Identifikasi Kualitas Air Berdasarkan Nilai Resistivitas
AirStudi Kasus : Kali GajahwongAlva Kurniawan , Arif Tri Nugroho ,
Arifin Hermawan1, Yulianto Bagus Ari P1, Dimas Aryo Wibowo1, Qodhan
Nahara S1, Hendra Nova H1, Darumaya11 1
Abstraksi Identifikasi kualitas air melalui pengukuran nilai
hambatan air karena komposisi kimia air secara umum memiliki kaitan
yang erat dengan nilai resistivitas. Penelitian dilakukan pada Kali
Gajahwong di Kebun Binatang Gembiraloka Yogyakarta. Konsep-konsep
dasar kimia fisika dan kimia digunakan pada penelitian ini antara
lain konsep konduktivitas dan resistivitas, konsep asam-basa
Arrhenius, konsep asam-basa Brownsted-Lowry, konsep buffer, dan
konsep hidrolisis garam. Pada dasarnya makin murni air akan
memiliki nilai hambat jenis yang besar dimana air dengan kemurnian
tinggi cenderung memiliki kualitas yang bagus. Pengukuran nilai
hambatan dilakukan dengan menggunakan multitester. Setelah
pengukuran dilakukan data yang diperoleh kemudian dianalisis. Hasil
pengukuran menunjukkan nilai hambatan yang berbeda untuk
segmen-segmen sungai dimana pada segmen sungai di zona penelitian
terdapat tiga saluran limbah mengalir ke sungai. Analisis kualitas
air dengan metode pengukuran hambatan mudah untuk dilakukan dan
dapat memberikan gambaran secara umum kondisi kualitas air
berdasarkan nilai resistivitas. Pengukuran yang dilakukan merupakan
analisis kualitas air secara fisika sehingga tidak mampu menentukan
komposisi kimia air secara absolut yang hanya bisa diperoleh dari
analisis laboratorium. Berdasarkan hasil penelitian ternyata
pengukuran nilai hambatan pada air dapat memberikan gambaran
tentang kualitas air pada segmen-segmen sungai dimana makin
mendekat ke pencemar nilai hambatan makin kecil. Penelitian lebih
lanjut diperlukan untuk melengkapi atau bahkan menolak hasil
penelitian ini. Kata kunci : air, analisis, hambatan, kualitas. 1.
Pendahuluan Studi kualitas air sangat penting untuk mengetahui
bagaimana kondisi kualitas air pada suatu sumber air apakah air
tersebut layak untuk digunakan atau tidak layak digunakan. Analisis
layak atau tidaknya air untuk digunakan berkaitan erat dengan
kandungan kimia air tersebut. Analisis kandungan kimia air sangat
mahal karena itu berbagai metode dilakukan untuk melakukan
pendekatan dan prediksi untuk mengetahui zat kimia apakah yang
mungkin terkandung dalam air berdasarkan sifat fisika air. Sifat
fisika air yang digunakan dalam penelitian ini adalah nilai
hambatan air dimana perubahan nilai hambatan air merupakan
indikator terjadinya perubahan kualitas air.1
1
DepertemenGeografiLingkungan,FakultasGeografi,UniversitasGadjahMada,Yogyakarta
hambatan pada Kali Gajahwong dalam kaitannya dengan kualitas
air. Analisis tersebut dapat digunakan untuk memperkirakan sifat
kimia berdasarkan pengukuran fisika air yang akan berguna pada
re-komendasi pemanfaatan sungai untuk kebutuhan rumah tangga, atau
analisis tingkat pencemaran sungai akibat pembuangan limbah di
sungai.Gambar1.1.LokasiPenelitian,Kali GajahwongdiGembiraloka
Daerah penelitian adalah sebagian zona Kali Gajahwong yang
terletak pada Kebun Binatang Gembira Loka, Yogyakarta. Batasan zona
penelitian adalah zona 49 M UTM, 433552- 433607 mT dan 9137370-
9137588 mU. Pada daerah penelitian badan sungai tampak sedikit
berkelok, dengan bentuk saluran yang cenderung sama. Beberapa
saluran limbah dialirkan kedalam sungai antara lain limbah dari
Pabrik Susu SGM, limbah rumah tangga dari permukiman, dan limbah
dari Kebun Binatang Gembiraloka. Kajian lebih ditekankan pada
analisis nilai ham-batan air dalam kaitannya dengan kualitas air.
