SUBSTANSI TERLARUT

Berbagai mineral yang ada di larutan menentukan kelayakan air tanah untuk berbagai keperluan. Berikut ini adalah mineral yang paling penting yang terdapat dalam kuantitas substansi di air tanah.

CALCIUM

Adalah salah satu logam alkali tanah, selain magnesium, barium, beryllium dan strontium. Calcium terdistribusi luas di kulit bumi dan ada di hampir setiap tanah. Dengan adanya carbon dioxide, calcium biasanya terlarut sampai 20 ppm (sebagai Ca) pada atmosfir dan sampai 100 ppm pada tekanan yang lebih tinggi Kehadiran garam sodium dan potassium di air menambah kelarutan calcium carbonate

MAGNESIUM

Magnesium adalah salah satu elemen yang paling berlebihan di batuan gunung berapi. Bersama dengan calcium, yang sifatnya hampir mirip, menyebabkan hardness di air tanah. Kelarutannya sekitar sepuluh kali dibandingkan calcium. Konsentrasi magnesium di air tanah bervariasi dari nol sampai 50 ppm di air dengan magnesium atau batuan kapur dolomite.

SODIUM

adalah salah satu logam alkali, selain adalah potassium, lithium, rubidium dan casium. Hampir semua campuran sodium adalah mudah larut dan juga tidak berperan dalam pengerakan (pembentukan kulit kerak) sumur .Sodium tidak menyebabkan kesadaan air, tetapi sangat penting untuk penentuan kualitas air irigasi. Konsentrasi sodium (sebagai Na) di air tanah bervariasi dari 1 sampai 50 ppm, walaupun air bawaan mungkin mempunyai 10.000 sampai 100.000 ppm sodium

POTASSIUM

Potassium, yang sedikit lebih kurang dijumpai dari sodium, adalah sama sifatnya dengan sodium. Di air tanah konsentrasi biasanya berkisar 10 ppm, dan bisa meningkat sampai 15 ppm.

SILICON

Hampir semua silica (SiO2) ada di tanah sebagai kristal quart yang tidak mudah larut. Dalam air, silicon berasal dari dekomposisi mineral silicate dan penghancuran bentuk non-kristal yang sedikit terlarut.Air tanah umumnya mengandung 1 sampai 30 ppm silica, walaupun sampai 100 ppm kadangkala dijumpai. Silicate menyebabkan naiknya pH air. Silica tidak berpengaruh pada kesadahan air. Tentu saja, dalam hal pengerakan air, tersimpan sebagai calcium atau magnesium silicate yang tidak mudah larut pada asam atau bahan kimia lain yang dipakai untuk pengolahan kimia air sumur.

IRON

Iron yang terlarut di air menyebabkan tersumbatnya pipa, pengerakan saringan sumur, dan mengotori plumbing dan pakaian. Ia berasal dari sumber mineral dan dari selubung sumur, bagian pompa dan obyek iron lainnya dari air tanah yang corrosive ini. Terjadinya di air tanah lewat dua tahap oksidasi, berupa ion ferro bervalensi dua atau iron ferri bervalensi tiga. Kelarutan iron tergantung kepada nilai pH dan kehadiran carbon dioksida. Iron ferro sebagai Fe (OH)2 dapat dilarutkan sampai 100 ppm pada pH 8 dan sampai 10.000 ppm pada pH 7. Dalam kehadiran carbon dioksida kelarutan ferro carbonate 1 sampai 10 ppm pada pH antara 7 dan 8, meskipun dapat menjadi 100 ppm untuk pH 6 sampai 7. Kelarutan garam ferri (sebagai Fe) lebih rendah dari 0.005 ppm. Oksidasi atau pengurangan power sistem dihitung sebagai redox potensial atau Eh dalam volt. Sifat iron di air alam berkaitan dengan pH dan Eh seperti dijelaskan oleh Hem dan Cropper (1960).

