BAB II TINJAUAN PUSTAKA. kpa (1 bar) dan suhu 273,15 K (0ºC). Zat kimia ini merupakan suatu pelarut yang penting

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air Air adalah senyawa kimia dengan rumus kimia H 2 O, artinya satu molekul air tersusun atas dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen. Air mempunyai sifat tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau pada kondisi standar, yaitu pada tekanan 100 kpa (1 bar) dan suhu 273,15 K (0ºC). Zat kimia ini merupakan suatu pelarut yang penting karena mampu melarutkan banyak zat kimia lainnya, seperti garam, gula, asam, beberapa jenis gas dan senyawa organik. Atom oksigen memiliki nilai keelektronegatifan yang sangat besar, sedangkan atom hidrogen memiliki nilai keelektronegatifan paling kecil diantara unsur-unsur bukan logam. Hal ini selain menyebabkan sifat kepolaran air yang besar juga menyebabkan adanya ikatan hidrogen antar molekul air. Ikatan hidrogen terjadi karena atom oksigen yang terikat dalam satu molekul air masih mampu mengadakan ikatan dengan atom hidrogen yang terikat dalam satu molekul air yang lain. Ikatan hidrogen inilah yang menyebabkan air memiliki sifat-sifat khas(achmad, 2004). Air merupakan senyawa kimia yang sangat penting bagi kehidupan umat manusia dan makhluk hidup lainnya dan fungsinya bagi kehidupan tersebut tidak akan dapat digantikan oleh senyawa lainnya. Hampir semua kegiatan yang dilakukan oleh manusia membutuhkan air, mulai dari membersihkan diri (mandi), membersihkan ruangan tempat tinggalnya, menyiapkan makanan dan minuman sampai dengan aktivitas-aktivitas lainnya. Dalam jaringan hidup, air merupakan medium untuk berbagai reaksi dan proses eksresi. Air merupakan komponen utama baik dalam tanaman maupun hewan termasuk manusia. Tubuh terdiri dari 60-70% air. Sebagian besar keperluan air sehari-hari barasal dari sumber air tanah dan sungai, air yang berasal dari

2 PAM juga bahan bakunya dari sungai oleh karena itu kualitas sungai sebagai sumber air harus dipelihara (Achmad, 2004). Air yang diperuntukkan bagi konsumsi manusia harus berasal dari sumber yang bersih dan aman. Batasan batasan sumber air yang bersih dan aman ini, antara lain: a) bebas dari kontaminasi kuman atau bibit penyakit b) bebas dari substansi kimia yang berbahaya dan beracun c) tidak berasa dan tidak berbau d) dapat digunakan untuk mencukupi kebutuhan domestik dan rumah tangga e) memenuhi standar minimal yang ditentukan oleh WHO atau Dapertemen Kesehatan RI. Air dinyatakan tercemar bila mengandung bibit penyakit, parasit, bahan-bahan yang berbahaya, sampah atau limbah industri.air yang berada dipermukaan bumi ini dapat berasal dari berbagai sumber. Berdasarkan letak sumber air dapat dibagi menjadi air hujan, air permukaan, air laut dan air tanah (Effendi, 2003). Saat ini, masalah utama yang dihadapi oleh sumber daya air meliputi kuantitas air yang sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus meningkat dan kualitas air untuk keperluan domestik yang semakin menurun. Kegiatan industri, domestik, dan kegiatan lain yang berdampak negatif terhadap sumber daya air antara lain menyebabkan penurunan kualitas air. Kondisi ini dapat menimbulkan gangguan, kerusakan, dan bahaya bagi semua makluk hidup yang bergantung pada sumber daya air (Effendi, 2003). 2.2 Sumber-Sumber Air Menurut Sutrisno dan Eni (2002), berdasarkan sumber-sumber air terbagi atas air tanah, air laut, air atmosfir (air hujan) dan air permukaan.

