BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pencemaran Air Pencemaran air dapat merupakan masalah, regional maupun lingkungan global, dan sangat berhubungan erat dengan pencemaran udara serta penggunaan lahan tanah atau daratan. Air yang kita pergunakan setiap hari tidak lepas dari pengaruh pencemaran yang diakibatkan oleh ulah manusia juga. Beberapa bahan pencemar seperti bahan mikrobiologik (bakteri, virus, parasit), bahan organik (pestisida, deterjen), dan beberapa bahan anorganik (garam, asam, logam), serta beberapa bahan kimia lainnya sudah banyak ditemukan dalam air yang kita pergunakan. Air yang sudah tercemar tersebut, di samping terasa tidak enak jika di minum juga dapat menyebabkan gangguan kesehatan terhadap orang yang meminumnya. Karena itu, memonitor kualitas air yang dipergunakan setiap hari sangat diperlukan untuk mencegah akibat negatif yang ditimbulkan. (Darmono,2001) Air yang tersebar di alam semesta ini tidak pernah terdapat dalam bentuk murni, namun bukan berarti bahwa semua air sudah tercemar. Misalnya, walaupun di daerah pegunungan atau hutan yang terpencil dengan udara yang bersih dan bebas dari pencemaran,air hujan yang turun
di atasnya selalu mengandung bahan-bahan terlarut, seperti CO 2 ;O 2 ;dan N 2, serta bahan-bahan tersuspensi misalnya debu dan pertikel-partikel lainnya yang terbawa air hujan dari atmosfir. Adanya benda-benda asing yang mengakibatkan air tesebut tidak dapat digunakan sesuai dengan peruntukannya secara normal disebut dengan pencemaran air. Karena kebutuhan makhluk hidup akan air sangat bervariasi, maka batas pencemaran untuk berbagai jenis air juga berbeda. Sebagai contoh, air kali di pegunungan yang belum tercemar tidak dapat digunakan langsung sebagai air minum karena belum memenuhi persyaratan untuk dikategorikan sebagai air minum. 2.2 Jenis Pencemaran Air Menurut Darmono (2001), pencemaran air terdiri dari beberapa jenis antara lain :a. Pencemaran Mikroorganisme dalam Air Berbagai kuman penyebab penyakit pada makhluk hidup seperti bakteri, virus, protozoa dan parasit sering mencemari air. Kuman yang masuk ke dalam air tesebut berasal dari buangan limbah rumah tangga maupun buangan dari industri peternakan, rumah sakit, tanah pertanian dan lain sebagainya. Pencemaran dari kuman penyakit ini merupakan penyebab utama terjadinya penyakit pada orang yang terinfeksi. Penyakit yang disebabkan oleh pencemaran air ini disebut Waterborne disease dan sering ditemukan pada penyakit tifus, kolera, dan disentri. b. Pencemar Bahan Kimia Organik
Bahan kimia organik seperti minyak, plastik, pestisida, larutan pembersih, deterjen, dan masih banyak lagi bahan organik terlarut yang digunakan oleh manusia dapat menyebabkan kematian pada ikan maupun organisme air lainnya. Lebih dari 700 bahan kimia organik sintesis ditemukan dalam jumlah relatif sedikit pada permukaan air tanah untuk di Amerika, dan dapat menyebabkan gangguan pada ginjal, gangguan kelahiran, dan beberapa macam bentuk kanker pada hewan percobaan di laboratorium. Tetapi sampai sekarang belum diketahui apa akibatnya pada orang yang mengkonsumsi air tesebut sehingga dapat menyebabkan keracunan kronis. c. Pencemar Bahan Kimia Anorganik Bahan kimia anorganik seperti asam, garam dan bahan toksik logam seperti Pb, Cd, Hg dalam kadar yang tinggi dapat menyebabkan air tidak enak untuk diminum. Disamping dapat menyebabkan matinya kehidupan air seperti ikan dan organisme lainnya. Pencemaran bahan tersebut juga dapat menurunkan produksi tanaman pangan dan merusak peralatan yang dilalui air tersebut (karena bersifat korosi). d. Limbah Organik Menyebabkan Kurangnya Oksigen Terlarut Penyebab utama berkurangnya kadar oksigen dalam air ialah limbah organik yang terbuang dalam air. Limbah organik akan mengalami degradasi dan dekomposisi oleh bakteri aerob (menggunakan oksigen dalam air), sehingga lamakelamaan oksigen yang terlarut dalam air akan sangat berkurang. Dalam kondisi berkurangnya oksigen tersebut hanya spesies organisme tertentu saja yang dapat hidup.
