BUKUAJAR AI{ALISISAIR - · PDF filePendidikan Ganesha, khususnya mata kuliah Analisis Air.elama ini, perkuliahan S dibantu dengan beberapa . ... kualitas air untuk berbagai kepentingan,

BUKUAJARAI{ALISISAIR

Disusun oleh:Dr. I Made Gunamantha, S.T., M.M.

Dr. rer. nat. I Gusti NgurahAgung Suryaputra, S.T., M.Sc.

TIND**#TAPRESS

PRAKATA

Terlebih dahulu, penulis memanjatkan puji syukur kepada Tuhan Yang

Maha Esa. Hanya karena karunia Beliaulah buku ajar ini bisa diselesaikan dengan

baik tanpa mengesampingkan tugas-tugas lain yang penulis miliki sebagai seorang

dosen.

Penulisan buku ajar ini didasarkan pada keinginan penulis untuk

memfasilitasi proses belajar mengajar di Jurusan Analis Kimia Universitas

Pendidikan Ganesha, khususnya mata kuliah Analisis Air. Selama ini, perkuliahan

dibantu dengan beberapa textbook berbahasa Inggris yang membuat mahasiswa

menjadi malas untuk membacanya. Penulisan buku ajar ini didasarkan pada

silabus dan satuan acara perkuliahan Analisis Air tahun 2012. Kesesuaian isi buku

ajar ini dengan silabus, diharapkan akan memudahkan dosen dan mahasiswa

dalam pembelajaran.

Dalam penyusunan buku ajar ini, penulis mendapatkan masukan dan

bimbingan dari banyak pihak yang terlalu banyak untuk disebutkan satu-persatu.

Penulis mengucapkan terima kasih atas semua masukan dari awal hingga akhir

penyusunan. Tanpa semua masukan tersebut, tentunya buku ini akan sulit untuk

diselesaikan.

Penulis memahami bahwa buku ajar ini masih bisa terus disempurnakan.

Sebagai seorang manusia biasa, penulis menyadari bahwa buku ini tidak terbebas

dari kesalahan, baik yang sifatnya konten, maupun kesalahan editorial. Oleh

karena itu, penulis terbuka atas kritik dan saran yang membangun dari semua

pihak di kemudian hari, untuk kesempurnaan buku ini. Akhir kata, penulis

berharap semoga buku ajar ini berguna untuk mahasiswa dan dosen di Universitas

Pendidikan Ganesha pada khususnya, dan di Indonesia pada umumnya

Singaraja, 13 Desember 2012

Penulis

i

DAFTAR ISI

Halaman

PRAKATA ..................................................................................................................... i DAFTAR ISI ................................................................................................................. ii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... iv

DAFTAR TABEL ........................................................................................................ vi BAB I. PENGAMBILAN CONTOH AIR ................................................................... 1

1.1. Pendahuluan ....................................................................................................... 1

1. 2. Persyaratan pengambilan contoh air ................................................................. 2

1.3. Cara Pelaksanaan Pengambilan Contoh ........................................................... 12

BAB II. PARAMETER FISIK KUALITAS AIR ....................................................... 33

2.1. Pendahuluan ..................................................................................................... 33

2. 2. Suhu ................................................................................................................ 33

2.3. Kekeruhan ........................................................................................................ 34

2.4. Warna ............................................................................................................... 37

2.5. Konduktivitas ................................................................................................... 38

2.6. Padatan Total, Terlarut, dan Tersuspensi ......................................................... 39

2.7. Bau ................................................................................................................... 42

2.8. Rasa .................................................................................................................. 43

2.9. pH ..................................................................................................................... 44

2.10. Potensial Redoks ............................................................................................ 47

2.11. Pemantauan Polutan-Polutan Fisik ................................................................ 50

2.12. Sampling Polutan-Polutan Fisik ..................................................................... 51

BAB III. PARAMETER KIMIA KUALITAS AIR ................................................... 53

3.1. Pendahuluan ..................................................................................................... 53

3. 2. Oksigen Terlarut ............................................................................................. 56

3.3. Karbondioksida ................................................................................................ 61

3.4. Kesadahan ........................................................................................................ 66

3.5. Alkalinitas ........................................................................................................ 71

3.6. Bahan Organik ................................................................................................. 78

3.7. Nitrat dan Nitrit ................................................................................................ 87

3.8. Fosfor ............................................................................................................... 91

3.9. Faktor Mikrobiologis Lingkungan Perairan ..................................................... 93

3.10. Analisis Mikrobiologi .................................................................................... 97

ii

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 101

iii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1. Alat Pengambil Contoh Air Sederhana ............................................. 3

Gambar 1.2. Alat Pengambil Contoh Air Tipe Mendatar (Wohlenberg) ............... 4

Gambar 1.3. Alat Pengambil Contoh Air Tipe Tegak (Ruttner) ............................ 4

Gambar 1.4. Alat Pengambil Contoh Air Tipe Kedalaman Terpadu (Integrated

Depth Sampler-USDH) .............................................................................. 5

Gambar 1.5. Alat Pengambil Contoh Air Otomatis ............................................... 5

Gambar 1.6. Alat Pengambil Contoh Gas Terlarut Tipe Casella (Termasuk

Oksigen Terlarut) ....................................................................................... 6

Gambar 1.7. Alat Pengambil Contoh Plankton ...................................................... 7

Gambar 1.8. Alat Pengambil Contoh Benthos Tipe Eckman Grab ........................ 7

Gambar 1.9. Alat Pengambil Contoh Hewan Benthos Tipe Jala Surber ............... 8

Gambar 1.10. Alat Pengambil Contoh Hewan Benthos Tipe Petersen Grab ......... 8

Gambar 1.11. Alat Pengambil Contoh Hewan Benthos Tipe Ponar Grab ............. 9

Gambar 1.12. Alat Pengambil Contoh Hewan di Permukaan Air tipe Jaring Apung

..................................................................................................................... 9

Gambar 1.13. Lokasi Pemanfaat Sumber Air ...................................................... 13

Gambar 1.14. Diagram Lokasi Pengambilan Contoh Air Danau ......................... 14

Gambar 1.15. Diagram Lokasi Pengambilan Contoh Air Tanah ......................... 15

Gambar 1.16. Titik Pengambilan Contoh Air Sungai .......................................... 17

Gambar 1.17. Titik Pengambilan Contoh Air Waduk/Danau .............................. 18

Gambar 1.18. Pengambilan Contoh untuk Pemeriksaan Mikrobiologi pada

Permukaan Secara Langsung ................................................................... 21

Gambar 1.19. Pengambilan Contoh untuk Pemeriksaan Mikrobiologi pada Air

Permukaan dari Jembatan ........................................................................ 22

Gambar 1.20. Cara Pengambilan Contoh untuk Pemeriksaan Mikrobiologi dari

Sumur Produksi ........................................................................................ 23

Gambar 3.1. Hubungan antara fraksi karbondioksida dengan pH ...................... 64

Gambar 3.2. Oksidasi Aerob dan Anacrob bahan Organik oleh Bakteri ............. 79

iv

Gambar 3.3. Proses Dekomposisi Bahan Organik dan Nitrifikasi pada Penentuan

BOD ......................................................................................................... 82

Gambar 3.4. Siklus Nitrogen ................................................................................ 89

Gambar 3.5. Proses Denitrifikasi ......................................................................... 90

Gambar 3.6. Pelacakan Polusi Nitrogen .............................................................. 92

Gambar 3.7. Siklus Fosfor ................................................................................... 93

v

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1. Cara Pengawetan Dan Penyimpanan Contoh Uji Air ......................... 27

Tabel 2.1. Klasifikasi Padatan di Perairan Berdasarkan Ukuran Diameter ......... 40

Tabel 2. 2. Ion – Ion yang Biasa Ditemukan di Perairan ..................................... 41

Tabel 2.3. Prinsip Penentuan dari Masing-masing Klasifikasi Zat Padat yang Ada

dalam Air .................................................................................................. 42

Tabel 2.4. Detectable Threshold Odor Concentration ......................................... 44

Tabel 2.5. Potensi Redoks Beberapa Ion Serta kadar Oksigen Terlarut yang

Menyertai Proses Oksidasi dan Reduksi .................................................. 50

Tabel 3.1. Faktor Pengali untuk Mengkonversi mg/liter Ion-Ion Utama di

Perairan Menjadi mili-ekuivalen dan sebaliknya ..................................... 55

Tabel 3.2. Hubungan Antara Kadar Oksigen Terlarut Jenuh dan Suhu pada

Tekanan Udara 760 mm Hg ..................................................................... 57

Tabel 3.3. Kelarutan Karbondioksida di Perairan Alami Pada Berbagai Suhu .. 65

Tabel 3.4. Kation-Kation Penyusun Kesadahan dan Anion-Anion

pasangan/asosiasinya ................................................................................ 67

Tabel 3.5. Klasifikasi Perairan Berdasarkan Nilai Kesadahan ........................... 71

Tabel 3.6. Kation dan Anion Utama pada Perairan Tawar dan Laut .................. 73

Tabel 3.7. Hubungan Antara pH, Alkalinitas Total, dan Karbondioksida Bebas 77

Tabel 3.8. Baku Mutu Air Minum (Menteri Kesehatan Republik Indonesia, 2002)

................................................................................................................... 96

Tabel 3.9. Jenis Bakteri dengan Metode Analisis serta Media, Suhu, dan Waktu

yang Dibutuhkan ...................................................................................... 99

vi

BAB I

PENGAMBILAN CONTOH AIR

Standar kompetensi: mahasiswa dapat memahami tentang pemantauan kualitas

air, mengerti dan memiliki wawasan tentang standar

kualitas air untuk berbagai kepentingan, memahami

tentang sifat-sifat fisik, biologi, dan kimia air, sumber dan

jenis pencemaran perairan, mengetahui dan memahami

tentang perancangan sederhana untuk proses pengolahan

air, memahami bagaimana system pengolahan air limbah,

dan mengetahui tentang baku mutu kualitas beberapa jenis

sumber air limbah.

Kompetensi dasar: setelah mengikuti perkuliahan ini, mahasiswa dapat

menjelaskan tentang persyaratan dan tata cara

pengambilan contoh kualitas air untuk keperluan

pemeriksaan kualitas air yang mencakup pemeriksaan sifat

fisik, kimia, dan mikrobiologi.

Indikator hasil belajar: mengkaji dan mendiskusikan tentang prasyarat

pengambilan contoh air dan cara pengambilan contoh

air.

1.1. Pendahuluan

Berbagai metode banyak diacu untuk mengambil contoh (sampling) air.

Diantara metode-metode tersebut adalah metode APHA, metode SNI, dan metode

lainnya. Dalam tulisan ini, metode sampling air yang akan diuraikan adalah

metode SNI 06-2421-1991.

Metode pengambilan contoh ini dimaksudkan sebagai pegangan dalam

pengambilan contoh air di lapangan untuk uji kualitas air. Tujuan metode ini

untuk mendapatkan contoh yang andal. Metode pengambilan contoh ini meliputi

persyaratan dan tata cara pengambilan contoh kualitas air untuk keperluan

1

pemeriksaan kualitas air yang mencakup pemeriksaan sifat fisik, kimia

mikrobiologi, biologi dan lain-lain.

Beberapa pengertian yang dimaksud dalam metode ini meliputi :

1. sumber air meliputi air permukaan, air tanah dan air meteorik;

2. air permukaan adalah air yang terdiri dari: air sungai, air danau, air

waduk, air saluran, mata air, air rawa dan air gua/air kart;

3. air tanah bebas adalah air dari akifer yang hanya sebagian terisi air dan

terletak pada suatu dasar yang kedap air serta mempunyai permukaan

bebas;

4. air tanah tertekan adalah air dari akifer yang sepenuhnya jenuh air

dengan bagian atas dan bawahnya dibatasi oleh lapisan yang kedap air;

5. akifer adalah suatu lapisan pembawa air;

6. epilimnion adalah lapisan atas danau/waduk yang suhunya relatif sama;

7. termoklin/metalimnion adalah lapisan danau yang mengalamii

penurunan suhu cukup besar (lebih dari 1oC/m) ke arah dasar danau;

8. hipolimnion adalah lapisan bawah danau yang mempunyai suhu relatif

sama dan lebih dingin dari lapisan di atasnya, biasanya lapisan ini

mengandung kadar oksigen yang rendah dan relatif stabil;

9. air meteorik adalah air meteorik dari labu ukur di station meteor, air

meteorik yang ditampung langsung dari hujan dan air meteorik dari bak

penampung air hujan.

10. contoh, dalam panduan ini adalah contoh uji air untuk keperluan

pemeriksaan kualitas air.

1. 2. Persyaratan pengambilan contoh air

Peralatan

Alat pengambil contoh harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :

1) terbuat dari bahan yang tidak mempengaruhi sifat contoh (misalnya

untuk keperluan pemeriksaan logam, alat pengambil contoh tidak

terbuat dari logam);

2

2) mudah dicuci dari bekas contoh sebelumnya;

3) contoh mudah dipindahkan ke dalam botol penampung tanpa ada

sisa bahan tersuspensi di dalamnya;

4) kapasitas alat 1 – 5 L tergantung dari maksud pemeriksaan;

5) mudah dan aman dibawa.

Jenis Alat Pengambil Contoh

Beberapa jenis alat pengambil contoh yang dapat digunakan meliputi :

1) alat pengambil contoh sederhana (lihat Gambar 1.1) berupa :

(1) botol biasa atau ember plastik yang digunakan pada permukaan air

secara langsung;

(2) botol biasa yang diberi pemberat yang digunakan pada kedalaman

tertentu.

Gambar 1.1. Alat Pengambil Contoh Air Sederhana

3

2) alat pengambil contoh setempat secara mendatar yang dipergunakan untuk

mengambil contoh di sungai atau di tempat yang airnya mengalir pada

kedalaman tertentu, misalnya tipe Wohlenberg (lihat Gambar 1.2).

Gambar 1.2. Alat Pengambil Contoh Air Tipe Mendatar (Wohlenberg)

3) alat pengambil contoh setempat secara tegak dipergunakan untuk mengambil

contoh pada lokasi yang airnya tenang atau alirannya sangat lambat seperti di

danau, waduk dan muara sungai pada kedalaman tertentu, misalnya tipe

Ruttner (lihat Gambar 1.3).

Gambar 1.3. Alat Pengambil Contoh Air Tipe Tegak (Ruttner)

4) alat pengambil contoh pada kedalaman yang terpadu untuk pemeriksaan

4

zat padat tersuspensi atau untuk mendapatkan contoh yang mewakili semua

lapisan air; misalnya tipe USDH (lihat Gambar 1.4).

Gambar 1.4. Alat Pengambil Contoh Air Tipe Kedalaman Terpadu (Integrated

Depth Sampler-USDH)

5) alat pengambil contoh secara otomatis yang dilengkapi alat pengatur waktu

dan volume yang diambil, digunakan untuk contoh gabungan waktu dari air

limbah atau air sungai yang tercemar, agar diperoleh kualitas air rata-rata

selama periode tertentu. Tipe alat yang bisa digunakan adalah seperti Gambar

1.5.

Gambar 1.5. Alat Pengambil Contoh Air Otomatis

5

6) alat pengambil untuk pemeriksaan gas terlarut, yang dilengkapi tutup,

sehingga alat dapat ditutup segera setelah terisi penuh; misalnya tipe Casella

(lihat Gambar 1.6).

Gambar 1.6. Alat Pengambil Contoh Gas Terlarut Tipe Casella (Termasuk

Oksigen Terlarut)

7) alat pengambil contoh untuk pemeriksaan bakteriologi adalah : botol gelas

yang di tutup kapas/aluminium foil, tahan terhadap panas dan tekanan selama

proses sterilisasi;

6

8) alat pengambil contoh untuk pemeriksaan plankton berupa jaring yang berpori

173 mesh/inci, yang iasa digunakan adalah jaring plankton no. 20/S1;

misalnya seperti Gambar 1.7.

Gambar 1.7. Alat Pengambil Contoh Plankton

9) alat pengambil contoh untuk pemeriksaan hewan benthos disesuaikan dengan

jenis hewan benthos yang akan diambil, beberapa tipe alat untuk jenis habitat

tertentu, antara lain :

(1) Eckman grab, dibuat dari baja, yang beratnya + 3,2 kg, dengan ukuran 15

cm x 15 cm, dipergunakan untuk pengambilan contoh pada sumber air

yang alirannya relatif kecil dan mempunyai dasar lumpur dan pasir (lihat

Gambar 1.8).

Gambar 1.8. Alat Pengambil Contoh Benthos Tipe Eckman Grab

(2) Jala Surber, terbuat dari benang nilon yang ditenun dan mempunyai

ukuran mata jarring 0,595 mm dalam keadaan terbuka, panjang jala 69 cm

dan ukuran permukaan depan 30,5x30,5 cm, alat ini biasa dipergunakan

pada sumber air yang alirannya deras dan mempunyai dasar berbatu-batu

(lihat Gambar 1.9).

7

Gambar 1.9. Alat Pengambil Contoh Hewan Benthos Tipe Jala Surber

(3) Petersen grab, terbuat dari baja yang luasnya antara 0,06 – 0,09 m2 dengan

berat antara 13,7 – 31,8 kg biasanya dipergunakan pada sumber air yang

mempunyai dasar keras, misalnya lempung, batu dan pasir (lihat Gambar

1.10)

Gambar 1.10. Alat Pengambil Contoh Hewan Benthos Tipe Petersen Grab

(4) Ponar grab, terbuat dari baja yang luasnya 23 x 23 cm2 dengan berat + 20

kg banyak dipergunakan di danau yang dalam dan pada dasar sumber air

yang bervariasi (lihat Gambar 1.11).

Gambar 1.11. Alat Pengambil Contoh Hewan Benthos Tipe Ponar Grab

8

10) Jaring apung terbuat dari benang nilon yang ditenun, mempunyai ukuran mata

jaring 0,595 mm dan luas 929 cm2 dipergunakan untuk mengumpulkan hewan

yang hidup di permukaan sumber air dan lamanya waktu yang dipergunakan

dalam satu kali pengambilan adalah tiga jam (lihat Gambar 1.12).

Gambar 1.12. Alat Pengambil Contoh Hewan di Permukaan Air tipe Jaring Apung

11) Alat Ekstraksi

Alat ini terbuat dari bahan gelas atau Teflon yang tembus pandang dan mudah

memisahkan fase pelarut dari contoh.

12) Alat Penyaring

Alat ini dilengkapi dengan pompa isap atau pompa tekan serta dapat menahan

kertas saring yang mempunyai ukuran pori 0,45µm.

13) Alat Pendingin

Alat ini dapat menyimpan contoh pada 4 oC, dapat membekukan contoh bila

diperlukan dan mudah diangkut ke lapangan.

Bahan

2.2.1 Bahan Kimia Untuk Pengawet

Bahan kimia yang dipergunakan untuk pengawet harus memenuhi persyaratan

bahan kimia untuk analisis dan tidak mengganggu atau mengubah kadar zat

yang akan diperiksa.

9

2.2.2 Wadah Contoh

Wadah yang dipergunakan untuk menyimpan contoh harus memenuhi

persyaratan sebagai berikut :

1) terbuat dari bahan gelas atau plastik;

2) dapat ditutup dengan kuat dan rapat;

3) mudah dicuci;

4) tidak mudah pecah;

5) wadah contoh untuk pemeriksaan mikrobiologi harus dapat disterilkan;

6) tidak menyerap zat-zat kimia dari contoh;

7) tidak melarutkan zat-zat kimia ke dalam contoh;

8) tidak menimbulkan reaksi antara bahan wadah dengan contoh.

Sarana Pengambilan Contoh

Sarana yang dapat dipergunakan adalah :

1) sedapat mungkin menggunakan jembatan atau lintasan gantung sebagai

tempat pengambilan contoh;

2) bila sarana di atas tidak ada, maka dapat menggunakan perahu;

3) untuk sumber air yang dangkal, dapat dilakukan dengan merawas.

Volume Contoh

Volume contoh yang diambil untuk keperluan pemeriksaan di lapangan dan

laboratorium bergantung dari jenis pemeriksaan yang diperlukan sebagai berikut:

1) Untuk pemeriksaan sifat fisik air diperlukan lebih kurang 2 L;

2) Untuk pemeriksaan sifat kimia air diperlukan lebih kurang 5 L;

3) Untuk pemeriksaan bakteriologi diperlukan lebih kurang 100 mL;

4) Untuk pemeriksaan biologi air (klorofil) diperlukan 0<5-20 L,

(bergantung pada kadar klorofil di dalam contoh).

Pola Kerja

Urutan pelaksanaan pengambilan contoh kualitas air adalah sebagai berikut:

10

1) Menentuka lokasi pengambilan contoh;

2) Menentukan titik pengambilan contoh;

3) Melakukan pengambilan contoh;

4) Melakukan pemeriksaan kualitas air di lapangan;

5) Melakukan pengolahan pendahuluan dan pangawetan contoh;

6) Pengepakan contoh dan pengangkutan ke laboratorium.

Pengawetan Contoh

Pengawetan contoh untuk parameter tertentu diperlukan apabila pemeriksaan

tidak dapat langsung dilakukan setelah pengambilan contoh. Jenis bahan

pengawet yang digunakan dan lama penyimpanan bisa dilihat pada Tabel 1.1.

Waktu

Interval waktu pengambilan contoh diatur agar contoh diambil pada hari dan jam

yang berbeda sehingga dapat diketahui perbedaan kualitas air setiap hari maupun

setiap jam. Caranya dilakukan dengan menggeser jam dan hari pengambilan pada

waktu pengambilan contoh berikutnya, misalnya pengambilan pertama hari senin

jam 06.00, pengambilan berikutnya hari selasa jam 07.00, dan seterusnya. Waktu

pengambilan contoh dilakukan berdasarkan keperluan sebagai berikut :

1) untuk keperluan survai perdahuluan dalam rangka pengenalan daerah,

waktu pengambilan contoh dapat dilaksanakan pada saat survai;

2) untuk keperluan perencanaan dan pemanfaatan, diperlukan data

pemantauan kualitas air yang diambil pada waktu tertentu dan periode

yang tetap, tergantung pada jenis sumber air dan tingkat

pencemarannya sebagai berikut :

(1) sungai/saluran yang tercemar berat, setiap dua minggu sekali

selama setahun;

(2) sungai/saluran yang telah tercemar ringan sampai sedang, sebulan

sekali selama setahun;

(3) sungai/saluran alami yang belum tercemar, tiga bulan sekali selama

setahun;

(4) danau/waduk setiap dua bulan sekali selama setahun;

11

(5) air tanah setiap tiga bulan sekali selama setahun;

(6) air meteorik sesuai dengan keperluan.

3) untuk studi dan penelitian; disesuaikan waktunya.

1.3. Cara Pelaksanaan Pengambilan Contoh

Lokasi Pengambilan Contoh

Lokasi pengambilan contoh ditentukan berdasarkan pada tujuan pemeriksaan.

Lokasi pengambilan contoh dilakukan pada air permukaan dan air tanah.

