11_pertemuan_11_Hidrogeokimia I_Definisi_Faktor yang Mempengaruhi dan Proses Hidrogeokimia.ppt

MODUL MINGGU #11
GEOHIDROLOGI (GEGL222240 – 2 SKS)
Hidrogeokimia I
Dr. Tjahyo Nugroho Adji, MSc. Tech
Ahmad Cahyadi, S.Si., M.Sc.
DEPARTEMENT OF ENVIRONMENTAL GEOGRAPHY
FAKULTAS GEOGRAFI UNIVERSITAS GADJAH
MADA
2024
A Sc h emat ic Ov er v i ew
o f Pr o c esses t h at Af f ec t t h e Wat er Qu al it y
i n Th e H yd r o l o g ic al Cyc l e
1. Evaporation
2. Transpiration
3. Selective Uptake
by Vegetation
4. Oxidation/ Reduction
5. Cation Exchange
6. Dissolution of Mineral
7. Precipitation
of Secondary Mineral
8. Mixing of Water
9. Leaching
of Fertilisers, Manure
10. Pollution
11. Lake/Sea
Biological Processes
1
2
3
4 5 6 7
1
7
8
8
5
11
9
11
1
10
10
clay
fresh
salt
1
1. Evaporation
2. Transpiration
3. Selective Uptake
by Vegetation
5. Cation Exchange
7. Precipitation
8. Mixing of Water
9. Leaching
10. Pollution
11. Lake/Sea
Piezometer 4A
0
1
2
3
4
0 1 2 3 4
Cl (meq/l)
Na
(meq/l)

Hidro-geo-kimia
(hydrogeochemistry)
water-rock interaction

HYDROGEOCHEMISTRY
WATER-ROCK INTERACTION

DEFINISI
• Pendekatan yang mengkaji proses dan
reaksi yang terjadi karena adanya
interaksi antara airtanah dan batuan
pada akuifer
• Tujuan 1: Mendeskrispsikan karakter
kimia air
• Tujuan 2: Menjelaskan perubahan
komposisi kimia airtanah pada berbagai
lokasi atas dasar interaksi antara air dan
batuan (prosesnya apa?)

Pendahuluan
1.
Apa Hidrogeokimia itu?
• Gilli et al. (2012) menyebutkan bahwa hidrokimia adalah
karakteristik fisik, kimia isotopik dan mikrobiologi yang ada dalam
air.
• Lebih lanjut Gilli et al. (2012) menyebutkan bahwa hidrokimia
menggambarkan kandungan mineral alami dan tambahan
substansi antropogenik yang berasal dari polutan.
Peraturan Pemerintah (PP) Republik Indonesia Nomor 20 Tahun
1990 menyebutkan bahwa:
“kualitas air yaitu sifat air dan kandungan makhluk hidup, zat,
energi, atau komponen lain di dalam air”

Pendahuluan
1.
Analisis Hidrogeokimia airtanah untuk apa?
Effendi (1993) berpendapat bahwa paling tidak terdapat tiga hal yang
merupakan tujuan dilakukannya pengambilan sampel hidrogeokimia
pada lingkungan alami, yaitu:
1. Mengetahui nilai kualitas air, baik kualitas kimia, fisika dan atau
kualitas biologi;
2. Membandingkan nilai kualitas air dengan baku mutu untuk
peruntukan tertentu; dan
3. Menilai kelayakan suatu sumberdaya air untuk peruntukkan
tertentu.

Pendahuluan
1.
Analisis Hidrogeokimia airtanah untuk apa?
Hem (1970) dan Gilli et al. (2012) menjelaskan bahwa analisis
kualitas air, dalam hal ini karakteristik hidrogeokimia dapat digunakan
untuk:
1. menganalisis proses lingkungan yang terjadi terhadap airtanah,
2. menganalisis tipe batuan yang dominan berpengaruh terhadap
kualitas air,
3. kondisi wilayah imbuhan airtanah,
4. lama tinggal airtanah dalam akuifer,
5. sumber mineralisasi yang terjadi serta kontaminan alami dan
artifisial yang masuk ke dalam sistem akuifer.

