Arsenik dalam Air Minum

Arsenik adalah unsur metaloid dalam tabel periodik. Sifatnya tidak berbau dan tidak memiliki rasa. Terdapat dalam air minum dari kandungan mineral dari bawah tanah atau dari pertanian dan pabrik industri.

Dampak selain kanker adalah penebalan dan perubahan warna kulit, sakit perut, mual, muntah; diare; mati rasa di kaki dan tangan; lumpuh sebagian; dan kebutaan. Arsenik telah dikaitkan dengan kanker kantung kemih, paru-paru, kulit, ginjal, saluran pernapasan, hati, dan prostat.

EPA telah menetapkan standar untuk air minum arsenik pada .010 ppm untuk melindungi konsumen dilayani oleh sistem air publik dari efek jangka panjang, paparan kronis terhadap arsenik. Sistem air harus mematuhi standar ini dari 23 Januari 2006, memberikan perlindungan tambahan kepada sekitar 13 juta orang Amerika.Arsenik terjadi secara alami dalam batuan dan tanah, air, udara, dan tanaman dan hewan. Hal ini dapat lebih lanjut dilepaskan ke lingkungan melalui kegiatan alam seperti kegiatan vulkanik, erosi batuan dan kebakaran hutan, atau melalui tindakan manusia. Sekitar 90 persen dari industri di AS saat ini menggunakan arsenik sebagai pengawet kayu, tetapi arsenik juga digunakan dalam cat, pewarna, logam, obat-obatan, sabun dan semi-konduktor. Kadar arsenik yang tinggi juga dapat berasal dari pupuk tertentu dan operasi pakan ternak. Praktek industri seperti peleburan tembaga, pertambangan dan pembakaran batubara juga berkontribusi terhadap arsenik di lingkungan kita.Tingginya tingkat arsenik cenderung lebih ditemukan dalam sumber-sumber air tanah dari pada sumber air permukaan (yaitu, danau dan sungai) sebagai air minum. Kebutuhan air tanah dari sistem kota dan sumur air minum swasta dapat menyebabkan level air turun dan melepaskan arsenik dari formasi batuan.  

Dibandingkan dengan negara-negara bagian Amerika Serikat lainnya, negara-negara bagian di Barat memiliki sistem dengan tingkat arsenik yang lebih besar dari standar EPA: 10 ppb. Bagian dari Midwest dan New England memiliki beberapa sistem yang saat ini tingkat arseniknya lebih besar dari 10 ppb, namun umumnya sistem mereka memiliki kadar arsenik yang berkisar dari 2-10 ppb. Sementara banyak sistem mungkin tidak terdeteksi arsenik dalam air minum mereka di atas 10 ppb, mungkin ada kawasan "hot spot" dengan sistem yang mungkin memiliki tingkat lebih tinggi dari arsenik dari terjadinya diperkirakan untuk daerah itu.

Sumber: EPA(United States Environmental Protection Agency)
              http://www.water.epa.gov

Pencemaran Air

Pencemaran air adalah suatu perubahan keadaan di suatu tempat penampungan air seperti danau, sungai, lautan dan air tanah akibat aktivitas manusia. Danau, sungai, lautan dan air tanah adalah bagian penting dalam siklus kehidupan manusia dan merupakan salah satu bagian dari siklus hidrologi. Selain mengalirkan air juga mengalirkan sedimen dan polutan. Berbagai macam fungsinya sangat membantu kehidupan manusia.

Pemanfaatan terbesar danau, sungai, lautan dan air tanah adalah untuk irigasi pertanian, bahan baku air minum, sebagai saluran pembuangan air hujan dan air limbah, bahkan sebenarnya berpotensi sebagai objek wisata.
 
Pencemaran air merupakan masalah global utama yang membutuhkan evaluasi dan revisi kebijakan sumber daya air pada semua tingkat (dari tingkat internasional hingga sumber air pribadi dan sumur). Telah dikatakan bahwa pousi air adalah penyebab terkemuka di dunia untuk kematian dan penyakit,^[1][2] dan tercatat atas kematian lebih dari 14.000 orang setiap harinya^[2]. Diperkirakan 700 juta orang India tidak memiliki akses ke toilet, dan 1.000 anak-anak India meninggal karena penyakit diare setiap hari^[3]. Sekitar 90% dari kota-kota Cina menderita polusi air hingga tingkatan tertentu^[4], dan hampir 500 juta orang tidak memiliki akses terhadap air minum yang aman^[5]. Ditambah lagi selain polusi air merupakan masalah akut di negara berkembang, negara-negara industri/maju masih berjuang dengan masalah polusi juga. Dalam laporan nasional yang paling baru pada kualitas air di Amerika Serikat, 45 persen dari mil sungai dinilai, 47 persen dari danau hektar dinilai, dan 32 persen dari teluk dinilai dan muara mil persegi diklasifikasikan sebagai tercemar^[6].

