Air Rumus molekul Massa molar Volume molar Kerapatan pada fasa Titik Leleh Titik didih Titik Beku Titik triple Kalor jenis Tegangan permukaan Tekanan uap Kalor penguapan H 2 O 18.02 g/mol 55,5 mol/ L 1000 kg/m 3, liquid 917 kg/m 3, solid 0 C (273.15 K) (32 ºF) 100 C (373.15 K) (212ºF) 0 0 C pada 1 atm 273,16 K pada 4,6 torr 4186 J/(kg K) 73 dyne/cm pd 20 0 C 0.02112 atm pd 20 0 C 40.63 kj/mol
Kalor pembentukan Kapasitas kalor Konstanta dielektrik Viskositas Konduktivitas panas Kalor pelelehan Temperatur kritis Tekanan kritis 6.013 kj/mol 4.22 kj/kg K 78.54 pd 25 0 C 1.002 centipoise pd 20 0 C 0.60 Wm -1 K -1 (293K) 3.34X10 5 J/kg 647 K 22.1 X 10 6 Pa Kecepatan suara 1480 m/s (T=293 K) Permitivitas relatif 80 (T=298 K) Indeks refraksi (relatif terhadap udara) 1.31 (es: 598 nm, T=273 K, p=p 0 ) 1.34 (air: 430-490 nm, T=293 K, p=p 0 ) 1.33 (air: 590-690 nm, T=293 K, p=p 0 )
Tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau Memiliki tiga fasa yang berbeda: cair, gas, dan padat pada temperatur normal di bumi. Air di bumi selalu berinteraksi, berubah, dan bergerak. Dapat menyerap sejumlah kalor karena memiliki kalor jenis yang tinggi Mempunyai tegangan permukaan yang sangat tinggi. Tegangan permukaan tersebut berguna untuk gaya kapilaritas air
Air adalah pelarut yang baik karena kepolarannya, konstanta dielektrik yang tinggi dan ukurannya yg kecil, terutama untuk senyawa ionik dan garam yang polar Air memiliki titik didih tinggi. Jika tidak mempunyai sifat ini maka pada suhu yang normal tidak ada laut, danau, sungai, atau binatang di bumi Air mempunyai massa jenis yang lebih kecil dalam keadaan beku bila dibandingkan dengan keadaan cair, karena sifat ini di bagian dalam lautan meskipun suhunya turun tetap berbentuk cair yang memungkinkan makhluk hidup tetap hidup
Air adalah zat kimia yang istimewa, terdiri dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen Panjang ikatan O H = 95.7 picometer Sudut H O H = 104.45 0 Energi ikatan O H = 450 kj/mol Momen dipol = 1.83 D
Atom-atom hidrogen tertarik pada satu sisi atom oksigen, menghasilkan molekul air yang mempunyai muatan positif pada atom hidrogen dan muatan negatif pada atom oksigen. Karena muatan yang berlawanan tersebut di dalam molekul air saling tarik menarik dan membuatnya menjadi lengket. Sisi positif dari suatu molekul air tertarik pada sisi negatif dari molekul yang lain. Bersifat polar karena adanya perbedaan muatan
Molekul air berbentuk seperti huruf V disebabkan karena: Struktur geometrinya yang tetrahedral (104.45 0 ) Keberadaan pasangan elektron, bebas pada atom oksigen Sebagai pelarut yang baik karena kepolarannya Bersifat netral (ph=7) dalam keadaan murni
Daur hidrologi yang terjadi di alam adalah suatu destilasi yang maha besar dan merupakan suatu sistem distribusi air Siklus hidrologi adalah suatu tahapan-tahapan yang diatur air dari atmosfer ke bumi dan kembali lagi ke atmosfer Laut/samude ra berevapora si Hujan, salju kabut presipitasi
Laut/samudera berevaporasi presipitasi Hujan, salju, kabut Diintersepsi tanaman sungai Air permukaan tanah
Presipitasi pembentukan butir-butir air dari uap ketika suhu turun di bawah titik embun dan air jatuh sebagai hujan atau salju. Evaporasi peristiwa air/es menguap dan naik ke udara. Peristiwa ini terjadi pada tiap keadaan suhu sampai udara di atas permukaan menjadi jenuh dengan uap. Intersepsi bagian presipitasi yg tetap pd permukaan vegetasi. Sebagian air yg diintersepsi ini menguap dan sebagian mencapai tanah secara langsung Infiltrasi proses masuknya air hujan ke dalam lapisan permukaan tanah dan turun ke permukaan air tanah. Air dapat bergerak secara vertikal/horizontal di bawah permukaan tanah sehingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan
Dari air yang dievaporasi di lautan, 90% jatuh kembali ke lautan dan 10% terbawa angin dan jatuh ke daratan menjadi: Air bawah tanah (akifer) Air tanah (infiltrasi sampai kedalaman akar tanaman) Air permukaan Air larian (mengalir ke permukaan menuju daerah yang lebih rendah) Air di alam tidak ada yang murni karena sifat-sifat air yang dapat melarutkan berbagai macam zat yang ada pada tempat yang dilewatinya.
