Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XXIII Program Studi MMT-ITS, Surabaya 1 Agustus 2015
DAMPAK PARAMETER KUALITAS AIR DI SUNGAI DAN MUARA KALI PORONG TERHADAP EKOSISTEM 1)
Lulut Alfaris1) , Suntoyo2), Muhammad Zikra2) Program Studi Teknik Manajemen Pantai, Institut Teknologi Sepuluh Nopember e-mail:
[email protected] 2) Jurusan Teknik Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember
ABSTRAK Parameter fisika-kimia yang secara langsung maupun tidak langsung masuk ke dalam suatu sistem yang akan mengakibatkan sistem tersebut menjadi lebih buruk atau rusak. Pada daerah muara, polutan tersebut dapat tersebar akibat pengaruh gerak massa air dan transpor polutan. Tujuan penelitian ini secara garis besar akan membahas penyebaran kandungan COD, Nitrat, Fosfat, TSS di sungai dan muara Kali Porong serta terkait dengan dampaknya terhadap ekosistem. Materi penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah data arus, debit air, konsentrasi kualitas air. Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode deskriptif, pengambilan sample air di 10 titik yang dilakukan pada tanggal 14 Nopember 2013. Untuk menghitung nilai penyebaran konsentrasi kualitas air dengan menggunakan formula Hidrodinamika dan Ecolab modul. Nilai COD di badan sungai dari hasil simulasi adalah sekitar 28.17 mg/L, dimuara 18.022 mg/L. Untuk nilai Nitrat di badan sungai adalah sekitar 3.013 mg/L, dimuara 5.993 mg/L. Nilai Fosfat dibadan sungai 0.79 mg/L, di muara 0.9 mg/L. Nilai TSS 12.150 dibadan sungai, di muara 19.749 mg/L. Kualitas air pada Kali Porong termasuk kriteria aman, kar ena parameter kualitas air sesuai standar baku mutu Muara Kali Porong (Kelas Air III) yang terdapat pada PP No. 82/2001 dengan hasil nilai sebaran paling signifikan, yaitu 28 mg/L untuk COD, 13.46 mg/L untuk nitrat, 390 mg/L untuk TSS, dan untuk posfat senilai 0.79 mg/L. Kata kunci: COD, TSS, Fosfat, Nitrat, Kali Porong, Kualitas Air.
PENDAHULUAN Kali Porong (Sungai Porong), adalah anak sungai Brantas yang berhulu di Kota Mojokerto, mengalir ke arah timur dan bermuara di Selat Madura. Nama Porong diambil dari nama sebuah kecamatan yang terletak di ujung selatan Kabupaten Sidoarjo. Sungai ini membatasi Kabupaten Sidoarjo dan Kabupaten Pasuruan. Sungai ini adalah sungai buatan alias terusan yang digunakan untuk mengalihkan sebagian aliran sungai Brantas yang bermuara di Surabaya. Terusan ini digali/dibuat oleh Airlangga. Sungai berhubungan langsung dengan laut melalui muara atau estuari. Aliran air yang berasal dari hulu sungai akan mengalir ke daerah ini, sehingga berbagai polutan dan sedimen akan berkumpul di muara dan akan menyebar ke laut. Sebaran dari berbagai polutan tersebut dapat digambarkan dengan model. Penelitian dilakukan dengan menitikberatkan dengan menggunakan formula hidrodinamika dan Ecolab, dalam hal ini parameter yang diukur ialah konsentrasi COD, Nitrat, Fosfat, TSS sebagai unsur yang ada di sungai Porong sampai ke muara. Muara sungai atau estuaria adalah perairan yang semi tertutup yang berhubungan bebas dengan laut, sehingga air laut dengan salinitas tinggi dapat bercampur dengan air tawar (Pickard, 1967). Sungai porong dikhawatirkan mengalami penurunan kualitas baku mutu air. Kemungkinan ISBN: 978-602-70604-2-5 B-25-1
Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XXIII Program Studi MMT-ITS, Surabaya 1 Agustus 2015
