunuh atau memusnahkan bakteri-bakteri yang terkandung didalam air minum yakni dengan cara membubuhkan kaporit atau zat desinfektan. Pengolahan sebagian misalnya diadakan pengolahan kimiawi dan atau pengolahan bakteriologi saja. Pengolahan ini lazimnya dilakukan untuk : a. mata air bersih, b. air dari sumur yang dangkal/dalam.

2.6 Pembagian Air Berdasarkan Analisis

  Berdasarkan analisis air maka air dapat digolongkan dalam 3 (tiga) golongan yaitu air kotor/air tercemar, air bersih dan air siap minum/diminum.

  2.6.1 Air Kotor/Air Tercemar

  Pada masyarakat pedesaan bahan pencemar pada air berupa feses (kotoran manusia), urin, kotoran hewan, lumpur, pestisida, pupuk, sabun, detergent.

  Sedangkan masyarakat perkotaan bahan pencemar dapar berupa sampah industri (kulit, kertas, bahan farmasi, penggalengan susu, daging dan buah-buahan, bumbu masak dan oli bekas), sampai dari restaurant (sisa makanan), sampah dari tempat cuci mobil dan lain-lain (Gabriel, 2001).

  2.6.2 Air Bersih

  Air bersih adalah air yang sudah terpenuhi syarat fisik, kimia, namun bakteriologi belum terpenuhi. Air bersih ini diperoleh dari sumur gali, sumur bor, air hujan dan air dari sumber mata air. Penggunaan air bersih ini bisa untuk keperluan keluarga, dapat diolah menjadi air siap minum, sebagai alat pelarut (bidang farmasi) sebagai sarana irigasi dan lain sebagainya.

2.6.3 Air Siap Diminum/Air Minum

  Air siap diminum/air minum ialah air yang sudah terpenuhi syarat fisik, kimia, bakteriologi serta level kontaminasi maksimum (LKM) (maximum contaminant Level). LKM ini meliputi sejumlah zat kimia, kekeruhan dan bakteri coliform yang diperkenankan dalam batas-batas aman. Syarat yang harus dipenuhi yaitu :

  Harus jernih, transparan dan tidak berwarna

• Tidak dicemari bahan organik maupun bahan anorganik
• Tidak berbau, tidak berasa dan kesan enak bila diminum
• Mengandung mineral yang cukup sesuai dengan standard
• Bebas kuman
• Standar air minum menurut WHO memiliki persyaratan yang telah ditentukan seperti syarat fisik (rasa, bau, sisa zat padat, derajat kekeruhan, warna dan pH), syarat kimia (timbal, selenium, arsen, khrom, tembaga, fluoride), zat yang tidak mengganggu kesehatan tetapi tidak boleh melebihi batas yang ditentukan (besi, mangan, seng, calsium, magnesium, sulfat, chloride).

2.7 Logam Besi (Fe)

  Di antara beberapa jenis logam yang telah ditemukan ternyata ada beberapa logam yang sangat berbahaya dalam jumlah kecil yang dapat menyebabkan keracunan fatal. Menurut Gossel dan Bricker, ada 5 logam yang berbahaya pada manusia yaitu Arsen (As), kadmium (Cd), merkuri (Hg) dan besi (Fe). Selain itu, ada tiga logam yang kurang beracun, yaitu tembaga (Cu), Selenium (Se) dan seng (Zn) (Darmono, 2001).

  Besi adalah logam dalam kelompok makromineral di dalam kerak bumi, tetapi termasuk kelompok mikro dalam sistem biologi. Toksisitas Fe jarang menyebabkan kematian, tetapi dapat menyebabkan gangguan mental serius. Pada sistem biologi seperti hewan, manusia dan tanaman, logam ini bersifat esensial, kurang stabil dan secara perlahan berubah menjadi fero (FeII) atau feri (FeIII) (Darmono, 2001).

  Bila unsur logam besi (Fe) masuk kedalam tubuh, meski dalam jumlah agak berlebihan, biasanya tidaklah menimbulkan pengaruh yang buruk terhadap tubuh. Karena unsur besi (Fe) dibutuhkan dalam darah untuk mengikat oksigen. Sedangkan unsur logam berat baik itu logam beracun yang dipentingkan seperti tembaga (Cu). Bila masuk kedalam tubuh dalam jumlah berlebihan akan menimbulkan pengaruh-pengaruh buruk terhadap fungsi fisiologis tubuh (Palar, 1994).

  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 1.538° C, dan titik didih 2.861° C. Besi adalah logam dalam kelompok makromineral di dalam kerak bumi, tetapi masuk kelompok mikro dalam sistem biologi. Besi juga merupakan logam transisi yang memiliki sifat sangat kuat, tahan panas, mudah dimurnikan, tetapi mudah korosi sehingga memerlukan logam lain untuk melindungi besi dari korosi. Fe adalah logam esensial bagi tubuh yang dalam dosis tinggi bersifat toksik, sedangkan dalam dosis rendah dapat mengakibatkan defisiensi Fe (Widowati, 2008).

