kk

1. FISIKA LINGKUNGAN
(D2004029)
Jurusan/Program Studi: Fisika/Pendidikan Fisika
Sks : 2 sks
Semester : II
Tahun Akademik : 2013/2014
Dosen Pengampu : Dr. Budi Astuti, M.Sc.

2. BAB I
LINGKUNGAN AIR
• Dapat memahami secara fisika hal-hal yang terjadi dengan air.
• Dapat memiliki pemahaman tentang air yang memenuhi
syarat untuk dikonsumsi.
• Dapat turut serta menjaga kualitas air.
Kompetentensi Dasar

3. Lingkungan Air
 Sifat-sifat fisis air
 Kualitas air
o Sifat dasar air murni
o sifat akustik
o sifat optik
o gerakan gelombang pada air

4. Sifat Dasar Air Murni
Molekul air secara khas
cenderung untuk membentuk
ikatan hidrogen karena
keempat pasangan electron
valensi yang mengelilingi atom
O dalam H2O tidak
terdistribusi secara simetris

6. Anomali Air

7. Sifat Akustik Air
• Secara fisis dapat dilihat bahwa suatu penambahan
temperatur akan mengakibatkan penambahan dalam C
(kecepatan suara). Kecepatan bertambah besar kira-kira 3
m/sec setiap kenaikan suhu 1 0C .
• Penambahan tekanan juga menyebabkan penambahan
kecepatan suara, yang berarti juga penambahan kedalaman
akan menyebabkan penambahan kecepatan, Kira-kira 1,8
m/sec setiap 100 m.
• Kecepatan suara lebih sensitif terhadap perubahan suhu
daripada terhadap salinitas. Karena suhu dan tekanan
berubah-ubah pada tiap lapisan air, maka kecepatan suara
pada tiap-tiap lapisan akan berbeda-beda pula.

8. • Suara sebagai energi (akustik energi) akan diredam
oleh gesekan molekul dari medium. Sering juga
dikatakan bahwa suara diabsorbsi oleh medium
tersebut. Besarnya absorbsi ini berbanding pangkat
dua dengan frekuensi suara.
• Pengetahuan tentang sifat-sifat akustik di laut
merupakan hal yang penting untuk diketahui di
dalam operasi di laut.

9. Sifat Optik Air
• Air seperti kebanyakan zat menstranmisikan radiasi
elekromagnetik secara selektif.
 Air cukup transparan untuk cahaya tampak (visible light)
 Air kabur (opque) untuk panjang-panjang gelombang di luar
“band” cahaya tampak.
• Kira-kira setengah energi matahari yang sampai ke
permukaan, tidak tampak (in visible).
 Air sangat kabur (opque) terhadap radiasi infrared.

10. Sebuah pelampung ditempatkan di
atas permukaan air laut yang dilewati
oleh gelombang akan terlihat bergerak
melingkar pada bidang vertikal dengan
arah perambatan gelombang pada
daerah yang sangat terbatas.
rz = a e-kz
dengan: a = amplitudo gelombang
rz = jari-jari orbit gelombang
z = kedalaman perairan
Bagaimana Gerakan Orbit
Gelombang Air?
Gelombang
laut itu tampak
merambat
namun massa
air tidak
berpindah dari
tempatnya

11. KUALITAS AIR
Kualitas Fisis
• Temperatur
• Warna
• Kekeruhan
• Rasa dan Bau
• Konsentrasi Ion Hidrogen
• Daya Hantar Listrik
Kualitas secara Kimia
• Jumlah Garam Yang Larut (total disolved solids)
• Kebasaan- Keasaman dan pH
• Kesadahan (hardness)
Berdasarkan Bakteriologis dalam Air
• Berdasarkan Zat Radioaktif dalam Air

12. Temperatur
• Temperatur air tanah diukur dari sumur atau dari mata air.
• Semakin dalam air tanah, semakin tinggi temperaturnya
sesuai dengan hukum gradien barothermis.
• Temperatur air sungai diukur pada titik pengambilan contoh
air, langsung dilakukan di lapangan. Temperatur air sungai di
suatu titik pengambilan
• Temperatur air danau atau waduk biasanya diukur pada
interval kedalaman tertentu, karena pada tubuh air tersebut
terjadi strata temperatur.

