Air

Pendahuluan

Air merupakan senyawa kimia yang sangat penting bagi kehidupan umat manusia dan makhluk hidup lainnya dan fungsinya bagi kehidupan tersebut tidak akan dapat digantikan oleh senyawa lainnya.

Dalam jaringan hidup, air merupakan medium untuk berbagai reaksi dan proses ekskresi. Air merupakan komponen utama baik dalam tanaman maupun hewan termasuk manusia. Tubuh manusia terdiri dari 60-70% air. Transportasi zat-zat dan makanan dalam tubuh semuanya dalam bentuk larutan dengan pelarut air. Oleh karena itu kehidupan ini tidak mungkin dapat dipertahankan tanpa air.

Sebagian besar keperluan sehari – hari berasal dari sumber air tanah dan sungai, air yang berasal dari PAM ( air ledeng ) juga bahan bakunya berasal dari sungai, oleh karena itu kuantitas dan kualitas sungai sebagai sumber air harus dipelihara.

Kimia lingkungan air merupakan ilmu yang berhubungan dengan air sungai, danau dan lautan, juga air tanah dan air permukaan, yang meliputi distribusi dan sirkulasi dari bahan-bahan kimia dalam perairan alami serta reaksi-reaksi kimia dalam air.

1. Sumber dan Kegunaan Air

Sepanjang sejarah, kuantitas dan kualitas air yang sesuai dengan kebutuhan manusia merupakan faktor penting yang menentukan kesehatan hidupnya. Kuantitas air berhubungan dengan adanya bahan-bahan lain terutama senyawa-senyawa kimia baik dalam bentuk senyawa organik maupun anorganik, juga adanya mikroorganisme yang memegang peranan penting dalam menentukan komposisi kimia air.

Suplai air dunia didapatkan dari 5 bagian siklus hidrologi. Sebagian besar air dapat ditemukan dalam bentuk lautan dan samudera. Bagian lainnya terdapat dalam bentuk uap air dalam atmosfer.

Air dalam bentuk padat juga ditemukan di bumi dalam bentuk salju di daerah kutub utara dan kutub selatan.

Air permukaan terdapat dalam danau, sungai dan sumber-sumber air lainnya, sedangkan air tanah terdapat di dalam tanah. Air tanah dapat melarutkan mineral-mineral bahan induk dalam tanah yang dilewatinya. Sebagian besar mikroorganisme yang semula ada di dalam air tanah berangsur-angsur disaring sewaktu air meresap dalam tanah.

Terdapat perbedaan yang cukup besar antara air tanah dan air permukaan. Hal ini disebabkan oleh kandungan berbagai macam zat, baik yang terlarut maupun yang tersuspensi dalam perjalanan menuju ke laut. Air permukaan yang terkumpul dalam danau atau waduk mengandung nutrisi penting untuk pertumbuhan ganggang. Air permukaan yang mengandung bahan organik mudah terurai dalam konsentrasi tinggi secara normal akan mengandung jumlah bakteri yang cukup tinggi pula yang mempunyai pengaruh cukup besar terhadap kualitas air permukaan.

Ada keterkaitan sangat kuat antara lapisan air (hydrospehere) dimana air berada dengan lapisan tanah (geosphere) dimana air berada keduanya dipengaruhi oleh kegiatan manusia. Misalnya, gangguan terhadap hutan menjadi lahan pertanian dapat menyebabkan reduksi negative yang ada diatasnya dan mengurangi proses transpirasi yaitu penguapan air oleh tanaman.

2. Unsur Kimia Pencemar Dalam Air

Arsen dikenal sebagai zat kimia yang sangat berbahaya. Keracunan arsen yang akut dapat berasal dari makanan yang jumlahnya lebih dari 100% unsur tersebut. Dalam kerak bumi, arsen terdapat pada konsentrasi rata-rata 2-5 ppm. Pembakaran bahan bakar fosil terutama batubara, mengeluarkan sejumlah As₂O₃ ke lingkungan, dimana sebagian besar akan masuk ke perairan alami. Arsen terdapat di alam bersama-sama dengan mineral-mineral fosfat dan dilepaskan ke lingkungan bersama-sama dengan senyawa fosfor.

Bahan pencemar kadmium dalam air bersama dari pembuangan limbah industri dan limbah pertambangan. Kadmium secara luas digunakan dalam proses pelapisan logam. Lapisan permukaan air yang bersifat aerobik mengandung kadmium terlarut dalam konsentrasi relatif tinggi terutama dalam bentuk ion CaCl⁺. Di lapisan tengah perairan dimana kondisinya anaerob airnya hanya sedikit nebgandung kadmium karena terjadinya proses reduksi oleh mikroba yang mereduksi sulfat menjadi sulfida yang kemudian mengendapkan CaCl⁺ menjadi Cds.