1.1.1. Air Permukaan

Lokasi pengambilan contoh di air permukaan dapat berasal dari daerah pengaliran

sungai dan danau/waduk, dengan penjelasan sebagai berikut:

1) pemantauan kualitas pada suatu daerah pengaliran sungai (DPS),

berdasarkan pada:

(1) sumber air alamiah, yaitu lokasi pada tempat yang belum terjadi

atau masih sedikit pencemaran;

(2) sumber air tercemar, yaitu lokasi pada tempat yang telah

mengalami perubahan atau di hilir sumber pencemar;

(3) sumber air yang dimanfaatkan, yaitu lokasi pada tempat

penyadapan pemanfaatan sumber air tersebut (lihat Gambar 1.13).

Gambar 1.13. Lokasi Pemanfaat Sumber Air

12

2) Pemantauan kualitas air pada danau/waduk berdasarkan pada (lihat

Gambar 1.14) :

(1) tempat masuknya sungai ke danau/waduk;

(2) di tengah danau/waduk;

(3) lokasi penyadapan air untuk pemanfaatan;

(4) tempat keluarnya air danau/waduk.

Gambar 1.14. Diagram Lokasi Pengambilan Contoh Air Danau

1.1.2. Air Tanah

Lokasi pengambilan contoh air tanah dapat berasal air tanah bebas (tidak tertekan)

dan air tanah tertekan dengan penjelasan sebagai berikut (lihat Gambar 1.15):

1) air tanah bebas (tidak tertekan) :

(1) di sebelah hulu dan hilir dari lokasi penimbunan/pembuangan

sampah kota/industri;

(2) di sebelah hilir daerah pertanian yang intensif menggunakan

pestisida dan pupuk kimia;

(3) di daerah pantai dimana terjadi penyusupan air asin;

13

(4) tempat-tempat lain yang dianggap perlu.

2) air tanah tertekan :

(1) di sumur produksi air tanah untuk pemenuhan kebutuhan

perkotaan, pedesaan, pertanian dan industri;

(2) di sumur produksi air tanah PAM maupun sarana umum;

(3) di sumur-sumur pemantauan kualitas air tanah;

(4) di lokasi kawasan industri;

(5) di sumur observasi untuk pengawasan imbuhan;

(6) pada sumur observasi air tanah di suatu cekungan air tanah artesis

(misalnya : cekungan artesis Bandung);

(7) pada sumur observasi di wilayah pesisir dimana terjadi penyusupan

air asin;

(8) pada sumur observasi penimbunan/pengolahan limbah industri

bahan berbahaya dan beracun (B3);

(9) pada sumur lainnya yang dianggap perlu.

14

Gambar 1.15. Diagram Lokasi Pengambilan Contoh Air Tanah

Menentukan Titik Pengambilan Contoh

A. Air Permukaan

Titik pengambilan contoh dapat dilakukan di sungai dan danau/waduk, dengan

penjelasan sebagai berikut :

1) di sungai, titik pengambilan contoh di sungai (lihat Gambar 1.16)

dengan ketentuan:

(1) sungai dengan debit kurang dari 5 m3/detik, contoh diambil pada

satu titik di tengah sungai pada 0,5 x kedalaman dari permukaan

air;

(2) sungai dengan debit antara 5 – 150 m3/detik, contoh diambil pada

dua titik masing-masing pada ada jarak 1/3 dan 2/3 lebar sungai

pada 0,5 x kedalaman dari permukaan air;

15

(3) sungai dengan debit lebih dari 150 m3/detik contoh diambil

minimum pada enam titik masing-masing pada jarak ¼, ½ dan ¾

lebar sungai pada 0,2 x dam 0,8 x kedalaman dari permukaan air.

2) di danau/waduk, titik pengambilan contoh di danau/waduk (lihat

Gambar 1.17) dengan ketentuan :

(1) danau waduk kedalamannya kurang dari 10 m, contoh diambil

pada dua titik di permukaan dan di dasar danau/waduk;

(2) danau/waduk dengan kedalaman antara 10 – 30 m, contoh

diambil pada tiga titik, yaitu : di permukaan, di lapisan temoklin

dan di dasar danau/waduk;

(3) danau/waduk dengan kedalaman antara 30 – 100 m, contoh

diambil pada empat titik, yaitu : di permukaan, di lapisan

termoklin (metalimnion), di atas lapisan hipolimnion dan di dasar

danau/waduk;

(4) danau/waduk yang kedalamannya lebih dari 100 m, titik

pengambilan contoh dapat ditambah sesuai dengan keperluan.

16

Gambar 1.16. Titik Pengambilan Contoh Air Sungai

17

Gambar 1.17. Titik Pengambilan Contoh Air Waduk/Danau

B. Air Tanah

Titik pengambilan contoh air tanah dapat berasal dari air tanah bebas dan air tanah

tertekan (artesis) dengan penjelasan sebagai berikut :

1) Air tanah bebas

(1) pada sumur gali contoh diambil pada kedalaman 20 cm di bawah

permukaan air sebaliknya diambil pada pagi hari;

(2) pada sumur bor dengan pompa tangan/mesin, contoh diambil dari

kran/mulut pompa tempat keluarnya air setelah air dibuang selama

lebih kurang lima menit.

2) Air tanah tertekan (artesis)

18

(1) pada sumur bor eksplorasi contoh diambil pada titik yang telah

ditentukan sesuai keperluan eksplorasi;

(2) pada sumur observasi contoh diambil pada dasar sumur setelah

air dalam sumur bor/pipa dibuang sampai habis (dikuras)

sebanyak tiga kali;

(3) pada sumur produksi contoh diambil pada kran/mulut pompa

keluarnya air.

Pengambilan Contoh

A. Pemeriksaan sifat fisik dan kimia air

Tahapan pengambilan contoh untuk keperluan ini adalah:

1) Menyiapkan alat pengambil contoh yang sesuai dengan keadaan

sumber air;

2) Membilas alat dengan contoh yang akan diambil, sebanyak tiga kali;

3) Mengambil contoh sesuai dengan keperluan dan campurkan dalam

penampung sementara hingga merata;

4) Apabila contoh diambil dari beberapa titik, maka volume contoh yang

diambil dari setiap titik yang sama.

Pengambilan Contoh untuk Pemeriksaan Oksigen Terlarut

Pengambilan contoh dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu :

1) cara langsung; tahapan pengambilan contoh dengan cara langsung

sebagai berikut :

(1) siapkan botol KOB yang bersih dan mempunyai volume ± 300

mL serta dilengkapi dengan tutup asah;

(2) celupkan botol dengan hati – hati ke dalam air dengan posisi

mulut botol searah dengan aliran air, sehingga air masuk ke

dalam botol dengan tenang, atau dapat pula dengan

menggunakan sifon;

(3) isi botol sampai penuh dan hindarkan terjadinya turbulensi dan

gelembung udara selama pengisian, kemudian botol ditutup;

(4) contoh siap untuk dianalisis.

19

2) dengan alat khusus; tahapan pengambilan contoh dengan cara alat

khusus sebagai berikut:

(1) siapkan botol KOB yang bersih dan mempunyai volume ± 300

mL;

(2) masukkan botol ke dalam alat khusus;

(3) ikuti prosedur pemakaian alat tersebut.

B. Pemeriksaan Mikrobiologi

Pengambilan contoh untuk pemeriksaan mikrobiologi dapat dilakukan pada air

permukaan dan air tanah dengan penjelasan sebagai berikut:

1) air permukaan secara langsung (lihat Gambar 1.18); tahapan

pengambilan contoh ini sebagai berikut :

(1) siapakan botol yang volumenya paling sedikit 100 mL dan

telah disterilkan pada suhu 1200C selama 15 menit atau dengan

cara sterilisasi lain;

(2) ambil contoh dengan cara memegang botol steril bagian bawah

dan celupkan botol steril ± 20 cm di bawah permukaan air

dengan posisi mulut botol berlawanan dengan arah aliran.

Gambar 1.18. Pengambilan Contoh untuk Pemeriksaan Mikrobiologi pada

Permukaan Secara Langsung.

2) air permukaan secara tidak langsung dari jembatan atau lintasan

gantung (lihat Gambar 1.19); tahapan pengambilan ini sebagai berikut:

20

(1) siapkan botol steril yang tutupnya terbungkus kertas

aluminium;

(2) ikat botol dengan tali dan pasang pemberat di bagian dasar

botol;

(3) buka pembungkus kertas di bagian mulut botol dan turunkan

botol perlahan-lahan ke dalam permukaan air;

(4) tarik tali sambil digulung;

(5) buang sebagian isi botol hingga volumenya ± ¾ volume botol;

(6) bakar bagian mulut botol, kemudian botol ditutup kembali.

Gambar 1.19. Pengambilan Contoh untuk Pemeriksaan Mikrobiologi pada Air

Permukaan dari Jembatan

3) air tanah pada sumur gali; tahapan pengambilan contoh sama dengan

pengambilan contoh pada air permukaan dari jembatan atau lintasan

gantung;

4) air tanah pada kran air (lihat Gambar 1.20);

tahapan pengambilan contoh sebagai berikut:

(1) siapkan botol steril yang tutupnya terbungkus kertas

aluminium;

(2) buka kran selama 1-2 menit;

21

(3) sterilkan kran dengan cara membakar mulut kran sampai keluar

uap air;

(4) alirkan lagi air selama 1-2 menit;

(5) buka tutup botol steril dan isi sampai ± ¾ volume botol;

(6) baker bagian mulut botol, kemudian botol ditutup lagi.

Gambar 1.20. Cara Pengambilan Contoh untuk Pemeriksaan Mikrobiologi dari

Sumur Produksi

22

Pemeriksaan Lapangan

Pekerjaan yang dilakukan meliputi:

1) Pemeriksaan unsur-unsur yang dapat berubah dengan cepat, dilakukan

langsung setelah pengambilan contoh. Unsur-unsur tersebut antara

lain; pH, suhu, daya hantar listrik, alkalinitas, asiditas, dan oksigen

terlarut;

2) Semua hasil pemeriksaan dicatat dalam buku catatan khusus

pemeriksaan di lapangan, yang meliputi nama sumber air, tanggal

pengambilan contoh, jam, keadaan cuaca, bahan pengawet, yang

ditambahkan dan nama petugas (lihat Contoh Catatan Lapangan).

Pengolahan Pendahuluan Contoh

3.5.1 Penyaringan

Penyaringan contoh dilakukan untuk pemeriksaan parameter terlarut sebagai

berikut:

1) Contoh yang akan disaring diukur volumenya sesuai dengan

keperluan;

2) Masukkan ke dalam alat penyaring yang telah dilengkapi kertas saring

yang mempunyai ukuran pori 0-0,45µ m dan saring sampai selesai;

3) Air saringan ditampung ke dalam wadah yang telah disiapkan sesuai

dengan keperluan.

3.5.2 Ekstraksi Contoh untuk pemeriksaan Pestisida

Ekstraksi contoh untuk pemeriksaan ini dilakukan sebagi berikut:

1) Contoh dikocok secara merata dan ukur volumenya sebanyak 1 L

dengan gelas ukur;

2) Tuangkan contoh ke dalam labu ekstrak;

3) Bilas gelas ukur dengan 60 mL campuran pelarut organik (n-hexana

85% dan Diethyl Ether 15%), kemudian tuangkan pelarut organik

tersebut ke dalam labu ekstrak dan kocok selama 2 menit:

23

4) Biarkan sampai terjadi pemisahan fase paling sedikit ± 10 menit;

5) Tampung fase air dari labu ekstrak ke dalam gelas ukur dan secara

hati-hati. Tuangkan lapisan fase organik melalui kolom yang

berdiameter luar 2 cm dan berisi Na2SO4 bebas air setinggi 10 m ke

dalam wadah khusus;

6) Tuangkan kembali fase air di dalam gelas ukur tadi ke dalam labu

ekstrak;

7) Ulangi langkah (3) sampai (6) 2 kali lagi;

8) Bilas kolom dengan pelarut hexana ± 20 mL;

9) Satukan hasil ekstrak dalam botol khusus.

3.5.3 Ekstraksi Contoh untuk Pemeriksaan Minyak dan Lemak

Ekstraksi contoh untuk pemeriksaan ini dilakukan sebagai berikut:

1) Diukur 1 L contoh dengan gelas ukur;

2) Ditambahkan 5 mL asam khlorida (HCL 1:1), sampai pH<2;

3) Dimasukkan kedalam labu ekstrak;

4) Gelas ukur tadi dibilas secara hati-hati dengan 30 mL pelarut organik

(jenis pelarut organik disesuaikan dengan metode pemeriksaan yang

digunakan), dan masukkan di dalam labu ekstrak;

5) Dikocok kuat-kuat selama 2 menit dan bila terjadi emulsi yang stabil

(tidak terjadi pemisahan fase yang jelas), dikocok lagi selama 5-10

menit;

6) Dibiarkan sampai terjadi pemisahan fase;

7) Fase organiknya dikeluarkan melalui corong yang berisi kertas saring

dan Na2SO4 ke dalam wadah contoh khusus;

8) Dimasukkan lagi 30 mL pelarut organik ke dalam labu ekstrak;

9) Ulangi langkah (5) sampai (8) 2 kali lagi;

10) Hasil ekstrak disatukan ke dalam wadah contoh khusus;

11) Kertas saring dicuci dengan 10-20 mL pelarut organik dan disatukan

dengan hasil ekstrak ke dalam wadah contoh khusus tadi.

Pengawetan Contoh

24

3.6.1 Pengawetan Cara Fisika

Pengawetan secara fisika dilakukan dengan cara pendinginan contoh pada

suhu 40C atau pembekuan.

3.6.2 Pengawetan Cara Kimia

Pengawetan secara kimia dilakukan tergantung pada jenis parameter yang

diawetkan. Beberapa cara pengawetan adalah sebagai berikut:

1) Pengasaman, yaitu penambahan asam nitrat pekat atau asam klorida

pekat atau asam sulfat pekat ke dalam contoh sampai pH<2;

2) Penambahan bioksida ke dalam contoh jenis biosida dan dosisnya

tercantum pada Tabel 1.1;

3) Penambahan larutan basa (biasanya larutan natrium hidroksida, NaOH)

ke dalam contoh sampai pH 10-11.

Pengepakan dan Pengangkutan Contoh

Contoh yang telah dimasukkan ke dalam wadah, diberi label. Pada label

tersebut dicantumkan keterangan mengenai lokasi pengambilan, tanggal dan jam

pengambilan, cuaca, jenis pengawetan yang ditambahkan, petugas yang

mengambil contoh dan seketsa lokasi.

Wadah-wadah contoh yang telah ditutup rapat dimasukkan ke dalam kotak

yang telah dirancang secara khusus agar contoh tidak tertumpah selama

pengangkutan ke Laboratorium.

Penyajian Data Hasil Pemeriksaan Lapangan

Hasil pemeriksaan lapangan disajikan sebagai berikut:

1) Hasil perhitungan pemeriksaan di lapangan dicatat dalam buku catatan

lapangan (lihat Contoh Catatan Lapangan);

2) Diteliti kembali cara perhitungan dan satuan yang dipakai;

3) Data dari catatan lapangan dipindahkan ke formulir data (lihat Contoh

Formulir Data)

Tabel 1.1. Cara Pengawetan Dan Penyimpanan Contoh Uji Air

25

Penetapan Tempat Penyimpanan

Keperluan Contoh(Ml) Pengawetan Batas

Penyimpanan Asiditas

Alkalinitas

K O B

Boron

Kalsium

Kesadahan

Karbon

organik total

Karbon

dioksida

Kebutuhan

Oksigen

Kimia

Khlorida

Sisa Khlor

Khlorofil

Warna

Sianida

Fluorida

Minyak dan

P,G (B)

P,G

P,G

P

P,G

P,G

G

P,G

P,G

P,G

P,G

P,G

P,G

P

G

100

100

1000

100

100

100

100

100

100

100

500

500

500

500

300

Pendinginan

Pendinginan

Pendinginan

Tanpa Pengawet

Tambahkan HNO3

sampai pH<2

Tambahkan HNO3

sampai pH<2

Pendinginan dan

tambah H2SO4

sampai pH<2

Segera dianalisis

dilapangan

Tambahkan H2SO4

sampai pH<2

Tanpa diawetkan

Segera dianalisis

dilapangan

Dibekukan dan

disimpan dalam

ruang gelap

Pendinginan

Tambahkan NaOH

sampai pH >12

pendinginan

Tanpa diawetkan

Tambahkan H2SO4

14 hari

14 hari

48 jam

28 hari

6 bulan

6 bulan

28 hari

28 hari

tidak terbatas

2 jam

30 hari

48 jam

14 hari

28 hari

26

Lemak

Deterjen

Logam terlarut

Logam total

Ammonia-N

Nitrat-N

Nitrit-N

Organik-N

Oksigen

terlarut

Pestisida

pH

Fenol

P,G

P,G

P,G

P,G

P,G

P,G

P,G

G, botol KOB

G,(S)

P,G

G

1000

100-200

250

250

500

100

100

500

300

1000

500

tambahkan pH<2,

dinginkan

Disaring segera dan

tambah HNO3

sampai pH<2

Ditambah HNO3

sampai pH<2

Tambahkan H2SO4

tambahkan pH<2,

dinginkan

Tambahkan H2SO4

tambahkan pH<2,

dinginkan

Tambahkan H2SO4

tambahkan pH<2,

dinginkan

Dinginkan

Pendinginan tambah

H2SO4

Segera dianalisis di

lapangan

Dinginkan dan

tambah 100mg

Na2S2O3 bila sisa

khlorin ada

Segera dianalisis

Dinginkan dan

28 hari

6 bulan

6 bulan

28 hari

48 jam

48 jam

28 hari

7 hari

2 jam

28 hari

27

Fosfat

Residu/Solid

Salinitas

Silica

Sulfat

Sulfida

Temperature

Kekeruhan

G(A)

P,G

G

P

P,G

P,G

P,G

100

500

250

50

100

100

250

tambahkan H2SO4

sampai pH<2

Untuk fosfat terlarut

disaring segera

dinginkan

Dinginkan

Ditutup dengan

lapisan lilin

Dinginkan

Pendinginan

Tambahkan 4 tetes

tes 2N seng Asetat

/100ml, atau

didinginkan

segera dianalisis di

lapangan

Simpan ditempat

gelap

48 jam

14 hari

14 hari

28 hari

28 hari

28 hari

48 jam

CATATAN LAPANGAN

Nama sumber air : ……………………………………… Lokasi : ………………………………………

28

Tanggal dan waktu : .................................................... Temperatur air/udara : ……………………………………… Tinggi muka air/debit/ke- dalaman air sumur : ……………………………………… Keadaan cuaca : ……………………………………… Keadaaan fisik sumber air : ……………………………………… Hasil pemeriksaan di- Lapangan : pH :................... Oksigen Terlarut :................... DHL :.................... Alkalinitas : ……………. Asiditas : ……………. Nama petugas : ............................................................... Sketsa Lokasi : ...............................................................

Teknik Pengambilan Sampel Untuk Pemeriksaan Plankton Dan Benthos

Tahap-tahap yang harus dilakukan sebelum kita melakukan pengambilan

sample khususnya sampel yang akan diperiksa parameter Plankton dan Benthos

meliputi:

1. Persiapan Bahan dan Alat

2. Teknik Pengambilan Sampel

1. Persiapan Bahan dan Alat

Setelah penetapan titik sampling dilakukan pada saat observasi di lapangan

dan penentuan jumlah sampel, langkah yang harus dilakukan berikutnya adalah

29

mempersiapkan Bahan dan Alat yang akan dipergunakan dalam proses

pengambilan sampel.

Bahan dan Alat yang harus dipersiapkan dalam pengambilan sampel Plankton dan

Benthos meliputi :

a. Formalin 40% sebagai bahan pengawet sampel.

b. Alat transportasi

c. Plankton Net

d. Grap ponar

e. Botol Flakon Volume 20 mL

f. Gayung Volume 1liter berskala

g. Termometer

h. pH meter

i. Tas Sampling

j. Kantong Plastik (Plastic Bag)

k. Label Sampel

l. Buku Sampling (untuk mencatat data lapangan)

m. Salinometer (untuk mengukur kadar garam)

2. Teknik Pengambilan Sampel Plankton

Langkah-langkah pengambilan sampel dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut:

• Siapkan Plankton Net, selanjutnya tabung penampung sampel

berskala (volume 50 mL) dipasang pada bagian bawah Plankton

NET

• Siapkan botol flakon 2 buah sebagai tempat sampel beserta tutup

(dapat dari plastik dan karet gelang)

• Ambilah sampel dengan gayung sebanyak 10 liter (10 kali),

masing-masing disaring dengan Plankton Net (sangat tergantung

tingkat kekeruhan, semakin keruh semakin sedikit volume yang

tersaring).

30

• Pindahkan sampel yang tertampung ke dalam tabung penampung

berskala pada botol flakon masing- masing 20 mL (salah satu

botol digunakan untuk sampel yang diawetkan dengan formalin

40% sebanyak 1 tetes).

• Tutuplah botol Flakon dengan plastik diikat dengan kareng

gelang.

• Berilah label pada Flakon yang telah ada kode sampelnya dan

berikan tanda yang berbeda pada botol Flakon yang diawetkan.

• Catatlah data lapangan yang meliputi kondisi cuaca, lokasi titik

sampling, pH suhu Air, Salinitas dan data lapangan lain yang

dianggap penting seperti beberapa saluran yang masuk ke badan

sungai, vegetasi yang menyebabkan badan sungai terlindung dari

cahaya matahari

• Masukkan botol flankton ke dalam kantong plastik dan ikat

dengan karet selanjutnya dimasukkan ke dalam tas sampling

3. Teknik Pengambilan Sampel Benthos

Pengambilan sampel Benthos dilakukan dengan menggunakam alat Ponar

Grap Sampler. Berdasarkan habitatnya, Benthos dapat dibedakan menjadi

Meibenthos dan Benthos. Meibenthos hampr menyerupai zooplankton karena

sifatnya mudah berpindah tempat akibat adanya aliran air/arus. Langkah-langkah

yang dilakukan dalam pengambilan sampel benthos adalah sebagai berikut:

• Masukkan Ponar Grap Sampler ke dalam obyek (perairan) sampling

sampai menyentuh dasar. Pada saat Ponar Grap Sampler menyentuh dasar

kendorkan tali agar Grap terbuka

• Tariklah tali ke atas (diharapkan lumpur dan material lain dapat masuk ke

dalam Grap), selanjutnya sampel yang ada di dalam Grap dipindahkan ke

dalam kantong plastik, tutup kantong plastik hingga rapat, berikan label

31

sampel yang telah tertulis kode sampel. Kantong plastik selanjutnya

dimasukkan kedalam tas sampling.

• Catatlah data lapangan di dalam buku sampling seperti pada pengambilan

sampel plankton.

Latihan:

1. Sebutkan alat-alat, bahan-bahan, serta teknik pengambilan hingga

penyimpanan sampel air permukaan sungai untuk analisa karbon organik

total.