Air biasanya disebut tercemar ketika terganggu oleh kontaminan antropogenik dan ketika tidak bisa mendukung kehidupan manusia, seperti air minum, dan/atau mengalami pergeseran ditandai dalam kemampuannya untuk mendukung komunitas penyusun biotik, seperti ikan. Fenomena alam seperti gunung berapi, algae blooms, badai, dan gempa bumi juga menyebabkan perubahan besar dalam kualitas air dan status ekologi air.

Lingkup Teknik Lingkungan

Singkat kata, tugas utama dari insinyur lingkungan adalah untuk melindungi kesehatan masyarakat dengan melindungi (dari degradasi lebih lanjut), mempertahankan (kondisi sekarang), dan meningkatkan lingkungan. Lingkungan rekayasa adalah penerapan prinsip-prinsip ilmu pengetahuan dan rekayasa untuk lingkungan. Beberapa menganggap teknik lingkungan untuk memasukkan pengembangan proses berkelanjutan. Ada beberapa divisi dari bidang teknik lingkungan.

Penilaian dampak lingkungan dan mitigasi

Dalam divisi ini, insinyur dan ilmuwan menggunakan identifikasi sistemik dan proses evaluasi untuk menilai dampak potensial dari proyek yang diusulkan, rencana, program, kebijakan, atau tindakan legislatif pada komponen fisik-kimia, biologi, budaya, dan sosial ekonomi pada kondisi lingkungan. Mereka menerapkan prinsip-prinsip ilmiah dan rekayasa untuk mengevaluasi apakah ada kemungkinan akan ada dampak negatif terhadap kualitas air, kualitas udara, kualitas habitat, flora dan fauna, kapasitas pertanian, dampak lalu lintas, dampak sosial, dampak ekologis, dampak kebisingan, dampak visual (lanskap), dll. Jika dampak berlebihan, mereka kemudian mengembangkan langkah-langkah mitigasi untuk membatasi atau mencegah dampak-dampak tersebut. Sebuah contoh dari ukuran mitigasi akan penciptaan lahan basah di lokasi yang dekat untuk mengurangi mengisi di lahan basah yang diperlukan untuk pembangunan jalan jika tidak mungkin untuk mengubah rute jalan.

Praktek penilaian lingkungan hidup diawali pada tanggal 1 Januari, 1970 tanggal efektif Undang-Undang Kebijakan Lingkungan Nasional (NEPA) di Amerika Serikat. Sejak saat itu, lebih dari 100 berkembang negara maju dan berkembang telah merencanakan undang-undang analog khusus atau telah mengadopsi prosedur yang digunakan di tempat lain. NEPA ini berlaku untuk semua lembaga federal di Amerika Serikat.

Pasokan air dan Perawatannya

Insinyur dan ilmuwan bekerja untuk mengamankan pasokan air untuk digunakan minum dan pertanian. Mereka mengevaluasi keseimbangan air dalam DAS dan menentukan pasokan air yang tersedia, air yang dibutuhkan untuk berbagai kebutuhan di DAS itu, siklus musiman pergerakan air melalui DAS dan mereka mengembangkan sistem untuk menyimpan, merawat, dan menyampaikan air untuk berbagai keperluan. Air dikontrol untuk mencapai tujuan air yang berkualitas saat penggunaan akhir. Dalam hal penyediaan air minum, air dikontrol untuk meminimalkan risiko penularan penyakit menular, risiko penyakit tidak menular, dan untuk menciptakan rasa air jernih. Sistem distribusi air yang dirancang dan dibangun untuk memberikan tekanan air yang cukup dan laju aliran untuk memenuhi berbagai kebutuhan pengguna akhir seperti penggunaan domestik, pencegah kebakaran, dan irigasi.