HIDROGEOKIMIA HARUS BISA MENJAWAB
Perbukitan
denudasional
Lereng
koluvial
Formasi
Sentolo
Aluvial bekas
lagoon
Na+ = 21 ppm
Ca2+ = 44 ppm
Mg2+ = 17 ppm
K+ = 12 ppm
Cl- = 24 ppm
SO4
2- = 32 ppm
HCO3
- = 56 ppm
Na+ = 25 ppm
Ca2+ = 57 ppm
Mg2+ = 20 ppm
K+ = 15 ppm
Cl- = 28 ppm
SO4
2- = 21 ppm
HCO3
- = 25 ppm
Na+ = 35 ppm
Ca2+ = 67 ppm
Mg2+ = 28 ppm
K+ = 17 ppm
Cl- = 28 ppm
SO4
2- = 45 ppm
HCO3
- = 78 ppm
Na+ = 95 ppm
Ca2+ =42 ppm
Mg2+ = 78 ppm
K+ = 17 ppm
Cl- = 222 ppm
SO4
2- = 45 ppm
HCO3
- = 121 ppm
Sumur 1
Sumur 2
Sumur 3
Sumur 4
?

Komposisi
kimia 1
Komposisi
kimia 2
•Mengapa berubah dari 1 ke 2 ??
•Apa faktornya ??
•Berapa besar perubahannya ??
•Proses/reaksi kimia apa ??
MINERALOGI
BATUAN

Contoh Skema Perubahan
Hidrogeokimia di Akuifer Karbonat

Contoh Skema Perubahan Hidrogeokimia
dari recharge ke akuifer tertekan

Prosedur Analisis Hidrogeokimia
2.
Bagaimana Analisis Hidrogeokimia airtanah dilakukan?
• Analisis hidrogeokimia yang sering dilakukan adalah analisis ion mayor
di dalam air (Hem, 1970).
• Ion mayor di dalam air adalah ion yang menyusun lebih dari 90% total
padatan terlarut yang terdapat dalam air (Hiscock, 2005).
• Hiscock (2005) menjelaskan lebih lanjut bahwa ion mayor yang terdapat
dalam air terdiri dari enam, yaitu kalsium (Ca2+), magnesium (Mg2+),
sodium/natrium (Na+), klorida (Cl-), bikarbonat (HCO3
-), dan sulfat (SO4
-).
• Namun demikian, seringkali dalam analisis ion mayor beberapa ion
minor dengan kandungan cukup tinggi juga digunakan. Beberapa ion
tersebut adalah potasium/kalium (K+), besi (Fe2+), stronsium (Sr2+), dan
flourida (F-).

Kation:
 Kalsium (Ca2+)  40,078
 Magnesium (Mg2+)  24,31
 Natrium (Na+)  22,98
 Kalium (K+)  39,098
 Ca>Mg>Na>K
Anion:
 Bikarbonat HCO3
-  61,06
 Sulfat SO4
2-  96,061
 Klorida Cl- 35,45 (HCO3
->SO4
2- >
Cl-)

2. Bagaimana Analisis Hidrogeokimia airtanah dilakukan?
KOMPOSISI AIRTANAH
Ion Mayor
(> 5 mg/liter)
Bikarbonat Sulfat Kalsium
Klorida Natrium Magnesium
Ion Minor
(0,001 – 10,0 mg/liter)
Nitrat Kalium Fosfat
Karbonat Stronsium Boron
Fluorida Besi -
Ion Ikutan
(< 0,1 mg/liter)
Alumunium Iodida Selenium
Arsenik Litium Thorium
Barium Mangan Seng
Bromida Nikel Vanadium
Kadmium Radium Uranium
Sesium Silika Emas
Kromium Perak Timah
Tembaga Titanium -
Gas Terlarut
(Ikutan sampai 10
mg/liter)
Nitrogen Karbondioksida Hidrogen sulfida
Oksigen Metana Nitrogen oksida
Sumber: Freeze dan Cherry (1979)

SUMBER KALSIUM (Ca2+)
No Mineral Rumus kimia
1 Kalsit CaC03
2 Aragonit CaCO3
3 Dolomit CaMg(CO3)2
4 Ca-feldspar CaAl2Si2O8
5 Fluoroapathite Ca(PO4)3F
6 Gypsum CaSO4. 2H2O
7 Anhydrite CaSO4
8 Ca-monmorilonit Ca0,33 Al4,67 Si7,33 O20 (OH)4
9 Glauberite CaSO4.Na2SO4
10 Tachyhydrite CaCl2. 2MgCl2 . 12H2O

