BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Air - Studi Perbandingan Kandungan Besi (Fe) dan Aluminium Didalam Air Minum yang Diproduksi Oleh PDAM Tirtanadi Pada Unit Cabang Produksi Cabang Sei Agul, Medan Labuhan dan Sunggal Medan

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Air

Air adalah zat yang dibutuhkan oleh semua makhluk hidup termasuk manusia, hewan serta tumbuh – tumbuhan. Manfaat air bermacam – macam misalnya untuk diminum, pembawa zat makanan, zat pelarut, pembersih dan lain sebagainya. Oleh karena itu penyediaan air bersih merupakan salah satu kebutuhan utama bagi manusia untuk kelangsungan hidupnya dan menjadi faktor penentu dalam kesehatan dan kesejahteraan masyarakat.

Air bersih mutlak diperlukan, karena merupakan salah satu media dari berbagai macam penularan penyakit, terutama penyakit – penyakit perut. Dari penelitian – penelitian yang dilakukan, bahwasanya penduduk yang menggunakan air bersih mempunyai kecenderungan lebih kecil untuk menderita sakit dibandingkan dengan penduduk yang tidak menggunakan air bersih. Melalui penyediaan air bersih, baik dari segi kualitas maupun kuantitasnya disuatu daerah, diharapkan dapat menghambat penyebab penyakit menular. Agar air yang masuk ke dalam tubuh manusia berupa minuman maupun makanan tidak mengandung bibit penyakit, maka pengolahan air baik yang berasal dari sumber air dan jaringan transmisi ataupun distribusi adalah sangat diperlukan. (Sastrawijaya,A.T. 2000)

Air yang tersebar di alam tidak pernah terdapa dala bentuk murni, tetapi bukan semua air sudah terpolusi. Sebagai contoh meskipun daerah pegunungan atau hutan yang terpencil dengan udara yang bersih dan bebas dari polusi, air hujan selalu mengandung bahan – bahan terlarut seperti CO

2 , O 2 , dan N 2 serta bahan – bahan tersuspensi seperti debu dan partikel – partikel lainnya yang terbawa dari atmosfer.

Air permukaan dan air sumur biasanya mengandung bahan – bahan metal terlarut seperti Na, Mg, Ca, dan Fe. Air yang mengandung komponen – komponen tersebut dalam jumlah tinggi disebut air sadah. Air minum pun bukan merupakan air murni. (Agusnas,H. 2007)

2.1.1. Sifat Air

Air memiliki karakteristik yang khas yang tidak dimiliki oleh senyawa kimia yang lain. Karakteristik tersebut adalah sebagai berikut :

o o o

1. Pada kisaran suhu yang sesuai bagi kehidupan, yakni 0 C (32

F) – 100

C, air

o o

berwujud cair. Suhu 0 C merupakan titik beku (freezing point) dan suhu 100 C merupakan titik didih (boiling point) air. Tanpa sifat tersebut, air yang terdapat di dalam jaringan tubuh makhluk hidup maupun air yang terdapat di laut, sungai, danau, dan badan air yang lain akan berada dalam bentuk gas atau, sehingga tidak akan terdapat kehidupan di muka bumi ini, karena sekitar 60% - 90% bagian sel makhuk hidup adalah air.

2. Perubahan suhu air berlangsung lambat sehingga air memiliki sifat sebagai penyimpanan panas yang sangat baik. Sfat ini memungkinkan air tidak menjadi panas ataupun dingin dalam seketika. Perubahan suhu air yang lambat mencegah terjadinya stress pada makhluk hidup karena adanya perubahan suhu yang mendadak dan memlihara suhu bumi agar sesuai bagi makhluk hidup. Sifat ini juga menyebabkan air sangat baik digunakan sebagai pendingin mesin.

3. Air memerlukan panas yang tinggi dalam proses penguapan. Penguapan (evaporasi) adalah proses perubahan air menjadi uap air. Proses ini memerlukan energi panas dalam jumlah yang besar. Sebaliknya, proses perubahan uap air ini menjadi cairan (kondensasi) melepaskan energi panas yang besar. Pelepasan energi ini merupakan salah satu penyebab mengapa kita merasa sejuk pada saat berkeringat.

Sifat ini juga merupakan salah satu faktor utama yang menyebabkan terjadinya penyebaran panas secara baik di bumi.

4. Air merupakan pelarut yang baik. Air mampu melarutkan berbagai jenis senyawa kimia. Air hujan mengandung senyawa kimia dalam jumlah yang sangat sedikit, sedangkan air laut dapat mengandung senyawa hingga 35000 mg/liter (Tebbut,1992). Sifat ini memungkinkan unsur hara (nutrien) terlarut diangkut ke seluruh jaringan tubuh makhluk hidup dan memungkinkan bahan-bahan toksik yang masuk ke dalam jaringan tubuh makhluk hidup dilarutkan untuk dikeluarkan kembali. Sifat ini juga memungkinkan air digunakan sebagai pencuci yang baik dan pengener bahan pencemar (polutan) yang masuk ke badan air.