  Bio-kimia dapat diartikan sebagai peranan kimia (unsur-unsur kimia) dalam kehidupan makhluk hidup. Diantaranya adalah unsur-unsur logam.

  Beberapa unsur logam sangat dibutuhkan oleh makhluk hidup untuk mempertahankan kehidupannya. Sebagai contoh adalah unsur logam besi (Fe), unsur ini berikatan dengan Hb darah membentuk haemaglobin yang berfungsi sebagai pengikat oksigen (O ) dalam darah (Palar,1994).

2 Sumber Fe antara lain berasal dari hematit ataupun magnetit. Diperkirakan

  kandungan Fe dalam kerak bumi adalah sebesar 5,63 x 104 mg/kg, sedangkan kandungan di dalam laut adalah sebesar 2 x 103 mg/l. Fe diproduksi secara industri dari dari biji besi, yaitu hematit (Fe2O3) dan magnetit (Fe3O4) yang menggunakan reaksi karbotermik (reduksi menggunakan C) pada tanur dengan temperatur 2000° C. Fe dilelehkan menggunakan arang sebagai sumber panas, kemudian berkembang menggunakan batu bara ataupun bahan bakar minyak sebagai alternatif (Widowati, 2008).

  Besi juga berada pada alat-alat sederhana seperti jarum, peniti, paper clip, sampai dengan mesin dan alat-alat automobil, kapal besar, tank, dan berbagai komponen bangunan. Fe juga digunakan sebagai pelapis makanan kaleng siap saji. Air yang tercemar Fe saat pengolahan menggunakan peralatan (panci) yang mengandung Fe atau peralatan pengemasan (kaleng) mengandung Fe. Oleh karena itu, pencemaran Fe berasal dari sampah rumah tangga ataupun limbah industry (Widowati, 2008).

  Menurut Widowati, Besi (Fe) memiliki keistimewaan, antara lain: 1. Fe sangat kuat dibandingkan kayu ataupun kuprum (Cu).

  2. Fe mudah dibengkokkan dan dibentuk menjadi berbagai jenis perabot dengan pemanasan.

  3. Fe bersifat tahan panas, tidak seperti kayu, sehingga bisa digunakan sebagai bahan pembuatan mesin.

  4. Fe dapat diberi magnet sehingga dapat digunakan dalam pembuatan generator dan motor elektrik.

  5. Fe mudah dimurnikan untuk kemudian digunakan pada berbagai alat.

  Fe dalam 2 bentuk ion sangat menguntungkan sehingga bisa berperan dalam proses respirasi sel serta sebagai kofaktor enzim yang terlibat dalam reaksi oksidasi dan reduksi untuk produksi energi yang terdapat pada semua sel tubuh. Fero merupakan unsur penting bagi makhluk hidup. Fe memiliki berbagai fungsi esensial dalam tubuh, yaitu :

  1. Sebagai alat angkut oksigen dari paru-paru ke seluruh tubuh yang terikat dalam hemoglobin.

  2+

  Kadar Fe dalam tubuh manusia kira-kira sebesar 3-5 gr. Sebanyak 2/3 gr bagian terikat oleh Hb dan sisanya terikat dalam protein, dan inilah yang mengangkut oksigen dari paru-paru menuju sel ke seluruh tubuh. (Widowati, 2008).

  2. Sebagai alat angkut elektron dalam sel.

  2+

  Dalam setiap sel, Fe bekerja sama dengan rantai protein pengangkut elektron. Protein pengangkut elektron bertugas memindahkan hidrogen ( H ) dan elektron (e) dari zat gizi penghasil energi ke oksigen sehingga dihasilkan air dan Adenosin Tri Pospat (ATP) (Widowati, 2008).

3. Sebagai bagian terpadu dari berbagai reaksi enzim.

  2+

  Enzim mengandung Fe bisa melarutkan jenis obat-obatan tertentu yang tidak larut dalam air, berperan dalam reaksi oksidasi dalam sistem biologi dan berperan dalam transport gas. ( Widowati, 2008 ).

2.7.1 Efek Toksik Logam Besi

  Kelebihan Fe jarang terjadi akibat konsumsi yang berasal dari makanan, tetapi oleh konsumsi suplemen Fe. Besi (Fe) bersifat toksik bila jumlah transferin melebihi kebutuhan sehingga mengikat Fe bebas. Kerusakan-kerusakan jaringan karena akumulasi Fe disebut hemokromatosis. Penderita hemokromatosis menunjukkan akumulasi di hati, limpa, tulang sumsum, jantung dan jaringan lain (Widowati, 2008).

  Kadar Fe yang terlalu tinggi bisa mengakibatkan kerusakan selular akibat radikal bebas. Sementara itu, wanita menopause lebih beresiko terserang penyakit jantung koroner karena tidak lagi terjadi proses menstruasi dalam tubuh sehingga pembuangan Fe berlebih dalam tubuh tidak terjadi. Para pekerja penambang Fe dan industri yang menggunakan bahan Fe bisa terserang kanker paru-paru, tuberkulosis, dan fibrosis, serta terserang pneumokoniosis bila kadar Fe melebihi 10 mg/m3. Orang yang sering mengkonsumsi minuman beralkohol bisa menderita kerusakan hati karena terjadi penimbunan Fe (Widowati, 2008).

