Air hujan yang meresap ke bawah permukaan tanah dalam bentuk penelusan maupun peresapan, dalam perjalanannya membawa unsur-unsur kimia. Komposisi kimia air tanah ini memberikan beberapa pengaruh terhadap berbagai kegiatan pemanfaatannya seperti pertanian, industri maupun domestik. Komposisi zat terlarut dalam air tanah dapat dikelompokkan menjadi 4 (empat) kelompok (dalam Hadipurwo, 2006):
1. Unsur utama (major constituents), dengan kandungan 1,0-1000 mg/l, yakni: natrium, kalsium, magnesium, bikarbonat, sulfat, klorida, silika.
2. Unsur sekunder (secondary constituents), dengan kandungan 0,01-10 mg/l, yakni besi, strountium, kalium, kabornat, nitrat, florida, boron.
3. Unsur minor (minor constituents), dengan kandungan 0,0001-0,1 mg/l, yakni atimon, aluminium, arsen, barium, brom, cadmium, krom, kobalt, tembaga, germanium, jodium, timbal, litium, mangan, molibdiunum, nikel, fosfat, rubidium, selenium, titanium, uranium, vanadium, seng.
4. Unsur langka (trace constituents), dengan kandungan biasanya kurang dari 0,001 mg/l, yakni berilium, bismut, cerium, cesium, galium, emas, indium, lanthanum, niobium, platina, radium, ruthenium, scandium, perak, thalium, tharium, timah, tungsten, yttrium, zirkon.
Hasil analisis kimia air tanah sering disajikan dalam bentuk diagram, disesuaikan dengan maksud dari analisis kimia tersebut. Misalnya untuk mengetahui pemberian nama jenis air tanah, biasanya digunakan Diagram Segitiga Piper. Untuk memetakan wilayah yang mempunyai jenis air tanah sama, digunakan Diagram Stiff, juga dikenal Diagram Bar Vertikal, Diagram Vertikal, Diagram Vector, Diagram Lingkaran, Diagram Schoeller semilog, yang masing-masing mempunyai kelebihan sendiri-sendiri di dalam menggambarkan hasil analisisnya untuk maksud tertentu (Hadipurwo, 2006).
Gambar 3‑1 Contoh penggunaan diagram Stiff yang menunjukkan analisa kimia air tanah (Davis & De Wiest, 1966 dalam Freeze & Cherry, 1979).
Gambar 3‑2 Contoh penggunaan diagram Piper untuk klasifikasi air tanah berdasarkan kandungan ion (Morgan & Winner, 1962; Back, 1966 dalam Freeze & Cherry, 1979).
3.2 Klasifikasi Air Tanah
Kualitas air tanah ditentukan oleh tiga sifat utama, yaitu: sifat fisik, kimia, dan sifat biologi/bakteriologi.
3.2.1 Sifat Fisik
Sifat fisik antara lain warna, bau, rasa, kekentalan, kekeruhan, suhu (Hadipurwo, 2006).
1. Warna air tanah disebabkan oleh zat yang terkandung di dalamnya, baik berupa suspensi maupun terlarut.
2. Bau air tanah dapat disebabkan oleh zat atau gas yang mempunyai aroma yang terkandung dalam air.
3. Rasa air tanah ditentukan oleh adanya garam atau zat yang terkandung dalam air tersebut, baik yang tersuspensi maupun yang terlarut.
4. Kekentalan air dipengaruhi oleh partikel yang terkandung di dalamnya. Semakin banyak yang dikandung akan semakin kental. Di samping itu apabila suhunya semakin tinggi maka kekentalannya akan semakin kecil (encer).
5. Kekeruhan air disebabkan oleh adanya tidak terlarutkan zat yang dikandung. Sebagai contoh adalah adanya partikel lempung, lanau, juga zat organik ataupun mikroorganisme.
6. Suhu air juga merupakan sifat fisik dari air. Suhu ini dipengaruhi oleh keadaan sekeliling, seperti musim, cuaca, siang-malam, tempat ataupun lokasinya.
3.2.2 Sifat Kimia
Termasuk dalam sifat kimia adalah kesadahan, jumlah garam terlarut (total dissolved solids atau TDS), daya hantar listrik (electric conductance atau DHL), keasaman, dan kandungan ion.
1. Kesadahan atau Kekerasan
Kesadahan atau kekerasan (total hardness), adanya kandungan Ca dan Mg. Kesadahan ada dua macam, yaitu kesadahan karbonat dan kesadahan non karbonat. Air dengan kesadahan tinggi sukar melarutkan sabun, oleh karenanya air tersebut perlu dilunakkan lebih dahulu (Tabel 3-1).
Tabel 3‑1 Klasifikasi air berdasarkan kesadahan
(Hem, 1959; Sawyer dan Mc.Carty, 1994)
Kesadahan (mg/l CaCo3)
|
Kelas Air
| |
Hem (1959)
|
Sawyer dan Mc. Carty
(1994) | |
0 – 60
|
0 - 75
|
Lunak
|
61 - 120
|
75 - 150
|
Menengah
|
121 - 180
|
150 - 300
|
Keras
|
> 180
|
> 300
|
Sangat keras
|
Jumlah garam terlarut adalah jumlah garam yang terkandung di dalam air. Klasifikasi air berdasarkan jumlah garam terlarut menurut Hem (1959) tertera seperti pada Tabel 3–2, sedangkan menurut David dan De Wiest (1966) tertera seperti pada Tabel 3–3.
