PENDUGAAN AIR TANAH DENGAN METODE GEOLISTRIK SCHLUMBERGER DI DESA TAKUTI KABUPATEN BANJAR KALIMANTAN SELATAN Putri Ika Wardani1, Sri Cahyo Wahyono1, Ibrahim Sota1
ABSTRAK. Air tanah merupakan salah satu sumber akan kebutuhan air bagi kehidupan makhluk hidup di muka bumi. Sumber daya air tanah mempunyai peranan yang sangat penting sebagai salah satu alternatif sumber air baku untuk pasokan kebutuhan air bagi berbagai keperluan. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan jenis litologi, kedalaman dan ketebalan akuifer air tanah berdasarkan pada nilai tahanan jenis batuan serta menentukan kualitas air tanah di Desa Takuti, Kecamatan Mataraman, Kabupaten Banjar. Hasil penelitian geolistrik konfigurasi schlumberger menunjukkan struktur lapisan batuan di Desa Takuti pada titik pengukuran GL1, GL2, GL3 dan GL4 terdiri dari lapisan lapuk, pasir, lempung pasiran dan lempung. Sebaran akuifer air tanah tersebar pada lapisan pasir dengan kedalaman akuifer air tanahnya bervariasi pada GL1 diperkirakan terdapat pada kedalaman 55,29-69,58 meter dengan ketebalan akuifer 14,29 meter, GL2 diperkirakan terdapat pada kedalaman 48,19-71,47 meter dengan ketebalan 23,28 meter, GL3 diperkirakan terdapat akuifer pada kedalaman 37,23-60,23 meter dengan ketebalan akuifer 23 meter dan GL4 diperkirakan terdapat akuifer pada kedalaman 25,69-73,09 meter dengan ketebalan akuifer 47.40 meter. Sampel air dari 3 sumber berbeda memiliki nilai kandungan Besi (Fe) yang melebihi batas maksimum yang diperbolehkan yaitu 0,3 mg/l dan untuk sampel air 2 dan 3 bersifat asam karena memiliki nilai pH < 7. Kata kunci: geolistrik, konfigurasi schlumberger, air tanah, akuifer, Desa Takuti
PENDAHULUAN Kegiatan
gambaran mengenai lokasi keberadaan
penyelidikan
melalui
air tanah tersebut.
permukaan tanah atau bawah tanah haruslah
dilakukan,
dapat
tentang sebaran akuifer berdasarkan
diketahui ada atau tidaknya lapisan
nilai tahanan jenis batuan di Desa
pembawa
Takuti Kecamatan Mataraman kepada
air
agar
Penelitian ini memberikan informasi
(akuifer),
ketebalan
akuifer dan kedalaman akuifer serta
Dinas
perlu dilakukan pengambilan sampel air
Kabupaten
Banjar
dan
untuk mengetahui kualitas air dengan
keberadaan
air
tanah
parameter analisis kimia.
pengeboran pada masyarakat. Hasil uji
Penyelidikan
permukaan
tanah
Pertambangan
Energi potensi untuk
analisis kimia (pH, TDS, Fe, Mn, Na, Cl,
merupakan langkah awal yang cukup
SO4,
penting agar dapat memberikan suatu
sebagai
1
dan
NO2
dan
informasi
Program Studi Fisika FMIPA Universitas Lambung Mangkurat
79
NO3)
bermanfaat mengenai
80 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 13 No.1, Februari 2016 (79 – 88) kandungan-kandungan
yang
aman
maupun berbahaya pada masyarakat.