Pengangkutan air limbah dan Pemrosesannya

Water pollution

Sebagian besar daerah pedesaan dan perkotaan tidak lagi membuang limbah manusia secara langsung ke tanah melalui kakus, septik, dan / atau sistem honey bucket, melainkan penyimpanan limbah tersebut ke dalam air dan menyampaikannya dari rumah tangga melalui sistem saluran pembuangan. Insinyur dan ilmuwan mengembangkan sistem pengumpulan dan diproses untuk membawa ini bahan limbah jauh dari tempat orang tinggal dan menghasilkan limbah dan pembuangan ke lingkungan. Di negara maju, sumber daya yang substansial diterapkan untuk pengobatan dan detoksifikasi limbah ini sebelum dibuang ke sungai, danau, atau sistem laut. Negara-negara berkembang berjuang untuk mendapatkan sumber daya untuk mengembangkan sistem tersebut sehingga mereka dapat meningkatkan kualitas air di perairan permukaan mereka dan mengurangi resiko terbawa air penyakit menular.

Sewage treatment plant, Australia.

Ada banyak teknologi untuk merawat air limbah. Sebuah kereta pengolahan air limbah dapat terdiri dari sistem clarifier primer untuk menghilangkan bahan padat dan mengambang, sistem perawatan sekunder yang terdiri dari baskom aerasi diikuti oleh flokulasi dan sedimentasi atau sistem lumpur aktif dan clarifier sekunder, sistem nitrogen tersier penghapusan biologis, dan proses desinfeksi akhir. Basin aerasi/ sistem lumpur aktif menghilangkan bahan organik oleh bakteri yang tumbuh (lumpur aktif). Para clarifier sekunder menghilangkan lumpur aktif dari air. Sistem tersier, meskipun tidak selalu dimasukkan karena biaya, menjadi lebih umum untuk menghilangkan nitrogen dan fosfor dan untuk mensterilkan air sebelum dibuang ke aliran air permukaan atau pembuangan laut.

Manajemen kualitas udara

Insinyur menerapkan prinsip-prinsip ilmiah dan rekayasa untuk desain proses manufaktur dan pembakaran untuk mengurangi emisi polutan udara ke tingkat yang dapat diterima. Scrubber, electrostatic precipitators, catalytic converter, dan proses lainnya berbagai dimanfaatkan untuk menghapus partikulat, oksida nitrogen, oksida belerang, senyawa organik volatil (VOC), gas organik reaktif (ROG) dan polutan udara lainnya dari gas buang dan sumber-sumber lain sebelum memungkinkan emisi mereka ke atmosfer.

Para ilmuwan telah mengembangkan model dispersi polusi udara untuk mengevaluasi konsentrasi polutan di reseptor atau dampak pada kualitas udara secara keseluruhan dari knalpot kendaraan dan emisi gas industri tumpukan buang. Untuk batas tertentu, tumpang tindih bidang ini keinginan untuk mengurangi karbon dioksida dan emisi gas rumah kaca lainnya dari proses pembakaran.

Beton Portland untuk Lingkungan Laut

Beton merupakan material yang banyak digunakan untuk struktur suatu bangunan, termasuk pada lingkungan laut yang korosif. Ketahanan (durability) merupakan sifat yang sangat penting terkait dengan masa layan bangunan. Secara umum, statistik untuk masa layan rata-rata beton adalah: 30-40 tahun untuk bangunan sipil, 20-30 tahun untuk bangunan industri, 10-20 tahun untuk pelabuhan, dan 10-20 tahun untuk jembatan sebelum perbaikan (Chen Yz, 2004 dalam Kefei Li dkk, 2008).

Bahan utama pada beton adalah semen Portland, dimana pengikat pada semen Portland rentan terhadap serangan ion klorida di lingkungan laut. Untuk menjaga kekuatan beton Portland, difusi ion klorida harus seminimal mungkin.

Beberapa penelitian yang telah dilakukan pada bidang beton untuk lingkungan laut, diantaranya:

1. Peningkatan mutu beton (High-Performance Concrete) yaitu dengan penguat serat dan polimer modifikasi. Beton yang diharapkan adalah peningkatan sifat ductility dan fatigue (Lohaus dan Anders, 2007). Aplikasinya bisa untuk daerah payau.

2. Penggunaan material pelapis yang terbuat dari polimer organik, seperti epoksi. Pelapis akan menghambat air atau udara terdifusi ke dalam beton. Namun polimer organik memiliki kelemahan termal yang rendah dan tidak tahan sinar ultraviolet.