Tabel 3‑2 Klasifikasi air berdasarkan jumlah garam terlarut
(Hem, 1959)
Jumlah garam terlarut
|
Macam Air
|
(mg/l)
| |
< 3000
| Tawar |
3000 - 10.000
| Asin (moderate saline) |
10.000 - 35.000
| Sangat asin (very saline) |
> 35.000
| Asin sekali (briny) |
Tabel 3‑3 Klasifikasi air berdasarkan jumlah garam terlarut
(Davis dan DeWiest, 1966)
Jumlah garam terlaur
|
Macam Air
|
(mg/l)
| |
< 1000
| Tawar |
1000 - 10.000
| Payau (brackish) |
10.000 - 100.000
| Cukup asin (moderate saline) |
> 100.000
| Asin sekali (briny) |
Sebagai gambaran adalah air laut mengandung garam-garaman terlarut sekitar 34.000 mg/l.
2. Daya Hantar Listrik
Daya Hantar Listrik adalah sifat menghatanrkan listrik dari air. Air yang banyak mengandung garam akan mempunyai DHL tinggi. Pengukurannya dengan alat Electric Conductivity Meter(EC Meter), yang satuannya adalah mikromhos/cm atau μmhos/cm atau μsiemens/cm sering ditulis μS/cm.
Air tanah pada umumnya mempunyai harga 100 - 5000 μmhos. Besaran DHL dapat dikonversikan menjadi jumlah garam terlarut (mg/l), yaitu: 10 m3 μmhos/cm = 640 mg/l atau 1 mg/l = 1,56 mmhos/cm (1,56 μS/cm)
Hubungan antara harga DHL dengan jumlah garam yang terlarut secara tepat perlu banyak koreksi seperti temperatur pengukuran, maupun tergantung juga dengan jenis garam yang terlarut, tetapi secara umum angka tersebut di atas sedikit banyak dapat mewakili. Hubungan antara harga DHL dan macam air seperti terlihat Tabel 3-4.
Tabel 3‑4 Klasifikasi air berdasarkan harga DHL (dalam Hadipurwo, 2006)
DHL (mmhos/cm pada 25°C)
|
Macam Air
|
0,055
|
Air murni
|
0,5 - 5,0
|
Air suling
|
5 - 30
|
Air hujan
|
30 - 2000
|
Air tanah
|
35.000 - 45.000
|
Air laut
|
3. Keasaman Air
Keasaman air dinyatakan dengan pH, mempunyai besaran mulai dari 1-14. Air yang mempunyai pH 7 adalah netral, sedangkan yang mempunyai pH lebih besar/kecil dari 7 disebut bersifat basa/asam. Jadi air yang mengandung garam kalsium karbonat atau magnesium karbonat, bersifat basa (pH 7,5 - 8), sedangkan yang mempunyai harga pH < 7 adalah bersifat asam, sangat mudah melarutkan Fe, sehingga air yang asam biasanya mempunyai kandungan besi (Fe) tinggi. Pengukuran pH air di lapangan dilakukan dengan pH meter, atau kertas lakmus (Hadipurwo, 2006).
4. Kandungan Ion
Kandungan ion baik kation maupun anion yang terkandung di dalam air diukur banyaknya, biasanya dalam satuan part per million (ppm) atau mg/l. Ion-ion yang diperiksa antara lain Na, K, Ca, Mg, Al, Fe, Mn, Cu, Zn, Cl, SO4, CO2, CO3, HCO3, H2SF, NH4, NO3, , NO2, KMn O4, SiO2, boron, ion-ion logam yang biasanya jarang akan tetapi ion ini bersifat sebagai racun antara lain As, Pb, Sn, Cr, Cd, Hg, Co (Hadipurwo, 2006).
3.2.3 Sifat Biologi/Bakteri
Kandungan biologi di dalam air diukur terutama dengan banyaknya bakteri coli. Untuk standar air minum ada batas maksimum kandungan coli yang diperbolehkan
3.3 Standard Kualitas Air tanah
Seperti telah diuraikan dalam Bab 1, air tanah mempunyai 3 (tiga) fungsi bagi manusia (Toth, 1990) yaitu :
1. sebagai sumber alam yang dimanfaatkan untuk berbagai keperluan manusia;
2. bagian dari hidrologi dalam tanah yang mempengaruhi keseimbangan siklus hidrologi global;
3. sebagai anggota/ agen dari geologi.
Fungsi pertama air tanah bagi manusia adalah untuk memenuhi berbagai keperluan manusia, misalnya untuk minum, memasak, mandi, mencuci, irigasi, dan juga dibutuhkan dalam beberapa proses industri.
Untuk masing-masing keperluan/penggunaan, ada standar kualitas air tanah yang harus dipenuhi, sebagai contoh syarat kualitas air tanah untuk air minum jelas berbeda dengan air tanah untuk proses industri. Standar kualitas air tanah akan dijelaskan pada sub-bab berikut.
3.3.1 Standar Kualitas Air Minum
Standar kualitas air minum yang digunakan di Indonesia dikeluarkan oleh Departemen Kesehatan RI melalui Keputusan Menteri Kesehatan Nomor 907 Tahun 2002 tentang Pengawasan Kualitas Air Minum, seperti pada Tabel 3-5. Di samping itu ada standard air minum lainnya, seperti yang dikeluarkan oleh WHO atau negara lain.
