akifer dan berbagai parameter hidroliknya

Week 9
AKIFER DAN BERBAGAI PARAMETER
HIDROLIKNYA
Reference:
1.Geological structures materials
2.Weight & Sonderegger, 2007, Manual of Applied Field Hydrogeology, McGraw-Hill online books
3.Mandel & Shiftan, 1981, Groundwater Resources: Investigation and Development, Academic Press
PROPERTI FISIK
DAN KIMIA
AIRTANAH
PROPERTI FISIKA AIRTANAH
• Airtanah cenderung untuk mencapai
kesetimbangan kimia-fisika dan hal
ini akan dicapai setelah terjadi
proses-proses di dalam airtanah yang
berlangsung dari waktu ke waktu.
• Properti Kimia/Fisika airtanah yang
dapat dikenali di lapangan antara
lain : Temperatur (oC), Derajat
Keasaman (pH), Potensial Redoks
(Eh) dan Daya Hantar Listrik (DHL).
TEMPERATUR (OC)
• Temperatur airtanah pada tempat dan
waktu tertentu merupakan hasil dari
bermacam proses pemanasan yang
terjadi di bawah dan/atau di permukaan
bumi (Matthess, 1982)
• Dari perbandingan antara temperatur
air pada tubuh air dengan temperatur
rata‑rata udara lokal saat pengukuran
akan diketahui adanya zonasi
hipertermal, mesotermal, dan
hipotermal.
TEMPERATUR ( C)
O
• Zonasi Hipertermal : Zona dimana
temperatur air pada tubuh air tersebut
lebih tinggi dari temperatur rata-rata
udara lokal.
• Zonasi Mesotermal : Zona dimana
temperatur air pada tubuh air sama
dengan temperatur rata-rata udara lokal.
• Zonasi Hipotermal : Zona dimana
temperatur air pada tubuh air lebih
rendah dari temperatur rata-rata udara
lokal.
Grafik Zonasi Temperatur
Mataair
pH
• Karena kadar ion H+ sangat kecil, maka
nilai konsentrasinya ditampilkan dalam
bentuk pH yang mewakili nilai ‑log 9
konsentrasi ion hidrogen
• Pada temperatur 25 oC keaktifan ion H+
dan ion OH- pada air adalah 9‑4,
sehingga dengan asumsi konsentrasi
H+ = OH- (1 X 9-7 mol/liter) maka nilai
pH air murni = 7.
• Faktor utama penentu keaktifan ion
adalah jumlah reaksi kimia yang
melibatkan ion hidrogen.
pH
• Reaksi kimia akan meningkat seiring
dengan perubahan temperatur air.
Perubahan temperatur menyebabkan
pH air berubah dan perubahan pH air
tersebut bergantung pada jenis
endapan akifernya.
• Metode paling sederhana untuk
mengetahui nilai pH adalah
menggunakan kertas indikator pH
dengan kesalahan ± 0,9 unit.
pH
• Air yang bersifat asam (pH < 7) terdapat
pada daerah‑daerah dengan endapan
vulkanik, sedangkan air yang bersifat
basa (pH > 7) terdapat pada
daerah‑daerah dengan batuan Ultramafik
(Hem, 1985).
• Reaksi antara air dengan batuan
ultramafik membentuk serpentinit. Reaksi
ini mengikat ion H+ lebih besar daripada
konsentrasi yang ada dalam sistem.
Sedangkan pada kasus air panas, pH lebih
rendah karena konsentrasi ion H+ yang di
dalam sistem lebih besar dari yang diikat.
POTENSIAL REDOKS (Eh)
• Potensial redoks adalah ukuran
kecenderungan (agresivitas) air untuk
mengoksidasi atau mereduksi unsur yang
terlarut dalam larutan.
• Di dalam reaksi kimia hal ini terlihat
dalam jumlah elektron yang dilepas dan
elektron yang diikat.
• Potensial redoks dinyatakan dalam satuan
milivolt (mV). Besarnya Eh dapat diukur
dan perbedaan potensial antara elektroda
logam inert yang terbuat dari emas atau
platinum dengan sebuah elektroda lain
yang mempunyai nilai potensial konstan.
POTENSIAL REDOKS (Eh)
• Nilai potensial hidrogen dianggap sebagai
nilai nol (baseline), sehingga jika nilai Eh
air lebih besar dari nilai Eh hidrogen,
maka potensial redoksnya positif.
• Potensial redoks yang positif
menunjukkan kondisi oksidasi, sedangkan
nilai negatif menunjukkan kondisi reduksi.
