Perifiton - Direktori File UPI

Air
Rumus molekul
H2O
Massa molar
18.02 g/mol
Volume molar
55,5 mol/ L
Kerapatan pada fasa
1000 kg/m3, liquid
917 kg/m3, solid
Titik Leleh
0 °C (273.15 K) (32 ºF)
Titik didih
100 °C (373.15 K) (212ºF)
Titik Beku
00 C pada 1 atm
Titik triple
273,16 K pada 4,6 torr
Kalor jenis
4186 J/(kg·K)
Tegangan permukaan
73 dyne/cm pd 200C
Tekanan uap
0.02112 atm pd 200C
Kalor penguapan
40.63 kJ/mol
Kalor pembentukan
6.013 kJ/mol
Kapasitas kalor
4.22 kJ/kg K
Konstanta dielektrik
78.54 pd 250C
Viskositas
1.002 centipoise pd 200C
Konduktivitas panas
0.60 Wm-1K-1 (293K)
Kalor pelelehan
3.34X105 J/kg
Temperatur kritis
647 K
Tekanan kritis
22.1 X 106 Pa
Kecepatan suara
1480 m/s (T=293 K)
Permitivitas relatif
80 (T=298 K)
Indeks refraksi (relatif
terhadap udara)
• 1.31 (es: 598 nm, T=273 K,
p=p0)
• 1.34 (air: 430-490 nm, T=293
K, p=p0)
• 1.33 (air: 590-690 nm, T=293
K, p=p0)
 Tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau
 Memiliki tiga fasa yang berbeda: cair, gas, dan padat pada
temperatur
normal
di
bumi.
Air
di
bumi
selalu
berinteraksi, berubah, dan bergerak.
 Dapat menyerap sejumlah kalor karena memiliki kalor
jenis yang tinggi
 Mempunyai
Tegangan
tegangan permukaan yang sangat tinggi.
permukaan
kapilaritas air
tersebut
berguna
untuk
gaya
 Air adalah pelarut yang baik karena kepolarannya, konstanta
dielektrik yang tinggi dan ukurannya yg kecil, terutama
untuk senyawa ionik dan garam yang polar
 Air memiliki titik didih tinggi. Jika tidak mempunyai sifat ini
maka pada suhu yang normal tidak ada laut, danau, sungai,
atau binatang di bumi
 Air mempunyai massa jenis yang lebih kecil dalam keadaan
beku bila dibandingkan dengan keadaan cair, karena sifat ini
di bagian dalam lautan meskipun suhunya turun tetap
berbentuk cair yang memungkinkan makhluk hidup tetap
hidup
 Air adalah zat kimia yang istimewa,
terdiri dari dua atom hidrogen dan satu
atom oksigen
 Panjang ikatan O—H = 95.7 picometer
 Sudut H—O—H = 104.450
 Energi ikatan O—H = 450 kJ/mol
 Momen dipol = 1.83 D
 Atom-atom hidrogen tertarik pada satu sisi atom oksigen,
menghasilkan molekul air yang mempunyai muatan positif
pada atom hidrogen dan muatan negatif pada atom oksigen.
Karena muatan yang berlawanan tersebut di dalam molekul
air saling tarik menarik dan membuatnya menjadi lengket.
Sisi positif dari suatu molekul air tertarik pada sisi negatif
dari molekul yang lain.
 Bersifat polar karena adanya perbedaan muatan
 Molekul air berbentuk seperti huruf V disebabkan
karena:
 Struktur geometrinya yang tetrahedral (104.450)
 Keberadaan pasangan elektron, bebas pada atom
oksigen
 Sebagai pelarut yang baik karena kepolarannya
 Bersifat netral (pH=7) dalam keadaan murni
 Daur hidrologi yang terjadi di alam adalah suatu destilasi
yang maha besar dan merupakan suatu sistem distribusi
air
 Siklus hidrologi adalah suatu tahapan-tahapan yang
diatur air dari atmosfer ke bumi dan kembali lagi ke
atmosfer
Laut/samude
ra
berevapora
si
Hujan, salju
kabut
presipitasi
Laut/samudera
berevaporasi
presipitasi
Hujan, salju,
kabut
Diintersepsi
tanaman
sungai
Air permukaan
tanah
 Presipitasi → pembentukan butir-butir air dari uap ketika suhu
turun di bawah titik embun dan air jatuh sebagai hujan atau
salju.
 Evaporasi → peristiwa air/es menguap dan naik ke udara.
Peristiwa ini terjadi pada tiap keadaan suhu sampai udara di
atas permukaan menjadi jenuh dengan uap.
 Intersepsi → bagian presipitasi yg tetap pd permukaan
vegetasi. Sebagian air yg diintersepsi ini menguap dan sebagian
mencapai tanah secara langsung
 Infiltrasi → proses masuknya air hujan ke dalam lapisan
permukaan tanah dan turun ke permukaan air tanah. Air dapat
bergerak secara vertikal/horizontal di bawah permukaan tanah
sehingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan
 Dari air yang dievaporasi di lautan, 90% jatuh kembali ke
