Isi PRESENTASI MAT

Laboratorium Hidrogeologi dan Geologi Teknik 2012

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Maksud dan Tujuan

- Mengetahui sifat kimia air tanah

- Menentukan jenis air tanah

I.2 Alat dan bahan

1. EC meter untuk mengukur pH, DHL, Suhu, TDS

2. Tabel data kimia airtanah

3. Lembar Trilinier Piper

4. Contoh air yang diambil dari acara pemetaan muka airtanah

I.2 Dasar Teori

Tahap akhir dalam pekerjaan pemboran airtanah selain uji kuantitas airtanah

dengan pumping test, dilakukan juga uji kualitas airtanah dengan analisa kimia dan fisika

air di lapangan dan di laboratorium.

Kondisi kimia airtanah merupakan kombinasi air yang masuk ke dalam reservoar

(dalam hal ini akifer) dan proses-proses alam yang terjadi sebagai faktor pengontrol

kualitas airtanah, proses-proses yang merubah kualitas airtanah (alami/manusia), serta

hubungan antara komposisi batuan dan kualitas airtanah yang dikandungnya maupun

untuk menentukan zonasi kualitas airtanah, mutlak diperlukan pengetahuan yang

memadai tentang geokimia airtanah.

Proses-Proses Kimia Yang Mempengaruhi Kualitas Airtanah

Pada saat airtanah bergerak melalui pori-pori atau rongga atau rekahan di dalam

tanah atau batuan, maka terjadilah proses pelarutan mineral-mineral yang ada pada tanah

atau batuan yang dilewatinya. Dimana prosesnya akan berakhir hingga tercapainya

kesetimbangan konsentrasi unsur-unsur dalam airtanah atau sampai mineral-mineral

tersebut terlarut seluruhnya. Airtanah mengalami diagenesa melalui proses-proses kimia,

yaitu :

Jovianto Prisila111.100.027Kelompok 7 1


Dissolusi, proses terurainya garam-garam menjadi ion

Hidrolisis, terurainya mineral-mineral dalam pengaruh H + clan OH

Presipitasi, terendapkannya larutan dalam rongga

Adsorbsi, proses tarik-menarik antara subtansi air dengan permukaan batuan

Pertukaran ion

Proses oksidasi dan reduksi

Proses metabolisme mikrobiologi

Unsur-unsur kimia yang terlarut di dalam airtanah dapat dibagi menjadi dua

kelompok : mayor element dan minor element atau trace element. Kelompok mayor

element terdiri dari kation-kation Ca2+, Mg2+, Na+, K+, serta anion - anion HC03-,

CO32-,SO4

2-, CI-, dan NO-. Sementara kelompok minor element terdiri dari Fe, AI, Cu, Ag,

PO4, NO2, I dan lain-lainya.

Hubungan Petrologi Akuifer Dengan Komposisi Kimia Airtanah

1. Airtanah pada batuan beku dan metamorf

Airtanah pada batuan beku dan metamorf, secara umum mempunyai sifat-sifat umum

sebagai berikut :

a. Permeabilitas dihasilkan dari rekahan atau lubang gas

b. Pada batuan beku volkanik sebagian mempunyai porositas besar dan baik

sebagai akuifer karena umumnya mempunyai lubang-lubang gas dan rekahan

c. Secara umum airtanah pada batuan beku dan metamorf mengandung sedikit zat

padat yang terlarut karena banyak mengandung senyawa silikat yang resisten.

d. Unsur besi dibebaskan dari mineral piroksen, mika ampibol, pirit, yang

terlarutkan.

e. Unsur atau ion sulfat dihasilkan dari oksida sulfida seperti pirit

f. Unsur Cl relatif sedikit baik pada batuan maupun dari atmosfer



1.a Airtanah pada granit, rhyolit, gneiss dan batuan sejenis :

a. Kosentrasi larutan sedikit karena lebih resisten

b. Silika dan alkali relatif rendah

c. Pada daerah kering, kosentrasi alkali banyak terdapat pada granit

d. Kandungan Ca > Na

e. Ca dan silika yang terlarut dijumpai pada granit – hornblende, diorit

dan batuan yang kaya Ca Plagioklas.