2. Jika Anda diminta untuk melakukan pengambilan sampel di danau yang

bertujuan untuk mengetahui potensi pencemaran dari beberapa warung dan

persawahan di sekitar danau, ceritakanlah langkah-langkah pengambilan

sampel termasuk parameter-parameter yang diuji dan titik-titik

pengambilan sampelnya.

32

BAB II

PARAMETER FISIK KUALITAS AIR

Kompetensi dasar: setelah mengikuti perkuliahan ini, mahasiswa dapat

menjelaskan tentang sifat parameter fisik air dan cara

pengukurannya.

Indikator hasil belajar: mengkaji dan mendiskusikan tentang beberapa

parameter fisik kualitas air dan pengukurannya.

2.1. Pendahuluan

Parameter-parameter fisika yang biasa digunakan untuk menentukan

kualitas air adalah suhu, daya hantar listrik, kekeruhan, padatan total, padatan

terlarut, padatan tersuspensi, pH, bau, dan warna. Masing-masing parameter

tersebut dapat diakibatkan oleh sumber-sumber kimia dan biologi.

2. 2. Suhu

Suhu suatu badan air dipengaruhi oleh musim, lintang (latitude),

ketinggian dari permukaan laut (altitude), waktu dalam hari, sirkulasi udara,

penutupan awan, dan aliran serta kedalaman badan air. Perubahan suhu

berpengaruh terhadap proses fisika, kimia dan biologi badan air. Suhu juga sangat

berperan mengendalikan kondisi ekosistem perairan.

Peningkatan suhu mengakibatkan penurunan viskositas, peningkatan

reaksi kimia, evaporasi, dan volatisasi. Peningkatan suhu juga menyebabkan

penurunan kelarutan gas dalam air, misalnya gas O2, CO2, N2, CH4, dan

sebagainya. Selain itu, peningkatan suhu juga menyebabkan peningkatan

kecepatan metabolisme dan respirasi organisme air, dan selanjutnya

mengakibatkan peningkatan konsumsi oksigen oleh organisme akuatik sekitar 2 –

3 kali lipat. Namun, peningkatan suhu ini disertai dengan penurunan kadar

oksigen terlarut sehingga keberadaan oksigen sering kali tidak mampu memenuhi

kebutuhan oksigen bagi organisme akuatik untuk melakukan proses metabolisme

dan respirasi. Peningkatan suhu juga menyebabkan terjadinya peningkatan

33

dekomposisi bahan organik oleh mikroba. Kisaran suhu optimum bagi

pertumbuhan fitoplanton di perairan adalah 20o C – 30o C.

Pada umumnya, suhu dinyatakan dengan satuan derajat Celsius (o C) atau

derajat Fahrenhait (o F). Pengukuran suhu pada kolom air dengan kedalaman

tertentu dapat dilakukan dengan menggunakan reserving thermometer,

thermophone, atau thermistor.

2.3. Kekeruhan

Kekeruhan disebabkan oleh adanya bahan organik dan anorganik yang

tersuspensi dan terlarut (misalnya lumpur dan pasir halus), maupun bahan

anorganik dan organik yang berupa planton dan mikroorganisme lain. Kekeruhan

dinyatakan dalam satuan unit turbiditas, yang setara dengan 1 mg/liter SiO2.

peralatan yang pertama kali digunakan untuk mengukur turbiditas atau kekeruhan

adalah Jackson Candler Turbidimeter yang dijadikan sebagai alat baku atau

standar bagi pengukuran kekeruhan. Satu unit turbiditas Jackson Candler

Turbidimeter dinyatakan dengan satuan 1 JTU. Pengukuran kekeruhan dengan

menggunakan Jackson Candler Turbidimeter bersifat visual, yaitu

membandingkan air sampel dengan air standar.

Selain dengan menggunakan Jackson Candler Turbidimeter, kekeruhan

sering diukur dengan metode Nephelometric. Pada metode ini, sumber cahaya

dilewatkan pada sampel dan intensitas cahaya yang dipantulkan oleh bahan-bahan

penyebab kekeruhan diukur dengan menggunakan suspensi polimer formazin

sebagai larutan standar. Satuan kekeruhan yang diukur dengan metode

Nephelometric adalah NTU (Nephelometic Turbidity Unit). Satuan JTU dan NTU

sebenarnya dapat saling mengonversi, akan tetapi Sawyer dan McCarty (dalam

Effendi, 2003) mengemukakan bahwa 40 NTU setara dengan 40 JTU.

Dalam pengolahan air maupun pengolahan limbah cair untuk

menghilangkan kekeruhan penentuan effektivitas koagulasi dari koagulan dapat

dilakukan dengan menggunakan Jar Test. Penentuan effektivitas koagulasi dengan

Jar Test berdasarkan prinsip pengadukan cepat dan pengadukan lambat untuk

pembentukan dan pengendapan flok-flok dari proses koagulasi dan flokulasi.

34

Padatan tersuspensi berkorelasi positif dengan kekeruhan. Semakin tinggi

nilai padatan tersuspensi, nilai kekeruhan juga semakin tinggi. Akan tetapi,

tingginya padatan terlarut tidak selalu diikuti dengan tingginya kekeruhan,

misalnya air laut memiliki nilai padatan terlarut tinggi, tetapi tidak berarti

memiliki kekeruhan yang tinggi.

Kekeruhan pada perairan yang tergenang (lentik), misalnya danau, lebih

banyak disebabkan oleh bahan tersuspensi yang berupa koloid dan partikel-

partikel halus; sedangkan kekeruhan pada sungai yang sedang banjir lebih banyak

disebabkan oleh bahan-bahan tersuspensi yang berukuran besar, yang berupa

lapisan permukaan tanah yang terbawa oleh aliran air pada saat hujan. Kekeruhan

yang tinggi dapat mengakibatkan terganggunya sistem osmoregulasi, misalnya,

pernafasan dan daya lihat organisme akuatik, serta dapat menghambat penetrasi

cahaya ke dalam air. Tingginya nilai kekeruhan juga dapat mempersulit usaha

penyarikan dan mengurangi efektivitas desinfeksi pada proses penjernihan air.

Kekeruhan dihilangkan melalui pembubuhan sejenis bahan kimia dengan

sifat-sifat tertentu yang disebut flokulan. Umumnya flokulan tersebut adalah

sejenis tawas, namun dapat pula garam Fe(III), atau suatu polielektrolit organic.

Selain pembubuhan flokulan, diperlukan juga pengadukan sampai flok-flok

terbentuk. Flok-flok ini mengumpulkan partikel-partikel kecil dan koloid tersebut

dan akhirnya bersama-sama mengendap.

Untuk menentukan dosis yang optimal flokulan dan nilai-nilai parameter

lain seperti pH, jenis flokulan yang akan digunakan dalam proses flokulasi, dan

sebagainya dilakukan Jar Test. Jar Test merupakan model sederhana proses

flokulasi.

Prinsip Jar Test

Suatu larutan/koloid yang mengandung partikel-partikel kecil dan koloid

dapat dianggap stabil bila:

1. Partikel-partikel kecil ini terlalu ringan untuk mengendap dalam waktu

yang pendek (beberapa jam),

2. Partikel-partikel tersebut tidak dapat menyatu, bergabung dan menjadi

partikel yang lebih besar dan berat, karena muatan elektris pada

35

permukaan partikel-partikel sama (biasanya negatif), sehingga ada gaya

tolak elektrostatis antara partikel satu dengan lainnya.

Dengan pembubuhan flokulan seperti disebutkan di atas, maka stabilitas tersebut

akan terganggu karena:

- Sebagian kecil tawas tinggal terlarut dalam air. Molekul-molekul ini dapat

menempel pada permukaan koloid dan mengubah muatan elektrisnya

karena sebagian molekul Al bermuatan positif sedangkan koloid biasanya

bermuatan negatif (pada pH 5 sampai 8).

- Sebagian besar tawas tidak terlarut dan akan mengendap sebagai flok

Al(OH)3 yang dapat mengurung koloid dan membawanya ke bawah.

Proses ini umumnya paling efesien.

Tawas (alum) dapat terdiri dari:

- Al2(SO4)3.11H2O atau ---.14H2O, atau ---.18H2O, komposisi tawas sebagai

hasil tambang adalah Al2(SO4)3 ± 14 H2O, kristal dengan mutu p.a.

bersifat 18 H2O;

- AlK(SO4)2.xH2O.

Kalau garam tersebut dimasukkan dalam air, maka akan terbentuk:

- Molekul yang terlarut; pada pH<7 : Al(OH)2+, Al(OH)24+, Al2(OH)24+

- Molekul yang terlarut; pada pH>7 : Al(OH)4-

- Flok-flok Al(OH)3 yang mengendap berwarna putih. Supaya proses

tersebut efesien, flok-flok harus terbentuk dengan baik. Yaitu melalui

pengadukan yang cukup lama kira-kira 15 menit. Proses pembentukan

flok-flok ini yang berlangsung pada pH 6 sampai 8 dan disebut flokulasi.

- Proses flokulasi terdiri dari tiga langkah:

1. Pelarutan reagen melalui pengadukan cepat (1 menit; 100 rpm), bila

perlu juga pembubuhan bahan kimia (sesaat) untuk koreksi pH.

2. Pengadukan lambat untuk membentuk flok-flok (15 menit; 20 rpm).

pengadukan yang terlalu cepat dapat merusak flok yang telah

terbentuk.

3. Pemisahan flok-flok dengan koloid yang terkurung dari larutan melalui

sedimentasi (15 menit atau 30 menit; 0 rpm).

Hidrolisis atom Al dalam air menurut reaksi umum adalah sebagai berikut:

36

Al2(SO4)3 + 6 H2O ↔ 2 Al(OH)3 + 6 H+ + SO42- (2.1)

Reaksi tersebut menyebabkan pembebasan ion H+, sehingga pH larutan

berkurang. Akibat efek pengasaman ini, maka proses flokulasi tidak dapat

berlangsung dengan baik dalam air yang mengandung kadar Al yang tinggi,

karena pH terlalu rendah sedangkan untuk membentuk Al(OH)3 membutuhkan pH

6 sampai 8. Asam akan ternetralkan bila kapasitas buffer yakni alkalinity dalam

air cukup tinggi. Pada proses flokulasi selain zat padat berupa partikel dan koloid

tersebut, juga warna (pH<7) dan sedikit fosfat dan logam terlarut terbawa dan

diendapkan oleh flok-flok Al(OH)3.

Gangguan

Proses flokulasi sebenarnya tidak bisa terganggu. Namun efesiensi proses

tersebut sangat dipengaruhin oleh beberapa faktor seperti kadar dan jenis zat

tersuspensi, pH larutan, kadar dan jenis flokulan, waktu dan kecepatan

pengadukan dan adanya beberapa ion terlarut tertentu (seperti fosfat, sulfat dan

sebagainya). Faktor- faktor ini kalau kurang optimal dapat menghalangi flokulasi.

Jar Test dapat digunakan untuk mencari nilai-nilai yang optimal melalui

percobaan dalam laboratorium.

2.4. Warna

Warna perairan biasanya dikelompokkan menjadi dua, yaitu warna

sesungguhnya (true color) dan warna tampak (apparent color). Warna

sesungguhnya adalah warna yang hanya disebabkan oleh bahan-bahan kimia

terlarut. Pada penentuan warna sesungguhnya, bahan-bahan tersuspensi yang

dapat menyebabkan kekeruhan dipisahkan terlebih dahulu. Warna tampak adalah

warna yang tidak hanya disebabkan oleh bahan terlarut, tetapi juga oleh bahan

tersuspensi.

Warna perairan ditimbulkan oleh adanya bahan organik dan bahan an-

organik; karena keberadaan plankton, humus, dan ion-ion logam (misalnya besi

dan mangan), sertan bahan-bahan lain. Adanya oksida besi menyebabkan air

berwarna kemerahan, sedangkan oksida mangan menyebabkan air berwarna

kecoklatan atau kehitaman. Kadar besi sebanyak 0,3 mg/liter dan kadar mangan

37

sebanyak 0,005 mg/liter sudah cukup dapat menimbulkan warna pada perairan.

Kalsium karbonat yang berasal dari daerah berkapur menimbulkan warna hijau

pada perairan. Bahan-bahan organik, misalnya tanin, lignin, dan asam humus yang

berasal dari dekomposisi tumbuhan yang telah mati menimbulkan warna

kecoklatan.

Warna dapat diamati secara visual (langsung) ataupun diukur berdasarkan

skala platinum kobalt (dinyatakan dengan satuan PtCo), dengan membandingkan

warna air sampel dan warna standar. Air yang memiliki kekeruhan rendah

biasanya memiliki nilai warna tampak dan warna sesungguhnya yang sama

dengan standar

Warna perairan pada umumnya disebabkan oleh partikel koloid bermuatan

negatif, sehingga penghilangan warna di perairan dapat dilakukan dengan

penambahan koagulan yang bermuatan positif, misalnya aluminium dan besi.

Warna perairan juga disebabkan oleh ledakan (blooming) fitoplankton (algae).

Fenomena peledakan salah satu jenis alge inilah yang menyebabkan perairan

memiliki warna yang sangan berbeda dengan perairan di sekitarnya. Kondisi

seperti ini di perairan laut dikenal dengan istilah red tide.

2.5. Konduktivitas

Konduktivitas (Daya Hantar Listrik/DHL) adalah gambaran numerik dari

kemampuan air untuk meneruskan aliran listrik. Oleh karena itu, semakin banyak

garam-garam terlarut yang dapat terionisasi, semakin tinggi nilai pula nilai DHL.

Reaktifitas, bilangan valensi dan konsentrasi ion-ion terlarut sangan berpengaruh

terhadap nilai DHL. Asam, basa, dan garam merupakan penghantar listrik

(konduktor) yang baik, sedangkan bahan organik, misalnya sukrosa dan benzena

yang tidak dapat mengalami disosiasi, merupakan penghantar listrik yang jelek.

Konduktivitas dinyatakan dengan satuan umhos/cm atau Siemens/cm.

Kedua satuan tersebut setara. Air suling (aquades) memiliki nilai DHL sekitar 1

µmhos/cm (Boyd, 1988 dalam Effendi). Perairan laut memiliki nilai DHL yang

sangat tinggi karena banyak mengandung garam terlarut . limbah industri

memiliki nilai DHL mencapai umhos/cm.

38

2.6. Padatan Total, Terlarut, dan Tersuspensi

Padatan total (residu) adalah bahan yang tersisa setelah air sampel

mengalami evaporasi dan pengeringan pada suhu tertentu. Residu dianggap

sebagai kandungan total bahan terlarut dan tersuspensi dalam air. Selama

penentuan residu ini, sebagian besar berkabonat yang merupakan anion utama di

perairan telah mengalami transformasi menjadi karbondioksida, sehingga

karbondioksida dan gas-gas lain yang menghilang pada saat pemanasan tidak

tercakup dalam nilai padatan total (Boyd, 1988 dalam Effendi ). Padatan yang

terdapat di perairan diklasifikasikan berdasarkan ukuran diameter partikel, seperti

yang ditunjukkan dalam Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Klasifikasi Padatan di Perairan Berdasarkan Ukuran Diameter

Klasifikasi Padatan Ukuran Diameter (µm) Ukuran Diameter (mm)

1. Padatan terlarut 2. Koloid 3. Padatan

tersuspensi

< 10-3

10-3 – 1

>1

< 10-6

10-6 - 103

>10-3

Padatan tersuspensi total (Total Suspended Solid atau TSS) adalah bahan-

bahan tersuspensi (diameter >1 µm) yang tertahan pada saringan millipore dengan

diameter pori 0,45 µm. TSS terdiri atas lumpur dan pasir halus serta jasad-jasad

renik, yang terutama disebabkan oleh kikisan tanah atau erosi tanah yang terbawa

ke badan air.

Settleable solid adalah jumlah padatan tersuspensi yang dapat diendapkan

selama periode waktu tertentu dalam wadah yang berbentuk kerucut terbalik

(imhoff cone). Padatan terlarut total (Total Dissolved Solid atau TDS) adalah

bahan-bahan terlarut (diameter <10-6 mm) dan koloid (diameter 10-6 mm – 10-3

mm) yang berupa senyawa-senyawa kimia dan bahan-bahan lain, yang tidak

tersaring pada kertas saring berdiameter 0,45 µm. TDS biasanya disebabkan oleh

39

bahan anorganik yang berupa ion-ion yang biasa ditemukan di perairan. Adapun

ion-ion yang biasa terdapat di perairan ditunjukkan dalam Tabel 2.2.

Tabel 2. 2. Ion – Ion yang Biasa Ditemukan di Perairan

Major Ion (Ion Utama) (1,0 – 1.000 mg/liter)

Secondary Ion (Ion Sekunder) (0,01 – 10,0 mg/liter)

1. Sodium (Na) 2. Kalsium (Ca) 3. Magnesium (Mg) 4. Bikarbonat (HCO3) 5. Sulfat (SO4) 6. Klorida (Cl)

1. Besi (Fe) 2. Strontium (Sr) 3. Kalium (K) 4. Karbonat (CO3) 5. Nitrat (NO3) 6. Fluorida (F) 7. Boron (B) 8. Silika (SiO2)

Sumber : Todd, 1970 dalam Hefni (2003).

Berdasarkan sifat volatilitas (penguapan) pada suhu 600o C, padatan

tersuspensi dan terlarut dibedakan menjadi volatile solids dan non volatile atau

fixed solids. Volatile solids adalah bahan organik yang teroksidasi pada

pemanasan dengan suhu 600o C, sedangkan non volatile solids adalah fraksi bahan

anorganik yang tertinggal sebagai abu pada suhu tersebut.

Dalam metode analisia zat padat dalam air, pengertian zat padat total

adalah semua zat-zat yang tersisa dalam residu dalam suatu bejana, bila sampel air

dalam bejana tersebut dikeringkan pada suhu tertentu. Zat pada total terdiri dari

zat padat terlarut dan zat padat terseuspensi yang dapat berupa bahan organic

maupun anaorganik seperti dijelaskan pada skema di bawah ini.

Zat padat tersuspensi sendiri dapat diklasifikasikan lagi menjadi zat padat

terapung yang selalu berupa bahan organik dan zat padat terendap yang dapat

Zat Padat Total

Zat Padat Terlarut

Zat Padat Tersuspensi

Zat Padat Tersuspensi Organis

Zat Padat Tersuspensi Inorganis

40

berupa bahan organic dan inorganic. Zat padat terendap adalah zat padat dalam

suspense yang dalam keadaan tenang dapat mengendap setelah waktu tertentu

karena pengaruh gaya beratnya. Penentuan zat padat terendap ini dapat melalui

volumenya, disebut analisis volum lumpur (Sludge volume), dan dapat melalui

beratnya disebut analisa lumpur kasar atau umumnya disebut zat padat terendap

(setteable solids).

Dimensi dari zat-zat pada di atas adalah dalam mg/L atau g/L, namun

sering pula ditemuai: “% berat” yaitu kg zat padat/kg larutan, atau “% volum”

yaitu dm3 zat padat/liter larutan.

Prinsip Analisis

Dalam Tabel 2.3 di bawah ini akan diuraikan secara singkat, prinsip

analisa dari masing-masing klasifikasi zat padat yang disebutkan di atas.

Tabel 2.3. Prinsip Penentuan dari Masing-masing Klasifikasi Zat Padat yang Ada

dalam Air.

Klasifikasi Zat Padat Prinsip Analisis Catatan (tujuan)

Zat padat total = total solids = residu total

Sampel dikeringkan pada suhu 105oC

Parameter mutu air

Zat padat terlarut = total dissolved solid = residu terlaurt

Sampel disaring dengan kertas saring; cairan yang lolos dikeringkan pada 105oC hingga garam-garam akan mengendap (presipitasi) dahulu; sebetulnya juga termasuk zat koloidal

Parameter mutu air (derajat keasinan); faktor koreksi misalnya untuk diagram kesadahan Caldwell-Lawrence

Zat padat tersuspensi = total suspended solid = residu suspensi

Sampel disaring dengan kertas saring; kertas saring yang mengandung zat tersuspensi dikeringkan pada 105oC selama 2 jam

Parameter mutu air; disain prasedimentasi, flokulasi, filtrasi pada pengolahan air minum; disain pengendapan primer pada pengolahan air buangan; sedimentasi dalam air sungai, drainase, dll.

Zat padat tersuspensi organis = volatile suspended solid (VSS)

Sampel disaring dengan kertas saring khusus atau fiber glass; kertas saring atau fiber glass yang mengandung zat tersuspensi dikeringkan dalam furnace pada 550oC

Disain pengendapan primer, sistem lumpur aktif, pengendapan skunder, pengolahan lumpur pada pengolahan air buangan; komposisi lumpur pada

41

= zat padat tersuspensi volatile=residu volatil

selama 1 jam; semua zat organis hilang sebagai gas H2O dan CO2.

sungai.

Zat padat tersuspensi inorganic =non volatile suspended solid (NVSS) = sisa pemijaran =residu terikat

Zat padat tersuspensi = zat tersuspensi inorganic + zat tersuspensi organic; setelah pembakaran hanya zat inorganic yang tersisa

Seperti pada zat padat organic di atas

Zat padat terendap =sttleable solids = lumpur kasar

Sampel air didiamkan dalam keadan tenang selama 0,5 sampai 2 jam (sesuai maksud analisis); lumpur kasar akan mengendap; contoh air bagian atas dianalisis kadar zat padat tersuspensinya. Zat padat terendap = zat padat tersuspensi sebelum pengendapan – zat padat tersuspensi (dalam cairan) setelah pengendapan

Seperti pada zat padat tersuspensi organik di atas

Volume lumpur =sludge volume

Sampel air sebesar 1 liter diendapkan selama 0,5 sampai 2 jam (sesuai maksud analisis) dalam kerucut Imhoff; volume lumpur dinyatakan dalam mL/L

Seperti pada zat padat tersuspensi organik di atas

Zat padat koloidal

Sampel yang lolos kertas saring biasa (pori = 0,45 μm). Filter membrane menahan zat koloidal dan juga bakteri; kemudian dipanaskan pada 105oC selama 1 jam.

Penelitian flokulasi dan filtrasi; analisis mikrobiologi

2.7. Bau

Bau memang jarang menjadi perijinan polutan, tetapi mungkin dicegah

dalam prapengolahan. Bau seperti rasa adalah suatu ukuran pengaruh bahan-

bahan/polutan secara simulatan pada membran pernafasan manusia. Air murni

42

yang tidak tercemar adalah ukuran tanpa bau. Adanya bau dalam air limbah diakui

sebagai suatu potensi bahaya bagi lingkungan.

Uji keberterimaan bau adalah uji ambang batas bau di mana suatu sampel

diencerkan dengan air murni hingga akhirnya tidak berbau. Minimum Detectable

Threshold Odor Concentration (MDTOC) dilaporkan sebagai unit atau

pengenceran yang diperlukan untuk mengurangi bau hingga batas deteksinya.

Pada bagian berikut contoh suatu sampel diencerkan pada berbagai konsentrasi

dan bau diuji dengan penciuman.