3 2.2.1 Air Tanah a. Air tanah dangkal Air tanah dangkal terjadi karena daya proses peresapan air dari permukaan tanah. Air tanah dangkal ini dapat pada kedalaman 15 m. Air tanah dangkal ini ditinjau sari segi kualitasnya agak baik bila digunakan sebagai sumur air minum. b. Air tanah dalam Air tanah dalam biasanya terdapat di kedalaman antara m, umumnya tergolong bersih, karena sewaktu proses pengalirnya mengalami penyaringan alamiah dan kebanyakan mikroba sudah tidak ada lagi terdapat di dalamnya. Air tanah dalam kualitasnya lebih baik dari air dangkal, karena penyaringannya lebih sempurna dan bebas dari bakteri.perubahan musim juga hanya sedikit mempengaruhi air tanah dalam. c. Mata air Mata air adalah air tanah yang ke luar dengan sendirinya ke permukaan tanah. Mata air yang berasal dari tanah dalam hampir tidak terpengaruh oleh musim dan kualitas/kuantitasnya sama dengan keadaan air tanah dalam Air Laut Air laut mempunyai sifat asin, karena air laut mengandung garam NaCl.Kadar garam NaCl dalam air laut sekitar 3%, maka air laut tidak memenuhi syarat untuk air minum Air atmosfer (Air hujan) Dalam keadaan murni, sangat bersih, namun dengan adanya pengotoran udara yang disebabkan oleh kotoran-kotoran/debu, industri menyebabkan air hujan tercemar. Apabila air hujan akan dijadikan sebagai sumber air minum hendaknya pada waktu menampung air hujan jangan dimulai pada saat hujan mulai turun, karena masih mengandung banyak kotoran. Air

4 hujan mempunyai sifat agresif terutama terhadap pipa-pipa penyalur maupun bak-bak reservoir, sehingga hal ini akan mempercepat terjadi korosi (karatan) Air Permukaan Air permukaan adalah air hujan yang mengalir di permukaan bumi. Pada umumnya air permukaan ini akan mendapat pengotoran selama pengalirannya, misalnya oleh lumpur, batang-batang kayu, daun-daun, kotaran industri kota dan sebagainya. Sumber- sumber air permukaan adalah air sungai dan air danau. a. Air sungai Air sungai dalam penggunaanya sebagai air minum haruslah mengalami suatu pengolahan yang sempurna yaitu pengolahan air dari cara yang sederhana sampai pengolahan yang lengkap (complete treatment process). Air sungai ini pada umumnya mempunyai derajat pengotoran yang tinggi sekali. Debit yang tersedia untuk memenuhi kebutuhan akan air minum pada umumnya dapat mencakupi. b. Air rawa/ danau Kebanyakan air rawa ini berwarna yang disebabkan oleh adanya zat-zat organis yang telah membusuk, misalnya asam humus yang larut dalam air yang menyebabkan warna kuning coklat. Dengan adanya pembusukan kadar zat organis tinggi, maka umumnya kadar Fe dan Mn akan tinggi pula dan dalam keadaan kelarutan O 2 kurang sekali (anaerob), maka unsur- unsur Fe dan Mn ini akan larut. Pada permukaan air akan tumbuh alga (lumut) karena adanya sinar matahari dan O Air Bersih Air merupakan pelarut yang sangat baik bagi banyak bahan, sehingga air merupakan media transport utama bagi zat-zat makanan dan produk buangan/ sampah yang dihasilkan

5 proses kehidupan. Oleh karena itu air yang ada di bumi tidak pernah terdapat dalam keadaan murni, tetapi selalu ada senyawa atau mineral/ unsur lain yang terdapat di dalamnya. Meskipun demikian tidak berarti bahwa semua perairan di bumi ini telah tercemar. Sebagai contoh, air yang berasal dari sumber air di daerah pegunungan atau daerah hulu sungai dapat dianggap sebagai air yang bersih (Achmad, 2004). Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan No. 416 Tahun 1990 Tentang Syarat-syarat Dan Pengawasan Kualitas Air, air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan seharihari yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak.air harus bebas dari kontaminasi kuman atau bibit penyakit. Air tidak boleh mengandung bahan kimia yang berbahaya maupun beracun. Air tidak berasa dan tidak juga berbau. Air harus memenuhi standar yang ditentukan oleh Badan Kesehatan Dunia (WHO) atau Departemen Kesehatan Republik Indonesia. Menurut Effendi (2003), berdasarkan Peraturan Pemerintah No. 20 Tahun 1990 mengelompokkan kualitas air menjadi beberapa golongan menurut peruntukannya. Adapun penggolongan air menurut peruntukannya adalah sebagai berikut: 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