Tujuan mengetahui penelitian hubungan adalah antara untuk
nilaiGambar1.2.SaluranlimbahSGM, salahsatusaluranlimbahpencemar
KaliGajahwong
2. Konsep Dasar Identifikasi kualitas air dengan
melakukan pengukuran dan analisis kualitas air dapat dilakukan
dengan pemahaman yang baik pada konsep dasar fisika tentang
resistivitas dan konduktivitas, serta konsep dasar kimia tentang
larutan asam, basa, garam, larutan buffer, dan hidrolisis garam.
Korelasi nilai hambatan dengan kualitas2
air menggunakan konsep sifat air sangat murni (ultrapure water)
yang dikembangkan oleh Bevilacqua. Nilai resistivitas atau nilai
hambatan adalah nilai kemampuan air untuk menghambat arus listrik
sedangkan nilai konduktivitas atau nilai hantaran adalah nilai
kemampuan air untuk menghantarkan arus listrik. Nilai resistivitas
dan nilai konduktivitas merupakan nilai yang saling berbanding
terbalik dimana makin besar nilai resistivitas, makin kecil nilai
konduktivitas, dan sebaliknya makin kecil nilai resistivitas, makin
besar nilai konduktivitas.
Nilai duktivitas
resistivitas sangat
maupun
konoleh
dipengaruhi
kandungan ion-ion yang terlarut dalam air. Ion-ion yang terlarut
dalam air memberikan pengaruh pada sifat kimia air apakah air
bersifat masam, basis, atau netral. Menurut Arrhenius, senyawa asam
merupakan senyawa yang melepas ion H+ saat terjadi ionisasi
sedangkan senyawa basa adalah senyawa yang melepas ion OH- saat
terjadi ionisasi. Berdasarkan pe-mahaman tersebut maka air me-nurut
Arrhenius memiliki sifat dualisme yaitu bersifat asam maupun basa
karena saat terjadi ionisasi, air melepas ion H+ dan OH-.
Meng-gunakan konsep Arrhenius tersebut dan konsep air sangat murni
(ultrapure water) maka air memiliki dua potensi yang seimbang untuk
menjadi asam maupun basa. Karena dua potensi yang seimbang tersebut
maka masing-masing ion memiliki nilai beda potensial yang sama.
Persamaan nilai beda potensial tersebut menyebabkan arus listrik
yang mengalir dalam air menjadi 0 sehingga nilai hambatan air
adalah tak hingga (gambar 2.2.).
Gambar2.1.Grafikhubunganantara
konduktivitas,resistivitas,danrasaair
Air
sangat
murni
seharusnya
memiliki nilai hambatan yang 0 namun pada kenyataannya air
sangat murni sulit3
Gambar2.2.Diagramalirhubunganantaranilai
hambatandengankomposisikimiaairmurni
sekali ditemukan di dunia. Air sangat murni yang diteliti oleh
Bevilacqua masih memiliki nilai hambatan, walau hambatan nilai air
sangat murni besar sekali namun air sangat murni tersebut untuk
kajian-kajian mendalam tentang sifat-sifat semi konduktor belum
dapat dianggap memiliki hambatan yang tak hingga. Mengacu pada
konsep air sangat murni maka semakin besar nilai keresistivitas
akan menunjukkan
penyebab ketidakmurnian air dunia pada umumnya adalah adanya
campuran dari tiga macam senayawa yaitu HCl untuk senyawa asam,
NaOH untuk senyawa basa, dan NaCl untuk senyawa garam. Gambar 2.3.
menunjukkan hubungan antara konsentrasi dari senyawasenyawa
tersebut dengan nilai hambatan pada air berdasarkan eksperimen yang
dilakukan oleh A. C. Bevilacqua. Pendekatan secara fisika untuk
murnian air yang semakin tinggi sedangkan semakin kecil nilai
resistivitas akan menunjukkan tingkat kemurnian air yang semakin
rendah. C Berdasarkan Bevilacqua, penelitian Anthony
menduga kandungan kimia air dapat dilakukan melalui penggunaan
konsep asam-basa Bronsted-Lowry. Konsep asam-basa Bronsted-Lowry
adalah konsep asam-basa yang digunakan pada
4
Gambar2.3.Grafikhubunganantarakonsentrasiasam,
basa,dangaram,dengannilairesistivitas
ilmu kimia modern dimana konsep ini juga memberikan penjelasan
tentang dua sifat netral air yang dapat berasa asin maupun berasa
tawar. Sifat air yang diukur dengan parameter pH untuk sifat air
dapat berarti bahwa air tersebut murni tidak mengadung zat
asam-basa atau pun tidak murni yaitu air dapat mengandung keduanya.
