BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air Dalam Kehidupan Air merupakan sumber daya alam yang diperlukan untuk hajat hidup orang banyak, bahkan oleh semua makhluk hidup. Oleh karena itu, sumber daya air harus dilindungi agar tetap dapat dimanfaatkan dengan baik oleh manusia serta makhluk hidup yang lain. Pemanfaatan air untuk berbagi kepentingan harus dilakukan secara bijaksana, dengan memperhitungkan kepentingan generasi sekarang maupun generasi yang akan datang dan aspek penghematan dan pelestarian sumber daya air harus ditanamkan pada segenap pengguna air (Effendi, 2003). Air yang merupakan kebutuhan esensial bagi manusia. Rata-rata setiap orang memerlukan 100-250 liter per hari bergantung pada tingkat kesejahteraan atau ekonominya. Golongan ekonomi menengah ke bawah mengkonsumsi ratarata 150 liter per hari. Untuk air minum dan memasak makanan dibutuhkan lebih kurang 2-3 liter/ orang setiap hari, walaupun jumlah ini relatif sangat kecil dibanding kebutuhan lainnya tapi membutuhkan kualitas yang sangat baik (Fardiaz,1992). Dalam kehidupan manusia, air dapat dipakai untuk berbagai macam kegiatan seperti: 1. Pemakaian domestik, misalnya; mandi, mencuci, minum, makan dan lain-lain. 4
2. Pemakaian industri, misalnya; obat, makanan, minuman dan lain-lain. 3. Pengangkutan dan transportasi air. 4. Sumber tenaga mekanik. 5. Pertanian, irigasi, perikanan. 6. Rekreasi. 7. Penguraian kotoran (Fardiaz,1992). 2.1.1 Air Bersih Air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari dan akan menjadi air minum setelah dimasak terlebih dahulu. Sebagai batasannya, air bersih adalah air yang memenuhi persyaratan bagi sistem penyediaan air minum. Adapun persyaratan yang dimaksud adalah persyaratan dari segi kualitas air yang meliputi kualitas fisik, kimia, biologi dan radiologis, sehingga apabila dikonsumsi tidak menimbulkan efek samping (Permenkes No. 416/Menkes/PER/IX/1990). Air bersih ini diperoleh dari sumur gali, sumur bor, air hujan, air ledeng, air tanah, dan air dari sumber mata air. 1. Air Hujan Air hujan dapat ditampung kemudian termasuk kategori air bersih, tetapi air hujan ini tidak mengandung kalsium. Oleh karena itu, agar dapat dijadikan air minum yang sehat perlu ditambahkan kalsium didalamnya (Sumantri, 2010). 5
2.Air Sungai dan Danau (Air Permukaan) Air sungai dan danau berdasarkan asalnya juga berasal dari air hujan yang mengalir melalui saluran-saluran ke dalam sungai atau danau. Kedua sumber air ini sering juga disebut air permukaan. Oleh karena air sungai dan danau ini sudah terkontaminasi atau tercemar oleh berbagai macam kotoran, maka bila akan dijadikan air minum harus diolah terlebih dahulu (Sumantri, 2010). 3. Mata Air Air yang keluar dari mata air ini berasal dari air tanah yang muncul secara alamiah. Oleh karena itu, air dari mata air ini bila belum tercemar oleh kotoran sudah dapat dijadikan air minum langsung. Tetapi karena kita belum yakin apakah betul belum tercemar maka alangkah baiknya air tersebut direbus dahulu sebelum diminum (Sumantri, 2010). 4. Air Sumur Air sumur dangkal adalah air yang keluar dari dalam tanah, sehingga disebut sebagai air tanah. Air berasal dari lapisan air di dalam tanah yang dangkal. Dalamnya lapisan air ini dari permukaan tanah dari tempat yang satu ke yang lain berbeda-beda. Biasanya berkisar antara 5 sampai dengan 15 meter dari permukaan tanah. Air sumur pompa dangkal ini belum begitu sehat karena kontaminasi kotoran dari permukaan tanah masih ada. Oleh karena itu perlu direbus dahulu sebelum diminum (Gabriel, 2001). Air sumur dalam yaitu air yang berasal dari lapisan air kedua di dalam tanah. Dalamnya dari permukaan tanah biasanya lebih dari 15 meter. Oleh karena 6