3. Meningkatkan kandungan silikat dalam beton, seringkali disebut semen campuran (blended cement). Bahan tambahan yang digunakan adalah, abu terbang(fly ash), ampas bijih besi (blast furnace slag), dan buangan silika (silica fume). Bahan tambahan ini bisa mencapai 25 % berat semen. Bahan ini juga berpengaruh permeabilitas beton yang lebih rendah, artinya berton sedikit mengabsorb air (Li Fangxian dkk, 2009). Chalee dan Jaturapitakkul (2009) menyebutkan bahwa semakin tinggi perbandingan air/binder (W/B) dan semakin halus abu terbang, maka difusi klorida juga turun.

4. Penambahan agen hidrifobik yang mampu mengurangi penetrasi air dan ion klorida. Namun kemampuan jumlahnya sangat kecil, antara 11 % - 17%, tergantung dari produk (Medeiros & Helene, 2008).

5. Menggunakan elektrokimia untuk mengontrol korosi baja tulangan pada beton. Perawatan beton menggunakan elektrodeposisi mampu mengurangi kadar ion klorida sekitar baja tulangan dalam beton (Ryu & Otsuki, 2002).

Walaupun berbagai penelitian telah dilakukan untuk menurunkan permeabilitas ion klorida, namun belum ada beton Portland yang tahan terhadap klorida. Ketahanan (durability) beton konvensional yang rendah terhadap korosi air laut ini perlu digantikan dengan material lain dengan ketahanan yang lebih unggul.

Geopolimer mempunyai sifat yang mirip dengan Portland, namun diklaim tahan terhadap korosi klorida pada air laut.

Tentang Semen

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Semen adalah zat yang digunakan untuk merekat batu, bata, batako, maupun bahan bangunan lainnya. Sedangkan kata semen sendiri berasal dari caementum (bahasa Latin), yang artinya "memotong menjadi bagian-bagian kecil tak beraturan". Meski sempat populer di zamannya, nenek moyang semen made in Napoli ini tak berumur panjang. Menyusul runtuhnya Kerajaan Romawi, sekitar abad pertengahan (tahun 1100-1500 M) resep ramuan pozzuolana sempat menghilang dari peredaran.

SEJARAH

Dalam perkembangan peradaban manusia khususnya dalam hal bangunan, tentu kerap mendengar cerita tentang kemampuan nenek moyang merekatkan batu-batu raksasa hanya dengan mengandalkan zat putih telur, ketan atau lainnya. Alhasil, berdirilah bangunan fenomenal, seperti Candi Borobudur atau Candi Prambanan di Indonesia ataupun jembatan di Cina yang menurut legenda menggunakan ketan sebagai perekat. Ataupun menggunakan aspal alam sebagaimana peradaban di Mahenjo Daro dan Harappa di India ataupun bangunan kuno yang dijumpai di Pulau Buton

Benar atau tidak, cerita, legenda tadi menunjukkan dikenalnya fungsi semen sejak zaman dahulu. Sebelum mencapai bentuk seperti sekarang, perekat dan penguat bangunan ini awalnya merupakan hasil percampuran batu kapur dan abu vulkanis. Pertama kali ditemukan di zaman Kerajaan Romawi, tepatnya di Pozzuoli, dekat teluk Napoli, Italia. Bubuk itu lantas dinamai pozzuolana.

Pabrik semen di Australia.

Baru pada abad ke-18 (ada juga sumber yang menyebut sekitar tahun 1700-an M), John Smeaton - insinyur asal Inggris - menemukan kembali ramuan kuno berkhasiat luar biasa ini. Dia membuat adonan dengan memanfaatkan campuran batu kapur dan tanah liat saat membangun menara suar Eddystone di lepas pantai Cornwall, Inggris.

Ironisnya, bukan Smeaton yang akhirnya mematenkan proses pembuatan cikal bakal semen ini. Adalah Joseph Aspdin, juga insinyur berkebangsaan Inggris, pada 1824 mengurus hak paten ramuan yang kemudian dia sebut semen portland. Dinamai begitu karena warna hasil akhir olahannya mirip tanah liat Pulau Portland, Inggris. Hasil rekayasa Aspdin inilah yang sekarang banyak dipajang di toko-toko bangunan.

Sebenarnya, adonan Aspdin tak beda jauh dengan Smeaton. Dia tetap mengandalkan dua bahan utama, batu kapur (kaya akan kalsium karbonat) dan tanah lempung yang banyak mengandung silika (sejenis mineral berbentuk pasir), aluminium oksida (alumina) serta oksida besi. Bahan-bahan itu kemudian dihaluskan dan dipanaskan pada suhu tinggi sampai terbentuk campuran baru.