6 Yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian, usaha di perkotaan, industri, dan Pembangkit Listrik Tenaga Air. Persyaratan kualitas air minum dapat dilihat dari Tabel 2.1. Tabel 2.1 Persyaratan Kualitas Air Minum Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 492 Tahun No Jenis Parameter Satuan Kadar Maksimum yang Diperbolehkan 1 Parameter yang berhubungan langsung dengan kesehatan a. Paremeter biologi 1) E.Coli Jumlah per ml 0 sampel 2) Total Bakteri Koliform Jumlah per 0 mlsampel b. Kimia an-organik 1) Arsen mg/l 0,01 2) Flourida mg/l 1,5 3) Total Kromium mg/l 0,05 4) Kadmium mg/l 0,003 5) Nitrit (sebagai NO - 2 ) mg/l 3 6) Nitrat (sebagai NO - 3 ) mg/l 50 7) Sianida mg/l 0,07 8) Selenium mg/l 0,01 2 Parameter yang tidak langsung berhubungan dengan kesehatan a. Parameter Fisik 1) Bau Tidak Berbau 2) Warna TCU 15 3) Total Zat Padat Terlarut mg/l 500 (TDS) 4) Kekeruhan NTU 5 5) Rasa Tidak berasa 6) Suhu 0 C Suhu Udara + 3 b. Parameter Kimiawi 1) Alumunium mg/l 0,2 2) Besi mg/l 0,3 3) Kesadahan mg/l 500 4) Klorida mg/l 250 5) Mangan mg/l 0,4 6) ph 6,5-8,5

7 2.4 Senyawa Nitrogen dalam Air Senyawa-senyawa nitrogen terdapat dalam keadaan terlarut juga sebagai bahan tersuspensi. Dalam air senyawa-senyawa ini memegang peranan sangat penting dalam perairan reaksi-reaksi biologi perairan. Jenis-jenis nitrogen anorganik utama dalam air adalah ion nitrat (NO - 3 ), dan ammonium (NH ). Dalam kondisi tertentu terdapat dalam bentuk nitrit (NO 2 ),sebagian besar dari nitrogen total dalam air terikat sebagai nitrogen organik, yaitu dalam bahan-bahanyang berprotein juga dapat berbentuk senyawa/ion-ion lainnya dari bahan pencemar. Nitrogen perairan merupakan penyebab utama pertumbuhan yang sangat cepat dari ganggang yang menyebabkan eutrofikasi. Pada umumnya nitrogen anorganik dalam perairan aerobik terdapat dalam keadaan bilangan oksidasi +5, yaitu sebagai NO - 3 dan dengan bilangan oksidasi +3 dalam keadaan anaerob, sebagai NH + 4 yang stabil (Achmad, 2004). 2.5 Nitrit Di perairan alami, nitrit (NO 2 ) biasanya ditemukan pada jumlah yang sangat sedikit.lebih sedikit dari pada nitrat, karena bersifat tidak stabil dengan keberadaan oksigen. Nitrit merupakan bentuk peralihan (intermediate) antara amonia dan nitrat (nitrifikasi) dan antara nitrat dan gas nitrogen (denitrifikasi). Denitrifikasi berlangsung pada kondisi anaerob (Effendi, 2003). Nitrit juga dapat megakibatkan penurunan tekanan darah karena efek vasodilatasinya.gejala klinis yang timbul dapat berupanyeri, abdomen, nyeri kepala, pusing, selain itu sianosis dapat muncul dalam jangka waktu beberapa menit sampai 45 menit. Pada kasus yang ringan sianosis hanya tampak pada sekitar bibir dan membrane mukosa. Adanya sianosis sangat tergantung dari jumlah total hemoglobin dalam darah (Ompungsunggu, 2003).