tanah tertekan. Air tanah bebas adalah air tanah dari akuifer yang hanya sebagian terisi air, terletak pada suatu
Gambaran Daerah Penelitian
dasar yang kedap air, dan mempunyai
Pada daerah pengambilan data di
permukaan bebas. Air tanah tertekan
Desa Takuti ini termasuk pada formasi
adalah air tanah dari akuifer yang
Aluvium (Qa) dimana satuan batuan ini
sepenuhnya jenuh air, dengan bagian
terdiri dari krakal, krikil, pasir, lempung
atas dan bawah dibatasi oleh lapisan
dan lumpur (endapan alluvium), selain
yang kedap air (Effendi, 2013). Sifat
itu berselingan juga dengan formasi
batuan terhadap air tanah dibedakan
Berai (Tumb) dimana batu gamping
menjadi:
dengan sisipan batu lempung lanauan
1. Akuifer, merupakan batuan yang
dan sedikit napal. Perairan sungai/DAS
dapat mengalirkan air yang cukup
(Daerah Aliran Sungai) di Kabupaten
berarti misal pasir, kerikil, batu pasir,
Banjar adalah seluas
batu
779.377 ha.
Perairan sungai/DAS yang selama ini dimanfaatkan oleh masyarakat meliputi Sungai
Martapura
luasnya
adalah
427.113 ha, yaitu sepanjang 70 km dari Kecamatan
Astambul
hingga
Kota
Banjarmasin. (Distamben, 2014).
gamping
yang
berlubang-
lubang, lava yang retak-retak. 2. Akuiklud, merupakan batuan yang hanya dapat menyimpan air dan tidak dapat mengalirkan. 3. Akuifug, merupakan batuan yang tidak dapat menyimpan dan tidak dapat mengalirkan air.
Air Tanah
4. Akuitar, merupakan batuan yang
Air tanah (groundwater) merupakan air yang berada di bawah permukaan tanah akuifer.
yang
terdapat
Karakteristik
membedakan
air
pada
mengalirkan
air
dengan
potensi kecil (Supadi, 2005).
lapisan
utama
tanah
dapat
dari
yang air
permukaan adalah pergerakan yang sangat lambat dan waktu tinggal yang sangat lama, dapat mencapai puluhan bahkan ratusan tahun. Air tanah dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu air tanah tidak tertekan (bebas) dan air
Gambar 1. Macam-macam akuifer (Harlan dkk., 1989)
Wardani, P.I., dkk. Pendugaan Air Tanah dengan Metode ....81
Kandungan Unsur Kimia Air Tanah
c. Besi (Fe3+)
a. Zat Padat Terlarut (TDS)
Dalam air tanah Besi umumnya
Zat padat terlarut atau total zat
terdapat dalam bentuk fero (Fe2+)
padat terlarut adalah konsentrasi unsur
dan Fero Bikarbonat Fe(HCO 3)2 dan
mineral
air,
artinya
ketika air tanah diambil dari lapisan
harga
TDS
pembawa air (akuifer) secara tepat
menandakan adanya unsur mineral
atau lambat ion fero bereaksi dengan
terlarut. Air hujan normal mempunyai
oksigen bebas dari udara membentuk
TDS kurang 10 mg/l, air permukaan
feri
dan air tanah tidak tercemar umumnya
Fe(OH)3. Dalam baku mutu air untuk
kurang dari 500 mg/l, pada daerah
minum, kandungan Besi maksimum
yang mempunyai curah hujan sedikit
yang diperkenankan sebesar 0,3 mg/l.
(arid) air tanah maupun air permukaan
Kandungan Besi di air lebih besar dari
umumnya dapat mencapai 2.000 mg/l,
0,3 mg/l menyebabkan merubah rasa
air payau sampai asin dapat berkisar
dan
dari 1.000 sampai 10.000 mg/l, dan
makanan maupun minuman
pada air fosil (brine water) dapat
menyebabkan warna kemerahan pada
mencapai 100.000 mg/l (Sudadi, 2003).
benda (Sudadi, 2003).