itu, sebagaian besar air sumur dalam ini sudah cukup sehat untuk dijadikan air minum yang langsung (tanpa melalui proses pengolahan) (Gabriel, 2001). 2.1.2 Pencemaran Air Pencemaran air adalah masuk atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi, dan atau komponen lain ke dalam air dan atau berubahnya tatanan air oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam, sehingga kualitas air turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air menjadi kurang atau sudah tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya (KepMenKLH No.Kep-02/MENKLH/I/1988). 2.1.3 Komponen Pencemaran Air Komponen pencemaran air dikelompokkan sebagai berikut: 1. Bahan Buangan Padat Merupakan bahan buangan yang berbentuk padat, baik yang kasar (butiran besar) maupun yang halus (butiran kecil). 2. Bahan Buangan Organik Pada umumnya merupakan limbah yang dapat membusuk atau terdegradasi oleh mikroorganisme. 3. Bahan Buangan Anorganik Pada umumnya merupakan limbah yang tidak dapat membusuk dan sulit didegradasi oleh mikroorganisme. Apabila bahan buangan ini masuk ke air lingkungan maka akan terjadi peningkatan jumlah ion logam dalam air. Bahan buangan anorganik biasanya berasal dari industri yang melibatkan penggunaan unsur-unsur logam seperti Timbal (Pb), Arsen (As), Kadmium 7
(Cd), Air Raksa (Hg), Krom (Cr), Nikel (Ni), Kalsium (Ca), Magnesium (Mg), Kobalt (Co) dan lainnya. 4. Bahan Buangan Olahan Bahan Makanan Sebenarnya bahan buangan olahan bahan makanan dapat juga dimasukkan ke dalam kelompok bahan buangan organik, namun dalam hal ini sengaja dipisahkan karena bahan buangan olahan bahan makanan seringkali menimbulkan bau busuk. Pencemaran air selain menyebabkan dampak lingkungan yang buruk dapat menurunkan keanekaragaman dan mengganggu estetika juga berdampak negatif bagi kesehatan makhluk hidup, karena di dalam air yang tercemar selain mengandung mikroorganisme patogen, juga mengandung banyak komponen beracun (Nugroho, 2006). (Wardhana, 2004). 2.1.4 Persyaratan Air Bersih Di dalam Peraturan Menteri Kesehatan RI No.416/MENKES/PER/IX/ 1990, persyaratan air bersih dapat di tinjau dari parameter fisika, parameter kimia, parameter mikrobiologi dan parameter radioaktivitas. 1. Paramater fisika Secara fisik air bersih harus jernih, tidak berbau dan tidak berasa. Selain itu juga suhu air bersih sebaiknya sama dengan suhu udara atau ± 25 ºC, apabila terjadi perbedaan maka batas yang diperbolehkan adalah 25 ºC ± 3 ºC. 2. Parameter kimiawi Air bersih tidak boleh mengandung bahan-bahan kimia dalam jumlah yang melampaui batas. Beberapa persyaratan kimia antara lain adalah: ph, total suspended solid, kesadahan (CaCO 3 ), kalsium (Ca), besi (Fe), mangan (Mn), 8
tembaga (Cu), seng (Zn), klorida (Cl), nitrit (NO 2 ), nitrat (NO 3 ), flourida (F), serta logam berat yaitu kadmium (Cd), timbal (Pb), arsen (As), khrom (Cr) dan air raksa (Hg). 3. Parameter mikrobiologi Air bersih tidak boleh mengandung kuman patogen dan parasitik yang mengganggu kesehatan. Persyaratan bakteriologis ini ditandai dengan tidak adanya bakteri E. coli atau fecal coli dalam air. 4. Parameter radioaktivitas Persyaratan radioaktifitas mensyaratkan bahwa air bersih tidak boleh mengandung zat yang menghasilkan bahan-bahan yang mengandung radioaktif, seperti sinar alfa dan beta (Permenkes No. 416/Menkes/PER/IX/1990). 2.2 Logam Logam menurut pengertian orang awam adalah barang yang padat dan berat yang biasanya selalu digunakan oleh orang untuk alat-alat dapur atau untuk perhiasan, yaitu besi, baja, emas dan perak. Logam dapat menyebabkan timbulnya suatu bahaya pada makhluk hidup. Hal ini terjadi jika sejumlah logam mencemari lingkungan. Logam-logam tertentu sangat berbahaya jika ditemukan dalam konsentrasi tinggi dalam lingkungan, karena logam tersebut mempunyai sifat merusak tubuh makhluk hidup dan bisa menyebabkan keracunan secara kronis (Darmono, 1995). (Frank, 1994). Dalam hal ini logam dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu logam esensial dan non esensial. Logam esensial adalah logam yang sangat membantu 9
