BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air Air adalah substansi yang paling melimpah di permukaan bumi, merupakan komponen utama bagi semua mahluk hidup, dan merupakan kekuatan utama yang secara konstan membentuk permukaan bumi. Air juga merupakan faktor penentu dalam pengaturan iklim di permukaan bumi untuk kebutuhan manusia (Indarto, 2010). Susunan molekul air sangat sederhana. Dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. H-O-H atau ditulis dengan rumus molekul H 2 O. Salah satu sifat khusus air adalah sangat mudah berubah wujud. Air dapat dijumpai di planet bumi dalam tiga bentuk, yaitu padat, cair dan gas (Indarto, 2010). Air berubah ke dalam tiga bentuk atau sifat menurut waktu dan tempat, yakni air sebagai bahan padat, air sebagai cairan dan air sebagai uap seperti gas. Umumnya benda menjadi kecil jika suhu menjadi rendah. Air mempunyai kapasitas menahan panas yang sangat besar. Jika es menjadi air dan air menjadi uap, maka sangat banyak panas yang diserap ( Sosrodarsono,1994). Berdasarkan kegunaanya, air dapat dimanfaatkan untuk irigasi, transportasi, pembangkit tenaga listrik, pariwisata, dan untuk air minum. Sebagaimana kita ketahui bahwa sumberdaya air diperoleh dengan cara menampung air hujan, mengambil dari mata air, sungai, danau atau berasal dari dalam tanah yang berupa air tanah dangkal maupun air tanah dalam (Noor, 2006).
Untuk tanaman, kebutuhan air juga mutlak. Pada kondisi tidak ada air terutama pada musim kemarau tanaman akan segera mati. Sehingga dalam pertanian disebutkan bahwa kekeringan merupakan bencana terparah dibandingkan bencana lainnya. Bila kebanjiran, tanaman masih bisa hidup, kekurangan pupuk masih bisa diupayakan namun tanaman akan mati saat tak ada air pada bencana kekeringan (Kodoatie, 2012). Berdasarkan peraturan Menteri Kesehatan Nomor 416/MEN.KES/PER/IX/1990 tentang Syarat-Syarat dan Pengawasan Kualitas Air yang disebut sebagai air minum adalah air yang melalui proses pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. Sedangkan air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak. 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 turun. 2.2. Sumber Air Sumberdaya air dapat dikatakan layak minum jika unsur-unsur yang dikandungnya sudah memenuhi standar baku mutu air layak minum yang bebas mineral-mineral yang membahayakan bagi kesehatan manusia. Sumber daya air, baik yang berasal dari daratan (sungai, mata air dan danau) maupun bawah tanah (air artesis) tidaklah otomatis dapat diminum langsung tanpa dilakukan analisa unsur (Noor, 2006).
Untuk keperluan air minum, rumah tangga dan industri, secara umum dapat digunakan sumber air yang berasal dari air sungai, mata air, danau, sumur, dan air hujan yang telah dihilangkan zat-zat kimianya, gas racun, atau kuman-kuman yang berbahaya bagi kesehatan. Sumber air yang dapat kita manfaatkan pada dasarnya digolongkan sebagai berikut : 2.2.1 Air Hujan Air hujan merupakan penyubliman awan/uap air menjadi air murni yang ketika turun akan melalui benda-benda yang terdapat di udara, diantara bendabenda yang terlarut dari udara tersebut adalah: gas O2, CO2, N2, juga zat-zat renik dan debu. Dalam keadaan murni, air hujan sangat bersih, tetapi setelah mencapai permukaan bumi, air hujan tidak murni lagi karena ada pengotoran udara yang disebabkan oleh pengotoran industri/debu (Sutrisno, 1987). 2.2.2 Air Permukaan Air permukaan adalah air hujan yang mengalir di permukaan bumi. Pada umumnya air permukaan ini akan mendapat pengotoran selama pengaliran. Dibandingkan dengan sumber lain air permukaan merupakan sumber air yang tercemar berat (Sutrisno, 1987). Hampir semua air buangan dan sisa kegiatan manusia dilimpahkan ke dalam air atau dicuci dengan air, dan akan dibuang ke dalam badan air permukaan. Disamping manusia, flora dan fauna juga dapat mengotori air permukaan, misalnya batang-batang kayu, daun-daun, tinja dan lain-lain (Sutrisno, 1987).