e. Sedimen dan Bahan Tersuspensi Bahan partikel yang tidak larut seperti pasir, lumpur, tanah, dan bahan kimia anorganik dan organik menjadi bentuk bahan tersuspensi di dalam air, sehingga bahan tersebut menjadi penyebab polusi di dalam air. Kebanyakan sungai dan daerah aliran sungai selalu membawa endapan lumpur yang disebabkan erosi alamiah dari pinggir sungai. Akan tetapi, kandungan sedimen yang terlarut hampir semua sungai meningkat terus karena erosi dari tanah pertanian, kehutanan, konstruksi, dan pertambangan. Partikel yang tersuspensi menyebabkan kekeruhan dalam air, sehingga mengurangi kemampuan ikan dan organisme air lainnya memperoleh makanan, mengurangi tanaman air melakukan fotosintesis, pakan ikan menjadi tertutup lumpur, insang ikan dan kerang tertutup oleh sedimen dan akan mengakumulasi bahan beracun. 2.3 Sumber Pencemaran Air Menurut Sunu (2001), pencemaran air dapat ditandai oleh turunnya mutu, baik air daratan (sungai, danau, rawa, dan air tanah) maupun air laut sebagai suatu akibat dari aktivitas manusia saat ini sangat beragam sesuai karakteristiknya. Adapun sumber pencemaran air tesebut yaitu: a. Pencemaran Air oleh Pertanian Air limbah pertanian sebenarnya tidak menimbulkan dampak negatif pada lingkungan, namun dengan digunakannya fertilizer sebagai pestisida yang terkadang dilakukan secara berlebihan, sering menimbulkan dampak negatif pada keseimbangan ekosistem air. Sektor pertanian juga dapat
berakibat terjadinya pencemaran air, terutama akibat dari penggunaan pupuk dan bahan kimia pertanian tertentu seperti insektisida dan herbisida. b. Pencemaran Air oleh Industri Air limbah industri cenderung mengandung zat berbahaya, oleh karena itu harus dicegah agar tidak dibuang ke saluran umum. Karakteristik pencemaran air dari industri manufaktur seperti limbah cair, industri makanan, industri tekstil, industri pupl dan kertas, industri kimia, dan lain-lain. c. Pencemaran Air oleh Aktivitas Perkotaan Aktivitas manusia di perkotaan memberikan andil dalam menimbulkan pencemaran lingkungan yang tinggi. Ledakan jumlah penduduk yang tidak terkendali mengakibatkan laju pencemaran lingkungan melampaui laju kemampuan alam. Penyebab pencemaran air karena limbah perkotaan seperti air limbah, kotoran manusia, limbah rumah tangga, limbah gas, dan limbah panas. 2.4 Parameter Kualitas Air Kualitas air ditentukan berdasarkan keadaan air dalam keadaan normal, dan bila terjadi penyimpangan dari keadaan normal air itu disebut sebagai air terpolusi. Kualitas air tersebut ditentukan berdasarkan, yaitu: a. Kelarutan Total Zat Padat
Kelarutan zat padat dalam air atau disebut sebagai total dissolve solid (TDS) adalah terlarutnya zat padat, baik berupa ion, berupa senyawa, koloid di dalam air. Zat padat di dalam air perlu diketahui untuk mengetahui produktivitas air, karena produktivitas air terhadap kehidupan air sangat ditentukan oleh kelarutan zat padat di dalamnya. Zat padat terlarut di dalam air juga merupakan indikasi ketidaknormalan air, yaitu terjadi penyimpangan air dari keadaan yang sebenarnya. Penyimpangan ini paling banyak disebabkan oleh kegiatan manusia seperti membuang limbah industri, kotoran manusia dan hewan, limbah rumah tangga, dan lain-lain. b. Kelarutan Oksigen Kelarutan oksigen di dalam air adalah merupakan indiakator kualitas air karena sangat dibutuhkan oleh organisme air dalam kelangsungan hidupnya. Berkurangnya kadar oksigen di dalam air dapat terjadi akibat adanya kehadiran zat-zat kimia yang menyebabkan reaksi kimia juga