Tabel 3‑5 Standar kualitas air minum
No
|
Unsur
|
satuan
|
Minimum yang diperbolehkan
|
Maksimum yang dianjurkan
|
Maksimun yang diperbolehkan
|
|---|---|---|---|---|---|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
|
Suhu
Warna
Bau dan rasa
Kekeruhan
pH
TDS
KMNO4
CO2Agressif
Kesadahan
Ca
Mg
Fe
Mn
Cu
Zn
Cl
SO4
H2S
F
NH4
NO3
NO2
HNO3
As
Pb
Se
Cr
Cn
Cd
Hg
Sinar alfa
Sinar Beta
Angka kuman
Bakteri coli
|
oC
ptoco
-
unit
-
mg/l
mg/l
mg/l
oD
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
c/ml
c/ml
lml
100ml
|
-
-
Tidakberbau/berasa
-
6,5
-
-
-
5
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1,0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
|
-
5
Tidak berbau/berasa
5
-
500
-
-
-
75
30
0,1
0,05
0,05
1
200
200
-
-
-
-
-
0,001
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
|
Suhu udara
50
tidakberbau/berasa
25
9,2
1500
10
0
10
200
150
1,0
0,5
1,5
15
600
400
0
2,0
0
20
0
0,002
0,05
-
0.01
0.05
0,05
|
0,01
0,001
10-9
10-8
100
0
|
3.3.2 Kriteria Air Irigasi
Klasifikasi air untuk irigasi dapat dibagi menurut berbagai kriteria, yaitu : DHL, Sodium Adsorption Ratio (SAR), kadar unsur baron, dan sebagainya.
1. Daya Hantar Listrik
DHL secara tidak langsung menggambarkan banyaknya kandungan garam-garaman dalam air tersebut. Adanya garam ini menyebabkan perubahan pada struktur tanah, selanjutnya kelulusan tanah. Hal ini berdampak pada pertumbuhan tanaman. Batasan banyaknya kandungan garam ini tidak dapat ditetapkan karena tergantung dari jenis tanaman.
2. Sodium Adsorption Ratio
Sodium adsorption ratio (SAR) atau bandingan serapan sodium. Kadar unsur sodium (Na) merupakan unsur penting di dalam klasifikasi air irigasi, karena unsur sodium menyebabkan tanah menjadi kurang meluluskan air. Kadar unsur sodium biasanya dinyatakan dalam % sodium, dengan rumus:
| % Na = |
(Na + K) 100
| |
Ca + Mg + Na + K
| ||
di mana kadar ionnya dinyatakan dalam milliequivalent per liter. Bandingan serapan sodium lebih menggambarkan hubungan langsung penyerapan sodium oleh tanah yang ditentukan dengan persamaan :
| SAR = |
Na
|
 |
di mana kadar unsur-unsurnya dinyatakan dalam milliequivalent per liter.
Klasifikasi air berdasarkan kadar SAR dikemukakan seperti pada Tabel 3-6.
Tabel 3‑6 Klasifikasi air untuk irigasi berdasarkan harga SAR (dalam Hadipurwo, 2006)
Kelas Air
|
SAR
|
Keterangan
|
Rendah
|
0 - 10
| Bahaya Na atau alkali tidak ada atau sedikit |
Menengah
|
10 - 18
| Bahaya Na atau alkali sedang |
Tinggi
|
18 - 26
| Bahaya Na atau alkali besar |
Tinggi Sekali
|
> 26
| Bahaya Na atau alkali sangat besar |
Diagram klasifikasi air irigasi yang didasarkan atas hubungan SAR dan DHL menurut U.S. Salinity Laboratory disajikan pada Gambar 3-3. Dari diagram tersebut dapat diketahui tingkat bahaya kegaraman air untuk keperluan irigasi.
Gambar 3‑3 Contoh diagram klasifikasi air irigasi berdasarkan hubungan SAR dan DHL menurut U.S. Salinity Laboratory (Todd, 1980)
3. Unsur Boron
Unsur Boron dalam kadar kecil diperlukan dalam pertumbuhan tanaman. Dalam kadar tinggi, unsur boron ini menjadi racun bagi tanaman. Tingginya kadar boron yang dapat diterima oleh tanaman tergantung dari jenis tanamannya. Tanaman seperti lemon dan anggur sangat sensitif terhadap boron, sedangkan jagung, tomat dan kentang lebih toleran terhadap boron, apalagi wortel, ketimun dan bawang.
Contoh salah satu klasifikasi air untuk irigasi menurut Wilcox, 1955 (vide Todd, 1980, h. 302) yang didasarkan atas persen sodium, DHL dan kandungan unsur boron disajikan pada Tabel 3-7.
Tabel 3‑7 Klasifikasi kualitas air untuk irigasi
Klasifikasi
|
Persen
Sodium
|
DHL
(
 ) |
Boron (mg/l)
| ||
Tanaman Sensitif
|
Tanaman Semi-toleran
Crops
|
Tanaman Toleran
| |||
Sangat bagus (excellent)
|
< 20
|
< 250
|
< 0.33
|
< 0.67
|
< 1.00
|
Bagus (good)
|
20-40
|
250-750
|
0.33-0.67
|
0.67-1.33
|
1.00-2.00
|
Diizinkan (permissible)
|
40-60
|
750-2,000
|
0.67-1.00
|
1.33-2.00
|
2.00-3.00
|
Meragukan (doubtful)
|
60-80
|
2,000-3,000
|
1.00-1.25
|
2.00-2.50
|
3.00-3.75
|
Tak cocok (unsuitable)
|
> 80
|
> 3,000
|
> 1.25
|
> 2.50
|
> 3.75
|
3.3.3 Kriteria Air Industri
Perbedaan kualitas air tanah dari air permukaan adalah pada fluktuasi mutu air. Fluktuasi mutu air tanah, baik kimia maupun sifat fisiknya, lebih kecil daripada air permukaan. Dengan demikian pemurnian air tanah prosesnya lebih mudah daripada air permukaan, yang berfluktuasi sangat besar.