SUMBER MAGNESIUM (Mg2+)
1 Dolomit CaMg(C03)2
2 Forsterit Mg2SiO4
3 Magnesit MgCO3
4 Brucit Mg(OH)2
5 Talk Mg3Si4 O10(OH)2
6 Chlorit Mg5Al2Si3O10(OH)2
7 Biotit KMg3AlSi3O10(OH)2
8 Sepiolit Mg4Si6O15(OH)2 . 6H2O
9 Epsomit MgSO4. 7H2O

SUMBER NATRIUM (Na+)
1 Halite NaCl
2 Albite (Na-feldspar) NaAlSi3O8
3 Na-montmorilonit Na0,33 Al2,33 Si3,67 O10 (OH)2
4 Thenardite Na2SO4
5 Glauberite CaSO4 . Na2SO4
6 Mirabilite Na2SO4 . 10H2O
7 Trona NaHCO3 . Na2CO3 . 2H2O
8 Dawstone NaAlCO3(OH)2

SUMBER KALIUM (K+)
1 Silvit KCl
2 Orthoclase (K-feldspar) KAlSi3O8
3 Mika KAlSi3O8
4 Biotit KMg3AlSi3O10(OH)2
5 Karnalit KCl . MgCl2 . 6H2O

SUMBER KLORIDA (Cl-)
1 Halit NaCl
2 Silvit KCl
3 Anarktitit CaCl2 . H2O
4 Biskofit MgCl2 . 6H2O
5 Karnalit KCl . MgCl2 . 6H2O
6 Tachyhidrit CaCl2 . 2MgCl2 . 12H2O

SUMBER SULFUR DAN SULFAT
Mineral Rumus kimia
Gipsum CaSO4 . 2 H2O
Anhidrit CaSO4
Glauberit CaSO4 . Na2SO4
Thenardit Na2SO4
Mirabilit Na2SO4 . 10 H2O
Kieserit MgSO4 . H2O
Epsomit MgSO4 . 7H2O
Pirit FeS2
Galena PbS
Sphalerit ZnS

SUMBER KARBONAT-BIKARBONAT
Mineral Rumus kimia
Kalsit CaCO3
Dolomit CaMg(CO3)2
Siderit FeCO3
Magnesit MgCO3
Otavit CdCO3
Strontianit SrCO3
Nahkolit NaHCO3
Trona NaHCO3 . Na2CO3 . 2H2O
Dawsonit NaAlCO3(OH)2

No
sampel
Lokasi K Na Ca Mg Cl HCO3 SO4
CBE
(%)
BK 1 Alakasing, Peling Tengah 20.12 27.72 2.79 1.65 0.34 1.90 0.02 95.90
BK 2
Paisu Telea, Tunggaling, Peling
Tengah 1.92 26.63 2.89 2.96 0.34 1.90 0.02 94.90
BK 3 Paisu Patukuki, Peling Tengah 2.42 3.41 3.09 2.96 0.28 2.36 0.00 85.80
BK 4 Balombong, Peling Tengah 6.73 8.85 4.59 2.30 0.51 2.43 0.01 89.40
BK 5 Bangunemo, Bulagi Utara 2.05 2.96 5.19 2.72 1.58 2.62 0.01 76.60
BK 6 Lukpanenteng, Bulagi Utara 3.39 34.33 27.45 41.06 25.39 2.23 0.34 78.50
BK 7b Batu Gong, Buko 6.97 10.63 4.89 6.50 21.44 2.82 0.31 36.40
BK 8 Sungai Lelengan, Buko 19.81 24.46 3.29 3.54 0.28 2.23 0.04 95.60
BK 9 Batangono 1, Buko 2.28 25.99 4.49 2.96 0.23 2.82 0.02 93.80
BK 10 Batangono 2, Buko 2.23 3.12 3.89 2.55 0.28 2.49 0.01 84.80
BK 11b Paisobatu 2, Buko 2.05 2.84 3.09 2.39 0.34 1.84 0.01 85.90
BK 14 Danau Alani, Buko Selatan 1.46 23.76 3.39 2.80 0.34 1.77 0.01 94.80
BK 15
Air Terjun Lembani, Buko
Selatan 2.28 23.29 2.40 2.39 0.34 1.70 0.02 94.70
BK 16 Sabelak, Bulagi Selatan 3.73 5.41 3.99 2.06 0.45 1.97 0.02 87.70
BK 18 Kuala Indah, Lalandai, Bulagi 2.41 34.33 52.40 45.01 35.26 2.23 0.29 76.60
BK 19b Labibi 2, Peling Tengah 3.76 25.01 3.19 2.39 0.34 1.70 0.01 95.20
BK 20 Mamulusan, Liang 20.07 24.07 3.29 1.97 0.39 2.23 0.01 95.00
BK 21c Okumel 3, Tomboniki, Liang 20.07 25.45 3.49 2.22 0.34 1.97 0.01 95.80
BK 23 Paisu Mandoni, Liang 2.42 3.41 3.09 2.96 0.28 2.36 0.00 85.80
BK 26
Pelong, Tonuson, Totikum
Selatan 19.84 15.50 3.19 2.30 0.34 1.77 0.02 95.00