Tabel 2.4. Detectable Threshold Odor Concentration ml Sampel ml air murni Bau

100 0 Ada

50 50 Ada

25 75 Sedikit terdeteksi

10 90 Tanpa bau

Dalam contoh ini, MDTOC sama dengan volume sampel awal dibagi dengan

volume sampel di mana bau masih sedikit terdeteksi:

2.8. Rasa

Terdapat hanya empat bau sebenarnya yang dapat dikenali oleh lidah dan

syaraf sensorik:

• Pahit

• Asin

• Masam

• Manis

Rasa yang lainnya pada kenyataannya adalah bau. Rasa jarang didaftar sebagai

persyaratan perijinan tetapi terdapat tiga metode penentuan:

• uji ambang batas rasa

• penilaian peringkat rasa

• analisis profil rasa

43

Uji ambang batas rasa sama dengan uji bau dan adalah pengenceran terbesar dari

sampel menggunakan air murni yang menghasilkan rasa yang nampak jelas.

Penilaian peringkat rasa adalah suatu skala untuk memeringkat air minum dapat

diterima atau tidak. Analisis profil rasa adalah suatu perbandignan antara rasa air

limbah dengan kualitas sensor terdokumentasi yang ditetapkan dapat diterima oleh

tester terlatih.

2.9. pH

Air membentuk kesetimbangan seperti yang ditunjukkan dalam persamaan

reaksi (2.1) dan (2.2)

2 H2O H3O+ + OH- (2.2)

(Ion hidronium) (Ion hidroksil)

H2O H+ + OH- (2.3)

Ion hidrogen bersifat asam. keberadaan ion hidrogen menggambarkan nilai

pH (derajat kesamaan), yang dinyatakan dengan persamaan (2.4).

pH = - log [H+] (2.4)

Konsentrasi ion hidrogen dalam air murni yang netral adalah 1 x 10-7 g/liter. Nilai

disosiasi air (Kw) pada suhu 25o C adalah 10-14 seperti yang ditunjukkan dalam

persamaan (2.5), (2.6), dan (2.7).

[H+] + [OH-] = Kw ; Kw = 10-14 (2.5)

[H+] = Kw[OH−] = 10−14

10−7= 10−7 g

L� , OH− = 10−7 gL� (2.6)

pH = − log[H+] = log 1[H+] (2.7)

Klasifikasi nilai pH adalah sebagai berikut.

pH =7 : netral

7 <pH<14 : alkalis (basa)

0 <pH<7 : asam

Air yang mempunyai pH antara 6.7 sampai 8.6 mendukung populasi ikan

dalam kolam. Dalam jangkauan pH itu pertumbuhan dan pembiakan air tidak

terganggu. Ada ikan yang mampu hidup antara pH 5 sampai 9. Air yang masih

44

segar dari pegunungan biasanya mempunyai pH yang lebih tinggi. Makin lama pH

air akan menurun menuju suasana asam. Hal ini disebabkan pertambahan bahan-

bahan organik yang kemudian membebaskan CO2 jika mengurai. Pada umumnya

jika pH air itu kurang dari 7 dan lebih dari 8,5 kita harus hati-hati, karena

mungkin ada pencemaran seperti pabrik bahan kimia, pupuk, kertas, mentega,

keju dan sebagainya.

Kebasaan (Alkalinitas) air ialah suatu kapasitas air untuk menetralkan

asam. Hal ini disebabkan ada basa atau garam basa yang terdapat dalam air.

Misalnya, NaOH, Ca(OH)2, dan sebagainya. Garam basa yang sering dijumpai

adalah karbonat logam-logam natrium, kalsium, magnesium, dan sebagainya.

Kebasaan yang tinggi belum tentu pH-nya tinggi.

Pada umumnya, komponen utama yang memegang peran dalam

menentukan alkalinitas perairan adalah ion bikarbonat, ion karbonat dan ion

hidroksil.

HCO3- + H+ CO2 + H2O (2.8)

CO3- + H+ HCO3- (2.9)

OH- + H+ H2O (2.10)

Yang lainnya, yang sedikit menyumbang alkalinitas adalah amonia.

Alkalinitas umumnya dinyatakan sebagai alkalinitas fenolftalein yaitu

proses kondisi dengan asam untuk mencapai pH 9,3 dimana HCO3- merupakan

ion terbanyak, dan alkalinitas total merupakan kondisi dengan asam menuju titik

akhir indikator metil orange (pH 4,3), yang ditunjukkan oleh berubahnya kedua

jenis ion karbonat dan bikarbonat menjadi CO2.

Keasaman (asiditas) ialah kemampuan untuk menetralkan basa. Keasaman

yang tinggi belum tentu mempunyai pH yang rendah. Suatu asam lemah dapat

mempunyai keasaman yang tinggi, artinya mempunyai potensi untuk melepaskan

hidrogen. Contohnya ialah asam karbonat, asam asetat, dan asam organik lainnya.

Penyebab dari asiditas umumnya adalah asam-asam lemah seperti, HPO42-,

H2PO4-, CO2, protein dan ion-ion logam yang bersifat asam, terutama Fe3+.

Penentuan asiditas lebih sukar dibandingkan alkalinitas. Hal ini

disebabkan oleh adanya dua zat utama yang berperan yaitu CO2 dan H2S yang

keduanya mudah menguap, yang mudah hilang dari sampel yang diukur.

45

CO2 + OH- HCO3- (2.11)

H2S + OH- HS- + H2O (2.12)

Hal tersebut berakibat terjadinya kesukaran dalam pengawetan contoh air

yang baik terhadap adanya gas-gas tersebut untuk di analisa.

Asiditas dibedakan antara asiditas bebas dan total. Asiditas bebas

disebabkan oleh asam kuat seperti asam klorida dan asam sulfat. Asiditas bebas

dapat banyak menurunkan pH. Asiditas total terdiri dari keasaman bebas ditambah

asiditas yang disebabkan oleh asam lemah. Menurut APHA (1976), pada dasarnya

asiditas menggambarkan kapasitas kuantitatif air untuk menetralkan basa hingga

pH tertentu, yang dikenal dengan sebutan base-neutralizing capacity (BNC).

Asiditas bebas ditentukan oleh situasi dengan basa sampai titik akhir

indikator metil jingga pada pH 4,3 dan asiditas total ditentukan oleh situasi

dengan basa sampai titik akhir fenolftalein (pH 8,3).

pH juga berkaitan erat dengan karbondioksida dan alkalinitas. Pada pH <

5, alkalinitas dapat mencapai nol. Semakin tinggi nilai pH, semakin tinggi pula

nilai alkalinitas dan semakin rendah kadar karbondioksida bebas. Larutan yang

bersifat asam (pH rendah) bersifat korosif.

pH juga mempengaruhi toksisitas suatu senyawa kimia. Senyawa

ammonium yang dapat terionisasi banyak ditemukan pada perairan yang memiliki

pH rendah. Ammonium bersifat tidak toksik (innocuous).namun, pada suasana

alkalis (pH tinggi) lebih banyak ditemukan ammonia yang tidak terionisasi

(unionized) dan bersifat toksik. Ammonia tak terionisasi ini lebih mudah diserap

ke dalam tubuh organisme akuatik dibandingkan dengan ammonium.

Nilai pH dapat diukur dengan menggunakan metode kolorimetri dan

potensiometri. Pada metode kolorimetri dilakukan dengan menggunakan

indikator. Indikator adalah bahan organik yang akan berwarna dalam keadaan

tertentu. Kalau keadaan berubah, warna indikator ikut berubah pula. Ada indicator

yang peka terhadap reaksi dengan salah satu logam, dan ada beberapa indikator

yang peka terhadap nilai pH. Kalau pH larutan lebih besar (larutan bersifat basa)

dari nilai pH yang ditentukan untuk indicator tertentu, warna “basa” terlihat,

sedangkan kalau di bawah nilai pH tersebut warna “asam” terlihat. Antara daerah-

daerah tersebut ada daerah peralihan sepanjang kira-kira 1,5 satuan pH.

46

Pada metode potensiometri digunakan pH meter. pH meter terdiri dari dua

bagian: potensio atau mV-meter dan elektrode. Biasanya elektrode adalah

elektrode ganda yang terdiri dari:

- Elektrode kaca: didalamnya ada larutan HCl atau buffer tertentu dan

elektrode besi intern. Ion H+ dari laurtan sampel menempel pada dinding

kaca elektroda hingga tegangan (potensial) muncul antara sisi dinding

kaca yang khusus tersebut.

- Elektroda referensi: terdiri dari “half cell” Hg/HG2CL2 (kalomel) yang

berhubungan dengan larutan sampel melalui “jembatan garam” (elektrolit)

KCl dan membrane. Membrannya terbuat dari kwarts atau keramik yang

porus. Karena pentingnya hubungan antara kalomel (yang ternedam

elektrolit) di dalam electrode dengan larutan sampel maka membrane

harus bersih dan basah dan elektrolit bebas dari gelembung udara. Larutan

KCl di dalam elektrode harus jenuh artinya, hablur KCl masih berada

dalam larutannya. Elektroda referensi ini disebut elektroda kalomel dan

dengan elektroda kaca merupakan satu sel elektrokimia yang

menyebabkan perbedaan potensial elektris antara kedua elektroda tersebut.

Elektroda kalomel adalah referensi karena tegangan “half-cell” nya tetap

sama.

Ada juga elektrode yang merupakan gabungan dari elektrode kaca dan

elektrode referensi dalam satu tabung. Selain dari half cell kalomel, juga ada

sistem referensi lain seperti Ag/AgCl. Tegangan yang diukur pH meter tergantung

dari keadaan larutan sampel di sekitar elektroda kaca, dan diukur sebagai mV.

Nilai mV perlu distandarkan terhadap pH yang sebenarnya dalam larutan sampel.

Larutan buffer dengan kadar pH yang sudah diketahui dapat digunakan untuk

mendapatkan nilai mV standar tersebut.

2.10. Potensial Redoks

Potensial redoks (reduksi dan oksidasi) atau Oxidation-Reduction

Potential (ORP) yang menggambarkan aktifitas elektron (e) diperairan adalah

47

potensi larutan untuk mentransfer elektron dari suatu oksidan kepada reduktan.

Suatu bahan dikatakan mengalami oksidasi jika kehilangan elektron dan dikatakan

mengalami reduksi jika menerima elektron. Adapun contoh proses oksidasi

reduksi ditunjukkan dalam persamaan (2.13).

Fe3+ + e- Fe 2+ (2.13) Pada persamaan (2.13), ion ferri (Fe3+) memperoleh elektron atau

mengalami reduksi menjadi ion ferro (Fe2+) ; sedangkan ion ferro kehilangan

elektron atau mengalami oksidasi menjadi ion ferri. Proses oksidasi ferro karbonat

menjadi ferri hidroksida yang melibatkan oksigen ditunjukkan dalam persamaan

reaksi (2.14).

4 Fe (HCO3)2 + 2H2O + O2 4Fe (OH)3 + 8CO2 (2.14)

larut mengendap

Adapun parameter ORP dilatarbelakangi oleh kenyataan bahwa suatu sistem,

dalam hal ini larutan, mengalami proses aksidasi sehingga terjadi perubahan yang

terus-menerus dari perbandingan (rasio) antara bentuk teroksidasi dan tereduksi.

Potensi redoks mempengaruhi proses kimia yang terjadi di perairan. Pada

penentuan potensi redoks, parameter yang diukur adalah elektroda hydrogen. ORP

dinyatakan dengan persamaan (2.15).

ORP = E0 − 0,059Z

x log (produk)(reaktan)

(2.15)

Reaksi yang terjadi pada kondisi aerob memiliki nilai ORP > 200 mV,

sedangkan reaksi pada kondisi anaerob memiliki nilai ORP < 50mV. Perairan

dengan kadar oksigen jenuh, pH 7, dan kondisi suhu 250 C memiliki nilai ORP

0,80 Volt. Perairan alami biasanya memiliki nilai ORP berkisar antara 0,45 – 0,52

Volt.

Nilai ORP sedikit dipengaruhi oleh suhu, namun sangat dipengaruhi oleh

kadar oksigen. Pada lapisan hipoliminion, nilai ORP dapat mencapai nol. Pada

lumpur dasar perairan yang memiliki kondisi anaerob, nilai ORP dapat mencapai

–0,1 Volt.

Beberapa nilai redoks dari proses oksidasi dan reduksi beberapa ion dan

kadar oksigen terlarut ditunjukkan dalam Table 2.5.

48

Tabel 2.5. Potensi Redoks Beberapa Ion Serta kadar Oksigen Terlarut yang

Menyertai Proses Oksidasi dan Reduksi

Ion Potensi Redoks

(Volt)

Kadar Oksigen

Terlarut

(mg/liter)

1. NO3- menjadi NO2- 2. NO2- menjadi NH3 3. Fe3+ menjadi Fe2+ 4. SO42 menjadi S2-

0,40 – 0,45

0,35 – 0,40

0,20 – 0,30

0,06 – 0,10

4,0

0,4

0,1

0

Sumber : Cole (1988) dalam Effendi

49

2.11. Pemantauan Polutan-Polutan Fisik

Suspended Solid

Tidak ada nilai total suspended solid (TSS) yang dapat dipantau karena

TSS mengandung inorganik dan harus disampel dan diuji. Melalui estimasi

volatile suspended solids, suatu estimasi yang lebih akurat terhadap kandungan

organik dapat ditentukan dengan menggunakan total carbon (TC) atau total

organik carbon (TOC) analiser. Dalam peralatan pengujian ini sejumlah kecil

sampel dibakar dan secara otomatis menentukan kandungan karbon total. TOC

diperoleh dengan mengurangkan karbon inorganik (CO dan CO2) dan hanya

melaporkan karbon organic total sebagai ukuran yang lebih akurat dari kandungan

organik. Analiser TC atau TOC dapat dipasang online dengan air limbah tetapi

harus dilengkapi dengan saringan padatan (solids filter). Filter ini akan

menyisihkan sebagian besar padatan tersuspensi, sehingga hanya padatan terlarut

yang terindikasikan. Untuk mengeliminasi pengaruh ini, sampel yang

mengandung padatan tersuspensi dapat dilarutkan dengan asam untuk

menstabilisasi padatan sebelum diinjeksikan ke analiser.

Total dissolved solids dapat didekati secara online menggunakan

conductivity meter. Suatu conductivity meter mengukur konduktivitas elektrik

yang sebanding dengan padatan terlarut dalam air. Beberapa sistem air input

untuk cooling tower dan boiler menggunakan online conductivity meter dengan

mensirkulasi sebagian air untuk mencegah pengkerakan yang diakibatkan oleh

kandungan kalsium dan magnesium yang tinggi.

Color (warna) dapat dipantau secara kontinyu menggunakan

spektrofotometer dimana warna dibedakan menggunakan panjang gelombang

cahaya. Adapun bau maupun rasa tidak dapat dimonitor secara kontinyu.

Temperatur dapat dimonitor secara kontinyu menggunakan thermometer.

Settleable dan flotable solids tidak dapat dimonitor dan harus disampel dan diuji.

Turbidity tidak dapat diukur secara online dengan suatu cahaya yang didispersikan

turbidimeter pada padatan rendah atau cahaya berpencar pada permukaann

turbidimeter untuk kandungan padatan yang tinggi.

50

2.12. Sampling Polutan-Polutan Fisik

Tujuan dari sampling adalah untuk mengumpulkan sejumlah kecil sampel

dan dapat ditangani dan diangkut secara efisien serta dapat merepresentasikan

badan atau sumber air yang diamati. Kesalahan umum dalam sampling adalah

sampel bukan bagian dari aliran air limbah normal seperti tertangkapnya sedimen

dari dinding atau bagian bawah saluran.

Sampel yang mengandung padatan yang dapat diendapkan. Suatu

saluran atau pipa mengandung padatan yang dapat mengendap pada kecepatan

kurang dari 2 fps akan memiliki konsentrasi padatan tersuspensi yang lebih besar

pada bagian dekat dasar. Oleh karena itu, hal ini dapat menjadikan sampel tidak

representatif. Tetapi, sampel harus diambil pada suatu titik yang jauh dari

permukaan dimana terdapat aliran dan campuran yang baik. Mengingat padatan

yang dapat mengendap mempengaruhi pengujian untuk padatan tersuspensi dan

mungkin juga turbiditas, penyebab-penyebab ini harus dipertimbangkan dalam

pengujian parameter-parameter tersebut.

Sampel yang mengandung bahan yang melayang. Air limbah yang

mengandung bahan-bahan yang dapat melayang tidak akan dikhususkan bila

tidak distratafikasi. Pertimbangan terhadap bahan-bahan ini menjadi penting

karena beberapa bahan-bahan kimia memiliki spesifik gravity yang berbeda dan

tidak saling larut atau tidak bercampur secara sempurna.

Sampel yang mengandung padatan yang mudah menguap. Aktivitas

biologis dapat mengurangi atau meningkatan keberadaan bahan-bahan volatil.

Dalam upaya untuk menghentikan aktivitas biologis, suatu sampel yang

mengandung bahan volatil harus diawetkan pada temperature 4°C diantara

sampling dan pengujian. Dalam fasilitas pengolahan secara biologi, mengingat

padatan volatil berkurang terhadap waktu, suatu sampel harus diambil pada suatu

titik yang representative terhadap informasi yang diinginkan seperti, influen,

effluen, atau porsi jarak dari bak.

Temperatur Sampel. Mengingat air terpadat pada 4°C, kedalaman dari

sampel air limbah adalah sangat penting. Suatu air limbah dapat juga kehilangan

panas melalui suatu proses. Bila sampel diambil tidak dalam, disarankan bahwa

51

suatu sampel representatif diambil pada influen atau efluen vesel tergantung pada

penggunaan hasilnya.

Latihan:

1. Sebutkan penggolongan padatan di perairan berdasarkan ukuran

diameternya.

2. Sebutkan ion-ion utama di perairan.

3. Bagaimana pengaruh CO2 terhadap pH air.

52

BAB III

PARAMETER KIMIA KUALITAS AIR

Kompetensi dasar: setelah mengikuti perkuliahan ini, mahasiswa dapat

menjelaskan tentang sifat parameter kimia air dan cara

pengukurannya.

Indikator hasil belajar: mengkaji dan mendiskusikan tentang beberapa

parameter kimia kualitas air dan pengukurannya.

3.1. Pendahuluan

Beberapa konsep kimia yang sering digunakan dalam penentuan parameter

kimia air adalah sebagai berikut :

1. Berat ekuivalen, yaitu perbandingan antara berat molekul dan jumlah mol dari

ion H+. Perhitungan berat ekuivalen ditunjukkan dalam persamaan (2.1).

BE = BMz

(3.1)

Keterangan : BE = Berat Ekuivalen

BM = Berat molekul

z = Jumlah mol H+ yang diperoleh dari 1 mol asam (untuk

asam), atau Jumlah mol H+ yang dapat bereaksi dengan

1 mol biasa (untuk basa).

Ion-Ion yang terlarut dalam air, terutama yang dapat terionisasi, sering

dinyatakan dengan berat ekuivalen yang berupa mili-ekuivalen/liter.

Penentuan mili-ekuivalen/liter ion ini mengikuti persamaan (3.2).

Mili − ekuivalen = mg ionberat ekuivalen

(3. 2)

Contoh perhitungan :

Soal : Tentukan mili-ekuivalen 1 g Ca2+ !

Penyelesaian : Berat ekuivalen Ca2+ adalah 40,08 : 2 = 20,04.

53

Sehingga mili-ekuivalen 1g Ca2+ adalah

1 : 20,04 = 0,0499 mili-ekuivalen.

Konversi mg/liter Ca2+ menjadi mili-ekuivalen/liter dilakukan melalui

perkalian dengan faktor 0,0499 dan konversi mili-ekuivalen/liter menjadi

mg/liter Ca2+ dilakukan melalui perkalian dengan factor 1 : 0,0499 = 20,04

(Cole, 1988). Beberapa faktor konversi ion-ion utama dalam air ditunjukkan

dalam Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Faktor Pengali untuk Mengkonversi mg/liter Ion-Ion Utama di

Perairan Menjadi mili-ekuivalen dan sebaliknya

Ion-Ion Utama

Mili-ekuivalen = mg x Faktor Pengali di Bawah

ini

Mg=mili-ekuivalen x Faktor Pengali di bawah

ini 1. Ca2+ 2. Mg2+ 3. Na+ 4. K+ 5. HCO3- 6. CO2- 7. SO42- 8. Cl-

0,04990 0,08224 0,04350 0,02558 0,01639 0,03333 0,02082 0,02820

20,04 12,16 22,99 39,10 61,02 30,01 48,03 35,46

Sumber : Cole, 1988

2. Valensi, yaitu karakteristik dari suatu elemen yang ditentukan berdasarkan

jumlah atom hidrogen yang dapat diikat oleh satu atom.

3. Molaritas (M), yaitu jumlah mol suatu bahan dalam satu liter larutan.

Satu molar (1M – 1 mol/liter = 1 mili-mol/ml) larutan mengandung satu mol

bahan dalam satu liter larutan.

4. Satuan mg/liter setara dengan ppm. Konversi mg/liter menjadi ppm (bagian

per sejuta atau parts per million berlaku jika diasumsikan bahwa satu liter air

memiliki massa (berat) sebesar satu kilogram dan berat jenis (densitas) sama

dengan satu. Jika kadar suatu mineral mencapai 7.000 ppm, mak konversi

menjadi mg/liter harus mengikuti persamaan (3.3).

ppm =mg

L�

densitas (𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑠𝑠𝑔𝑔𝑔𝑔) (3.3)

54

5. Satuan µg/liter (mmol/liter), yaitu satuan yang sering digunakan untuk

menyatakan kelarutan gas dalam air. Satuan ini ditentukan dengan persamaan

(3.4).

mmolL� = berat

berat molekul (3.4)

Dalam hal kualitas air, lebih baik menggunakan satuan mg/liter dan

µg/liter daripada ppm dan ppb, meskipun keduanya setara. Satuan mg/liter dan

µg/liter dengan jelas menunjukkan bahwa terdapat bahan sejumlah bobot (berat)

tertentu yang dinyatakan dengan satuan mg dan g, di dalam sejumlah volume

cairan yang dinyatakan dengan satuan liter. Satuan ppm dan ppb tidak dapat

menggambarkan dengan jelas kadar bahan yang dimaksud; bobot per volume atau

bobot atau volume dan sebagainya.

Adapun bahan-bahan yang terdapat di perairan dapat dikelompokkan

sebagai berikut:

1 Gas, terdiri atas karbondioksida, nitrogen, ammonia, hydrogen sulfida, dan

metana.

2 Elemen atau unsur, terdiri atas aluminium, zinc, copper, molybdenum, kobalt,

karbon, fosfor, nitrogen, sulfur, klor, fluor, iodine, boron, dan silicon. Elemen-

elemen tersebut tersebut terdapat sebagai ion atau senyawa organik dan

anorganik kompleks.

3 Bahan organik terlarut, berupa gula, asam lemak, asam humus, tannin,

vitamin, asam amino, peptida, protein, pigmen tumbuhan, urea, dan

sebagainya.