Tabel 3‑8 Kriteria air untuk industri - 1 (Todd, 1980)
Industri
Kimia |
AC
|
Konveksi
|
Makanan
| |
Pencucian
|
Umum
| |||
Kekeruhan (unit)
|
-
|
-
|
1
|
1-10
|
Warna (unit)
|
-
|
-
|
50-20
|
5-10
|
Bau dan Rasa
|
Rendah
|
Rendah
|
Tak ada
|
Rendah
|
Zat terlarut
|
-
|
50-100
|
850
|
850
|
Kesadahan (CaCO3)
|
-
|
Lunak
|
13
|
10-250
|
Alkalinitas (CaCO3)
|
-
|
-
|
-
|
30-250
|
PH (unit)
|
-
|
> 7
|
-
|
-
|
Cl (mg/l)
|
-
|
-
|
250
|
-
|
SO4 (mg/l)
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Fe (mg/l)
|
0,5
|
0,2
|
-
|
0,2
|
Mn (mg/l)
|
0,5
|
0,2
|
-
|
0.2
|
Fe & Mn (mg/l)
|
0,5
|
0,2
|
0,1
|
0,2-0,3
|
H2S (mg/l)
|
-
|
0,2
|
-
|
-
|
F (mg/l)
|
-
|
-
|
0,1
|
1,0
|
Lain-lain
|
Tidak
korosif
|
Dapat
diminum
|
Dapat diminum
non zat organik
| |
Oleh karena itu sumberdaya air tanah yang cukup dengan kualitas air tanah yang memadai, menjadi pilihan utama dalam penentuan mendirikan pabrik. Rekomendasi batas kandungan unsur kimia bagi proses dalam berbagai industri tertentu menurut Todd (1980) dapat dilihat pada Tabel 3-8 dan Tabel 3-9.
Tabel. 3‑9 Kriteria air untuk industri - 2 (Todd, 1980)
Industri
Kimia |
Es
|
Kertas Pulp
|
Gula
|
Tekstil
|
Kekeruhan (unit)
|
5
|
10
|
-
|
0,4-25
|
Warna (unit)
|
5
|
5
|
-
|
0-70
|
Bau dan Rasa
|
Rendah
|
-
|
-
|
-
|
Zat terlarut
|
170-1300
|
200
|
Rendah
|
-
|
Kesadahan (CaCO3)
|
-
|
100
|
Rendah
|
0-50
|
Alkalinitas (CaCO3)
|
-
|
75
|
-
|
-
|
PH (unit)
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Cl (mg/l)
|
-
|
20
|
100
| |
SO4 (mg/l)
|
-
|
-
|
20
|
100
|
Fe (mg/l)
|
0,2
|
0,1
|
0,1
|
0,1-1,0
|
Mn (mg/l)
|
0,2
|
0,05
|
-
|
0,05-1,0
|
Fe & Mn (mg/l)
|
0,2
|
-
|
-
|
0,2-1,0
|
H2S (mg/l)
|
-
|
-
|
-
|
-
|
F (mg/l)
|
1,5
|
-
|
-
|
-
|
Lain-lain
|
Ca : 20
Mg : 13
HCO3 : 100
Bebas organis
saprophit
|
Tak ada logam berat;
CO3:13Mg : 5
HCO3 : 200mg/l
|
3.4 Penurunan Kualitas Air Tanah
Beberapa faktor lingkungan yang menyebabkan menurunnya kualitas air, yaitu (Hadipurwo, 2006) :
1. Penggunaan pupuk di daerah pertanian.
2. Limbah pabrik baik cair maupun padat.
3. Tempat pembuangan sampah.
4. Sungai yang kotor.
5. Tangki jamban di daerah pemukiman.
Di samping itu air tanah yang semula tawar di daerah imbuhan akan menjadi payau bahkan asin ketika mendekati garis pantai karena adanya intrusi air laut ke daratan. Hal ini akibat pemompaan air tanah tawar yang berlebihan di daerah pantai yang melampaui kemampuan pasokan air yang datang dari daerah imbuhannya
3.4.1 Sumber Kontaminan
Berdasarkan OTA (Office of Technology Assesment, USA) (1984) sumber kontaminan dibagi menjadi 6 kategori yaitu :
1. Sumber yang berasal dari tempat atau kegiatan yang dirancang untuk membuang dan mengalirkan zat atau substansi.
2. Sumber yang berasal dari tempat atau kegiatan yang dirancang untuk mengolah atau membuang zat atau substansi.
3. Sumber yang berasal dari tempat atau kegiatan transportasi zat atau substansi.
4. Sumber yang berasal dari konsekuensi suatu kegiatan yang terencana.
5. Sumber yang berasal dari kegiatan yang menyebabkan adanya jalan masuk bagi air terkontaminasi masuk ke dalam akuifer.
6. Sumber kontaminan yang bersifat alamiah atau terjadi secara alamiah, tetapi (terjadinya) pengaliran atau penyebarannya disebabkan oleh aktivitas manusia.
3.4.2 Kontaminan Anorganik
Akibat adanya aktivitas antropogenik yang sangat tinggi, contohnya dalam industri logam dan kimia, industri pertambangan, dan penggunaan pupuk. maka kemungkinan adanya kontaminan anorganik dalam tanah sangat besar dalam bentuk garam terlarut. Selain itu bentuk gas juga terlarut dalam tanah, seperti nitrogen, karbondioksida, metana, oksigen, dan hidrogen sulfida. Namun juga perlu diketahui bahwa aktivitas manusia juga memungkinkan sebagai penyebab munculnya zat pencemar dalam tanah, terutama senyawa xenobiotic.
Pada Tabel 3-10 dan Tabel 3-11 berikut akan diuraikan macam – macam pencemar baik pencemar logam dan kation, serta pencemar nonlogam dan anion serta contoh penggunaan pencemar tersebut.