masalah tersebut disebabkan oleh polutan yang berasal dari lumpur Sidoarjo maupun yang berasal dari hulu. Selain itu sungai Porong juga terkandung nutrient, sisa-sisa pestisida dan pupuk dari lahan pertanian didaerah hulu yang mengandung nutrient, yakni unsur N dan P. Faktor itu menyebabkan terjadinya konsentrasi kadar nitrat dan phosphate. Apabila peningkatan nutrient nitrat dan phosphate berlebih maka akan memicu algae blooming. Selain itu adanya kandungan nitrat dan fosfat dapat mempengaruhi ekosistem apabila berlebih, sehingga perlu diketahui konsentrasinya dengan nilai batas baku mutu air. Kualitas air sungai menurut Alaerts dan Santika (1987) sangat tergantung pada komponen penyusunnya dan banyak dipengaruhi oleh masukan komponen yang berasal dari pemukiman. Bahan pencemar atau polutan adalah bahan-bahan yang bersifat asing bagi alam atau bahan yang berasal dari alam itu sendiri yang memasuki suatu tatanan ekosistem sehingga menggangu peruntukan ekosistem tersebut (Miller, 1975). Menurut Riyadi (1984) parameter-parameter yang digunakan untuk mengukur kualitas air meliputi sifat fisik, kimia, dan biologis. Menurut Undang-Undang nomor 23 Tahun 1993 tentang Pengelolaan Lingkungan Hidup, lingkungan hidup adalah kesatuan ruang dengan semua benda, daya, keadaan dan mahluk hidup, termasuk manusia dan perilakunya, yang mempengaruhi kelangsungan perikehidupan dan kesejahteraan manusia serta mahluk hidup lainnya. Ekosistem adalah suatu sistem ekologi yang terbentuk oleh hubungan timbal balik tak terpisahkan antara makhluk hidup dengan lingkungannya. Ekosistem bisa dikatakan suatu tatanan kesatuan secara utuh dan menyeluruh antara segenap unsur lingkungan hidup yang saling memengaruhi (Fried, 2005). Pencemaran lingkungan dapat berasal dari berbagai aktivitas manusia, seperti dibidang industry, pertambangan, metalurgi maupun dari sisa hasil pestisida pertanian. Konsentrasi parameter fisika-kimia yang ada di sungai dan muara Porong, dapat menyebabkan terganggunya ekosistem apabila jika tidak sesuai dengan nilai yang disyaratkan. Beberapa peneliti telah melakukan penelitian di sungai dan di muara Porong mengkaji pencemaran. Kandungan phenol dalam air lumpur yang mengalir ke sungai Porong mempunyai konsentrasi yang tinggi sehingga beresiko terhadap lingkungan (Herawati, 2007). Muara sungai merupakan tempat air tawar dan air laut bertemu dan bercampur; daerah transisi antara ekosistem darat dan laut sehingga terjadi interaksi antara kedua ekosistem tersebut. (Nybakken, 1992). Sebagai tempat bertemunya aliran air, maka kondisi muara menjadi tempat berkumpulnya polutan. Polutan adalah zat atau komponen lain yang secara langsung maupun tidak langsung masuk kedalam suatu sistem yang akan mengakibatkan sistem tersebut menjadi lebih buruk atau rusak. Pada daerah muara, polutan tersebut dapat tersebar akibat pengaruh gerak massa air dan transpor polutan. Penelitian ini secara garis besar akan membahas penyebaran kandungan COD, Nitrat, Fosfat, TSS di sungai Porong serta terkait dengan dampaknya terhadap ekosistem. METODE Metode penelitian ini bersifat deskriptif, penelitian ini bertujuan untuk memperoleh gambaran mengenai penyebaran kualitas air disungai dan muara pada waktu dan kondisi tertentu. Sehingga akan diketahui adanya hasil mengenai sifat-sifat, pengaruh dan dampak yang terjadi