4 Bahan anorganik tersuspensi, berupa koloid Lumpur dan partikel tanah.

5 Bahan organik tersuspensi, misalnya fitoplankton, zooplankton, jamur/ fungi,

bakteri dan sisa-sisa tumbuhan dan hewan yang telah mati.

55

3. 2. Oksigen Terlarut

Untuk mempertahankan hidupnya mahkluk hidup yang tinggal di air, baik

tanaman maupun hewan, bergantung kepada oksigen yang terlarut ini. Jadi

penentuan kadar oksigen terlarut dapat dijadikan ukuran untuk menentukan mutu

air. Kehidupan di air dapat bertahan jika ada oksigen terlarut minimum sebanyak

5 mg oksigen setiap liter air (5 bpj atau 5 ppm). Selebihnya bergantung kepada

ketahanan organisme, derajat keaktivannya, kehadiran pencemar, suhu air, dan

sebagainya. Umumnya laju konsumsi kelarutan oksigen dalam air, jika udara yang

bersentuhan dengan permukaan air itu bertekanan 760 mm dan mengandung 21%

oksigen.

Peningkatan suhu sebesar 10 C akan meningkatkan konsumsi oksigen

sekitar 10%. Dekomposisi bahan organik dan oksidasi bahan anorganik dapat

mengurangi kadar oksigen terlarut hingga mencapai nol (anaerob). Hubungan

kadar oksigen terlarut jenuh dan suhu ditunjukkan dalam Tabel 3.2, yang

menggambarkan bahwa semakin tinggi suhu, kelarutan oksigen semakin

berkurang.

Tabel 3.2. Hubungan Antara Kadar Oksigen Terlarut Jenuh dan Suhu pada

Tekanan Udara 760 mm Hg

Suhu

(o C)

Kadar Oksigen

Terlarut

(mg/liter)

Suhu

(o C)

Kadar Oksigen

Terlarut

(mg/liter)

Suhu (o

C)

Kadar Oksigen

Terlarut

(mg/liter)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

14,62

14,22

13,83

13,46

13,11

12,77

12,45

12,14

11,84

11,56

11,29

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

10,31

10,08

9,87

9,66

9,47

9,28

9,09

8,91

8,74

8,58

8,42

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

7,83

7,69

7,56

7,43

7,30

7,18

7,06

6,95

6,84

6,73

6,62

56

11

12

13

11,03

10,78

10,54

25

26

27

8,26

8,11

7,97

39

40

6,51

6,41

Sumber : Cole, 1988 dalam Effendi

Kadar oksigen jenuh akan tercapai jika kadar oksigen yang terlarut di

perairan sama dengan kadar oksigen yang terlarut secara teoretis. Kadar oksigen

tidak jenuh terjadi jika kadar oksigen yang terlarut lebih kecil dari pada kadar

oksigen secara teoretis. Kadar oksigen yang melebihi nilai jenuh disebut lewat

jenuh (super saturasi). Kejenuhan oksigen di perairan dinyatakan dengan persen

saturasi.

Adapun contoh perhitungan persen saturasi adalah sebagai berikut :

1. Pada suhu 50 C, kadar oksigen yang terukur adalah 6,1 mg/liter, sedangkan

kadar oksigen secara teoretis adalah 12,77 mg/liter, maka persen saturasi

adalah 6,1 : 12,37 = 47,77 % (tidak jenuh).

2. Pada suhu 260 C, kadar oksigen yang terukur adalah 12,4 mg/liter,

sedangkan kadar oksigen secara teoretis adalah 8,11 mg/liter ; maka persen

saturasi adalah 12,4 : 8,11 = 152,90% (lewat jenuh/supersaturasi).

Kadar oksigen jenuh di perairan berada dalam kesetimbangan dengan

kadar oksigen di atmosfer. Pada kondisi jenuh tersebut, tidak ada oksigen yang

mengalami difusi dari udara ke dalam air dan sebaliknya transfer oksigen dari

udara ke perairan terjadi melalui proses difusi dan menghilangkan oksigen dari

perairan ke udara akan terjadi jika kondisi jenuh belum tercapai. Kekurangan dari

kelebihan oksigen di perairan dinyatakan dengan persamaan 3.5 dan 3.6.

D = DOeq – DOm (3.5)

S = DOm – DOeq (3.6)

Keterangan:

D = Defisit (kekurangan) oksigen.

S = Surplus (kelebihan) oksigen.

DOeq = Kadar Oksigen teoretis.

DOm = Kadar oksigen terukur.

57

Kelarutan oksigen dari udara ke dalam perairan tawar alami pada tekanan

udara normal mengikuti persamaan 7

Cs = 475/(33,3 + t) (3.7)

Keterangan:

Cs = Kelarutan oksigen dalam air (mg/liter).

t = suhu

Kadar oksigen terlarut yang tinggi tidak menimbulkan pengaruh fisiologis

bagi manusia. Ikan dan organisme akuatik lain membutuhkan oksigen terlarut

dengan jumlah cukup. Kebutuhan oksigen sangat dipengaruhi oleh suhu, dan

bervariasi antar-organisme. Keberadaan logam berat yang berlebihan di perairan

mempengaruhi system respirasi organisme akuatik sehingga pada saat kadar

oksigen terlarut rendah dan terdapat logam, berat dengan konsentrasi tinggi,

organisme akuatik menjadi lebih menderita.

Pada siang hari, ketika matahari bersinar terang, pelepasan oksigen oleh

proses fotosintesis lebih besar daripada oksigen yang dikomsumsi oleh proses

respirasi. Kadar oksigen terlarut dapat melebihi kadar oksigen jenuh (saturasi)

sehingga perairan mengalami sepersaturasi. Pada malam hari, fotosintesis berhenti

tetapi respirasi terus berlangsung pola perubahan kadar oksigen ini mengakibatkan

terjadinya fluktuasi harian oksigen pada lapisan eufotik perairan. Kadar oksigen

maksimum terjadi pada sore hari, sedangkan kadar minimum terjadi pada pagi

hari.

Selain akibat proses respirasi tumbuhan dan hewan, hilangnya oksigen di

perairan juga terjadi karena oksigen dimanfaatkan oleh mikroba untuk

mengoksidasi bahan organik. Oksidasi bahan organik diperairan tersebut

dipengaruhi oleh beberapa faktor sebagai berikut.

1. Suhu

Aktivitas mikro organisme memerlukan suhu optimum yang berbeda-beda.

Akan tetapi, proses dekomposisi biasanya terjadi pada kondisi udara yang hangat.

Kecepatan dekomposisi meningkat pada kisaran suhu 5o C – 35o C. pada kisaran

58

suhu ini, setiap peningkatan suhu sebesar 10o C akan meningkatkan proses

dekomposisi oksigen menjadi dua kali lipat.

2. pH

Pada umumnya, bakteri tumbuh dengan baik pada pH rendah (kondisi asam).

Oleh karena itu, proses dekomposisi bahan organik berlangsung lebih cepat pada

kondisi pH netral dan alkalis.

3. Pasokan Oksigen

Proses dekomposisi secara aerob memerlukan pasokan oksigen secara terus

menerus. Proses dekomposisi juga dapat berlangsung pada kondisi anaerob (tanpa

oksigen). Mikroorganisme yang dapat melakukan dekomposisi bahan organik,

baik pada kondisi aerob dan anaerob, disebut facultative anaerobic organism;

sedangkan mikroorganisme yang hanya dapat melakukan dekomposisi pada

kondisi anaerob disebut obligate anaerobic organism.

Dekomposisi pada kondisi anaerob berlangsung lebih lambat dan

menghasilkan produk yang masih berupa bahan organik, misalnya alcohol, asam

organik, dan sebagainya. Dekomposisi pada kondisi anaerob dikatakan tidak

berlangsung sempurna karena tidak menghasilkan karbondioksida dan air, seperti

yang dihasilkan oleh dekomposisi pada kondisi aerob. Pada perairan alami,

dekomposisi pada kondisi aerob dan lapisan Lumpur di dasar perairan.

4. Jenis Bahan Organik

Penghilangan oksigen pada bagian dasar perairan organik yang

membutuhkan oksigen terlarut. Gula lebih cepat mengalami dekomposisi dari

pada selulosa. Selulosa lebih cepat mengalami dekomposisi dari pada lignin.

Proses dekomposisi berlangsung lebih cepat pada awal proses.

5. Rasio Karbon dan Nitrogen

Berdasarkan berat keringnya, bakteri tersusun atas 50% karbon dan 10%

nitrogen, sedangkan jamur terdiri atas 50% karbon dan 5% nitrogen. Oleh karena

itu, sejumlah nitrogen diperlukan bagi pertumbuhan mikroorganisme, jika bahan

organik yang mengalami dekomposisi mengandung banyak nitrogen, maka

mikroorganisme, nitrogen yang merupakan hasil proses dekomposisi bahan

59

organik juga dilepas ke perairan atau dengan kata lain nitrogen mengalami

mineralisasi.

Dekomposisi tidak dapat berlangsung pada kondisi tanpa nitrogen. Apa bila

bahan organik mengandung sedikit nitrogen, mikroorganisme justru

memanfaatkan nitrogen di perairan. Fenomena penggunaan nitrogen yang terdapat

diperairan oleh mikroorganisme ini dikenal dengan iimmobilisasi nitrogen. Bahan

organik dengan rasio 40% C dan 0,5% N akan lebih lambat mengalami

dekomposisi daripada bahan organik dengan rasio 40% C dan 4%N.

Oksigen dapat merupakan faktor pembatas dalam penentuan kehadiran

mahkluk hidup dalam air. Oksigen dalam danau misalnya berasal dari udara dan

fotosintesis organisme yang hidup di danau itu. Jika respirasi terjadi lebih cepat

dari penggantian yang larut, maka terjadi defisit oksigen.

Di dasar danau yang dalam oksigen akan digunakan oleh mahkluk pembusuk

yang memakan ganggang mati, sampah, dan sebagainya. Cahaya yang tembus ke

dalam danau biasanya sedikit sehingga tidak terjadi fotosintesis. Penggantian

oksigen dari udara berjalan lambat. Karena itulah oksigen menjadi faktor

pembatas untuk kehadiran kehidupan di dasar danau.

Dalam air deras, biasanya oksigen tidak menjadi faktor pembatas. Dalam

sungai yang jernih dan deras kepekatan oksigen mencapai kejenuhan. Jika air

berjalan lambat atau ada pencemar maka oksigen yang terlarut mungkin di bawah

kejenuhan, sehingga oksigen kembali menjadi faktor pembatas. Kepekatan

oksigen terlarut tergantung pada : (1) suhu, (2) proses fotosintesis, (3) tingkat

penetrasi cahaya yang tergantung pada kedalaman dan kekeruhan air, (4) tingkat

kederasaan aliran air, (5) jumlah bahan organik yang diuraikan dalam air, seperti

sampah, ganggang mati, atau limbah industri.

Keadaan perairan dengan kadar oksigen yang sangat rendah berbahaya bagi

organisme akuatik. Semakin rendah kadar oksigen terlarut, semakin tinggi

toksisitas (daya racun) zinc, copper (tembaga), lead (timbal), sianida, hydrogen

sulfida, dan ammonia. Perairan yang diperuntukkan bagi kepentingan perikanan

sebaiknya memiliki kadar oksigen tidak kurang dari 5 mg/liter. Kadar oksigen

terlarut kurang 4 mg/liter menimbulkan efek yang kurang menguntungkan bagi

hampir semua organisme akuatik.

60

Oksigen terlarut dapat membentuk presipitasi (endapan) dengan besi dan

mangan. Kedua unsur tersebut menimbulkan rasa yang tidak enak pada air. Untuk

keperluan air minum, air dengan nilai oksigen terlarut pada taraf jenuh lebih

dikehendaki karena air yang demikian menimbulkan rasa segar. Demikian pula,

perairan, untuk berbagai peruntukan yang lain, kecuali untuk keperluan industri

karena kadar oksigen yang tinggi dapat meningkatkan korosivitas.

Penentuan oksigen terlarut harus dilakukan berkali-kali, di berbagai lokasi,

pada tingkat kedalaman yang berbeda pada waktu yang tidak sama. Penentuan

yang dilakukan dekat lokasi industri akan lain hasilnya daripada jauh dari pabrik.

Musim kemarau dan musim banjir juga memberikan hasil yang berbeda.

3.3. Karbondioksida

Karbondioksida yang terdapat di perairan berasal dari berbagai sumber

yaitu sebagai berikut:

1. Difusi dari atmosfer. Karbondioksida yang terdapat di atmosfer mengalami

difusi secara langsung ke dalam air.

2. Air hujan. Air hujan yang jatuh ke permukaan bumi secara teoretis

memiliki kandungan karbondioksida sebesar 0,55 – 0,60 mg/liter, berasal

dari karbondioksida yang terdapat di atmosfer.

3. Air yang melewati tanah organik. Tanah organik yang mengalami

dekomposisi mengandung relatif banyak karbondioksida sebagai hasil

proses dekomposisi. Karbondioksida hasil dekomposisi ini akan larut ke

dalam air.

4. Respirasi tumbuhan, hewan, dan bakteri aerob maupun anaerob. Respirasi

tumbuhan dan hewan mengeluarkan karbondioksida. Dekomposisi bahan

organik pada kondisi aerob menghasilkan karbondioksida sebagai salah

satu produk akhir. Demikian juga dekomposisi anaerob karbohidrat pada

bagian dasar perairan akan menghasilkan karbondioksida sebagai produk

akhir.

Sebagian kecil karbondioksida yang terdapat di atmosfer larut ke dalam uap

air membentuk asam karbonat, yang selanjutnya jatuh sebagai hujan. Sehingga

61

air hujan selalu bersifat asam dengan nilai pH sekitar 5,6, seperti yang

ditunjukkan dalam persamaan (3.8) dan (3.9). Hal serupa juga jika

karbondioksida masuk ke badan air; sekitar 1% karbondioksida bereaksi

dengan air membentuk asam karbonat.

CO2 + H2O H2CO3 (3.8)

H2CO3 H+ + HCO3 (3.9)

Pada persamaan reaksi kesetimbangan (3.9) terdapat ion H+ sehingga pH

perairan menurun. Karbondioksida yang terlarut di dalam air membentuk

beberapa kesetimbangan yang secara terperinci ditunjukkan dalam persamaan

(3.10 – 3.15 )

CO2 (gas) CO2(Aq) (3.10)

CO2 + H2O H2CO3 (3.11)

H2CO3 H+ + HCO3- (3.12)

HCO3- CO32 + H+ (3.13)

CO2 + OH- HCO3- (3.14)

H2O H+ + OH- (3.15)

Jadi, pada dasarnya, keberadaan karbondioksida di perairan terdapat dalam

bentuk gas karbondioksida bebas (CO2), ion bikarbonat (HCO3-), ion karbonat

(CO32-), dan asam karbonat (H2CO3). Proporsi dari keempat bentuk karbon

tersebut berkaitan dengan nilai pH, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3.1.

62

Gambar 3.1. Hubungan antara fraksi karbondioksida dengan pH

Pada Gambar 3.1 terlihat bahwa jika pH turun hingga 4, 3 kesetimbangan

(3.11) bergeser ke kiri. Pada kondisi ini tidak ditemukan ion berkabonat.

Penentuan kadar ion bikarbonat dilakukan dengan titrasi menggunakan asam kuat

hingga pH mencapai 4,3 dengan bantuan indikator methyl orange yang berubah

pada pH 4,3. Jika pH meningkat lagi, maka kesetimbangan (3.12) akan bergeser

ke kanan, kadar CO2 dan H2CO3 mulai berkurang, digantikan oleh ion HCO32 –

yang merupakan hasil disosiasi H2CO3- pada pH 8,3; CO2 dan H2CO3 tidak

ditemukan lagi, hanya terdapat ion HCO32-. Jadi, reaksi kesetimbangan (3.13)

akan berlangsung jika pH perairan sekitar 8,3. Indikator phenolpthalein berubah

dari tak berwarna menjadi merah muda pada pH 8,3.

Perairan tawar alami hampir tidak pernah memiliki pH>9 sehingga tidak

ditemukan karbon dalam bentuk karbonat. Pada air tanah, kadar karbonat biasanya

sekitar 10 mg/liter karena sifat air tanah yang cenderung alkalis. Perairan yang

memiliki kadar sodium tinggi mengandung karbonat sekitar 50 mg/liter.

63

Perairan tawar alami memiliki pH 7 – 8 biasanya mengandung ion

bikarbonat < 500 mg/liter dan hampir tidak pernah kurang dari 25 mg/liter. Ion ini

mendominasi sekitar 60% - 90% bentuk karbon anorganik total di perairan

(Gambar 3.1). Kelarutan karbondioksida dalam perairan alami dan keterkaitannya

dengan suhu air ditunjukkan dalam Tabel 3.3.

Tabel 3.3. Kelarutan Karbondioksida di Perairan Alami Pada Berbagai Suhu

Suhu

(o C)

CO2

(mg/liter) Suhu

(o C)

CO2

(mg/liter) Suhu

(o C)

CO2

(mg/liter)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1,10 1,06 1,02 0,99 0,94 0,91 0,88 0,86 0,82 0,79 0,76

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0,74 0,72 0,69 0,67 0,65 0,62 0,60 0,59 0,58 0,56

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

0,54 0,52 0,51 0,50 0,48 0,46 0,45 0,44 0,43 0,42

Sumber : Boyd, 1988 dalam Effendi 2003

Istilah karbondioksida bebas (free CO2) digunakan untuk menjelaskan CO2

yang terlarut dalam air, selain yang berada dalam bentuk terikat sebagai ion

bikarbonat (HCO3-) dan ion karbonat (CO32-). CO2 bebas menggambarkan

keberadaan gas CO2 di perairan yang membentuk kesetimbangan dengan CO2 di

atmosfer. Nilai CO2 yang terukur biasanya berupa CO2 bebas.

CO2 total menunjukkan penjumlahan dari semua bentuk anorganik dari

CO2, misalnya CO2, H2CO3, HCO3-, dan CO32-. Proses fotosintesis di perairan

dapat memanfaatkan karbondioksida bebas maupun ion bikarbonat sebagai

sumber karbon.

Di perairan tawar, ion bikarbobat berperan sebagai system penyangga

(buffer) dan penyedia karbon untuk keperluan fotosintesis. Di perairan lunak (soft

water) yang memiliki kesadahan (kadar kalsium dan magenesium) dan pH rendah,

pada umumnya karbondioksida terdapat dalam bentuk gas; sangat sedikit yang

terdapat dalam bentuk terikat sebagai bikarbonat dan karbonat. Di perairan sadah,

64

karbondioksida banyak terdapat dalam bentuk bikarbonat, seperti yang

ditunjukkan dalam persamaan reaksi (3.16). Karbondioksida bereaksi dengan

kalsium karbonat membentuk kalsium bikarbonat.

Ca (HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O

(3.16)

Larut mengendap

Di perairan yang sangat sadah (very hard water), seluruh kandungan

karbondioksida tidak terdapat dalam bentuk gas. Di perairan ini, terjadi

pembentukan kalsium atau magnesium karbonat yang memiliki sifat kelarutan

rendah sehingga cenderung mengalami presipitasi (mengendap) di dasar perairan.

Dari persamaan reaksi (3.16) terlihat bahwa pada system kesetimbangan

terdapat sejumlah gas karbondioksida bebas. Karbondioksida bebas ini disebut

karbondioksida kesetimbangan, yang diperlukan untuk mempertahankan

keberdaan kalsium bikarbonat dalam larutan. Jika sejumlah karbondioksida

ditambahkan pada system kesetimbangan (3.16), karbondioksida ini akan

melarutkan kalsium karbonat sehingga reaksi bergeser ke kiri sampai

kesetimbangan tercapai kembali. Karbondioksida yang melebihi system

kesetimbangan dikenal dengan istilah karbondioksida agresif. Karbondioksida

total merupakan penjumlahan dari karbondioksida kesetimbangan dan

karbondioksida agresif.

Tumbuhan akuatik, misalnya alga, lebih menyukai karbondioksida sebagai

sumber karbon dibandingkan dengan bikarbonat dan karbonat. Bikarbonat

sebenarnya dapar berperan sebagai sumber karbon. Namun, di dalam kloroplas

bikarbonat harus dikonversi terlebih dahulu menjadi karbondioksida dengan

bantuan enzim karbonik anhidrase.

Kadar karbondioksida di perairan dapat mengalami pengurangan, bahkan

hilang, akibat proses fotosintesis, evaporasi, dan agitasi air. Perairan yang

diperuntukkan bagi kepentingan perikanan sebaliknya mengandung kadar

karbondioksida bebas < 5 mg/liter. Kadar karbondioksida bebas sebesar 10

mg/liter masih dapat ditolerir oleh organisme akuatik, asal disertai dengan kadar

65

oksigen yang cukup. Sebagian besar organisme akuatik masih dapat bertahan

hidup hingga kadar karbondioksida bebas mencapai sebesar 60 mg/liter.

3.4. Kesadahan

Kesadahan (hardness) adalah gambaran kation logam divalent (valensi

dua). Kation-kation ini dapat bereaksi dengan sabun (soap) membentuk endapan

(presipitasi) maupun dengan anion-anion yang terdapat di dalam air membentuk

endapan atau karat pada pelaratan logam.

Pada perairan tawar, kation divalent yang paling berlimpah adalah kalsium

dan magnesium (Tabel 3.4), sehingga kesadahan pada dasarnya ditentukan oleh

jumlah kalsium dan magnesium. Kalsium dan magnesium berikatan dengan anion

penyusun alkalinitas, yaitu bikarbonat dan karbonat.

Tabel 3.4. Kation-Kation Penyusun Kesadahan dan Anion-Anion Pasangan/asosiasinya.

Kation Anion

Ca 2+ Mg 2+ Sr 2+

Fe 2+ Mn 2+

HCO 3-

SO4 2- CI –

NO3 – SiO3 2-

Sumber: Sawyer dan McCarty, 1978 dalam Hefni, 2003

Keberadaan kation yang lain, misalnya strontium, besi valensi dua (kation

ferro), dan mangan juga memberikan kontribusi terhadap nilai kesadahan total,

meskipun peranannya relatif kecil, aluminium dan besi valensi tiga (kation ferri)

sebenarnya juga memberikan kontribusi terhadap nilai kesadahan. Namun

demikian mengingat sifat kelarutannya yang relatif rendah pada pH netral maka

peran kedua kation ini sering kali diabaikan. Kesadahan dan alkalinitas dinyatakan

dengan satuan yang sama, yaitu mg/liter CaCO3.

Kesadahan pada awalnya ditentukan dengan titrasi menggunakan sabun

standar yang dapat bereaksi dengan ion penyusun kesadahan. Dalam

perkembangannya, kesadahan ditentukan dengan titrasi menggunakan EDTA

66

(ethylene diamine tetra ecetic acid) sebagai titran dan menggunakan indikator

yang peka terhadap semua kation tersebut. Kesdahan total dapat juga ditentukan

dengan menjumlah ion Ca2+ dan ion Mg2+ yang .dianalisa secara terpisah

misalnya dengan metode AAS (Atomic Absorption Spectrophotometry).