Asam asam, basa, senyawa+
Senyawa asam yang melepas ion H+ disebut dengan basa konjugasi
sedangkan senyawa basa yang menangkap ion H+ disebut asam
konjugasi. Baik asam maupun basa memiliki sifat elektrolit yang
berbeda-beda. Asam atau basa yang menghantarkan listrik dengan baik
disebut dengan asam atau basa kuat sedangkan asam atau basa yang
menghantarkan listrik dengan lemah disebut asam atau basa lemah.
Air yang mengandung senyawa asam dan basa sekaligus akan memiliki
sifat-sifat yang 5
ataupun yang+
Menurut
Bronsted-Lowry, sedangkan basa
merupakan
melepaskan ion H
adalah senyawa yang menangkap ion H .
berbeda yang bergantung pada kekuatan asam atau basa yang
terlarut. Air yang mengandung senyawa asam kuat dan basa kuat akan
memiliki sifat netral dengan rasa yang asin. Air yang mengandung
senyawa asam kuat dan basa lemah akan memiliki sifat masam dengan
rasa asam. Air yang mengandung senyawa basa kuat dan asam lemah
akan memiliki sifat basis dengan rasa basa. Air yang mengandung
senyawa asam lemah dan basa lemah akan memiliki sifat dan rasa yang
dikontrol oleh dominasi kekuatan asam atau basa yang terlarut.
Pengukuran pH, nilai hambatan, dan analisis lingkungan perairan
akan dapat digunakan untuk menganalisis kemungkinan kandung- an
kimia pada air. Berdasarkan konsep-konsep tersebut maka secara
ringkas konsep yang digunakan untuk penelitian ini (gambar 2.4.)
yaitu air murni (deionized water) menjadi air tidak murni (ionized
water) akibat adanya mineral, aerosol padat, nano partikel, gas,
dan polutan yang terlarut dan bereaksi dengan air saat terjadi
evaporasi, presipitasi, dan runoff hingga masuk ke saluran atau
tubuh perairan. Air tidak murni tersebut dapat memiliki dua sifat
yaitu air berasa
(berasa asam, basa, dan asin) dan air tidak berasa (tawar). Air
yang berasa akan cenderung memiliki nilai hambatan yang lebih
rendah dibandingkan air yang tidak berasa akibat kandungan ion-ion
dalam air yang lebih banyak. Identifikasi kualitas air dapat
dilakukan dengan melakukan Pengukuran pengukuran nilai hambatan.
untuk hambatan
identifikasi kualitas air menggunakan dua analogi yaitu semakin
murni air akan semakin besar resistivitasnya, dan semakin murni air
akan memiliki kualitas yang semakin baik. Menurut dua penalaran
tersebut maka disimpulkan bahwa air dengan nilai resistivitas yang
tinggi akan cenderung lebih baik digunakan dari pada air dengan
nilai resistivitas yang lebih rendah. 3. Metode Alat yang digunakan
untuk penelitian ini terdiri atas GPS, converter ruler,
multitester, roll-meter, volume glass, hardboard, marker, alat
tulis. Perhitungan nilai resistivitas material, konduktivitas, dan
konduktivitas material dilakukan dengan menggunakan formula P =
R(A/L), S = 1/R, dan J = 1/P, dimana S adalah konduktivitas, R
adalah nilai hambatan yang diukur deng-
6
Gambar2.4.Diagramalirtentangpemahamankonsepdasaruntuk
identifikasikualitasairdenganmetodepengukurannilaihambatan
an multitester, P adalah nilai hambatan material, dan J adalah
nilai hantaran material. Pengukuran nilai hambatan air dilakukan
pada volume glass dimana pada masing-masing titik pengukuran
diambil sampel air sebanyak 100 ml (gambar 3.5.). Jarak antar
elektroda saat pengukuran adalah 5 cm. Volume dan jarak pengukuran
diperlukan untuk
mendapatkan nilai hambatan material. Mekanisme dilakukan
pengukuran, kerja dengan (gambar penentuan posisi 3.11.) titik
titik
pengukuran dimana dipilih lima titik plotting pengukuran,
pengamatan dan uji kualitas fisika air untuk tiap titik sampel,
pengolahan data, representasi data, dan analisis data. Jarak antar
titik ditentukan7
sepanjang 50 meter dimana masingmasing titik diukur jaraknya
dengan rollmeter. Pengukuran jarak antar titik diiukuti dengan
plotting posisi koordinat tiap titik yang menggunakan sistem
koordinat UTM dengan datum WGS 84. Kegiatan tersebut dilakukan
untukGambar3.3.Pengukuranjarak antartitik
pemetaan Kali Gajahwong.