8 Efek racun yang akut dari nitrit adalah methemoglobinemia, dimana lebih dari 10 % hemoglobin diubah menjadi methemoglobin.bila konversi ini melebihi 70 % maka akibanya akan sangat fatal (Ompungsunggu, 2003). Menurut Chandra (2006), dalam keadaan normal nitrit tidak ditemukan dalam air minum kecuali dalam air yang berasal dari air tanah akibat adanya proses reduksi nitrat oleh garam besi. Sumber nitrit dapat berupa limbah industri dan limbah domestik.kadar nitrit pada perairan relatif kecil, karena segera dioksidasi menjadi nitrat. Perairan alami mengandung nitrit sekitar 0,001 mg/l dan sebaiknya tidak melebihih 0,06 mg/l. Kadar nitrit yang lebih dari 0,05 mg/l dapat bersifat tosik bagi organisme perairan yang sangat sensitif. Untuk keperluan WHO, merekomendasikan kadar nitrit sebaiknya tidak lebih dari 1 mg/l. Bagi manusia dan hewan nitrit bersifat lebih toksit dari pada nitrat. Pada manusia konsumsi nitrit yang berlebihan dapat mengakibatkan terganggunya proses pegikatan oksigen oleh hemoglobin darah, yang selanjutnya membentuk methemoglobin yang tidak mampu mengikat oksigen (Effendi, 2003). Efek terhadap kesehatan manusia yang ditimbulkan oleh kandungan nitrit ini dalam air adalah serupa dengan apa yang diakibatkan oleh nitrat, yaitu dapat menyebabkan terbentuknya Methemoglobine yang dapat menghambat perjalanan oksigen dalam tubuh, dan dapat Blue baby pada bayi. Selain itu, nitrit adalah zat yang bersifat beracun, sehingga standar persyaratan kualitas air minum yang ditetapkan oleh DepKes RI tidak memperbolehkan kehadiran nitrit pada air minum.nitrit penyebeb sebenarnya karena di dalam tubuh nitrit dapat mengikat zat besi dari hemoglobin yang membentuk methemoglobinemia (Sutrisno dan Eni, 2002). Kadar methemoglobin dapat dilihat dari Tabel 2.2

9 Berdasarkan Tabel 2.2 di bawah ini, maka dapat diketahui kadar methemoglobin dan gejala yang akan ditimbulkan. Tabel 2.2 Kadar Methemoglobin Kadar Methemoglobin Gejala Yang Timbul 3% Kadar normal 3%-10% Tidak ada gejala klinis 10%-15% Kemampuan darah untuk mengakut oksigen berkurang dan menyebabkan darah menjadi coklat 15%-20% Terjadi sianosis dimana itu berwarna biru- abu-abu, biasanya asymptomatic 20%-45% Sakit kapala, pusing, lemah, kurangnya produktivitas, kesulitan bernafas 45%-55% Peningkatan depresi pada CNS (Sistem Saraf Pusat) 55%-65% Koma, seizures, cardiac failure, cardiac arrhythmias, metabolic asidosis >65% Resiko tinggi yang dapat menyebabkan kematian 2.6 Nitrat Menurut Effendi (2003), Nitrat (NO 3 ) adalah bentuk utama nitrogen di perairan alami dan merupakan nutrient utama bagi pertumbuhan tanaman dan alga. Nitrat sangat mudah larut dalam air dan bersifat stabil. Senyawa ini dihasilkan dari proses sempurna senyawa nitrogen diperairan. Nitrifikasi yang merupakan proses oksidasi amonia menjadi nitrat dan nitrit adalah proses yang penting dalam siklus nitrogen dan berlangsung pada kondisi aerob. Oksidasi amonia menjadi nitrat dilakukan oleh bakteri Nitrosomonas, sedangkan oksidasi nitrit menjadi