didalam proses fisiologis makhluk hidup dengan jalan membantu kerja enzim atau pembentukan organ dari makhluk yang bersangkutan. Sedangkan logam non esensial adalah logam yang peranannya dalam tubuh makhluk hidup belum diketahui, kandungannya dalam jaringan hewan sangat kecil dan apabila kandungannya tinggi akan dapat merusak organ-organ tubuh makhluk yang bersangkutan (Frank, 1994). 2.2.1 Logam Dalam Air Beberapa macam logam biasanya dominan daripada logam lainnya didalam air, hal ini sangat bergantung pada sumber air dan jenisnya. Didalam air biasanya logam berikatan dalam senyawa kimia atau dalam bentuk logam ion, bergantung pada komponen tempat logam tersebut berada. Biasanya tingkat konsentrasi logam berat dalam air dibedakan menurut tingkat pencemarannya, yaitu polusi berat, polusi sedang, dan non polusi. Suatu perairan dengan tingkat polusi berat biasanya memiliki kandungan logam berat dalam air, dan organism yang hidup didalmnya cukup tinggi (Darmono, 2001). Pada tingkat polusi sedang, kandungan logam berat air dan biota yang hidup didalamnya berada dalam batas marjinal. Sedangkan pada tingkat organisme yang hidup didalamnya sangat rendah, bahkan tidak terdeteksi. Oleh karena itu suatu pencemaran logam berat dalam lingkungan perairan perlu diperhatikan secara serius, mengingat akan timbulnya akibat buruk bagi keseimbangan lingkungan hidup (Darmono, 2001). 10
2.2.2 Besi Besi adalah salah satu elemen kimiawi yang dapat ditemui pada hampir setiap tempat di bumi, pada semua lapisan geologis dan semua badan air. Pada umumnya, besi yang ada didalam air dapat bersifat: 1. Terlarut sebagai Fe 2+ (Ferro) atau Fe 3+ (Ferri) 2. Tersuspensi sebagai butir koloidal (diameter < 1 µm) atau > 1, seperti Fe2O 3, FeO, Fe(OH) 3 dan sebagainya. 3. Tergabung dengan zat organik atau zat padat inorganik. Pada air permukaan jarang ditemui kadar Fe lebih dari 1 mg/l, tetapi didalam air tanah kadar Fe dapat jauh lebih tinggi. Pada air yang tidak mengandung O 2 seperti air tanah, besi berada sebagai Fe 2+ yang cukup dapat terlarut. Sedangkan pada air sungai terjadi aerasi, Fe 2+ teroksidasi menjadi Fe 3+ (Alaert, 1987). 2.2.3 Sifat Racun Besi Terhadap Manusia Besi yang murni adalah logam berwarna putih perak, melebur pada suhu 1535 ºC. Adanya unsur-unsur besi (Fe) dalam air diperlukan untuk memenuhi kebutuhan tubuh akan unsur tersebut. Besi (Fe) merupakan unsur yang penting dan berguna untuk metabolisme tubuh. Untuk keperluan ini tubuh membutuhkan 7-35 mg unsur tersebut per hari, yang tidak hanya diperoleh dari air tapi juga makanan lainnya. Besi dalam tubuh makhluk hidup berperan penting dalam sel darah merah, dimana besi berikatan dengan Hemoglobin (Hb) dimana Hb mengandung besi 3,4 gr/kg. oleh karena itu kekurangan logam ini dapat menyebabkan anemia (Gabriel, 2001). (Palar, 2004). 11
Disisi lain besi juga dapat memberikan pengaruh negatif bagi kehidupan manusia jika konsentrasi unsur ini melebihi ± 2 mg/l, seperti menyebabkan gangguan fungsi hati karena kelebihan Fe yang diendapkan sebagai hemosiderin terutama dalam hati, pankreas, kulit dan sendi yang menyebabkan cacat herediter pada pengaturan absorpsi besi yang menyebabkan sindroma kelebihan besi yang dikenal dengan Hemokromatosis. Keracunan besi biasanya sering ditandai dengan gejala-gejala sakit perut, diare, atau muntah yang berwarna kecoklatan, terkadang bercampur darah. Penderita akan terlihat lemah, gelisah, dan sakit perut. Gejala ini biasanya jarang menimbulkan kematian tetapi hal tersebut secara mendadak dapat saja terjadi kematian (Frank, 1994). 2.3 Inductively Couple Plasma (ICP) Inductively Couple Plasma (ICP) merupakan metode yang berdasarkan ion yang tereksitasi dan memancarkan sinar. Intensitas cahaya yang terpancar pada panjang gelombang tertentu dan mempunyai karakteristik unsur tertentu yang terukur berhubungan dengan konsentrasi dari tiap unsur dari sampel. Inductively couple plasma (ICP) adalah induksi yang diperoleh dari arus bolak-balik pada frekuensi radio melalui kumparan. Berguna untuk mendeteksi kandungan logam dalam sampel dari lingkungan (Manday, 2012). ICP termasuk dalam spektro atomik yaitu sebuah teknik yang digunakan untuk mendeteksi jejak logam dalam sampel dan untuk mendapatkan karekteristik unsur-unsur yang memancarkan gelombang tertentu. Spektroskopi atomik digunakan untuk penentuan kualitatif dan kuantitatif dari sekitar 70 elemen. Ciri khas Spektro Atomik adalah bahwa dalam spektro atomik, sampel harus 12