b. Derajat Keasaman (pH)
d. Mangan (Mn2+)
bahwa
terlarut
dalam
besarnya
(Fe3+)
dan
Feri
menyebabkan
Hidroksida
bau
dalam serta
Harga pH dalam air menunjukkan
Unsur mangan terutama berasal
besarnya konsentrasi ion hidrogen,
dari batuan sedimen lapuk (dalam
atau dapat dikatakan bahwa besarnya
bentuk soil) atau berasal dari batuan
pH dinyatakan sama dengan minus
malihan
harga logaritma dari konsentrasi ion
amphibol dan hornblende. Air di alam
hidrogennya
ion
mengandung mangan dalam jumlah
hidrogen. Secara umum air sungai
kecil (umumnya sekitar 0,02 mg/l atau
dan air tanah mempunyai pH berkisar
kurang). Kehadiran mangan dalam air
dari 6 sampai 8,5. Sedangkan air
sebanyak 0,1 mg/l (batas maksimum
yang tercemar oleh limbah tambang,
toleransi air baku untuk minum) atau
industri, dan mata air panas dapat
lebih
menyebabkan air bertambah asam
berbagai masalah bagi pengguna air.
dengan pH lebih kecil dari 5 (Sudadi,
Dalam air tanah kandungan lebih
2003).
besar dari 1 mg/l dapat terjadi jika
dan
mol/liter
dari
akan
mineral
banyak
mika,
biotit,
menimbulkan
82 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 13 No.1, Februari 2016 (79 – 88) tercemar oleh bahan asam tambang
g. Sulfat (SO4)
atau air formasi dari minyak (oil) (Sudadi, 2003).
Konsentrasi
maksimum
yang
masih dibolehkan dalam air 250 mg/l. Menyebabkan
e. Nitrogen (N)
kadarnya
laxative
berupa
apabila
Magnesium
dan
Batas toleransi baku air minum
Sodium. Apabila jumlahnya besar dapat
untuk unsur Amonia (NH3-N) adalah 0,5
bereaksi dengan ion Natrium atau
mg/l, sedangkan untuk
magnesium
Nitrit (NO2
dalam
air
sehingga
sebagai N) sebesar 0,06 g/l dan untuk
membentuk garam Natrium sulfat atau
Nitrat (NO3 sebagai N) adalah 10 mg/l.
Magnesium
Kelebihan unsur Amonia dan Nitrit
menimbulkan rasa mual dan ingin
diatas baku mutu terhadap kesehatan
muntah. (Sudadi, 2003).
Sulfat
yang
dapat
manusia tidak diuraikan secara jelas, sedangkan untuk nitrat pada air minum
h. Natrium (Na)
dengan kandungan lebih dari 10 mg/l
Kadar
dapat
berpengaruh
terhadap
yang
berlebihan
anak
menyebabkan air asin rasanya. Rasa
dibawah 1 tahun dengan tanda-tanda
asin akan bertambah akibat adanya
warna kebiruan pada kullit bayi yang
limbah yang mencemari air. Apabila
disebut
jumlahnya diperlukan untuk desinfektan,
sebagai methemoglobinemia
(Sudadi, 2003).
sedangkan apabila berikatan dengan ion Natrium dapat menyebabkan rasa asin
f. Klorida (Cl)
dan
Konsentrasi
maksimum
yang
dapat
merusak
pipa-pipa
air.
(Sudadi, 2003).
masih dibolehkan dalam air 250 mg/l. Kadar yang berlebihan menyebabkan air asin rasanya. Rasa asin akan bertambah akibat adanya limbah yang mencemari
air.
diperlukan
Apabila
untuk
jumlahnya desinfektan,
sedangkan apabila berikat dengan ion Natrium dapat menyebabkan rasa asin dan
dapat
merusak
(Sudadi, 2003).
pipa-pipa
air.