13. • Temperatur air menpengaruhi kepadatan cairan dan juga
kekentalan cairan.
• Kepadatan suatu cairan akan naik dengan adanya penurunan
temperatur, tetapi pada umumnya kepadatan maksimum
dicapai sebelum air berbentuk es, yaitu pada temperatur
4oC, sedang pada temperatur dibawah 4oC sampai 0o
kepadatan akan berkurang.
• Ada satu pendapat bahwa dengan adanya penambahan
tekanan hidrostatik, temperatur saat kepadatan maksimum
dalam air akan dibawah 4oC meskipun berubah itu hanya
kecil saja. Kepadatan maksimum air laut dicapai pada 0oC,
sedang bagi air tawar/bersih 4oC.

14. Warna
• Adanya warna dalam air disebabkan oleh zat-zat
yang terlarut di dalam air itu,
• Standart warna yang dibuat dan garam platina dan
cobalt dalam konsentrasi tertentu yang dipakai
sebagai pembanding warna ( Pt/Co).
• Substansi logam, material-material humus, gambut,
ganggang atau protozoa, pembuangan dari industri-
industri juga merupakan sebab adanya warna dari
dari air

15. Kekeruhan
• Kekeruhan dalam air disebabkan oleh adanya zat-zat
seperti lumpur halus dan lain sebagainya yang
melayang sebagai koloid atau suspensi dalam air.
• Kekeruhan diukur dengan alat yang disebut:
 “spectrophotometer” di laboratorium dari contoh air
yang diambil di lapangan
 “Turbidityi rod” diukur langsung dilapangan.
• Ukuran kekeruhan air dipakai skala yang dinyatakan
dalam mg SiO2 perliter.

16. Rasa dan bau
• Dalam penilaian kualitas air minum dapat dinyatakan secara
langsung, umpamanya air itu rasanya asin, asam, pahit dan
sebagainya.
 garam-garam atau unsur-unsur kimia yang terdapat secara
berlebihan, misal adanya unsur NaCl, Mg dan beberapa unsur
kimia yang menyebabkan rasa dalam air
• Bau air dapat dinyatakan umpamanya bau busuk, bau tanah,
bau seperti minyak dan sebagainya.
 gas-gas dalam jumlah yang cukup tinggi.
misalnya adanya gas H2S dan Amonia (NH-4) dapat pula
disebabkan oleh konsentrasi unsur kimia yang terlalu tinggi
misalnya Fe.

17. Konsentrasi ion hidrogen
 Konsentrasi ion hidrogen dinyatakan sebagai pH
yaitu logaritma 10 dari konsentrasi ion hidrogen
dalam moles per liter.
 Air netral mempunyai pH = 7,0 (jumlah ion H+ sama
dengan ion OH) pada temperatur 25oC.
 Asam dengan pH < 7,0 (jumlah ion OH- < ion H+)
 Basa dengan pH> 7,0 (jumlah ion H+ <ion OH-)
 Air tanah mempunyai pH antara 5.0. sampai 8.0.

18.  pH air 8,5 biasanya disebabkan oleh banyaknya
sodium carbonat – bicarbonat yang terlarut.
 pH air (7.0 – 8.5) biasanya disebabkan oleh
tingginya bicarbonat yang terlarut.
 pH (7.0 – 4.0 ) disebabkan oleh kecilnya mineral-
mineral asam dari sulfida atau asam-asam organik
 pH air 4,0 disebabkan oleh adanya asam bebas yang
terlarut. pH air setengah rendah.

19. Daya hantar listrik
 Konsentrasi ion-ion yang terdapat dalam air
memberikan pengaruh langsung pada daya hantar
listrik airnya. Sebaliknya besarnya daya hantar listrik
mencerminkan besarnya konsentrasi ion.
 Perhitungan nilai daya hantar listrik harus
distandartkan pada temperatur tertentu, yaitu 250C.
 Nilai daya hantar listrik bertambah besar apabila
temperaturnya bertambah tinggi. Nilai daya hantar
listrik dikoreksi dalam temperatur 250C dengan
menggunakan koreksi 2% untuk setiap kenaikan 10C.

20. Kualitas Air Secara Kimia
Zat-zat yang terlarut dalam
air ditentukan dengan
analisis kimia dan
dinyatakan dalam ion-ion.
Ion-ion penyebab kebasaan
biasanya dinyatakan dalam
ukuran Carbonate dan
Bicarbonate.
Sedang ion-ion penyebab
keasaman dinyatakan dalam
ukuran konsentrasi ion
hidrogen.
Gas-gas yang terlarut
seperti carbon dioxide (CO2)
dan hidrogen sulfide (H2S)
merupakan bentuk-bentuk
yang tidak mengalami
dissosiasi.