Tabel. 3‑10 Pencemar logam dan kation (Notodarmojo, 2005)
Jenis Pencemar
|
Contoh Penggunaannya
|
|---|---|
| Aluminium | Campuran logam (alloy), industri listrik, bahan bangunan, cat, dan perlengkapan mesin |
| Antimon | Campuran logam, solder, mesin – mesin untuk temperatur tinggi |
| Arsen | Campuran logam, zat warna, insektisida, herbisida, dan racun tikus |
| Barium | Campuran logam, pelumas |
| Berylium | Campuran logam untuk teknologi ruang angkasa, reaktor nuklir, bahan aditif untuk bahan bakar roket |
| Cadmium | Campuran logam, pelapis (coating), bahan untuk baterai, perlengkapan elektrik, cat, fotografi, dan fungisida |
| Calcium | Campuran logam, pupuk, bahan pereduksi |
| Chromium | Campuran logam, lapisan pelindung, cat, penelitian bidang nuklir dan temperatur tinggi |
| Cobalt | Campuran logam, keramik, minuman, cat, gelas / kaca, katalis, percetakan, dan electroplating |
| Copper | Campuran logam, cat, kabel listrik, mesin–mesin,electroplating, jaringan pipa, dan insektisida |
| Besi | Campuran logam, mesin, dan bahan konstruksi |
| Timbal (lead, plumbum) | Campuran logam, baterai, aditif pada bensin, cat, pelindung radiasi |
| Lithium | Campuran logam, industri farmasi, baterai, solder, dan propelant |
| Magnesium | Campuran logam, baterai, pyroteknik, alat – alat presisi, dan cermin optik |
| Mangan | Campuran logam, katalis |
| Air raksa (mercury) | Campuran logam, industri tambang emas rakyat, perlengkapan elektrik, industri farmasi |
| Molybdenum | Campuran logam, pigmen, pelumas |
| Nikel | Campuran logam, electroplating, keramik, baterai, dan katalis |
| Palladium | Katalis, campuran logam, lapisan pelindung, industri perhiasan (jewelry), dan perlengkapan listrik |
| Kalium (potassium) | Campuran logam, katalis, pupuk |
| Selenium | Campuran logam, katalis, keramik, dan elektronik |
| Perak (silver) | Campuran logam, fotografi, industri kimia, perhiasan, katalis |
| Natrium (sodium) | Industri kimia, katalis, pendingin dan reagen dalam laboratorium kimia |
| Thallium | Campuran logam, industri gelas/kaca, fotoelektrik, pestisida |
| Titanium | Campuran logam, material, lapisan pelindung |
| Vanadium | Campuran logam, electroplating, katalis, sinar X |
| Zinc | Campuran logam, electroplating, elektronik, automotif, fungisida, atap |
Tabel 3‑11 Pencemar non logam/ anion (Notodarmojo, 2005)
Jenis Pencemar
|
Contoh Penggunaannya
|
| Amoniak | Pupuk, industri kimia, pewarna, serat sintetis |
| Boron | Campuran logam, serat dan filamen, semi konduktor, propellant |
| Klorida | Industri kimia, pengolahan air, bahan anti api, industri makanan |
| Sianida | Produksi polimer, bahan pelapis, metalurgi, dan pestisida |
| Fluorida | Pasta gigi, aditif untuk air minum, peleburan aluminium |
| Nitrat | Pupuk dan pengawet makanan |
| Nitrit | Pupuk dan pengawet makanan |
| Phospat | Pupuk, deterjen, food additives |
| Sulfat | Pupuk, pestisida, industri kimia |
| Sulfit | Industri pulp, pengawet makanan |
3.4.3 Kontaminan Organik
Selain kontaminan anorganik yang memiliki jumlah cukup besar dalam kandungan tanah, ada juga kontaminan lain yang juga memiliki jumlah cukup besar dalam kandungan tanah, yaitu kontaminan organik. Hal tersebut disebabkan oleh makin banyaknya bermunculan produk-produk baru yang menggunakan zat–zat kimia yang untuk uji keamanannya memerlukan waktu yang cukup lama, namun para produsen tidak memperdulikan hal itu mereka tetap saja menggunakan zat–zat kimia tersebut. Selain penggunaan zat–zat kimia dalam produk-produk baru, dewasa ini lingkungan juga ikut tercemar akibat pengelolaan limbah yang kurang baik contohnya hidrokarbon.
Sifat – sifat molekuler yang penting dari zat organik dalam hubungannya dengan pencemaran antara lain :
1. Struktur molekul.
2. Kelarutan dalam air.
3. Kemampuan untuk menguap.
4. Kerapatan.
5. Toksisitas.
3.4.4 Kontaminan Mikrobiologis
Secara alamiah, tanah dan air tanah mengandung mikroorganisme. Variasi jenis dan jumlahnya sangat beragam, tergantung kondisi, lokasi, dan faktor alam lainnya. Tanah sendiri merupakan lingkungan hidup bagi jutaan mikroorganisme, seperti misalnya bakteri, virus, jamur, protozoa dan nematoda, sedangkan air tanah, selain dibutuhkan untuk kehidupan mikroorganisme, juga merupakan medium untuk pergerakan mikroorganisme tersebut. Banyak di antara mikroorganisme tersebut bersifat patogen baik terhadap manusia maupun makhluk hidup lainnya. Konsentrasi berlebihan dari mikroorganisme biasanya merupakan akibat kontaminasi (Hadipurwo, 2006).
