Air tanah (groundwater) merupakan air yang berada di bawah permukaan tanah. Air tanah ditemukan pada akifer. Pergerakan air tanah sangat lambat; kecepatan arus berkisar antara 10-10 – 10-3 m/detik dan dipengaruhi oleh porositas, permeabilitas dari lapisan tanah, dan pengisian kembali air (recharge). (Effendi, 2003).
Pada dasarnya air tanah dapat berasal dari air hujan (presipitasi), baik melalui proses infiltrasi secara langsung ataupun secara tak langsung dari air sungai, danau, rawa, dan genangan air lainnya. Air yang terdapat di rawa-rawa (marshes) seringkali dikategorikan sebagai peralihan antara air permukaan dan air tanah. Dinamika pergerakan air tanah pada hakekatnya terdiri atas pergerakan horizontal air tanah; infiltrasi air hujan, sungai danau, dan rawa ke lapisan akier; dan menghilangnya atau keluarnya air tanah melalui spring (sumur), pancaran air tanah, serta aliran air tanah memasuki sungai dan tempat-tempat lain yang merupakan tempat keluarnya air tanah. (Effendi,2003).
Karakteristik kualitas air tanah kadang-kadang sangat berbeda dengan kualitas air permukaan. Pada saat infiltrasi ke dalam tanah, air permukaan mengalami kontak dengan mineral-mineral yang terdapat di dalam tanah dan melarutkannya, sehingga kualitas air mengalami perubahan karena terjadi reaksi kimia. Kadar oksigen yang masuk ke dalam tanah menurun, digantikan oleh karbondioksida yang berasal dari aktivitas biologis, yaitu dekomposisi bahan organic yang terdapat dalam lapisan tanah pucuk (top soil). Karakteristik utama yang membedakan air tanah dan air permukaan adalah pergerakan yang sangat lembut dan waktu tinggal yang lama tersebut, air tanah akan sulit untuk pulih kembali jika mengalami pencemaran. Kandungan bahan-bahan terlarut dalam air tanah ditunjukkan dalam table:
Sumber: Todd, 1980
Air tanah biasanya memiliki kandungan besi relative tinggi. Jika air tanah mengalami kontak dengan udara dan mengalami oksigenisasi, ion ferri pada ferri Hidroksida [Fe(OH)3] yang banyak terdapat dalam air tanah akan teroksidasi menjadi ion ferro, dan segera mengalami presipitasi (pengendapan) serta membentuk warna kemerahan pada air. Oleh karena itu, sebelum digunakan untuk berbagai peruntukkan, sebaiknya air tanah yang baru di sedot didiamkan terlebih dahulu selama beberapa saat untuk mengendapkan besi. Selain itu, perlakuan ini juga bertujuan untuk menurunkan kadar karbondioksida dan memainkan kadar oksigen terlarut. (Effendi, 2003)
B. ZAT PADAT TOTAL
Dalam metode analisa zat padat, pengertian zat padat total adalah semua zat-zat yang tersisa sebagai residu dalam suatu bejana, bila sampelair dalam bejana tersebut dikeringkan pada suhu tertentu. Zat padat total terdiri dari zat padat terlarut dan zat padat tersuspensi yang dapat bersifat organis dan inorganis.
Dalam air alam ditemui dua komponen zat terlarut seperti garam dan molekul organis, dan zat padat tersuspensi dan koloidal seperti tanah liat, kwarts. Perbedaan pokok antara kedua kelompok zat ini ditentukan melalui ukuran /diameter partikel-partikel tersebut.
Analisa zat padat dalam air sangat penting bagi penentuan komponen-komponen air secara lengkap, juga untuk perencanaan serta pengawasan proses-proses pengolahan dalam bidang air minum maupun dalam bidang air buangan.
Zat-zat padat yang berada dalam suspensi dapat dibedakan menurut ukurannya sebagai: partikel tersuspensi koloidal (partikel koloid) dan partikel tersuspensi biasa (partikel tersuspensi). Jenis partikel koloid tersebut adalah penyebab kekeruhan dalam air (efek Tyndall) yang disebabkan oleh penyimpangan sinar nyata yang menembus suspensi tersebut.