Kesadahan perairan berasal dari kontak air dengan tanah dan bebatuan. Air

hujan sebenarnya tidak memiliki kemampuan untuk melarutkan ion-ion penyusun

kesadahan yang banyak terikat di dalam tanah dan batuan kapur (limestone),

meskipun memiliki kadar karbondioksida yang relatif tinggi. Larutnya ion-ion

yang dapat meningkatkan nilai kesadahan tersebut lebih banyak disebabkan oleh

aktivitas bakteri di dalam tanah, yang banyak mengeluarkan karbondioksida.

Keberadaan karbondioksida membentuk kesetimbangan dengan asam

karbonat. Pada kondisi yang relatif asam, senyawa-senyawa karbonat yang

terdapat di dalam tanah dan batuan kapur yang sebelumnya tidak larut berubah

menjadi senyawa bikarbonat yang bersifat larut. Batuan kapur (limestone) pada

dasarnya tidak hanya mengandung karbonat, tetapi juga mengandung sulfat,

klorida dan silikat. Ion-ion ini juga ikut terlarut dalam air.

Perairan dengan nilai kesadahan tinggi pada umumnya merupakan

perairan yang berada di wilayah yang memiliki lapisan tanah pucuk (top soil)

tebal dan batuan kapur. Perairan lunak berada pada wilayah dengan lapisan tanah

atas tipis dan batuan kapur relatif sedikit atau bahkan tidak ada.

Kesadahan diklasifikasikan berdasarkan dua cara, yaitu berdasarkan ion

logam (metal) dan berdasarkan anion yang berasosiasi dengan ion logam.

Berdasarkan ion logam (metal), kesadahan dibedakan menjadi kesadahan kalsium

dan kesadahan magnesium. Berdasarkan anion yang berasosiasi dengan ion

logam, kesadahan dibedakan menjadi kesadahan karbonat dan kesadahan non

karbonat.

1. Kesadahan Kalsium dan Magnesium

Kesadahan perairan dikelompokkan menjadi kesadahan kalsium dan

kesadahan magnesium karena pada perairan alami kesadahan lebih banyak

disebabkan oleh kation kalsium dan magnesium. Kesadahan kalsium dan

magnesium sering kali perlu diketahui untuk menentukan jumlah kapur dan soda

abu yang dibutuhkan dalam proses pelunakan air (lime-soda ash softening). Jika

67

kesadahan kalsium diketahui maka kesadahan magnesium dapat ditentukan

melalui persamaan (3.17)

Kesadahan total – kesadahan kalsium = kesadahan magnesium

(3.17)

Pada penentuan nilai kesadahan (baik kesadahan total, kesadahan kalsium,

maupun kesadahan magnesium), keberadaan besi dan mangan dianggap sebagai

pengganggu karena dapat bereaksi dengan pereaksi yang digunakan. Oleh karena

itu, kesadahan kalsium menjadi lebih besar dari pada kadar ion kalsium. Demikian

pula halnya, jika mendapatkan kadar ion kalsium dan ion magnesium dari nilai

kesadahan, digunakan persamaan (3.18) dan (3.19).

Kadar Ca 2+ (mg/liter) = 0,4 x kesadahan kalsium

(3.18)

Kadar Mg2+ (mg/liter) = 0,243 x kesadahan magnesium

(3.19)

2. Kesadahan Karbonat dan Non-Karbonat

Pada kesadahan karbonat, kalsium dan magnesium berasosiasi dengan ion

CO32- dan HCO3-. Pada kesadahan non karbonat, kalsium dan magnesium

berasosiasi dengan ion SO42-, Cl-, dan NO3-. Kesadahan karbonat sangat sensitif

terhadap panas dan mengendap dengan mudah pada suhu tinggi, seperti yang

ditunjukkan dalam persamaan reaksi (3.20) dan (3.21).

pemanasan Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O

(3.20)

Mengendap

pemanasan Mg(HCO3)2 Mg(OH)2 + 2 CO2

(3.21)

Mengendap

68

Oleh karena itu, kesadahan karbonat disebut juga kesadahan sementara

kesadahan non karbonat disebut kesadahan permanen karena kalsium dan

magnesium yang berikatan dengan sulfat dan klorida tidak mengendap dan nilai

kesadahan tidak berubah meskipun pada suhu yang tinggi.

Kesadahan karbonat dapat diketahui dengan persamaan (3.22) dan (3.23),

sedangkan kesadahan non karbonat dapat ditentukan dengan persamaan (3.24).

Apabila alkalinitas total < kesadahan total

Maka kesadahan karbonat = alkalinitas total

(3.22)

Apabila alkalinitas total > kesadahan total

Maka kesadahan karbonat = kesadahan total

(3.23)

Kesadahan non karbonat = kesadahan total – kesadahan karbonat

(3.24)

Jika alkalinitas total melebihi kesadahan total maka sebagian dari anion

penyusun alkalinitas (bikarbonat dan karbonat) berasosiasi dengan kation valensi

satu (monovalent), misalnya kalium (K+) dan sodium (Na+), yang tidak terdeteksi

pada penentuan kesadahan. Di perairan yang banyak mengandung kalium dan

sodium, nilai alkalinitas total dapat mencapai 6000 mg/liter CaCO3, akan tetapi

tidak ditemukan nilai kesadahan.

Sebaliknya jika kesadahan total melebihi alkalinitas total maka sebagian

dari kation penyusun kesadahan (kalsium dan magnesium) berikatan dengan sulfat

(SO42-) klorida (Cl-), silikat (SiO32-) atau nitrat (NO3-), yang tidak terdeteksi pada

penentuan alkalinitas. Oleh karena itu, hubungan antara nilai kesadahan dan

alkalinitas tidak selalu positif, atau semakin besar nilai kesadahan tidak selalu

disertai dengan semakin tingginya alkalinitas dan sebaliknya.

Kesadahan air berkaitan serat dengan kemampuan air untuk membentuk

busa. Semakin besar kesadahan, semakin sulit bagi sabun untuk membentuk busa

karena terjadi presipitasi, seperti yang ditunjukkan dalam persamaan reaksi (3.25).

2 NaCO2C17H33 + kation 2+ kation 2+ (CO2C17H33)2 + 2 Na+

(3.25)

sabun/detergen mengendap

69

Busa tidak akan terbentuk sebelum semua kation membentuk kesadahan

mengendap. Pada kondisi ini, air mengalami pelunakan (softening) atau

penurunan kesadahan yang disebabkan oleh sabun. Endapan yang terbentuk dapat

mengakibatkan pewarnaan pada bahan yang dicuci. Residu endapan tertahan pada

pori-pori pakaian sehingga pakaian terasa kasar. Demikian juga kulit tangan

menjadi kasar setelah mencuci.

Perairan yang berada disekitar batuan karbonat memiliki nilai kesadahan

tinggi. Perairan payau dan laut yang mengandung natrium dan jumlah besar juga

dapat mengganggu daya kerja sabun, namun natrium bukan termasuk kation

penyusun kesadahan. Klasifikasi perairan berdasarkan nilai kesadahan

ditunjukkan dalam Tabel 3.5.

Tabel 3.5. Klasifikasi Perairan Berdasarkan Nilai Kesadahan

Kesadahan (mg/liter CaCO3) Klasifikasai Perairan < 50

50 – 150 150 – 300

> 300

Lunak (soft) Menengah (moderately hard)

Sadah (hard) Sangat sadah (very hard)

Sumber: Peavy et.al., 1985 dalam Effendi

Perairan lunak (soft), dan yang bersifat asam memiliki kandungan kalsium,

magnesium, karbonat dan sulfat yang rendah. Jika dipanaskan, perairan lunak

akan mengakibatkan terjadinya korosi pada peralatan logam. Pada perairan sadah

(hard) kandungan kalsium, magnesium, karbonat dan sulfat biasanya tinggi. Jika

dipanaskan, perairan sadah akan membentuk deposit (kerak).

Nilai kesadahan air diperlukan dalam penilaian kelayakan perairan untuk

kepentingan domestik dan industri. Nilai kesadahan tidak memiliki implikasi

langsung terhadap keseharian manusia. Kesadahan yang tinggi dapat menghambat

sifat toksik dari logam berat karena kation-kation penyusun kesadahan (kalsium,

dan magnesium) membentuk senyawa kompleks dengan logam berat tersebut.

Misalnya, toksisitas 1 mg/liter timbal pada perairan dengan kesadahan rendah

(soft waters) dapat mematikan ikan. Akan tetapi toksisitas 1 mg/liter timbal pada

perairan dengan kesadahan 150 mg/liter CaCO3 terbukti tidak berbahaya bagi

ikan. Nilai kesadahan juga digunakan sebagai dasar bagi pemilihan metode yang

diterapkan dalam proses pelunakan (softening) air.

70

Air permukaan biasanya memiliki nilai kesadahan yang lebih kecil dari

pada air tanah. Perairan dengan nilai kesadahan kurang dari 120 mg/liter CaCO3

dan lebih dari 500 mg/liter CaCO3 dianggap kurang baik bagi peruntukan

domestik, pertanian dan industri. Namun, air sadah lebih disukai oleh organisme

daripada air lunak.

3.5. Alkalinitas

Alkalinitas adalah gambaran kapasitas air untuk menetralkan asam, atau

dikenal dengan sebutan acid-neutralizing capacity (ANC) atau kuantitas anion di

dalam air yang dapat menetralkan kation hidrogen. Alkalinitas juga diartikan

sebagai kapasitas penyangga (buffer capacity) terhadap perubahan pH perairan.

Penyusun alkalinitas perairan adalah anion bikarbonat (HCO3-), karbonat (CO32-),

dan hidroksida (OH-), silikat (HsiO3-), fosfat (HPO42- dan H2PO4-), sulfida (HS-),

dan ammonia (NH3), juga memberikan kontribusi terhadap alkalinitas. Namun

pembentuk alkalinitas yang utama adalah bikarbonat, karbonat dan hidroksida.

Diantara ketiga ion tersebut, bikarbonat paling banyak terdapat pada perairan

alami.

Jeffries et al. (1986) menyatakan nilai ANC dalam persamaan (3.26)

ANC = ∑ kation basa - ∑anion asam kuat

(3.26)

= ([Ca] + [Mg} + [Na] + [K]) – ([SO4] + [NO3] + [CI)

Kation utama yang mendominasi perairan tawar adalah kalsium dan

magnesium, sedangkan pada perairan laut adalah sodium dan magnesium. Anion

utama pada perairan tawar adalah bikarbonat dan karbonat, sedangkan pada

perairan laut adalah klorida (Bernes, 1989). Persentase ion-ion utama yang

terdapat dalam perairan tawar dan laut ditunjukkan dalam Tabel 3.6.

Tabel 3.6. Kation dan Anion Utama pada Perairan Tawar dan Laut

71

Ion-Ion Utama Persentase (%)

Air Tawar Air Laut

Kation :

1. Kalsium (Ca2+)

2. Magnesium (Mg2+)

3. Sodium/Natrium (Na+)

4. Kalium (K+)

Anion :

1. Bikarbonat (HCO3+)

Karbonat (CO32-)

2. Sulfat (SO42-)

3. Klorida (CI-)

60,9

19,0

16,6

3,5

72,4

16,1

11,5

3,2

10,1

83,7

3,0

0,6

12,2

87,2

Sumber : Modifikasi Cole, 1983

Bikarbonat, karbonat dan asam karbonat merupakan sumber utama karbon

anorganik di perairan. Karbon anorganik di perairan dapat berasal dari beberapa

sumber, yaitu atmosfer, batuan karbonat, siklus biologis karbon, dan sumber

allocthonous (dari luar perairan).

Pada awalnya, alkalinitas adalah gambaran pelapukan batuan yang terdapat

pada system drainase. Alkalinitas dihasilkan dari karbondioksida dan air yang

dapat melarutkan sedimen batuan karbonat menjadi bikarbonat. Jika Me

merupakan logam alkali tanah (misalnya kalsium dan magnesium), maka reaksi

yang menggambarkan pelarutan batuan karbonat ditunjukkan dalam persamaan

(3.27).

MeCO3 + CO2 + H2O Me 2+ + 2HCO32-

(3.27)

Kalsium karbonat merupakan senyawa yang memberi kontribusi terbesar

terhadap nilai alkalinitas dan kesadahan di perairan tawar. Senyawa ini terdapat di

dalam tanah dalam jumlah yang berlimpah sehingga kadarnya di perairan tawar

cukup tinggi. Kelarutan kalsium karbonat menurun dengan meningkatnya suhu

dan meningkat dengan keberadaan karbondioksida. Kalsium karbonat bereaksi

72

dengan karbondioksida membentuk kalsium bikarbonat [Ca(HCO3)2] yang

memiliki daya larut lebih tinggi dibandingkan dengan kalsium karbonat (CaCO3)

(Cole 1983).

Tingginya kadar bikarbonat di perairan disebabkan oleh ionisasi asam

karbonat, terutama pada perairan yang banyak mengandung karbondioksida

(kadar CO2 mengalami saturasi/jenuh). Karbondioksida di perairan bereaksi

dengan basa yang terdapat pada batuan dan tanah membentuk bikarbonat (HCO3),

seperti persamaan reaksi yang terjadi antara bikarbonat dengan calcite (CaCO3)

(3.28), dolomite [CaMg(CO3)2] (3.29), dan feldspar (NaA1Si3O8) (3.30) (Boyd,

1988).

CaCO3 + CO2 + H2O Ca2+ + 2HCO3-

(3.28)

CaMg (CO3)2 + 2CO2 + 2H2O Ca2+ + Mg2+ +4HCO3-

(3.29)

NaAISi3O8 + CO2 +5½H2O Na+ + HCO3- + 2H4SiO4 + ½AI2Si2O5 (OH)4

(3.30)

Calcite dan dolomite sebenarnya memiliki daya larut yang rendah, namun

dengan keberadaan karbondioksida kelarutan senyawa-senyawa tersebut

meningkat. Reaksi pembentukan bikarbonat dari karbonat adalah reaksi setimbang

dan mengharuskan keberadaan karbondioksida untuk mempertahankan bikarbonat

dalam bentuk larutan. Jika kadar karbondioksida bertambah atau berkurang maka

akan terjadi perubahan kadar ion bikarbonat.

Pada dasarnya, bikarbonat bersifat alkalis karena bereaksi dengan ion H+

seperti yang ditunjukkan dalam persamaan reaksi (3.31). Selain itu bikarbonat

juga dapat berperan sebagai asam dengan melepaskan ion H+, seperti persamaan

reaksi (3.32)

HCO3- +H+ H2O + CO2

(3.31)

HCO3- H+ + CO32-

(3.32)

Bukarbonat mengandung asam (CO2) dan basa (CO32-) pada konsentrasi

yang sama, seperti yang ditunjukkan dalam persamaan (3.33)

73

2HCO3- CO2 + CO32- + H2O (3.33)

Selain karena reaksi dengan ion H+, karbonat dianggap basa karena dapat

mengalami hidrolisis menghasilkan OH-, seperti persamaan reaksi (34).

CO32- + H2O HCO3- + OH-

(3.34)

Sifat kesadahan CO32-lebih kuat daripada sifat keasaman CO2 sehingga pada

kondisi kesetimbangan, ion OH- dalam kelarutan bikarbonat selalu melebihi ion

H+

Selain berasal dari mineral-mineral yang terdapat di dalam tanah, karbonat

dan bikarbonat dapat berasal dari produk dekomposisi bahan organik oleh

mikroba, seperti yang ditunjukkan dalam persamaan reaksi (3.35 – 3.36).

CO2 +H2O H2CO3 (asam karbonat)

(3.35)

H2CO3 H+ + HCO3- (bikarbonat)

(3.36)

HCO3- H+ + CO32- (karbonat)

(3.37)

CO32- + H2O HCO3- + OH- (hidroksida) (3.38)

Persamaan reaksi 3.38 menunjukkan bahwa pemanfaatan ion bikarbonat oleh

alga sebagai sumber karbon menyebabkan reaksi bergeser ke kanan sehingga

terjadi akumulasi hidroksida. Akumulasi hidroksida menyebabkan perairan yang

banyak ditumbuhi algae memiliki pH yang tinggi, yakni sekitar 9 – 10. Reaksi-

reaksi kimia (3.35 – 3.38) melibatkan ion hidrogen atau ion hidroksida. Oleh

karena itu, nilai alkalinitas sangat dipengaruhi oleh pH (ditunjukkan dalam Tabel

3.7). Dengan kata lain, alkalinitas berperan sebagai sitem penyangga (buffer) agar

perubahan pH tidak terlalu besar.

Satuan alkalinitas dinyatakan dengan mg/liter kalsium karbonat (CaCO3)

atau mili-ekuivalen/liter. Selain bergantung pada pH, alkalinitas juga dipengaruhi

oleh komposisi mineral, suhu dan kekuatan ion. Pada air mendidih, alkalinitas

hanya terdiri atas karbonat dan hidroksida. Karbondioksida tidak larut dalam air

74

panas (mendidih), namun terbawa bersama uap air sehingga nilai pH air mendidih

dapat mencapai 11.

Nilai alkalinitas perairan alami hampir tidak pernah melebihi 500 mg/liter

CaCO3. Perairan dengan nilai alkalinitas yang terlalu tinggi tidak terlalu disukai

oleh organisme akuatik karena biasanya diikuti dengan nilai kesadahan yang

tinggi atau kadar garam natrium yang tinggi.

Nilai alkalinitas berkaitan erat dengan korosivitas logam dan dapat

menimbulkan permasalahan kesehatan pada manusia, terutama yang berhubungan

dengan iritasi pada system pencernaan (gastro intestinal). Jika dididihkan dengan

waktu yang lama, perairan dengan nilai alkalinitas yang tinggi akan menghasilkan

deposit dan menimbulkan bau yang kurang sedap.

Tabel 3.7. Hubungan Antara pH, Alkalinitas Total, dan Karbondioksida Bebas.

75

pH Alkalinitas (mg/liter)

CaCO3

Karbondioksida Bebas

(mg/liter) pH

Alkalinitas (mg/liter)CaCO

3

Karbondioksida Bebas

(mg/liter) 5,0

5,2

5,4

5,6

5,8

6,0

6,2

6,4

6,6

0 1 2 0 2 5 0 2 5 0 5 10 0 5 10 10 15 20 10 20 30 10 30 50 10 50 100

9,7 24,3 48,5 4,9 26,5 66,2 1,5 16,1 40,3 0,6 24,7 49,3 0,2 15,5 30,9 19,5 29,2 28,9 12,3 24,5 36,8 7,7 23,2 38,7 4,9 24,4 48,8

6,8

7,0

7,2

7,4

7,6

7,8

8,0

8,2

10 50 100 50 100 200 50 100 200 50 100 200 50 100 200 50 100 200 100 200 300 100 200 300

3,1 15,4 30,7 9,7 19,4 38,7 6,1 12,3 24,5 3,9 7,8 15,6 2,4 4,8 9,7 1,5 3,1 6,1 1,9 3,8 5,7 1,2 2,4 3,6

Sumber: Cole, 1983

Nilai alkalinitas yang baik berkisar antara 30 – 500 mg/liter CaCO3. Nilai

alkalinitas di perairan berkisar antara 5 hingga ratusan mg/liter CaCO3. Nilai

alkalinitas pada perairan alami adalah 40 mg/liter CaCO3 disebut perairan sadah

(hard water), sedangkan perairan dengan nilai alkalinitas < 40 mg/liter disebut

perairan lunak (soft water). Untuk kepentingan pengolahan air, sebaiknya nilai

alkalinitas tidak terlalu bervariasi.

Alkalinitas perairan berkaitan dengan gambaran kandungan karbonat dari

batuan dan tanah yang dilewati oleh air serta sedimen dasar perairan. Nilai

alkalinitas tinggi biasanya juga ditemukan di wilayah kering dimana terjadi

evaporasi secara intensif.

76

Perairan dengan nilai alkalinitas tinggi lebih produktif daripada perairan

dengan nilai alkalinitas rendah. Tingkat produktivitas perairan ini sebenarnya

tidak berkaitan secara langsung dengan nilai alkalinitas, tetapi berkaitan dengan

keberadaan fosfor dan elemen esensial lain yang kadarnya meningkat dengan

meningkatnya nilai alkalinitas.

Alkalinitas berperan dalam hal-hal sebagai berikut:

a. Sistem penyangga (buffer)

Bikarbonat yang terdapat pada perairan dengan nilai

alkalinitas total tinggi berperan sebagai penyangga (buffer

capacity) perairan terhadap perubahan pH yang drastic. Jika basa

kuat ditambahkan ke dalam perairan maka basa tersebut akan

bereaksi dengan asam karbonat membentuk garam bikarbonat dan

akhirnya menjadi karbonat. Jika asam ditambahkan ke dalam

perairan, maka asam tersebut akan digunakan untuk mengkonversi

karbonat menjadi bikarbonat dan bikarbonat menjadi asam

karbonat. Fenomena inilah yang menjadikan perairan dengan nilai

alkalinitas total tinggi tidak mengalami perubahan pH secara

drastic (Cole, 1988).

Jika ion H+ meningkat maka ion ini akan bereaksi dengan

HCO3- membentuk CO2 dan H2O sehingga perubahan pH hanya

sedikit. Peningkatan ion OH- hanya menyebabkan sedikit

penurunan H+. Jika ion OH- meningkat, CO2 bereaksi dengan H2O

membentuk lebih banyak ion H+ sehingga perubahan pH hanya

sedikit. Sistem penyangga bikarbonat ini dinyatakan dengan

persamaan Henderson – Hasselbach (3.39).

(HCO3-) pH = pK1 + Log

(3.39) (Total CO2)

Pada system penyangga, CO2 berperan sebagai asam dan ion

HCO3- berperan sebagai garam.

b. Koagulasi

77

Bahan kimia yang digunakan dalam proses koagulasi air

atau air limbah bereaksi dengan air membentuk presipitasi

hidroksida yang tidak larut. Ion hidrogen yang dilepaskan bereaksi

dengan ion-ion penyusun alkalinitas, sehingga alkalinitas berperan

sebagai penyangga untuk mengetahui kisaran pH yang optimum

bagi penggunaan koagulan. Dalam hal ini nilai alkalinitas

sebaiknya berada pada kisaran optimum untuk mengikat ion

hidrogen yang dilepas pada proses koagulasi.

c. Pelunakan air (water softening)

Alkalinitas adalah parameter kualitas air yang harus

dipertimbangkan dalam menentukan jumlah soda abu dan kapur

yang diperlukan dalam proses pelunakan (softening) dengan

metode presipitasi. Pelunakan air bertujuan untuk menurunkan

kesadahan.

3.6. Bahan Organik

Sumber utama karbon di perairan adalah aktivitas fotosintesis. Selain itu,

fiksasi karbon oleh bakteri juga merupakan sumber karbon organik di perairan.

Pada lapisan profundal dari perairan waduk yang bersifat oligotrof, sekitar 24%

dari produksi bahan organik dihasilkan oleh asimilasi CO2 oleh bakteri heterotrof.