1.b Airtanah pada gabro, basalt dan batuan sejenis :

a. Mengandung silika relatif besar

b. Kandungan Na > Ca

c. Kosentrasi zat terlarut pada batuan metamorf derajat rendah lebih

besar dibanding batuan beku dan metamorf derajat tinggi.

2 . Airtanah pada batuan sedimen, Airtanah pada batupasir dan sejenisnya :

a. Kontak antara airtanah dengan batuan relatif luas karena permeabilitas rendah

b. Waktu kontak antar batuan dan airtanah relatif lama

c. Zat padat yang terlarut tergantung pada unsur penyusunnya

d. Batuan dengan kandungan silika murni tanpa semen yang dapat larut

mengandung total disolved solid (TDS) yang rendah

e. Batuan dengan kandungan semen yang dapat larut mengandung SO42 -, Cl-, Na+,

Mg2+ dan Ca2+, dalam jumlah yang biasa lebih besar daripada batuan karbonat

(daerah kering).



2.a Airtanah pada batuan karbonat

a. Pelarutan tergantung pada CO2 bebas

b. Kecepatan pelarutan tergantung komposisi batuan

c. Karena dolomitisasi porositas bertambah besar karena mineral kalsit

terubah menjadi dolomit sehingga volumenya berkurang

d. Proses-proses diagenesa mengakibatkan porositas dan permeabilitas

berkurang

e. Aliran airtanah melalui rekahan-rekahan

f. Banyak mengandung ion karbonat sedikit klorida dan sulfat

g. TDS rendah karena luas permukaan kontak dan daya larut kecil

h. pH > 7

i. Airtanah pada batugamping halus mengandung SO42 – dan Cl- tinggi

sedang pada batuan porous mengandung HCO3- dan Ca2+ yang tinggi

2.b Airtanah pada batuan batuan lempungan (silty clay rock) :

a. Porositas kecil karena tekanan mekanis overbudent

b. Semakin dalam, porositas mengecil

c. Karena pori-pori yang kecil dan aliran airtanah melambat, maka

kontak airtanah dan batuan menjadi lama

d. Garam-garam bergabung akibat proses absorbsi dan pertukaran ion

e. TDS kecil, ditandai dengan kandungan SO4 dan Cl yang tinggi

f. Ciri utama adalah intensipnya pertukaran ion

g. Kandungan silika lebih besar dibandingkan kandungan airtanah dari

batuan lainnya.

2.c Airtanah pada batuan dan endapan karbon lainnya.

a. Pada airtanah yang didalam batubara dan endapan karbon lainnya,

aliran biasanya bergerak melalui kekar-kekar.

b. Mengandung H2S, Fe2+, Mg2+, CO2, hidrokarbon, asam organik,

karbohidrat, dan senyawa organik lainnya.

c. Biasanya jenis airtanah seperti di atas dijumpai pada lapangan minyak.



2.d Air tanah pada gypsum – anhydrite – garam :

a. Menunjukkasn fenomena karst di bawah permukaan

b. SO42-berasosiasi dengan Ca 2+ dan Mg2+ dalam bentuk CaSO4 dan

MgSO4

c. Bila pelarutan jenuh, tinggal Mg saja yang terlarut, serta ratio Mg/Ca

kecil.

3. Airtanah pada material lepas:

a. Luas permukaan kontak serta waktu kontak antara airtanah dan batuan cukup

besar dan lama

b. Lama waktu kontak tergantung dari sistem aliran (endapan teras atau pada

graben dan lainya)

c. Kualitas airtanah sering dikontrol oleh airlaut dan aktivitas manusia

d. Mineral-mineral mangan atau besi hadir akibat reduksi.

e. pH dan EH rendah karena adanya Organic Matter

f. Bila mengandung gipsum dan batugamping maka kandungan Ca, HCO3 dan

Sulfat meningkat

g. Bila mengandung batuan beku dan metamorf maka kandungan TDS, sulfat serta

klorit kecil sedang silika besar

h. Pada akuifer dangkal, kosentrasi unsur terlarut akan besar karena evaporasi

besar.