5. Air memiliki tegangan permukaan yang tinggi. Suatu cairan dikatakan memiliki tegangan permukaan yang tinggi jika tekanan antar-molekul cairan tersebut tinggi. Tegangan permukaan yang tinggi menyebabkan air memiliki sifat membasahi suatu bahan secara baik (higher wetting ability). Tegangan permukaan yang tinggi juga memungkinkan terjadinya sistem kapiler, yaitu kemampuan untuk bergerak dalam pipa kapiler (pipa dengan lubang yang kecil). Dengan adanya sistem kapiler dan sifat sebagai pelarut yang baik, air dapat membawa nutrien dari dalam tanah ke jaringan tumbuhan (akar, batang, dan daun). Adanya tegangan permukaan memungkinkan beberapa organisme, misalnya jenis-jenis insekta, dapat merayap di permukaan air.

6. Air merupakan satu-satunya senyawa yang merenggang ketika membeku. Pada saat membeku, air merenggang sehingga es memiliki nilai densitas (massa/volume) yang lebih rendah daripada air. Dengan demikian, es akan mengapung di air. Sifat ini mengakibatkan danau-danau di daerah yang beriklim dingin hanya membeku pada bagian permukaan (bagian di bawah permukaan masih berupa cairan) sehingga kehidupan organisme akuatik tetap berlangsung. Sifat ini juga dapat mengakibatkan

3 o

maksimum sebesar 1g/cm terjadi pada suhu 3,95

C. Pada suhu lebih besar maupun

lebih kecil dair 3,95 C, densitas air lebih kecil dari satu (Moss,1993; Tebbut 1992).

2.2. Sumber Air

Saat ini, air merupakan sumber daya terbatas yang harus dikelola. Sumber air untuk berbagai keperluan berasal dari air permukaan (sungai, danau, dan waduk) dan air tanah. Sumber air tersebut pada hakikatnya berasal dari air dikenal sebagai air tanah. Jika air tanah dalam kondisi tekanan tinggi, air tanah tersebut dapat mengalir ke permukaan tanah secara otomatis sebagai mata air (spring).

Air hujan sebagian menguap balik ke atmosfer dan sebagian lagi mengalir langsung ke sungai, atau mengalir kebawah masuk ke dalam lapisan tanah menuju air tanah. Zona dalam tanah di atas “water table” disebut sebagai daerah aerasi, yaitu zona berpori yag terisi dengan campuran antara udara dan air. (Suprihatin.2013)

Siklus hidrologi air tergantung pada proses evaporasi dan presipitasi air yang terdapat di permukaan bumi berubah menjadi uap air di lapisan atmosfer melalui proses evaporasi (penguapan) air sungai, danau, dan laut; serta proses evapotranspriasi atau penguapan air oleh tanaman. Uap air bergerak ke atas hingga membentuk awan yang dapat berpindah karena tiupan angin. Ruang udara yang mendapat akumulasi uap air secara kontinu akan menjadi jenuh. Oleh pengaruh udara dingin pada lapisan atmosfer, uap air tersebut mengalami sublimasi sehingga butiran-butiran uap air membesar dan akhirnya jatuh sebagai hujan. Zat yang bersifat higroskopis (menyerap air) dapat mempercepat integrasi pengikatan molekul uap air menjadi air. Sehingga, pada pembuatan hujan buatan, dilakukan penambahan zat yang bersifat higroskopis terhadap awan (NaCl atau urea).

Proses evaporasi yang berlangsung di laut lebih banyak daripada proses evaporasi di perairan daratan. Di laut, proses evaporasi juga melebihi proses prespitasi sehingga lautan meruakan sumber air utama bagi proses presipitasi. Sebaliknya, di daratan proses presipitasi lebih banyak daripada evaporasi. Di daratan, sekitar 50% air di danau, sungai, maupun sebagai air tanah. (Effendi.2003).

2.2.1. Air Permukaan

Air tawar berasal dari dua sumber, yaitu air permukaan (surface water) dan air tanah

(ground water) . Air permukaan adalah air yang berada di sungai, danau, waduk, rawa,

dan badan air lain, yang tidak mengalami infiltrasi ke bawah tanah. Areal tanah yang mengalirkan air ke suatu badan air disebut watersheds atau drainage basins. Air yang mengalir dari daratan menuju suatu badan air disebut limpasan permukaan (surface

run off) ; dan air yang mengalir disungai menuju laut disebut aliran air sungai (river

run off).

Air hujan yang jatuh ke bumi dan menjadi air permukaan memiliki kadar bahan-bahan terlarut atau unsur hara yang sangat sedikit. Air hujan biasanya bersifat asam, dengan nilai pH sekitar 4,2. Hal ini disebabkan air hujan melarutkan gas-gas yang erdapatdi atmosfer, misalnya gas karbondioksida (CO

2 ), sulfur (S), dan nitrogen

oksida (NO

2 ) yang dapat membentuk asam lemah (Novotny dan Olem.1994).

Air permukaan selama ini merupakan sumber air baku utama untuk keperluan domestik. Air tanah mudah tercemar oleh kegiatan pertanian, peternakan, pemukiman, dan industri, sehingga air menjadi keruh dan kadang-kadang berbau. Akibat dari pencemaran tersebut, air permukaan membutuhkan pengolahan yang ekstensif dan membutuhkan biaya lebih tinggi dibandingkan pengolahan air tanah.

Berbagai kegiatan dapat berkontrbusi pada pencemaran air permukaan. Bergantung lokasi badan air, sumber kontaminan air permukaan umumnya berasal dari limbah industri, limbah domestik, limpasan air hujan dari pemukiman, limbah pertanian dan peternakan, erosi tanah, atau limbah rumah sakit. Jenis kontaminan air P), bahan organik sintetik/toksik, bahan anorganik, sedimen, bahan radioaktif atau panas.