Berbagai jenis bahan organik yang terdapat di alam ini dirombak

(didekomposisi) melalui proses oksidasi, yang dapat berlangsung dalam suasana

aerob (keberadaan oksigen) maupun anaerob (tanpa oksigen). Produk yang

dihasilkan dari kedua jenis oksidasi tersebut berbeda (Gambar 3.2). Produk akhir

dari dekomposisi atau oksidasi bahan organik pada kondisi aerob adalah senyawa-

senyawa yang stabil. Sedangkan produk akhir dari dekomposisi pada kondisi

anaerob selain karbondioksida dan air juga berupa senyawa senyawa yang tidak

stabil dan bersifat toksik, misalnya amonia, metana, dan hidrogen sulfida.

Perbedaan yang mendasar antara oksidasi aerob dan anaerob terletak pada

senyawa yang berperan sebagai akseptor (penerima) ion hidrogen. Pada oksidasi

aerob, yang berperan sebagai akseptor (penerima) ion hidrogen adalah oksigen,

78

dengan melepaskan lebih besar energi; sedangkan pada oksidasi anaerob, yang

berperan sebagai akseptor hidrogen adalah nitrat atau -sulfat atau. bahan organik,

dengan melepaskan lebih sedikit energi. Selain itu, oksidasi anaerob berlangsung

pada suhu yang lebih panas, dengan kisaran suhu optimum antara 35oC

(mesophilic) hingga 55oC (thermophilic).

Oksidasi aerob:

Bahan Organik + Bakteri + Oksigen

Oksidasi anaerob:

Bahan Organik + Bakteri

Gambar 3.2. Oksidasi Aerob dan Anacrob bahan Organik oleh Bakteri.

Danau dan sungai biasanya memiliki kadar bahan anorganik terlarut

sepuluh kali lebih besar daripada kadar bahan organik. Air tanah memiliki kadar

bahan anorganik terlarut seratus kali lebih besar daripada kadar bahan organik.

Air laut memiliki kadar bahan anorganik terlarut 30.000 kali lebih besar daripada

kadar bahan organik. Sebaliknya, perairan rawa memiliki kadar bahan organik

yang lebih besar daripada kadar bahan anorganik terlarut.

Selain dengan pengukuran TOC, indikasi keberadaan bahan organik dapat

diukur dengan parameter lain, misalnya kebutuhan oksigen biokimiawi atau BOD

(Biochemical Oxygen Demand) dan kebutuhan oksigen kimiawi atau COD

(Chemical Oxygen Demand). Nilai COD biasanya lebih besar daripada nilai BOD,

meskipun tidak selalu demikian.

1. Kandungan Karbon Organik Total (Total Organik Carbon/TOC)

Selain karbon anorganik yang terdapat dalam komponen penyusun

alkalinitas, karbon di perairan juga terdapat dalam bentuk karbon organik yang

berasal dari tumbuhan atau biota akuatik, baik yang hidup atau mati dan menjadi

detritus; maupim karbon yang terdapat pada bahan organik yang berasal dari

Sel baru

CO2, NH3, H2O

Alkohol + Bakteri dan Asam

Sel baru

CH4, H2S, NH3, C02, dan H20

79

limbah industri dan domestik. Penjumlahan karbon organik total dan karbon

anorganik total (karbonat, bikarbonat, dan asarn karbonat) merupakan nilai karbon

total (total carbon).

Karbon organik total atau Total Organik Carbon (TOC) terdiri atas bahan

organik terlarut atau DOC (Dissolved Organik Carbon) dan partikulat atau POC

(Particulate Organik Carbon) dengan perbandingan 10 : 1. Bahan organik yang

tercakup dalam TOC misalnya asam amino dan karbohidrat. DOC dan POC dapat

diukur secara terpisah dengan menyaring air sampel menggunakan filter

berdiameter 0,7 µm; sedangkan pengukuran TOC tidak memerlukan penyaringan.

TOC juga dapat menggambarkan tingkat pencemaran, terutama apabila nilai TOC

antara bagian hulu dan bagian hilir dari tempat pembuangan suatu limbah dapat

dibandingkan.

Pada penentuan nilai TOC, bahan organik dioksidasi menjadi

karbondioksida yang diukur dengan non-dispersive infrared analyzer. Pengukuran

TOC juga dapat dilakukan dengan menggunakan flame ionization detector. Pada

metode ini, karbondioksida direduksi menjadi gas metana. Pengukuran TOC

relatif lebih cepat daripada pengukuran BOD dan COD.

Pada perairan alami yang relatif jernih, nilai DOC biasanya lebih besar

daripada POC. Pada saat sungai mengalami banjir, nilai POC akan lebih besar

daripada DOC. Pada perairan alami, nilai TOC biasanya berkisar antara 1 - 30

mg/liter; sedangkan pada air tanah nilai TOC biasanya lebih kecil, yaitu ± 2

mg/liter. Nilai TOC perairan yang telah menerima limbah, baik domestik maupun

industri, atau perairan pada daerah berawa-rawa (swamp) dapat lebih dari 10 - 100

mg/liter.

Kadar bahan organik terlarut (DOC) dalarn air tanah kira-kira 0,5 mg/

liter, sedangkan pada air laut sekitar 30 mg/liter. Nilai bahan organik terlarut

(DOC) pada perairan tawar alami yang mengalir berkisar antara 1 - 3 mg/ liter.

Danau dan sungai memiliki kadar DOC sekitar 2 - 10 mg/liter, sedangkan pada

perairan rawa berkisar antara 10 - 60 mg/liter DOC.

Nilai POC pada air tanah sangat kecil atau sama sekali tidak ada. Nilai

POC pada air laut berkisar antara 0,01 - 0,1 mg/liter, terutama berupa algae;

sedangkan pada perairan danau berkisar antara 0,1 - 1,0 mg/liter.

80

2. Kebutuhan Oksigen Biokimiawi atau Biochemical Oxygen Demand (BOD)

Selain dengan pengukuran TOC indikasi keberadaan bahan organik dapat

diukur dengan parameter lain yang dinyatakan sebagai COD (Chemical Oxygen

Demand) atau BOD (Biochemical Oxygen Demand). Dekomposisi bahan organik

pada dasarnya terjadi melalui dua tahap. Pada tahap pertarna, bahan organik

diuraikan menjadi bahan anorganik. Pada tahap kedua, bahan anorganik yang

tidak stabil mengalami oksidasi menjadi bahan anorganik yang lebih stabil,

misalnya arnonia mengalami oksidasi menjadi nitrit dan nitrat (nitrifikasi). Pada

penentuan nilai BOD, hanya dekomposisi tahap pertama yang berperan,

sedangkan oksidasi bahan anorganik (nitrifikasi) dianggap sebagai pengganggu.

Kurva yang menggambarkan proses dekomposisi tahap pertama dan tahap kedua

pada penentuan nilai BOD ditunjukkan dalam Gambar 3.3. Secara tidak langsung,

BOD merupakan gambaran kadar bahan organik, yaitu jurnlah oksigen yang

dibutuhkan oleh mikroba aerob untuk mengoksidasi bahan organik menjadi

karbondioksida dan air. Dengan kata lain, BOD menunjukkan jumlah oksigen

yang dikonsumsi oleh proses respirasi mikroba aerob yang terdapat dalam botol

BOD yang diinkubasi pada suhu sekitar 200C selama lima hari, dalam keadaan

tanpa cahaya.

BO

D

Nitrifikasi

Dekomposisi bahan organik

5 hari

Waktu (hari) 81

Gambar 3.3. Proses Dekomposisi Bahan Organik dan Nitrifikasi pada Penentuan BOD

BOD hanya menggambarkan bahan organik yang dapat didekomposisi

secara biologis (biodegradable). Bahan organik ini dapat berupa lemak, protein,

kanji (starch), glukosa, aldehida, ester, dan sebagainya. Dekomposisi selulosa

secara. biologis berlangsung relatif lambat. Bahan organik merupakan hasil

pembusukan tumbuhan dan hewan yang telah mati atau hasil buangan dari limbah

domestik dan industri.

Pada proses dekomposisi bahan organik, mikroba memanfaatkan bahan

organik sebagai sumber makanan dari suatu rangkaian reaksi biokimia yang

kompleks. Reaksi-reaksi tersebut dapat berupa katabolisme maupun anabolisme.

Pada reaksi katabolisme, makanan (bahan organik) dipecah untuk menghasilkan

energi. Pada reaksi anabolisme, energi digunakan untuk sintesis sel baru. Transfer

biokimiawi energi pada makhluk hidup melibatkan senyawa Adenosine

Triphosphate (ATP) (sebagai tempat penyimpanan energi) dan senyawa

Adenosine Diphosphate (ADP). Pemecahan senyawa ATP menjadi ADP disertai

dengan pelepasan energi. Energi yang tersimpan dalam bahan organik digunakan

untuk membentuk kembali ATP dari ADP

Reaksi biokimia melibatkan enzim sebagai katalis organik, yang berfungsi

untuk mempercepat reaksi. Pada reaksi biokimia, enzim tidak dikonsumsi,

melainkan hanya berperan sebagai katalis. Enzim berupa protein yang memiliki

berat molekul tinggi. Daya kerja enzim sangat dipengaruhi oleh suhu, pH, jenis

bahan organik, dan keberadaan senyawa pengganggu (inhibitor). Enzim terdapat

dalam berbagai jenis. Penamaan enzim biasanya dicirikan dengan akhiran ase,

misalnya oksidase, dehidrogenase, dan sebagainya, dan menggambarkan reaksi

biokimia yang dikendalikannya. Beberapa contoh reaksi biokimia yang

melibatkan enzim adalah sebagai berikut.

a. Oksidasi : Penambahan oksigen, penghilangan hidrogen.

b. Reduksi : Penambahan hidrogen, penghilangan oksigen.

c. Hidrolisis : Penambahan air.

82

d. Dehidrolisis : Penghilangan air.

e. Deaminasi : Penghilangan kelompok N-H2

Persamaan reaksi (3.40) memperlihatkan hubungan kuantitatif antara jumlah

oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi (menambahkan oksigen dan

mengurangi hidrogen) bahan organik tertentu menjadi karbondioksida, air, dan

amonia. Persamaan reaksi (3.41) menunjukkan oksidasi glukosa menjadi

karbondioksida dan air. Kedua reaksi tersebut (40 dan 41) merupakan proses

oksidasi aerob. Persamaan reaksi (3.42) menunjukkan proses oksidasi anaerob

yang menghasilkan gas metana.

CnHaObNc + [n + a/4 - b/2 – Y ¾ c] O2 n CO2 + [ a/2 - 3/2 c] H20

+cNH3

(3.40)

C6H12O6 +6O2 6 CO2 +6H2O

(3.41)

CnHaOb + [n –a/4 – b/2] H2O [n12 – a/8 + b/4] CO2 +

[n/2 – a/8 + b/4] CH4

(3.42)

Pada dasarnya, proses oksidasi bahan organik berlangsung lama. Namun,

untuk kepentingan praktis, proses oksidasi dianggap berlangsung lengkap selama

dua puluh hari. Meskipun demikian, penentuan BOD selama dua puluh hari

dianggap terlalu lama. Oleh karena itu, pengukuran nilai BOD didasarkan pada

lima hari inkubasi. Selain memperpendek waktu yang diperlukan, hal ini juga

dimaksudkan untuk meminimalkan pengaruh oksidasi amonia yang juga

menggunakan oksigen. Proses oksidasi amonia (nitrifikasi) berlangsung pada hari

ke 5-10. Selama lima hari masa inkubasi, diperkirakan 70% - 80% bahan organik

telah mengalami oksidasi.

Kelarutan oksigen pada temperatur 200 C adalah sekitar 9 mg/liter. Oleh

karena itu, pada penentuan BOD perairan yang tercemar bahan organik dalam

jumlah besar perlu dilakukan pengenceran. Tanpa pengenceran, dikhawatirkan

ketersediaan oksigen untuk keperluan oksidasi bahan organik selama lima hari

tidak mencukupi. Kadar oksigen mencapai nol sebelum hari kelima. Untuk

83

mengoptimumkan keberadaan oksigen, air sampel perlu diberi pasokan oksigen

dengan menggunakan aerator untuk mendekati nilai jenuh (saturasi), sehingga

pada hari kelima diharapkan tersisa oksigen terlarut sekurang-kurangnya 1 - 2

mg/liter.

Selama proses inkubasi pada penentuan BOD, sama sekali tidak ada

pasokan oksigen, baik dari proses difusi maupun dari fotosintesis karena botol

BOD ditutupi dengan plastik berwarna hitam dan disimpan pada inkubator dengan

suhu konstan 20' C tanpa pemberian cahaya. Adapun contoh perhitungan nilai

BOD pada air sampel yang mendapat perlakuan pengenceran dan aerasi adalah

sebagai berikut.

Soal:

Tentukan nilai BOD dari suatu air limbah yang diencerkan lima kali! Baik

air sampel yang telah diencerkan maupun air pengencer sama-sama diberi

aerasi dan ditentukan nilai DO awal dan DO 5 hari. Nilai oksigen terlarut

(DO) adalah sebagai berikut.

1) DO awal air sampel = 9,10 mg/liter

2) DO 5 hari air sampel = 4,30 mg/liter

3) DO awal air pengencer = 9,10 mg/liter

4) DO 5 hari air pengencer = 8,70 mg/liter

Penyelesaian:

1) Konsumsi oksigen dari air sampel yang diencerkan adalah (9,10 – 4,30)

mg/liter, yang merupakan 1/5 dari air limbah sesungguhnya, sedangkan

sisanya (sebanyak 4/5) adalah air pengencer.

2) Konsumsi oksigen dari air pengencer adalah (9,10 - 8,70) rag/

liter.

Pada penentuan nilai BOD, 4/5 bagian dari oksigen yang dikonsumsi oleh

air pengencer harus dikeluarkan sehingga nilai BOD air limbah tersebut adalah

sebagai berikut.

Nilai BOD = [(9,10 - 4,30) - (9,10 - 8,70) 415] x 5

= [4,80 - (0,40 x 4/5 )] x 5

= 4,48 x 5

= 22,40 mg/liter

84

Proses oksidasi bahan organik dilakukan oleh berbagai jenis mikroba

dalam air. Ketersediaan nutrien (nitrogen, fosfor, dan unsur renik atau trace)

sangat diperlukan bagi pertumbuhan mikroba tersebut. Keberadaan bahan-bahan

toksik akan mengganggu kemampuan mikroba dalam mengoksidasi bahan

organik.

Pada perairan yang mengandung bahan-bahan toksik, penentuan nilai

BOD kurang cocok dilaksanakan, karena bahan-bahan toksik terisebut dapat

menghambat atau mematikan mikroba yang menjadi pelaku dekomposisi bahan

organik. Kondisi ini akan mengakibatkan penilaian BOD menjadi underestimate.

Pada perairan yang demikian sebaiknya dilakukan pengukuran COD.

3. Kebutuhan Oksigen Kimiawi atau Chemical Oxygen Demand (COD)

COD menggambarkan jumlah total oksigen yang dibutuhkan untuk

mengoksidasi bahan organik secara kirpiawi, baik yang dapat didegradasi secara

biologis (biodegradable) maupun yang sukar didegradasi secara biologis (non

biodegradable) menjadi CO2 dan H2O. Pada prosedur penentuan COD, oksigen

yang dikonsumsi setara dengan jumlah dikromat yang diperlukan untuk

mengoksidasi air sampel.

Jika pada perairan terdapat bahan organik yang resisten terhadap degradasi

biologis, misalnya selulosa, tanin, lignin, fenol, polisakarida, benzena, dan

sebagainya, maka lebih cocok dilakukan pengukuran nilai COD dibandingkan

dengan nilai BOD.

Pengukuran COD didasarkan pada kenyataan bahwa hampir semua bahan

organik dapat dioksidasi menjadi karbondioksida dan air dengan bantuan

oksidator kuat (kalium dikroma/K2Cr207) dalam suasana asam. Dengan

menggunakan dikromat sebagai oksidator, diperkirakan sekitar 95% - 100% bahan

organik dapat dioksidasi.

Meskipun demikian, terdapat juga bahan organik yang tidak dapat

dioksidasi dengan metode ini, misalnya piridin dan bahan organik yang bersifat

sangat mudah menguap (volatile). Glukosa dan lignin dapat dioksidasi secara

sempurna. Asam amino dioksidasi menjadi amonia nitrogen. Nitrogen organik

dioksidasi menjadi nitrat.

85

Reaksi yang terlibat dalarn proses penentuan COD ditunjukkan dalam

persamaan reaksi (3.43).

pemanasan

CnHaOb + c Cr2 O72- + 8c H+ n CO 2 + (a + 8c)/2 H 2 0 + 2c Cr3+

di mana c = 2/3 n + a/6 – b/3

(3.43)

Pada penentuan COD, kalium dikromat yang ditambahkan harus melebihi

kebutuhan untuk mengoksidasi bahan organik. Kelebihan oksidator ini dititrasi

kembali untuk mengetahui oksidator yang sesungguhnya terpakai. Asam lemak

(fatty acids) dan hidrokarbon aromatik tidak dapat dioksidasi oleh kalium

dikromat.

Kalium dikromat dapat mengoksidasi bahan organik secara sempurna

apabila berlangsung dalam suasana asam dan suhu tinggi. Oleh karena itu, bahan-

bahan mudah menguap (volatile) yang terdapat dalam air akan menguap selama

proses oksidasi berlangsung, jika tidak dilakukan pencegahan. Salah satu cara

untuk mencegah terjadinya penguapan bahan-bahan mudah menguap ini adalah

dengan menggunakan kondensor refluks. Pada metode refluks, air sampel dapat

dididihkan tanpa kehilangan bahan-bahan mudah menguap.

Keberadaan bahan organik dapat berasal dari alam ataupun dari aktivitas

rumah tangga dan industri, misalnya pabrik bubur kertas (pulp), pabrik kertas, dan

industri makanan. Perairan yang memiliki nilai COD tinggi tidak diinginkan bagi

kepentingan perikanan dan pertanian. Nilai COD pada perairan yang tidak

tercemar biasanya kurang dari 20 mg/liter, sedangkan pada perairan yang tercemar

dapat lebih dari 200 mg/liter dan pada limbah industri dapat mencapai 60.000

mg/liter.

4. Kandungan Bahan Organik Total atau Total Organic Matter (TOM)

Kalium permanganat (KMnO4) telah lama dipakai sebagai oksidator pada

penentuan konsumsi oksigen untuk mengoksidasi bahan organik, yang dikenal

sebagai parameter nilai permanganat atau sering disebut sebagai kandungan bahan

organik total atau TOM (Total Organic Matter). Akan tetapi, kemampuan

oksidasi oleh permanganat sangat bervariasi, tergantung pada senyawa-senyawa

86

yang terkandung dalam air. Penentuan nilai oksigen yang dikonsumsi dengan

metode permanganat selalu memberikan hasil yang lebih kecil daripada nilai

BOD. Kondisi ini menunjukkan bahwa permanganat tidak cukup mampu

mengoksidasi bahan organik secara sempurna.

Untuk mengatasi kelemahan permanganat ini, digunakan oksidator yang

lain, misalnya kalium dikromat dan kalium iodat. Ternyata kalium dikromat

dianggap sebagai oksidator yang paling baik untuk digunakan pada penentuan

nilai COD, karena dapat mengoksidasi berbagai jenis bahan organik.

Berdasarkan kesempurnaan proses oksidasi bahan organik, pada penentuan

nilai permanganat atau kandungan bahan organik total (TOM), BOD, dan COD,

berturut-turut persentase bahan organik yang dioksidasi adalah 25% , 70%, dan

98%. Berdasarkan kemampuan oksidasi ini, penentuan nilai COD dianggap paling

baik dalam menggambarkan keberadaan bahan organik, baik yang dapat

didekomposisi secara biologis (biogradable) maupun yang sukar didekomposisi

secara biologis (non biodegradable).

3.7. Nitrat dan Nitrit

Karbon, hidrogen dan oksigen penting untuk kehidupan. Unsur-unsur ini

berperan dalam fotosintesis dan respirasi. Dengan unsur-unsur fosfor, nitrogen

dan belerang membentuk protein yang penting untuk pertumbuhan tubuh.

Ditambah dengan logam kalium, kalsium dan magnesium maka semuanya

termasuk unsur-unsur nutrien.

Nitrogen sebagai salah satu nutrien terdapat dalam protein. Protein

merupakan komposisi utama plankton, dasar semua jaringan makanan yang

bertalian dengan air. Dalam plankton terdapat 50% protein atau 7 – 10% nitrogen.

Daur nitrogen sebagai nutrien sangat kompleks. Lacak nitrogen mulai dari

produsen ke konsumen ke pengurai kemudian ke produsen lagi.

Ada tiga tandon (gudang) nitrogen di alam. Pertama ialah udara, kedua

senyawa anorganik (nitrat, nitrit, amoniak), dan ketiga ialah senyawa organik

(protein, urea dan asam urik). Nitrogen terbanyak ada di udara, dimana 78%

volume udara adalah nitrogen. Hanya sedikit organisme yang dapat langsung

87

memanfaatkan nitrogen udara. Tanaman dapat menghisap nitrogen dalam bentuk

nitrat, NO3. Pengubahan dari nitrogen bebas di udara menjadi nitrat dapat

dilakukan secara biologi maupun kimia. Transformasi ini disebut fiksasi

(pengikatan) nitrogen.

Halilintar menyebabkan fiksasi kimia nitrogen. Ledakan petir yang melalui

udara memberikan cukup energi untuk menyatukan nitrogen dan oksigen

membentuk nitrogen dioksida, NO2. Gas ini bereaksi dengan air membentuk asam

nitrat, NO3. Rabuk nitrat dibuat dengan proses yang serupa.

Nitrat dalam tanah dan air terbanyak dibuat oleh mikroorganisme dengan

cara biologis. Bakteria pengikat nitrogen terdapat dalam akar tumbuhan polongan.

Dalam bintil di akar tanaman ini terdapat bakteri yang mampu mengikat nitrogen

udara. Dalam satu tahun setiap hektar dapat mengikat sekitar 600 kg nitrogen.

Dalam air nitrogen diikat juga oleh bakteri dan ganggang.

Dalam bentuk amoniak masih sukar digunakan oleh organisme bakteri

tertentu mengubah amoniak menjadi nitrit, bakteri lain melanjutkan ke nitrat. Ada

juga bakteri dan jamur yang mengubah nitrit kembali ke nitrogen bebas.