Nomor Urut 1 2 3 4 5 6
Lokasi Bribin Ngreneng Gilap
Jomblanga
n
Jurangje
ro
S.Pentung
Nomor Laboratorium 138/06 139/06 140/06 141/06 142/06 143/06
Tanggal
23
Maret
23 Maret
21
Maret
21 Maret 22 Maret 21 Maret
Jam 11.15 14.00 16.30 14.40 17.40 13.30
Parameter Satuan
pH --- 6,92 6,93 7,06 7,33 6,97 7,57
DHL
μmhos/c
m
486 480 471 215 490 186,6
Suhu 0C 27,3 27,8 26,4 26,6 27,3 26,2
Eh mV + 4 + 3 - 6 -21 + 1 -
Kalsium (Ca+2
)
mg/L 70.6 83.7 70.6 44.6 76.3 45.3
Magnesium
(Mg+2)
mg/L 3.4 1.1 3.5 4.5 2.2 3.3
Natrium ( Na+ ) mg/L 3.1 3.0 2.5 3.2 2.6 4.1
Kalium ( K+ ) mg/L 1.5 1.7 1.4 1.7 1.6 1.7
Klorida ( Cl- ) mg/L 7.4 7.4 7.8 9.2 7.4 9.2
Alkalinitas
(HCO3
- )
mg/L 242 246 226 158 255 143
Sulfat ( SO 4
2-
)
mg/L 5.4 6.0 7.0 4.0 5.5 6.5
Nitrat (NO3 ) mg/L 2.5 3.2 2.1 1.0 1.8 1.8
Nitrit (NO2
- ) mg/L 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
Bakteri koliform
total
MPN/10
0ml
>2400 >2400 240 >2400 1100 1100

REPRESENTASI DATA
massa unsur terlarut (mg)
ppm =
massa larutan (kg)
massa unsur terlarut (µg)
ppb =
massa larutan (kg)
•Konsentrasi massa/berat---- ppm = part per million –mg/L

massa unsur terlarut (mg)
mg/lt =
volume larutan (liter)
massa unsur terlarut (µg)
µg/lt =
volume larutan (kg)
• berat/volume=(berat/berat) x kerapatan larutan
• sehingga, kerapatan larutan=massa larutan (kg)/volume
larutan (liter)
• jika kerapatan airtawar = 1,00 g/cm3 ; air laut 1,025 g/cm3,
maka pada p = 1 kg/liter
• ppm (mg/kg) = mg/liter

Molaritas
 angka yang menunjukkan jumlah mol dari unsur
pada 1m3 larutan
 Molaritas = (mg/liter) x 10 -3 / berat atom
 Milimol = (mg/liter) / berat atom
 Contoh : pada air terdapat Na+ terlarut sebesar
125 mg/lt, maka molaritasnya adalah :
 miliMol = 125/22.99 = 5,458 mmol/lt (di mana
22.99 adalah berat atom unsur Na+)