Pencemaran nutrien, misalnya dari limbah domestik dapat menyebabkan eutrofikasi, pertumbuhan berlebih mikroalga atau biota air secara yang disebabkan oleh adanya nutrien (fosfor dan nitrogen) berlebih. Eutrofikasi menyebabkan biaya tambahan dalam pengolahan air (akibat peningkatan kebutuhan frekuensi pencucian filter dan peningkatan kebutuhan klor untuk disinfeksi). Termasuk kategori air permukaan adalah air payau, air laut, dan air gambut, tetapi air ini memiliki karakteristik yang khas dan membutuhkan pengolahan secara khusus. Air payau atau air laut memiliki salinitas tinggi. Meskipun salinitas air payau atau air laut bervariasi bergantung pada lokasi, tetapi secara umum air payau memiliki salinitas sekitar 3000 ppm, sedangkan air laut memiliki tingkat salinitas jauh lebih tinggi yaitu sekitar 30.000 ppm. Air minum umumnya memiliki salinitas sekitar 300 ppm (Chapman.1997).

Air laut tersedia dalam jumlah yang hampir tidak terbatas, tetapi biaya pengolahan sangat tinggi (2-5 kali lebih tinggi daripada pengolahan air tawar). Untuk menghilangkan garam terlarut dalam air laut biasanya digunakan desalinasi (destilasi, diaslisis dan reverse osmosis), pengolahan air laut sebagai sumber air bersih banyak dilakukan di negara – negara timur tengah.

Air di wilayah bergambut dikenal sebagai air gambut. Ciri mencolok air gambut adalah berwarna merah kecokelatan, kandungan bahan organik tinggi, keasaman tinggi (pH rendah sekitar 2 – 5). Di daerah tertentu, air gambut sering menjadi satu – satunya sumber air masyarakat di daerah bergambut.

2.2.2. Air Tanah

Air tanah memasok sebagian besar kebutuhan air domestik umat manusia, termasuk di negara – negara maju seperti Amerika Serikat, sebagian besar penduduknya mengambil air bersih dari air tanah. Air tanah dapat digunakan untuk akibat efek penyaringan pori – pori tanah.

Air tanah tidak dapat dilihat dengan mudah oleh manusia. Hal ini menyebabkan air tanah kurang diperhatikan. Laju penggunaan/pengambilan air tanah dibatasi oleh laju infiltrasi air di dalam tanah. Polutan dapat/tidak dapat dipasahkan dari air karena “efek filtrasi” tah bergantung pada tipe tanah dan tipe polutan (terlarut/tersuspensi).

Air tanah umumnya tidak keruh (tidak mengandung bahan-bahan tersuspensi), sehingga di dalam pengolahanya tidak memerlukan tahapan koagulasi/flokulasi. Air tanah umumnya juga tidak terkontaminasi oleh bakteri patogen, sehingga tahan proses disinfeksi tidak menjadi kritikal. Namun air tanah biasanya bersifat sadah dan mengandung Fe dan Mn dalam konsenterasi tinggi, sehingga dalam proses pengolahannya memerlukan tahapan pelunakan atau pelunakan logam Fe dan Mn, misalnya dengan cara aerasi.

Air tanah selama ini telah digunakan untuk memenuhi kebutuhan berbagai kegiatan, seperti perumahan dan industri. Namun di beberapa daerah penggunaan air sudah melampaui daya dukungnya, sehingga mengalami berbagai masalah seperti penurunan permukaan air, permukaan tanah, dan intrusi. Beberapa wilayah air tanah juga telah mengalami pencemaran oleh eschericia coli dan logam berat dari pemukiman, pembuangan sampah atau limbah industri.

Air tanah dipengaruhi oleh hujan, terutama hujan asam. Air hujan mempengaruhi tingkat kesadahan air, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar. Pada saat air hujan masuk ke dalam lapisan tanah bagian atas (top soil), bakteri tanah meningkatkan kadar karbon dioksida selama proses respirasinya. Karbon dioksida dengan air membentuk asam karbonat. Batuan kapur yang terbentuk dari padatan kalsium karbonat dan magnesium karbonat bereaksi dengan asam karbonat membentuk Ca(HCO

3 ) 2 dan Mg(HCO 3 ) 2 . Gibsum (CaSO 4 ) dapat juga terdapat dalam

struktur lapisan tanah yang berakibat pada pembentukan kesadahan non-karbonat (Davis dan Cornwell. 1991).

2.2.3. Air Hujan

Air hujan berasal dari penguapan air permukaan. Air hujan sebagian bersar menguap balik ke atmosfer atau mengalir langsung ke sungai, sebagian lagi ke dalam tanah menuju air tanah. Air hujan bersifat asam, mengandung partikel/debu dan polutan lain dari emisi. Karakteristik air hujan sangat dipengaruhi oleh kondisi pencemaran udara setempat. Air hujan berpotensi digunakan untuk daerah dataran tinggi atau daerah langka air permukaan dan air tanah.

Pencemaran air tidak hanya terjadi pada saat air berada di dalam atau di permukaan tanah, tetapi juga dapat terjadi pada saat air berada di udara (atmosfer). Pada saat air di udara, air bereaksi dengan karbon dioksida dan membentuk asam karbonat, sehingga air hujan bersifat asam, sesuai dengan persamaan reaksi :

2- + - +

CO CO + H O H CO H + HCO

2H + CO

2(g)

3 Titik kesetimbangan pH air hujan bersih adalah sekitar pH 5,6. Nilai pH air hujan dapat mencapai 3,0 dan dapat berpengaruh negatif pada bangunan-bangunan dan produktivitas pertanian.