Volume air di bumi mencapai 1.4 milyar km 3 (70% dari permukaan bumi), yang terdiri dari: Air laut (97%) Gunung es di kutub utara dan selatan bumi (2%) Uap air di atmosfer (0.001%) Air tanah (0.72%) Air permukaan (0.0001%) Dari keseluruhan air yang ada di bumi hanya sekitar 0.32% yang merupakan air tawar dan dapat dimanfaatkan langsung untuk kehidupan manusia kirakira 0.003%.
Merupakan reservoir terbesar di bumi, berfungsi sebagai: Pengatur iklim Kompartemen penting dalam daur materi dan aliran energi Sumber mineral dan energi Media transportasi Pengencer limbah Volume air laut kira-kira 1.35 milyar kilometer kubik Air laut tidak dapat digunakan untuk kebutuhan domestik, industri atau pertanian secara langsung. Untuk dijadikan air tawar harus dilakukan desalinasi air laut
Air yang terdapat pada pori-pori tanah, pasir, kerikil, batuan yang telah jenuh terisi air Akifer tak tertekan (unconfined aquifer) mendapat air dari infiltrasi Akifer tertekan (confined aquifer) terdapat di antara lapisan yang kurang permeable. Airnya berasal dari daerah pengisian atau resapan di perbukitan. Jumlah air bawah tanah 40X lebih banyak daripada air permukaan, tetapi penyebarannya tidak merata dengan pergerakan sangat lambat sekitar 1 m/tahun Muka air tanah akan naik pada musim hujan dan turun pada saat musim kemarau
Perairan di permukaan dapat membentuk suatu ekosistem, misalnya danau dan sungai Faktor yang paling mempengaruhi pada ekosistem perairan, diantaranya: O 2 terlarut (fotosintesis, respirasi, penguraian) Cahaya matahari (suhu, fotosintesis)
Danau oligotropik: Jernih, sinar matahari dapat tembus Bahan terlarut sedikit Fluktuasi suhu rendah Jumlah biota rendah Danau eutropik Air agak keruh Terjadi fotosintesis Kadar O 2 tinggi Biota sangat beraneka ragam Bahan terlarut banyak Danau dystropik Air sangat keruh ph air rendah Kadar O 2 sangat rendah Bahan organik sangat tinggi
Sun O 2 CO 2 CH2 + H2O + hv (CH2O) + O2 photosynthesis Epiliminion Kelarutan O2 tinggi, Zat kimia terdapat dlm bentuk teroksidasi THERMOCLINE Hypoliminion Kelarutan O2 rendah, Zat kimia terdapat dlm bentuk tereduksi
Stratifikasi termal adalah peristiwa adanya perbedaan suhu antara dua lapisan sehingga air tidak bercampur dan memiliki sifat kimia dan biologi yang berbeda. Lapisan permukaan danau (epiliminion) dipanaskan oleh radiasi matahari, bobotnya lebih kecil, DO tinggi, terjadi oksidasi dan bersifat aerobic Lapisan dasar (hypoliminion) bersifat anaerobic, DO rendah, zat kimia ada dalam bentuk reduksi Lapisan diantara epiliminion dan hypoliminion disebut thermocline Pada musim gugur, tidak terjadi stratifikasi termal dan terjadi pencampuran (turn over) sehingga sifat fisika dan kimia air menjadi lebih seragam