Tabel 1. Parameter kimia penentu kualitas air tanah untuk air minum (Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 416 tahun 1999) No. Unsur Fisika dan Kimia 1. pH 2. ZPT/TDS 3. Fe 4. Mn 5. Na 6. Cl 7. SO4 8. NO2 9. NO3
Batas Maksimum Diperbolehkan 6,5 – 8,5 1000 mg/l 0,3 mg/l 0,1 mg/l 200 mg/l 250 mg/l 400 mg/l 1,0 mg/l 10 g/l
Wardani, P.I., dkk. Pendugaan Air Tanah dengan Metode ....83
Metode Geolistrik
Keunggulan konfigurasi Schlumberger
Metode geolistrik tahanan jenis
adalah kemampuan untuk mendeteksi
adalah suatu metode geofisika yang
adanya sifat tidak homogen lapisan
memanfaatkan
batuan
sifat
tahanan
jenis
pada
permukaan,
dengan
batuan untuk mempelajari keadaan
membandingkan nilai resistivitas semu
bawah permukaan bumi. Tahanan jenis
ketika terjadi perubahan jarak elektroda
merupakan parameter penting untuk
MN/2. Parameter yang diukur yaitu
mengkarakterisasi keadaan fisis bawah
jarak antara stasiun dengan elektroda-
permukaan, yang diasosiasikan dengan
elektroda (AB/2 dan MN/2), arus (I) dan
material dan kondisi bawah permukaan
beda potensial (∆V). Paramete r yang
(Telford, 1998).
dihitung yaitu tahanan jenis (R) dan faktor geometri (K). Faktor geometri
Tabel 2. Nilai resistivitas batuan menurut Suyono (1978) dalam Bahar (2012) Nilai Resistivitas (.m) Air Permukaan 80-200 Air Tanah 30-100 Silt-Lempung 10-200 Pasir 100-600 Pasir dan Kerikil 100-1.000 Batu Lumpur 20-200 Batupasir 50-500 Konglomerat 100-500 Tufa 20-200 Kelompok Andesit 100-2.000 Kelompok Granit 1.000-10.000 Kelompok Chert, Slate 200-2.000 Material
dapat dicari dengan formula a K .R
(1)
b2 a K a 4
(2)
Tahanan jenis semu (ρa) dalam pengukuran resistivitas secara umum adalah dengan cara menginjeksikan arus
ke
elektroda
dalam arus
tanah (C1
melalui
dan
C2),
2 dan
mengukur hasil beda potensial yang ditimbulkannya
pada
2
elektroda
potensial (P1 dan P2). Dari data harga Prinsip konfigurasi Schlumberger idealnya
jarak
MN
dibuat
sekecil-
kecilnya, sehingga jarak MN secara teoritis tidak berubah. Tetapi karena keterbatasan kepekaan alat ukur, maka
arus (I) dan beda potensial (V), dapat dihitung nilai resistivitas semu (ρa) menggunakan Persamaan 3: a K
V I
(3)
ketika jarak AB sudah relatif besar maka jarak MN hendaknya dirubah. Perubahan jarak MN hendaknya tidak lebih
besar
dari
1/5
jarak
AB.
METODOLOGI PENELITIAN Penelitian dilaksanakan di Desa Takuti sebagai tempat pengambilan
84 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 13 No.1, Februari 2016 (79 – 88) data
serta
FMIPA
Laboratorium
Unlam
Geofisika
sebagai
tempat
Pengolahan beberapa
tahap,
setelah
dilakukan
akusisi
geolistrik. Adapun alat yang digunakan
mendapatkan hasil data tentang nilai
dalam penelitian di lapangan yaitu
resistivitas lapangan dari tiap-tiap titik,
Global Positioning System (GPS), Satu
kemudian
set peralatan Resistivitymeter Naniura
dengan
NRD 300 HF (High Frequency), 30
mendapatkan harga resistivitas semu
buah elektroda, dua gulung kabel, Catu
dengan
Daya (Power Supply) 12 volt, empat
konfigurasi.
buah palu untuk menanam elektroda,
kedalaman akuifer air tanah dilakukan
tali ukur bentangan, alat komunikasi,
dengan mengkaji data hasil inversi
meteran,
software progress 1D yang berupa
digital
dan
botol
plastik sebagai tempat sampel air.
di
dilakukan
pengolahan data dan interpretasi data
kamera
data
data
data
lapangan
lapangan
faktor
dengan
dikalikan
geometri,
menggunakan
untuk
persamaan
Untuk
menentukan
kurva resistivitas dan hasil gambaran
Akuisisi data resistivitas dilakukan
penampang litologi 2D dari software
dengan metode geolistrik konfigurasi
rockwork. Data resistivitas nantinya
schlumberger
akan
lintasan
denganp
untuk
Panjang
masing-masing
menghasilkan
sebaran
akuifer
bawah
permukaan
pengukuran di titik lokasi yang sudah
yang
ditentukan adalah 440 m dengan target
ketebalan akuifer untuk menentukan
kedalaman
keberadaan air tanah.