lautan dan 10% terbawa angin dan jatuh ke daratan
menjadi:
 Air bawah tanah (akifer)
 Air tanah (infiltrasi sampai kedalaman akar tanaman)
 Air permukaan
 Air larian (mengalir ke permukaan menuju daerah yang
lebih rendah)
 Air di alam tidak ada yang murni karena sifat-sifat air yang
dapat melarutkan berbagai macam zat yang ada pada
tempat yang dilewatinya.
 Volume air di bumi mencapai 1.4 milyar km3 (70% dari
permukaan bumi), yang terdiri dari:
 Air laut (97%)
 Gunung es di kutub utara dan selatan bumi (2%)
 Uap air di atmosfer (0.001%)
 Air tanah (0.72%)
 Air permukaan (0.0001%)
 Dari keseluruhan air yang ada di bumi hanya sekitar
0.32%
yang
merupakan
air
tawar
dan
dapat
dimanfaatkan langsung untuk kehidupan manusia kirakira 0.003%.
 Merupakan reservoir terbesar di bumi, berfungsi sebagai:
 Pengatur iklim
 Kompartemen penting dalam daur materi dan aliran
energi
 Sumber mineral dan energi
 Media transportasi
 Pengencer limbah
 Volume air laut kira-kira 1.35 milyar kilometer kubik
 Air laut tidak dapat digunakan untuk kebutuhan domestik,
industri atau pertanian secara langsung. Untuk dijadikan air
tawar harus dilakukan desalinasi air laut
 Air yang terdapat pada pori-pori tanah, pasir, kerikil, batuan
yang telah jenuh terisi air
 Akifer tak tertekan (unconfined aquifer) mendapat air dari
infiltrasi
 Akifer tertekan (confined aquifer) terdapat di antara
lapisan yang kurang permeable. Airnya berasal dari daerah
pengisian atau resapan di perbukitan.
 Jumlah air bawah tanah 40X lebih banyak daripada air
permukaan, tetapi penyebarannya tidak merata dengan
pergerakan sangat lambat sekitar 1 m/tahun
 Muka air tanah akan naik pada musim hujan dan turun pada
saat musim kemarau
 Perairan di permukaan dapat
membentuk suatu ekosistem, misalnya
danau dan sungai
 Faktor yang paling mempengaruhi pada
ekosistem perairan, diantaranya:
 O2 terlarut (fotosintesis, respirasi,
penguraian)
 Cahaya matahari (suhu, fotosintesis)
 Danau oligotropik:
 Jernih, sinar matahari dapat tembus
 Bahan terlarut sedikit
 Fluktuasi suhu rendah
 Jumlah biota rendah
 Danau eutropik
 Air agak keruh
 Terjadi fotosintesis
 Kadar O2 tinggi
 Biota sangat beraneka ragam
 Bahan terlarut banyak
 Danau dystropik
 Air sangat keruh
 pH air rendah
 Kadar O2 sangat rendah
 Bahan organik sangat tinggi
Sun
O2
CO2
CH2 + H2O + hv → (CH2O) + O2
photosynthesis
Epiliminion
Kelarutan O2 tinggi,
Zat kimia terdapat dlm
bentuk teroksidasi
THERMOCLINE
Hypoliminion
Kelarutan O2 rendah,
Zat kimia terdapat dlm
bentuk tereduksi
 Stratifikasi termal adalah peristiwa adanya perbedaan suhu
antara dua lapisan sehingga air tidak bercampur dan memiliki
sifat kimia dan biologi yang berbeda.
 Lapisan permukaan danau (epiliminion) dipanaskan oleh radiasi
matahari, bobotnya lebih kecil, DO tinggi, terjadi oksidasi dan
bersifat aerobic
 Lapisan dasar (hypoliminion) bersifat anaerobic, DO rendah,
zat kimia ada dalam bentuk reduksi
 Lapisan
diantara
epiliminion
dan
hypoliminion
disebut
thermocline
 Pada musim gugur, tidak terjadi stratifikasi termal dan
terjadi pencampuran (turn over) sehingga sifat fisika dan
kimia air menjadi lebih seragam
 Air yang jatuh ke bumi, sebagian menguap kembali menjadi air
di udara, sebagian masuk ke dalam tanah, sebagian lagi mengalir
di permukaan. Aliran air di permukaan ini kemudian akan
berkumpul
mengalir
ke
tempat
yang
lebih
membentuk sungai yang kemudian mengalir ke laut
 Karakteristik sungai:
 Mempunyai arus
 Fluktuasi air berdasarkan waktu/musim
 Merupakan ekosistem terbuka
 Terpengaruh ekosistem daratan
 Cahaya dapat tembus sampai dasar sungai
 Kadar O2 tinggi
rendah
dan
8 macam bentuk polutan, yaitu:
 Kebutuhan oksigen pd air buangan (oxygen demanding waters).
Misalnya pada buangan industri
 Penyakit oleh mikroorganisme patogen, misalnya bakteri, parasit,
virus.
 Senyawa anorganik dan mineral, misalnya asam, garam, dan logam
beracun.

