BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Feses Babi Dalam peternakan tradisional, binatang seperti babi hidup dalam kelompok yang kecil disbanding saat mereka dalam industri peternakan memiliki ruang untuk bergerak kemana-mana, dan kotoran mereka tidak akan menjadi masalah lingkungan, sebaliknya kotorannya dapat dipakai pupuk yang sangat berharga dan sumber bahan bakar. Tetapi ketika hewan ternak dipelihara dalam jumlah yang besar, kotoran tersebut dapat menimbulkan masalah lingkungan dan sulit untuk dibuang dalam jumlah yang sangat besar. Banyak unsur seperti nitrogen, fosfor dalam makanan hewan yang dikeluarkan dan menjadi polutan yang potensial. Dalam industri peternakan babi, campuran air kencing dan kotorannya disimpan dalam tangki besar atau lagoon (kolam penampungan) dan dibuang kedaratan dimana hal tersbut dapat menyebabkan polusi air dan tanah. Sebanyak 30% dari jumlah total nitrogen dalam campuran air kencing dan kotoran lepas ke lingkungan sebagai gas amonia. Tingkat amonia yang tinggi dalam air dekat tempat makan hewan berkaitan dengan resiko keguguran kandungan pada wanita. Salah satu efek campuran kencing dan kotran hewan pada lingkungan adalah Eutrofikasi (perkembangbiakan alga karena terlalu banyak zat makanan) yang dapat mempengaruhi sungai dan saluran lainnya. Kadangkala menyebabkan pertumbuhan alga beracun dan kematian ikan. Banyak sekali kolam penampungan kotoran babi yang dibanjiri saat badai Floyd melanda Carolina Utara tahun 1999 yang menyebabkan kematian ikan dalam jumlah yang besar dengan biaya pembersihan jutaan dollar.
Kualitas air dekat industri peternakan atau tempat makan ternak menjadi persoalan dari penduduk setempat, pekerja peternakan meliputi bau tidak sedap sampai emisi yang berbahaya. Penelitian menunjukkan bahwa penduduk dekat peternakan babi melaporkan lebih banyak mengalami ketegangan, kelelahan, kebingungan dan gejala fisik seperti mual dan iritasi mata, hidung dan tenggorokan. (Embankment, Albert. 1989) 2.2 Amonia Amonia merupakan hasil tambahan penguraian (pembusukan) protein tanaman atau hewan atau kotorannya. Jadi jika ada ammonia dalam air, ada kemungkinan kotoran hewan masuk. Juga dapat terbentuk jika urea dan asam uric dalam air urin mengurai. Pupuk buatan juga mengandung amonia dan senyawanya. (Sastrawijaya, A. T. 2002) Amonia merupakan gas yang tidak berwarna dengan titik didih -33,5 0 C. cairannya mempunyai panas penguapan sebesar 1,37 kj g -1 pada titik didihnya. Secara fisik cairan NH 3 mirip dengan air dimana bergabung sangat kuat melalui ikatan hidrogen. (Cotton, 1989) Bila dirasakan, rasa NH3 kurang enak sehingga kadar NH 3 harus rendah. Pada air minum kadarnya harus nol, dan pada air sungai kadarnya harus dibawah 0,5 mg/l (syarat mutu air di Indonesia). Amonia tersebut dapat dihilangkan sebagai gas melalui aerasi atau reaksi dengan asam hipoklorik atau kaporit, hingga menjadi kloramin yang tidak berbahaya atau sampai menjadi N 2. (Alaerts, G. 1984) 2.2.1 Metode Penentuan Amonia Nitrogen amonia dapat ditentukan dengan atau tanpa didahului oleh suatu pengolahan pendahuluan (destilasi). Bila destilasi tidak dilakukan maka amonia langsung ditentukan dengan analisis Nesller atau melalui titrasi. Destilasi tidak dilakukan bila sampel cukup jernih yaitu tidak melebihi batas kadar kekeruhan 10 NTU dan batas kadar warna 5 mg Pt-Co/L. Keadaan ini terdapat pada air PDAM, air sungai jernih, air sumur jernih dan effluent sistem pengolahan air buangan yang jernih. Destilasi perlu dilakukan