Atmosphere N2, some N2O

Traces of NO, NO2, HNO3, NH4NO3

Anthrosphere NH3,HNO3,NO,NO2

Inorganik nitrates Organonitrogen Compounds Biosphere

Biologically-bound nitrogen Such as (NH2) nitrogen

In protein

Hydrosphere dan Geosphere Dissolved NO3

-,NH4+

Organikcally-bound N in dead Biomass and fossil fuels

Fixa

tion

of m

olec

ular

N2,

as

amin

o ni

troge

n

Evol

utio

n of

N2,

N2O

, N

H3

by m

icro

orga

nism

s

Fixa

tion

of

N2 a

s NH

3

Min

ed n

itrat

es

Emis

sion

of

pollu

tant

NO

.NO

2

Dis

solv

ed N

H4+

,NO

3-, f

rom

per

cipi

tatio

n

Ferti

lizer

s, po

lluta

nt

nitro

gens

com

poun

ds

Ferti

lizer

NO

3

NH

4+ , N

O3- ,

from

de

com

posi

tion

88

Gambar 3.4. Siklus Nitrogen

Ada kemungkinan bahwa air tertentu mengandung ketiga macam tandon

nitrogen, yakni nitrogen bebas, senyawa nitrogen anorganik (nitrat, nitrit, amoniak

dan senyawa amonium) dan nitrogen organik (protein). Kecuali jika jumlahnya

banyak, hal seperti ini tidak perlu dirisaukan. Dari ketiga tandon nitrogen itu, yang

manakah yang dapat dijadikan indikator pencemaran? Bukan nitrogen bebas

karena air selalu berhubungan dengan udara. Sukar pula untuk mengukur nitrogen

dalam protein tanaman atau hewan atau hasil metabolismenya. Jadi indikator

populasi yang mungkin ialah dalam nitrogen anorganik seperti nitrat, nitrit atau

amoniak.

Amoniak merupakan hasil tambahan penguraian (pembusukan) protein

tanaman atau hewan atau dalam kotorannya. Jadi sumber amonia di perairan

adalah pemecahan nitrogen organik (protein dan urea) dan nitrogen anorganik

yang terdapat di dalam tanah dan air, yaaang terdapat dari dekomposisi bahan

organik (tumbuhan dan biota akuatik yang telah mati) oleh mikroba dan jamur.

Proses ini dikenal dengan istilah amonifikasi, ditunjukkan pada persamaan reaksi

berikut :

N Organik + O2 NH3-N + O2 NO2-N + O2 NO3-N

(3.44)

Amonifikasi Nitrifikasi

Reduksi nitrat (denitrifikasi) oleh aktivitas mikroba pada kondisis anaerob,

yang merupakan proses yang biasa terjadi pada pengolahan limbah, juga

menghasilkan gas amonia dan gas-gas lain, misalnya N2O, NO2, NO, dan N2

(Novotny dan Olem, 1994 dalam Effendi). Boyd (dalam Effendi, 2003)

mengemukakan proses denitrifikasi dalam persamaan berikut.

NH3 (gas)

N2

N2O

89

NO3- NO2-

Gambar 3.5. Proses Denitrifikasi

Siklus nitrogen menunjukkan peran penting amoniak. Klor yang diberikan

ke air akan membunuh bakteri. Tetapi amoniak juga bereaksi dengan klor

sehingga mengurangi keampuhannya. Jadi jika ada amoniak dalam air, maka

jumlah klor perlu ditambah.

Jika amoniak diubah menjadi nitrat oleh bakteri, maka akan terdapat nitrit

dalam air. Hal ini terjadi jika air tidak mengalir, khususnya di bagian dasar.

Jumlah nitrit tidak akan banyak, apalagi di permukaan. Karena itu populasi

industri akan ditunjukkan jika nitrit cukup banyak jumlahnya. Karena nitrit

digunakan dalam air ketel untuk mencegah korosi, maka buangan air ketel dapat

menimbulkan populasi nitrit.

Nitrat dapat terbentuk karena tiga proses, yakni badai listrik, organisme

pengikat nitrogen dan bakteri yang menggunakan amoniak. Ketiganya tidak

dibantu manusia. Tetapi jika manusia membuang kotoran dalam air, maka proses

ketiga akan meningkat, karena kotoran mangandung banyak aminiak. Karena itu

konsentrasi tinggi amoniak memberi kemungkinan ada populasi rumah tangga.

Karena nitrat terdapat dalam rabuk, konsentrasi nitrat tinggi memungkinkan ada

pengotoran dari lahan pertanian. Kemungkinan lain penyebab nitrat konsentrasi

tinggi ialah pembusukan sisa tanaman dan hewan, pembuangan industri dan

kotoran hewan. Pengotoran 1000 ternak sama dengan kotoran kota berpenduduk

5000 jiwa.

Sumber nitrat sukar dilacak di sungai atau danau, Karena merupakan

nutrien, nitrat mempercepat tumbuh plankton. Nitrat menyebabkan air lekas tua,

menurunkan oksigen terlarut, penurunan populasi ikan, bau busuk, rasa tidak enak

dan kurang sehat untuk rekreasi.

90

Kandungan nitrogen dalam air sebaiknya di bawah 0.30 bpj: danau

demikian masih setimbang. Kandungan di atas jumlah itu menyebabkan ganggang

tumbuh subur.

Amoniak dalam air tidak terlalu berbahaya jika air itu diberi klor. Nitrit

amat beracun dalam air, tetapi tidak dapat lama tahan. Jika kandungan nitrat sudah

mencapai 45 bpj akan berbahaya untuk diminum. Nitrat ini akan berubah menjadi

nitrit dalam perut. Keracunan menimbulkan muka biru dan kematian. Dapat

terjadi di daerah pertanian yang menggunakan pupuk nitrat banyak.

Untuk meneliti kualitas air sungai anda diminta mempelajari Gambar 3.6.

Gambar 3.6. Pelacakan Polusi Nitrogen

3.8. Fosfor

Seperti halnya nitrogen, unsur penting lain dalam suatu ekosistem adalah

fosfor. Protein dan zat-zat organik lainnya mengandung atom fosfor. Adenosin

trifosfat misalnya terdapat dalam sel mahkluk hidup dan berperan penting dalam

Limbah industri

Pertanian Peternakan

Kotoran rumah tangga

Rawa

91

penyediaan energi. Daur fosfor dalam suatu ekosistem air dapat dipelajari dalam

gambar 3.7.

Perjalanan fosfor dalam daurnya mirip dengan daur nitrogen. Dalam

ekosistem air fosfor ada dalam tiga bentuk yakni senyawa fosfor anorganik seperti

ortofosfat, senyawa organik dalam protoplasma dan sebagai senyawa organik

terlarut yang terbentuk karena kotoran atau tubuh organisme yang mengurai.

Air biasanya mengandung fosfat organik terlarut. Fitoplankton dan tanaman

lain akan mengabserbsi fosfat ini dan membentuk senyawa misalnya adenosine

trofosfat, ATP. Herbivora yang memakan tanaman itu akan memperoleh fosfor

itu. Jika tanaman dan hewan itu mati maka bakteri pengurai mengembalikan

fosfor itu ke dalam air sebagai zat organik terlarut. Demikian pula dengan kotoran

sisa metabolisme hidup. Akhirnya bakteri menguraikan senyawa organik itu

menjadi fosfor dan daur kembali dapat berulang.

Gambar 3.7. Siklus Fosfor

Soluble inorganis phosphate As HPO4

2-, H2PO4-, and

polyphosphate

Fertilizer runoff, wastewater, detergent waste

Xenobiotic organophosphates

Biological phosphorous, predominantly nuleic acids,

ADP,ATP Insoluble inorganik phosphate, such as Ca5(OH)(PO4)3 or iron phosphates

Biological, organik and inorganik phosphate in sediments

Assimilation by organisms

Biodegradation

Dissolution

Precipitation

92

Fosfor juga merupakan faktor pembatas. Perbandingan fosfor dengan

unsur lain dalam ekosistem air lebih kecil daripada dalam tubuh organisme hidup.

Diduga bahwa fosfor merupakan nutrien pembatas dalam eutrofikasi; artinya air

dapat mempunyai misalnya konsentrasi nitrat yang tinggi tanpa percepatan

eutrofikasi asalkan konsentrasi fosfat sangat rendah. Ada juga yang berpendapat

bahwa faktor pembatas itu perbandingan fosfor terhadap nitrogen. Fosfor ternyata

merupakan pendorong kegiatan pengikatan nitrogen bagi ganggang biru. Jadi jika

air tidak mengandung senyawa nitrogen, asal ada fosfat dan ganggang biru, maka

senyawa nitrogen akan terbentuk dan eutrofikasi pada suatu saat akan menyusul

pula.

Apa sumber polusi fosfor dan bagaimana mengendalikannya? Jika fosfor

menjadi faktor pembatas, pemasukan fosfor itu harus setimbang. Masalah akan

timbul jika lain mengubah kesetimbangan ini.

Seperti nitrogen, fosfor memasuki air melalui berbagai jalan: kotoran,

limbah, sisa pertanian, kotoran hewan dan sisa tanaman dan hewan yang mati.

Pencegahan populasi fosfor juga dilakukan dengan melarang deterjen

mengandung fosfat. Demikian pula dengan mewajibkan pengolaahn limbah

industri memberikan air kapur atau aluminium sulfat agar fosfatnya mengendap

dan dibuang.

Sisa pertanian mungkin juga mengandung fosfor tetapi jumlahnya tidak

banyak. Mungkin tanah dapat juga mengikat senyawa fosfat ini sehingga tidak

hanyut banyak. Lain halnya jika terjadi erosi; maka butir tanah dan fosfat akan

hanyut ke sungai.

Ada yang berpendapat bahwa kadar fosfor dalam danau tidak melebihi

0.015 bpj. Jika harga ini dilampaui maka ganggang akan tumbuh subur.

3.9. Faktor Mikrobiologis Lingkungan Perairan

Air tanah mengandung zat-zat anorganik maupun organik dan oleh karena

itu merupakan tempat baik bagi kehidupan mikroorganisme. Mikroorganisme-

mikroorganisme yang autotrof merupakan penghuni pertama di dalam air yang

mengandung zat-zat anorganik. Sel-sel yang mati merupakan bahan organik yang

memungkinkan kehidupan mikroorganisme-mikroorganisme yang heterotrof.

93

Temperatur turut menentukan populasi dalam air. Temperatur sekitar 30oC atau

lebih sedikit baik sekali bagi kehidupan bakteri patogen yang berasal dari hewan

maupun manusia. Sinar matahari, terutama sinar ultra-ungunya, memang dapat

mematikan bakteri, akan tetapi daya tembus sinar ultraungu ke dalam air itu tidak

seberapa.

Air yang mengalir deras dan bergolak karena menerjang batu-batuan

kurang baik bagi kehidupan bakteri. Air sumur (hal ini bergantung pada

lingkungan) pada umumnya lebih bersih daripada air permukaan, karena air yang

merembes ke dalam tanah telah tersaring oleh lapisan tanah yang dilewatinya.

Walaupun demikian pada air yang kita anggap jernih, misal yang berasal dari

sumur biasa, sumur pompa, sumber mata air dan sebagainya, di dalamnya terdiri

dari bakteri yaitu:

- Kelompok bakteri besi (misal Crenothrix dan Sphaerotilus) yang mampu

mengoksidasi senyawa ferro menjadi ferri. Akibat kehadirannya, air sering

berubah warna kalau disimpan lama yaitu warna kehitam-hitaman, kecoklat-

coklatan, dan sebagainya.

- Kelompok bakteri belerang (antara lain Chromatium dan Thiobacillus) yang

mampu mereduksi senyawa sulfat menjadi H2S. Akibatnya kalau air disimpan

lama akan tercium bau busuk seperti bau telur busuk.

- Kelompok mikroalga (misal yang termasuk mikroalga hijau, biru), sehingga

kalau air disimpan lama di dalamnya akan nampak jasad-jasad yang berwarna

hijau, biru ataupun kekuning-kuningan, tergantung kepada dominasi jasad-

jasad tersebut serta lingkungan yang mempengaruhinya.

Lebih jauhnya lagi akibat kehadiran kelompok bakteri dan mikroalga tersebut

di dalam air, dapat mendatangkan kerugian. Antara lain dengan terjadinya

peningkatan turbiditas dan hambatan aliran, karena kelompok bakteri besi dan

belerang dapat membentuk serat atau lendir. Akibat lainnya adalah terjadinya

proses pengkaratan terhadap benda-benda logam yang berada di dalamnya,

menjadi bau, berubah warna, dan sebagainya.

94

Pada air yang kotor atau sudah tercemar, misal air selokan, air sungai atau air

buangan, di dalamnya akan di dapati kelompok bakteri seperti pada air yang

masih jernih, ditambah dengan kelompok lainnya, antara lain :

- Kelompok patogen (penyebab penyakit) misal penyebab penyakit tifus,

paratifus, kolera, disentri dan sebagainya.

- Kelompok penghasil racun, misal yang sering terjadi pada kasus keracunan

bahan makanan (daging, ikan, sayuran, dan sebagainya), ataupun jenis-jenis

keracunan lainnya yang sering terjadi di daerah pemukiman yang kurang/tidak

sehat

- Kelompok bakteri pencemar, misal bakteri golongan Coli, yang kehadirannya

di dalam badan air di kategorikan bahwa air tersebut terkena pencemar fekal

(kotoran manusia dan hewan), karena bakteri Coli berasal dari tinja/kotoran

khususnya manusia.

- Kelompok bakteri pengguna, yaitu kelompok lain dari bakteri yang mampu

untuk mengurai senyawa-senyawa tertentu di dalam badan air. Dikenal

kemudian adanya kelompok bakteri pengguna residu pestisida, pengguna

residu minyak bumi, pengguna residu diterjen, dan sebagainya.

Persyaratan bakteriologis pada kriteria air minum terus mengalami

perubahan sejalan dengan perkembangan teknologi. Pada beberapa negara juga

memiliki pedoman atau kriteria yang berbeda-beda. Tetapi sebagian besaar

kriteria memiliki persamaan antara lain adalah dengan pengukuran bakteri koli,

terutama fekal koli (koliform tinja). Parameter Bakteriologis yang ditetapkan

untuk Baku Mutu Air Minum sesuai dengan keputusan Menteri Kesehatan

Republik Indonesia tahun 2002 sesuai tabel berikut.

Tabel 3.8. Baku Mutu Air Minum (Menteri Kesehatan Republik Indonesia, 2002)

Parameter Satuan Kadar maksimum yang

diperbolehkan

Ket

1 2 3 4

a. Air Minum E. Coli atau Fecal Coli

Jumlah per 100 sampel

0

b. Air yang masuk sistem

95

distribusi

E. Coli atau Fecal Coli Total bakteri koliform

Jumlah per 100 sampel Jumlah per 100 sampel

0 0

c. Air pada sistem distribusi

E. Coli atau Fecal Coli Total bakteri koliform

Jumlah per 100 sampel Jumlah per 100 sampel

0 0

Sebetulnya kedua macam parameter ini hanya berupa indikator bagi berbagai

mikroba yang dapat berupa parasit (protozoa), bakteri patogen dan virus. Jumlah

perkiraan terdekat (JPT) bakteri coliform/100 ml air digunakan sebagai indikator

kelompok bakteriologis. Hal ini tentunya tidak terlalu tepat, tetapi sampai saat ini,

bakteri inilah yang paling ekonomis dapat digunakan untuk kepentingan tersebut.

Suatu bakteri dapat dijadikan indikator bagi kelompok lain yang patogen

didasarkan atas beberapa hal sebagai berikut:

- ia harus tidak pathogen;

- ia harus berada di air apabila kuman patogen juga ada atau mungkin sekali

ada, dan dalam jumlah yang jauh lebih besar;

- jumlah kuman indikator harus dapat dikorelasikan dengan probabilitas adanya

kuman pathogen;

- mudah dan cepat dapat dikenali dan dengan cara laboratorium yang murah

- harus dapat dikuantifikasi dalam tes laboratorium;

- harus tidak berkembang biak apabila kuman patogen tidak berkembang biak;

- dapat bertahan lebih lama daripada kuman patogen di dalam lingkungan yang

tidak menguntungkan (misalnya di dalam air minum yang dichlorinasi).

Namun demikian didapat beberapa kelemahan pada bakteri coliform yang

mungkin sekali perlu diubah di kemudian hari:

- Ia tidak sepenuhnya patogen. Beberapa tipe dapat menyebabkan desentri pada

bayi;

96

- Tidak semua coliform bekerja berasalkan usus manusia, ia dapat juga berasal

dari hewan dan bahkan ada yang hidup bebas, karenanya pada tes lanjutan

yang memeriksa E. Coli yang pasti berasal dri tinja;

- Tidak sepenuhnya dapat mewakili virus, karena coliform musnah lebih dulu

oleh klor, sedangkan virus tidak. Kista amoeba dan telur cacing juga tahan

lebih lama di dalam saluran air bersih dibanding dengan bakteri coliform;

- Akhirnya bakteri coliform dapat berkembang biak dalam air sekalipun secara

terbatas.

3.10. Analisis Mikrobiologi

Tes mikrobiologi adalah tes untuk medeteksi adanya sejenis bakteri dan

sekaligus menaksir konsentrasinya. Ada tiga metode yang tersedia yaitu: standard

plate count (SPC), metode dengan tabung fermentasi (most probable number,

MPN) dan metode penyaringan pada membrane. Prinsip tes pertama dan ketiga

adalah sifat bakteri yang berkembang baik dalam waktu 24 sampai 72 jam pada

suhu tertentu (dalam inkubator) dan dalam suasana yang cocok yaitu pada sebuah

media yang terdiri dari agar-agar (bahan yang netral) yang mengandung beberapa

jenis zat kimia yang merupakan gizi bagi jenis bakteri tertentu serta dapat

mengatur nilai pH.

Prinsip tes kedua adalah sama dengan prinsip tes pertama, hanya bakteri

tidak berkembang atas media (agar-agar) namun tersuspensi dalam kaldu (broth

media) yang mengandung gizi untuk pertumbuhannya. Bakteri-bakteri tersebut

dapat dideteksi karena jenis bakteri tersebut mampu meragikan (fermentasi) salah

satu unsure zat gizi seperti laktosa yang akibat proses peragian tersebut

terbentuklah gas. Gelembung-gelembung gas ini menunjukkan adanya bakteri

tersebut.

Beberapa cara mengembangbiakkan bakteri pada media agar-agar adalah

sebagai berikut.

- dengan kawat platina atau baja anti karat yang ujungnya beberbentuk

lingkaran kecil dapat menangkap air sampel dan dengan cara khusus

digoreskan pada media agar-agar tersebut,

97

- dengan menuangkan volume tertentu dari suatu sampel di atas media

agar-agar – cara ini dapat dipakai untuk metode SPC,

- dengan menyaring volume tertentu dari suatu sampel pada filter

membrane (ukuran pori 0,45μm) yang menahan semua bakteri

kemudian filetr membrane tersebut diletakkan di atas agar-agar.

Metode SPC digunakan untuk tes bakteri total, sedangkan metode MPN

maupun penyaringan pada membrane lebih cocok bagi tes coli total, tes E. Coli,

dll. Metode MPN dengan menggunakan tabung fermentasi sebenarnya sudah

dikenal sejak dahulu sedangkan penyaringan pada membrane adalah metode yang

lebih baru. Namun pada banyak sumber literature dan daftar tes buku, metode

MPN tetap dipakai walaupun metode penyaringan pada membrane lebih

dianjurkan dengan alasan:

- diperlukan hanya satu kali analisa sedangkan tes MPN terdiri dari dua

sampai tiga tahap,

- waktu inkubasi dua kali lebih pendek dari tes MPN,

- member hasil analisa berupa angka konsentrasi yang cukup teliti

sedangkan metode MPN hanya member angka konsentrasi yang secara

statistic paling memungkinkan (most probable number).

Jenis bakteri dan metode yang digunakan disajikan pada Tabel 3.9

berikut.

Tabel 3.9. Jenis Bakteri dengan Metode Analisis serta Media, Suhu, dan Waktu

yang Dibutuhkan.

Jenis Bakrteri

Metode Medium Suhu (oC) Waktu (jam)

Bakteri Total Total plate count Tripton Glukosa Ekstrak Agar

35±0,5 48±3

E. Coli Coli Tinja

Penyaringan membrane Tabung Fermentasi - tes pendugaan

- tes penegasan

Medium M-FC Kaldu Lauril Triptosa Medium EC

44,5±0,2

35,5±0,5

44,5±0,2

24±2

24±2

24±2

Coli Total Penyaringan membrane

Medium M-Endo

35±0,5

24±2

98

Tabung Fermentasi - tes pendugaan

- tes penegasan

Kaldu Lauril Triptosa Kaldu “Brilliant Green Lactose Bile”

35±0,5

35±0,5

24±2

24±2

Latihan

1. Sebutkan pengaruh suhu terhadap kondisi fisik dan kimia badan perairan

2. Jelaskan perbedaan antara kecerahan dan kekeruhan. Uraikan secara singkat

metode penentuan kecerahan dan kekeruhan

3. Sebutkan faktor-faktor penyebab timbulnya warna pada badan perairan

4. Bedakan antara padatan total (TS), padatan Terlarut (TDS) dan padatan

tersuspensi (TSS)

5. Bedakan antara alkalinitas dan asiditas

6. Sebutkan dan jelaskan faktor-faktor yang memepengaruhi keberadaan oksigen

di perairan

7. Tuliskan persamaan-persamaan reaksi yang menunjukkan kesetimbangan

karbondioksida bebas dan terikat dalam peraian

8. Sebutkan jenis dan faktor penyebab kesadahan dan uraikan secara singkat

prinsip penentuan kesadahan

9. Bandingkan kelebihan dan kelemahan pengukuran bahan organik dalam

perairan dengan cara permanganometri (KMnO4), melalui penentuan BOD

dan COD.

10. Tuliskan persamaan-persamaan reaksi yang terlibat dalam pengukuran bahan

organik secara permanganometri, penentuan COD dan BOD.

11. Jelaskan mengapa dalam penentuan BOD waktu inkubasi ditetapkan selama 5

hari

12. Di mulut sungai diperoleh data kandungan nitrogen anorganik sebagai berikut

: nitrat 32.0 bpj; nitrit 2.5 bpj; amoniak 19.5 bpj. Tentukan tempat-tempat

yang cocok untuk menguji kadar nitrogen lebih lanjut. Berapa dugaan anda

kandungannya untuk tiap tempat? Apakah musim akan mempengaruhi hasil

pengujian anda?

99

13. Apa pengaruh peternakan terhadap danau?

14. Bagaimanakah pengaruh kandungan nitrat dan fosfat terhadap proses

eutrofikasi danau atau pendangkalan sungai?

100

DAFTAR PUSTAKA

1. Alaerts G., Sri Sumesti S. 1987, Metode Penelitian Air, Usaha Nasional,

Surabaya.

2. Alley, R.P. 2007. Water Quality Control Handbook. Mc. Graw Hill. WEF

PRESS.

3. Davis, M.L. 2010. Water and Wastewater Engineering. Mc. Graw Hill.

4. Effendi, H. 2003. Telaah Kualitas Air bagi Pengelolaan Sumber Daya dan

Lingkungan Perairan. Kanisius, Yogyakarta.

5. Hadi, A. 2005. Prinsip-prinsip Pengelolaan Pengambilan Sampel

Lingkungan.

6. Hummer and Mark, J. 1997. Water and Wastewater Technology. John

Wiley and Sons. New York.

7. Kristanto, P. 2002. Ekologi Industri. Andi. Yogyakarta.

8. Weiner, E.R. 008. Application of Environmental Aquatic Chemistry. CRC.

Press.

101

LAMPIRAN

102

, ISBN 978-602-LZL3-26-L