Gambar3.1.Pengukuranjarak antartitik Gambar3.4.Pengujianrasa,
warna,danbaupadatitik pengukuran
Gambar3.2.Plottingposisi koordinattiaptitik
Gambar3.5.Pengukurannilai resistivitassampeldaritiaptitik
pengukuran
8
Gambar3.6.TitikPengukuran1
Gambar3.9.TitikPengukuran4
Gambar3.7.TitikPengukuran2
Gambar3.10.TitikPengukuran5
4. Hasil dan Pembahasan Nilai hambatan dihitung dengan
menggunakan multitester untuk lima titik pengukuran dan diperoleh
nilai kisaran hambatan antara 6500 Ohm hingga 13000 Ohm.
Masing-masing titik pengamatan ternyata memiliki kekeruhan yang
berbeda saat dilakukanGambar3.8.TitikPengukuran3
pengamatan dimana titik 1 sangat keruh, titik 2, 4, dan 6 tidak
keruh, serta titik 3
9
Gambar3.11.SketsatitiktitikpengukuranpadaKali
Gajahwongdandiagramalirmetodepenelitian
agak keruh (gambar 4.1.). Keruhnya air menunjukkan banyak nya
suspensi yang terlarut dalam air. Nilai yang merepresentasikan
banyaknya kan- dungan suspensi dalam air disebut TDS (total
dissolved solid). Mengacu pada konsep bahwa kualitas air akan
cenderung semakin buruk seiring dengan berkurangnya nilai resis-
tivitas atau bertambahnya nilai konduktivitas, maka ber-dasarkan
representasi diagram 4 dimensi kualitas air Kali Gajahwong
(gambar 4.2.) ternyata air pada titik 1 yang sangat keruh
memiliki nilai resistivitas yang tinggi sedangkan pada titik 3 yang
agak keruh resistivitasnya sangat rendah. Titik 2, 4, dan 5 yang
tidak keruh ternyata memiliki resisitivitas yang ada diantara nilai
resistivitas titik 1 dan titik 3. Fakta tersebut membawa suatu
kesimpulan bahwa kekeruhan tidak berkaitan dengan kualitas air.
Berdasarkan grafik hubungan antara
10
Gambar4.1.Tabelhasilidentifikasi,pengujian,danperhitungan
parameterparameteruntukidentifikasikualitasair
Gambar4.2.Representasidiagramempatdimensidarikekeruhan,jarak
pengukuran,titikpengukuran,dannilaihambatan 11
nilai resistivitas dan jarak dari titik 1 (gambar 4.3.), dapat
dilihat bahwa nilai resistivitas semakin kecil saat mendekati titik
3 dan semakin besar saat menjauhi titik 3. Demikian halnya dengan
grafik hubungan antara nilai konduktivitas dan
jarak dari titik 1 (gambar 4.4.), nilai konduktivitas semakin
besar saat mendekati titik 3 dan semakin kecil saat menjauhi titik
3. Pada titik 5 nilai resistivitas menurun dan nilai konduktivitas
kembali naik.Gambar4.3.Grafik hubunganantara jaraktitiktitik
pengukurandengan resitivitas
Gambar4.4.Grafik hubunganantara jaraktitiktitik pengukurandengan
konduktivitas
12
Nilai hambatan berkurang akibat adanya ion-ion baik asam, basa,
maupun garam yang terlarut dalam air. Ion-ion yang terlarut dalam
air dapat meningkat secara dramatis bila terdapat polutan yang
mencemari air. Polutan dapat merupakan polutan alami maupun polutan
buatan, namun nilai resistivitas yang naik atau turun secara
drastis cenderung dipengaruhi oleh polutan buatan. Pusat dimana
terjadi penambahan ion atau zat pencemar dalam air dapat diketahui
dengan melakukan pemetaan nilai resistivitas sehingga distribusi
nilai resistivitas secara spasial dapat diketahui. Berdasarkan
hasil pengukuran nilai resistivitas di lima titik serta pemetaan
dari plot koordinat titik-titik pengukuran (gambar 4.5.), nilai
resistivitas berkurang dengan dramatis di Kali Gajahwong setelah
melewati saluran pembuangan dari SGM dan saluran limbah permukiman.
