Deskripsi Air

BAB I

DAUR AIR & PERAN AIR BAGI KEHIDUPAN

Standar Kompetensi : 01. Melakukan proses pengolahan air Kompetensi Dasar    : 01.01. Mendeskripsikan air Indikator                 : 1.        Menjelaskan daur air di bumi. 2.        Mengidentifikasi macam-macam air berdasarkan kegunaannya. 3.        Mengidentifikasi macam-macam air berdasarkan proses terjadinya.

 

A.      DAUR AIR (SIKLUS HIDROLOGI)

Air adalah sesuatu yang sangat dibutuhkan oleh makhluk hidup di bumi. Secara umum banyaknya air yang ada di planet ini adalah sama walaupun manusia, binatang dan tumbuhan banyak menggunakan air untuk kebutuhan hidupnya. Jumlah air bersih sepertinya tidak terbatas, namun sebenarnya air mengalami siklus hidrologi di mana air yang kotor dan bercampur dengan banyak zat dibersihkan kembali melalui proses alam.

Proses siklus hidrologi berlangsung terus-menerus yang membuat air menjadi sumber daya alam yang terbaharui. Jumlah air di bumi sangat banyak baik dalam bentuk cairan, gas / uap, maupun padat / es. Jumlah air seakan terlihat semakin banyak karena es di kutub utara dan kutub selatan mengalami pencairan terus-meners akibat pemanasan global bumi sehingga mengancam kelangsungan hidup manusia di bumi.

Macam-Macam dan Tahapan Proses Siklus Hidrologi :

A.      Siklus Pendek / Siklus Kecil

1. Air laut menguap menjadi uap gas karena panas matahari
2. Terjadi kondensasi dan pembentukan awan
3. Turun hujan di permukaan laut

B.       Siklus Sedang
1. Air laut menguap menjadi uap gas karena panas matahari
2. Terjadi kondensasi
3. Uap bergerak oleh tiupan angin ke darat
4. Pembentukan awan
5. Turun hujan di permukaan daratan
6. Air mengalir di sungai menuju laut kembali

C.      Siklus Panjang / Siklus Besar
1. Air laut menguap menjadi uap gas karena panas matahari
2. Uap air mengalami sublimasi
3. Pembentukan awan yang mengandung kristal es
4. Awan bergerak oleh tiupan angin ke darat
5. Pembentukan awan
6. Turun salju
7. Pembentukan gletser
8. Gletser mencair membentuk aliran sungai