Air yang jatuh ke bumi, sebagian menguap kembali menjadi air di udara, sebagian masuk ke dalam tanah, sebagian lagi mengalir di permukaan. Aliran air di permukaan ini kemudian akan berkumpul mengalir ke tempat yang lebih rendah dan membentuk sungai yang kemudian mengalir ke laut Karakteristik sungai: Mempunyai arus Fluktuasi air berdasarkan waktu/musim Merupakan ekosistem terbuka Terpengaruh ekosistem daratan Cahaya dapat tembus sampai dasar sungai Kadar O 2 tinggi
8 macam bentuk polutan, yaitu: Kebutuhan oksigen pd air buangan (oxygen demanding waters). Misalnya pada buangan industri Penyakit oleh mikroorganisme patogen, misalnya bakteri, parasit, virus. Senyawa anorganik dan mineral, misalnya asam, garam, dan logam beracun. misalnya pestisida, plastik, detergen, buangan industri dan minyak. Bahan gizi tumbuhan (plant nutrients) misalnya nitrat, fosfat. Sedimen misalnya tanah, garam, dan berbagai zat padat dari erosi tanah Zat radioaktif Panas, misalnya dari industri dan proyek pendinginan air
Akibat dari pencemaran air: Mengganggu estetis, misalnya: Warna (terjadinya sedimentasi, adanya sifat asam) Bau dari fenol Rasa: senyawa organik, sedimen Sifat-sifat yang merugikan misalnya: Garam yang larut menyebabkan korosi Air berlumpur, terjadinya sedimentasi Menurunkan citra pada daerah pemukiman dan rekreasi Merugikan pada kehidupan tumbuhan dan binatang, misalnya: Zat nutrients, senyawa nitrogen dan fosfor Panas membunuh ikan Pestisida membunuh ikan
Merugikan pada kesehatan manusia, misalnya: Bakteri Virus Buangan industri Beberapa pestisida (pada makanan) Logam (raksa, timbal, kadmium) Merugikan pada genetika manusia dan pada reproduksi Pestisida Zat-zat kimia hasil industri Radiologi Minyak/pengolahan minyak Senyawa organik Pestisida Erosi Nutrien
Senyawa kompleks adalah senyawa yang terbentuk dari ion logam yang bergabung dengan ligan (ion negatif atau senyawa netral) melalui ikatan kovalen koordinasi. Ikatan kovalen koordinasi
Ligan yang memiliki gugus fungsi karboksilat, amino aromatik, fenoksida, dan fosfat. Ion logam Dalam perairan alami : Mg 2+, Na +, Fe 2+, Fe 3+, Ca 2+, Zn 2+, VO 2+. Dalam perairan tercemar : Ca 2+, Ni 2+, Sr 2+,Cd 2+, Ba 2+
Molekul-molekul air sekeliling kation dalam larutan air dipindahkan dari kulit koordinasi dan diganti oleh atom ligan lain. Kekuatan ikatan molekul-molekul H 2 O menurun bila ion bertambah besar dan molekul H 2 O lebih mudah berdisosiasi. Pada umumnya, pembentukan kompleks dalam perairan melibatkan banyak reaksi penting. Mencakup perubahanperubahan bilangan oksidasi logam, seperti halnya yang terjadi pada oksidasi-reduksi, dekarboksilasi atau reaksireaksi hidrolistis dari ligan.