2.2.2.1 Air Sungai Air sungai adalah alternatif yang sampai saat ini masih digunakan sebagai sumber air yang dapat dikelola menjadi air minum. Namun dalam penggunaanya sebagai air minum harus mengalami suatu pengolahan yang sempurna, mengingat bahwa air sungai pada umumnya mempunyai derajat pengotoran yang tinggi. Sungai adalah suatu saluran drainase yang terbentuk secara alamiah. Sungai mempunyai peranan yang sangat besar bagi perkembangan hidup manusia di seluruh dunia ini, yakni dengan menyediakan daerah-daerah subur yang umumnya terletak di lembah-lembah sungai dan sumber air sebagai sumber kehidupan yang paling utama bagi manusia (Sosrodarsono, 1994). Hingga saat ini, sungai senantiasa mempunyai hubungan yang sangat erat dengan kehidupan kita sehari-hari. Di daerah pegunungan air digunakan untuk pembangkit tenaga listrik dan sebagai sumber air untuk kebutuhan irigasi, penyediaan air minum, kebutuhan industri dan lain-lain. Sungai-sungai berfungsi pula sebagi saluran pembuangan untuk menampung air selokan kota dan air buangan dari areal-areal pertanian (Sosrodarsono, 1994). 2.2.2.2 Air Rawa/ Danau Kebanyakan dari air rawa ini berwarna, hal ini disebabkan oleh adanya zatzat organik yang telah membusuk, misalnya asam humus dalam air menyebabkan warna kuning kecokelatan. Dengan adanya pembusukan kadar zat organik tinggi, maka umumnya kadar Fe dan Mn akan tinggi pula. Pada permukaan ini akan tumbuh alga atau lumut karena adanya sinar matahari atau oksigen (Sutrisno, 1987).
2.2.3 Air Tanah Sebagian air hujan yang mencapai permukaan bumi akan masuk ke dalam tanah dan akan menjadi air tanah. Air tanah adalah air yang tersimpan /tertangkap di dalam lapisan batuan yang mengalami penambahan secara terus menerus oleh alam (Sutrisno, 1987). 2.2.4 Air Laut Air ini rasanya asin karena mengandung garam NaCl. Kadar garam NaCl dalam air laut 3% dengan keadaan ini maka air laut tidak memenuhi syarat untuk diminum ( Sutrisno, 1987 ). 2.3 Pencemaran Air Pencemaran air adalah masuknya atau dimasukkannya mahluk hidup, zat, energi dan komponen lain ke dalam air atau berubahnya tekanan air oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam sehingga kualitas air turun sampai ketingkat tertentu yang menyebabkan air menjadi kurang atau tidak berfungsi lagi sesuai peruntukannya (Herlandien, 2013). Pencemaran air dapat terjadi ketika badan air mengalir melalui pori-pori batuan di bawah tanah maupun yang mengalir dipermukaan tanah. Mineralmineral yang terkandung di dalam batuan merupakan faktor dominan sebagai sumber yang memberikan pencemaran pada badan air yang mengalir di daratan. Di samping itu pembuangan limbah ke dalam sungai maupun tanah yang berasal dari limbah industri dan pertambangan serta limbah pertanian dan rumah tangga dapat menyebabkan baku mutu air menjadi turun kualitasnya.
Penurunan kualitas air diakibatkan oleh adanya zat pencemar, baik berupa komponen organik maupun anorganik. Komponen anorganik diantaranya adalah logam berat yang berbahaya dan sering mencemari lingkungan terutama merkuri (Hg), timbal (Pb), kadmium (Cd), arsen (As), tembaga (Cu), khrom (Cr) dan nikel (Ni) (Herlandien, 2013). 2.4 Parameter Kualitas Air Beberapa parameter dalam pengujian kualitas air bersih adalah: 2.4.1 Parameter fisika a. Padatan Terlarut Padatan terdiri dari bahan padat organik maupun anorganik yang terlarut, mengendap maupun suspensi. Akibat lain dari padatan ini menimbulkan tumbuhnya tanaman air tertentu dan dapat menjadi racun bagi makluk lain (Gintings, 1992). b. Kekeruhan (Turbidity) Kekeruhan dalam air disebabkan oleh adanya zat tersuspensi, seperti lumpur, zat organik, plankton, dan zat-zat halus lainnya. Kekeruhan merupakan sifat optis dari suatu larutan, yaitu hamburan dan absorpsi cahaya yang melaluinya. Kekeruhan dengan kadar semua jenis zat suspensi tidak dapat dihubungkan secara langsung, karena tergantung juga ukuran dan bentuk butiran (Nainggolan, 2011).