10 nitrat dilakukan oleh bakteri Nitrobacter. Kedua jenis bakteri tersebut merupakan bakteri kemotrofik, yaitu bakteri yang mendapatkan energi dari proses kimiawi.pada limbah yang belum diolah, nitrogen dijumpai dalam bentuk nitrogen organik dan komponen amonium. Nitrogen organik akan diubah oleh aktivitas mikroba menjadi ion amonium. Bila kondisi lingkungan mendukung maka mikroba nitrifikasi akan mampu mengoksidasi amonia. Mikroba tersebut bersifat autotropik yaitu mendapatkan energinya melalui proses oksidasi dari ion amonium. Adanya nitrat (NO - 3 ) dalam air adalah berkaiatan erat dengan siklus nitrogen dalam alam.dalam siklus tersebut dapat diketahui bahwa nitrat dapat terjadi baik dari N 2 atmosfir maupun dari pupuk- pupuk (fertilizer) yang digunakan dan dari oksidasi NO - 2 oleh bakteri dari kelompok Nitrobacter. Nitrat yang terbentuk dari proses-proses tersebut merupakan pupuk dari tanaman-tanaman. Nitrat yang kelebihan dari yang dibutuhkan oleh kehidupan tanaman terbawa oleh air yang merembes melalui tanah, sebab tanah tidak mempunyai kemampuan untuk menahanya. Ini mengakibatkan terdapatnya konsentrasi nitrat yang relatif tinggi pada air tanah. Jumlah nitrat (NO - 3 ) dalam usus cenderung untuk berubah menjadi nitrit (NO - 2 ), yang dapat bereaksi langsung dengan hemoglobin dalam darah membentuk methaemoglibine yang dapat menghalangi perjalanan oksigen di dalam tubuh (Sutrisno dan Eni,2002). Nitrat (NO - 3 ) adalah bentuk senyawa nitrogen yang merupakan sebuah senyawa yang stabil. Nitrat merupakan salah satu unsur penting untuk sintesa protein tumbuh-tumbuhan dan hewan, akan tetapi nitrat pada konsentrasi yang tinggi dapat menstimulasi pertumbuhan ganggang yang tak terbatas (bila beberapa syarat lain seperti konsentrasi fosfat dipenuhi), sehingga air kekurangan oksigen terlarut yang menyebabkan kematian ikan. NO - 3 dapat berasal dari buangan industri bahan peledak, piroteknik, pupuk, cat dan sebagainya. Kadar Nitrat

11 secara alamiah biasanya agak rendah, namun kadar nitrat dapat menjadi tinggi sekali pada air tanah di daerah-daerah yang diberi pupuk yang mengandung nitrat. Kadar nitrat tidak boleh melebihi 10 mg NO 3 /L (di Indonesia dan A.S) (Nugroho,2006). Sumber pencemaran nitrat pada air umumnya berasal dari limbah industri, septi tank, limbah hewan (ikan dan burung) dan limbah dari angkutan air (kapal dan perahu). Selain itu limbah dari lahan-lahan pertanian akibat aktivitas pemupukan, penggunaan pestisida, dan lainlain memberikan kontribusi yang sangat besar terhadap polusi nitrat di dalam air permukaan ( Surface water) dan air bawah tanah (Ground water) (Ompungsunggu,2009). Nitrat dalam jumlah besar dapat menyebabkan gangguan diare campur darah, disusul oleh konvulsi, koma, dan bila tidak tertolong akan meninggal. Keracunan kronis dapat menyebabkan depresi, sakit kepala. Methemoglobin dapat terjadi apabila hemoglobin terpapar oksidator termasuk nitrat. Sebenarnya darah manusia secara normal mengandung methemoglobin pada konsentrasi tidak lebih dari 2% tetapi jika methemoglobin meningkat menjadi 10%-20% akan mengakibatkan kemampuan darah untuk mengangkut oksigen menjadi sangat terganggu.methemoglobin adalah hemoglobin yang didalamnya ion Fe +2 diubah menjadi ion Fe +3 dan kemampuan untuk mengikat oksigen telah berkurang dan menyebabkan darah menjadi coklat. Darah mengandung methemoglobin yang tinggi disebut methemoglobinemia dengan gejala tubuh berwarna biru (sianosis), sesak nafas, mual dan muntah-muntah dan shock. Kematian dapat terjadi kalau kadar methemoglobin mencapai 70% (Nugroho, 2006). 2.7 Spektrofotometri Spektrofotometer visible adalah pengukuran panjang gelombang dan intensitas sinar ultraviolet dan cahaya tampak yang diabsorsi oleh sampel.sinar tampak berada pada panjang