Reaksi kimia di dalam atmosfer mengonversi SO

2 , NO x , dan senyawa organik

yang mudah menguap (volatile organic carbons/VOCs) menjadi asam atau oksidan terkait sebagaimana diilustrasikan pada Gambar. Konversi utama sulfur dioksida adalah melalui reaksi prekursor dengan hidrogen peroksida dalam awan. Asam nitrat terbentuk reaksi NO dengan radikal OH yang terbentuk secara fotokimia. Ozon

2 terbentuk melalui proses yang melibatkan NO x dan VOCs.

H O + O (dalam awan) ₂ ₂ ₃ OH + O (dalam udara) ₂ SO

H SO (Asam Sulfat)

4 Oksidan (Permukaan basah) Sinar matahari OH (dalam udara)

NOx HNO

3 (Asam Nitrat) Sinar matahari

NO x + VOCs O

3 (Ozon) Sinar matahari, H O (dalam udara) ₂ VOCs

2 O 2 (Hidrogen Peroksida)

Gambar 2.1. Prekursor dan produk hujan asam (Davis dan Cornwell.1991)

Perhatian pada hujan asam diberikan pada pengaruhnya terhadap kehidupan akuatik, kerusakan pada tanaman dan hutan (produktivitas tanaman), serta kerusakan pada bahan bangunan atau properti. Nilai pH yang rendah berpengaruh langsung pada ikan melalui gangguan pada siklus reproduksi atau pengaruh tidak langsung melalui pelarutan logam-ogam yang bersifat toksik. Nilai pH yang sangat rendah juga dapat memengaruhi produktivitas hasil pertanian, perikanan dan peternakan.

Parameter penting mutu air hujan mencakup pH, konduktivitas, TDS, kesadahan, kalsium, magnesium, klorida, dan Natrium (DST.2006). WHO merekomendasikan nilai parameter tersebut untuk air mium berturut-turut : 7-8,5, 500, 100, 75, 30, dan 200mg/l. WHO tidak mencantumkan persyaratan parameter natrium untuk air minum.

2.3. Kontaminan Air

2.3.1. Kontaminan Fisik

Air yang bersih adalah jernih, tidak berwarna, dan tidak berbau. Kebanyakan air mengandung bahan terlarut, tersuspensi, atau dalam bentuk koloid. Pengukuran secara kuantitatif karakteristik tersebut adalah penting untuk penentuan mutu air. Kontaminan fisik meliputi kekeruhan, warna, bau dan rasa, padatan, serta suhu.

2.3.1.1. Kekeruhan

Kekeruhan (turbidity) merupakan karakteristik air yang terlihat pertama kali tentang kondisi air. Kekeruhan dapat dijadikan indikator mutu air. Air tampak keruh jika dalam air tersebut terdapat partikel-partikel tersuspensi atau koloid seperti tanah, bahan organik terdispersi, plankton, dan bahan anorganik lainnya. Air dengan tingkat kekeruhan tinggi sering terkait dengan tingginya kandungan mikroorganisme penyebab penyakit seperti virus, parasit, dan beberapa jenis bakteri.

2.3.1.2. Warna

Warna dalam air diebabkan oleh bahan organik terlarut. Bahan terlarut tersebut sering berasal dari hasil proses pembusukan vegetasi. Contoh bahan terlarut hasil pembusukan vegetasi yang dapat menyebabkan air warna adalah tanin dan fenol. Ada kalanya warna air disebabkan oleh pertumbuhan alga atau tanaman akuatik berukuran kecil lainnya atau bahan pewarna dari limbah industri. Warna air misalnya yang disebabkan oleh hasil pembusukan vegetasi itu sendiri sebenarnya tidak merugikan ditinjau dari sudut kesehatan, tetapi warna di dalam air menyebabkan penolakan secara estetika dan mengindikasikan bahwa air tersebut mengandung bahan-bahan terlarut dan memerlukan pengolahan dengan cara yang sesuai.

2.3.1.3. Bau dan Rasa

Bau (odor) dan rasa (taste) dalam air dapat disebabkan oleh bahan-bahan asing yang masuk ke dalam air seperti senyawa organik, garam-garam anorganik, atau gas terlarut. Bahan-bahan tersebut dapat berasal dari berbagai sumber seperti kegiatan pertanian, domestik, industri atau sumber alami. Bau air sering berhubungan dengan proses pembusukan bahan organik dalam kondisi anaerobik yang menghasilkan gas H

2 S, amonia (NH 3 ), amina, diamina, merkaptan, sulfida organik, dan skatol.

2.3.1.4. Padatan

Semua kontaminan air selain gas-gas terlarut, berkontribusi terhadap beban padatan dalam air tersebut, baik padatan terendapkan, tersuspensi, koloid, maupun terlarut. Padatan di dalam air dapat diklasifikasikan berdasarkan ukuran dan keadaannya, sifat- sifat kimia dan distribusi ukurannya. Bahan padatan dalam air dapat diklasifikasikan

berdasarkan ukuran dan keadaannya seperti padatan terendapkan (> 10 mm),

-3 -6 -3 -6

Kadar padatan dapat digunakan untuk menganalisis potensi penggunaan air dan untuk menentukan jenis proses yang paling sesuai untuk pengolahannya. Uji padatan terlarut (total dissolved solids/TDS) sering digunakan untuk menganalisis sumber air untuk keperluan domestik, industri dan pertanian. Padatan terendapkan digunakan untuk menentukan padatan yang dapat mengendap secara gravitasi dalam periode waktu tertentu.