Perhatian perlu diberikan kepada mikroorganisme patogen, yang dapat membahayakan kehidupan manusia maupun makhluk hidup lainnya. Sumber kontaminan mikroorganisme untuk tanah dan air tanah adalah air buangan domestik, baik dalam bentuk resapan atau bocoran dari tangki jamban, pipa/saluran air buangan maupun luberan pengolahan limbah yang tidak sempurna. Sedangkan mikroorganisme patogen berasal dari ekskreta manusia atau makhluk hidup lainnya yang menderita atau pembawa penyakit (carrier) tersebut. Sumber lain adalah buangan dari tempat pemotongan hewan dan tumbuhan yang tumbuh di daerah atau tanah yang telah tercemar oleh mikroorganisme tersebut. Dalam air buangan domestik, kisaran jumlah bakteri 1-38 x 106/ml bukan merupakan hal yang aneh. Seringkali lingkungan tanah dan air tanah mendukung kehidupan mikroorganisme tersebut untuk suatu periode yang cukup lama (Hadipurwo, 2006).
Masalah gangguan kesehatan pada manusia yang disebabkan oleh mikroorganisme patogen tersebut di atas merupakan masalah serius, baik ditinjau dari efek terhadap manusia, maupun jumlah yang terkena penyakit. Menurut WHO, jumlah manusia yang menderita penyakit yang disebabkan oleh mikroorganisme diperkirakan mencapai 1,25 miliar. Umumnya penyakit tersebut tertular melalui air (waterborne deceases). Untuk penyakit yang mengakibatkan diare saja, diperkirakan telah membunuh 6 juta kanak-kanak balita di negara sedang berkembang setiap tahun (Horan,1990).
Mikroba patogen mempunyai persistensi yang berbeda dalam lingkungan di luar tubuh manusia. Beberapa jenis intestinal parasit dapat hidup dalam lingkungan di luar tubuh manusia. Mikroorganisme seperti jamur akan membuat spora yang memungkinkan perkembangbiakan pada kondisi yang memungkinkan. Sedangkan jenis nematoda dapat membentuk kista yang juga tahan terhadap lingkungan yang tidak baik, kemudian akan berkembang biak bila lingkungannya memungkinkan.
3.4.5 Material Radioaktif
Material radioaktif, yang disebut sebagai radio nuklida atau radio isotop merupakan material yang memancarkan sinar radio aktif, yaitu partikel α, dan sinar g. Pencemaran tanah dan air tanah oleh limbah radio aktif umumnya disebabkan oleh limbah dan aktivitas pertambangan bahan radio aktif, limbah tumpahan atau kebocoran tempat penyimpanan limbah radioaktif yang biasanya dikubur dalam tanah, misalnya berasal dari pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN), reaktor nuklir, rumah sakit serta laboratorium yang menggunakan bahan radio aktif. Pencemaran tanah dan air tanah oleh limbah nuklir dan limbah radio aktif banyak terjadi di negara maju dan yang menggunakan energi nuklir (Hadipurwo, 2006).
Ada dua hal penting yang menyangkut material radio aktif, yaitu :
1. Daya tembus dan daya ionisasinya.
2. Persistensi atau umur radio aktivitasnya.
Paparan radio aktif mennyebabkan kerusakan pada sel, yang mengakibatkan kematian atau perubahan genetis. Hal ini antara lain karena energi radiasi yang sangat tinggi dan mampu mengionisasi benda terpapar. Beberapa penyakit yang ditimbulkan akibat radiasi antara lain leukimia dan tumor kelenjar ludah (Soemirat, 1994). Radiasi oleh sinar radio aktif juga diduga dapat mempengaruhi atau menyebabkan kelainan genetis dan kerusakan organ reproduksi. Efek radiasi tergantung dari jenis partikel dan tubuh yang terkena radiasi. Beberapa material radio aktif yang diketahui bersifat karsinogenik, antara lain 239Pu, 226Ra, dan 222Rn (Rothman, 1986).
3.5 Intrusi Air Laut
Intrusi air laut disebabkan karena pengelolaan sumber air tanah yang tidak teratur. Adanya intrusi air laut ini merupakan permasalahan dalam pemanfaatan air tanah di daerah pantai, karena berakibat langsung pada mutu air tanah (Hadipurwo, 2006).
Air tanah yang tadinya layak digunakan untuk air minum karena adanya intrusi air laut, mutunya mengalami degradasi sehingga tidak layak lagi digunakan untuk air minum. Ataupun kalau terpaksa tetap akan dimanfaatkan melalui pengolahan terlebih dahulu.
3.5.1 Kualitas Air Laut
Air laut terutama dikenal karena kadar garam NaCl yang tinggi. Sesungguhnya kandungan kimiawi air laut tidak hanya garam NaCl yang terlarut, tetapi juga mengandung beberapa macam kation dan anion dengan konsentrasi yang cukup tinggi. Umumnya kadar garam dalam air laut dianggap 35 bagian perseribu, atau parts per thousand (ppt), walaupun terdapat variasi yang cukup tinggi, seperti misalnya untuk daerah kering, seperti Laut Merah, Laut Tengah kadar garamnya diatas 35 ppt. Dalam tabel di bawah dijelaskan mengenai komposisi tipikal dari ion – ion yang berada dalam air laut dengan kadar garam 35 ppt. Selain ion – ion tersebut diatas air laut juga mengandungtrace elements, nutrient, dan zat organik terlarut (DOM, dissolved organic matter).
Tabel 3‑12 Kandungan ion-ion utama air laut dengan kegaraman 35 ppt
(Cox, 1966; Libes, 1992; Notodarmojo, 2005)
Jenis ion
|
Konsentrasi
|
| Klorida |
19,344
|
| Sodium (natrium) |
10,773
|
| Sulfat |
2,712
|
| Magnesium |
1,294
|
| Kalsium |
0,412
|
| Kalium |
0,399
|
| Bikarbonat |
0,142
|
| Bromida |
0,0674
|
| Strontium |
0,0079
|
| Boron |
0,00445
|
| Fluorida |
0,00128
|
Selain ion – ion yang terdapat pada Tabel 3-12, air laut juga mengandung trace elements seperti Ni, Li, Fe, Mn, Zn, Cu, Hg, nutrien, dan zat organik terlarut (Hadipurwo, 2006).