MANGAN

Mangan ada di air tanah umumnya dalam frekwensi yang lebih kecil dan konsentrasi yang lebih kecil (lebih dari 0.2 ppm) dari iron yang mirip sifatnya. Dijumpai sebagai mangan bicarbonate yang terlarut yang berubah menjadi mangan hidroksida yang tidak larut jika berkontak dengan oksigen. Kotoran yang disebabkan mangan lebih sulit dihilangkan daripada iron. Slime yang dibuat oleh bakteri serupa dengan bakteri iron yang juga mengoksidasi garam mangan menjadi bentuk tidak terlarut. Mangan terlarut dan iron dapat distabilkan dengan penambahan sejumlah kecil sodium hexametaphosphate ke air tanah sebelum berkontak dengan udara. Ini menunda presipitasi campuran iron dan mangan, waktu penundaan bervariasi dengan kuantitas bahan kimia yang ditambahkan.

SULPHATE Sulphate di air tanah sebagian besar berasal dari gypsum (CaSO4) atau dari oksidasi pyrite. Calcium sulphate dapat larut di air murni sampai sekitar 1.500 ppm sulphate (SO4) dan masih bisa lebih jika ada sodium chloride. Jika ada barium (yang jarang), sulphate tidak lebih dari 2 ppm. Magnesium sulphate (garam Epsom) dan sodium sulphate (garam Glauber) jika ada di air dalam kuantitas yang cukup akan memberikan rasa pahit, dan membuat air agak setengah laxative (menimbulkan rasa mual). Air dapat mempunyai konsentrasi sulphate lebih dari 100.000 ppm jika hanya ada sedikit atau tidak ada calcium didalamnya.

NITRATE

Nitrate utamanya berasal dari tumbuhan atau air limbah. Beberapa tumbuhan mengambil nitrogen di atmosfir dan membentuk nitrate. Kandungan nitrate tinggi umumnya indikasi pencemaran dari air permukaan dan kemungkinan hadirnya bakteri yang merugikan. Kemungkinan ini meningkat jika konsentrasi chloride yang tinggi juga ada. Kandungan nitrate di air permukaan yang tidak tercemar umumnya kurang dari 1 ppm, dan kadangkala meningkat menjadi 5 ppm. Di air tanah, rentangnya mungkin sangat besar, dari hampir nol sampai 1000 ppm. Kandungan nitrate lebih dari 50 ppm menurut UNESCO dianggap merugikan bahwa karena dapat menyebabkan penyakit yang disebut meskipun tidak merugikan bagi anak-anak dan orang dewasa.

GAS TERLARUT

Gas terlarut memegang peranan penting dalam korosi dan pengerakan saringan sumur. Sangat sulit untuk ditentukan kuantitasnya dengan analisis air, karena segera setelah air sampel kontak dengan tekanan udara yang lebih rendah, mereka akan keluar dari larutan. Kelarutan gas bervariasi langsung dengan tekanan dan kebalikan dengan temperatur.

OKSIGEN

Kuantitas oksigen terlarut di air tanah umumnya sangat rendah, karena hampir semua oksigen terlarut dari atmosfir dipakai untuk oksidasi bahan organik selama pengaliran air dibawah tanah. Lebih dari 20 ppm udara dapat dilarutkan di air pada tekanan atmosfir 0C yang menghasilkan oksigen 10 ppm. Oksigen terlarut mempercepat kegiatan korosi air pada steel, iron, galvanised iron, dan brass (kuningan) khususnya jika pH rendah. Air mengandung oksigen terlarut dengan electrical conductance tinggi adalah korosif meskipun pH nya 8 atau lebih.

HYDROGEN SULPHIDE

Hydrogen sulphide yang lebih dari 0.5 ppm menyebabkan tanah sangat berbau. Ia berbentuk asam lemah di larutan yang bersifat korosif, khususnya untuk copper. Pada beberapa air tanah dijumpai bakteri pengurang sulphate. Ia tumbuh dengan subur pada lingkungan dengan konsentrasi sulphate tinggi dan yang tidak ada oksigen dan mengubah sulphate menjadi hydrogen sulphide yang kemudian bereaksi dengan iron menghasilkan kerak iron sulphide. Korosi ini mengakibatkan pengerakan. Hasil korosi menempati volume yang lebih besar daripada logam asli sehingga air yang lewat dapat tersumbat.