dari fenomena yang diselidiki. Hasil akhir dari penelitian ini menggambarkan pola penyebaran dari nilai kualitas air di snungai dan muara sungai porong.. Dalam memodelkan hidrodinamika Kali Porong ditetapkan kondisi batas pada model, kondisi batas yang digunakan dalam pemodelan ini menggunakan 3 (tiga) kondisi batas. Data-data yang diperlukan untuk inputan pada tiap-tiap kondisi batas meliputi data debit aliran sungai, dan pasang surut. Berikut rincian lebih jelasnya mengenai kondisi batas (boundary condition) pada Kali Porong yang disajikan dibawah ini. ISBN: 978-602-70604-2-5 B-25-2
Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XXIII Program Studi MMT-ITS, Surabaya 1 Agustus 2015
Tabel 1. Rincian Kondisi Batas Muara Kali Porong
Kondisi Batas 1 2 3
Tipe
Input
Land Specified level Specified discharge
Data pasang surut Data debit aliran sungai
Materi Penelitian Materi yang digunakan dalam penelitian ini dengan menggunakan data primer dan sekunder. Data primer meliputi hasil pengukuran langsung dilapangan, yaitu data kualitas air. Untuk data sekunder yang digunakan adalah, peta batimetri, debit air dan arus. Pemodelan Batrimetri Pemodelan batimetri dengan cara melakukan meshing generator dengan menggunkan inputan peta batimetri, peta batimetri Kali Porong mulai dari KP 180 s/d KP 260 yang telah diolah sebelumnya menjadi dua data, yaitu data darat *.xyz dan laut *.xyz. Pemodelan batimetri daerah studi dengan menggunakan Mesh Generator dengan metode pendekatan elemen hingga. Data input untuk simulasi ini terdiri dari batimetri, data angin, tinggi muka air di empat data batimetri merupakan data sekunder yang didapatkan dari BPLS. Simulasi model dilakukan selama sepuluh hari (240 jam). Parameter yang dimasukkan pada perhitungan hidrodinamika akan menghasilkan output berupa arus dan perubahan elevasi muka air akibat pasang surut pada Kali Porong. Model hidrodinamika adalah sistem model numerik umum untuk muka air dan aliran di estuari, teluk dan pantai. Model ini mensimulasi aliran dua dimensi dalam fluida satu lapisan (secara vertikal homogen). p q d t x y t p t x
fVV
q
q t y
p2 h
p
x
q2 h
fVV
(1)
gp p 2 q 2 pq 1 h gh 2 2 y h x C . h w x
h w x
pa
h w xy
h y
xy
(2)
0
gp p 2 q pq gh y C 2 .h 2 x h
y
xx
pa
2
1 h w y
yy
h x
xy
(3)
0
dimana: hx, y, t = kedalaman air (m); d x, y, t = kedalaman air dalam berbagai waktu (m); x, y, t = permukaan air (m); 3 p , q x , y , t = flux density dalam arah x and y (m /s/m) = (uh,vh); (u,v) (depth averaged velocity dalam arah x dan y); ½ Cx, y = resistance coefficient Chezy (m /s); g = percepatan gravitasi (m/s2); f V = factor gesekan angin; ISBN: 978-602-70604-2-5 B-25-3
Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XXIII Program Studi MMT-ITS, Surabaya 1 Agustus 2015
V, Vx, Vy (x,y,t) = kecepatan angina pada arah x dan y (m/s); Ω(x,y)= parameter Coriolis (s-1); Pa(x,y,t) = tekanan atmosfer (kg/m/s2); ρw = berat jenis air (kg/m3); x,y = koordinat ruang (m); t= waktu (s) τxx, τxy, τyy = komponent effective shear stress. Pemodelan Kualitas Air Modul yang tepat untuk pemodelan ekologi ialah menggunakan Ecolab. . Ecolab mampu memodelkan ekosistem dalam air yang berhubungan dengan kualitas air. Dengan modul ini dapat disimulasikan penyebaran parameter sehingga dapat diketahui pola penyebaran dalam waktu tertentu yang terjadi di Kali Porong maupun dimuaranya.