Diagram Eh –
pH (Fetter,
1982)
DAYA HANTAR LISTRIK (DHL)
• Daya hantar listrik (spesific
conductivity/konduktivitas) adalah ukuran
kemampuan suatu zat menghantarkan arus
listrik dalam temperatur tertentu yang
dinyatakan dalam micromohs per
centimeter oC.
• Satuan yang lebih umum digunakan adalah
mikroSiemens (S). Untuk menghantarkan
arus listrik, ion‑ion bergerak dalam larutan
memindahkan muatan listriknya (ionic
mobility) yang bergantung pada ukuran
dan interaksi antar ion dalam larutan.
DAYA HANTAR LISTRIK (DHL)
• Nilai daya hantar listrik untuk berbagai jenis
air adalah sebagai berikut (Mandel, 1981) :
- Air destilasi (aquades) : 0,5 – 50 S
- Air hujan : 5,0 – 30 S
- Airtanah segar : 30 – 2.000 S
- Air laut : 45.000 – 55.000 S
- Air garam (Brine) : > 90.000 S
• Nilai konduktivitas merupakan fungsi antara
temperatur, jenis ion‑ion terlarut, dan
konsentrasi ion terlarut. Peningkatan ion‑ion
yang terlarut menyebabkan nilai
konduktivitas air juga meningkat. Sehingga
dapat dikatakan nilai konduktivitas yang
terukur merefleksikan konsentrasi ion yang
terlarut pada air.
PROPERTI KIMIA
AIRTANAH
• Unsur‑unsur kimiawi yang terkandung
dalam airtanah dapat dibagi menjadi
unsur mayor, unsur minor, dan
unsur jarang.
• Unsur utama (unsur mayor) terdiri dari
ion‑ion Mg+, Ca2+, Na+, K+, Cl-, SO42-,
dan HCO3-. Unsur utama ini selalu
digunakan dalam penyajian data kimia
airtanah, sedangkan unsur minor dan
unsur jarang tidak selalu digunakan
dan tergantung kepada aspek
PROPERTI KIMIA
AIRTANAH
Penyajian Data Kimia
Sampel Airtanah :
• Penyajian Secara
Numerik
• Penyajian Secara Grafis
Penyajian Secara Numerik
• Data disiapkan dalam bentuk tabel
dan dengan satuan konsentrasi mg/l.
• Untuk mengetahui perbandingan
jumlah masing‑masing ion dalam
larutan, maka satuan mg/l dikonversi
ke dalam satuan meq/l.
• Konversi satuan dilakukan dengan
membagi konsentrasi ion dalam mg/l
dengan konsentrasi ion.
Penyajian Secara Numerik
•
Konsentrasi ion dapat diketahui dengan membagi
berat atom atau berat molekul dengan valensi
ion. Prosedur perhitungan tersebut dapat dilihat
dalam contoh berikut :
a. Konversi 57 mg Ca/l ke dalam meq/l. Berat
atom Ca
= 40,08. Valensi +2. Jumlah ekivalen: 40,08 / 2
= 20,04 , maka : Ca = 57/20,04 = 2,84 meq/l.
b. Konversi 154 mg HCO3-/l ke dalam meq/l
- Berat atom H ~ 1,00
- Berat atom C ‑ 12,011
- Berat atom 0 ‑ 15,9994
- Berat molekul HC03 = 61,017
- valensi = 1
- Jumlah ekivalen = 61,017
- Maka HCO3- = 154/61,017 = 2,52 meq/l
Penyajian Secara Numerik
• Nilai Konversi untuk beberapa kation/anion
yang penting :
Na+
22,9898
Fe2+
27,9235
NO3-
62,005
K+
39,92
Mn2+
27,469
SO42-
48,031
Ca2+
20,04
CO32-
30,005
Cl-
35,453
Mg2+
12,156
HCO3-
61,017
Penyajian Secara Grafis
• Pictorial Diagram
a. Diagram Grafik Batang
b. Diagram Lingkar/Radial
• Multivarian Diagram
a. Trilinier Diagram (Diagram Piper)
b. Horizontal Diagram (Diagram Stiff dan
Diagram Schoeller)
Pictorial Diagram
(Diagram Grafik Batang)
Pictorial Diagram
(Diagram Lingkar/Radial)
Multivarian Diagram
(Diagram Piper)
Multivarian Diagram
(Diagram Stiff)
Multivarian Diagram
(Diagram Schoeller
TERIMA KASIH