diatomkan terlebih dahulu. Dari segi deteksi limit, ICP lebih bagus deteksi limitnya di banding flame AAS, namun lebih besar deteksi limitnya kalau dibandingkan dengan system Tungku Karbon. Sementara untuk gas yang dipakai AAS menggunakan acetylene dan udara atau N 2 O. Semantara ICP manggunakan argon sebagai gas pembakar. Pemakaian argon 1 tabung hanya bisa di pakai kirakira untuk 4 jam (Manday, 2012). 2.3.1 Prinsip Inductively Couple Plasma Prinsip utama dari ICP adalah mengukur intensitas energi atau radiasi yang dipancarkan oleh unsur-unsur yang mengalami perubahan tingkat energi atom (eksitasi atau ionisasi). Larutan sampel di hisap dan dialirkan melalui capillary tube menuju ke nebulizer. Nebulizer mengubah larutan sampel menjadi aerosol dan kemudian diinjeksikan melalui ICP. Pada temperatur plasma sampelsampel akan teratomisasi dan tereksitasi. Atom yang tereksitasi akan kembali ke keadaan awal (ground state) sambil memancarkan sinar radiasi. Sinar radiasi ini didispersi oleh komponen optik. Sinar yang terdispersi secara berurutan muncul pada masing-masing panjang gelombang unsur dan diubah dalam bentuk sinyal listrik yang besarnya sebanding dengan sinar yang dipancarkan oleh besarnya konsentrasi unsur. Sinyal listrik ini kemudian diproses oleh sistem pengolahan data (Wibawa, 2012). 13
2.3.2 Instrumentasi Inductively Couple Plasma (ICP) 1. Plasma Merupakan campuran gas yang memiliki sifat konduktor yang mengandung konsentrasi besar dari kation dan elektron. Plasma diperoleh dari sebuah gas yang terionisasi, ketika obor dinyalakan maka menghasilkan medan magnet yang kuat. 2. Medan magnet Sebuah medan magnet adalah medan vektor yang dapat memberikan suatu gaya magnet pada muatan listrik bergerak dan pada dipol magnetik. 3. Pompa peristaltik Sebuah pompa peristaltik adalah jenis pompa perpindahan positif digunakan untuk memompa berbagai cairan. Fluida yang terkandung dalam tabung fleksibel yang dipasang di dalam casing pompa melingkar memberikan sebuah berair atau sampel organik menjadi nebulizer. 4. Nebulizer Nebulizer berfungsi untuk mengubah cairan sampel menjadi aerosol. 5. Spray chamber Spray chamber berfungsi untuk mentransportasikan aerosol ke plasma, pada spray chamber ini aerosol mengalami desolvasi atau volatisasi yaitu proses penghilangan pelarut sehingga didapatkan aerosol kering yang bentuknya telah seragam. 14
6. RF generator RF generator adalah alat yang menyediakan tegangan (700-1500 Watt) untuk menyalakan plasma dengan argon sebagai sumber gas - nya. Tegangan ini ditransferkan ke plasma melalui load coil, yang mengelilingi puncak dari obor. 7. Difraksi kisi Dalam optik, kisi difraksi adalah komponen optik dengan pola yang teratur, yang terbagi menjadi beberapa sinar cahaya perjalanan di arah yang berbeda di mana ia dipisahkan menjadi komponen-komponen radiasi dalam spektrofotometer optik. Intensitas cahaya kemudian diukur dengan photomultiplier. 8. Photomultiplier Photomultiplier merupakan sebuah tabung vakum, dan lebih khusus lagi phototubes, dimana alat ini sangat sensitif terhadap detektor cahaya dalam bentuk sinar ultraviolet, cahaya tampak, dan inframerah (Wibawa, 2012). 2.3.3 Proses pendispersian cahaya pada alat ICP Cahaya yang dipancarkan oleh unsur atom atau ion dalam ICP harus di ubah ke sinyal listrik. Hal ini dilakukan dengan memecahkan cahaya menjadi komponen radiasi dan kemudian mengukur intensitas cahaya dengan tabung photomultiplier pada panjang gelombang yang spesifik untuk setiap baris elemen. Setiap elemen akan memiliki panjang gelombang tertentu dalam spektrum yang dapat digunakan untuk analisis (Wibawa, 2012). 15