Melalui pengetahuan yang mendalam akan komposisi kimia airtanah dan

proses-proses yang mempengaruhinya serta pengaruh komposisi batuan terhadap

airtanah, maka akan dapat diketahui dengan seksama kualitas airtanah serta kondisi

yang mempengaruhinya, termasuk kemungkinan adanya pencemaran.



Percobaan Kimia Air

Percobaan ini dibagi menjadi 2 :

1. Dianalisa secara kimia fisika

2. Dianalisa secara kimia murni

1. Secara Kimia Fisika

Dimana prosesnya menghitung atau mendapatkan nilai :

a. pH

b. Konduktivitas

c. Mineralisasi

a. pH

alat pH meter

H2O H++ OH- (air murni tidak dapat berdisosiasi)

[ H ][OH ] = konstan

[H2O]

[H+] [OH-] = 10-14 ( Jumlah ion H dan OH dalam air sangat kecil)

PH = log (1/[H+])

PH = - log [H+]

PH = - log (10-1) = (air murni)

Bila air berdisosiasi menjadi anion clan kation sehingga ia akan berikatan

dengan OH- dan H+, kelebihan muatan inilah yang menentukan pH

Bila [H+] > [OH-] = asam

[H+] < [OH] = basa

sehingga pH 0 - 7= asam

7-14 = basa



b. Konduktivitas (identik dengan DHL= Daya Hantar Listrik)

Makin banyak air yang mengandung kation dan anion dalam suatu disosiasi maka

konduktivitas akan tinggi. Air murni tak bisa berdisosiasi sehingga nilai

konduktivitas kecil.

Alat :

- Conduktivity

- Thermometer dengan skala ketelitian 0,1.

Cara penggunaan sebaiknya langsung di lapangan/ di laboratorium, 24 jam

pengamatan.

Satuan : siemens = Mho/cm Ms

= 10-3 Mho

μs = 10-6 Mho

Cara pembacaan : langsung di jarum penunjuk

Misal : C = 275 ms/cm

T=26°C

Temperatur mempengaruhi konduktivitas. Cari standar konduktivitas untuk

20° (C20°) Dengan table

c. Mineralisasi

Memberikan informasi jumlah/kuantitas garam-garam yang larut dalam satu

liter air.

Dapat dilakukan dengan cara :

- Penguapan air 1 liter sehingga tertinggal garam-garamnya

- Dengan konduktivitas lebih baik

- Dengan tetrasi semua unsur hasil ditimbang

- Caranya :

Mengubah harga konduktivitas kedalam konduktivitas 20° (kesamaan

konduktivitas dalam 20º C)

C20º =CTx F



2. Secara kimia murni

Proses analisa untuk mengetahui kandungan unsur-unsur kimialion-ion

dalam air. Ion-ion dalam air dapat dibagi :

• Major Elements ( >5 mg/I)

Kation : Ca 2+, Mg2+, Na+, K+

Anion : HC03-, C03

2-, S042-, CI-, N03

Koloid : Sio2, Fe

• Minor Elements (0,01 - 5 mg/I)

Fe3+, Al3+, Mn3+, NO-, P04-, F-

• Trace Elements (<0,01 mg/I) Hg, Pb, Cu, Zn, Ni, J,As dll.

Sifat Kimia

Sifat kimia antara lain kesadahan, jumlah garam terlarut (TDS= Total Dissolved

Solids), Daya Hantar Listrik, Keasaman dan Kandungan ion.

Kesadahan atau kekerasan disebabkan oleh kandungan Ca dan Mg. Kesadaran ada

dua macam yaitu kesadahan karbonat dan kesadahan non karbonat. Untuk menentukan

besarnya kesadahan dapat dilakukan dengan titrasi dengan satuan bpj ( bagian per juta )

atau ppm ( part per million ) mg/l, atau dengan D yang besarnya 1D = 10 mg/l (CaO).