maksimum
yang
akan
akan
penampang
memberikan
informasi
dicapai +100 m. Pengambilan data
Terdapat 3 titik lokasi pengambilan
lapangan dilakukan pada 2 titik lokasi
sampel dimana untuk sampel air 1
dengan masing-masing titik memiliki 2
diambil
lintasan/bentangan.
kedalaman
dari 17
sumur
gali
dengan
meter
dan
berjarak
sekitar 500 meter dari titik pengambilan data geolisrik. Untuk sampel air 2 diambil
dari
kedalaman
sumur
sekitar
10
gali
dengan
meter
dan
berjarak 10 meter dari titik pengambilan data geolistrik. Sedangkan untuk sampel air 3 diambil dari air permukaan yang Gambar 2. Posisi dan jarak elektroda AB/2 dan MN/2
biasa digunakan warga yang merupakan lahan bekas tambang batubara dengan
Wardani, P.I., dkk. Pendugaan Air Tanah dengan Metode ....85
kedalaman
sekitar
20
meter
dan
pengukuran pada titik GL1, GL2, GL3
berjarak sekitar 500 meter dari titik
dan
pengambilan data geolisrik. Kemudian
lintasan dengan lintasan yang lain.
pengukuran
Lapisan
dengan
kualitas
analisis
air
kimia
dilakukan untuk
uji
GL4
yang
teratas
dihubungkan
merupakan
satu
lapisan
lapuk yang berwarna coklat. Lapisan
kandungan pH, TDS, Fe, Mn, Na, Cl,
selanjutnya
yang
berwarna
kuning
SO4, NO2 dan NO3.
merupakan lapisan pasir yang bersifat sebagai akuifer. Lapisan yang berwarna
Tabel 3. Metode uji sampel No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Unsur Fisika dan Kimia pH ZPT/TDS Fe Mn Na Cl SO4 N2O NO3
hijau merupakan lapisan lempung yang
Metode Uji
bersifat sebagai akuiklud atau sering
SNI 06-6989.11-2004 SNI 06-6989.27-2005 SNI 06-6989.4-2009 SNI 06-6989.5-2009 AAS Titrimetri Spektrofotometri Spektrofotometri Spektrofotometri
disebut dengan lapisan impermeable atau lapisan kedap air. lapisan pasir yang berwarna kuning yang dapat bersifat
sebagai
akuifer.
Lapisan
dibawahnya terdapat lapisan lempung. Kemudian
terdapat
sedikit
lapisan
berwarna hijau muda yang merupakan HASIL DAN PEMBAHASAN
lapisan lempung pasiran, pada lapisan
Nilai tahanan jenis berdasarkan
ini dapat juga bersifat sebagai akuifer.
Wahyono & Wiyanto (2008) di lokasi penyelidikan yaitu: a. Tahanan jenis antara 1–3000 Ωm pada bagian atas ditafsirkan sebagai tanah penutup dalam kondisi basah sampai kering; b. Tahanan jenis <10 Ωm, ditafsirkan sebagai
lempung
yang
jenis
10–150
bersifat
Gambar 3. Hasil litologi GL 1 ke GL 4
kedap air; c. Tahanan
Ωm,
Gambar litologi ini menyimpulkan
ditafsirkan sebagai lempung pasiran
bahwa akuifer tersebar pada lapisan
dan pasir.
pasir yang berwarna kuning dan pada
Gambar penampang
3
merupakan
litologi
2D
hasil lintasan
lapisan berwarna
lempung
pasiran
hijau
yang muda.