mengkonsumsi oksigen. Oksigen pada umunya berasal dari udara di atmosfer, sehingga kemampuan air untuk mengoksidasi permukaan air sangat penting untuk menjaga kelarutan oksigen di dalam air. Kelarutan oksigen di dalam air ditentukan oleh suhu air, tekanan oksigen pada atmosfer, dan kadar garam di dalam air. c. Chemical Oxygen Demand (COD) Chemical Oxygen Demand (COD) atau kebutuhan oksigen kimia didefenisikan sebagai kebutuhan oksigen untuk mengoksidasi senyawa kimia yang terdapat di dalam air. Pengujian COD dilakukan untuk mengetahui
jumlah senyawa organik yang yang dapat dioksidasi di dalam air tetapi dengan menggunakan senyawa kimia sebagi sumber oksigen. Senyawa kimia yang yang digunakan sebagai pengoksidasi kuat yaitu kalium bikromat (K 2 Cr 2 O 7 ), karena senyawa ini akan dapat mengoksidasi senyawa organik menjadi CO 2 dan H 2 O dengan persamaan reaksi: C X H Y O Z + Cr 2 O 7 2- + H + CO 2 + H 2 O + Cr 3+ (warna kuning) (warna hijau) Penentuan COD dilakukan secara titrasi, dimana banyaknya bikromat yang dibutuhkan adalah setara dengan banyaknya oksigen yang dibutuhkan mengoksidasi senyawa organik. Dalam hal ini senyawa bikromat adalah sebagai sumber oksigen. d. Biochemical Oxygen Demand (BOD) Biological atau Biochemical Oxygen Demand (BOD) atau kebutuhan oksigen biologis di defenisikan sebagai pengukuran pengurangan kadar oksigen dalam air yang dikonsumsi makhluk hidup (organisme) di dalam air periode 5 hari dalam keadaan gelap (tidak terjadi proses fotosintesa). Pengurangan kadar oksigen ini adalah disebabkan oleh kegiatan organisme (bakteri) megkonsumsi atau mendegradasi senyawa organik dan nutrien lain yang terdapat di dalam air. Air yang relatif bersih akan mengandung mikroorganisme relatif sedikit, sehingga pengukuran oksigen di dalam air
selama periode 5 hari akan sedikit, sedangkan untuk air yang terpolusi dan mengandung banyak mikroorganisme bakteri akan mengkonsumsi banyak oksigen dalam proses degradasi senyawa organik dan nutrient selama 5 hari, sehingga pengurangan kadar oksigen menjadi sangat besar. e. Kekuatan Asam dan Alkalinitas Air Tingkat keasaman air atau sering disebut sebagai kekuatan asam (ph) termasuk untuk parameter kualitas air. Air yang belum terpolusi biasanya berada pada skala ph 6,0 8,0 ; air hujan mempunyai sekitar ph 5,6 ; air laut ph 8,1 ; dan ph air dibawah 5,0 dinyatakan sebagai air terpolusi. Air murni bisa memiliki ph 7,5, akan tetapi apabila air telah memiliki ph 7,5 bukan berarti air murni, karena dapat saja terjadi proses buffer, yaitu kehadiran senyawa kimia seperti fosfat dan karbonat yang menjadikan air menjadi larutan buffer. 2.5 Limbah Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga). Dimana masyarakat bermukim, maka di sanalah berbagai jenis limbah akan dihasilkan. Ada sampah, ada air kakus (black water), dan ada air buangan dari berbagai aktivitas domestik lainnya (grey water). Limbah merupakan bahan buangan tidak terpakai yang berdampak negatif terhadap masyarakat jika tidak dikelola dengan baik. Air limbah industri maupun rumah tangga (domestik) apabila tidak dikelola dengan baik akan menimbulkan dampak negatif bagi