  Fe (II) oksida atau fero oksida (FeO), berupa bubuk berwarna hitam, dalam keadaan tertentu bisa mengakibatkan ledakan ketika terkena panas. Fe (III) atau feri oksida (Fe

  2 O 3 ) atau hematit dapat digunakan dalam pelapisan magnet

  audio dan komputer , dan dalam lingkungan basa mampu menghambat korosi. Fe (II,III) oksida atau fero feeri oksida cenderung lebih mudah mengalami korosi bila terkena air (Widowati, 2008).

2.8 Ammonia

  Ammonia merupakan suatu zat yang menimbulkan bau yang sangat tajam dan menusuk hidung. Jadi kehadiran bahan ini didalam air minum adalah penyangkut perubahan fisik dari pada air tersebut yang akan mempengaruhi penerimaan masyarakat (Palar, 1994).

  Terdapatnya ammonia dalam air erat hubungannya dengan siklus pada N di alam ini. Dengan melihat siklus tersebut dapat diketahui bahwa ammonia dapat terbentuk dari : a.

  Dekomposisi bahan-bahan organik yang mengandung N baik yang berasal dari hewan (misalnya feses) oleh bakteri b.

  Hidrolisa urea yang terdapat pada urine hewan c. Dekomposisi bahan-bahan organik dari tumbuh-tumbuhan yang mati oleh bakteri d.

  2 atmosfer, melalui pengubahan menjadi N

  2 O 5 oleh loncatan listrik

  Dari N diudara, menjadi HNO

  3 karena persatuan dengan air dan selanjutnya jatuh

  kebawah oleh hujan. Dengan melalui pembentukannya menjadi protein organik yang terjadi selanjutnya dan oleh dekomposisi bakteri akhirnya akan terbentuk ammonia

  Sumber makanan manusia dan hewan pada umumnya dapat dikelompokan kedalam tiga jenis tipe zat nutrisi, yaitu :karbohidrat, lemak dan protein. Dengan demikian kandungan limbah domestik pada umumnya juga terdiri dari tiga jenis zat nutrisi tersebut. Produk penguraian karbohidrat tidak mempunyai masalah yang serius bagi ekosistem perairan, karena berbagai jenis bakteri dan jamur dapat mengkonsumsinya. Yang dapat menimbulkan masalah adalah produk dari penguraian zat nutrisi lemak dan terutama protein yang berupa ammonium dan amoniak (NH ). Dari hasil penelitian antara ammonium dan amoniak didalam air

  3 sangat dipengaruhi oleh nilai pH air (Barus, 2004).

  Pada pH 6, yang terdapat dalam air adalah 100% ammonium, pada pH 7 perbandingan antara keduanya adalah 1% ammonia dan 99% ammonium, pada pH 8 terdapat 4% ammonia dan 96% ammonium, pada pH 9 terjadi lonjakan dimana ammonia sebesar 25% dan ammonium sebesar 75%. Jadi semakin tinggi nilai pH akan menyebabkan keseimbangan antara ammonium dengan amoniak semakin bergeser kearah amoniak, artinya kenaikan pH akan meningkatkan konsentrasi ammonia yang diketahui bersifat sangat toksik bagi organisme air (Barus, 2004).

  Dapat dikatakan bahwa ammonia berada di mana-mana, dari kadar beberapa mg/L pada air permukaan dan air tanah, sampai kira-kira 30 mg/L lebih, pada air buangan. Air tanah hanya mengandung NH

  3 , karena NH 3 dapat

  menempel pada butir-butir tanah liat selama infiltrasi air kedalam air tanah, dan sulit terlepas dari butir-butir tanah liat tersebut.

  Kadar ammonia yang tinggi pada air sungai selalu menunjukkan adanya pencemaran. Rasa NH kurang enak, sehingga kadar NH harus rendah. Pada air

  3

  3 minum kadarnya harus nol dan pada air sungai harus dibawah 0,5 mg/L (di syarat mutu air sungai di Indonesia) (Alaert, 1987).

2.9 Teori Spektrofotometri Visible

  Spektrofotometer visible adalah pengukuran panjang gelombang dan intensitas sinar ultraviolet dan cahaya tampak yang diabsorbsi oleh sampel.

  Spektrum ini sangat berguna untuk pengukuran secara kuantitatif (Dachriyanus, 2004).

  Sinar ultraviolet mempunyai panjang gelombang antara 200-400 nm, sementara sinar tampak mempunyai panjang gelombang 400-750 nm. 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) dapat dipilih dari sinar putih (sebagai contoh dengan alat prisma). Disebutkan juga warna komplementer, yang mempunyai makna sebagai berikut: jika salah satu komponen warna putih dihilangkan (biasanya dengan absorbsi) maka sinar yang dihasilkan akan nampak sebagai komplemen warna yang diserap tadi. Jadi jika warna biru (450 sampai 480 nm) dihilangkan dari sinar putih tersebut (atau warna biru diabsorbsi) maka radiasi yang dihasilkan adalah warna kuning (Rohman, 2007).