Ppm = part per millions =
=mg/kg=mg/liter
(1/1.000.000)
 Ca 2+ = 101,6 mg/lt
 Berat atom kalsium = 40.08
 Mmol/lt = 101,6/40,08 = 2,53 mmol/lt
 Meq/lt = (mmol/liter x 2) = 2,53 x 3 =
5,06 meq/lt

Berat Ekuivalen (epm = meq/l)
 Berat ekuivalen adalah satuan yang sering digunakan untuk
merepresentasikan data kualitas air karena semua reaksi
dari reaktan yang bereaksi menghasilkan produk akan
mempunyai kesetimbangan berat ekuivalen. Satuan berat
ekuivalen yang biasa dipakai adalah miliekuivalen/liter
(meq/l) = epm
 meq /l = (mg/l) / berat atom /valensi dari ion
 atau meq/l = (mmol/l) x valensi ion
 Contoh : pada air terdapat Mg 2+ terlarut sebesar 80 mg/lt,
maka berat ekuivalen-nya adalah :
 Meq/l = (80 / 24,305) x 2
= 80/12,15 = 6,32 meq/lt
(dimana 24,305 adalah berat atom unsur Mg 2+ dan 2
adalah jumlah ion valensi Na)

Ion mayor minimal= 5 mg/l = 5 ppm (part per
millions) ada kation (+) dan anion (-)
1. Kalsium (Ca2+) = 40,078
2. Magnesium (Mg2+) = 24,305
3. Natrium/sodium (Na+) = 22,99
4. Kalium/potassium (K+) = 39,098
5. Bikarbonat (HCO3
-) = 61,016
6. Sulfat (SO4
2-) = 96,061
7. Klorida (Cl-) = 35,453

Berat Ekuivalen (epm = meq/l)
 Berat ekuivalen adalah satuan yang sering digunakan untuk
merepresentasikan data kualitas air karena semua reaksi
dari reaktan yang bereaksi menghasilkan produk akan
mempunyai kesetimbangan berat ekuivalen. Satuan berat
ekuivalen yang biasa dipakai adalah miliekuivalen/liter
(meq/l) = epm
 meq /l = (mg/l) / berat atom /valensi dari ion
 atau meq/l = (mmol/l) x valensi ion
 Contoh : pada air terdapat Mg 2+ terlarut sebesar 80 mg/lt,
maka berat ekuivalen-nya adalah :
 Meq/l = (80 / 24,305) x 2
= 80/12,15 = 6,58 meq/lt
(dimana 24,305 adalah berat atom unsur Mg 2+ dan 2
adalah jumlah ion valensi Na)

Charge balance error (CBE)
 -/+ 5%
 Besarnya kesalahan yang dihitung
dari perbedaan total jumlah berat
ekuivalen (meq/lt) antara kation dan
anion

2.
Bagaimana Analisis Hidrogeokimia airtanah dilakukan?
Hal yang pertama kali dilakukan sebelum melakukan analisis hidrogeokimia adalah
analisis keseimbangan ion:
CBE (%) = ((∑ Kation – ∑ Anion) / (∑ Kation + ∑ Anion)) x 100
meq/l = miligram ion/ berat ekuivalen
berat ekuivalen = berat molekul / valensi ion
Nilai CBE yang disarankan adalah kurang 5% untuk peralatan modern dan
kurang dari 10% untuk analisis laboratorium yang dilakukan secara manual
(Hiscock, 2005; Younger, 2007).

 
 zma
zmc
(Na+) + (K+) + 2(Ca2+) + 2(Mg2+) = (Cl-)
+ (HCO3
-) + 2(SO4
2-) sehingga:
100




 
 
zma
zmc
zma
zmc
E

FAKTOR BERPENGARUH TERHADAP
KONDISI HIDROGEOKIMIA
 IKLIM
 GEOLOGI
 GEOMORFOLOGI / LERENG
 VEGETASI
 WAKTU
 MANUSIA

A Sc h emat ic Ov er v i ew
o f Pr o c esses t h at Af f ec t t h e Wat er Qu al it y
i n Th e H yd r o l o g ic al Cyc l e
1. Evaporation
2. Transpiration
3. Selective Uptake
by Vegetation
5. Cation Exchange
7. Precipitation
8. Mixing of Water
9. Leaching
10. Pollution
11. Lake/Sea
1
2
3
4 5 6 7
1
7
8
8
5
11
9
11
1
10
10
clay
fresh
salt
1
1. Evaporation
2. Transpiration
3. Selective Uptake
by Vegetation
5. Cation Exchange
7. Precipitation
8. Mixing of Water
9. Leaching
10. Pollution
11. Lake/Sea