CARBON DIOXIDE

Gas ini diserap dari atmosfir lewat turunnya air hujan dan dari akar tumbuhan dan matinya vegetasi. Ia membantu mempertahankan calcium dan magnesium carbonate di larutan dengan merubahnya menjadi bicarbonate. Kuantitas carbon dioxide yang masih tinggal pada suatu larutan tergantung pada peningkatan temperatur dan tekanan, pada pH air dan kuantitas bicarbonate alkalinity di air tanah

RADIONUCLIDE

Ini adalah nuclide yang tidak stabil yang dapat didecay menjadi species lain dari nuclide, dan diukur dalam microcuries (c). Urainum (U235 dan U230) ada di air tanah umumnya dalam rentang 0,00005 sampai 0,0001 ppm. Radium (Ra220) umumnya lebih kecil dari 10-9 c/ml. Radon (Rn222) umumnya kurang dari 3 x 10-5c/ml. Tritium (H3) rentangnya antara 1 dan 10 tritium unit (TU), setiap unit menghasilkan sekitar 3,2 x 10-9c/ml activity. Umur bahan organik di air tanah dapat diperoleh dengan pengukuran kandungan O14. Air minum tidak boleh mengandung lebih dari 3 x 10-9c/ml radium dan lebih dari 1 x10-9c/ml strontium.

DISSOLVED SOLID

Total dissolved solid (TDS) didapatkan dengan menimbang residu sesudah sampel air tanah dievaporasi (melalui proses ini beberapa garam mungkin juga hilang). Kehadiran berbagai mineral umumnya dalam bentuk part per million (ppm) dari berat ion. TDS juga dapat ditentukan dengan penjumlahan konsentrasi berbagai ion yang ditentukan secara terpisah; nilai yang diperoleh sekitar 4-10% lebih kecil dari TDS aktual .

HARDNESS (KESADAHAN)Hardness adalah bentuk umum yang sering dipakai untuk melukiskan impurities yang ada didalam air tanah, dan juga menunjukkan besarnya kehilangan sejumlah sabun yang dipakai sebelum terbentuk air sabun (yang berbuih). Hardness yang banyak mengkonsumsi sabun ini sebagian besar disebabkan oleh calcium dan magnesium, melalui asam bebas, logam berat dan alkali tanah lainnya menghasilkan produk insoluble (tidak mudah larut) pada reaksi dengan sabun.

ALKALINITY DAN ACIDITY Alkalinity adalah kemampuan untuk menetralkan asam dan disebabkan oleh asam yang berdisosiasi lemah di larutan dan karenanya masuk ke reaksi hidrolisis. Pada air tanah netral alkalinity umumnya karena carbonate dan bicarbonate, ada di air dari kapur atau deposit concrete yang mungkin disebabkan oleh hydroxide. Umumnya dilaporkan dalam bentuk ekivalen sejumlah carbonate (CO3--) atau calcium carbonate CaCO3. Jadi dengan pH 6 air disebut acidic berdasarkan pH tetapi masih mempunyai titrasi alkalinity.

Acidity disebabkan karena adanya asam bebas (seperti H2SO4 atau HCl atau hidrolisis dari suatu cation dalam larutan. Acidity bebas umumnya dinyatakan dalam bentuk ion (H+), dan ditentukan dengan titrasi dengan standard alkali sampai pH sekitar 4.5. Total acidity biasanya dinyatakan sebagai H2SO4 dan ditentukan dengan titrasi sampai pH 7 atau 8.2. Dalam air normal alkalinity (CO3--) umumnya tidak lebih dari 10 ppm. Pada air dengan sodium tinggi kemungkinan sampai 50 ppm dan air alkali (pH lebih dari 4.5) kemungkinan mempunyai nilai setinggi 250 ppm. Acidity ditemukan di air tercemar oleh air pabrik, atau datang dari tambang, deposit sulphifde dsb, dan dapat berkisar dari nol untuk air netral sampai beberapa ratus ppm sebagai H2SO4 untuk pH sekitar 2.5. Ion Chloride, sulphate dan nitrate tidak mempengaruhi alkalinity atau acidity air.