3.5.2 Pengaruh Kegaraman
Kandungan garam, yang menyatakan jumlah ion yang terlarut per satuan berat air dinyatakan sebagai kegaraman (s). Kegaraman didefinisikan sebagai berikut (Libes, 1992):
s (%) = 
x 1000 3‑1
x 1000 3‑1
Karena rasio massa dikalikan dengan angka 1000, maka satuan dari kegaraman adalah ppt. Kadar garam air laut bervariasi, tetapi umumnya mempunyai kisaran 33 sampai 37 ppt. Kegaraman diukur dengan alat yang disebut salinometer. Selain ditunjukkan dengan kegaraman, kandungan garam air laut juga sering dinyatakan dalam klorinitas, yang dinyatakan dengan suatu persamaan empirik:
Kegaraman = 1,80655 x klorinitas
Di mana klorinitas didefinisikan sebagai massa (dalam gram) ion halida, yang dinyatakan sebagai ion klorida, yang dapat diendapkan dari 1.000 gram air laut oleh Ag+. Perlu ditambahkan bahwa penggunaan klorinitas sebagai ukuran digunakan sebelum ditemukannya alat salinometer yang praktis.
Kadar garam atau kegaraman akibat intrusi air laut terhadap air tanah yang tawar ditinjau dari potensi pemanfaatan air tanah tersebut merugikan. Sebagai contoh, batas maksimum kandungan klorida menurut Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor 416 Tahun 1990 untuk air minum adalah 250 mg/l, dan 500 mg/l untuk air bersih. Akibat intrusi, kadar klorida dapat melebihi nilai tersebut dan menimbulkan rasa payau atau asin. Sedangkan ambang rasa payau/asin yang umumnya dapat diterima oleh manusia untuk air minum berkisar 600 mg/l klorida. Dengan demikian, air dengan kadar klorida di atas 600 mg/l praktis tidak dapat digunakan untuk sumber air minum maupun air bersih, walaupun kandungan garam sampai jumlah tertentu diperlukan oleh tubuh manusia.
1. Pengaruh Kegaraman terhadap Tanaman
Pengaruh kegaraman pada tanaman dikaitkan pada dua hal yang penting (O'Leary, 1970), yaitu toleransi dan respons tanaman. Setiap tanaman mempunyai toleransi yang berbeda-beda terhadap kegaraman. Pengertian toleransi tanaman terhadap kegaraman adalah dalam kaitannya dengan produksi yang dihasilkannya. Sebagai contoh yang dilakukan oleh para peneliti dari Laboratorium Kegaraman Departemen Pertanian di California (1954) menyimpulkan bahwa tanaman padi pada tanah yang kadar garamnya melebihi 1.920 mg/l akan terjadi penurunan produksi sebesar 16 %. Respon tanaman terhadap kegaraman berpengaruh terhadap dua hal yaitu (Kodoatie, 1996) :
· Penurunan jumlah air yang diantarkan ke daun akibat air berubah menjadi air asin. Semakin besar air asinnya semakin besar pula penurunan kuantitas airnya.
· Makin besar kadar garam menyebabkan zat cytokinin (substansi yang mengontrol daun) berkurang sehingga daun akan cepat menjadi layu.
Sehubungan dengan kegaraman, Foth (1991) membuat suatu pedoman sederhana untuk mengetahui secara praktis, seberapa jauh kegaraman dapat mempengaruhi tanaman. Foth (1991) membagi kegaraman tanah yang diukur dari nilai EC nya menjadi 5 kategori, dan pengaruhnya secara umum terhadap tanaman, yaitu:
· EC 0 – 1 μmhos/cm : pengaruh kegaraman dapat diabaikan.
· EC 1 - 4 μmhos/cm : produktivitas tanaman yang sensitif mulai terganggu.
· EC 4 - 8 μmhos/cm : produktivitas beberapa tanaman mulai terganggu.
· EC 8 - 16 μmhos/cm : hanya tanaman yang toleran yang dapat memberikan hasil yang baik.
· EC > 16 μmhos/cm : hanya tanaman yang sangat toleran yang dapat memberikan hasil yang sedikit memuaskan.
2. Pengaruh kegaraman terhadap tanah
Dampak kegaraman yang dominan adalah pada proses terjadinya erosi tanah. Seperti diketahui bahwa secara umum tanah dapat dibedakan menjadi dua kategori. Pertama adalah tanah bertekstur halus yang terdiri dari lempung dan lanau dan tanah bertekstur kasar. Jenis yang pertama mempunyai 2 jenis struktur yaitu struktur dengan unsur Na+ dominan (dispersed ) dan struktur dengan unsur Ca++ dominan (floculated ). Untuk struktur dengan unsur Na+ dominan hanya baik pada daerah dengan kegaraman rendah dan sebaliknya untuk struktur dengan unsur Ca++ dominan (Kodoatie, 1996).
Sangat sulit membedakan struktur ini secara akurat dalam kaitannya pada ketahanan terhadap erosi. Secara umum ditemukan bahwa tanah bertekstur halus akan lebih stabil terhadap erosi bila jumlah total kosentrasi kadar garam di dalam air meningkat, sebaliknya erosi yang terjadi pada tanah bertekstur kasar hanya tergantung dari ketahanannya terhadap gaya gravitasi (Jenkin dan Moore, 1984).
3.5.3 Kerapatan (Density) Air Laut
Dengan kadar kegaraman 35 ppt, dan temperatur 4oC, air laut mempunyai kerapatan 1,0278 g/cm3. Nilai kerapatan tersebut sesungguhnya lebih tinggi dari perhitungan teoritis berdasarkan massa garam terlarut dan massa airnya, yang bila dihitung mempunyai nilai 1,0192 g/cm3 pada temperatur yang sama (Notodarmojo, 2005).