dimana: Pc = ECO Lab processes, c= konsentrasi ECO Lab variable; n = jumlah proses yang terlibat untuk variable dan prosesnya = terdiri dari fungsi matematis dan gaya. Parameter yang akan dimasukkan pada modul ecolab yaitu nilai COD, TSS, nitrat dan posfat yang telah di dapat dari data di beberapa titik pada Kali Porong dan muaranya untuk melihat perubahan kualitas air. HASIL DAN PEMBAHASAN Untuk memodelkan penyebaran parameter-parameter kualitas air Kali Porong akan dilakukan dengan menggunakan modul ecolab. Penyebaran yang dilihat adalah nilai indikator COD, nitrat, TSS, dan posfat pada Kali Porong. Pemodelan menggunakan modul ini dapat dilakukan setelah menyelesaikan pemodelan batimetri dan model hidrodinamika. Modul hidrodinamika mensimulasikan variasi tinggi muka air laut dan aliran arus yang dibangkitkan oleh beberapa sumber, seperti pasang surut, angin, debit, refraksi gelombang, dan lain sebagainya. Simulasi hidrodinamika pada model harus dilakukan untuk melihat perilaku hidrodinamika air terhadap berbagai macam fungsi gaya, misalnya kondisi angin tertentu dan muka air yang sudah ditentukan di open model boundaries. Saat pasang tertinggi, muka air mencapai 3.3 m yang terjadi time step ke 70 pada pemodelan. Sementara saat surut terendah, tinggi muka air adalah 0.2 m yang terjadi time step ke 77 dari pemodelan. Untuk kondisi menuju pasang berada pada time step ke 68 dengan tinggi muka air 2.9 m dan kondisi menuju surut berada pada time step ke 54 dengan tinggi muka air 0.5 m. Gambar 1 menyajikan grafik pasang surut yang terjadi pada Kali Porong.
ISBN: 978-602-70604-2-5 B-25-4
Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XXIII Program Studi MMT-ITS, Surabaya 1 Agustus 2015
Gambar 1. Grafik pasang surut muara Kali Porong Simulasi modul ecolab selama 240 jam (10 hari) untuk titik KP 210 dan KP 260. Sehingga didapatkan hasil kondisi sebaran nilai COD, TSS, nitrat, dan posfat. Proses kalibrasi dilakukan validasi dengan membandingkan hasil simulasi dengan data hasil pengukuran sesuai jam yang sama. Sehingga hasil kalibrasi model dapat dilihat pada tabel 4.5 dibawah ini. Tabel 2. Perbandingan Nilai Hasil Model Dengan Data Sekunder di KP 210 Parameter Nilai Data Sekunder (mg/L) Nilai Hasil Model (mg/L) COD Nitrat Posfat TSS
14 3.87 0.26 26
28.717 3.013 0.79 12.150
Tabel 3. Perbandingan Nilai Hasil Model Dengan Data Sekunder di KP 260 Parameter Nilai Data Sekunder (mg/L) Nilai Hasil Model (mg/L) COD Nitrat Posfat TSS
14 3.87 0.26 26
18.022 5.993 0.9 19.7453 36 Hasil Analisa Kualitas Berdasarkan PP No. 82/ 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air Hasil simulasi yang dilakukan selama 10 hari dari empat parameter yakni COD, Nitrat, Fosfat dan TSS tersebut dapat dijadikan sebagai acuan terhadap kualitas air Muara Kali Porong apakah tercemar ataukah tidak, untuk menganalisa maka perlu dibandingkan dengan nilai standar baku mutu yang berlaku. Analisa pencemaran ini berdasarkan Peraturan Gubernur Jawa Timur No. 61/2010 BAB II Pasal 4 mengenai Penetapan Kelas Air dan PP No. 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air.