21. Jumlah Garam Yang Larut
(total disolved solids)
 Banyak garam-garam dan zat-zat yang mempengaruhi
rasa, bau maupun warna air.
 Jumlah garam yang larut tidak termasuk suspended,
koloid-koloid dan gas-gas.
Untuk penilaian air minum perlu ditetapkan
batas maksimum jumlah garam-garam itu.
Air minum yang tidak mengandung garam rasanya tidak
ada rasanya (hambar).
Sebaliknya air minum yang mengandung banyak garam
menyebabkan rasanya terlalu keras, dan memang
berbagai garam dalam air minum dalam jumlah tertentu
diperlukan oleh tubuh kita.

22. Kebasaan-Keasaman dan pH
• Dalam perairan alam pada umumnya selalu mengandung
garam-garam karbonat,atau bikarbonat yang menyebabkan
air itu basa. Kebasaan itu biasanya dinyatakan dalam
milligram kalsium karbonat perliter.
• Keasaman air alam pada umumnya disebabkan karena
adanya gas karbondioksida yang larut dalam air itu menjadi
asam karbonat (H2CO3), maka perairan dalam kawah-kawah
gunung api umumnya juga asam, karena mengandung asam-
asam mineral.
2
p

23. • Sungai-sungai dapat pula menjadi asam karena
tercemar asam-asam pembuangan dari pabrik-
pabrik.
Keasaman dinyatakan pula banyaknya dalam
milligram CaCO3 perliter yang diperlukan untuk
menetralkan asam dalam air itu.
• Untuk menentukan kebasaan dan keasaman air
ialah dengan pH, yaitu suatu faktor konsentrasi ion
hidrogen yang aktif (-log konsentrasi H+) dengan
skala dari 0 sampai 14.
Air yang pH nya 7,0 adalah netral, air dengan pH <
7,0 dinyatakan asam, sedang pH > 7,0 adalah basa.

24. Kesadahan (hardness)
 Kesadahan karbonat
Kesadahan karbonat bersifat sementara (temporary hardness)
karena dapat dihilangkan dengan memanaskan air, yang
disebabkan oleh karbonat dalam magnesium dan kalsium.
Panas akan memisahkan CO2 dari karbonat dengan reaksinya :
Ca (HCO3)2  CaCO3  + H2O + CO2 
 Kesadahan non karbonat
Kesadahan disebabkan oleh sulfat /klorida dalam magnesium/kalsium
dan tidak dapat dihilangkan dengan panas dan bersifat permanen
(permanent hardness).
Kedua kesadahan tersebut dijumlahkan dalam kesadahan Total
(Total Hardness).
Dalam praktek, konsentrasinya setara dengan CaO atau CaCO3.
Skala Jerman 1 Do setara dengan 10 mg CaCO3/liter,
Skala Perancis 1 Fo setara dengan 10 mg CaCO3/liter dan
Skala Inggris 1Eo setara dengan l gram CaCO3/gallon atau 1 Eo = 0,8 Do.
Untuk Indonesia biasanya dipakai skala Jerman

25.  Jumlah bakteri yang terdapat di suatu tempat tergantung pada
persediaan makanan, kelembaban dan juga temperatur.
 Bakteri yang berada dalam air mempunyai panjang antara 1 sampai 4 mikron.
Klasifikasi bakteri
Klasifikasi berdasarkan bentuknya, ada 3 golongan yaitu :
• Bakteri berbentuk bulat disebut Cocci (singular coccus)
• Bakteri berbentuk bulat memanjang disebut Bacilli (singular bacillus)
• Bakteri berbentuk spiral disebut Spirilla (singular spirillum)
Wah..
Fantastik!
Kualitas Air
Berdasarkan Bakteriologis
Dalam Air

26. Klasifikasi berdasar tempat hidup dan
berkembang biak
• Pada jazat hidup lainnya disebut bakteri
parasitis (parasatic bacteria)
• Pada zat mati baik organik /an organik
disebut bakteri patogen (pathogenic bacteria)

27. Klasifikasi berdasarkan atas kebutuhannya akan
oksigen
•Memerlukan zat oksigen disebut bakteri
aerob (aerobic bacteria/aerobes).
•Tidak memerlukan oksigen disebut bakteri
anaerob (anaerobic bacteria/anaerobes).
•Dalam hidunya memerlukan oksigen tetapi
dapat berkembang biak tanpa
adanya oksigen disebut bakteri fakultatif
(facultative bacteria).

28. Mengapa air
selokan
aromanya tak
sedap?
 Salah satu penyebab rasa dan bau dari air
ialah adanya bakteri-bakteri akibat dari
pencemaran dalam air.
 Analisa terhadap bakteri tidak ditunjukan
untuk menentukan penyakit yang
ditimbulkan melainkan ditujukan untuk
menentukan jenis bakteri dalam air.
 Sebagian besar bakteri patogen yang
ditemukan dalam air sering menyebabkan
penyakit usus pada binatang-binatang
dan manusia.
 Test standar untuk menentukan ada atau
tidaknya dalam suatu contoh air dapat
dipakai sebagai petunjuk langsung bagi
suatu sumber air untuk keperluan air
minum.
Pengaruh
bakteri dalam air

29. Pada masa yang akan datang
pencemaran oleh unsur-unsur
radio aktif akan semakin
meningkat terutama pencemaran
terhadap kualitas air tanah
Kualitas Air Berdasarkan
Zat Radioaktif Dalam Air

30. Untuk mendeteksi arah aliran
dan kecepatan air tanah di
suatu wilayah dipakai unsur-
unsur yang inti atomnya
mempunyai unsur paruh relatif
lama, seperti K40, Rb87, U235
dan U238
Gejala radio aktif
Reaksi Peluruhan
Wow…
Makin menarik nih!

31. Jumlah inti atom radio aktif dalam
air tanah diukur secara tidak
langsung
 Dengan mengukur jumlah
reaksi peluruhan selama waktu
tertentu.
 Satuan dasar untuk nilai reaksi
peluruhan yang terjadi “Curie”.
The Maximum Permissible
Concentration atau M P C
adalah standart konsentrasi
maksimum yang diijinkan
Jangan lupa bahwa:
1 Curie didefinisikan sebagai jumlah reaksi
peluruhan setiap satuan waktu dari 1 gram
radium, 3,7 x 10-19 disintegrasi per detik

32. Dalam air tanah pada umumnya
 kandungan uranium
berkisar 0,05 sampai 10 part per billion (p.p.b.)
dengan tingkatan rerata sebesar 1,5 p.p.b.
 konsentrasi radium
kurang dari 1 x 10-9 per ml
dengan konsentrasi rerata 3 x 10-6 per ml
Pencemaran oleh
unsur radioaktif
Air tanah normal
 1 x 10-7 sampai 3 x 10-5 per ml
isotop radon
 2 x 10-9 per ml radio isotop K40

33. Isotop berat hidrogen H3 atau tritium
 konsentrasi dalam air hujan
berkisar 1 sampai 10 tritium unit.
 Satu Tritium Unit (TU)
menghasilkan kurang lebih 3,2 x
10-3 per ml aktivitas
Penelitian
sebelum tahun 1952
Sesudah tahun 1952 dilakukan test
dengan termonuklir
 diperoleh data bahwa kandungan H3
dalam air hujan dan air permukaan
semakin meningkat.

34. Kriteria Kualitas Air Minum
 Syarat fisik
Suhu , Warna, Rasa, Bau, Kekeruhan
 Syarat kimia
Zat yang terlarut, Zat organik, CO2 agresif, H2S, NH4, NO-2,
NO3-,Cl-, SO= , Mg++, Fe++, Mn++, Ag+, Pb++, Cu++, Zn++, F-,
PH, Kesadahan
 Syarat bakteriologis
Angka kuman dan Bakteri Colli tidak ada dalam

35. Demikian, bahasan kita
kali ini. Kita akan
berjumpa lagi pada
pertemuan berikutnya
dengan topik yang
berbeda.
Bagaimana
dengan
kepalamu?

36. LEMBAR KEGIATAN MAHASISWA
• Banyak dibicarakan orang, bahwa dewasa ini
telah terjadi degradasi air yang cukup besar,
sehingga dirasa penting adanya usaha
konservasi air
• Carilah referensi dari buku-buku, majalah,
surat kabar, situs internet dan lain-lain,
diskusikan dengan kelompok anda dan
jawablah pertanyaan berikut ini, serta
presentasikan di depan kelas.

37. Bagian A
1. Apakah yang dimaksud dengan degradasi air ?
1. Jelaskan fenomena-fenomena apa yang
menunjukkan terjadinya degradasi air !
3. Jelaskan apa penyebab terjadinya degradasi
air ?
Bagian B
1. Jelaskan apa tujuan konservasi air !
2. Apa yang dapat kita lakukan dalam usaha
konservasi air ? (secara kelembagaan dan
secara individual)

38. Terima Kasih