pada sampel air buangan penduduk, air buangan industri, air sungai yang keruh dan air yang mengadung warna. Pada proses destilasi, hasil yang mengandung amonia ditampung dalam larutan absorben asam borat. Kadar nitrogen kemudian ditentukan dengan metode Nessler atau melalui titrasi dengan standar asam sulfat dan penambahan indikator campuran. Pemilihan metode berdasarkan perkiraan amonia dalam sampel. Bila perkiraan kadar amonia dalam sampel antara 1 sampai 25 mg/l maka digunakan titrasi dengan standar asam sulfat, bila kadar amonia antara 0,05 sampai 5 mg/l dapat ditentukan dengan menggunakan metode Nessler. Kadar amonia > 5mg/L dapat juga ditentukan dengan metode Nessler dengan pengenceran. Metode Nessler terdiri dari suatu analisa kimiawi dengan menggunakan alat spektrofotometer. Reagen Nessler [K 2 HgI 4 ] akan bereaksi dengan NH 3 dalam larutan yang bersifat basa. Reaksi yang menghasilkan larutan berwarna kuning-cokelat yang mengikuti hukum Beer-Lambert. Intensitas warna yang terjadi berbanding lurus dengan konsentrasi NH 3 yang terdang pat dalam sampel, yang kemudian ditentukan secara spektrofotometri. (Alaerts. G. 1984) Endapan cokelat yang dihasilkan atau pewarnaan cokelat atau kuning dihasilkan sesuai dengan jumlah ammonia atau ion ammonia yang terdapat. Endapan tersebut adalah merkurium amidoiodida basa: NH + 4 + 2[HgI4] 2- + 4OH - HgO.Hg(NH 2 )I + 7I - + 3H 2 O Rumus endapan cokelat ditulis sebagai 3HgO.Hg(NH3) 2 I 2 oleh Britton dan Wilson tahun 1933 dan sebagai NH 2.Hg 2 I 3 oleh Nicholas dan Willits tahun 1934. (Bassett, J. 1994) 2.2.2 Gangguan dalam analisis Nessler Gangguan dalam analisis amonia secara Nessler adalah kekeruhan dan warna. Pada analisis Nessler tanpa destilasi sampel jernih harus ditambahkan larutan basa dan ZnSO 4 untuk mencegah gangguan ion Ca, Mg, Fe, dan Sn yang dapat menimbulkan kekeruhan. Dengan penambahan larutan basa dan ZnSO 4, ion-ion tersebut akan mengendap. Larutan sampel akan bebas gangguan setelah pengendapan 15 sampai 30
menit. Kemudian penambahan EDTA membantu agar sisa ion-ion Ca, Mg dan Fe dalam larutan tidak ikut mengendap. Dengan destilasi sampel gangguan warna dan kekeruhan akan hilang, sedang kation yang dapat menimbulkan kekeruhan diendapkan dengan ph tinggi. (Alaerts, G. 1984) 2.3 Nitrat Nitrat adalah bentuk utama nitrogen di perairan alami dan merupakan nutrien utama bagi pertumbuhan tanaman dan alga. 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 anaerob. Oksidasi amonia menjadi nitrit oleh bakteri Nitrosomonas, sedangkan oksidasi nitrit menjadi nitrat oleh bakteri Nitrobacter. Kedua jenis bakteri tersebut merupakan bakteri kemoterafik, yaitu bakteri yang mendapatkan energi dari proses kimiawi. Nitrat dan amonium adalah sumber utama nitrogen di perairan. Kadar nitrat nitrogen pada perairan alami hamper 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 nitrat-nitrogen yang lebih dari 0,2 mg/l dapat menyebabkan terjadinya eutrofikasi (pengayaan perairan), yang selanjutnya menstimulir pertumbuhan alga dan tumbuhan air secara pesat. Kadar nitrat dalam air tanah dapat mencapai 100 mg/l. Air hujan memiliki kadar nitrat sekitar 0,2 mg/l. Kadar nitrat untuk keperluan air minum sebaiknya tidak melebihi 10 mg/l. (Effendi, H., 2003) 2.3.1 Metode Penentuan Nitrat Analisa nitrat cukup sulit karena rumit dan peka terhadap berbagai jenis gangguan. Namun ada beberapa cara analisa yang tersedia antara lain: - Analisa spektrofotometris pada panjang gelombang 230 nm (sinar ultra ungu yang cocok sebagai analisa penduga bagi air tanpa zat organis dengan kadar NO 3 -N antara 0,1 sampai 11 mg/l.