9. Air mengalir di sungai menuju darat dan kemudian ke laut

Akibat panas yang bersumber pada matahari, maka terjadilah : 1.       Evaporasi yaitu penguapan pada permukaan air terbuka (open water) dan permukaan tanah. 2.       Transpirasi yaitu penguapan dari permukaan tanaman. Uap air hasil penguapan ini pada ketinggian tertentu akan menjadi awan, kemudian beberapa sebab awan akan berkondensasi menjadi presipitasi (presipitasi = yang diendapkan atau dijatuhkan), bisa dalam bentuk salju, hujan es, hujan, dan embun. Air hujan yang jatuh kadang-kadang tertahan oleh tajuk (ujung-ujung daun), oleh daunnya sendiri atau oleh bangunan dan sebagainya. Hal ini diberi istilah intersepsi. Besarnya intersepsi pada tanaman, tergantung dari jenis tanaman, tingkat pertumbuhan, tetapi biasanya berkisar 1 mm pada hujan-hujan pertama. Kemudian sekitar 20% pada hujan-hujan berikutnya. Air hujan yang mencapai tanah, sebagian berinfiltrasi (menembus permukaan tanah), sebagian lagi menjadi aliran air di atas permukaan (over land flor) kemudian terkumpul pada saluran. Aliran air ini disebut surface run off. Hasil infiltrasi sebagian besar menjadi aliran air bawah permukaan (interflow/sub surface flor/through flor). Dan sebagian lagi akan mebasahi tanah. Air yang menjadi bagian dari tanah dan berada dalam pori-pori tanah disebut air soil. Apabila kapasitas kebasahan tanah/soil moisture ini terlampaui, maka kelebihan airnya akan berperkolasi (mengalir vertical) mencapai air tanah. Aliran air tanah (ground water flow) akan menjadi sesuai dengan hokum-hukum fisika. Air yang mengalir itu pada suatu situasi dan kondisi tertentu akan mencapai danau, sungai, laut menjadi depression storage (simpanan air yang disebabkan oleh kubangan/cekungan), saluran dan sebagainya, mencari tempat lebih rendah. Sirkulasi air yang berpola siklus itu tidak pernah berhenti dari atmosfir ke bumi dan kembali ke atmosfir melalui kondensasi, presipitasi, evaporasi, dan transpirasi.Pemanasan air samudera oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut. Pada perjalanan menuju bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda: 1.       Evaporasi/transpirasi - Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dsb. kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es. Ketika air dipanaskan oleh sinar matahari, permukaan molekul-molekul air memiliki cukup energi untuk melepaskan ikatan molekul air tersebut dan kemudian terlepas dan mengembang sebagai uap air yang tidak terlihat di atmosfir. Sekitar 95.000 mil kubik air menguap ke angkasa setiap tahunnya. Hampir 80.000 mil kubik menguapnya dari lautan. Hanya 15.000 mil kubik berasal dari daratan, danau, sungai, dan lahan yang basah, dan yang paling penting juga berasal dari tranpirasi oleh daun tanaman yang hidup. Proses semuanya itu disebut Evapotranspirasi. 2.       Infiltrasi/Perkolasi ke dalam tanah - Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal dibawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan. 3.       Air Tanah Menurut Herlambang (1996:5) air tanah adalah air yang bergerak di dalam tanah yang terdapat didalam ruang antar butir-butir tanah yang meresap ke dalam tanah dan bergabung membentuk lapisan tanah yang disebut akifer. Lapisan yang mudah dilalui oleh air tanah disebut lapisan permeable, seperti lapisan yang terdapat pada pasir atau kerikil, sedangkan lapisan yang sulit dilalui air tanah disebut lapisan impermeable, seperti lapisan lempung atau geluh. Lapisan yang dapat menangkap dan meloloskan air disebut akuifer. Menurut Krussman dan Ridder (1970) dalam Utaya (1990:41-42) bahwa macam-macam akifer sebagai berikut: a.       Akifer Bebas (Unconfined Aquifer) yaitu lapisan lolos air yang hanya sebagian terisi oleh air dan berada di atas lapisan kedap air. Permukaan tanah pada aquifer ini disebut dengan water table (preatiklevel), yaitu permukaan air yang mempunyai tekanan hidrostatik sama dengan atmosfer. b.       