Hilangnya ion logam dalam larutan Perubahan potensial redoks yang ada Dapat melarutkan ion-ion dari senyawa logam tidak larut. AgCl (s) [AgCl2] - HgI2 (s) [HgI2] 2- [Cu(NH2)4] 2+ sukar larut mudah larut sukar larut mudah larut mudah larut Kelarutan senyawa kompleks tergantung pada sifat molekul air yang berkutub
Khelating Agent Sintesis : - NatriumTiofosfat - EDTA - NTA - NaNO3 Alami(humic) : Substrat / Zat yang ada dalam tubuh
EDTA Melarutkan logam berat, contoh : dalam pipa buangan Pembersih dan pelarut untuk komponen reaktor dan hot cell yang terkontaminasi Humic Mengubah kation dengan air yaitu menggeser ion logam dari air Mengakumulasi sejumlah besar logam Karbonat - Meningkatkan korosi logam pipa - Mencegah reaksi kimia lebih lanjut
Arang sekam padi Kayu bakar Sampah-sampah/tanah Pipa Kerikil Kawat ram Lumpur Drum diameter 40 cm dan tinggi 72 cm 32
Dasar drum dibuat lubang-lubang kecil (diameter 2 mm) dan 4 lubang dengan diameter 3,5 mm. Pada dinding drum diberi 6 lubang berdiameter 3,5 mm. Jarak antara masing-masing lubang 10 cm. Bagian kiri dan kanan drum dipasangi pipa yang panjangnya 15 cm. Pada bagian dasar dari drum diberi kawat ram (lihat Gambar 1). Gambar 1. Alat Pembuatan Arang Sekam Padi 33
Tungku pembakaran : Tungku pembakaran adalah tungku rumah tangga yang dimodifikasi untuk pengarangan kayu bakar. (Lihat Gambar 2) Gambar 2. Tungku Pembakaran Sekam Padi 34
Alat penjernihan air terdiri atas 2 bagian : a) Alat pengendapan yang terbuat dari drum. b)alat penyaringan yang dibuat dari gentong. Pada dasar gentong diberi kerikil dan arang sekam padi setebal dari 10 sampai 20 cm di atasnya. Di atas arang sekam padi diberi ijuk. Pembuatan arang sekam padi : a) Secara tradisional arang sekam padi dibuat dalam suatu lubang yang berukuran : panjang 50 cm, tinggi 30 cm dan diameter 50 cm, dengan kapasitas 5 kg. Sekam dibakar di atas tungku singer. Sekam yang sudah terbakar ditutup tanah dan diatasnya diberi sampah. Pada salah satu sudut lubang diberi pipa udara. Gambar 3. Alat Penjernihan Air b) Cara lain dengan menggunakan drum sebagi tungku pembakaran. Temperatur pada waktu pengarangan 4000-6000 C dan lama pengarangan 2,5 jam. Bahan bakar kayu yang digunakan 5 kg, untuk 5 kg sekam padi.