2.3.1.5. Suhu

Suhu dapat mempengaruhi sejumlah parameter lain mutu air. Laju reaksi kimia dan biokimia meningkat dengan meningkatnya suhu. Kelarutan gas menurun dan kelarutan mineral meningkat dengan meningkatnya suhu. Laju pertumbuhan organisme akuatik meningkat denga laju respirasi mereka menurun dengan meningkatnya suhu, Kebanyakan organisme mempunyai kisaran suhu yang berbeda dalam reproduksi dan kompetisi.

2.3.2. Kontaminan Kimiawi

2.3.2.1. Ion dalam Air

)

Sulfat (SO

Pengukuran kadar bahan kimia dalam air untuk menentukan mutu air mencakup analisis keberadaan ion-ion spesifik (seperti kalsium, magnesium, dan timbal) atau pengukuran bahan kimia secara agregat (seperti alkalinitas, kesadahan, dan bahan organik).

Air secara alami mengandung ion-ion terlarut. Berbagai jenis ion yang mungkin ada dalam air tanah atau air permukaan disajikan pada Tabel 2.1. Jenis ion yang banyak ditemui dalam air tanah adalah bikarbonat, sulfat, klorida kalsium, magnesium, dan natrium. Ion-ion tersebut kebanyakan berasal dari kontak air dengan berbagai deposit mineral di dalam tanah, tetapi beberapa jenis ion seperti amonium, karbonat, dan sulfida sering dihasilkan dari aktivitas bakteri dan mikroalga.

Ion Utama Kation Anion Kalsium (Ca

2+)

Magnesium (Mg

2+)

) Klorida (Cl

4 2-

Bikarbonat (HCO

)

)

)

)
)

)

)
)

Kalsium (K

2 PO

Bisulfit (HSO

Karbonat (CO

3 2-

) Fluorida (F

Hidroksida (OH

Fosfat, mono- (H

Natrium (Na

Fosfat, di- (HPO

4 2-

) Fosfat, tri- (PO

4 3-

) Sulfida (S

)

Bisulfat (HCO

)

Barium (Ba

Nitrat (NO

Ion Lain Kation Anion Aluminium (Al

) Amonium (NH

Arsen (As

)

) Boron, sebagai borat (BO

)
)

4 3-

) Besi, fero (Fe

) Besi, feri (Fe

) Tembaga (Cu

2.3.2.2. Jenis Non-ionik dalam Air

Mineral non-ionik yang sering terdapat di dalam permukaan air alami dan air tanah adalah silika (SiO

2 ). Konsenterasi silika dalam air dapat berkisar antara 1 sampai 120

mg/L. Keberadaan silika dalam air dapat menyebabkan berbagai masalah, terutama dalam aplikasi unuk industri karena silika menyebabkan pembentukan kerak (scaling) dalam boiler dan alar pemindah panas (heat exchanger).

2.3.2.3. Gas Terlarut

Berbagai jenis gas seperti oksigen (O

2 ), nitrogen (N 2 ), karbondioksida (CO 2 ), asam

sulfida (H S), nitrogen oksida (NO ), ammonia (NH ), asam sianida (HCN), dan

2 x

sulfur dioksida (SO 2 ) dapat terlarut di dalam air.

2.3.2.4. Logam Berat kadmium (Cd), krom (Cr), timbal (Pb), merkuri (Hg), selenium (Se), dan perak (Ag).

Logam-logam tersebut bersifat persisten, tidak dapat didegradasi secara biologis, serta bersifat bioakumulasi. Karakteristik ini menyebabkan tingkat toksisitas di dalam makhluk hidup (termasuk manusia) meningkat dengan bertambahnya waktu.

Di antara logam-logam berat yang ada, logam Pb, Hg, As, Cd, Cu, dan Ni merupakan logam toksik bagi manusia dalam konsenterasi rendah. Logam Zn, Pb, Al, B, Cr, dan Fe bersifat toksik terhadap tanaman. Tingkat toksisitas logam-logam tersebut berbeda-beda. Secara umum tingkat toksisitas mengikuti urutan : Hg > Ag, Cu, Zn, Cd, Pb > Sn, Al, Ni, Fe, Cr, Co. Logam-logam tersebut dapat diakumulasi dalam ikan dan masuk ke dalam rantai makanan burung dan mamalia pemakan ikan.

2.3.3. Kontaminan Mikrobiologis

Bakteri, virus, dan hewan kecil lainya pada dasarnya selalu ada di dalam air permukaan. Organisme tersebut kadang-kadang juga terdapat di dalam air tanah. Meskipun kebanyakan mikrooranisme di dalam lingkungan air sebenarnya tidak berbahaya, tetapi sebagian kecil mikrooganise yang ada di lingkungan tergolong mikroorganisme patogen dan dapat menyebabkan penyakit pada manusia. Jika jenis organisme ini terdapat di dalam sistem distribusi air bersih komunal, bahaya epidemi dapat terjadi. Oleh karena itu, sistem penyediaan air minum tidak boleh mengandung organisme patogen.(Suprihatin.2013)

2.4. Koagulasi dan Flokulasi dalam Pengolahan Air

Ukuran kecil daripada partikel koloid di dalam air, diikuti dengan fakta bahwa muatan negatif yang tersebar pada permukaan koloid, berarti bahwa suspensi koloid adalah sangat stabil.