Faktor yang mempengaruhi hidrogeokimia airtanah (Griffioen, 2004)

EVAPORASI - TRANSPIRASI
 Pada daerah dengan iklim kering sangat
berpengaruh thd. komposisi kimia
airtanah
 Karena akan mengurangi kandungan H2O
murni dari air
 Sehingga, total unsur terlarut (TDS-total
dissolved solids/salts) akan meningkat

Contoh kasus di Central Australia
(Jankowski & Jacobson, 1990)
 Karena tingkat evapotranspirasi yang
tinggi, mineral kalsit akan ter-precipitasi,
setelah itu mineral dolomit, sehingga
kandungan alkalinitas (HCO3
-) di airtanah
akan menurun

PELARUTAN - DISSOLUTION
1. Pelarutan yang tidak menghasilkan padatan
(CONGRUENT DISSOLUTION)
CaCO3 + H2O Ca2+ +HCO3
- + OH-
CaSO4 + 2H2O Ca2+ + SO4
2- + H2O
NaCl + H2O Na+ + Cl- + H2O
2. Pelarutan yang menghasilkan padatan
(INCONGRUENT DISSOLUTION)
CaAl2Si2O8(s)+H2CO3+H2O Ca2++ 2HCO3
-+Al2Si2O5(OH)4(s)

 Pelarutan mineral yang melepaskan unsur
ke air merupakan proses yang paling
penting terhadap komposisi kimia airtanah
 Beberapa mineral akan sangat mudah dan
cepat larut (karbonat, evaporit) sehingga
secara signifikan merubah komposisi
kimia air tanah
 Sementara mineral seperti silika, proses
pelarutannya akan memakan waktu yang
lama, dan efeknya sedikit terhadap
komposisi kimia airtanah

PRECIPITATION / PENGENDAPAN
• Jika, sebagai contoh pada pelarutan kalsit,
konsentrasi kalsium dan bikarbonat di air sudah
tinggi, maka air tersebut akan lebih lambat/sulit
untuk melarutkan batuan gamping
• Jika, makin lama makin tinggi dan mencapai ambang
batas (equilibrium), maka prosesnya berubah
menjadi proses pengendapan / pengkristalan
(precipitation) dan membentuk padatan (solid)
• Precipitation of Calcite :
Ca2+ + HCO3
- + OH- CaCO3(s) + H2O
• Gypsum precipitation :
Ca2+ + SO4
2- + 2H2O CaSO4.2H2O

SATURATION INDICES (SI) atau INDEKS KEJENUHAN
 Suatu nilai yang menunjukkan bahwa suatu
larutan itu sudah jenuh atau belum terhadap
mineral tertentu
 Sehingga bisa digunakan untuk memprediksi
bahwa yang terjadi pada airtanah adalah
proses dissolution atau precipitation
 Jika SI = - (undersaturated-pelarutan-agresiv)
Jika SI = 0 (seimbang/equilibrium)
Jika SI = + (supersaturated-pengendapan)
 Cari menghitungnya adalah dengan hukum
termodinamika (akan dijelaskan kemudian)

Contoh di barat S. Bogowonto
Indek Kejenuhan Airtanah terhadap Mineral pada Sistem Perbukitan - Dataran
-2,5
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
8 9 10 7 6 5 3
Sampel
Indek
Kejenuhan
Kalsit Dolomit Gypsum Kwarsa

REAKSI REDUKSI-OKSIDASI (REDOX)
• Reaksi redox menunjukkan adanya transfer
elektron
• Oksidasi berarti kehilangan elektron dan
menambah valensi positif
• Reduksi berarti memperoleh elektron dan
mengurangi valensi positif
• Tidak bisa berdiri sendiri, setiap terjadi oksidasi
pasti ditemani oleh reduksi dan sebaliknya,
sehingga tidak mungkin ada elektron bebas
berkeliaran di airtanah (selalu balance)