misalnya pestisida, plastik, detergen, buangan industri dan minyak.
 Bahan gizi tumbuhan (plant nutrients) misalnya nitrat, fosfat.
 Sedimen misalnya tanah, garam, dan berbagai zat padat dari erosi
tanah
 Zat radioaktif
 Panas, misalnya dari industri dan proyek pendinginan air
Akibat dari pencemaran air:

Mengganggu estetis, misalnya:
 Warna (terjadinya sedimentasi, adanya sifat asam)
 Bau dari fenol
 Rasa: senyawa organik, sedimen

Sifat-sifat yang merugikan misalnya:
 Garam yang larut menyebabkan korosi
 Air berlumpur, terjadinya sedimentasi
 Menurunkan citra pada daerah pemukiman dan rekreasi

Merugikan pada kehidupan tumbuhan dan binatang, misalnya:
 Zat nutrients, senyawa nitrogen dan fosfor
 Panas membunuh ikan
 Pestisida membunuh ikan
 Merugikan pada kesehatan manusia, misalnya:
Bakteri
 Virus
 Buangan industri
 Beberapa pestisida (pada makanan)
 Logam (raksa, timbal, kadmium)
 Merugikan pada genetika manusia dan pada reproduksi
 Pestisida
 Zat-zat kimia hasil industri
 Radiologi
 Minyak/pengolahan minyak
 Senyawa organik
 Pestisida
 Erosi
 Nutrien

Senyawa kompleks adalah senyawa yang terbentuk dari ion logam
yang bergabung dengan ligan (ion negatif atau senyawa netral) melalui
ikatan kovalen koordinasi.
Ikatan kovalen
koordinasi
 Ligan yang memiliki gugus fungsi karboksilat,
amino
aromatik, fenoksida, dan fosfat.
 Ion logam
Dalam perairan alami
: Mg2+, Na+, Fe2+, Fe3+, Ca2+, Zn2+,
VO2+.
Dalam perairan tercemar : Ca2+, Ni2+, Sr2+ ,Cd2+, Ba2+

Molekul-molekul air sekeliling kation dalam larutan air
dipindahkan dari kulit koordinasi dan diganti oleh atom ligan
lain.

Kekuatan ikatan molekul-molekul H2O menurun bila ion
bertambah besar dan molekul H2O lebih mudah berdisosiasi.