ISBN: 978-602-70604-2-5 B-25-5
Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XXIII Program Studi MMT-ITS, Surabaya 1 Agustus 2015
Pada Tabel 4 akan ditunjukkan nilai hasil simulasi untuk masing-masing nilai parameter yang paling signifikan dengan acuan kriteria baku mutu Muara Kali Porong (Kelas Air III) berdasarkan PP No. 82/2001. Tabel 4. Hasil Analisa Kualitas Air Muara Kali Porong Parameter Hasil Sebaran Paling Besar Kriteria Baku Mutu Muara Kali (mg/L) Porong (mg/L) COD Nitrat TSS Posfat
28,00 50 13,46 20 390,2 400 5550 0,79 1 3 Menurut tabel 4 diatas dapat diperoleh informasi bahwa kualitas air pada Kali Porong dalam kriteria aman, dikarenakan hasil nilai sebaran parameter-parameter kualitas air tidak satupun yang melebihi standar baku mutu Muara Kali Porong (Kelas Air III) yang terdapat pada PP No. 82 Tahun 2001. Pasal 2 menyebutkan bahwa yang dimaksud kelas tiga adalah air yang peruntukannya digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. Sehingga tidak layak digunakan sebagai bahan baku air minum dan keperluan rumah tangga lainnya (hal ini sama yang ada di Perda Jatim Nomor 2 tahun 2008). KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan dari hasil penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Pola penyebaran parameter kualitas air di daerah Muara Porong dapat dijelaskan sebagai berikut: nilai COD di badan sungai dari hasil simulasi adalah sekitar 28.17 mg/L, dimuara 18.022 mg/L. Untuk nilai Nitrat di badan sungai adalah sekitar 3.013 mg/L, dimuara 5.993 mg/L. Nilai Fosfat dibadan sungai 0.79 mg/L, di muara 0.9 mg/L. Nilai TSS 12.150 dibadan sungai, di muara, 19.749 mg/L. 2. Kualitas air pada Kali Porong termasuk kriteria aman, karen a parameter kualitas air baku mutu Muara Kali Porong (Kelas Air III) yang terdapat pada PP No. 82/2001 dengan hasil nilai sebaran paling signifikan, yaitu 28 mg/L untuk COD, 13.46 mg/L untuk nitrat, 390 mg/L untuk TSS, dan untuk posfat senilai 0.79 mg/L. 3. Parameter-parameter kualitas air tidak ada yang melebihi standar baku mutu Kelas Air III yang terdapat pada PP No. 82 Tahun 2001. Pasal 2 menyebutkan bahwa yang dimaksud kelas tiga adalah air yang peruntukannya digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. Sehingga tidak layak digunakan sebagai bahan baku air minum dan keperluan rumah tangga lainnya (hal ini sama yang ada di Perda Jatim Nomor 2 tahun 2008). Beberapa hal yang dapat disarankan untuk penelitian selanjutnya adalah: 1. Parameter kualitas air sebaiknya ditambah, baik itu parameter fisik, kimia maupun biologi. 2. Untuk simulasi, sebaiknya dilakukan running dengan waktu yang lama, sehingga simulasi yang lebih panjang akan didapatkan hasil simulasi lebih akurat.
ISBN: 978-602-70604-2-5 B-25-6
Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XXIII Program Studi MMT-ITS, Surabaya 1 Agustus 2015
DAFTAR PUSTAKA Alaerts, G dan Santika,S.S. 1987. Metoda Penelitian Air. Surabaya: Usaha Nasional. Bidayah, U. 2012. Studi Tingkat Kekeruhan Air di Selat Madura Akibat Pembuangan Lumpur Lapindo Menggunakan Citra Satelit Aqua/Modis. Surabaya : Teknik Geomatika ITS. Fried, George. 2005. Schaum’s Outlines : Biologi. PT Gramedia. Jakarta. Herawati, Niniek. 2007. Analisa Resiko Lingkungan Aliran Lumpur Lapindo ke badan Air. Undip Semarang. Nybaken, J. W. 1992. Biologi Laut Suatu Pendekatan Ekologis. PT. Gramedia. Jakarta. Pickard, G. L. 1967. Descriptive Physican Oceanography Second Edition. Massachussets : Jones and Bartelett Publisher. Karyadi., 2012. Pengaliran Lumpur Sidoarjo Ke Laut Melalui Kali Porong. Malang : Bayumedia Publishing. Miller. 1975. Air Pollution by Photochemical Oxidants: Formation, Transport, Control, and Effects on Plants. Springer. Riyadi, Slamet. 1984. Pencemaran Air. Surabaya: Karya Anda
ISBN: 978-602-70604-2-5 B-25-7