Hr ( Kesadahan ) = Ca x ( CaCO3 / Ca ) + Mg ( CaCO3 / Mg )

Klasifikasi air berdasarkan harga kesadahannya menurut (Hem Bouwer, 1978) dan

menurut Sawyer & Mc Carty ( Todd, 1980 ).


Kesadahan ( mg/l CaCO3 )Klas Air

Hem Sawyer & Mc Carty

0 - 60

61 - 120

121 - 180

> 180

0 - 75

75 - 150

150 - 300

> 300

Lunak

Menengah

Keras

Sangat keras


Jumlah garam terlarut atau total dissolved solids adalah jumlah kosentrasi garam

yang terkandung di dalam air. Di bawah ini klasifikasi air berdasarkan jumlah garam

terlarutnya berdasarkan Hem ( Bouwer, 1978 )

Klasifikasi air berdasarkan jumlah garam terlarut menurut Hem (Bouwer,1978)

Sedangkan menurut Davis dan De Wiest 1966 memberikan klasifikasi seperti pada tabel 10

berikut ini :

Klasifikasi air berdasarkan jumlah garam terlarut, menurut Davis & De Wiest

Jumlah garam terlarut

(mg/l)

Macam air

<1.000

1.000 – 10.000

10.000 – 100.000

>100.000

Tawar (fresh)

Payau (Brackish)

Salty

Briny

Sebagai perbandingan bahwa jumlah garam terlarut dari air laut adalah

sekitar 34.000 mg/l. Jumlah garam terlarut dapat didekati dengan harga daya hantar

listrik ( DHL = EC )

Daya hantar listrik adalah sifat menghantarkan listrik dari air. Air yang

mengandung garam maka DHLnya semakin tinggi. Pengukurannya dengan EC

meter, karena satuannya sangat kecil maka digunakan satuan microsiemen ( S / sm

) atau micromhos ( mho/Sm ). DHL ini pada suhu standar yaitu 25o C. Apabila

pengukuran pada suhu di atas atau di bawah 25o C maka dilakukan koreksi dengan

rumus :


Jumlah garam terlarut

(mg/l)

Macam air

<1.000

1.000 – 10.000

10.000 – 35.000

>35.000

Tawar (fresh)

Masin (moderately – saline )

Sangat Masin ( Very Saline )

Asin ( Briny )


DHL 25o C = DHL to C / (1+0,02 (t-25o C ) )

Air tanah pada umumnya mempunyai harga 100 – 5000 S / sm. Besaran

dari hantar listrik dapat dikonfersikan dengan besaran jumlah garam terlarut (

mg/l ) yaitu : 1mili mho/Sm (103 mho/Sm) = 640 mg/l atau 1 mg/l = 1,56 S / sm

Harga konversi tersebut sebenarnya bermacam-macam tergantung dari jenis

garamnya, yaitu 1mili mho/Sm berkisar antara 450 mg/l untuk garam MgCl sampai

1000 mg/l, untuk garam NaHCO3. Klasifikasi air berdasarkan harga DHL seperti

tabel berikut ini:

Klasifikasi air berdasarkan harga Daya Hantar Listrik

DHL (mho/Sm pada 250 C) Macam air

0,056

0,5 – 5,0

5 -30

30 – 2000

35000 - 45000

Air murni

Air suling

Air hujan

Air tanah

Air laut



Metode Analisis Trilinier Piper

Metode ini merupakan metode yang terpenting dalam studi genetik airtanah, ini

sangat efektif dalam pemisahan analisis data bagi studi kritis terutama mengenai sumber

penyusun terlarut dalam airtanah, perubahan atau modifikasi sifat-sifat air yang melewati

suatu wilayah tertentu serta hubungannya dengan problem – problem geokimia. Diagram

ini terdiri dari dua segitiga samasisi yang terletak dibawah kanan dan kiri masing – masing

segitiga untuk pengeplotan kation di satu pihak dan anion di pihak lain. Diatas kedua

segitiga itu dibuat jajaran genjang. Dan pada jajaran genjang tersebut titik-titik kation dan

anion dari kedua segitiga ditarik keatas kedalam jajaran genjang. Dari kedudukan titik

tersebut pada jajaran genjang maka dapat diinterpretasikan tipe kualitas airtanahnya.