- Analisa dengan elektroda khusus (dan ph meter) yang cocok sebagai analisa penduga baik air berisi maupun air buangan dengan skala kadar NO 3 -N antara 0,2 sampai 1400 mg/l. - Analisa dengan brusin sulfat untuk air dengan kadar 0,1 sampai 2 mg NO - Analisa dengan asam kromotropik untuk air dengan kadar 0,1 sampai 5 mg NO N. - Analisa dengan reduksi menurut devarda untuk air dengan kadar NO 2 mg/l. (Alaert, G. T,1984) 2.4 TSS ( Total Suspended Solid) Total suspended atau padatan tersuspensi adalah padatan yang menyebabkan kekeruhan air, tidak terlarut dan tidak dapat mengendap langsung. Padatan tersuspensi terdiri dari partikel-partikel yang ukuran maupun beratnya lebih kecil dari sedimen seperti bahan-bahan organik tertentu, tanah liat dan lain lain. Misalnya air permukaan mengandung tanah liat dalam bentuk tersuspensi. Air buangan selain mengandung padatan tersuspensi dalam jumlah yang bervariasi, juga sering mengandung bahan-bahan yang bersifat koloid, seperti protein. Air buangan industri makanan mengandung padatan tersuspensi yang relatif tinggi. Padatan terendap dan padatan tersuspensi akan mengurangi penetrasi sinar matahari ke dalam air, sehingga dapat mempengaruhi regenerasi oksigen secara fotosintesis. Pengukuran langsung padatan tersuspensi (TSS) sering memakan waktu cukup lama. TSS adalah jumlah bobot bahan yang tersuspensi dalam volume air tertentu, yang biasanya dinyatakan dalam mg/l atau ppm. Partikel tersuspensi akan menyebarkan cahaya yang dating, sehingga menurunkan intensitas cahaya yang disebarkan. Padatan tersuspensi dalam air umumnya terdiri dari fitoplankton, zooplankton, sisa tanaman dan limbah industri. (Sunu, P., 2001) 3 3 -N 3 - -N lebih dari 2.5 TDS (Total Dissolved Solid) TDS (Total Dissolve Solid) yaitu ukuran zat terlarut (baik itu zat organik maupun anorganik, mis : garam, dll) yang terdapat pada sebuah larutan. TDS meter
menggambarkan jumlah zat terlarut dalam part per million (ppm) atau sama dengan milligram per Liter (mg/l). Umumnya berdasarkan definisi diatas seharusnya zat yang terlarut dalam air (larutan) harus dapat melewati saringan yang berdiameter 2 micrometer (2 10-6 meter). Aplikasi yang umum digunakan adalah untuk mengukur kualitas cairan biasanya untuk pengairan, pemeliharaan aquarium, kolam renang, proses kimia, pembuatan air mineral, dll. Setidaknya, kita dapat mengetahui air minum mana yang baik dikonsumsi tubuh, ataupun air murni untuk keperluan kimia (misalnya pembuatan kosmetika, obat-obatan, makanan, dll. Sampai saat ini ada dua metoda yang dapat digunakan untuk mengukur kualitas suatu larutan. Ada pun dua metoda pengukuran TDS (Total Dissolved Solid) tersebut adalah : - Gravimetry - Electrical Conductivity (http://insansainsprojects.wordpress.com/tds-meter/) 2.6 Teknik Spektroskopi Teknik spektroskopi adalah salah satu tekhnik analisa analisis kimia yang mengamati tentang interaksi atom atau molekul dengan radiasi elektromagnetik. Ada dua macam instrument pada teknik spektroskopi yaitu spektrometer dan spektrofotometer. Instrumen yang memakai monokromator celah tetap pada bidang focus disebut sebagai spektrometer. Apabila spektrometer tersebut dilengkapi dengan detektor yang bersifat fotoelektrik maka disebut spektrofotometer. (Muldja, 1955) Dalam analisis spektrofotometri digunakan suatu sumber radiasi yang menjorok kedalam daerah ultra violet spektrum itu. Dari spektrum ini, dipilih panjang-panjang gelombang tertentu dengan lebar pita kurang dari 1 nm. Proses ini memerlukan penggunaan instrument yang lebih rumit dn karenanya lebih mahal, instrumen yang