Akifer Tertekan (Confined Aquifer) yaitu aquifer yang seluruh jumlahnya air yang dibatasi oleh lapisan kedap air, baik yang di atas maupun di bawah, serta mempunyai tekanan jenuh lebih besar dari pada tekanan atmosfer. c.        Akifer Semi tertekan (Semi Confined Aquifer) yaitu aquifer yang seluruhnya jenuh air, dimana bagian atasnya dibatasi oleh lapisan semi lolos air dibagian bawahnya merupakan lapisan kedap air. d.       Akifer Semi Bebas (Semi Unconfined Aquifer) yaitu aquifer yang bagian bawahnya yang merupakan lapisan kedap air, sedangkan bagian atasnya merupakan material berbutir halus, sehingga pada lapisan penutupnya masih memungkinkan adanya gerakan air. Dengan demikian aquifer ini merupakan peralihan antara aquifer bebas dengan aquifer semi tertekan. Tolman (1937) dalam Wiwoho (1999:26) mengemukakan bahwa air tanah dangkal pada akifer dengan material yang belum termampatkan di daerah beriklim kering menunjukan konsentrasi unsur-unsur kimia yang tinggi terutama musim kemarau. Hal ini disebabkan oleh adanya gerakan kapiler air tanah dan tingkat evaporasi yang cukup besar. Besar kecilnya material terlarut tergantung pada lamanya air kontak dengan batuan. Semakin lama air kontak dengan batuan semakin tinggi unsur-unsur yang terlarut di dalamnya. Disamping itu umur batuan juga mempengaruhi tingkat kegaraman air, sebab semakin tua umur batuan, maka semakin tinggi pula kadar garam-garam yang terlarut di dalamnya. Todd (1980) dalam Hartono (1999:7) menyatakan tidak semua formasi litologi dan kondisi geomorfologi merupakan akifer yang baik. Berdasarkan pengamatan lapangan, akifer dijumpai pada bentuk lahan sebagai berikut: a.       Lintasan air (water course), materialnya terdiri dari aluvium yang mengendap di sepanjang alur sungai sebagai bentuk lahan dataran banjir serta tanggul alam. Bahan aluvium itu biasanya berupa pasir dan karikil. Lembah yang terkubur (burried valley) atau lembah yang ditinggalkan (abandoned valley), tersusun oleh materi lepas-lepas yang berupa pasir halus sampai kasar. Dataran (plain), ialah bentuk lahan berstruktur datar dan tersusun atas bahan aluvium yang berasal dari berbagai bahan induk sehingga merupakan akifer yang baik. Lembah antar pegunungan (intermontane valley), yaitu lembah yang berada diantara dua pegunungan, materialnya berasal dari hasil erosi dan gerak massa batuan dari pegunungan di sekitarnya. e.        Batu gamping (limestone), air tanah terperangkap dalam retakan-retakan atau diaklas-diaklas. Porositas batu gamping ini bersifat sekunder. f.         Batuan vulkanik, terutama yang bersifat basal. Sewaktu aliran basal ini mengalir , ia mengeluarkan gas-gas. Bekas-bekas gas keluar itulah yang merupakan lubang atau pori-pori dapat terisi air. Gerakan Air Tanah Disamping air tanah bergerak dari atas ke bawah, air tanah juga bergerak dari bawah ke atas (gaya kapiler). Air bergerak horisontal pada dasarnya mengikuti hukum hidrolika, air bergerak horisontal karena adanya perbedaan gradien hidrolik. Gerakan air tanah mengikuti hukum Darcy yang berbunyi “volume air tanah yang melalui batuan berbanding lurus dengan tekanan dan berbanding terbalik dengan tebal lapisan (Utaya, 1990:35). Kondisi Air Tanah Dataran Alluvial Dataran alluvial merupakan dataran yang terbentuk akibat proses-proses geomorfologi yang lebih didominasi oleh tenaga eksogen antara lain iklim, curah hujan, angin, jenis batuan, topografi, suhu, yang semuanya akan mempercepat proses pelapukan dan erosi. Hasil erosi diendapkan oleh air ketempat yang lebih rendah atau mengikuti aliran sungai. Dataran alluvial menempati daerah pantai, daerah antar gunung, dan dataran lembah sungai. daerah alluvial ini tertutup oleh bahan hasil rombakan dari daerah sekitarnya, daerah hulu ataupun dari daerah yang lebih tinggi letaknya. Potensi air tanah daerah ini ditentukan oleh jenis dan tekstur batuan.