Contoh :reaksi besi di airtanah
 Fe Fe2+ + H2 (oksidasi)
 2H+ + e- ½ H2 (reduksi)
 2H+ + Fe Fe2+ + H2 (redox komplit)

Kapan terjadi reaksi redox ?
1. Jika air hujan sebagai recharge ketemu
airtanah dalam. Air hujan yang terinfiltrasi
banyak mengandung oksigen (SO4 dan NO3)
dan akan berkurang ketika menjadi airtanah.
Sementara itu, airtanah dalam miskin oksigen
Sehingga ketika bertemu akan terjadi reaksi
redox
2. Jika terjadi pencemaran, maka akan terjadi
dekomposisi bakteri dari materi organik yang
larut di air. Sehingga, materi-mater organik
akan bermigrasi atau berubah menjadi kearah
reduksi , kemudian ke arah hilir terjadi reaksi
oksidasi

- 400 -300 -200 -100 0 + 100 + 200 +300 +400 mV
Oksidasi
Reduksi
Eh-REDOX POTENSIAL (mV)

 Oksidasi Pirit :
FeS2 + 15/4 O2 + 7/2 H2O Fe(OH)3(s) + 2 SO4
2- + 4H+
 Reduksi sulfat :
SO4
2- + CH2O + H2O 2H+ + S2- + 2HCO3
-
SO4
2-/S2-
NO3
-/NH4
+
NO3
-/NO2-
Fe3+/Fe2+
As5+/As3+
HCO3
-/CH4
dll
Pasangan redox yang sering terjadi di airtanah

(KAT) ION EXCHANGE
 Biasa terjadi pada akuifer dengan materi
lempung
 Terjadi karena pola dan karakteristik
adsorpsi pada valensi di dekat permukaan
lempung
 Guy Chapman Model

ELECTRICAL DOUBLE LAYER
STERN
LAYER
DIFFUSE
LAYER

• Layer pertama (stern layer) mempunyai valensi yang selalu
menempel pada permukaan lempung
• Layer kedua (diffuse) bergerak pada cairan ketika ada airtanah
• Diffuse layer akan berubah-ubah tergantung dari kenaikan jumlah
kation yang diserap (sering terjadi), atau penurunan jumlah anion
yang dilepaskan (jarang terjadi)
• Akibatnya, ada pertukaran kation pada airtanah di akuifer lempungan
• Yang lazim terjadi : Na+ - Ca2+
Na+ - Mg2+
K+ - Ca2+
K+ - Mg2+

Na-clay Na+
K-clay + Mg2+ K+ + Mg-clay
2 Na-clay + Mg2+ K+ + Mg-clay
K+ + Mg-clay K-clay + Mg2+

Cara mengetahui kalau terjadi ion exchange di
airtanah – dengan bivariate plot
Piezometer 4A
0
1
2
3
4
0 1 2 3 4
Cl (meq/l)
Na
(meq/l)
• Rasio Na:Cl diatas
garis diagonal (1:1)
menunjukkan bahwa
ada ion exchange
Ca2+ untuk Na+ ,
sehingga Natrium
meningkat, sementara
kalsium turun

Dispersi
 Dispersi adalah kecenderungan fluida
untuk menyebar keluar dari jalur
yang diharapkan untuk diikuti;
 Dispersi menghasilkan mixing
(percampuran);

Dispersi
Skema terjadinya dispersi (Freeze and Cherry, 1979)

BAGAIMANA MENGKUANTIFIKASI
PERUBAHAN KOMPOSISI KIMIA AIRTANAH?
 Model hidrogeokimia
• Forward Model
• Inverse Model

FORWARD MODEL
 Kita sudah harus tahu betul jenis reaksi
yang terjadi di airtanah
 Termasuk besarannya
 Akan tahu berapa komposisi kimia suatu
sampel tanpa mengukur atau analisis
laboratorium
 Sulit untuk menentukan jenis reaksi
yg.terjadi
 Hasilnya biasanya jauh dari kenyataan
sebenarnya

