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 (OC)
• 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 hidrogeologi apa yang
akan dipelajari.
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