Selama proses pemanasan, terbentuklah campuran padat yang mengandung zat besi. Nah, agar tak mengeras seperti batu, ramuan diberi bubuk gips dan dihaluskan hingga berbentuk partikel-partikel kecil mirip bedak.

Pengaduk semen sederhana.

Lazimnya, untuk mencapai kekuatan tertentu, semen portland berkolaborasi dengan bahan lain. Jika bertemu air (minus bahan-bahan lain), misalnya, memunculkan reaksi kimia yang sanggup mengubah ramuan jadi sekeras batu. Jika ditambah pasir, terciptalah perekat tembok nan kokoh. Namun untuk membuat pondasi bangunan, campuran tadi biasanya masih ditambah dengan bongkahan batu atau kerikil, biasa disebut concrete atau beton.

Beton bisa disebut sebagai mahakarya semen yang tiada duanya di dunia. Nama asingnya, concrete - dicomot dari gabungan prefiks bahasa Latin com, yang artinya bersama-sama, dan crescere (tumbuh). Maksudnya kira-kira, kekuatan yang tumbuh karena adanya campuran zat tertentu. Dewasa ini, nyaris tak ada gedung pencakar langit berdiri tanpa bantuan beton.

Meski bahan bakunya sama, "dosis" semen sebenarnya bisa disesuaikan dengan beragam kebutuhan. Misalnya, jika kadar aluminanya diperbanyak, kolaborasi dengan bahan bangunan lainnya bisa menghasilkan bahan tahan api. Ini karena sifat alumina yang tahan terhadap suhu tinggi. Ada juga semen yang cocok buat mengecor karena campurannya bisa mengisi pori-pori bagian yang hendak diperkuat.

Kandungan kimia

• Trikalsium silikat
• Dikalsium silikat
• Trikalsium aluminat
• Tetrakalsium aluminofe
• Gipsum

Produksi semen

Langkah utama proses produksi semen

1. Penggalian/Quarrying:Terdapat dua jenis material yang penting bagi produksi semen: yang pertama adalah yang kaya akan kapur atau material yang mengandung kapur (calcareous materials) seperti batu gamping, kapur, dll., dan yang kedua adalah yang kaya akan silika atau material mengandung tanah liat (argillaceous materials) seperti tanah liat. Batu gamping dan tanah liat dikeruk atau diledakkan dari penggalian dan kemudian diangkut ke alat penghancur.
2. Penghancuran: Penghancur bertanggung jawab terhadap pengecilan ukuran primer bagi material yang digali.
3. Pencampuran Awal: Material yang dihancurkan melewati alat analisis on-line untuk menentukan komposisi tumpukan bahan.
4. Penghalusan dan Pencampuran Bahan Baku: Sebuah belt conveyor mengangkut tumpukan yang sudah dicampur pada tahap awal ke penampung, dimana perbandingan berat umpan disesuaikan dengan jenis klinker yang diproduksi. Material kemudian digiling sampai kehalusan yang diinginkan.
5. Pembakaran dan Pendinginan Klinker: Campuran bahan baku yang sudah tercampur rata diumpankan ke pre-heater, yang merupakan alat penukar panas yang terdiri dari serangkaian siklon dimana terjadi perpindahan panas antara umpan campuran bahan baku dengan gas panas dari kiln yang berlawanan arah. Kalsinasi parsial terjadi pada pre‐heater ini dan berlanjut dalam kiln, dimana bahan baku berubah menjadi agak cair dengan sifat seperti semen. Pada kiln yang bersuhu 1350-1400 °C, bahan berubah menjadi bongkahan padat berukuran kecil yang dikenal dengan sebutan klinker, kemudian dialirkan ke pendingin klinker, dimana udara pendingin akan menurunkan suhu klinker hingga mencapai 100 °C.
6. Penghalusan Akhir: Dari silo klinker, klinker dipindahkan ke penampung klinker dengan dilewatkan timbangan pengumpan, yang akan mengatur perbandingan aliran bahan terhadap bahan-bahan aditif. Pada tahap ini, ditambahkan gipsum ke klinker dan diumpankan ke mesin penggiling akhir. Campuran klinker dan gipsum untuk semen jenis 1 dan campuran klinker, gipsum dan posolan untuk semen jenis P dihancurkan dalam sistim tertutup dalam penggiling akhir untuk mendapatkan kehalusan yang dikehendaki. Semen kemudian dialirkan dengan pipa menuju silo semen.