c. Warna Warna air yang terdapat di alam sangat bervariasi, misalnya air di rawarawa berwarna kuning, coklat atau kehijauan. Air sungai biasanya berwarna kuning kecoklatan karena mengandung lumpur dan air buangan yang mengandung besi/tanin dalam jumlah tinggi berwarna coklat kemerahan (Kanisius, 1992). d. Rasa Air yang normal sebenarnya tidak mempunyai rasa. Timbulnya rasa yang menyimpang biasanya disebabkan oleh adanya polusi dan rasa yang menyimpang tersebut biasanya dihubungkan dengan baunya karena pengujian terhadap rasa air jarang dilakukan. Air yang mempunyai bau tidak normal juga dianggap mempunyai rasa yang tidak normal. e. Bau Bau air tergantung dari sumber airnya. Bau airnya dapat disebabkan oleh bahan-bahan kimia, ganggang, plankton atau tumbuhan, hewan air dan baik yang hidup maupun yang sudah mati (Kanisius, 1992). f. Suhu Air sering digunakan sebagai medium pendingin dalam berbagai proses industri air. Pendingin tersebut setelah digunakan akan mendapatkan panas dari yang didinginkan, kemudian dikembalikan ke tempat asalnya yaitu sungai atau sumber lainnya. Kenaikan suhu air akan menimbulkan jumlah oksigen terlarut di dalam air menurun, percepatan reaksi kimia meningkat dan kehidupan ikan dan hewan lainnya terganggu (Kanisius, 1992).
2.4.2 Parameter Kimia a. Keasaman Air Keasaman air diukur dengan ph meter. Keasaman ditetapkan berdasarkan tinggi rendahnya konsentrasi ion hidrogen dalam air. Air buangan yang mempunyai ph tinggi atau rendah menjadikan air steril dan sebagai akibatnya membunuh mikroorganisme air yang diperlukan, demikian juga mahluk lain, misalnya ikan tidak dapat hidup. Air yang mempunyai ph rendah membuat air menjadi korosi terhadap bahan kontruksi seperti besi (Gintings, 1992). b. Alkalinitas Kapasitas air untuk menerima protein disebut sebagai alkalinitas. Alkalinitas penting dalam permukaan air seperti pada proses pengolahan air limbah industri atau limbah domestik. Dengan mengetahui alkalinitas dapat dihitung jumlah bahan kimia yang harus ditambahkan dalam pengolahan air limbah. Alkalinitas memegang peranan penting dalam penentuan kemampuan air untuk mendukung pertumbuhan ganggang dan kehidupan perairan lainnya (Achmad, 2004) c. Kesadahan total (Total Hardness) Kesadahan adalah sifat air yang disebabkan oleh adanya ion-ion (kation) logam valensi, misalnya Mg 2+, Ca 2+, Fe +, dan Mn +. Kesadahan total adalah kesadahan yang disebabkan oleh adanya ion-ion Ca 2+ dan Mg 2+ secara bersamasama. Air sadah menyebabkan pemborosan pemakaian sabun pencuci dan mempunyai tiik didih yang lebih tinggi dibandingkan dengan air biasa. Kesadahan air yang tinggi dapat merusak peralatan yang terbuat dari besi (Gintings, 1992).