digunakan untuk maksud adalah spektrofotometer dan seperti tersirat dalam hal ini instrumen ini sebenarnya terdiri dari dua instrumen dalam satu kotak sebuah spektrofotometer dan sebuah fotometer. Sebuah spektrometer optis adalah sebuah instrumen yang mempunyai system optis yang dapat menghasilkan sebaran (dispersi) radiasi elektromagnet yang masuk, dan dengan mana dilakukan pengukuran kuantitas radiasi yang diteruskan pada panjang gelombang terpilih dan dijangkau spektral itu. Sebuah fotometer adalah piranti untuk mengukur intensitas radiasi yang diteruskan atau suatu fungsi intensitas ini. Bila digabung dalam spektrofotometer, spektrometer dan fotometer itu digunakan secara gabungan untuk menghasilkan suatu isyarat yang berpadanan dengan selisih antara radiasi yang diteruskan oleh contoh pada panjang panjang gelombang yang terpilih. Metode spektrofotometer yang paling tepat untuk menetapkan antara lain konsentrasi zat-zat dalam larutan, tetapi instrument ini mau tidak mau akan lebih mahal. Sebuah spektrofotometer dapat dianggap sebagai sebuah fotometer fotolistrik yang diperhalus yang memungkinkan penggunaan pita-pita cahaya yang sinambung variabelnya dan lebih mendekati monokromatik. Bagian-bagian penting spektrofotometer adalah: (1) suatu sumber cahaya, (2) sebuah monokromator, yakni sebuah piranti untuk memancarkan cahaya monokromatik atau lebih tepat, pita-pita sempit energi cahaya dari sumbernya, (3) sel/kuvet kaca atau silica untuk pelarut dalam larutan yang diuji dan tempat sebuah piranti untuk menerima atau mengukur berkas-berkas energi cahaya yang melewati pelarut atau larutan. Dari pandangan kimia analisis, spektrofotometer merupakan instrumen yang memungkinkan orang mengukur transmitan (adsorbans) pada pelbagai panjang gelombang. Spektrofotometer foto listrik dapat dianggap sebagai fotometer (absorpsiometer) foto listrik yang diperhalus, yang menggunakan pita cahaya yang variable yang secara sinabung dan lebih mendekati monokromatik. Instrumen yang lebih murah, seperti polarimeter, kisi spektronic 20 bikinan Bousch dan Lomb yang memberikan lebar pita 20-30 nm. (Bassett, J. 1994)
2.7 Analisa Gravimetri Analisa gravimetri adalah proses isolasi dan pengukuran berat suatu unsur atau senyawa tertentu. Bagian terbesar dari penentuan secara analisis gravimetri meliputi transformasi unsur atau radikal ke senyawa murni stabil yang dapat segera diubah menjadi bentuk yang dapat ditimbang dengan teliti. Berat unsur dihitung berdasarkan rumus senyawa dan berat atom unsur unsur penyusunnya. Pemisahan unsur - unsur atau senyawa yang dikandung dilakukan dengan beberapa cara, seperti metode pengendapan, metode penguapan, metode elektroanalisis atau berbagai macam metode lainnya. Pada prakteknya, 2 metode pertama adalah yang terpenting. Metode gravimetri memakan waktu yang cukup lama, adanya pengotor pada konstituen dapat diuji dan bila perlu faktor-faktor koreksi dapat digunakan. (Khopkar, S. M. 2003) Suatu metode gravimetri untuk analisis biasanya didasarkan pada suatu reaksi kimia seperti: aa + rr A r Rr dimana a molekul analit A, bereaksi dengan r molekul R. produknya, A r Rr biasanya biasanya berupa zat yang sangat sedikit larut, yang dapat ditimbang dalam keadaan demikian setelah pengeringan, atau yang dapat dipanggang menjadi senyawa lain yang susunannya diketahui, kemudian dihitung. Persyaratan berikut haruslah dipenuhi agar metode gravimetri itu berhasil: - Proses pemishan hendaknya cukup sempurna sehingga kualitas analit yang tak terendapkan secara analitis tak dapat dideteksi (biasanya 0,1 mg atau kurang dalam menetapkan penyusun utama dari suatu makro) - Zat yang ditimbang hendaknya mempunyai susunan yang pasti dan hendaknya murni, atau hamper sangat murni. Bila tidak, akan diperoleh hasil yang galat. (Underwood, A. L. 1989)