kesehatan. Limbah terbagi menjadi 3 berdasarkan bentuk fisiknya yaitu limbah cair, padat dan gas. Limbah cair adalah gabungan atau campuran dari air dan bahan-bahan pencemar yang terbawa oleh air, baik dalam keadaan terlarut maupun tersuspensi yang terbuang dari sumber domestik (perkantoran, perumahan, dan perdagangan), sumber industri, dan pada saat tertentu tercampur dengan air tanah, air permukaan atau air hujan. Limbah padat yaitu limbah yang berasal dari kegiatan industri dan domestik. Limbah domestik pada umumnya berbentuk limbah padat rumah tangga, limbah padat kegiatan perdagangan, perkantoran, peternakan, pertanian. Jenis-jenis limbah padat: kertas, kayu, kain, karet/kulit tiruan, plastik, metal, gelas/kaca, organik, bakteri, kulit telur. Sedangkan limbah gas yaitu limbah yang berbentuk gas atau partikel halus (debu) contohnya gas buangan kendaraan, buangan pembakaran industri. (Sugiharto,1987) 2.6 Pengolahan Limbah Pembuangan limbah secara sembarangan dapat menimbulkan dampak negatif terhadap lingkungan dan makhluk hidup. Oleh sebab itu dibutuhkan cara untuk pengolahan limbah tersebut berdasarkan bentuk fisiknya. a. Pengolahan Limbah Cair pengolahan limbah cair ini dapat dilakukan dengan 3 cara,yaitu: 1. Pengolahan Limbah Cair Secara Fisika
Pengolahan limbah ini dilakukan pada limbah cair dengan kandungan bahan limbah yang dapat dipisahkan secara mekanis langsung tanpa penambahan bahan kimia atau melalui penghancuran secara biologis. Pengolahan limbah cair secara fisika yang umum dilakukan seperti: screening (penyaringan), sedimentasi, flotasi, mixing, pengendapan, pengapungan, dan filtrasi. 2. Pengolahan Limbah Cair Secara Kimia Pengolahan ini merupakan proses pengolahan limbah dimana penguraian atau pemisahan bahan yang tidak diinginkan berlangsung dengan adanya mekanisme reaksi kimia (penambahan bahan kimia ke dalam proses). Pengolahan limbah cair secara kimia yang umum dilakukan seperti: pengendapan secara kimia, perpindahan gas, adsorbsi, desinfeksi, dan deklorinasi. 3. Pengolahn Limbah Cair Secara Biologis Pengolahan ini merupakan sistem pengolahan yang didasarkan pada aktivitas mikroorganisme dalam kondisi aerobik atau anaerobik ataupun penggunaan organisme air untuk mengadsorbsi senyawa kimia dalam limbah cair. b. Pengolahan Limbah Padat Limbah padat seperti plastik dapat di kumpulkan di satu tempat, dimana harus dipisahkan terlebih dahulu sampah organik dan sampah anorganik. Sampah organik tersebut dapat dijadikan pupuk setelah
mengalami pembusukan sedangkan sampah anorganik dapat didaur ulang kembali sehingga dapat menghasilkan produk yang baru. c. Pengolahan Limbah Gas Limbah gas ini merupakan hasil pembakaran dari kegiatan industri, maupun dari kendaraan bermotor, dimana akan mengakibatkan terjadinya efek rumah kaca, ini menyebabkan suhu atmosfer meningkat dan menyebabkan pemanasan global. Oleh karena itu untuk mengurangi pemanasan global harus melakukan beberapa tindakan yaitu Konservasi energi (hemat penggunaan listrik, hemat menggunakan sepeda motor), Penghapusan Chlorofluorocarbon (AC,kulkas,freezer), Penanaman pohon, dan penggunaan bahan bakar biomassa. (Sugiharto, 1987) 2.7 Chemical Oxygen Demand (COD) Chemical Oxygen Demand (COD) adalah jumlah oksigen yang diperlukan agar bahan buangan yang ada di dalam air dapat teroksidasi melalui reaksi kimia. Dalam hal ini bahan buangan organik akan dioksidasi oleh kalium bikromat atau K 2 Cr 2 O 7 digunakan sebagai sumber oksigen (oxidizing agent). Oksidasi terhadap bahan buangan organik akan mengikuti reaksi berikut ini: C X H Y O Z + Cr 2 O 7 2- + H + CO 2 + H 2 O + Cr 3+ (warna kuning) (warna hijau)