2.4.3 Parameter biologi Air minum tidak boleh mengandung kuman-kuman patogen dan parasit seperti kuman-kuman thypus, kolera, dysentris, dan gastroenteritis. Bakteri E.coli yang merupakan bakteri indikator pencemar air. Bakteri yang termasuk jenis coliform antara lain Eschericia coli, Aerobacter aerogenes dan Eschricia feundii Bakteri ini terdapat pada air yang tercemar oleh tinja manusia dan dapat menyebabkan gangguan pada manusia berupa penyakit perut (diare). Sifat bakteri golongan coliform adalah berbentuk batang Proses penghilangannya dilakukan dengan pemberian desinfektan (Azrul, 1979). 2.5 Koagulan Koagulan adalah bahan kimia yang mempunyai kemampuan menetralisasi muatan partikel koloid dan mampu untuk mengikat partikel koloid tersebut membentuk gumpalan atau flok. Efektifitas kerja koagulan tergantung dari ph dan dosis (Susana, 2010). a) Tawas atau Aluminium sulfat (Alum), Al 2 (SO 4 ) 3.18H 2 O Aluminuim sulfat merupakan bahan penggumpal yang paling ekonomis karena harganya relatif murah, tetapi dengan adanya sulfat dapat menyebabkan kesadahan tetap, karena itu penggunaanya harus diamati dengan teliti. Untuk proses koagulasi dibutuhkan bahan pembantu untuk alkalinitas air, karena proses koagulasi akan lebih baik bila ph larutan tinggi. Aluminium Sulfat atau alum, diproduksi dalam dalam bentuk padatan atau cairan (Muslimin, 1996).
Tawas merupakan bahan koagulan yang paling banyak digunakan, karena bahan ini paling ekonomis, mudah diperoleh di pasaran serta mudah penyimpanannya. Bahan ini dapat berfungsi efektif pada ph 4-8. Jumlah pemakaian tawas tergantung pada turbidity (kekeruhan) air baku. Semakin tinggi turbidity air baku, semakin besar jumlah tawas yang dibutuhkan. Pemakaian tawas juga tidak terlepas dari sifat-sifat kimia yang dikandung oleh air baku tersebut. Semakin banyak dosis tawas yang ditambahkan maka ph akan semakin turun, karena dihasilkan asam sulfat sehingga perlu dicari dosis tawas yang efektif antara ph 5,8-7,4 (Nainggolan, 2011). Aluminium Sulfat atau alum, diproduksi dalam dalam bentuk padatan atau cairan. Banyak dipakai karena harganya relatif murah dan efektif untuk mengolah air dengan kekeruhan yang tinggi dan baik dipakai bersama-sama dengan zat koagulan pembantu. Dibandingkan dengan garam besi alum tidak menimbulkan pengotoran yang serius pada dinding bak. Salah satu kekurangannya flok yang terjadi lebih ringan dibanding flok koagulan garam besi dan selang ph lebih sempit yaitu 5,5 8,5 (Susana, 2010). b) Poly Aluminium Chloride (PAC) Poly Aluminium Chloride (PAC) merupakan bentuk polimerisasi kondensasi dari garam aluminium, berbentuk cair dan merupakan koagulan yang sangat baik. Poly Aluminium Chloride (PAC) mempunyai daya koagulasi lebih besar daripada alum dan dapat menghasilkan flok yang stabil walaupun pada suhu yang rendah dan pengerjaannya pun mudah (Susana, 2010).
Poly Aluminium Chloride (PAC) tidak menjadi keruh bila pemakaiannya berlebihan, sedangkan koagulan yang lain (seperti alumunium sulfat, besi klorida dan fero sulfat) bila dosis berlebihan bagi air yang mempunyai kekeruhan yang rendah akan bertambah keruh. Beberapa keunggulan yang dimiliki PAC sebagai koagulan adalah: 1. Efektif pada ph 5-10 2. Jumlah lumpur yang dihasilkan lebih sedikit dibandingkan dengan penggunaan garam aluminium biasa 3. Efek korosi yang ditimbulkan jauh lebih kecil dibandingkan dengan garam aluminium biasa (Susana, 2010). 2.6 Jar Test Untuk mengetahui kekeruhan suatu sampel air, maka kita bisa menggunakan alat laboratorium yaitu Jar Test. Metode pengujian ini digunakan untuk mengevaluasi pengolahan dalam rangka mengurangi koloid, bahan bahan terlarut dan zat yang tidak dapat mengendap dalam air. Jar Test ini juga dapat digunakan untuk mengetahui kinerja koagulasi dan flokulasi. Uji koagulasi flokulasi dilakukan untuk menentukan dosis bahan-bahan kimia dan persyaratan yang digunakan untuk memperoleh ahsil yang optimum. Metode ini dapat mengevaluasi berbagai jenis koagulan pada proses pengolahan air. Jar Test terdiri dari enam buah batang pengaduk, gelas kimia dan stopwatch. Tetapi saat ini sudah ada alat yang terintegrasi dan lebih modern yang diperuntukkan khusus untuk Jar Test (Rani, 2010).