FORWARD MODEL BAIK UNTUK LATIHAN MENGENALI
KESETIMBANGAN PROSES HIDROGEOKIMIA
TDS pH Eh (mV) O2 Ca
2+
Mg
2+
Na
+
K
+
Fe
2+
SO4
2
-
Cl
-
HCO
3
-
mg/l
160 5.76 190 3.4 34 3 2 1 0 13 3 104
Hitunglah bagaimana komposisi kimia pada sumur
dibawah searah aliran airtanah jika terjadi proses-
proses berikut ini :
•0.37 mmol/l of sodium chloride has been dissolved
•0.09 mmol/l sodium sulphate has been dissolved
•0.12 mmol/l potassium chloride has been dissolved
•198 mg/l calcite has been dissolved
•45 mg/l dolomite dissolved
•17 mg/l (0.142 mmol/l) pyrite has been oxidized

INVERSE MODEL - HIDROGEOKIMIA
 Menggunakan initial dan final komposisi kimia airtanah untuk
memprediksi reaksi kimia di airtanah
 Semua laju mass balance model dapat teridentifikasi
 Mass balance dan laju proses hidrogeokimia dapat didefinisikan
secara 100 % akurat
 Dapat digunakan untuk memprediksi reaksi kimia apapun dalam
airtanah, termasuk pencemaran dan intrusi air laut
Na+ = 30 mg/l
SO4
2- = 21 mg/l
Cl- = 13 mg/l
HCO3
- = 45 mg/l
Na+ = 45 mg/l
SO4
2- = 29 mg/l
Cl- = 20 mg/l
HCO3
- = 87 mg/l
Flow
Sumur A
Sumur B

Tujuan Forward Model
 Mendefiniskan reaksi2 hidrogeokimia yang
bertanggung jawab terhadap komposisi kimia
airtanah pada beberapa unit geomorfologi
 Mengevaluasi kondisi kualitas air, dan faktor-
faktor (alami/non) yang mempengaruhinya
 Membuat model (forward) hydrogeochemical
reactions yang dapat diterapkan untuk
memprediksi kualitas airtanah pada tempat-tempat
lain yang mempunyai kondisi hampir mirip

Mataair pH SiO2 Ca2+ Mg2+ Na+ K+ HCO3
- SO4
2- Cl-
Recharge
Discharge
6,2
6,8
0,273
0,410
0.078
0,260
0,029
0,071
0,13
0,26
0,03
0,04
0,328
0,895
0,010
0,025
0,014
0,030
Mineral di akuifer = halite, gypsum, kaolinite, Ca-mont, karbondioxida
gas, calcite, silica, biotite, plagioclas
Mineral Komposisi Mass Transfer (mmol/kg)
Halite NaCl 0,016
Gypsum CaSO4 0,015
Kaolinite Al2Si2O5(OH)4 -0,033
Ca-montmorilonite Ca0,17Al2,33Si3,67O10(OH)2-0,081
CO2 gas CO2 0,427
Calcite CaCO3 0,115
Silica SiO2 0,0
Biotite KMg3AlSi3O10(OH)2 0,014
Plagioclase Na0,62Ca0,38Al1,38Si2,62O8 0,175

Tujuan Inverse Model
 Mendefiniskan reaksi2 hidrogeokimia yang
bertanggung jawab terhadap komposisi kimia
airtanah pada beberapa unit geomorfologi
 Mengevaluasi kondisi kualitas air, dan faktor-
faktor (alami/non) yang mempengaruhinya
 Membuat model (forward) hydrogeochemical
reactions yang dapat diterapkan untuk
memprediksi kualitas airtanah pada tempat-tempat
lain yang mempunyai kondisi hampir mirip

11_pertemuan_11_Hidrogeokimia I_Definisi_Faktor yang Mempengaruhi dan Proses Hidrogeokimia.ppt

11_pertemuan_11_Hidrogeokimia I_Definisi_Faktor yang Mempengaruhi dan Proses Hidrogeokimia.ppt

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to 11_pertemuan_11_Hidrogeokimia I_Definisi_Faktor yang Mempengaruhi dan Proses Hidrogeokimia.ppt

Similar to 11_pertemuan_11_Hidrogeokimia I_Definisi_Faktor yang Mempengaruhi dan Proses Hidrogeokimia.ppt (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

11_pertemuan_11_Hidrogeokimia I_Definisi_Faktor yang Mempengaruhi dan Proses Hidrogeokimia.ppt