Reaksi tersebut perlu pemanasan dan juga penambahan katalisator perak sulfat (Ag 2 SO 4 ) untuk mempercepat reaksi. Apabila dalam bahan buangan organik diperkirakan ada unsur klorida yang dapat mengganggu reaksi maka perlu ditambahkan merkuri sulfat untuk menghilangkan ganggguan tersebut. (wardhana,1995) Gangguan klorida di dalam sampel dapat mengganggu bekerjanya katalisator Ag 2 SO 4, dan pada keadaan tertentu turut beroksidasi oleh dikromat. Gangguan dihilangkan dengan penambahan merkuri sulfat (HgSO 4 ), ion merkuri bergabung dengan ion klorida membentuk merkuri klorida, dengan reaksi: Hg 2+ + 2 Cl HgCl 2 Dengan adanya ion Hg 2+ ini, konsentrasi ion Cl menjadi sangat kecil dan tidak mengganggu oksidasi zat organik dalam tes COD. Untuk memastikan bahwa hampir semua zat organik habis teroksidasi maka zat pengoksidasi K 2 Cr 2 O 7 masih harus tersisa sesudah direfluks. Larutan yang tersisa itu digunakan untuk menentukan berapa oksigen yang telah terpakai. Sisa K 2 Cr 2 O 7 tersebut ditentukan melalui titrasi dengan fero ammonium sulfat (FAS), dimana reaksi yang terjadi yaitu: 6 Fe 2+ + Cr 2 O 7 2- + 14 H + 6 Fe 3+ + 2 Cr 3+ + 7H 2 O Indikator feroin digunakan untuk menentukan titik akhir titrasi yaitu di saat warna hijau-biru larutan berubah menjadi coklat-merah. Sisa K 2 Cr 2 O 7 dalam larutan blanko adalah K 2 Cr 2 O 7 awal, karena diharapkan larutan blanko tidak mengandung zat organik yang dapat dioksidasi oleh
K 2 Cr 2 O 7. (Alaerts.1987) pada uji BOD karena bahan-bahan yang stabil terhadap reaksi biologi dan mikroorganisme dapat ikut teroksidasi dalam uji COD. Contoh, selulosa sering tidak terukur melaui uji BOD karena sukar dioksidasi melalui reaksi biokimia, tetapi dapat terukur melalui uji COD. (Ferdiaz,1992) 2.8 Biochemical Oxygen Demand (BOD) Biochemical Oxygen Demand mnunjukkan jumlah oksigen dalam satuan ppm yang dibutuhkan mikroorganisme untuk memecahkan bahanbahan organik yang terdapat di dalam air. Pemeriksaan BOD diperlukan untuk menentukan beban pencemaran akibat air buangan penduduk atau industri. Penguraian zat organik adalah peristiwa alamiah, apabila suatu badan air dicemari oleh zat organik, bakteri dapat menghabiskan oksigen terlarut dalam air selama proses oksidasi tersebut yang bias mengakibatkan kematian ikan-ikan dalam air dan dapat mengakibatkan bau busuk pada air tersebut. Beberapa zat organik maupun anorganik dapat bersifat racun misalnya sianida, tembaga, dan sebagainya, sehingga harus dikurangi sampai batas yang diinginkan. Oleh karena itu uji BOD tidak dapat digunakan untuk mengukur jumlah bahan-bahan oganik yang sebenarnya terdapat di dalam air, tetapi hanya mengukur secara relatif jumlah konsumsi oksigen yang digunakan untuk mengoksidasi bahan organik tersebut. Semakin banyak oksigen yang dikonsumsi, maka semakin banyak pula kandungan bahan-bahan organik di dalamnya. (Sasongko,1990)
Terdapat pembatasan BOD yang penting sebagai petunjuk dari pencemaran organik. Apabila ion logam yang beracun terdapat di dalam sampel maka aktivitas bakteri akan terhambat sehingga nilai BOD menjadi lebih rendah dari yang semestinya. (Mahida,1981) Pengujian BOD dengan menggunakan metode Winkler-Alkali iodida azida, adalah penetapan BOD yang dilakukan dengan cara mengukur berkurangnya kadar oksigen terlarut dalam sampel yang disimpan didalam botol tertutup rapat, diinkubasi selama 5 hari pada temperatur kamar, dalam metode Winkler digunakan larutan pengencer yaitu MgSO 4, FeCl 3, CaCl 2 dan larutan buffer. Kmudian dilanjutkan dengan metode alkali iodida azida yaitu dengan cara tirasi, dalam penetapan kadar oksigen terlarut digunakan pereaksi MnSO 4, dan alkali iodida azida. Sampel ditirasi dengan natrium tiosulfat memakai indikator amilum. (Alaerts dan Santika,1984)