2(CH₂O) + SO₄^2- + H⁺ → 2CO₂ + Hs^- + 2H₂O

CaCl^- + Hs^- → Cds + H⁺ Cl^-

Timbal terdapat dalam air dengan bilangan oksidasi +2, dan dikeluarkan oleh sejumlah industri dan pertambangan. Timbal yang berasal dari bahan bakar bertimbal merupakan sumber utama dari timbal di atmosfer dan daratan yang kemudian dapat masuk ke perairan alami. Timbal digunakan sebagai bahan untuk solder dan untuk penyambung pipa pada air, sehingga air untuk rumah tinggi kemungkingan kontak dengan timbal.

Merkuri dapat masuk secara langsung ke dalam perairan alami dari buangan limbah industri, air hujan dan pencucian tanah. Merkuri terdapat sebagai komponen renik dari banyak mineral dengan bantuan kontinental yang rata-rata mengandung sekitar 90 ppb. Pengaruh dari toksistas merkuri terhadap tubuh dapat menyebabkan kebutaan, gangguan jiwa, kerusakan kromosom, cacat bayi dalam kandungan.

3. Sifat-sifat Air

Air merupakan senyawa kimia yang terdiri dari atom H dan O. sebuah molekul air terdiri dari saru atom O yang berikatan kovalen dengan dua atom H. molekul air yang satu dengan molekul-molekul air yang lainnya bergabung dengan satu ikatan hidrogen antara atom H dengan atom O dan molekul air yang lain. Adanya ikatan hidrogen inilah yang menyebabkan air mempunyai sifat-sifat yang khas.

Sifat

Efek dan kegunaan

Pelarut yang sangat baik Konstanta dielektrik paling tinggi diantara cairan murni lainnya. Tegangan permukaan lebih tinggi daripada cairan lainnya. Transparan terhadap cahaya tampak dan sinar yang mempunyai panjang gelombang lebih besar dari ultraviolet. Bobot jenis tertinggi dalam bentuk cairan (fasa cair) pada 4 °C. Kapasitas kalor lebih tinggi dibandingkan dengan cairan lain kecuali ammonia. Peleburan lebih tinggi daripada cairan lain kecuali ammonia.

Transport zat-zat makanan dan bahan buangan yang dihasilkan proses biologi. Kelarutan dan ionisasi dari senyawa ini tinggi dalam larutannya. Faktor pengendali dalam fisiologi, membentuk fenomena tetes dan permukaan. Tidak berwarna, mengakitbatkan cahaya yang dibutuhkan untuk fotosintesis mencapai kedalaman tertentu. Air beku (es) mengapung, sirkulasi vertikal menghambat stratifikasi badan air. Stabilisasi dan temperatur organisme dan wilayah geografis. Temperatur stabil pada titik beku.

4. Sifat Kimia Perairan

- Alkalinitas

Kapasitas air untuk menerima protein disebut alkalinitas. Alkalinitas penting dalam perlakuan air seperti pada proses pengolahan air limbah industri. Dengan mengetahui alkalinitas dapat dihitung jumlah bahan kimia yang harus ditambahkan dalam proses pengolahan air limbah. Air yang sangat alkali atau bersifat basa sering mempunyai pH tinggi dan umumnya mengandung padatan terlarut yang tinggi. Sifat-sifat ini dapat menurunkan kegunaannya untuk keperluan tangki uap, prosesing makanan dan sistem saluran air dalam kota. Alkalinitas memegang peranan penting dalam penentuan kemampuan air untuk mendukung pertumbuhan ganggang dan kehidupan perairan lainnya.

Pada umumnya, komponen utama yang memegang peran dalam menentukan alkalinitas perairan adalah ion bikarbonat, ion karbonat dan ion hidroksil.

HCO₃^- + H⁺ → CO₂ + H₂O

CO₃^2- + H⁺ → HCO₃^-

OH^- + H⁺ → H₂O

- Asiditas

Pada sistem perairan alami, asiditas adalah kapasitas air untuk menetralkan OH^-. Istilah asiditas tidak dipergunakan sesering alkalinitas dan umumnya tidak mempunyai arti yang penting seperti alkalinitas pada perairan yang tidak tercemar.

Penentuan asiditas lebih sukar dibandingkan alkalinitas. Hal ini disebabkan oleh adanya dua zat utama yang berperan yaitu CO₂ dan H₂S yang keduanya mudah menguap.

CO₂ + OH^- → HCO₃^-

H₂S + OH^‑ → HS^- + H₂O