Koagulasi dan flokulasi sering digunakan dalam pengolahan air minum dan preparasi air yang digunakan untuk industri. Teknik ini menetralisir muatan koloid di dalam air, dan mengabsorbsi mereka kedalam permukaan daripada presipitat yang terbentuk saat flokulasi. Substansi terlarut tertentu juga dapat diabsorbsi ke dalam flok (materi organik, berbagai polutan, dll).(Degremont.1979)

2.4.1. Koagulasi

Koagulasi melibatkan reduksi daripada tolakan elektrostatis pada partikel koloid, sehingga partikel koloid dapat membentuk agregat.(Manahan.1984). Netralisasi dapat dilakukan dengan penambahan ion-ion yang berlawanan muatan listriknya dengan muatan listrik koloid. Penambahan ion positif ke dalam air untuk mengurangi muatan listrik permukaan sehingga partikel koloid tidak tolak-menolak satu sama lainya disebut koagulasi.(Suprihatin.2013).

Koagulan adalah bahan-bahan atau substansi (senyawa kimia) yang ditambahkan ke dalam air untuk menghasilkan efek koagulasi. Sifat dan syarat penting koagulan adalah sebagai berikut (Davis dan Cornwell.1991).

a. Kation trivalen. Kation trivalen merupakan kation yang paling efektif untuk menetralkan muatan listrik koloid.

b. Tidak toksik. Persyaratan ini diperlukan untuk mnghasilkan air atau air limbah hasil pengolahan yang aman.

c. Tidak larut dalam kisaran pH netral. Koagulan yang ditambahkan harus terpresipitasi dari larutan, sehingga ion-ion tersebut tidak tertinggal dalam air.

2.4.1.1. Alum

Reaksi yang terjadi ketika alum ditambahkan ke dalam air yang mengandung alkalinitas adalah :

2- -

2 (SO4) 3 .14H

2 O + 6 HCO

2 Al(OH) 3(s) + 6 CO

2 + 14 H

2 O + 3 SO

4 Setiap mol alum yang ditambahkan akan menggunakan 6 mol alkalinitas dan

menghasilkan 6 mol karbon dioksida. Reaksi tersebut akan mengubah kesetimbangan karbonat dan akan menurunkan pH. Namun, penurunan pH tidak terjadi secara drastis dan secara operasional koagulasi tidak bermasalah.

Reaksi yang terjadi ketika alum ditambahkan ke dalam air yang tidak mengandung alkainitas adalah: Al

2 (SO4) 3 .14H

2 O 2 Al(OH) 3(s) + 3 H

2 SO

4 + 8 H

2 O

Reaksi tersebut akan menghasilkan asam sulfat, sehingga pH akan menurun secara signifikan. Jika reaksi ini terjadi, perlu ditambahkan kapur dan karbonat untuk menetralkan asam. Air dengan pH asam akan menyebabkan berbagai masalah, misalnya kerusakan beton instalasi pengolahan air atau pelarutan logam dalam sistem perpipaan.

2.4.1.2. Besi

Besi dapat diperoleh dari garam sulfat Fe

2 (SO4)

3 .H

2 O atau garam klorida FeCl 3 .

X H

2 O

yang tersedia dalam bentuk padatan atau larutan. Reaksi FeCl

3 dalam air yang

mengandung alkalinitas adalah:

FeCl

3 + 3 HCO

3 Fe(OH) 3(s) + 3 CO 2 + 3 Cl

Dan reaksinya dalam air yang tidak mengandung alkalinitas adalah: FeCl

3 + 3 H

2 O Fe(OH) 3(s) + 3 HCl

2.4.2. Flokulasi

Flokulasi merupakan pembentukan flok-flok dari partikel-partikel kecil yang telah mengalami koagulasi. Untuk menghasilkan flokulasi yang lebih baik, biasanya flokulan.

Ada empat jenis flokulan yang biasa digunakan, yaitu pengatu pH, silika aktif,

clay , dan polimer. Asam dan basa digunakan untuk mengatur pH air, sehingga kisaran

pH optimal koagulasi tercapai. Asam yang biasa digunakan adalah H SO . Kapur

[Ca(OH)

2 ] atau soda abu (Na

2 CO 3 ) digunakan untuk meningkatkan nilai pH.

Silika aktif dan clay memiliki muatan listrik sedikit negatif dan dapat bergabung dengan muatan listrik positif dari flok-flok alum atau besi. Dengan demikian, hal tersebut akan menghasilkan flok yang lebih besar yang akan mengendap lebih cepat.

Polimer memiliki bagian aktif (active side) yang akan bergabung dengan flok dan menghasilkan flok yang lebih besar, sehingga flok-flok tersebut akan mengendap lebih baik. Polimer yang umum digunakan sebagai flokulan adalah poliakrilamida, polivinilpirimidin, polietilena imina, dan natrium poliakrilat.