Hal ini disebabkan oleh adanya suatu fenomena yang disebut sebagai pembatasan elektrik (electrorestriction). Pembatasan elektrik merupakan suatu fenomena di mana molekul air berkumpul di sekitar kation (Na+), membentuk semacam kantung larutan, yang menyebabkan larutan tersebut lebih padat dan lebih berat (Horne, 1968). Perhitungan kerapatan air laut (Notodarmojo, 2005) adalah sebagai berikut:
Kerapatan air dan NaCl pada temperatur tersebut berturut – turut adalah 1000 g/cm3 dan 2,165 g/cm3.
Dengan data di atas, maka secara teoritis kerapatan air laut dengan kadar garam 25 ppt adalah:
Massa air : 965 gr
Massa garam : 35 gr
Volume air : 965 cm
Volume garam : 16,17 cm3
Kerapatan air laut 35 ppt =
= 1,0192 gr/cm3
= 1,0192 gr/cm3
Dalam kenyataannya, kerapatan air laut tersebut adalah 1,0278 gr/cm3 (Libes, 1992). Metoda untuk menghitung kerapatan air yang telah memperhitungkan faktor koreksi di atas adalah sebagai berikut:
rs = s / 1000 + 1 3‑2
Di mana rs adalah kerapatan air laut bergaram, gr/cm3, s adalah faktor koreksi akibat electrorestriction, yang tergantung pada kegaraman dan temperatur. Nilai s dapat dilihat dalam Tabel 3-13 untuk temperatur 4oC, 10oC, 20oC, dan 25oC.
Dengan menggunakan persamaan 3-2 untuk temperatur 4oC dan kegaraman 35 ppt diperoleh:
rs = 
+ 1 = 1,0278
+ 1 = 1,0278
Tabel 3‑13 Kegaraman air laut (Libes, 1992)
Kegaraman (ppt)
|
Temperatur (oC)
| |||
|---|---|---|---|---|
4
|
10
|
20
|
25
| |
0
|
0,06
|
-0,21
|
-1,71
|
-2,87
|
2
|
1,66
|
1,35
|
-0,19
|
-1,37
|
4
|
3,25
|
2,91
|
1,33
|
0,14
|
6
|
4,85
|
4,47
|
2,85
|
1,64
|
8
|
6,44
|
6,02
|
4,36
|
3,14
|
10
|
8,03
|
7,58
|
5,87
|
4,63
|
12
|
9,61
|
9,13
|
7,38
|
6,13
|
14
|
11,19
|
10,68
|
8,90
|
7,63
|
16
|
12,77
|
12,23
|
10,41
|
9,12
|
18
|
14,36
|
13,78
|
11,93
|
10,62
|
20
|
15,94
|
15,33
|
13,43
|
12,11
|
22
|
17,52
|
16,88
|
14,94
|
13,61
|
24
|
19,10
|
18,43
|
16,45
|
15,10
|
26
|
20,68
|
19,98
|
17,96
|
16,60
|
28
|
22,26
|
21,53
|
19,47
|
18,10
|
30
|
23,75
|
23,08
|
20,99
|
19,60
|
32
|
25,43
|
24,64
|
22,50
|
21,10
|
34
|
27,01
|
26,19
|
24,02
|
22,61
|
35
|
27,81
|
26,97
|
24,78
|
23,26
|
3.5.4 Keseimbangan Air Tanah (Tawar) dan Air Asin
Intrusi air laut pada akuifer pantai adalah masuknya air laut di bawah permukaan tanah melalui akuifer di daerah pantai. Hubungan antara air tanah (tawar) dengan air asin pada akuifer pantai dapat dilihat pada Gambar 3-4.
(a)
(b)
Gambar 3‑4 Kesetimbangan antara air tanah (tawar) dengan air asin pada akuifer pantai, (a) pada kondisi statis, (b) pada kondisi air tanah (tawar) bergerak ke laut (Hubbert, 1940 dalam Freeze & Cherry, 1979).
Pada kondisi statis dari Gambar 3-4a dengan sudut a < 90o, rs adalah kerapatan air laut dan rf adalah kerapatan air tanah (tawar), berat unit kolom air tanah (tawar) dari muka air tanah (water table) hingga interface (Z w + Z s) sama dengan berat unit air laut dari muka air laut hingga kedalaman interface (Z s). Sehingga akan didapat persamaan rs g = rf g (Z w + Z s ) atau
Z s = 
Pada kondisi rs = 1,025 dan rf = 1,0, akan didapatkan
Z s = 40Z w 3‑3
Persamaan 3-3 disebut hukum Ghyben-Herzberg. Dari persamaan ini, jika perubahan muka air tanah adalah DZ s maka akan didapatkan persamaan DZ s = 40DZ w artinya pada kondisi statis, setiap penurunan muka air tanah 1 m, batas antara air tanah (tawar) dengan air asin akan naik sebesar 40 m. Pada kondisi alami sebenarnya seperti terlihat pada Gambar 3-4b, kondisinya dinamis sehingga hukum Ghyben-Herzberg tidak sepenuhnya berlaku.
Suharyadi (1984) mengusulkan 4 metode untuk mengendalikan intrusi air laut, yaitu:
(i) mengurangi pemompaan air tanah di daerah pantai,
(ii) membuat pengimbuhan air tanah buatan (artificial recharge) pada akuifer pantai,
(iii) memompa air laut yang terletak di akuifer pantai,
(iv) membuat penghalang di bawah tanah di daerah pantai.
Sumber : http://pag.bgl.esdm.go.id/siat/?q=content/kandungan-unsur-dalam-air-tanah
.JPG)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar