Analisis sampel lingkungan seperti air minum adalah salah satu bidang utama penerapan instrumen portabel. Instrumen portabel berguna untuk mengukur parameter yang tidak stabil selama waktu tertentu, seperti pH, potensi redoks, konsentrasi amonium, nitrit, nitrat, besi dan lain-lain. Penggunaan instrumen portabel seperti dalam analisis sampel air minum memberikan kemungkinan penyaringan di tempat dan pemilihan sampel berikutnya untuk analisis laboratorium rutin dimana instrumen portabel sangat berguna dalam situasi yang memerlukan tanggap darurat atau untuk aplikasi pemantauan proses. Teknologi instrumen portabel lapangan telah meningkatkan aplikasinya dalam analisis sampel air minum, terlebih lagi Parameter Wajib Baku Mutu Air Minum yang ada di Permenkes terbaru yaitu Permenkes No.2 Tahun 2023 lebih ketat dibandingkan dengan yang sebelumnya Permenkes No. 492 tahun 2010. Tentunya, instrumen portable menawarkan kemungkinan pengukuran yang hemat biaya, non-destruktif, real-time, dan langsung di tempat. Lalu apa saja instrumen analitik untuk kualitas air minum yang memiliki versi portabelnya? Artikel ini akan membahasnya.
Instrumen portable adalah instrumen uji standar yang biasanya dalam bentuk multimeter untuk mengukur arus dan hambatan dimana fitur yang biasanya dimiliki yaitu:
a. harus ringan dan memiliki dimensi kecil;
b. mampu melakukan analisis cepat;
c. harus beroperasi dengan infrastruktur yang sederhana;
d. harus dilengkapi dengan sumber energi portabel;
e. harus dirancang untuk digunakan di lingkungan yang keras (misalnya kelembapan tinggi, suhu sangat rendah dan tinggi, tingkat debu udara tinggi);
f. harus menghasilkan data yang serupa dengan data yang diperoleh di laboratorium, dan
g. transportable
Dalam dunia industri saat ini, pelaku industri harus dapat membuat keputusan segera berdasarkan data yang dapat diandalkan dan representatif. Analisis portabel lapangan menawarkan jenis jaminan pengambilan keputusan ini kepada pengguna akhir data, dan ada beberapa keuntungan signifikan bagi pelaku industri yang dapat menyediakan data ini dengan cepat, termasuk:
untuk memastikan bahwa hasilnya tidak bias.
Misalnya, analis lapangan dapat berbagi dengan tim proyek hasil pengujian yang mungkin menunjukkan area kontaminasi yang sebelumnya tidak terdeteksi di lokasi yang dapat berdampak pada revisi rencana pengambilan sampel. Pemimpin lapangan kemudian dapat membuat keputusan cepat berdasarkan informasi ahli.
Pengumpulan sampel yang representatif dan terjaganya kualitas sampel
Penggunaan instrumen portabel di lapangan akan memudahkan analis menggunakan sampel yang representatif karena banyak hal yang dapat terjadi selama pengumpulan sampel, semakin dekat waktu analisis sampel, semakin berkurang kemungkinan terjadinya resiko yang merusak kualitas analisis. Setiap kali analis mengurangi jumlah langkah dan jumlah waktu yang harus ditempuh sampel, kualitasnya akan meningkat. Sederhananya, integritas sampel dari sampel yang berumur satu jam selalu lebih baik daripada sampel yang berumur 14 hari.
Selain itu, dengan pengambilan sampel yang representatif (mewakili), analis dapat mengetahui jika ada masalah dengan sampel misalnya kontaminasi pada sampel, analisis portabel lapangan memungkinkan untuk mendapatkan sampel lain dengan cepat dan sehingga analisis tidak perlu kehilangan titik data tersebut atau tidak perlu menunggu sampai di laboratorium.
Akurasi data lebih tinggi dan lebih efektif.
Hasil analitik portabel lapangan yang cepat dapat diberikan. Pada dasarnya, kemampuan portabel lapangan berguna setiap saat di mana data segera diperlukan untuk memfasilitasi keputusan penting di lapangan. Ketika Anda berada di situs dan bisa mendapatkan umpan balik waktu nyata, Anda dapat bermain dengan parameter, mendapatkan sampel yang baik, dan melihat apa yang terbaik di lapangan dengan sangat cepat, meningkatkan kualitas hasil secara substansial.
Intinya adalah bahwa meskipun tujuan analis lapangan adalah melakukan analisis bergaya lab di lapangan, faktor kualitas benar-benar terkait erat dengan mendapatkan data yang efektif.
Bahkan seringkali analisis lapangan dapat memberikan hasil yang lebih baik daripada hasil lab, karena analis lapangan dapat memilih metode dan instrumen analitis untuk memenuhi persyaratan setiap lokasi tertentu.
Air Minum
Air Minum adalah air yang melalui pengolahan atau tanpa pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. Setiap produsen/penyedia/penyelenggara Air Minum atau Pangan Olahan Siap Saji wajib memastikan Air Minum atau Pangan Olahan Siap Saji yang diproduksi memenuhi Standar Baku Mutu Kesehatan Lingkungan (SBMKL) dan Persyaratan Kesehatan. Upaya penyehatan dilakukan melalui pengamanan dan pengendalian kualitas Air Minum yang bertujuan untuk meningkatkan kualitas Air Minum memberikan manfaat yang signifikan bagi kesehatan masyarakat. Berikut ini adalah Tabel Baku Mutu Air Minum menurut Permenkes No.2 Tahun 2023:
Tabel 1. Tabel Baku Mutu Air Minum menurut Permenkes No.2 Tahun 2023
Lalu parameter apa saja yang dapat dipantau menggunakan instrumen portabel pada proses air minum?
1. pH
pH atau derajat keasaman adalah ukuran aktivitas ion hidrogen dalam suatu larutan. Air murni yang mengandung keseimbangan yang seimbang antara ion hidrogen positif (H+) dan ion hidroksida negatif (OH-) memiliki pH netral. pH air minum diukur pada beberapa tahap di instalasi air minum. Tingkat pH air keran yang optimal adalah 6,5-8,5. Tingkat pH air minum harus dipantau untuk meminimalkan korosi, kontaminasi dan efek buruk pada rasa/bau/warna/penampilan. Pengukuran pH air minum dapat dilakukan secara elektrokimia berdasarkan pengukuran aktivitas ion hidrogen dengan menggunakan metode pengukuran secara potensiometri menggunakan elektroda pH khusus uji air minum dan pH meternya.
2. Total Dissolved Solid (TDS)
Selain pH, parameter yang harus untuk dilakukan monitoring adalah Total Dissolved Solid (TDS) atau total zat terlarut. Jika untuk range pH air minum yang baik berkisar pada 6,0 – 8,5 lain halnya dengan parameter TDS yang tidak boleh melebihi 500 ppm. Hal ini dikarenakan parameter TDS juga melambangkan mineral yang terkandung di dalam air. Mineral – mineral ini dapat digolongkan menjadi 2, yaitu yang berbahaya seperti arsenik, sulfat, bromida, mangan dan lainnya serta yang baik bagi tubuh seperti kalsium dan magnesium. Nilai TDS haruslah dimonitoring karena parameter ini akan mempengaruhi rasa pada air yang dikonsumsi. Namun tingginya nilai TDS akan mengakibatkan kerusakan sistem seperti pipa dan reservoir juga turbin. Hal ini disebabkan karena TDS dapat menimbulkan kerak pada sistem. Sama seperti pada pH, pengukuran TDS pada air minum juga dapat dilakukan secara elektrokimia menggunakan elektroda TDS dan meter TDS.
3. Kekeruhan
Alasan utama untuk mengukur kekeruhan dalam air minum adalah untuk menghilangkan patogen penyebab penyakit yang ditularkan melalui air. Kekeruhan adalah salah satu pengukuran yang dapat ditelusuri jika terjadi wabah karena ada hubungannya antara peningkatan nilai kekeruhan dan terjadinya insiden wabah, sehingga kekeruhan dapat digunakan untuk memantau patogen yang sangat berbahaya. Nilai dari pembacaan kekeruhan bukanlah seberapa banyak patogen yang mungkin terkandung dalam suatu sampel, tetapi dengan mengukur kekeruhan, nilai tersebut dapat menjadi acuan secara relatif seberapa banyak atau sedikit dari setiap partikel reflektif yang mempengaruhi kejernihan sampel, bahkan jika mereka tidak terdeteksi dengan mata manusia. Kekeruhan dapat diukur dengan menggunakan peralatan optik khusus yaitu turbidimeter.
4. Warna
Warna merupakan salah satu parameter yang penting untuk dianalisis dalam mengetahui kualitas air minum. Hal ini dikarenakan warna mengindikasikan kandungan ion metal alam (besi dan mangan), humus, plankton, dan limbah industri, sehingga air yang berwarna dapat menyebabkan gangguan kesehatan jika dikonsumsi. Untuk itu, perlu dilakukan analisa warna pada air minum sebelum dipasarkan bahkan dikonsumsi oleh masyarakat. Warna yang dimaksudkan adalah warna nyata (true color), yaitu warna yang kekeruhannya telah dihilangkan. Pengujian warna pada air minum dapat dilakukan dengan metode spektrofotometri menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang antara 450 nm dan 465 nm, dengan larutan standar platina-cobalt mengikuti Hukum Beer.
5. Nitrat
Nitrat mewakili keadaan nitrogen yang lebih teroksidasi. Bakteri autotrofik mengubah amonia menjadi nitrit dan kemudian menjadi nitrat dalam kondisi aerobik. Reduksi bakteri nitrat juga dapat menghasilkan nitrit dalam kondisi anaerobik. Tingkat nitrat yang tinggi dalam air dapat mengindikasikan limbah biologis pada tahap akhir stabilisasi atau limpasan dari lahan yang sangat subur. Selain itu, air minum yang mengandung nitrat dalam jumlah berlebihan dapat menyebabkan methemoglobinemia pada bayi. Kandungan Nitrat di dalam air minum dapat diuji dengan menggunakan spektrofotometer.
6. Nitrit
Sama dengan nitrat, nitrit juga memiliki dampak negatif pada kesehatan pada manusia.. Kelebihan nitrit dalam darah mampu menyebabkan terjadinya defisiensi oksigen akibat pembentukan methemoglobin sehingga menyebabkan sindrom blue-baby pada bayi. Oleh karena itu, kadar maksimum nitrit dalam air minum menurut Permenkes No.2 Tahun 2023 yaitu 3 mg/L. Pengukuran nitrit dalam air minum dapat menggunakan spektrofotometer berdasarkan SNI/APHA.
7. Kromium Heksavalen
Kromium terdapat dalam beberapa keadaan oksidasinya mulai dari -2 sampai +6. Kromium di tanah dan air permukaan paling banyak dalam bentuk +3 dan +6. Kromium trivalen (Cr(III)) berguna dalam proses metabolisme, sementara kromium heksavalen (Cr(VI)) bersifat toksik. Kromium (VI) diketahui menyebabkan berbagai efek kesehatan. dapat menyebabkan reaksi alergi, ruam kulit, dan dapat menyebabkan iritasi hidung sampai mimisan. Pengukuran kromium heksavalen ini dapat menggunakan spektrofotometer berdasarkan Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater dan Standar Nasional Indonesia (SNI) pada panjang gelombang 530 atau 540 nm.
8. Besi
Besi dalam air ditemukan dalam dua bentuk: baik besi ferrous larut atau besi ferric yang tidak larut. Air yang mengandung besi ferrous berwarna jernih dan tidak berwarna karena besi larut sempurna. Saat terkena udara di tangki tekanan atau atmosfer, air menjadi keruh dan zat coklat kemerahan mulai terbentuk. Sedimen ini adalah bentuk besi teroksidasi atau besi ferric yang tidak akan larut dalam air. Besi tidak berbahaya bagi kesehatan, tetapi dianggap sebagai kontaminan sekunder. Pengukuran Besi dapat menggunakan spektrofotometer berdasarkan Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater menggunakan metode Phenantroline.
9.Mangan
Kandungan Mangan dalam air yang melebihi batas dapat menimbulkan rasa dan bau logam yang amis pada air minum. Berdasarkan Permenkes No.2 Tahun 2023, kadar maksimum mangan dalam air minum adalah 0.1 ppm. Pengukuran kadar mangan dalam air minum menurut WHO dan SNI dapat menggunakan Atomic Absorption Spectroscopy. Bisa juga menggunakan metode spektrometrik formaldoxime menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang maksimum 450 nm berdasarkan ISO 6333: 1986.
10. Sisa Klor
Sebagian besar instalasi pengolahan memiliki ruang kontak (sumur bening) di mana klorin disuntikkan, dicampur dan dibiarkan tetap bersentuhan dengan air selama waktu yang ditentukan tergantung pada suhu, pH, dan jenis mikroorganisme yang ada di dalam air. Waktu kontak memberikan residu klorin, yang dimaksudkan untuk menjaga air tetap bersih saat memasuki tangki penyimpanan dan mengalir ke seluruh sistem distribusi.
Ketika klorin ditambahkan ke air, beberapa klorin bereaksi terlebih dahulu dengan bahan organik dan logam di dalam air dan tidak tersedia untuk disinfeksi (ini disebut kebutuhan klorin air). Konsentrasi klorin yang tersisa setelah permintaan klorin diperhitungkan disebut total klorin. Total klorin selanjutnya dibagi menjadi:
a. jumlah klorin yang telah bereaksi dengan nitrat dan tidak tersedia untuk disinfeksi yang disebut klorin gabungan dan,
b. klorin bebas, yaitu klorin yang tersedia untuk menonaktifkan organisme penyebab penyakit, dan dengan demikian ukuran untuk menentukan potabilitas
air.
ISO 7393-2:2017 menetapkan metode untuk penentuan klorin bebas dan klorin total dalam air untuk pengujian lapangan. Metode ini didasarkan pada pengukuran penyerapan warna DPD merah kompleks secara kolorimetri atau intensitas warna dengan perbandingan visual warna dengan skala standar yang dikalibrasi secara teratur.
11. Fluorida
Fluorida terjadi secara alami di beberapa air tanah, dan kadar 1 mg/L biasanya dipertahankan dalam persediaan air minum umum untuk pencegahan gigi berlubang. Jumlah fluorida yang berlebihan menyebabkan perubahan warna pada email gigi yang disebut “mottling”, selain itu fluorosis gigi, fluorosis tulang, radang sendi, kerusakan tulang, osteoporosis, kerusakan otot, kelelahan, masalah terkait sendi, dan masalah kronis.. Untuk alasan ini, tingkat air minum yang diizinkan telah ditetapkan oleh USEPA sesuai dengan Undang-Undang Air Minum yang Aman. Pengukuran fluorida dapat menggunakan spketrofotometer berdasarkan SNI 06-6989.29: 2005 pada panjang gelombang 570 nm.
12. Aluminum
Aluminium biasanya digunakan dalam sistem pemurnian air minum dalam bentuk garamnya. Dalam beberapa tahun terakhir, peningkatan perhatian telah difokuskan pada kemungkinan efek samping aluminium dalam air minum terhadap kesehatan manusia. Beberapa studi epidemiologi telah melaporkan insiden demensia yang sedikit meningkat di masyarakat di mana air minum mengandung aluminium tinggi. Pengukuran aluminum ini dapat dilakukan dengan menggunakan sepektrofotometer berdasarkan Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater.
Untuk 3 parameter lainnya yaitu logam berat seperti arsenik, kadmium dan timbal dapat menggunakan spektrofotometer namun secara laboratorium.
13. Arsenik
Arsenik adalah unsur kimia yang secara alami terdapat dalam endapan mineral bumi dan larut dalam air tanah. Arsenik dalam air minum mungkin memiliki efek kesehatan yang berbahaya tergantung pada seberapa banyak Anda mengonsumsinya dan seberapa sensitif Anda terhadapnya. Karena arsenik tidak dapat dilihat atau dicicipi dalam air, maka pengukuran kadar arsenik dirancang khusus untuk mendeteksi arsenik dalam air minum. Pengukuran arsen ini dapat menggunakan spektrofotometer berdasarkan EPA Method 206.5.
14. Kadmium
Kadmium adalah salah satu logam berat yang tidak mudah keluar dari tubuh kita dan cenderung menumpuk di ginjal. Akibatnya, paparan yang lebih pendek, lebih tinggi, dan paparan kadmium tingkat rendah seumur hidup dapat menyebabkan penyakit ginjal terutama pada orang dewasa yang lebih tua. Pengukuran kadmium ini dapat menggunakan spektrofotometer berdasarkan Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater.
15.Timbal
Timbal (Pb) termasuk dalam kelompok logam yang beracun dan berbahaya bagi kehidupan makhluk hidup. Anak-anak kecil sangat rentan terhadap efek toksik timbal dan dapat menderita dampak buruk kesehatan yang mendalam dan permanen, terutama pada perkembangan otak dan sistem saraf. Timbal juga menyebabkan kerusakan jangka panjang pada orang dewasa, termasuk peningkatan risiko tekanan darah tinggi dan kerusakan ginjal. Pengukuran timbal ini dapat dilakukan dengan menggunakan spektrofotometer berdasarkan Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater dan USEPA.
Pengukuran parameter - parameter air minum di lapangan membutuhkan instrumen yang tepat yang dapat melakukan deteksi dan identifikasi spesies kimia yang relevan dengan cepat dan andal.
Menteri Kesehatan Republik Indonesia. 2023. Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 2 Tahun 2023 tentang “Baku Mutu Air Minum ”.