100

SO4 + Cl 50 50 Ca + Mg

0 0

Mg SO4

Na+K HCO3

50 50

Ca 50 Na+K HCO3 50 Cl

Kation Anion

Interpretasi data kualitas airtanah dengan diagram trilinier Piper



Berikut ini klasifikasi trilinear diagram yang dibagi menjadi 9 tipe :

Gambar 14. Tipe air dalam diagram trilinier

Keterangan Area klasifikasi trilinear diagram.

Area 1. Berarti kandungan alkali tanah melebihi kandungan alkalinya.

Area 2. Berarti kandungan alkali melebihi kandungan alkali tanahnya.

Area 3. Berarti kandungan asam lemah melebihi asam kuatnya.

Area 4. Berarti kandungan asam kuat melebihi asam lemahnya.

Area 5. Berarti kekerasan karbonat (alkalinitas sekunder) > 50%, sifat kimia airtanah

didominasi oleh alkali tanah dan asam lemah.

Area 6. Berarti kekerasan non-karbonat (kegaraman sekunder) > 50%.

Area 7. Berarti non-karbonat alkali (kegaraman primer) > 50%, sifat kimia airtanah

didominasi oleh alkali dan asam kuat.

Area 8. Berarti karbonat alkali (alkalinitas primer) > 50%.

Area 9.Berarti pasangan kation dan anion seimbang tidak ada yang > 50%.



BAB II

PEMBAHASAN

Dalam acara ini bertujuan untuk mengetahui sifat kimia airtanah dengan

menggunakan electric conductifity (EC) meter untuk mengukur pH, daya hantar listrik,

suhu, dan jumlah zat padat yang terlarut (TDS). Selain itu acara ini bertujuan untuk

menentukan jenis airtanah dengan menggunakan diagram Trilinier Piper.

PROSEDUR KERJA:

1. Dari data analisa kimia airtanah ambil unsur mayor baik anion maupun kationnya.

2. Menghitung harga rasio (r).

3. Menghitung perbandingan rasio untuk setiap sample.

4. Menghitung harga persen (%) setiap unsure.

5. Plot nilai kation-anion pada diagram trilinier piper yang berbentuk segitiga sama

sisi yang terletak di sebelah kanan dan kiri.

6. Titik hasil pengeplotan kation dan anion di tarik ke atas hingga masuk ke dalam

grafik trilinier piper jajaran genjang.

7. Titik perpotongan perpanjangan kation dan anion terletak pada bagian-bagian yang

ada di jajaran genjang.

8. Dari posisi titik-titik jajaran genjang dapat diketahui tipe kualitas airtanah.

PERHITUNGAN

(Terlampir)



BAB III

KESIMPULAN

1. Tujuan dari Analisa Kimia Air :

Mengetahui sifat kimia airtanah

Menentukan jenis airtanah

2. Berdasarkan nilai analisa kimia air tanah yang terdiri dari nilai anion dan kation

yaitu :

Anion, terdiri dari Klor (Cl-), HCO3-(Asam bikarbonat) dan sulfat (SO42-).

Kation, terdiri dari Magnesium (Mg2+), Kalsium (Ca2+), Natrium (Na+) dan

Kalium (K+)

3. Berdasarkan analisa melalui metode Analisis Trilinier Piper didapatkan

kesimpulan termasuk dalam area Area 3. Berarti kandungan asam lemah

melebihi asam kuatnya.


Isi PRESENTASI MAT

Documents

Transcript of Isi PRESENTASI MAT