Pada umumnya, pembentukan kompleks dalam perairan
melibatkan banyak reaksi penting. Mencakup perubahanperubahan bilangan oksidasi logam, seperti halnya yang
terjadi pada oksidasi-reduksi, dekarboksilasi atau reaksireaksi hidrolistis dari ligan.
Hilangnya ion logam dalam larutan
Perubahan potensial redoks yang ada
Dapat melarutkan ion-ion dari senyawa logam tidak larut.
AgCl (s)
sukar larut
[AgCl2]-
mudah larut
HgI2 (s)
sukar larut
[HgI2]2-
mudah larut
[Cu(NH2)4]2+ mudah larut
Kelarutan senyawa kompleks tergantung pada sifat molekul
air yang berkutub
Khelating Agent
Sintesis : - NatriumTiofosfat
- EDTA
- NTA
- NaNO3
Alami(humic) : Substrat / Zat yang ada dalam tubuh
 EDTA
 Melarutkan logam berat, contoh : dalam pipa
buangan
 Pembersih dan pelarut untuk komponen reaktor dan hot cell
yang terkontaminasi
 Humic
 Mengubah kation dengan air yaitu menggeser ion logam dari air
 Mengakumulasi sejumlah besar logam
 Karbonat
- Meningkatkan korosi logam pipa
- Mencegah reaksi kimia lebih lanjut
 Arang sekam padi
 Kayu bakar
 Sampah-sampah/tanah
 Pipa
 Kerikil
 Kawat ram
 Lumpur
 Drum diameter 40 cm dan tinggi 72 cm
32
 Dasar drum dibuat lubang-lubang
kecil (diameter 2 mm) dan 4 lubang
dengan
dinding
diameter
drum
3,5
diberi
mm.
6
Pada
lubang
berdiameter 3,5 mm. Jarak antara
masing-masing lubang 10 cm. Bagian
kiri dan kanan drum dipasangi pipa
yang panjangnya 15 cm. Pada bagian
dasar dari drum diberi kawat ram
(lihat Gambar 1).
Gambar 1. Alat Pembuatan Arang Sekam Padi
33
 Tungku pembakaran :
Tungku pembakaran adalah
tungku rumah tangga yang
dimodifikasi untuk
pengarangan kayu bakar.
(Lihat Gambar 2)
Gambar 2. Tungku Pembakaran
Sekam Padi
34
 Alat penjernihan air terdiri atas 2 bagian :
a) Alat pengendapan yang terbuat dari drum.
b)Alat penyaringan yang dibuat dari gentong.
Pada
dasar gentong diberi kerikil dan arang sekam padi
setebal dari 10 sampai 20 cm di atasnya. Di atas
arang sekam padi diberi ijuk.
 Pembuatan arang sekam padi :
a) Secara tradisional arang sekam padi dibuat dalam
suatu lubang yang berukuran : panjang 50 cm, tinggi
30 cm dan diameter 50 cm, dengan kapasitas 5 kg.
Sekam dibakar di atas tungku singer. Sekam yang
sudah terbakar ditutup tanah dan diatasnya diberi
sampah. Pada salah satu sudut lubang diberi pipa
Gambar 3. Alat Penjernihan Air
udara.
b) Cara lain dengan menggunakan drum sebagi tungku
pembakaran. Temperatur pada waktu pengarangan
4000-6000 C dan lama pengarangan 2,5 jam. Bahan
bakar kayu yang digunakan 5 kg, untuk 5 kg sekam
padi.
Proses penyaringan air:
 Tahap pertama pengendapan
 Tahap kedua penyaringan dengan arang sekam padi kira-kira 10
cm tebalnya. Proses penyaringan ini bekerja selama 6 jam/hari.
 Dapat