Seperti halnya ion-on dan molekul-kolekul (zat yang terlarut), zat padat koloidal dan zat padat tersuspensi dapat bersifat inorganic (tanah liat, kwarts) dan organis (protein, sisa tanaman dan ganggang, bakteri). (Alaerts & Santika, 1984)
C. KESADAHAN
Kesadahan dalam air terutama disebabkan oleh ion-ion Ca2+ dan Mg2+, juga oleh Mn2+, Fe2+ dan semua kation yang bermuatan dua. Air yang kesadahannya tinggi biasanya terdapat pada air tanah di daerah yang bersifat kapur, dari mana Ca2+ dan Mg2+ berasal. (Alaerts & Santika, 1984)
Secara umum dari kation-kation yang ditemukan dalam banyak ekosistem air tawar, kalsium mempunyai konsentrasi tinggi. Ion kalsium, bersama-sama dengan magnesium dan kadang-kadang ion ferro, ikut menyebabkan kesadahan air, baik yang bersifat kesadahan sementara maupun kesadahan tetap. Kesadahan sementara disebabkan oleh adanya ion-ion kalsium dan bikarbonat dalam air dan dapat dihilangkan dengan jalan mendidihkan air tersebut karena terjadi reaksi :
Ca2+ + 2HCO3- CaCO3 + CO2 + H2O
Sedangkan kesadahan tetap disebabkan oleh adanya kalsium dan magnesium sulfat yang proses pelunakannya melalui proses kapur – soda abu, proses zeolit, dan proses rezin organic. (Achmad, 2004)
Air sadah mengakibatkan konsumsi sabun lebih tinggi, karena adanya hubungan kimiawi antara ion kesadahan dengan molekul sabun menyebabkan sifat detergen sabun hilang. Kelebihan ion Ca2+ serta ion CO32- (salah satu ion alkalinity) mengakibatkan terbentuk kerak pada dinding pipa yang disebabkan oleh endapan kalium karbonat CaCO3. kerak ini akan mengurangi penampang basah pipa dan menyulitkan pemanasan air dalam ketel. (Alaerts & Santika, 1984)
Nilai kesadahan air diperlukan dalam penilaian kelayakan perairan untuk kepentingan domestic dan industri. Tebbut (1992) mengemukakan bahwa nilai kesadahan tidak memiliki nilai implikasi langsung terhadap kesehatan 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. Nilai kesadahan juga digunakan sebagai dasar bagi pemilihan metode yang diterapkan dalam proses pelunakan (softening) air. (Effendi,2003).
Air permukaan biasanya memiliki nilai kesadahan yang lebih kecil dari pada air tanah. Perairan dengan nilai kesadahan kurang dari 120 mg/l CaCO3 dan lebih dari 500 mg/l CaCO3 dianggap kurang baik bagi peruntukan domestic, pertanian, dan industri. Namun, air sadah lebih disukai dari pada air lunak. (Effendi,2003).
D. BESI
Besi adalah salah satu elemen kimiawi yang dapat ditemui pada hampir setiap tempat di bumi, pada semua lapisan biologis dan semua badan air. Pada umumnya besi yang ada di di dalam air dapat bersifat:
- Terlarut sebagai Fe2+ (Ferro) atau Fe3+ (Ferri);
- Tersuspensi sebagai butir koloidal (diameter < 1µm) atau lebih besar, seperti Fe2O3, FeO, FeOOH, Fe(OH)3 dan sebagainya; - Tergabung dengan zat organis atau zat padat yang inorganic (seperti tanah liat). (Alaerts & Santika, 1984) Besi (II) sebagai ion berhidrat yang dapat larut, Fe2+, merupakan jenis besi yang terdapat dalam air tanah. Karena air tanah tidak berhubungan dengan oksigen dari atmosfer, konsumsi oksigen bahan organic dalam media makroorganisme sehingga menghasilkan keadaan reduksi air tanah. Oleh karena itu, besi dengan bilangan oksidasi rendah, yaitu Fe(II) umum ditemukan dalamair tanah dibandingkan Fe(III). Secara umum Fe(II) terdapat dalam air tanah berkisar antara1,0 – 10 mg/l, namun demikian tingkat kandungan besi sampai sebesar 50 mg/l dapat juga ditemukan dalam air tanah di tempat-tempat tertentu. Air tanah yang mengandung Fe(II) mempunyai sifat unik. Dalam kondisi tidak ada oksigen air tanah yang mengandung Fe(II) jernih, begitu