Efisiensi koagulasi dan flokulasi dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu konsenterasi dan jenis zat tersuspensi, pH, konsenterasi dan jenis flokulan, waktu dan kecepatan pengadukan, serta adanya beberapa macam ion terlarut tertentu (seperti fosfat, sulfat, dan sebagainya).

Dua faktor penting dalam penambahan koagulan adalah pH dan dosis koagulan. Dosis dan pH optimum ditentukan dari percobaan laboratorium menggunakan jar test. Kisaran pH optimum untuk alum adalah 5,5-6,5, koagulasi mungkin juga terjadi antara pH 5 dan 8. Garam feri memiliki kisaran pH untuk koagulasi efektif yang lebih besar daripada alum, yaitu pH 4-9. Koagulasi dan flokulasi terdiri atas tiga tahap berikut.

a. Pelarutan pereaksi (reagen) melalui pengadukan cepat (misalnya 1 menit, 100 rpm), bila perlu pembubuhan bahan kimia (sesaat) untuk menyesuaikan pH.

b. Pengadukan lambat untuk membentuk flok-flok (misalnya 15 menit, 20-40 rpm). Pengadukan terlalu cepat dapat merusak kembali flok yang telah c. Pengendapan (sedimentasi) flok-flok yang terbentuk (misalnya 15 menit atau 30 menit, 0 rpm).(Suprihatin.2013)

2.5. Aluminium

Di perairan, aluminium (Al) biasanya terserap ke dalam sedimen atau mengalami presipitasi. Aluminium dan bentuk oksida aluminium bersifat tidak larut. Akan tetapi, garam-garam aluminium sangat mudah larut. Sumber utama aluminium adalah mineral aluminosilicate yang terdapat pada batuan dan tanah secara melimpah. Pada proses pelapukan batuan, aluminium berada dalam bentuk residu yang tidak larut, misalnya bauxite. Aluminium banyak digunakan di pabrik kertas, dyes, penyamakan, dan percetakan. Aluminium yang berupa alum [Al (SO ) .4H O] digunakan sebagai

2 koagulan pada pengolahan limbah. Aluminium merupakan unsur yang tidak berbahaya. Perairan alami biasanya memiliki kandungan aluminium kurang dari 1,0 mg/liter. Perairan asam (acidic) memiliki kadar aluminium yang lebih tinggi. Menurut Canadian Council of Resource

and Environment Ministers (1987), untuk memelihara kehidupan organisme akuatik,

kadar aluminium sebaiknya tidak lebih dari 0,005 mg/liter bagi perairan dengan pH < 6,5 dan tidak lebih dari 0,1 mg/liter (McNeely et al., 1979). Perairan bagi keperluan pertanian sebaiknya memiliki kadar aluminium sekitar 5,0 mg/liter. Kadar aluminium untuk keperluan air minum sekitar 0,2 mg/liter (WHO,1984 dalam Moore,1991). Bagi kepentingan industri, misalnya pembangkit listrik tenaga uap, kadar aluminium perairan tidak lebih dari 0,1 mg/liter.

Percobaan toksisitas aluminium terhadap avertebrata Chrinomus anthronicus dan Chaoborus punctipennis menunjukkan bahwa kadar aluminium 1 mg/liter pada perairan dengan pH 3,5-6,5 tidak mengakibatkan terjadinya peningkatan mortalitas. Percobaan dengan menggunakan Daphnia catawba dan Holopedium gibberium sebagai organisme uji memperlihatkan adanya peningkatan mortalitas (Havas dan Pada perairan yang bersifat asam (pH sekitar 4,4-5,4), aluminium bersifat lebih toksik. Toksisitas aluminium maksimum terjadi pada pH 5,0-5,2 (Schofield dan Trojnar,1980 dalam Canadian Council of Resource and Environment Ministers,1987).

2.6. Besi

Keberadaan besi pada kerak bumi menempati posisi keempat terbesar. Besi ditemukan

2+ 3+

dalam bentuk kation ferro (Fe ) dan ferri (Fe ). Pada perairan alami dengan pH sekitar 7 dan kadar oksigen terlarut yang cukup, ion ferro yang bersifat mudah larut dioksidasi menjadi ion ferri. Pada oksidasi ini terjadi pelepasan elektron. Sebaliknya, pada reduksi ferri menjadi ferro terjadi penangkapan elektron. Proses oksidasi dan reduksi besi tidak melibatkan oksigen dan hidrogen (Eckenfelder,1989; Mackereth et al ., 1989).

Pada pH sekitar 7,5-7,7 ion ferri mengalami oksidasi dan berikatan dengan hidroksida membentuk Fe(OH) yang bersifat tidak larut dan mengendap (presipitasi)

di dasar perairan, membentuk warna kemerahan pada substrat dasar. Oleh karena itu, besi hanya ditemukan pada perairan yang berada dalam kondisi anaerob (anoksik) dan suasana asam (Cole.1988).

Kadar besi pada perairan yang mendapat cukup aerasi (aerob) hampir tidak perna lebih dari 0,3 mg/liter (Rump an Krist, 1992). Kadar besi pada perairan alami berkisar antara 0,05 – 0,2 mg/liter (Boyd,1988). Pada air tanah dalam dengan kadar oksigen yang rendah , kadar besi dapat mencapai 10 – 100 mg/liter, sedangkan pada perairan laut sekitar 0,01 mg/liter. Air hujan mengandung besi sekitar 0,05 mg/liter (McNeely et al., 1979). Kadar besi > 1,0 mg/liter dianggap membahayakan organisme akuatik (Moore,1991). Air yang di peruntukkan bagi air minum sebaiknya memiliki kadar besi kurang dari 0,3 mg/liter (Moore,1991; Sawyer dan McCarty,1978) dan perairan yang diperuntukkan bagi keperlua pertanian sebaiknya kadar besi tidak lebih dari 20 mg/liter (McNeely et al.,1979).