Peningkatan kembali nilai resistivitas di titik 4 kemungkinan besar
akibat proses selfpurification atau pemurnian diri oleh
bakteri-bakteri yang me-murnikan air akibat bakteri mengikat
ion-ion terlarut dalam air. Pada titik 5 nilai resistivitas kembali
menurun. Menurunnya nilai
resis-tivitas berasosiasi dengan pembuangan limbah dari Taman
Rekreasi Gembira Loka. Konsep dasar yang dipakai dalam penelitian
ini adalah semakin besar nilai resistivitas air maka air akan
cenderung memiliki kualitas yang semakin baik sehingga cenderung
lebih baik untuk dimanfaatkan dibandingkan air dengan nilai
resistivitas yang lebih rendah. Berdasarkan data hasil pengukuran,
zona-zona pada titik pertama dan titik keempat cenderung memiliki
kualitas air yang lebih baik dibandingkan zona-zona sekitarnya.
Penentuan kualitas air dengan
pengukuran nilai hambatan memiliki kelebihan dan kekurangan.
Kelebihan metode ini adalah identifikasi kualitas air dapat lebih
akurat dilakukan dibandingkan hanya sekedar identifikasi sifat
fisis rasa, bau, dan warna. Melalui perbedaan nilai resistivitas,
dapat diketahui dimana terjadinya perbedaan nilai resistivitas dan
sebabnya juga dapat diketahui dengan melihat fenomena yang terjadi
pada lingkungan perairan. Kelemahan metode ini adalah metode ini
tetap tidak mampu memberikan komposisi kimia air secara absolut
13
Gambar4.5.PetaNilaiResistivitasdiKaliGajahwong
walaupun kandungan zat kimia yang terlarut dalam air dapat
diperkirakan. Analisis laboratorium tetap memberikan hasil yang
terbaik untuk analisis kualitas air namun dengan metode pengukuran
nilai resistivitas, secara umum kualitas
air dapat ditentukan dengan hasil yang hampir mendekati hasil
analisis laboratorium. 5. Rekomendasi
14
Berdasarkan lingkup wilayah kajian yang meliputi zona titik 1,
2, 3, 4, dan 5, penduduk sekitar yang memanfaatkan air sungai untuk
kebutuhan rumah tangga lebih baik memanfaatkan air sungai pada
zona-zona disekitar titik 1 dan 4 saja karena kualitas air pada
daerah tersebut cenderung lebih baik dibandingkan zona sekitarnya.
Penelitian lebih lanjut dibutuhkan untuk melengkapi, mengkoreksi,
atau bahkan menolak hasil penelitian ini. 6. Kesimpulan Kualitas
air dapat diperkirakan nilai
wilayah kajian pada zona di sekitar zona titik 1 dan zona titik
7. Daftar Pustaka Bevilacqua, A. C. 1998. Ultrapure Water- The
Standard Resistivity Measurement of Ultrapure Water. Massachusetts
: Thorton Associates. Grounds, Kirby. 1993. Longman ALevel Physics.
Essex : Longman Group UK Limited. Petrucci, Ralph H. 1985. General
Chemistry, Principles, and Modern Applicatio 4th Edition. Colier :
Mc. Millan. Serway, R. A. 1986. Physics for Scientist and Engineers
with Modern Physics. New York : Soundners College Publishing.
4.
berdasarkan resistivitas.
pengukuran
Nilai TDS tidak memiliki hubungan yang langsung ter-hadap
kualitas air.
Zona disekitar titik 1 dan titik 4 cenderung memiliki kualitas
air yang lebih lainnya. baik dibandingkan zona
Pemanfaatan air Kali Gajahwong dapat dilakukan penduduk
di-sekitar
15