Proses penyaringan air: Tahap pertama pengendapan Tahap kedua penyaringan dengan arang sekam padi kira-kira 10 cm tebalnya. Proses penyaringan ini bekerja selama 6 jam/hari. Dapat memenuhi kebutuhan air bersih untuk keperluan keluarga Pengarangan sekam padi mudah dikerjakan oleh masyarakat pedesaan sendiri. Relatif murah kesehatan. Sekam padi mudah diperoleh di pedesaan. Pembakaran harus sempurna, apabila pembakaran tidak sempurna (kekurangan oksigen) arang sekam padi dan abu akan bercampur. 36
ORGANISME DALAM SISTEM PERAIRAN Organisme dalam sistem perairan dapat digolongkan berdasarkan: Aliran energi Kebiasaan hidup 10 June 2010 37
ORGANISME DALAM SISTEM PERAIRAN Berdasarkan aliran energi, organisme dibagi menjadi: autotrof yaitu organisme yang menggunakan sinar matahari atau energi kimia untuk mengubah unsur-unsur senyawa organik yang sederhana menjadi sempurna dengan molekul kompleks yang menyusun organisme hidup. Contoh : alga (karena sel alga telah memiliki kloroplas yang mengandung klorofil). 10 June 2010 38
ALGA Meliputi organisme fotosintetik, yang biasa hidup di air atau ditempat basah. Dan tubuhnya terdiri atas satu sel atau banyak sel, berkoloni, berbentuk benang maupun lembaran. Berdasarkan pigmen dominannya, dikelompokkan kedalam beberapa kelas : Chlorophyta (alga hijau) Chrysophyta (alga keemasan) Phaeophyta (alga pirang atau cokelat) Rhodophyta (alga merah) 10 June 2010 39
ORGANISME DALAM SISTEM PERAIRAN heterotrof yaitu organisme yang memerlukan zat makanan organik (tidak mampu menyusun zat organik sendiri). Contoh : porifera, zooplankton, ikan, udang, kerang, cumi-cumi dan lain-lain. 10 June 2010 40
PORIFERA Porifera berarti hewan yang mempunyai tubuh berpori, merupakan hewan bersel banyak yang paling sederhana dan belum mempunyai organ tubuh. Bentuk tubuhnya beraneka ragam, menyerupai tumbuhan dan warnanya sangat bervariasi seperti merah, abu-abu, kuning, biru, violet, dan sebagainya. Porifera senantiasa menempel atau melekat pada batu-batuan, karang atau benda padat di dasar perairan tempat hidupnya. 10 June 2010 41
UDANG Udang merupakan hewan yang tubuhnya terlindung kulit keras yang sekaligus merupakan rangka luar atau eksoskeleton yang tersusun atas zat tanduk atau kitin. Tubuhnya terdiri atas sefalotoraks (kepala-dada) dan abdomen. Udang hidup di air laut, air tawar, dan air payau. 10 June 2010 42
KERANG Tubuh dari kerang bersifat bilateral simetris dan terlindung oleh cangkok kapur yang keras. Makanan dari kerang berupa hewan kecil yang terdapat dalam perairan yang masuk bersamaan air melalui sifon dan alat pernapasannya berupa insang dan bagian mantel. 10 June 2010 43
CUMI-CUMI Tubuh cumi-cumi dapat dibedakan atas kepala, leher dan badan. Mulutnya terdapat ditengah-tengah, dikelilingi oleh 10 tentakel (2 tentakel panjang yang berfungsi untuk menangkap mangsa dan berenang, dan 8 tentakel yang lebih pendek). Disisi kiri dan kanan tubuhnya terdapat sirip yang penting untuk keseimbangan tubuh. Seluruh tubuh cumi-cumi terbungkus oleh mantel. Cumi- cumi dapat bergerak dengan 2 cara, yaitu dengan menggunakan tentakel dan dengan menyemprotkan air dari rongga mantel. Makanan cumi-cumi adalah udang-udangan, hewan moluska lain, dan ikan. 10 June 2010 44
ORGANISME DALAM SISTEM PERAIRAN Berdasarkan kebiasaan hidup, organisme dibedakan menjadi: Plankton Nekton Neuston Perifiton Bentos 10 June 2010 45
PLANKTON Plankton terdiri atas fitoplankton dan zooplankton, dan biasanya melayang-layang (bergerak pasif) mengikuti gerak aliran air. 10 June 2010 46
NEKTON Nekton adalah hewan yang aktif berenang dalam air. Contoh : ikan. 10 June 2010 47
NEUSTON Neuston adalah organisme yang mengapung atau berenang di permukaan air atau bertempat pada permukaan air. Contoh : serangga air. 10 June 2010 48
PERIFITON Perifiton merupakan tumbuhan atau hewan yang melekat atau bergantung pada tumbuhan atau benda lain. Contoh: keong. 10 June 2010 49
BENTOS Bentos adalah hewan dan tumbuhan yang hidup di dasar atau hidup pada endapan. Bentos dapat sessil (melekat) atau bergerak bebas. Contoh : cacing dan remis. 10 June 2010 50