2.7. Destruksi

Destruksi merupakan suatu cara perlakuan (perombakan) senyawa menjadi unsur- unsur sehingga dapat dianalisa. Metode destruksi materi organik dapat dilaukan dengan dua cara yang selama ini dikenal dengan : 1.

Metode destruksi basah 2. Metode destruksi kering

Destruksi basah pada prinsipnya adalah penggunaan asam nitrat untuk mendestruksi zat organik pada suhu rendah dengan maksud menghindari kehilangan mineral akibat penguapan. Pada tahapan selanjutnya, proses ini seringkali berlangsung sangat cepat akibat pengaruh asam perklorat atau hidrat peroksida. Destruksi basah pada umumnya digunakan untuk menganalisa arsen, timah hitam, timah putih, seng, dan tembaga.

Ada tiga macam cara kerja destruksi basah dapat dilakukan, yaitu : 1. dan H SO

4 Destruksi basah mengunakan HNO 2.

3 , H2SO

4 , dan HClO

4 Destruksi basah menggunakan HNO 3. 3 , H

2 SO 4 , dan H

2 O 2 (Apriyanto,1989)

Destruksi basah menggunakan HNO Destruksi kering merupakan penguraian (perombakan) senyawa organik dalam sampel menjadi anorganik dengan jalan pengabuan sampel dan memerlukan suhu pemanasan tertentu (Raimon.1992).

2.8. Spektrofotometri

Warna adalah salah satu kriteria untuk mengindentifikasi suatu objek. Karena tiap spesies kimia mempunyai tingkatan- tingkatan energi yang berbeda, maka transmisi perubahan energinya juga berbeda. Dasar analisis spektroskopi adalah interaksi radiasi dengan spesies kimia. Selama analisis spektrokimia, perlu sekali digunakan cahaya dari satu panjang gelombang, yaitu radiasi monokromatis (Khopkar.2008).

Spektrofotometer adalah suatu alat yang dimana pita gelombang diukur yang dipilih dari sinar putih yang sesuai untuk dipancarkan. Pembacaanya bisa secara visual ataupun dengan alat fotolistrik. Spektrofotometri adalah pengukuran terhadap energi radiasi, baik berupa emisi, transmitansi, ataupun refleksi sebagai suatu fungsi gelombang. Metode pengaturan intensitas sinar diurutkan berdasarkan penurunan relatif kepentingan : (1) jenis celah, (2) jenis pemecahan, (3) jenis polarisasi, dan (4) jenis jaraknya. Tiga yang pertama diaplikasikan dala instrumen baik spektrofotometer atau fotometer penyaring (Snell.1961).

2.9. Spektrofotometri Serapan Atom

Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) adlah alat yang digunakan untuk menganalisis secara kuantitatif unsur- unsur logam dalam jumlah runut. Dasar analisis pengukuran spektrofotometri serapan atom adalah energi radiasi yang diserap oleh atom-atom ntral yang tereksitasi dari logam yang dianalisis.

Menurut Khopkar (1990) metode Spektrofotometri Serapan Atom memiliki beberapa keunggulan jika dibandingkan dengan metode-metode lain, yaitu :

1. Meningkatkan untuk menentukan konsenterasi hampir semua unsur pada tingkat runut

2. Kecepatan analisis dan ketelitian yang akurat sehingga tidak diperlukan pemisahan 3.

Sebelum pengukuran tidak perlu dilakukan pemisahan unsur yang akan ditentukan walaupun dalam sampel terdapat banyak unsur

2.9.1 Prinsip Kerja Spektrofotometri Serapan Atom

Prinsip spektrofotometri serapan atom didasarkan oleh adanya panjang gelombang terentu oleh atom-atom dalam keadaan dasar. Bila satu atom pada keadaan dasar diberi suatu radiasi, akan terjadi peristiwa eksitasi yaitu peristiwa dimana elektron - elektron dari keadaan dasar akan pindah ke tingkat energi yang lebih tingi. Atom akan membutuhkan energi pada saat eksitasi, energi ini didapat melalui penyerapan radiasi pada panjang gelombang tertentu, energi radiasi yang diserap akan sebanding dengan besarnya energi yang diserap (A) pada tabel media yang tetap (b), besarnya konsenterasi (c) dari suatu materi dapat ditentukan. Hukum Lambert Beer menyatakan : “ Besarnya absorbansi sebanding dengan tebal medium dan konsenterasinya pada panjang gelombang tertentu” atau secara matematis ditulis sebagai A =

ε . b . c dengan ε adalah koefisien ekstinsi molar. Suatu Spektrofotometer terdiri dari : sumber radiasi, pembakar, monokromator, detektor dan pencatat (Raharjo.2002).

Secara Skematis Alat SSA dapat digambarkan sebagai berikut :

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Air - Studi Perbandingan Kandungan Besi (Fe) dan Aluminium Didalam Air Minum yang Diproduksi Oleh PDAM Tirtanadi Pada Unit Cabang Produksi Cabang Sei Agul, Medan Labuhan dan Sunggal Medan