memenuhi kebutuhan air bersih untuk keperluan
keluarga
Pengarangan sekam padi mudah dikerjakan oleh masyarakat
pedesaan sendiri.
Relatif murah
kesehatan.
Sekam padi mudah diperoleh di pedesaan.
Pembakaran harus sempurna, apabila pembakaran”tidak
sempurna” (kekurangan oksigen) arang sekam padi dan abu akan
bercampur.
36
ORGANISME DALAM SISTEM
PERAIRAN
Organisme dalam sistem perairan dapat
digolongkan berdasarkan:
 Aliran energi
 Kebiasaan hidup
10 June 2010
37
ORGANISME DALAM SISTEM
PERAIRAN
Berdasarkan aliran energi, organisme dibagi
menjadi:
 autotrof
yaitu organisme yang menggunakan sinar
matahari atau energi kimia untuk mengubah
unsur-unsur senyawa organik yang sederhana
menjadi sempurna dengan molekul kompleks
yang menyusun organisme hidup.
Contoh : alga (karena sel alga telah memiliki
kloroplas yang mengandung klorofil).
10 June 2010
38
ALGA
Meliputi organisme fotosintetik, yang biasa
hidup di air atau ditempat basah. Dan tubuhnya
terdiri atas satu sel atau banyak sel, berkoloni,
berbentuk benang maupun lembaran.
Berdasarkan pigmen dominannya, dikelompokkan
kedalam beberapa kelas :
 Chlorophyta (alga hijau)
 Chrysophyta (alga keemasan)
 Phaeophyta (alga pirang atau cokelat)
 Rhodophyta (alga merah)
10 June 2010
39
ORGANISME DALAM SISTEM
PERAIRAN
 heterotrof
yaitu organisme yang memerlukan zat makanan
organik (tidak mampu menyusun zat organik
sendiri).
Contoh : porifera, zooplankton, ikan, udang,
kerang, cumi-cumi dan lain-lain.
10 June 2010
40
PORIFERA
Porifera berarti hewan yang mempunyai tubuh
berpori, merupakan hewan bersel banyak yang paling
sederhana dan belum mempunyai organ tubuh. Bentuk
tubuhnya beraneka ragam, menyerupai tumbuhan dan
warnanya sangat bervariasi seperti merah, abu-abu,
kuning, biru, violet, dan sebagainya. Porifera senantiasa
menempel atau melekat pada batu-batuan, karang atau
benda padat di dasar perairan tempat hidupnya.
10 June 2010
41
UDANG
Udang merupakan hewan yang tubuhnya terlindung
kulit keras yang sekaligus merupakan rangka luar atau
eksoskeleton yang tersusun atas zat tanduk atau kitin.
Tubuhnya terdiri atas sefalotoraks (kepala-dada) dan
abdomen. Udang hidup di air laut, air tawar, dan air
payau.
10 June 2010
42
KERANG
Tubuh dari kerang bersifat bilateral simetris dan
terlindung oleh cangkok kapur yang keras. Makanan dari
kerang berupa hewan kecil yang terdapat dalam perairan
yang masuk bersamaan air melalui sifon dan alat
pernapasannya berupa insang dan bagian mantel.
10 June 2010
43
CUMI-CUMI
Tubuh cumi-cumi dapat dibedakan atas kepala, leher dan
badan. Mulutnya terdapat ditengah-tengah, dikelilingi oleh 10
tentakel (2 tentakel panjang yang berfungsi untuk menangkap
mangsa dan berenang, dan 8 tentakel yang lebih pendek).
Disisi kiri dan kanan tubuhnya terdapat sirip yang penting
untuk keseimbangan tubuh. Seluruh tubuh cumi-cumi terbungkus
oleh mantel. Cumi- cumi dapat bergerak dengan 2 cara, yaitu dengan
menggunakan tentakel dan dengan menyemprotkan air dari rongga
mantel.
Makanan cumi-cumi adalah udang-udangan, hewan moluska
lain, dan ikan.
10 June 2010
44
ORGANISME DALAM SISTEM
PERAIRAN
Berdasarkan kebiasaan hidup, organisme dibedakan
menjadi:
 Plankton
 Nekton
 Neuston
 Perifiton
 Bentos
10 June 2010
45
PLANKTON
Plankton terdiri atas fitoplankton dan zooplankton,
dan biasanya melayang-layang (bergerak pasif) mengikuti
gerak aliran air.
10 June 2010
46
NEKTON
Nekton adalah hewan yang aktif berenang dalam
air. Contoh : ikan.
10 June 2010
47
NEUSTON
Neuston adalah organisme yang mengapung atau
berenang di permukaan air atau bertempat pada
permukaan air.
Contoh : serangga air.
10 June 2010
48
PERIFITON
Perifiton merupakan tumbuhan atau hewan yang
melekat atau bergantung pada tumbuhan atau benda
lain. Contoh: keong.
10 June 2010
49
BENTOS
Bentos adalah hewan dan tumbuhan yang hidup di
dasar atau hidup pada endapan. Bentos dapat sessil
(melekat) atau bergerak bebas.
Contoh : cacing dan remis.
10 June 2010
50