2.7 Tembaga (Cu) 2.7.1 Defenisi Tembaga (Cu) Tembaga adalah nama kimia cupprum dilambangkan dengan Cu. Unsur logam ini berbentuk kristal dengan warna kemerahan. Tembaga (Cu) tidak larut dalam asam klorida dan asam sulfat encer tetapi larut dalam asam nitrat pekat (Gintings, 1992). 2.7.2 Sifat Fisik dan Kimia Tembaga (Cu) Lambang : Cu No. Atom : 29 Golongan, periode : 14, 4 Penampilan Massa Atom Fase Massa Jenis Titik Lebur Titik Didih : Kemerah-merahan :63,546 g/mol : Padat : 8,94 g/cm :1084,62 0 C : 2562 0 C 2.7.3 Sumber dan Produksi Tembaga (Cu) Untuk dapat masuk ke dalam tatanan lingkungan, Cu dapat masuk melalui bermacam-macam jalur dan dari berbagai sumber. Secara global sumber masuknya unsur logam Cu dalam tatanan lingkungan adalah secara alamiah dan non-alamiah (Gintings, 1992).
Secara alamiah Cu dapat masuk ke alam sebagai akibat dari peristiwa alam. Unsur ini dapat bersumber dari peristiwa pengikisan (erosi) dari batuan mineral. Secara non-alamiah logam Cu masuk ke suatu tatanan lingkungan akibat aktivitas dari manusia. Contohnya buangan industri yang memakai Cu dalam proses produksinya, industri galangan kapal dan industri pengelolaan kayu (Gintings, 1992). 2.7.4. Kegunaan Tembaga (Cu) Sebagai logam berat tembaga (Cu) berbeda dengan logam- logam berat lainnya, seperti Pb, Hg, Cd dan Cr. Logam berat Cu digolongkan dalam logam berat yang dibutuhkan atau logam berat esensial. Artinya meskipun tembaga merupakan logam berat beracun tetapi sangat dibutuhkan oleh tubuh walaupun dalam jumlah yang sedikit. Konsumsi tembaga yang baik pada manusia adalah 2,5 mg/kg berat tubuh bagi orang dewasa dan 0,05 mg/kg berat tubuh untuk anakanak. Logam ini dibutuhkan sebagai unsur yang berperan dalam pembentukan enzim oksidatif dan pembentukan kompleks Cu-protein yang dibutuhkan untuk pembentukan hemoglobin, kolagen dan pembuluh darah. Selain itu Cu juga terlibat dalam pembentukan energi untuk metabolisme (Gintings, 1992). 2.7.5 Toksisitas Tembaga Toksisitas yang dimiliki Cu baru akan bekerja dan memperlihatkan pengaruhnya bila logam ini telah masuk ke dalam tubuh dalam jumlah besar. Bentuk tembaga yang paling beracun adalah debu-debu Cu yag dapat mengakibatkan kematian. Toksisitas tembaga yang terjadi pada manusia ditimbulkan akibat terpapar oleh debu atau uap logam Cu (tembaga). Beberapa
gejala keracunan tembaga adalah gangguan pada saluran pernapasan yaitu terjadinya kerusakan pada selaput lendir yang berhubungan dengan hidung (Gintings, 1992). 2.8 Spektrofotometer Menurut buku panduan Hach Company (2004), spektrofotometer DR 2400 adalah salah satu metode yang digunakan untuk menganalisis kandungan nutrien di dalam air. Beberapa petunjuk yang mengatakan bahwa dalam penggunaannya jangan menempatkan botol yang lebih panas dari 100 C (212 o F) ke salah satu adapter sel sampel dan jangan dalam kondisi basah harus dalam konsisi kering (Khopkar, 1990). Beberapa bagian buku panduan berikut berisi informasi dalam bentuk peringatan, peringatan dan catatan yang memerlukan perhatian khusus. Baca dan ikuti petunjuk ini dengan seksama untuk menghindari cedera dan kerusakan instrumen. Untuk memverifikasi kinerja fotometrik dari DR/2400 dengan standar, instrumen nol harus dilakukan pada "seperti" standar untuk memperoleh kemampuan kinerja maksimum dari instrumen (Susana, 2010).