86 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 13 No.1, Februari 2016 (79 – 88)
Lokasi pengambilan sampel air 2
pada air dengan konsentrasi 2 mg/L,
dan 3 berada lebih dekat dengan daerah
menimbulkan noda pada alat dan bahan-
pertambangan sehingga hal ini sesuai
bahan
dengan hasil analisis kimia yang memiliki
konsentrasi
nilai kandungan Besi (Fe) dan Mangan
menimbulkan bau dan warna pada air.
(Mn) lebih besar dibandingkan dengan
Tubuh manusia membutuhkan Mn rata-
sampel air 1 yang lokasinya jauh
rata 10 mg/L per hari. Penyimpangan
dari
daerah pertambangan. Penyimpanan
terhadap
berwarna lebih
putih dari
apabila 1
mg/L,
terhadap standar ini pada konsentrasi standar
lebih dari 0,5 mg/L (dari nilai rata-rata)
kualitas menyebabkan rasa tidak enak
menimbulkan rasa aneh pada minuman,
Wardani, P.I., dkk. Pendugaan Air Tanah dengan Metode ....87
meninggalkan noda kecoklatan pada pakaian dan bau pada minuman.
d. Titik
GL4
susunan
diperkirakan litologi
penutup, KESIMPULAN 1. Jenis
pasiran,
litologi,
ketebalan
kedalaman
akuifer
berdasarkan
pada
air nilai
dan tanah
tahanan
jenis batuan di Desa Takuti antara
yaitu
lempung, pasir,
memiliki lapisan lempung
lempung
dengan
keberadaan akuifer terdapat pada kedalaman dengan
25,69-73,09
ketebalan
meter
akuifer
47,40
meter pada lapisan pasir.
lain sebagai berikut: a. Titik
GL1
diperkirakan
susunan
litologi
penutup,
pasir,
memiliki
Peraturan
Menteri
lapisan
Kesehatan Nomor 416 Tahun 1999,
pasir,
analisis kimia untuk kadar pH, TDS,
keberadaan
Fe, Mn, Na, Cl, SO4, NO2 dan NO3
akuifer terdapat pada kedalaman
dari 3 sampel air yang diambil
55,29-69,58
memiliki nilai kandungan Besi (Fe)
lempung
yaitu
2. Berdasarkan
lempung,
dengan
meter
dengan
ketebalan akuifer 14,29 meter pada
yang
lapisan pasir,
yang diperbolehkan yaitu 0,3 mg/l.
b. Titik
GL2
diperkirakan
susunan
litologi
penutup,
pasir,
lempung
batas
maksimum
memiliki
Sampel air 2 dan 3 memiliki nilai
lapisan
kandungan Mangan (Mn) melebihi
yaitu lempung,
dengan
melebihi
pasir,
keberadaan
batas
yang
diperbolehkan
yaitu
sebesar 0,1 mg/l.
akuifer terdapat pada kedalaman 48,19-71,47
meter
dengan
ketebalan 23,28 meter pada lapisan pasir, c. Titik
GL3
susunan
diperkirakan litologi
yaitu
memiliki lapisan
penutup, lempung pasiran, pasir, lempung pasiran, lempung dengan keberadaan kedalaman
akuifer 37,23-60,23
pada meter
dengan ketebalan akuifer 23 meter pada lapisan pasir,
DAFTAR PUSTAKA Bahar, H. 2012. Metode Geolistrik untuk Mengetahui Potensi Air Tanah di Daerah Biji Kabupaten Pasuruan-Jawa Timur. Jurusan Teknik Geologi, Fakultas Teknologi Mineral dan Kelautan ITATS. BPS. 2012. Kecamatan Mataraman Dalam Angka. Badan Pusat Statistik. Martapura. CV.
Amanah Batu Alam. 2011. Eksploitasi Bahan Galian Batubara. CV. Amanah Batu Alam, Martapura.
88 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 13 No.1, Februari 2016 (79 – 88) CV. Cintapuri Pratama. 2014. Dokumen Studi Kelayakan Bahan Galian Batubara, Martapura.
Distamben. 2014. Survey Geolistrik di Kabupaten Banjar. Dinas Pertambangan dan Energi, Martapura.