12 gelombang nm. Spektrum ini sangat berguna untuk pengukuran secara kuantitatif (Ompusunggu, 2009). Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitan atau absorban suatu contoh sebagai fungsi panjang gelombang, pengukuran terhadap suatu deret contoh pada suatu panjang gelombang tunggal mungkin juga dapat dilakukan. Alat-alat demikian dapat dikelompokkan baik sebagai manual atau perekam, maupun sebagai sinar tunggal atau sinar rangkap (Day dan Underwood,1980). Prinsip dari alat ini yaitu radiasi pada rentang panjang gelombang nm dilewatkan melalui suatu larutan senyawa. Elektron-elektron pada ikatan di dalam molekul menjadi tereksitasi sehingga menempati keadaan kuantum yang lebih tinggi dan dalam proses menyerap sejumlah energi yang melewati larutan tersebut. Semakin longgar elektron tersebut ditahan di dalam ikatan molekul, semakin panjang gelombang (energi lebih rendah) radiasi yang diserap (Watson, 2010). Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber spektrum tampak yang kontinyu, monokromator, sel pengabsorbsi untuk larutan sampel atau blanko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan antara sampel dan blanko ataupun pembanding (Khopkar, 2003). Menurut Muldja (1995), alat-alat instrumentasi Spektrofotometer UV-Visible terdiri dari : 1. Sistem Optik Pada umumnya konfigurasi dasar setiap spektrofotometer UV-Visible berupa susunan peralatan optik yang terkontruksi sebagai berikut: SR M SK D A VD Keterangan :

13 SR M SK D A VD 2. Sumber Radiasi = Sumber Radiasi = Monokromator = Sampel Kompratemen = Detektor = Amplifier atau penguat = Visual Display Beberapa sumber radiasi yang dipakai pada spektrofotometer UV-Vis adalah lampu deuterium, lampu tungsen, dan lampu merkuri. Sumber radiasi deuterium dapat dipakai pada daerah panjang gelombang 190 nm sampai 380 nm (daerah ultraviolet dekat), karena pada rentang panjang gelombang tersebut sumber radiasi deuterium memberikan dua garis spectra yang dapat dipakai untuk mengecek ketepatan panjang gelombang pada spektrofotometer UV-Vis. 3. Monokromator Monokromator berfungsi untuk mendapatkan radiasi monokromatis dari sumber radiasi polikromatis. 4. Sel atau Kuvet Sel atau kuvet merupakan wadah sampel yang akan dianalisis. Ditinjau dari bahan yang dipakai membuat kuvet, ada 2 macam kuvet yaitu, kuvet dari leburan silika (kuarsa) dan kuvet dari gelas. 5. Detektor Detektor merupakan salah satu bagian dari spektrofotometer UV-Vis yang penting. Oleh karena itu, kualitas detektor akan menentukan kualitas spektrofotometer UV-Vis. Fungsi detektor di dalam spektrofotometer adalah mengubah sinyal radiasi yang diterima menjadi sinyal elektronik.

14 Beberapa persyaratan yang harus dipenuhi oleh detektor dalam spektrofotometer UV-Vis antara lain : a. Detektor harus mempunyai kepekaan yang tinggi terhadap radiasi yang diterima, tetapi harus memberikan noise yang sangat minimum (rendah). b. Detektor harus mempunyai kemampuan untuk memberikan respon terhadap radiasi pada daerah panjang gelombang yang lebar (UV-Vis). c. Detektor harus memberikan respon terhadap radiasi dalam waktu yang serempak. d. Detektor harus memberikan jaminan terhadap respon kuantitatif dan sinyal elektronik yang dikeluarkan harus berbanding lurus dengan sinyal yang diterima. e. Sinyal elektronik yang diteruskan oleh detektor harus diamplifikasikan oleh penguat (amplifier) ke recorder (pencatat).