Pemanasan air samudera oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut.

Pada perjalanan menuju bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:

·         Evaporasi / transpirasi - Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dsb. kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es.

·         Infiltrasi / Perkolasi ke dalam tanah - Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal dibawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.

·         Air Permukaan - Air bergerak diatas permukaan tanah dekat dengan aliran utama dan danau; makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan disekitar daerah aliran sungai menuju laut. Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau, waduk, rawa), dan sebagian air bawah permukaan akan terkumpul dan mengalir membentuk sungai dan berakhir ke laut. Proses perjalanan air di daratan itu terjadi dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sisten Daerah Aliran Sungai (DAS).Jumlah air di bumi secara keseluruhan relatif tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya.

B.      MACAM-MACAM AIR

Air merupakan salah satu senyawa di alam yang mempunyai peran penting bagi aktifitas kehidupan manusia, baik secara biologis maupun non biologis.

 Air merupakan pelarut kuat dan bersifat sangat polar. Oleh karena itu hampir tak dijumpai air (bentuk cair) bebas (alamiah) yang murni.

 Air alam selalu mengandung banyak senyawa lain yang terlarut.

 Urutan senyawa  terlarut didalam  air alam menurut jumlahnya ialah ;  garam mineral, senyawa organik, gas-gas.

 Air beserta senyawa lain yang terlarut dan tersedia dalam              jumlah besar, untuk selanjutnya disebut dengan istilah “air baku”.

Secara biologis air diperlukan untuk membentuk senyawa karbohidrat, carrier bagi zat gizi, dan sebagainya. Sedang untuk kegiatan non biologis, air berperan antara lain pada kegiatan industri. Diantaranya untuk air proses, air boiler, dan air pendingin.

Secara kimiawi Molekul air tersusun atas dua atom hidrogen dan satu atom oksigen (H₂O). Dalam keadaan  cair, molekul-molekul air saling bertautan membentuk polimer via ikatan hidrogen. Karena ikatan inilah air mempunyai panas latent penguapan yang besar serta daya pelarutan yang tinggi.

Macam Air Baku di Alam :

1)       Air Sungai

2)       Air Danau/ Waduk/ Rawa

3)       Air Tanah dan mata air

4)       Air Laut

Pengelolaan potensi air baku di alam untuk suatu daerah ditentukan oleh keadaan geografis dan geologis. Potensi untuk air baku perkotaan : Air sungai

1.       Air Sungai

Sungai merupakan sumber air baku yang potensial bagi industri dan masyarakat perkotaan pada umumnya, sehingga banyak industri berdiri di sepanjang sungai agar dapat memperoleh air baku yang baik dan murah.

Karakter air sungai tergantung pada banyak faktor, antara lain :

o    asal aliran

o    penggunaan di sepanjang aliran

o    struktur tanah sepanjang aliran

o    fluktuasi aliran

2.       Air Rawa / Waduk / Danau

Kualitas air rawa (danau, waduk) relatif sama dengan air sungai. Fluktuasi kualitas serta debit yang dapat diambil biasanya lebih kecil dari pada sungai.

Ciri khas dari air tawar ialah adanya gas metan yang terlarut serta rendahnya kadar oksigen terlarut untuk rawa yang anaerob

3.       Air Tawar  / Air Tanah & Mata Air

Keberadaan merupakan bagian dari siklus air alam.

Air tanah yang telah cukup lama tersimpan di dalam bumi di sebut air “connate”.

Formasi geologi yang mampu menyimpan air tanah dalam jumlah cukup sehingga mampu menghasilkan sumber air (baik keluar ke permukaan atau lewat sumur) disebut “aquifer“.

Kadar garam terlarut total, yang sering diukur sebagai total Dissolved Solids (TS), merupakan indikator untuk mengklasifikasikan kualitas air tanah untuk sesuatu keperluan

Secara vertikal air tanah dapat dibagi dua bagian besar, yaitu zona aerasi dan zona jenuh.

Zona aerasi terdiri atas, zona-zona :

• Tanah – air : meliputi bagian dari permukaan tanah sampai kedalaman akar tanaman. Jumlah air yang terkandung dalam zona ini sangat tergantung pada hujan atau irigasi.
• Vadosa intermediate : meliputi bagian diantara zona tanah – air dan zona kapiler. Kedalamannya berkisar dari 0 sampai lebih dari 100 m.

Zona kapiler : air di zona naik karena pengaruh kapiler tanah dari muka air tanah. Tinggi zona ini sangat tergantung struktur tanah dibagian tersebut. Zona kapiler : air di zona naik karena pengaruh kapiler tanah dari muka air tanah. Tinggi zona ini sangat tergantung struktur tanah dibagian tersebut.