mengalami oksidasi oleh oksigen yang berasal dari atmosfer ion ferro akan berubah menjadi ion ferri dengan reaksi sebagai berikut: 4Fe2+ + O2 + 10H2O 4Fe(OH)38H+ dan air menjadi keruh. Dalam perairan dengan pH sangat rendah, kedua bentuk ion ferro dan ferri dapat ditemukan. Hal ini terjadi bila perairan memperoleh buangan dari limbah tambang asam (Acid Mine Waters). Limbah yang bersifat H2SO4 yang dihasilkan oleh oksidasi dari oksidasi FeS2 (bijih besi) melalui reaksi sebagai berikut: 2FeS2(S) + 2H2O + 7H2 4H+ + 4SO42- + 2Fe2+ Besi adalah satu dari lebih unsur-unsur penting dalam air permukaan dan air tanah. Perairan yang mengandung besi sangat tidak diinginkan untuk keperluan rumah tangga, karena dapat menyebabkan bekas karat pada pakaian, porselin dan alat-alat lainnya serta menimbulkan rasa yang tidak enak pada air minum pada konsentrasi diatas kurang lebih 0,31 mg/l. Sifat kimia perairan dari besi adalah sifat redoks, pembentukan kompleks, metabolisme oleh mikroorganisme, dan pertukaran besi antara fasa dan fase padat yang mengandung besi karbonat, hidroksida dan sulfide. (Achmad, 2004) E. ZAT ORGANIK Angka COD merupakan ukuran bagi pencemaran air oleh zat-zat organis yang secara alamiah dapat dioksidasikan melalui proses mikrobiologis, dan mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut di dalam air. (Alaerts & Santika, 1984) COD menggambarkan jumlah total oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan organic secara kimiawi, baik yang dapat 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. (Effendi,2003). Kalium permanganate (KMnO4) telah lama dipakai sebagai oksidator pada penentuan konsumsi oksigen untuk mengoksidasi bahan organic, yang dikenal sebagai parameter nilai permanganate atau sering disebut sebagai kandungan bahan organic total atau TOM (Total Organic Matter). (Effendi,2003). F. KARBON AKTIF Karbon aktif adalah suatu bahan yang berupa karbon amorf, yang sebagian besar terdiri atas karbon bebas serta memiliki “permukaan dalam” (internal surface), yang diproses sedemikian rupa sehingga mempunyai daya serap/adsorpsi yang tinggi terhadap bahan yang berbentuk larutan atau uap. (PDII-LIPI, 1999). Daya serap dari karbon aktif umumnya bergantung kepada jumlah senyawaan karbon yang berkisar antara 85% sampai 95% karbon bebas. (INFO RISTEK, 2005). Pada dasarnya karbon aktif dapat dibuat dari semua bahan yang mengandung karbon, baik yang berasal dari tumbuh-tumbuhan, binatang ataupun barang tambang, salah satu bahan tersebut adalah sekam padi. (INFO RISTEK, 2005). Karbon aktif umumnya digunakan sebagai bahan penyerap, dan penjernih. Dalam jumlah kecil digunakan sebagai katalisator. Ada dua jenis karbon aktif yaitu karbon aktif fasa gas dan karbon aktif fasa cair. (INFO RISTEK, 2005). Karbon aktif fasa cair digunakan sebagai pembersih air bertujuan untuk menyaring dan menghilangkan bau, warna, zat pencemar dalam air, sebagai pelindung dan penukaran resin dalam alat/penyulingan air. Adapun syarat mutu karbon aktif menurut Standar Nasional Indonesia (SNI) No.06-3730-1995 persyaratan arang aktif adalah sebagai berikut:
(INFO RISTEK, 2005).
Sifat adsorbsi karbon aktif ada dua jenis, yaitu adsorbsi fisika dan adsorbsi kimia. Pada adsorbsi fisika, adsorbsi disebabkan oleh gaya van der Waals yang ada pada permukaan adsorbens. Pada adsorbsi fisika biasanya rendah dan lapisan yang terjadi pada permukaan adsorbens biasanya lebih dari satu molekul.
Pada adsobsi kimia, terjadi reaksi antara zat yang di serap dan adsorbens. Lapisan molekul pada permukaan adsorbens hanya satu lapis panas adsorbsinya tinggi. (Sukardjo,1990).