Zona Jenuh :

Beberapa ukuran yang penting berkenaan dengan jumlah air dalam zona ini ialah :

• Spesifik retention  à   Sr = wr/V

 Dimana wr = volume air tertahap V =      volume cross tanah

• Spesifik Yield à   Sy = wy/V

Dengan wy = volume air yang dapat ditarik secara gravitasi dari zona jenuh setelah zona ini jenuh air. Nilai Sr dan Sy dapat dinyatakan dalam persen

Berbagai formasi geologi aquifer

o         Deposit aluvial.

o         Batuan volkanik

o         Batuan pasir.

o         Batuan leburan dan batuan metamorfose

o         Lempung.

Mata air adalah pengeluaran air tanah yang terpusat di permukaan dan terbentuk aliran air.

a)       Mata air terjadi bukan karena tekanan gravitasi (mata air vulkanis, mata air celah batuan geologis)

b)       Mata air yang terbentuk karena tekanan gravitasi, terjadi  karena air mendapat tekanan hidrostatik

1)       Mata air depresi – terbentuk akibat perpotongan permukaan tanah dengan muka air tanah

2)       Mata air kontak – terbentuk karena lapisan permeable berada diatas lapisan yang kurang permeable yang berpotongan dengan permukaan tanah.

3)       Mata air artesis – terbentuk dari keluarnya air tanah dari dalam aquifer tertutup bertekanan melalui lubang / celah yang terbentuk oleh akar tanaman, patahan, ataupun sumur buatan

4)       Mata air batuan pejal – terjadi dari adanya saluran-saluran berisi air dalam batuan dan keluar melalui retakan-retakan batuan

5)       Mata air tubular atau patahan – keluar dari saluran-saluran silindris pada batuan lava atau karst pada batuan kapur, atau patahan-patahan yang menghubungkan dengan aquifer.

4.       Air Laut

Kadar garam terlarutnya yang tinggi, air laut umumnya hanya dipergunakan sebagai pendingin

Untuk lokasi di mana air tawar langka, air laut digunakan sebagai air baku proses setelah ditawarkan.

Sebagai pendingin, air laut berpotensi tinggi. Suhunya relatif konstan sepanjang waktu (kecuali di negeri empat musim).

Masalah yang umumnya dihadapi ialah biota pembentuk karang dan kerang-kerangan.

Aktifitas tumbuh biota tersebut meningkat bila suhu air laut meningkat (hangat).

Pencegahan yang umum dilakukan ialah dengan melakukan khlorinasi air laut sebelum masuk penukar panas

Beberapa industri menggunakan air laut sebagai air proses atau air boiler dengan desalinasi

3. PERAN AIR BAGI KEHIDUPAN

Air memiliki peran yang penting dalam kehidupan, diantaranya untuk keperluan rumah tangga, keperluan umum, keperluan perdagangan, pertanian, peternakan dan pelayaran serta keperluan industri.

Manfaat air bagi manusia dan hewan antara lain untuk membantu proses pencernaan, mengatur metabolisme, mengangkut zat-zat makanan dalam tubuh, mengatur keseimbangan suhu, dan menjaga agar tubuh tidak kekeringan (dehidrasi), menjaga kebersihan tubuh.

Kegunaan air untuk tumbuhan antara lain untuk proses pertumbuhgan dan untuk menjaga jangan sampai kekeringan.

Disamping factor yang menguntungkan bagi kehidupan, air juga memiliki factor yang merugikan, yaitu sebagai media penularan penyakit dengan cara sebagai berikut :

·         Penyebaran infeksi melalui penyediaan air atau perantara air (water borne disease). Misalnya : infeksi usus, penyakit klasik seperti tifoid dan kolera, serta penyakit non klasik seperti hepatitis infektiosa.

·         Penyakit yang disebabkan karena kurangnya air untuk kebersihan seseorang atau penyakit yang dibilas dengan air (water washed disease). Misalnya : penyakit kulit dan mata (scabvies, trachoma) dan penyakit diare (disentri basiler).

·         Penularan infeksi melalui hewan air yang tidak bertulang belakang atau penyakit basis air (water based disease). Misalnya : schistomomiasis (menembus kulit) dan Guinea worm (ditelan).

·         Penularan infeksi oleh serangga yang bergantung pada air (water related insect vector). Misalnya penyakit tidur dan demam kuning.